CN110591511A - 一种防电晕涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防电晕涂料，原料包括以下重量份的组分：六方氮化硼粉末10～30份，强酸溶液20～40份，甲酸和硫酸的混合水溶液20～40份，环氧树脂乳液50～80份，丙烯酸乳液20～40份和消泡剂5～10份，本发明还公开了前述防电晕涂料的制备方法，本发明具有操作简单且适用于输电线路防电晕的优点。

Description

一种防电晕涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及输电线路防电晕领域，尤其涉及一种防电晕涂料及其制备方法。
背景技术
高压输电过程中，电晕损失是影响线路安全经济运行及年运行费用的直接因素。目前国产并使用的高电阻防电晕漆均为单组份气干高阻防电晕漆，漆基为环氧酯或聚酯类气干漆，它们对容器密封及储存条件要求极高，储存寿命短。同时，由于是气干漆，若涂层过厚，或喷涂在有吸附性的表面上，则底层防晕漆极难固化，从而极大影响其附着性及防晕性能。因此适用于高压输电线路的防电晕涂料需同时具有良好的绝缘性、导热性、耐腐蚀性以及稳定性，对材料的要求较高，普通聚合物涂料难以满足要求。
六方氮化硼（h-BN）是由等量的N和B原子构成，具有类似石墨烯的典型层状结构，具有摩擦系数很低、高温稳定性很好（空气中1200度）、耐热震性很好、强度很高、导热系数很高、膨胀系数较低、电阻率很大和耐腐蚀等优点，是理想的散热材料和高温绝缘材料。然而，h-BN化学性质稳定，表面缺乏活性基团，与大多数有机分子及聚合物分子链间缺乏强相互作用，因而在有机溶剂与聚合物基体中的分散性很差，即使是粒径、 厚度都很小的六方氮化硼纳米片也经常发生团聚现象，这大大限制了h-BN对聚合物材料性能的改善效果。另一方面，h-BN的化学惰性又使其难以与其他物质反应进行表面改性。因此，开发经济、高效的h-BN表面修饰方法，增强其表面活性和反应性，并获得适用于输电线路防电晕的涂料，是高性能聚合物/BN复合材料制备中一个关键且具有挑战性的课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简单且适用于输电线路防电晕的防电晕涂料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种防电晕涂料，原料包括以下重量份的组分：
六方氮化硼粉末 10～30份，
强酸溶液 20～40份，
甲酸和硫酸的混合水溶液 20～40份，
环氧树脂乳液 50～80份，
丙烯酸乳液 20～40份，和
消泡剂 5～10份。
作为对上述技术方案的进一步改进：
所述强酸溶液为王水、硝酸或者硝酸与高锰酸钾混合液中的一种，所述强酸溶液的质量分数为20％～40％。
所述环氧树脂乳液为水性环氧树脂乳液；所述丙烯酸乳液为水性丙烯酸乳液。
所述甲酸和硫酸的混合水溶液中，甲酸和硫酸的浓度比为0 .1～0 .5 ∶0 .4 。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种防电晕涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将预处理后的六方氮化硼分散于甲酸和硫酸的混合水溶液中后得分散液；
S2、将步骤S2所得分散液进行电子辐照处理，过滤后得到表面羟基改性的六方氮化硼；
S3、将环氧树脂乳液和丙烯酸乳液混合后搅拌均匀，加入消泡剂继续搅拌均匀，得到聚合物溶液；
S4、将步骤S2所得表面羟基改性的六方氮化硼加入至步骤S3所得聚合物溶液中，搅拌均匀，得防电晕涂料。
作为对上述技术方案的进一步改进：
所述步骤S1中，所述分散液中，甲酸的浓度为0 .1～0 .5 mol/L，硫酸的浓度为0 .4mol/L，六方氮化硼的浓度为0.1～1.5 mg / mL。
所述步骤S1中，所述预处理具体为将六方氮化硼粉末置于强酸溶液中进行表面氧化预处理，过滤后得到预处理后的六方氮化硼。
所述步骤S2中，所述电子辐照处理的吸收剂量率为60～100 Gy/min，总吸收剂量为100 kGy以上。
所述步骤S3中，加入消泡剂前，所述搅拌的速度为1000转/min～1200转/min，所述搅拌的时间为25min～35min；加入消泡剂后，所述搅拌的速度为200转/min～300转/min，所述搅拌的时间为25min～35min。
所述步骤S4中，所述搅拌的速度为200转/min～400转/min，所述搅拌的时间为25min～35min。
本发明的机理如下：
由于六方氮化硼的粒子尺寸是纳米级别的具有相当大的表面能，且表面基团活性较低， 因此本发明首先对六方氮化硼进行预处理，降低其表面能，然后将预处理后的六方氮化硼分散在甲酸和硫酸的混合水溶液中，并对分散液进行电子辐照处理，利用水溶液和BN的辐射化学效应，简单、高效的实现了h-BN纳米粒子的活性官能团改性，使其分散性和化学活性增加，同时提高氮化硼与聚合物的相容性。然后将环氧树脂乳液和丙烯酸乳液混合并搅拌，然后加入消泡剂，继续搅拌，得到聚合物溶液，向聚合物溶液加入表面羟基改性的六方氮化硼，充分搅拌，即可制得到高性能的防电晕涂料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明防电晕涂料的制备方法先利用电子辐射技术对分散液中的六方氮化硼进行简单高效的表面改性预处理，再将表面改性后的六方氮化硼与环氧树脂、丙烯酸溶液混合均匀后制备得到防电晕涂料，不需要二次辐照或其他处理，具有条件简单、易于操作、环境友好和高效节能的优点，电子辐照相比γ射线辐照，效率更高，辐照时间短且可调。
（2）本发明的防电晕涂料，由于采用的六方氮化硼具有物理惰性和化学惰性，所以具有很好的绝缘性能、导热性能和耐腐蚀性能，同时还具有较好的附着力，不易脱落，适用于高压输电线路的防电晕涂料。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。除非特殊说明，本发明采用的仪器或材料为市售。
实施例1：
一种本实施例的防电晕涂料，原料包括以下重量份的组分：六方氮化硼粉末10份，强酸溶液30份，甲酸和硫酸的混合水溶液30份，环氧树脂乳液60份，丙烯酸乳液30份和消泡剂5份。
本实施例中，强酸溶液为硝酸溶液，质量分数为40%。消泡剂采用德丰化工有限公司的水性厚浆涂料消泡剂DF-8202型。
本实施例中，环氧树脂乳液为水性环氧树脂乳液；丙烯酸乳液为水性丙烯酸乳液。本发明中，六方氮化硼粉末自然平铺开后平面方向的平均直径为10～500微米，厚度为0 .1～10微米。
在其他实施例中，强酸溶液为王水、硝酸或者硝酸与高锰酸钾混合液中的一种，所述强酸溶液的质量分数为20％～40％，均可取得相同或相似的技术效果，
如图1所示，一种上述本实施例防电晕涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将六方氮化硼用硝酸溶液进行表面氧化预处理，于80℃温度下浸泡10 h，过滤，得到预处理后的六方氮化硼；过滤前，六方氮化硼的浓度为0.33 mg/mL。
（2）将预处理后的六方氮化硼分散在甲酸和硫酸的混合水溶液中，得到分散液，并对分散液进行电子辐照处理，过滤，得到表面羟基改性的六方氮化硼；电子辐照处理总吸收剂量为140 kGy（吸收剂量率为100 Gy/min）。分散液中，甲酸浓度为0 .2 mol/L，硫酸浓度为0 .4 mol/L，六方氮化硼的浓度为0.33 mg / mL。
（3）启动乳液搅拌分散器，向其中依次加入60重量份的环氧树脂乳液、30重量份的丙烯酸乳液，充分搅拌30分钟，搅拌速度为1000转/min，然后加入5重量份的消泡剂，降低搅拌速度至200转/min，继续搅拌30分钟，得到聚合物溶液。
（4）向聚合物溶液加入表面羟基改性的六方氮化硼，充分搅拌30分钟，搅拌速度为400转/min，得到防电晕涂料。
经检测，本实施例制得的防电晕涂料在金属导线表面附着力高，起晕电压可升高15 kV。
实施例2：
一种本实施例的防电晕涂料，原料包括以下重量份的组分：六方氮化硼粉末20份，强酸溶液30份，甲酸和硫酸的混合水溶液30份，环氧树脂乳液60份，丙烯酸乳液30份和消泡剂5份。
本实施例中，强酸溶液为硝酸溶液，质量分数为40%。消泡剂采用德丰化工有限公司的水性厚浆涂料消泡剂DF-8202型。
如图1所示，一种上述本实施例防电晕涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）六方氮化硼用硝酸溶液进行表面氧化预处理，于80℃温度下浸泡10 h，过滤，得到预处理后的六方氮化硼；过滤前，六方氮化硼的浓度为0.66 mg/mL。
（2）将预处理后的六方氮化硼分散在甲酸和硫酸的混合水溶液中，得到分散液，并对分散液进行电子辐照处理，过滤，得到表面羟基改性的六方氮化硼；电子辐照处理总吸收剂量为140 kGy（吸收剂量率为100 Gy/min）。分散液中，甲酸浓度为0 .2 mol/L，硫酸浓度为0 .4 mol/L，六方氮化硼的浓度为0.66 mg /mL。
（3）启动乳液搅拌分散器，向其中依次加入60重量份的环氧树脂乳液、30重量份的丙烯酸乳液，充分搅拌30分钟，搅拌速度为1000转/min，然后加入5重量份的消泡剂，降低搅拌速度至200转/min，继续搅拌30分钟，得到聚合物溶液。
（4）向聚合物溶液加入表面羟基改性的六方氮化硼，充分搅拌30分钟，搅拌速度为400转/min，得到防电晕涂料。
经检测，本实施例制得的防电晕涂料在金属导线表面附着力高，起晕电压可升高19 kV。
实施例3：
一种实施例的防电晕涂料，原料包括以下重量份的组分：六方氮化硼粉末30份，强酸溶液30份，甲酸和硫酸的混合水溶液30份，环氧树脂乳液60份，丙烯酸乳液30份和消泡剂 5份。
本实施例中，强酸溶液为硝酸溶液，质量分数为40%。消泡剂采用德丰化工有限公司的水性厚浆涂料消泡剂DF-8202型。
如图1所示，一种上述本实施例防电晕涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）六方氮化硼用硝酸溶液进行表面氧化预处理，于80℃温度下浸泡10 h，过滤，得到预处理后的六方氮化硼；过滤前，六方氮化硼的浓度为1 mg/mL。
（2）将预处理后的六方氮化硼分散在甲酸和硫酸的混合水溶液中，得到分散液，并对分散液进行电子辐照处理，过滤，得到表面羟基改性的六方氮化硼；电子辐照处理总吸收剂量为140 kGy（吸收剂量率为100 Gy/min）。分散液中，甲酸浓度为0 .2 mol/L，硫酸浓度为0 .4 mol/L，六方氮化硼的浓度为1 mg / mL。
（3）启动乳液搅拌分散器，向其中依次加入60重量份的环氧树脂乳液、30重量份的丙烯酸乳液，充分搅拌30分钟，搅拌速度为1000转/min，然后加入5重量份的消泡剂，降低搅拌速度至200转/min，继续搅拌30分钟，得到聚合物溶液。
（4）向聚合物溶液加入羟基改性六方氮化硼，充分搅拌30分钟，搅拌速度为400转/min，得到防电晕涂料。
经检测，本实施例制得的防电晕涂料在金属导线表面附着力高，起晕电压可升高22 kV。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种防电晕涂料，其特征在于： 原料包括以下重量份的组分：
六方氮化硼粉末 10～30份，
强酸溶液 20～40份，
甲酸和硫酸的混合水溶液 20～40份，
环氧树脂乳液 50～80份，
丙烯酸乳液 20～40份，和
消泡剂 5～10份。
2.根据权利要求1所述的防电晕涂料，其特征在于：所述强酸溶液为王水、硝酸或者硝酸与高锰酸钾混合液中的一种，所述强酸溶液的质量分数为20％～40％。
3.根据权利要求1所述的防电晕涂料，其特征在于：所述环氧树脂乳液为水性环氧树脂乳液；所述丙烯酸乳液为水性丙烯酸乳液。
4.根据权利要求1所述的防电晕涂料，其特征在于：所述甲酸和硫酸的混合水溶液中，甲酸和硫酸的浓度比为0 .1～0 .5 ∶0 .4 。
5.一种防电晕涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将预处理后的六方氮化硼分散于甲酸和硫酸的混合水溶液中后得分散液；
S2、将步骤S2所得分散液进行电子辐照处理，过滤后得到表面羟基改性的六方氮化硼；
S3、将环氧树脂乳液和丙烯酸乳液混合后搅拌均匀，加入消泡剂继续搅拌均匀，得到聚合物溶液；
S4、将步骤S2所得表面羟基改性的六方氮化硼加入至步骤S3所得聚合物溶液中，搅拌均匀，得防电晕涂料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述分散液中，甲酸的浓度为0 .1～0 .5 mol/L，硫酸的浓度为0 .4 mol/L，六方氮化硼的浓度为0.1～1.5 mg/mL。
7.根据权利要求5所述的制备方法， 其特征在于：所述步骤S1中，所述预处理具体为将六方氮化硼粉末置于强酸溶液中进行表面氧化预处理，过滤后得到预处理后的六方氮化硼。
8.根据权利要求5所述的制备方法， 其特征在于：所述步骤S2中，所述电子辐照处理的吸收剂量率为60～100 Gy/min，总吸收剂量为100 kGy以上。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，加入消泡剂前，所述搅拌的速度为1000转/min～1200转/min，所述搅拌的时间为25min～35min；加入消泡剂后，所述搅拌的速度为200转/min～300转/min，所述搅拌的时间为25min～35min。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述搅拌的速度为200转/min～400转/min，所述搅拌的时间为25 min～35min。
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