CN113831969A - 一种绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂及其制备方法，包括如下重量份数的组分：非离子活性剂20－45份、复配烃类溶剂45－85份、纳米粒子1－3份、抗静电剂2－5份；其中，所述纳米粒子选自纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米金刚石中的至少一种。本发明的复配烃类溶剂绝缘电阻和击穿电压较高，为实现带电清洗提供了前提条件，其与纳米粒子复配后，两者协同作用下使得清洗剂的绝缘电阻和击穿电压均高于常见的带电清洗剂，满足了绝缘子带电清洗的要求，同时，非离子活性剂的引入，使得污垢的附着力降低，表现出优异的清洁效果和安全性能。其制备工艺简单，使用成本不高，适合各种电压等级、形状大小的绝缘子带电清洗，有助于实现电网安全稳定运行。

Description

一种绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及清洗剂技术领域，特别涉及一种绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂及其制备方法。

背景技术

绝缘子长期暴露在空气中运行，容易受到工作环境中各类污秽的污染，其表面总是不可避免的粘附灰尘、油烟和鸟粪等污秽颗粒，这些污秽一般具有吸水性和导电性，在雾、露水、毛毛雨和融雪等潮湿天气条件的共同作用下，会大大降低绝缘子的绝缘水平，以至于在工作电压下发生污秽闪络，造成长时间、大面积的停电事故。目前，绝缘子清洗主要分为停电清洗和不停电清洗。停电清洗就是线路停电后通过人工的登杆用抹布擦拭，而停电清洗需要线路停电，并且人工清洗效率低，导致停电时间过长，造成非常严重的经济损失。不停电清洗主要是人工或者人工控制设备通过喷洒清洗剂清洗，目前一般采用自来水或乙醇作为清洗剂，由于自来水中含有碳酸盐、硅酸盐等杂质，因此采用自来水清洗电器后，被清洗表面上势必会留下模糊的涂层，清洗效果差，如果用乙醇清洗，清洗效果虽有所改善，但仍不理想。

目前，带电清洗剂及制备方法已经成为电气与电子等领域的热点研究问题，这既有学术论文对此做了深入的理论分析，也有实际应用的工程方法，如2021年3月23日公开的发明专利申请说明书《一种电器设备带电清洗剂及其制备方法和应用》(CN 113046199A)，通过硅氧烷、二氯甲烷、碳十二烃类化合物、三氯三氟乙烷和抗静电剂制备的带电清洗剂能够有效去除电器设备表面的灰尘、油污、盐分等污染。但该清洗剂存在不足主要包括：该带电清洗剂运用了大量的三氯三氟乙烷，对环境有危害，对水体和大气可造成污染，对大气臭氧层有极强破坏力，此外该带电清洗剂的击穿电压相对较低，难以满足高压绝缘子带电清洗的安全要求。

中国专利CN 107325894A公开了一种通讯网络设备带电清洗剂，配方为：80－100份有机溶剂、30－50份非离子表面活性剂、10－15份植物蜡、8－10份硅油、0.5－1.5份憎水助剂、3－5份稠化稳定剂、8－10份甘油、6－8份邻二甲苯、0.1－0.3份非离子聚丙烯酰胺。该专利技术针对现有带电清洗剂动态绝缘性差、对各种金属零配件有影响、同时易破坏臭氧层的问题，利用有机溶剂溶解设备表面的油污，非离子表面活性的渗透和润湿作用，将油污悬浮于体系中，从而达到清洗效果，甘油一方面可使助剂中其他成分充分润湿，另一方面与表面活性剂配合，进一步提高对污垢的润湿作用，植物蜡的加入有利于污垢脱除后形成一层植物蜡膜，起到有效的电荷屏蔽作用，提高产品的动态绝缘性能，避免零部件腐蚀，少量的非离子聚丙烯酰胺可与表面小分子污垢迅速结合而悬浮于溶液中，进一步提高产品的去污效果，通过稠化稳定剂的加入，有效避免悬浮物重新沉淀而吸附于设备表面，产品在使用过程中不会释放有害的自由基物质，有效避免对臭氧层的破坏。然而，该专利技术采用的煤油、柴油等易燃物，挥发后与空气混合形成爆炸性的混合气，存在使用危害。此外，使用的硅油挥发性差，易残留在被清洗物表面，并且具有一定的吸湿性，影响被清洗物的电气性能。因此，该带电清洗剂并不适用于高压绝缘子的带电清洗。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂及其制备方法，通过复配得到复配烃类溶剂和使用纳米粒子，得到了能够满足绝缘子清洗要求的带电清洗剂，克服了现有技术的不足。

本发明采用的技术方案如下：一种绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂，包括如下重量份数的组分：非离子活性剂20－45份、复配烃类溶剂45－85份、纳米粒子1－3份、抗静电剂2－5份；其中，所述纳米粒子选自纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米金刚石中的至少一种。

在本发明中，各组分的作用是：

非离子活性剂，具有不电离的特点，在有机溶剂中具有良好的溶解性，稳定性较高，不易受到强电解质无机盐和酸碱的影响，具有分散、乳化、润湿、增溶等多种性能，可以很好的与其他溶剂复配使用，达到良好的清洁效果，并且非离子活性剂和其他溶剂采用的均为非极性溶剂，可以达到良好的绝缘性能，进而满足带电清洗。

复配烃类溶剂，本发明的复配烃类溶剂均为无污染的非极性溶剂，不会破坏大气臭氧层，满足环保要求，复配烃类溶剂主要采用有机醇类、酯类、烷烃类溶剂复配得到，在提高对污垢溶解、乳化效果的同时，按一定比例复配得到的烃类溶剂的绝缘电阻和击穿电压明显提高，而且与纳米粒子复配后，在没有加入分散剂的情况下，不仅解决了纳米粒子的团聚问题，而且还提高了纳米粒子的悬浮效果，在绝缘性方面产生了协同增效的技术效果，使得清洗剂的绝缘电阻和击穿电压显著提高，使用效果优异。

纳米粒子，在本发明中，由于纳米粒子的大小介于介观和微观之间的亚微尺度，可在液体绝缘介质中形成稳定的溶胶体系，该稳定纳米液体绝缘介质体系在外加电场下没有出现小桥击穿的问题，而且，纳米粒子与复配烃类溶剂复合后，不仅没有影响清洗效果，而且使得清洗剂的击穿电压显著提高，满足了绝缘子带电清洗的要求。

为了更好地实施本发明，所述复配烃类溶剂包括如下重量份数的组分：有机醇溶剂15－20份、酯类溶剂15－25份、烷烃溶剂10－20份、邻二甲苯5－20份。通过非离子活性剂和复配烃类溶剂共同发挥作用，悬浮能力强，使得污垢的附着力降低，表现出优异的清洁效果。

进一步，所述有机醇溶剂为丙三醇、乙二醇中的至少一种，优选为丙三醇。

进一步，所述酯类溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯中的至少一种，优选为乙酸乙酯。

进一步，所述烷烃溶剂为正戊烷、正己烷中的至少一种，优选为正己烷。

作为优选，所述非离子活性剂为聚氧乙烯辛基苯酚醚。

进一步，所述抗静电剂为乙氧基化烷基酸胺、乙氧基月桂酷胺中的至少一种，优选为乙氧基化烷基酸胺。

本发明还包括一种绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将有机醇溶剂、酯类溶剂、烷烃溶剂、邻二甲苯加入到反应容器中充分搅拌均匀，得到复配烃类溶剂；

S2、向复配烃类溶剂中加入非离子活性剂和抗静电剂，充分搅拌均匀，得到清洗混合液；

S3、向清洗混合液中加入纳米粒子，超声分散后，即得。

进一步，采用磁力搅拌机搅拌，转速为300－500rpm，搅拌时间不少于20min。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的清洗剂各组分均为无污染材料，不会破坏大气臭氧层，满足环保要求；

2、本发明复配得到的复配烃类溶剂，绝缘电阻和击穿电压较高，为实现带电清洗提供了前提条件，其与纳米粒子复配后，两者协同作用下使得清洗剂的绝缘电阻达到130MΩ以上，击穿电压达到34KV以上，满足了绝缘子带电清洗的要求，同时，其与非离子活性剂复配后，悬浮能力强，使得污垢的附着力降低，清洗率达到99.80％以上，表现出优异的清洁效果；

3、本发明的纳米带电清洗剂的绝缘电阻和击穿电压均高于常见的带电清洗剂，可实现绝缘子带电清洗，而且制备简单，使用成本不高，性能稳定，可大规模工业化应用。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂，其制备方法包括如下步骤：

S1、在常温下，将20重量份的丙三醇、20重量份的乙酸乙酯、10重量份的正己烷、10重量份的邻二甲苯加入到反应容器中经过磁力搅拌机充分搅拌，混合均匀，搅拌转速为400rpm，搅拌时间为20min，得到复配烃类溶剂；

S2、向反应容器中加入45重量份的聚氧乙烯辛基苯酚醚和3重量份的乙氧基化烷基酸胺，充分搅拌均匀，搅拌转速为500rpm，搅拌时间为20min，得到清洗混合液；

S3、向反应容器中加入3重量份的纳米氧化铝，超声分散20min后即得。

实施例2

实施例2与实施例1相同，其不同之处在于，纳米带电清洗剂的配方为(重量份计)：聚氧乙烯辛基苯酚醚33份、丙三醇22份、乙酸乙酯22份、正己烷11份、邻二甲苯11份、乙氧基化烷基酸胺3份、纳米氧化铝3份。

对比例1

对比例1与实施例1相同，其不同之处在于，将邻二甲苯替换成乙二醇丁醚。

对比例2

对比例2与实施例1相同，其不同之处在于，邻二甲苯的用量为3份。

对比例3

对比例3与实施例1相同，其不同之处在于，未添加纳米粒子。

对比例4

对比例4与实施例1相同，其不同之处在于，纳米粒子的用量为5份。

对比例5

对比例5与实施例1相同，其不同之处在于，所述复配烃类溶剂由30份正己烷与30份丙三醇复配得到。

对比例6

对比例6与实施例1相同，其不同之处在于，未添加非离子活性剂。

对实施例1－2和对比例1－6制得的绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂分别进行了清洁效果和绝缘电阻测试，测试结果见表1。

表1实施例1－2和对比例1－6中得到的清洗剂性能

注：清洁效果测试步骤：将人造油污涂覆至绝缘子表面，通过清洗喷枪分别喷射实施例1－2和对比例1－6制备的带电清洗液进行清洗；绝缘电阻则采用电阻表进行测量；击穿电压参照标准GB/T 507－2002对绝缘液体纳米带电清洗剂进行击穿电压测试。

由表1得到，当邻二甲苯替换为乙二醇丁醚时(对比例1)，清洗剂稠性较大，虽然清洗效果优异，击穿电压满足要求，但绝缘电阻显著减小，绝缘电阻性能不能满足产品要求，由此说明，邻二甲苯不能采用常规方式替换；当邻二甲苯用量不足时(对比例2)，绝缘电阻和击穿电压均明显下降，由此说明，邻二甲苯显著影响清洗剂的绝缘电阻和击穿电压性能；当不添加纳米粒子时(对比例3)，清洗效果基本保持不变，绝缘电阻和击穿电压明显下降，并且，此时得到的清洗剂的击穿电压不能满足产品要求，由此说明，纳米粒子也会显著影响清洗剂的绝缘电阻和击穿电压性能；当纳米粒子过量时(对比例4)，清洗剂稠性较大，清洗效果明显变差，绝缘电阻和击穿电压有些许下降，由此说明，纳米粒子过量添加不仅会影响清洗效果，还会降低清洗剂的绝缘电阻和击穿电压性能；当采用正己烷和丙三醇复配得到复配烃类溶剂时(对比例5)，清洗效果略微下降(在可接受的范围内)，清洗剂的绝缘电阻下降幅度显著高于击穿电压的下降幅度，虽然击穿电压满足产品要求，但绝缘电阻太小，无法符合带电清洗剂的要求，由此说明，采用常规溶剂复配的方式无法使清洗剂的相关性能满足要求；当不使用非离子活性剂时(对比例6)，清洗剂的清洗效果和绝缘电阻下降明显，而击穿电压下降不明显，由此说明，非离子活性剂会影响清洗剂的清洗效果和绝缘电阻性能。

综上可以得到如下结论：

1、本发明使用的非离子活性剂与复配烃类溶剂和纳米粒子联用，除了可以发挥其本身提高清洗效果的功能外，还使得清洗剂的绝缘电阻明显升高，获得了意想不到的积极效果；

2、本发明的复配烃类溶剂与采用常规方法复配的复合溶剂相比，绝缘电阻远大于常规复合溶剂，为清洗剂带电清洗提供了前提条件；

3、纳米粒子与复配烃类溶剂复合后，不仅没有影响清洗效果，而且使得清洗剂的击穿电压显著提高，满足了绝缘子带电清洗的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂，其特征在于，包括如下重量份数的组分：非离子活性剂20－45份、复配烃类溶剂45－85份、纳米粒子1－3份、抗静电剂2－5份；其中，所述纳米粒子选自纳米氧化铝、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米金刚石中的至少一种。

2.如权利要求1所述的绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂，其特征在于，所述复配烃类溶剂包括如下重量份数的组分：有机醇溶剂15－20份、酯类溶剂15－25份、烷烃溶剂10－20份、邻二甲苯5－20份。

3.如权利要求2所述的绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂，其特征在于，所述有机醇溶剂为丙三醇、乙二醇中的至少一种。

4.如权利要求2所述的绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂，其特征在于，所述酯类溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯中的至少一种。

5.如权利要求2所述的绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂，其特征在于，所述烷烃溶剂为正戊烷、正己烷中的至少一种。

6.如权利要求1所述的绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂，其特征在于，所述非离子活性剂为聚氧乙烯辛基苯酚醚。

7.如权利要求1所述的绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂，其特征在于，所述抗静电剂为乙氧基化烷基酸胺、乙氧基月桂酷胺中的至少一种。

8.如权利要求2所述的绝缘子用绝缘液体纳米带电清洗剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将有机醇溶剂、酯类溶剂、烷烃溶剂、邻二甲苯加入到反应容器中充分搅拌均匀，得到复配烃类溶剂；

S2、向复配烃类溶剂中加入非离子活性剂和抗静电剂，充分搅拌均匀，得到清洗混合液；

S3、向清洗混合液中加入纳米粒子，超声分散后，即得。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，采用磁力搅拌机搅拌，转速为300－500rpm，搅拌时间不少于20min。