CN115725236A

CN115725236A - 电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN115725236A
Application number: CN202211584230.8A
Authority: CN
Inventors: 张�杰; 赵洲峰; 周宇通; 孙庆峰; 罗宏建; 裘吕超; 鲁旷达; 梅简; 徐冬梅; 邹君文; 刘学广; 周桢; 徐胜
Original assignee: Zhejinag Electric Power Boiler Pressure Vessel Detection Co ltd
Current assignee: Zhejinag Electric Power Boiler Pressure Vessel Detection Co ltd
Priority date: 2022-12-09
Filing date: 2022-12-09
Publication date: 2023-03-03

Abstract

本发明属于涂料技术领域，提供一种电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料及其制备方法，按重量份包括：甲基三氧乙基硅烷40～50份；甲基丙烯酸丁酯4～7.5份；纳米无机稀土填料30～50份；交联剂1～4份；偶联剂1.5～3份；颜料2～5份。本发明相较于现有防污闪涂料，抗污闪能力提高10％，可燃性测试达FV‑0级，自洁系数超过98％，适用于电气设备外绝缘防污闪。

Description

电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料及其制备方法。

背景技术

由于快速工业化以及环境污染的加剧，高压输、变用支柱绝缘子上所沉积的各种工业污秽与自然污秽日趋严重，在雾、露、毛毛雨、融雪等恶劣的天气下，其外绝缘强度会大大降低，积污的绝缘子在过电压甚至运行电压作用下会发生沿面闪络放电，即为污秽闪络。

材料表面的性能有憎水性或亲水性两种。在雨水或者受潮条件下，亲水性表面容易形成水膜覆盖在绝缘子表面，在高压环境下，亲水性表面的绝缘子极易发生污闪现象。陶瓷和玻璃绝缘子是典型的亲水表面，因此，在雨雪天气下，瓷和玻璃绝缘子容易发生污闪。在雨水或者受潮条件下，憎水性表面不会形成覆盖的水膜，而是形成许多水珠，这样绝缘子表面不容易发生贯穿性的放电通道，因此污闪发生的概率相对较小。

恶劣的气候条件会加大电力系统的安全隐患，同时也会加剧污闪事故的发生，给当地造成极大的经济损失，严重影响人们的生产和生活。为应对这一难题，目前最有效可靠且普遍采用的方法是在绝缘子表面涂覆防污闪涂料，但现有的室温硫化硅橡胶防污闪涂料在如浙江、上海等海滨地区的高温、高湿、盐雾的气候环境下运行时，容易老化，且涂料的憎水性、机械性能等综合性能差，大大缩短了其使用寿命。

发明内容

为弥补上述现有技术的不足，本发明提供了电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料及其制备方法，能够有效提高绝缘表面的憎水性能、机械性能与电气性能，在保持良好抗污闪能力的同时保持优异的抗老化性。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明提供一种电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料及其制备方法，按重量份包括：甲基三氧乙基硅烷40～50份；甲基丙烯酸丁酯4～7.5份；纳米无机稀土填料30～50份；交联剂1～4份；偶联剂1.5～3份；颜料2～5份。

进一步的，所述甲基三氧乙基硅烷、甲基丙烯酸丁酯的质量比为1：0.1～0.15。

进一步的，所述纳米无机稀土填料包括纳米氧化镝、纳米氧化铽和纳米氧化铕的混合物。

进一步的，所述纳米氧化镝、纳米氧化铽和纳米氧化铕的质量比为1：0.6～0.8：0.1～0.3。

进一步的，所述纳米无机稀土填料按如下方法改性：

将纳米无机稀土填料在100℃下干燥5～6h，然后将纳米无机稀土填料和无水乙醇按1：0.05的比例制成浆料，先在室温条件下用磁力锅搅拌15min，再加到四口烧瓶中,开动搅拌器,用滴管缓慢加入改性剂，纳米无机稀土填料与改性剂的质量比为1：0.01，控制温度115℃，转速为300r/min搅拌30min，将样品真空抽滤,烘干并打散成粉末状，即得改性纳米无机稀土填料。

进一步的，所述改性剂为二硬脂酰氧异丙基铝酸酯、二聚甘油异硬脂酸酯和聚丙烯聚羧酸铵盐，三者的质量比为1：0.4～0.6：0.1～0.2。

进一步的，所述交联剂包括三硅烷异丁基化笼形倍半硅氧烷、三硅醇苯基化笼形倍半硅氧烷和3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，三者按质量比为1：0.2～0.4：0.05～0.15。

进一步的，所述偶联剂包括3-巯丙基三乙氧基硅烷和γ-脲丙基三乙氧基硅烷，二者的质量比为1：0.3～0.6。

本发明提供一种电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料的制备方法，所述方法包括：

分别按重量份称取甲基三氧乙基硅烷、甲基丙烯酸丁酯、纳米无机稀土填料，将其混合，搅拌捏合，经砂磨机砂磨后倒入离心机中，控制离心机转速1200～1500rpm，充分混合反应15-25分钟，接着先加入颜料，密闭搅拌均匀，再加入交联剂和偶联剂，控制离心机转速3000～4000rpm，充分混合反应20-30分钟后包装，即得成品。

进一步的，所述离心机的真空度为-0.08～0.08MPa。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明采用甲基三氧乙基硅烷和甲基丙烯酸丁酯作为基胶，不仅具备耐酸碱性、热稳定性和电绝缘性等优良特性，而且在对涂料的固化性和成型性方面有着出色的表现；

(2)本发明采用二硬脂酰氧异丙基铝酸酯、二聚甘油异硬脂酸酯和聚丙烯聚羧酸铵盐对纳米无机稀土填料进行表面改性，以改善其表面的物理化学特性，增强其与有机硅氧烷聚合物的相容性和在基质中的分散性，提高涂料的阻燃性和电气绝缘性；

(3)本发明在制备过程中采用离心机，结构简单，维护方便，易于操作，提高了有机无机组分的稳定性和分散性；

(4)本发明相较于现有防污闪涂料，抗污闪能力提高10％，可燃性测试达FV-0级，自洁系数超过98％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

当以范围、优选范围、或者优选的数值上限以及下限的形式表述某个量、浓度或其它值或参数的时候，应当理解相当于具体揭示了通过将任意一对范围上限或优选数值与任意范围下限或优选数值结合起来的任何范围，而不考虑该范围是否具体揭示。除非另外指出，本文所列出的数值范围值在包括范围的端点，和该范围之内的所有整数和分数。

除非另外说明，本文中所有的百分比、份数、比值等均是按重量计。

本文的材料、方法和实施例均是示例性的，并且除非特别说明，不应理解为限制性的，且未作说明的材料均可以通过商业途径获得。

实施例1

本实施例提供电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料，按重量份包括：甲基三氧乙基硅烷40份；甲基丙烯酸丁酯4份；纳米无机稀土填料50份；交联剂1份；偶联剂1.5份；颜料3.5份。

制备方法为：

分别按重量份称取甲基三氧乙基硅烷40份；甲基丙烯酸丁酯4份；纳米无机稀土填料50份；交联剂1份；偶联剂1.5份；颜料3.5份；将甲基三氧乙基硅烷40份；甲基丙烯酸丁酯4份；纳米无机稀土填料50份混合，搅拌捏合，经砂磨机砂磨后倒入离心机中，控制离心机转速1500rpm，充分混合反应25分钟，接着先加入3.5份颜料，密闭搅拌均匀，再加入1份交联剂和1.5份偶联剂，控制离心机转速4000rpm，充分混合反应30分钟后包装，最终制得本发明涂料。

实施例2

本实施例提供电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料，按重量份包括：甲基三氧乙基硅烷50份；甲基丙烯酸丁酯7.5份；纳米无机稀土填料35份；交联剂3.5份；偶联剂2份；颜料2份。

制备方法为：

分别按重量份称取甲基三氧乙基硅烷50份；甲基丙烯酸丁酯7.5份；纳米无机稀土填料35份；交联剂3.5份；偶联剂2份；颜料2份；将甲基三氧乙基硅烷50份；甲基丙烯酸丁酯7.5份；纳米无机稀土填料35份混合，搅拌捏合，经砂磨机砂磨后倒入离心机中，控制离心机转速1200rpm，充分混合反应15分钟，接着先加入2份颜料，密闭搅拌均匀，再加入3.5份交联剂和2份偶联剂，控制离心机转速3000rpm，充分混合反应20分钟后包装，最终制得本发明涂料。

实施例3

本实施例提供电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料，按重量份包括：甲基三氧乙基硅烷45份；甲基丙烯酸丁酯6份；纳米无机稀土填料42份；交联剂1.5份；偶联剂2.5份；颜料3份。

制备方法为：

分别按重量份称取甲基三氧乙基硅烷45份；甲基丙烯酸丁酯6份；纳米无机稀土填料42份；交联剂1.5份；偶联剂2.5份；颜料3份；将甲基三氧乙基硅烷45份；甲基丙烯酸丁酯6份；纳米无机稀土填料42份混合，搅拌捏合，经砂磨机砂磨后倒入离心机中，控制离心机转速1400rpm，充分混合反应20分钟，接着先加入3份颜料，密闭搅拌均匀，再加入1.5份交联剂和2.5份偶联剂，控制离心机转速3500rpm，充分混合反应25分钟后包装，最终制得本发明涂料。

对实施例1-3得到的改进型防污闪涂料进行以下标准进行测试。

介电强度：DL/T627绝缘子用常温固化硅橡胶防污闪涂料。

可燃性：GB/T10707橡胶燃烧性能的测定。

自洁系数：DL/T627绝缘子用常温固化硅橡胶防污闪涂料。

耐化学试剂性：DL/T627绝缘子用常温固化硅橡胶防污闪涂料。

实施例1-3制备得到的改进型防污闪涂料以及常规RTV涂料涂覆后性能对比如表1所示。

表1

对比可知，本发明相较于现有防污闪涂料，抗污闪能力提高10％，可燃性测试达FV-0级，自洁系数超过98％，具备耐酸碱性、热稳定性和电绝缘性，所形成的涂层均匀、自洁性优异，满足绝缘子等电力设备表面浸涂、喷涂等涂装工艺要求。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

Claims

1.电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料，其特征在于，按重量份包括：甲基三氧乙基硅烷40～50份；甲基丙烯酸丁酯4～7.5份；纳米无机稀土填料30～50份；交联剂1～4份；偶联剂1.5～3份；颜料2～5份。

2.根据权利要求1所述的电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料，其特征在于，所述甲基三氧乙基硅烷、甲基丙烯酸丁酯的质量比为1：0.1～0.15。

3.根据权利要求1所述的电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料，其特征在于，所述纳米无机稀土填料包括纳米氧化镝、纳米氧化铽和纳米氧化铕的混合物。

4.根据权利要求1所述的电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料，其特征在于，所述纳米氧化镝、纳米氧化铽和纳米氧化铕的质量比为1：0.6～0.8：0.1～0.3。

5.根据权利要求1所述的电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料，其特征在于，所述纳米无机稀土填料按如下方法改性：

6.根据权利要求5所述的电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料，其特征在于，所述改性剂为二硬脂酰氧异丙基铝酸酯、二聚甘油异硬脂酸酯和聚丙烯聚羧酸铵盐，三者的质量比为1：0.4～0.6：0.1～0.2。

7.根据权利要求1所述的电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料，其特征在于，所述交联剂包括三硅烷异丁基化笼形倍半硅氧烷、三硅醇苯基化笼形倍半硅氧烷和3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，三者按质量比为1：0.2～0.4：0.05～0.15。

8.根据权利要求1所述的电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料，其特征在于，所述偶联剂包括3-巯丙基三乙氧基硅烷和γ-脲丙基三乙氧基硅烷，二者的质量比为1：0.3～0.6。

9.电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料及其制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备所述权利要求1-8中任一所述的防污闪涂料，所述制备方法包括：

10.根据权利要求9所述的电气设备高性能纳米有机无机杂化防污闪涂料的制备方法，其特征在于，所述离心机的真空度为-0.08～0.08MPa。