CN106433283A - 一种高导热超疏水玻璃绝缘子涂料的制备方法 - Google Patents

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李剑
王飞鹏
杨丽君
陈伟根
廖瑞金
杜林�
王有元
周泉
赵学童
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Abstract

本发明公开了一种高导热超疏水玻璃绝缘子涂料的制备方法，包括如下步骤：1)将BN纳米颗粒在150℃～180℃真空干燥5h～8h；2)以质量比1:20，将硅烷偶联剂加入到醇溶液中溶解得混合液，然后将经步骤1)处理后的BN纳米颗粒加入到混合液中，在温度为40℃～50℃超声分散30min～60min，然后在50℃～60℃水浴条件下继续搅拌3～4小时；3)将经步骤2)处理的溶液在温度为120℃～150℃条件下干燥12h左右即得干燥的BN颗粒，对BN颗粒进一步研磨即得改性BN颗粒；4)将改性BN颗粒掺杂在超疏水涂料中，进一步搅拌、超声振荡得到高导热超疏水玻璃绝缘子涂料。本方法可以实现改性后的BN颗粒在涂料中的均匀混合，制备的高导热超疏水玻璃绝缘子涂料可以实现提高表面温度的作用。

Description

一种高导热超疏水玻璃绝缘子涂料的制备方法
技术领域
本发明属于输电线路绝缘子防冰领域，具体涉及一种高导热超疏水玻璃绝缘子涂料的制备方法。
背景技术
超疏水涂料具有良好的防冰能力，使用超疏水涂料是输电线路绝缘子防冰重要的方法之一。超疏水涂层的制备原理为在低表面能疏水性材料表面化学沉积纳米粒子构建二元微纳结构。但是传统低表面能超疏水涂料不具有良好的耐电蚀性，在电弧放电的高温作用下，涂层表面由于温度骤升，造成超疏水表面劣化，碳化，彻底破坏了涂层表面形貌，使得超疏水性丧失。
制备高导热超疏水涂层，能够达到降低表面最高温升，分散因为沿面电弧造成的局部温升。导热超疏水防冰涂料的常用制备方法是向其中添加导热率高于超疏水防冰涂料的填料。通常使用的导热绝缘填料主要有AlN、BN、A12O3、Si3N4、SIC、B、C、TIC等氮化物、碳化物以及金属氧化物，这些无机填料具有良好的绝缘性和高热导率，填充到聚合物基体中可以制备具有良好综合性能的导热绝缘材料。其中BN由于其高导热率、低介电常数、高电阻率、低膨胀系数、高横纵比等特点使其成为高导热聚合物绝缘材料的理想填料。
但是本领域技术人员进一步研究发现，由于BN纳米粒子的比表面积大，表面能高，比较容易团聚在一起来降低自身的表面能；并且BN纳米粒子和低表面能的超疏水涂料的界面相容性差，两者之间的表面张力也存在差异，常常在界面出现空隙。声子作为热载体依靠扩散运动来传递和扩散热量，但界面空隙的存在会使得声子在这些空隙之间发生散射，严重降低体系的导热性能。此外，BN纳米粒子的团聚还会降低复合材料的电气性能和力学性能。
所以如何改善BN纳米粒子与超疏水涂料的界面相容性，达成BN导热粒子在超疏水涂料中更好的分散是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高导热超疏水玻璃绝缘子涂料的制备方法，所制备得到的高导热超疏水玻璃绝缘子涂料具有更好的导热能力。
为达到上述目的，本发明具体提供了如下的技术方案：
一种高导热超疏水玻璃绝缘子涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)将BN纳米颗粒在150℃～180℃真空干燥5h～8h；
2)以质量比1:20，将硅烷偶联剂加入到醇溶液中溶解得混合液，然后将经步骤1)处理后的BN纳米颗粒加入到混合液中，在温度为40℃～50℃超声分散30min～60min，然后在50℃～60℃水浴条件下继续搅拌3～4小时；
3)将经步骤2)处理的溶液在温度为120℃～150℃条件下干燥12h左右即得干燥的BN颗粒，对BN颗粒进一步研磨即得改性BN颗粒；
4)将改性BN颗粒掺杂在超疏水涂料中，进一步搅拌、超声振荡得到高导热超疏水玻璃绝缘子涂料。
优选的，步骤1)所述BN纳米颗粒的粒径为0.1μm～0.3μm。
优选的，步骤2)所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷。
优选的，所述醇溶液为乙醇溶液，所述醇溶液中醇与水的体积比为95mL：5mL。
进一步优选的，所述改性BN颗粒的粒径为0.3μm。
优选的，所述超疏水涂料为荷叶型涂料或有机硅超疏水涂料。
优选的，所述步骤4)改性BN颗粒与超疏水涂料的质量比为10％～40％。
本发明的有益效果在于：本发明公开了一种高导热超疏水玻璃绝缘子涂料的制备方法，通过对纳米BN颗粒进行改性，然后将改性后的BN颗粒掺杂至超疏水防冰涂料中，本方法可以实现改性后的BN颗粒在涂料中的均匀混合，制备的高导热超疏水玻璃绝缘子涂料可以实现提高表面温度的作用。根据实验结果表明，导热离子添加浓度为10％，40％的超疏水涂层导热率分别提高25％和65％，达到0.25W/(m·k)和0.33W/(m·k)。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图：
图1表示改性BN颗粒制备工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
其中图1表示改性BN颗粒制备工艺流程图。
实施例1
1)将BN纳米颗粒在180℃真空干燥8h，所述BN纳米颗粒的粒径为0.3μm；
2)以质量体积比1:20，将硅烷偶联剂加入到醇溶液中溶解得混合液，然后将经步骤1)处理后的BN纳米颗粒加入到混合液中，在温度为60℃超声分散1小时，然后在60℃水浴条件下继续搅拌5小时；所述醇溶液为乙醇与水的体积比为95:5的乙醇溶液；
3)将经步骤2)处理的溶液在温度为120℃干燥12h即得干燥的BN颗粒，对BN颗粒进一步研磨即得改性BN颗粒；
4)分别按照质量分数10％、40％的添加量将改性BN颗粒掺杂在荷叶型涂料中，进一步搅拌、超声振荡得到高导热超疏水玻璃绝缘子涂料。
对实施例1所制备的高导热超疏水玻璃绝缘子涂料与普通荷叶型涂料进行导热实验测试，根据实验结果表明，添加浓度10％，40％的超疏水涂料能够达到提高表面温升的作用。实验结果表面，添加BN纳米颗粒使超疏水防冰涂料混合材料对热量的传导能力得到了提高。相对于普通超疏水涂层，导热离子添加浓度为10％，40％的超疏水涂层导热率分别提高25％和65％，达到0.25W/(m·k)和0.33W/(m·k)。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种高导热超疏水玻璃绝缘子涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将BN纳米颗粒在150℃～180℃真空干燥5h～8h；
2)以质量比1:20，将硅烷偶联剂加入到醇溶液中溶解得混合液，然后将经步骤1)处理后的BN纳米颗粒加入到混合液中，在温度为40℃～50℃超声分散30min～60min，然后在50℃～60℃水浴条件下继续搅拌3～4小时；
3)将经步骤2)处理的溶液在温度为120℃～150℃条件下干燥12h左右即得干燥的BN颗粒，对BN颗粒进一步研磨即得改性BN颗粒；
4)将改性BN颗粒掺杂在超疏水涂料中，进一步搅拌、超声振荡得到高导热超疏水玻璃绝缘子涂料。
2.根据权利要求1所述一种高导热超疏水玻璃绝缘子涂料的制备方法，其特征在于，步骤1)所述BN纳米颗粒的粒径为0.1μm～0.3μm。
3.根据权利要求1所述一种高导热超疏水玻璃绝缘子涂料的制备方法，其特征在于，步骤2)所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述一种高导热超疏水玻璃绝缘子涂料的制备方法，其特征在于，所述醇溶液为乙醇溶液，所述醇溶液中醇与水的体积比为95mL：5mL。
5.根据权利要求1所述一种高导热超疏水玻璃绝缘子涂料的制备方法，其特征在于，所述改性BN颗粒的粒径为0.3μm。
6.根据权利要求1所述一种高导热超疏水玻璃绝缘子涂料的制备方法，其特征在于，所述超疏水涂料为荷叶型涂料或有机硅超疏水涂料。
7.根据权利要求1所述一种高导热超疏水玻璃绝缘子涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤4)改性BN颗粒与超疏水涂料的质量比为10％～40％。
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