CN111646491B - 用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液、制备方法和应用及稳定型纳米粒子分散液的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于绝缘材料领域，公开了一种用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液、制备方法和应用及稳定型纳米粒子分散液的应用，该分散液的制备方法为在非活性气体保护下，取支链乙烯基聚合物加至混合溶剂中，混合20~28h后，再加入非离子表面活性剂和稳定剂混匀制得；所述分散液用于制备稳定型纳米粒子分散液；所述稳定型纳米粒子分散液用于制备耐电晕漆。本发明所得分散液能够均匀分散纳米粒子，分散纳米粒子后，保持30天无沉降；分散液与有机溶剂漆相容性好，制得的耐电晕漆的耐电晕时间提高到了45h以上，解决了纳米粒子在耐电晕漆中易团聚的问题。本发明的分散液适用于分散纳米粒子；本发明的耐电晕漆适用于制备电磁线表面漆包线涂层。

Description

用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液、制备方法和应用及 稳定型纳米粒子分散液的应用
技术领域
本发明属于绝缘材料领域，涉及一种电磁线表面耐电晕漆，具体地说是一种用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液及其制备方法和应用。
背景技术
耐电晕复合材料是在传统的绝缘聚合物中加入一定量耐电晕性能优异的纳米粒子制成，如Al2O3、SiO2、云母或层状硅酸盐等。由于纳米粒子在某个方向上的尺寸有所减小，导致其具有高比表面积和高表面能，进而使其在粘度较大的绝缘聚合物中不易分散，造成纳米粒子在耐电晕材料中产生易团聚的问题。如何将纳米粒子均匀的分散到聚合物中，并保持相对的稳定性是制备耐电晕材料的关键。
漆包线涂层所用的耐电晕漆是高粘度的有机溶剂漆，纳米粒子在粘度较大的溶剂中难以分散均匀。耐电晕漆现有的制备方式一般是先将纳米粒子分散在分散液中制得稳定型纳米粒子分散液，再与有机溶剂漆混合制备耐电晕漆，但其制备的稳定型纳米粒子分散液中固体含量低，无法很好的控制耐电晕漆中无机氧化物的含量。公开号为CN101735716A的中国发明专利中公开了利用二甲苯与甲酚6：4作为分散液，可以制备固体含量为20~60%的纳米粒子分散液，但其仍存在粘度偏大，易团聚，难以长期储存等问题。
发明内容
本发明的目的，是要提供一种用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液，以解决纳米粒子在耐电晕漆中易团聚的问题；
本发明的另一个目的，是要提供上述用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液的制备方法；
本发明还有一个目的，是要提供上述用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液的应用；
本发明还有一个目的，是要提供上述制备的稳定型纳米粒子分散液的应用
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液，制成它的有效成分的原料，以重量份数计，包括：100~200份混合溶剂、2~10份非离子表面活性剂、10~35份含有乙烯基的聚硅氧烷类物质、3~9份稳定剂。
作为一种限定，以重量份数计，每份所述混合溶剂是取28~38份N-甲基吡咯烷酮、12~20份N,N-二甲基乙酰胺、10~15份溶剂油、8~13份二甲苯、1~3份苯甲醇混匀制得；
溶剂油为70#溶剂油、90#溶剂油或120#溶剂油。
作为第二种限定，非离子表面活性剂是重量比为1.5~2.5：1的分子量在3000~5000的聚醚和环己醇聚氧乙烯醚的混合物。
作为第三种限定，含有乙烯基的聚硅氧烷类物质为乙烯基聚二甲基硅氧烷和/或甲基乙烯基聚硅氧烷。
作为第四种限定，稳定剂是脂肪链上碳原子总数为7~9个的脂肪醇聚氧乙烯醚。
本发明还提供了上述用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液的一种制备方法，是在非活性气体保护下，取含有乙烯基的聚硅氧烷类物质至混合溶剂中，混合20~28h后，再加入非离子表面活性剂和稳定剂混匀，制得所述用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液。
本发明也提供了上述用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液的一种应用，所述用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液与纳米粒子混合进行预分散，用于制备稳定型纳米粒子分散液。
作为一种限定，所述纳米粒子的粒径为30~80nm；
所述预分散的温度为10~40℃、时间为20~48h、搅拌速度为500~1000rap/min；
所述稳定型纳米粒子分散液中的纳米粒子均匀分散；
所述稳定型纳米粒子分散液中的固体含量为1~15%。
本发明还提供了上述用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液的应用中制备的稳定型纳米粒子分散液的一种应用，所述稳定型纳米粒子分散液与有机溶剂漆混合均匀，用于制备耐电晕漆。
作为一种限定，所述有机溶剂漆为聚酯亚胺漆或聚酰胺酰亚胺漆；
所述混合均匀的温度为20~40℃、时间为10~50h、搅拌速度为50~200rap/min；
所述耐电晕漆的粘度为500~3000mPa·s。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
本发明采用多种有机溶剂和表面活性剂、稳定剂复配制成分散液，能够均匀分散纳米粒子，所得稳定型纳米粒子分散液能够保持50天后无沉降。本发明的分散液与有机溶剂漆相容性好，稳定型纳米粒子分散液能够与聚酯亚胺漆或聚酰胺酰亚胺漆混合均匀，绝缘聚合物在混合后的溶液中形成，包覆在纳米粒子周围，形成空间位阻效应，保持了纳米粒子在耐电晕漆中的稳定性，本发明制得的耐电晕漆的耐电晕时间提高到了45h以上。
本发明的用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液适用于分散纳米粒子；本发明制得的用于漆包线涂层的耐电晕漆适用于制备电磁线表面漆包线涂层。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步详细说明，应当理解所描述的实施例仅用于解释本发明，并不限定本发明。
实施例1 一种用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液、制备方法和应用及稳定型纳米粒子分散液的应用
1）混合溶剂的制备
取280kg的N-甲基吡咯烷酮、120kg的N,N-二甲基乙酰胺、100kg的90#溶剂油、80kg二甲苯、10kg苯甲醇室温下搅拌混合均匀，配制成混合溶剂。
2）用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液的制备
取1.33kg的分子量为3000-5000的聚醚和0.67kg环己醇聚氧乙烯醚混合，得2kg非离子表面活性剂。
在氮气保护下，取150kg混合溶剂加入25kg甲基乙烯基聚硅氧烷，室温下搅拌混合24h溶解（记作第一次搅拌），再依次加入2kg非离子表面活性剂和9kg的2,4-,二甲基戊烷醇聚氧乙烯醚，室温下搅拌混匀（记作第二次搅拌），充分溶解混匀后，制得用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液，记作分散液M1。
3）用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液的应用
取1kg粒径为50nm的三氧化二铝加至20L分散液M1中30℃预分散20h，得稳定型纳米粒子分散液，记作稳定型纳米粒子分散液L1，其中的纳米粒子均匀分散，固含量为10%。
4）稳定型纳米粒子分散液的应用
取1L稳定型纳米粒子分散液与5kg聚酰胺酰亚胺漆室温下混合搅拌均匀，绝缘聚合物在混合后的溶液中形成，包覆在纳米粒子周围，形成空间位阻效应，进而保持了纳米粒子在耐电晕漆中的稳定性，制得用于漆包线涂层的耐电晕漆，记作耐电晕漆N1，粘度为1500mPa·s。
所得用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液适用于分散纳米粒子；所得的用于漆包线涂层的耐电晕漆适用于制备电磁线表面漆包线涂层。
实施例2~9 用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液、制备方法和应用及稳定型纳米粒子分散液的应用
实施例2~9分别为一种用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液、制备方法和应用及稳定型纳米粒子分散液的应用，它们的步骤与实施例1基本相同，不同之处仅在于工艺参数的不同，具体详见表1：
表1 实施例2~9中各项工艺参数一览表
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE004
Figure DEST_PATH_IMAGE006
实施例2~9其它部分的内容，与实施例1相同。
实施例10 传统纳米粒子分散液与实施例1~9制备的稳定型纳米粒子分散液的对比实验
取1kg粒径为50nm的三氧化二铝加至20L甲苯中，室温下以转速为500rap/min搅拌混合24h，得传统纳米粒子分散液。
取传统方法制备的纳米粒子分散液与实施例1~9制备的稳定型纳米粒子分散液L1~L9与进行沉降测试，测试结果见下表：
表2 传统纳米粒子分散液和实施例1~9制备的稳定型纳米粒子分散液L1~L9沉降天数一览表
Figure DEST_PATH_IMAGE008
由表2可知，实施例1~9制备的用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液在耐电晕漆中的防沉降效果显著，传统纳米粒子分散液沉降时间仅为3天左右，而实施例1~9制备的稳定型纳米粒子分散液可以将沉降时间提高到50天以上。
实施例11 传统耐电晕漆与实施例1~9制得的耐电晕漆的对比实验
取1L传统纳米粒子分散液与5kg聚酰胺酰亚胺漆室温下混合搅拌均匀，制得传统耐电晕漆。
取传统耐电晕漆和实施例1~9制备的耐电晕漆N1~N9，进行耐电晕性能测试，测试结果见下表：
表3 传统耐电晕漆和实施例1~9制备的耐电晕漆N1~N9特性参数一览表
Figure DEST_PATH_IMAGE010
由表3可知，实施例1~9制备的耐电晕漆的耐电晕效果显著。传统耐电晕漆的耐电晕时间仅为3h左右，实施例1~9制备的耐电晕漆可以将耐电晕时间提高到45h以上。
需要注意，实施例1~9，仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明所作的其他形式的限定，任何熟悉本专业的技术人员都可能利用上述技术内容作为启示加以变更或改型为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明权利要求的技术实质，对以上实施例所作出的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液，其特征在于，制成它的有效成分的原料，以重量份数计，包括：100~200份混合溶剂、2~10份非离子表面活性剂、10~35份含有乙烯基的聚硅氧烷类物质、3~9份稳定剂，每份所述混合溶剂是取28~38份N-甲基吡咯烷酮、12~20份N,N-二甲基乙酰胺、10~15份溶剂油、8~13份二甲苯、1~3份苯甲醇混匀制得，非离子表面活性剂是重量比为1.5~2.5：1的分子量在3000~5000的聚醚和环己醇聚氧乙烯醚的混合物，含有乙烯基的聚硅氧烷类物质为乙烯基聚二甲基硅氧烷和/或甲基乙烯基聚硅氧烷，稳定剂是脂肪链上碳原子总数为7~9个的脂肪醇聚氧乙烯醚。
2.权利要求1所述的用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液的一种制备方法，其特征在于，该制备方法是在非活性气体保护下，取含有乙烯基的聚硅氧烷类物质至混合溶剂中，混合20~28h后，再加入非离子表面活性剂和稳定剂混匀，制得所述用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液。
3.权利要求1所述的用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液的一种应用，其特征在于，所述用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液与纳米粒子混合进行预分散，用于制备稳定型纳米粒子分散液。
4.根据权利要求3所述的用于分散耐电晕漆中纳米粒子的分散液的应用，其特征在于，所述纳米粒子的粒径为30~80nm；
所述预分散的温度为10~40℃、时间为20~48h、搅拌速度为500~1000rap/min；
所述稳定型纳米粒子分散液中的纳米粒子均匀分散；
所述稳定型纳米粒子分散液中的固体含量为1~15%。
5.权利要求3或4制备的稳定型纳米粒子分散液的一种应用，其特征在于，所述稳定型纳米粒子分散液与有机溶剂漆混合均匀，用于制备耐电晕漆。
6.根据权利要求5所述的稳定型纳米粒子分散液的应用，其特征在于，
所述有机溶剂漆为聚酯亚胺漆或聚酰胺酰亚胺漆；
所述混合均匀的温度为20~40℃、时间为10~50h、搅拌速度为50~200rap/min；
所述耐电晕漆的粘度为500~3000mPa·s。
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