CN108841325A - 一种高压电器设备用绝缘涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高压电器设备用绝缘涂料及其制备方法，由以下成分制备而成：氟硅氧烷聚合物、纳米二氧化硅、复合改性树脂、苯胺单体、有机酸、聚乙烯醇、氧化剂、填料、固化剂、溶剂和水。本发明制备的涂料形成的涂层的绝缘性能优异，还具有强烈的憎水性，对灰尘、油污具有较大的润湿角和低附着性，实现了对水、汽、灰等污染物的低附着和不透过，避免了此类物质对抑制电晕、绝缘、腐蚀等的不利影响。

Description

一种高压电器设备用绝缘涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于绝缘材料技术领域，具体涉及一种高压电器设备用绝缘涂料及其制备方法。
背景技术
表面绝缘涂料是涂敷于发电机组定子、转子、壳体表面的功能涂料，除具有良好的绝缘性能外，还应具有优异的“三防”功能，即具有优异的防盐雾性、防湿热和防霉菌性能。
以大功率和高压为特征的电机已广泛应用于风力、水利、火电、大型动力牵引系统、超高压输变系统等各工业领域。由于大功率发电机具有单机容量大(可达兆瓦级以上)、绝缘等级要求高的特点，对发电机定子用表面绝缘涂料提出了更高要求，为适应不同使用工况环境要求，表面绝缘涂料要兼具有高的绝缘性、耐电弧性、防盐雾、防湿热、防霉菌。
在设备运行过程中，易受到水汽、灰尘等物质的侵蚀，对绝缘性、抑制电晕性及“三防”性能带来不利影响，从而降低设备运行的可靠性。
公开号为CN103275603A，公开了一种电工钢用高绝缘水性涂料及其制备方法，属于水性绝缘涂料技术领域。将10～40wt％的水性醇酸改性树脂、2～20wt％的水性氨基树脂、30～60wt％的粉体、0～10wt％的助剂、0.1～5wt％的催化剂和5～30wt％的去离子水混合，其中，粉体为类钙钛矿、氮化硅、氮化钛、碳化硼、碳化硅和云母粉中的一种及以上。本发明组分所制备的涂料涂覆于电工钢表面厚度仅2μm以下，经高温烘烤固化后，在表面形成一层具有极高表面电阻率的涂层，涂层电工钢片具有较大的叠装系数。公开号为CN1569988，公开了一种丙烯酸脂水性涂料及其制备方法，公开了一种丙烯酸水性涂料，它包括的成分和配比(重量)是：乳化油50－70％，胶粘剂10－30％，引发剂1－10％，稳定剂1－10％。其制法是将乳化油放入反应釜中乳化，然后放出一部分；将稳定剂、引发剂、胶粘剂以及放出的乳化油分别倒入高位槽内；在反应釜内的乳化油温度升高过程中，先依次滴加引发剂和胶粘剂，然后再同时滴加乳化油、胶粘剂和引发剂直到滴完止；然后进行保温，并滴加稳定剂直到滴完为止；保温结束后开始降温，最后出料。以上现有技术，虽然绝缘性能良好，但是在其他性能上则效果一般，并且其制备方法较为复杂，原材料成本较高，因此，并不适合推广使用。
综上所述，因此需要一种更好的绝缘涂料，来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压电器设备用绝缘涂料及其制备方法，本发明制备的涂料形成的涂层的绝缘性能优异，还具有强烈的憎水性，对灰尘、油污具有较大的润湿角和低附着性，实现了对水、汽、灰等污染物的低附着和不透过，避免了此类物质对抑制电晕、绝缘、腐蚀等的不利影响。
本发明提供了如下的技术方案：
一种高压电器设备用绝缘涂料，包括以下重量份的原料：氟硅氧烷聚合物19-22份、纳米二氧化硅18-23份、复合改性树脂15-20份、苯胺单体11-14份、有机酸8-13份、聚乙烯醇3-7份、氧化剂3-6份、填料8-13份、固化剂3-6份、溶剂4-8份和水10-15份。
优选的，所述绝缘涂料包括以下重量份的原料：氟硅氧烷聚合物20-22份、纳米二氧化硅18-22份、复合改性树脂17-20份、苯胺单体11-13份、有机酸9-13份、聚乙烯醇3-6份、氧化剂3-5份、填料8-11份、固化剂3-5份、溶剂6-8份和水10-13份。
优选的，所述绝缘涂料包括以下重量份的原料：氟硅氧烷聚合物21份、纳米二氧化硅19份、复合改性树脂18份、苯胺单体12份、有机酸12份、聚乙烯醇5份、氧化剂4份、填料10份、固化剂4份、溶剂7份和水12份。
一种高压电器设备用绝缘涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将氟硅氧烷聚合物、纳米二氧化硅和溶剂混合，导入搅拌机中，在50-55℃下，以180-200r/min的转速搅拌反应0.8-1.2h，得到混合物一；
b、向混合物一中加入复合改性树脂和填料，导入密炼机中，在88-92℃下密炼1-1.5h，反应结束后，冷却至常温，再加入聚乙烯醇，置于超声下分散处理8-10min，得到混合物二；
c、将苯胺单体、有机酸和水混合，在60-65℃下加热反应2-2.5h，得到混合物三；
d、将混合物二、混合物三导入混料机中，在55-58℃的水浴加热下，以100-120r/min的转速搅拌反应20-25min，再加入氧化剂、固化剂，继续搅拌反应0.9-1.4h，反应结束后，即可得到成品。
优选的，所述步骤a的氟硅氧烷聚合物聚甲基三氟丙基硅氧烷、聚十七氟癸基甲基硅氧烷和聚甲基九氟己基硅氧烷按质量比3:1:1混合而成。
优选的，所述步骤a的溶剂为二甲苯、正丁醇和环己酮按质量比1:1:2混合而成。
优选的，所述步骤b的复合改性树脂为双酚F环氧树脂和端羧基丁腈橡胶增韧环氧树脂按质量比2:3混合而成。
优选的，所述步骤b的填料为纳米氧化锌、云母粉、碳化硅、炭黑、氧化铁红、氧化铁黑、聚磷酸铝和硫酸钡的混合物。
优选的，所述步骤c的有机酸为对甲苯磺酸、萘磺酸和樟脑磺酸按质量比1:1:1混合而成。
优选的，所述步骤d的氧化剂为过硫酸钾、三氯化铁和过硫酸铵按质量比1:1:2混合而成。
本发明的有益效果是：
本发明制备的涂料形成的涂层的绝缘性能优异，还具有强烈的憎水性，对灰尘、油污具有较大的润湿角和低附着性，实现了对水、汽、灰等污染物的低附着和不透过，避免了此类物质对抑制电晕、绝缘、腐蚀等的不利影响。
本发明中的氟硅氧烷聚合物自身的极性链段和非极性链段的定向排布，使得纳米二氧化硅在混合物体系中也能够随着固化的进行而顺利向空气界面处迁移，从而在涂层表面聚集形成一层致密且微观粗糙的界面，该界面层中的氟硅氧烷聚合物具有强烈的憎水性，而适度聚集体粒径的纳米二氧化硅形成的微观粗糙界面对灰尘、油污实现较大的润湿角和低附着性，还增强了对水、汽、灰等污染物的防止透过性，并且作用效果持久。
本发明中的溶剂为二甲苯、正丁醇和环己酮的复配，在该比例下，其溶剂的溶解度更高，有利于缩短本发明的制备时间，提高制备效率。
本发明中的复合改性树脂为双酚F环氧树脂和端羧基丁腈橡胶增韧环氧树脂的配比，在该比例下，形成的树脂，具有良好的相容性，有利于形成良好的分散体系，让固体颗粒分散其中，并且可以提高成品涂料的防水性和耐候性。
本发明中的填料采用原料，成本低廉且来源广泛，有利于提高成品涂料的耐候性，并且延长涂料使用的寿命。
具体实施方式
实施例1
一种高压电器设备用绝缘涂料，包括以下重量份的原料：氟硅氧烷聚合物20份、纳米二氧化硅18份、复合改性树脂17份、苯胺单体11份、有机酸13份、聚乙烯醇6份、氧化剂5份、填料8份、固化剂5份、溶剂8份和水10份。
一种高压电器设备用绝缘涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将氟硅氧烷聚合物、纳米二氧化硅和溶剂混合，导入搅拌机中，在55℃下，以200r/min的转速搅拌反应1.2h，得到混合物一；
b、向混合物一中加入复合改性树脂和填料，导入密炼机中，在92℃下密炼1.5h，反应结束后，冷却至常温，再加入聚乙烯醇，置于超声下分散处理10min，得到混合物二；
c、将苯胺单体、有机酸和水混合，在65℃下加热反应2.5h，得到混合物三；
d、将混合物二、混合物三导入混料机中，在58℃的水浴加热下，以120r/min的转速搅拌反应25min，再加入氧化剂、固化剂，继续搅拌反应1.4h，反应结束后，即可得到成品。
步骤a的氟硅氧烷聚合物聚甲基三氟丙基硅氧烷、聚十七氟癸基甲基硅氧烷和聚甲基九氟己基硅氧烷按质量比3:1:1混合而成。
步骤a的溶剂为二甲苯、正丁醇和环己酮按质量比1:1:2混合而成。
步骤b的复合改性树脂为双酚F环氧树脂和端羧基丁腈橡胶增韧环氧树脂按质量比2:3混合而成。
步骤b的填料为纳米氧化锌、云母粉、碳化硅、炭黑、氧化铁红、氧化铁黑、聚磷酸铝和硫酸钡的混合物。
步骤c的有机酸为对甲苯磺酸、萘磺酸和樟脑磺酸按质量比1:1:1混合而成。
步骤d的氧化剂为过硫酸钾、三氯化铁和过硫酸铵按质量比1:1:2混合而成。
实施例2
一种高压电器设备用绝缘涂料，包括以下重量份的原料：氟硅氧烷聚合物22份、纳米二氧化硅18份、复合改性树脂17份、苯胺单体13份、有机酸9份、聚乙烯醇6份、氧化剂5份、填料11份、固化剂5份、溶剂6份和水13份。
一种高压电器设备用绝缘涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将氟硅氧烷聚合物、纳米二氧化硅和溶剂混合，导入搅拌机中，在55℃下，以200r/min的转速搅拌反应1.2h，得到混合物一；
b、向混合物一中加入复合改性树脂和填料，导入密炼机中，在92℃下密炼1h，反应结束后，冷却至常温，再加入聚乙烯醇，置于超声下分散处理10min，得到混合物二；
c、将苯胺单体、有机酸和水混合，在60℃下加热反应2h，得到混合物三；
d、将混合物二、混合物三导入混料机中，在58℃的水浴加热下，以100r/min的转速搅拌反应20min，再加入氧化剂、固化剂，继续搅拌反应0.9h，反应结束后，即可得到成品。
步骤a的氟硅氧烷聚合物聚甲基三氟丙基硅氧烷、聚十七氟癸基甲基硅氧烷和聚甲基九氟己基硅氧烷按质量比3:1:1混合而成。
步骤a的溶剂为二甲苯、正丁醇和环己酮按质量比1:1:2混合而成。
步骤b的复合改性树脂为双酚F环氧树脂和端羧基丁腈橡胶增韧环氧树脂按质量比2:3混合而成。
步骤b的填料为纳米氧化锌、云母粉、碳化硅、炭黑、氧化铁红、氧化铁黑、聚磷酸铝和硫酸钡的混合物。
步骤c的有机酸为对甲苯磺酸、萘磺酸和樟脑磺酸按质量比1:1:1混合而成。
步骤d的氧化剂为过硫酸钾、三氯化铁和过硫酸铵按质量比1:1:2混合而成。
实施例3
一种高压电器设备用绝缘涂料，包括以下重量份的原料：氟硅氧烷聚合物21份、纳米二氧化硅19份、复合改性树脂18份、苯胺单体12份、有机酸12份、聚乙烯醇5份、氧化剂4份、填料10份、固化剂4份、溶剂7份和水12份。
一种高压电器设备用绝缘涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
a、将氟硅氧烷聚合物、纳米二氧化硅和溶剂混合，导入搅拌机中，在50℃下，以200r/min的转速搅拌反应0.8h，得到混合物一；
b、向混合物一中加入复合改性树脂和填料，导入密炼机中，在88℃下密炼1.5h，反应结束后，冷却至常温，再加入聚乙烯醇，置于超声下分散处理10min，得到混合物二；
c、将苯胺单体、有机酸和水混合，在60℃下加热反应2.5h，得到混合物三；
d、将混合物二、混合物三导入混料机中，在58℃的水浴加热下，以100-120r/min的转速搅拌反应25min，再加入氧化剂、固化剂，继续搅拌反应0.9h，反应结束后，即可得到成品。
步骤a的氟硅氧烷聚合物聚甲基三氟丙基硅氧烷、聚十七氟癸基甲基硅氧烷和聚甲基九氟己基硅氧烷按质量比3:1:1混合而成。
步骤a的溶剂为二甲苯、正丁醇和环己酮按质量比1:1:2混合而成。
步骤b的复合改性树脂为双酚F环氧树脂和端羧基丁腈橡胶增韧环氧树脂按质量比2:3混合而成。
步骤b的填料为纳米氧化锌、云母粉、碳化硅、炭黑、氧化铁红、氧化铁黑、聚磷酸铝和硫酸钡的混合物。
步骤c的有机酸为对甲苯磺酸、萘磺酸和樟脑磺酸按质量比1:1:1混合而成。
步骤d的氧化剂为过硫酸钾、三氯化铁和过硫酸铵按质量比1:1:2混合而成。
对比例1
采用现有技术中的普通绝缘涂料进行检测对比。
检测以上实施例和对比例制备的成品，得到以下检测数据：
表一：
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
表面电阻率（Ω） 2.8×1012 3.6×1012 3.8×1012 2.0×1012
工频击穿强度（MV/m） 36 37 37 33
湿热试验（50℃/2天） 漆膜无起泡、无分层现象 漆膜无起泡、无分层现象 漆膜无起泡、无分层现象 漆膜无起泡、无分层现象
盐雾试验（7天） 漆膜无起泡、无腐蚀现象 漆膜无起泡、无腐蚀现象 漆膜无起泡、无腐蚀现象 漆膜无起泡、无腐蚀现象
弯曲试验（mm） 5 5 5 5
附着力（级） 1 1 1 1
耐油性（润滑油/12h） 漆膜无起泡、无脱落现象 漆膜无起泡、无脱落现象 漆膜无起泡、无脱落现象 漆膜无起泡、无脱落现象
耐溶剂性（酒精/12h） 漆膜无起泡、无脱落现象 漆膜无起泡、无脱落现象 漆膜无起泡、无脱落现象 漆膜无起泡、无脱落现象
由表一所得的实验数据，可以得出，本发明的制备方法制备的成品的各项性能显著优异于现有技术中的普通产品，并且在本发明的实施例3中优选的制备方案，其得到的成品性能最为优异。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压电器设备用绝缘涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氟硅氧烷聚合物19-22份、纳米二氧化硅18-23份、复合改性树脂15-20份、苯胺单体11-14份、有机酸8-13份、聚乙烯醇3-7份、氧化剂3-6份、填料8-13份、固化剂3-6份、溶剂4-8份和水10-15份。
2.根据权利要求1所述的一种高压电器设备用绝缘涂料，其特征在于，所述绝缘涂料包括以下重量份的原料：氟硅氧烷聚合物20-22份、纳米二氧化硅18-22份、复合改性树脂17-20份、苯胺单体11-13份、有机酸9-13份、聚乙烯醇3-6份、氧化剂3-5份、填料8-11份、固化剂3-5份、溶剂6-8份和水10-13份。
3.根据权利要求1所述的一种高压电器设备用绝缘涂料，其特征在于，所述绝缘涂料包括以下重量份的原料：氟硅氧烷聚合物21份、纳米二氧化硅19份、复合改性树脂18份、苯胺单体12份、有机酸12份、聚乙烯醇5份、氧化剂4份、填料10份、固化剂4份、溶剂7份和水12份。
4.权利要求1-3任一项所述的一种高压电器设备用绝缘涂料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
a、将氟硅氧烷聚合物、纳米二氧化硅和溶剂混合，导入搅拌机中，在50-55℃下，以180-200r/min的转速搅拌反应0.8-1.2h，得到混合物一；
b、向混合物一中加入复合改性树脂和填料，导入密炼机中，在88-92℃下密炼1-1.5h，反应结束后，冷却至常温，再加入聚乙烯醇，置于超声下分散处理8-10min，得到混合物二；
c、将苯胺单体、有机酸和水混合，在60-65℃下加热反应2-2.5h，得到混合物三；
d、将混合物二、混合物三导入混料机中，在55-58℃的水浴加热下，以100-120r/min的转速搅拌反应20-25min，再加入氧化剂、固化剂，继续搅拌反应0.9-1.4h，反应结束后，即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种高压电器设备用绝缘涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤a的氟硅氧烷聚合物聚甲基三氟丙基硅氧烷、聚十七氟癸基甲基硅氧烷和聚甲基九氟己基硅氧烷按质量比3:1:1混合而成。
6.根据权利要求4所述的一种高压电器设备用绝缘涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤a的溶剂为二甲苯、正丁醇和环己酮按质量比1:1:2混合而成。
7.根据权利要求4所述的一种高压电器设备用绝缘涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的复合改性树脂为双酚F环氧树脂和端羧基丁腈橡胶增韧环氧树脂按质量比2:3混合而成。
8.根据权利要求4所述的一种高压电器设备用绝缘涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤b的填料为纳米氧化锌、云母粉、碳化硅、炭黑、氧化铁红、氧化铁黑、聚磷酸铝和硫酸钡的混合物。
9.根据权利要求4所述的一种高压电器设备用绝缘涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤c的有机酸为对甲苯磺酸、萘磺酸和樟脑磺酸按质量比1:1:1混合而成。
10.根据权利要求4所述的一种高压电器设备用绝缘涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤d的氧化剂为过硫酸钾、三氯化铁和过硫酸铵按质量比1:1:2混合而成。
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