CN116535906B - 绝缘子用涂层、高温硫化橡胶绝缘子及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请通过选用包括室温硫化橡胶和聚四氟乙烯的基底层，配合嵌入基底层表面的修饰材料，使本申请提供的绝缘子用涂层具有优异的疏水性能，同时兼备优异的抗湿热老化能力和抗紫外老化能力。另外，本申请提供绝缘子用涂层可作为高温硫化橡胶绝缘子的表面涂层，室温硫化橡胶与高温硫化橡胶基体之间的强结合力，能使基底层与高温硫化橡胶基体紧密结合；同时修饰材料嵌入基底层表面，可增强修饰层与基底层的粘附力。进一步地，修饰层可显著改变高温硫化橡胶绝缘子的微观形貌，提高表面粗糙度，可显著改变高温硫化橡胶绝缘子的疏水性；同时包括改性纳米二氧化钛和聚四氟乙烯的修饰层具有良好的抗老化能力，可实现优良高温硫化橡胶绝缘子的制备。

Description

绝缘子用涂层、高温硫化橡胶绝缘子及其制备方法
技术领域
本申请涉及涂料技术领域，具体涉及一种绝缘子用涂层、高温硫化橡胶绝缘子及其制备方法。
背景技术
在户外重污染、雾和雨环境下，绝缘子表面会变湿，导致污染层上形成连续的水膜，从而增加绝缘子表面的导电性，增加了绝缘子发生沿面闪络的风险。目前，高温硫化橡胶(HTV)因突出的电气性能和耐污疏水性被广泛地用做户外输电系统的复合绝缘子器件。但是硅橡胶绝缘子材料在户外运行过程中，由于在自然环境中的长期暴露，受湿热、紫外线等因素的影响，易导致表面出现憎水性能减弱等老化现象，使得其性能降低，影响其安全应用。
发明内容
基于此，本申请提供一种绝缘子用涂层、高温硫化橡胶绝缘子及其制备方法。本申请提供的绝缘子用涂层可作为高温硫化橡胶绝缘子的表面涂层，使其具有优异的疏水性能、抗湿热老化能力和抗紫外老化能力。
本申请的第一方面，提供一种绝缘子用涂层，包括基底层以及修饰层，所述基底层包括室温硫化橡胶和聚四氟乙烯；
所述修饰层包括修饰材料，所述修饰材料嵌入所述基底层的表面；所述修饰材料包括改性纳米二氧化钛和聚四氟乙烯。
在其中一个实施例中，所述聚四氟乙烯的粒径≤20μm。
在其中一个实施例中，所述基底层的厚度为5μm～50μm。
在其中一个实施例中，所述基底层的制备原料以重量份数计，包括以下组分：
室温硫化橡胶 100份～120份、
聚四氟乙烯乳液 20份～60份，以及稀释剂；
可选的，所述聚四氟乙烯乳液的固含量为40％～70％。
在其中一个实施例中，所述修饰材料的制备原料以重量份数计，包括以下组分：
改性纳米二氧化钛 50份～60份、
聚四氟乙烯粉末 5份～15份，以及稀释剂。
在其中一个实施例中，，所述稀释剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种。
在其中一个实施例中，所述改性纳米二氧化钛的制备原料以重量份数计，包括以下组分：
纳米二氧化钛 3份～10份、
分散剂 30份～100份、
硅烷偶联剂 0.2份～2份，以及pH调节剂；
可选的，所述纳米二氧化钛为金红石型晶体结构，所述纳米二氧化钛的粒径≤200nm；
可选的，所述硅烷偶联剂为全氟类硅烷偶联剂。
本申请的第二方面，提供一种高温硫化橡胶绝缘子，所述高温硫化橡胶绝缘子包括高温硫化橡胶基体和层叠于所述高温硫化橡胶基体表面的涂层，所述涂层为本申请第一方面任一项所述的绝缘子用涂层，所述绝缘子涂层中，相比较所述修饰层，所述基底层更靠近所述高温硫化橡胶基体表面。
本申请的第三方面，提供一种本申请第二方面所述的高温硫化橡胶绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
将室温硫化橡胶、聚四氟乙烯和稀释剂混合，喷涂至所述高温硫化橡胶基体表面，初固化后制备基底层；
将纳米改性二氧化钛、聚四氟乙烯和稀释剂混合，喷涂至基底层表面，使所述纳米改性二氧化钛、所述聚四氟乙烯嵌入所述基底层，形成所述修饰层，固化后制备所述高温硫化橡胶绝缘子。
在其中一个实施例中，制备所述纳米改性二氧化钛的步骤包括：
将纳米二氧化钛、硅烷偶联剂和分散剂混合，加入pH调节剂调节pH为7～9，制备改性纳米二氧化钛。
在其中一个实施例中，所述高温硫化橡胶绝缘子的制备方法具有如下特征中的一个或多个：
(1)所述初固化的工艺参数包括：固化温度为15℃～30℃；
(2)所述固化的工艺参数包括：固化温度为50℃～90℃。
本申请通过选用包括室温硫化橡胶和聚四氟乙烯的基底层，配合嵌入基底层表面的修饰材料，使本申请提供的绝缘子用涂层具有优异的疏水性能，同时兼备优异的抗湿热老化能力和抗紫外老化能力。
另外，本申请提供绝缘子用涂层可作为高温硫化橡胶绝缘子的表面涂层，室温硫化橡胶与高温硫化橡胶基体之间的强结合力，能使基底层与高温硫化橡胶基体紧密结合；同时修饰材料嵌入基底层表面，可增强修饰层与基底层的粘附力。
进一步地，修饰层可显著改变高温硫化橡胶绝缘子的微观形貌，提高表面粗糙度，可显著改变高温硫化橡胶绝缘子的疏水性；同时包括改性纳米二氧化钛和聚四氟乙烯的修饰层具有良好的抗老化能力，可实现优良高温硫化橡胶绝缘子的制备。
附图说明
图1为本申请对比例1制备的高温硫化橡胶的微观形貌图；
图2为本申请实施例1制备的高温硫化橡胶绝缘子的微观形貌图；
图3为本申请对比例1制备的高温硫化橡胶经紫外老化后的微观形貌图；
图4为本申请实施例1制备的高温硫化橡胶绝缘子经紫外老化后的微观形貌图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请的绝缘子用涂层、高温硫化橡胶绝缘子及其制备方法作进一步完整、清楚的描述。本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请公开内容理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
本文中，“一种或多种”指所列项目的任一种、任两种或任两种以上。
本申请中，“第一方面”、“第二方面”、“第三方面”、“第四方面”、“第五方面”等仅用于描述目的，不能理解为指示或暗示相对重要性或数量，也不能理解为隐含指明所指示的技术特征的重要性或数量。而且“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”等仅起到非穷举式的列举描述目的，应当理解并不构成对数量的封闭式限定。
本申请中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
本申请中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
本申请中涉及的百分比含量，如无特别说明，对于固液混合和固相-固相混合均指质量百分比，对于液相-液相混合指体积百分比。
本申请中涉及的百分比浓度，如无特别说明，均指终浓度。所述终浓度，指添加成分在添加该成分后的体系中的占比。
本申请中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。
本申请的第一方面，提供一种绝缘子用涂层，包括基底层以及修饰层，基底层包括室温硫化橡胶和聚四氟乙烯；
修饰层包括修饰材料，修饰材料嵌入基底层的表面；修饰材料包括改性纳米二氧化钛和聚四氟乙烯。即修饰材料中的改性纳米二氧化钛和聚四氟乙烯可以渗透至基底层内，修饰材料在基底层外的厚度可以忽略不计。
本申请通过选用包括室温硫化橡胶和聚四氟乙烯的基底层，配合嵌入基底层表面的修饰材料，使本申请提供的绝缘子用涂层具有优异的疏水性能，同时兼备优异的抗湿热老化能力和抗紫外老化能力。
在其中一个示例中，所述聚四氟乙烯的粒径≤20μm。
优选的，所述聚四氟乙烯的粒径为10μm～20μm。聚四氟乙烯的粒径对修饰层的微观形貌有重要影响，通过选取粒径10μm～20μm的聚四氟乙烯，能够保证修饰层具有优异的抗老化性能的同时，提高修饰层表面的粗糙度，使其具备优异的疏水性能。
在其中一个示例中，所述改性纳米二氧化钛的制备原料以重量份数计，包括以下组分：
纳米二氧化钛 3份～10份、
分散剂 30份～100份、
硅烷偶联剂 0.2份～2份，以及pH调节剂。
纳米二氧化钛、分散剂、硅烷偶联剂和pH调节剂按照一定比例复配，能够使制备的改性二氧化钛具有良好的分散性，增强与聚四氟乙烯粉末的结合力。具体地，纳米二氧化钛的重量份数包括但不限于3份、5份、7份、8份、9份或10份。分散剂的重量份数包括但不限于30份、40份、45份、50份、55份、60份、80份、90份或100份。硅烷偶联剂的重量份数包括但不限于0.2份、0.4份、0.5份、0.6份、0.8份、1份、1.5份或2份。
在其中一个示例中，纳米二氧化钛为金红石型晶体结构。
在其中一个示例中，纳米二氧化钛的粒径≤200nm。
优选的，纳米二氧化钛的粒径为100nm～200nm。纳米二氧化钛的结构与粒径与吸收紫外线的能力以及分散性能密切相关。本申请通过限定纳米二氧化钛的结构与粒径能够在使制备的改性纳米二氧化钛兼备优异的吸收紫外线能力以及优异的分散性。
在其中一个示例中，硅烷偶联剂为全氟类硅烷偶联剂，全氟类硅烷偶联剂的水解基团选自氯基、甲氧基或乙氧基中的任意一种。
在其中一个具体的示例中，硅烷偶联剂为全氟辛基甲基二氯硅烷。
在其中一个示例中，分散剂中有机溶剂的重量分数为40％～90％。
在一个具体的示例中，分散剂选自质量分数为50％～90％的乙醇水溶液。
在其中一个示例中，pH调节剂包括氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸氢二钠、氨水和三乙醇胺中的一种或多种。
在其中一个示例中，所述基底层的厚度为5μm～50μm。选自此厚度范围内的基底层，能够增强与基体的界面结合力，保持优异的疏水性。作为优选的，基底层的厚度为15μm～30μm。选自此厚度范围内的基底层，能够保证修饰层中的修饰材料嵌入充分，增强修饰层的附着力；并能够改变涂层表面的微观形貌，保证疏水性能以及抗湿热老化和抗紫外老化性能。
在其中一个示例中，所述基底层的制备原料以重量份数计，包括以下组分：
室温硫化橡胶 100份～120份、
聚四氟乙烯乳液 20份～60份，以及稀释剂。
本申请通过选用聚四氟乙烯乳液，并与室温硫化橡胶和稀释剂按照一定比例复配，能保持水接触角≥135°，显著提高疏水性能，延长绝缘子的使用时间。可以理解地，室温硫化橡胶的重量份数可以选自100份～120份之间的任意数值。具体地，所述室温硫化橡胶的重量份数包括但不限于100份、105份、108份、110份、115份或120份。可以理解地，所述聚四氟乙烯乳液的重量份数包括但不限于20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份或60份。
在其中一个示例中，基底层中，室温硫化橡胶与稀释剂的重量比为1：(1～3)。具体的，基底层中，室温硫化橡胶与稀释剂的重量比包括但不限于1：1、1：2或1：3。通过对稀释剂与室温硫化橡胶的重量比进行限定，能够提高基底层中室温硫化橡胶与聚四氟乙烯乳液的相容性，进而保证基底层的疏水性能。
在其中一个示例中，所述聚四氟乙烯乳液的固含量为40％～70％。具体地，所述聚四氟乙烯乳液的固含量包括但不限于40％、45％、50％、55％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、65％或70％。
优选的，聚四氟乙烯乳液的固含量为55％～65％。聚四氟乙烯乳液的固含量关乎基底层与基体的附着性，同时对提升基底层的疏水性能也非常关键。
在其中一个示例中，室温硫化橡胶的硫化温度为20℃～30℃。
在其中一个示例中，所述修饰材料的制备原料以重量份数计，包括以下组分：
改性纳米二氧化钛 50份～60份、
聚四氟乙烯粉末 5份～15份，以及稀释剂。
改性纳米二氧化钛、聚四氟乙烯粉末与稀释剂制备的修饰材料可嵌入基底层表面，以实现修饰层和基底层的紧密连接，并丰富绝缘子表面的微纳结构，协同基底层可显著提高绝缘子的疏水性能；同时在各组分合理配比的协同作用下，能够增强修饰层的耐紫外老化性能以及耐湿热老热性能。具体的，改性纳米二氧化钛的重量份数包括但不限于50份、52份、55份、58份或60份。聚四氟乙烯粉末的重量份数包括但不限于5份、8份、10份、12份或15份。
在其中一个示例中，所述稀释剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种。
在其中一个示例中，改性纳米二氧化钛与稀释剂的重量比为1：(10～25)。修饰层中，改性纳米二氧化钛与稀释剂的重量比包括但不限于1：10、1：15、1：18、1：19、1：20、1：21、1：22或1：25。通过对稀释剂与改性纳米二氧化钛的重量比进行限定，能够提高修饰层中改性纳米二氧化钛与聚四氟乙烯粉末的相容性，进而保证基底层的疏水性能以及抗老化性能。
高温硫化硅橡胶(HTV)因突出的电气性能和耐污疏水性被广泛地应用在户外输电系统制备复合绝缘子器件，但高温硫化硅橡胶的长期户外工作下，存在耐候性不足的缺点。传统提高高温硫化硅橡胶绝缘子耐候性的方法主要是提高高温硫化硅橡胶绝缘子的疏水能力；例如在RTV表面嵌入铜粉，再通过硝酸银进行置换构建银薄层，再利用全氟癸硫醇进行氟化形成疏水层；或在HTV硅橡胶表面进行刻蚀处理，使其表面形成细小乳突结构，增加粗糙度，实现超疏水HTV硅橡胶制备。或通过向RTV基体添加二氧化铈CeO2粒子或向HTV中添加UV-327，UV-531，UVP-788等有机紫外吸收剂来提高绝缘子的抗紫外老化能力，但此方式与前述疏水层之间存在结合力弱的缺点，因此，传统技术无法使高温硫化硅橡胶绝缘子兼备优异的疏水性以及抗老化性能。
聚四氟乙烯是一种耐热、耐寒性优良，具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂，且具有极低摩擦系数和极低表面能的优秀疏水材料，在疏水涂层制备中具有广泛应用。二氧化钛是一种重要的无机紫外吸收剂，在聚合物的耐紫外研究中具有广泛的应用。但聚四氟乙烯和二氧化钛与硅橡胶的结合力弱，无法直接覆盖在硅橡胶表面形成疏水-抗紫外层，本申请发明人基于丰富的经验以及大量的研究发现，将RTV与聚四氟乙烯PTFE预混合，将其涂覆于HTV基底上形成基底层，能够增强疏水功能的PTFE与HTV基底的结合力，在PRTV/PTFE疏水层上涂敷纳米TiO2/PTFE，可使纳米TiO2/PTFE嵌入基底层表面，以增强聚四氟乙烯和二氧化钛与硅橡胶的结合力，同时修饰层可构建丰富的微纳结构，进一步提升绝缘子的疏水性能并同时保持良好的耐紫外性能，以实现优良耐候硅橡胶的制备。
本申请的第二方面，提供一种高温硫化橡胶绝缘子，所述高温硫化橡胶绝缘子包括高温硫化橡胶基体和层叠于所述高温硫化橡胶基体表面的涂层，所述涂层为本申请第一方面任一项所述的绝缘子用涂层，所述绝缘子涂层中，相比较所述修饰层，所述基底层更靠近所述高温硫化橡胶基体表面。
本申请通过选用高温硫化橡胶基体，并使基底层和修饰层层叠于高温硫化橡胶基体表面，可增强基底层与高温硫化橡胶基体的界面结合力；同时，基底层能够作为桥梁，一方面与高温硫化橡胶基体紧密结合，另一方面嵌入基底层表面的修饰材料能够增强修饰层的附着性，增强高温硫化橡胶绝缘子的结构稳定性。进一步地，本申请提供的高温硫化橡胶绝缘子具有优异的疏水性能以及抗老化性能。
在其中一个示例中，高温硫化橡胶基体的硫化温度为130℃～220℃。
本申请的第三方面，提供一种本申请第二方面所述的高温硫化橡胶绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
将室温硫化橡胶、聚四氟乙烯和稀释剂混合，喷涂至所述高温硫化橡胶基体表面，初固化后制备基底层；
将纳米改性二氧化钛、聚四氟乙烯和稀释剂混合，喷涂至基底层表面，使所述纳米改性二氧化钛、所述聚四氟乙烯嵌入所述基底层，形成所述修饰层，固化后制备所述高温硫化橡胶绝缘子。
在其中一个示例中，初固化的工艺参数包括：固化温度为15℃～30℃。
在其中一个示例中，固化的工艺参数包括：固化温度为50℃～90℃。
在其中一个具体的示例中，初固化的工艺参数包括：固化温度为15℃～30℃；固化时间10min～30min。
在其中一个具体的示例中，固化的工艺参数包括：固化温度为50℃～90℃，固化时间6h～10h。
在其中一个示例中，制备所述纳米改性二氧化钛的步骤包括：
将纳米二氧化钛、硅烷偶联剂和分散剂混合，加入pH调节剂调节pH为7～9，制备改性纳米二氧化钛。
在其中一个示例中，制备改性纳米二氧化钛的工艺参数包括：反应温度为50℃～70℃，反应时间为4h～6h。
在其中一个示例中，将纳米改性二氧化钛、聚四氟乙烯粉末和稀释剂混合，喷涂至基底层表面的步骤后，包括干燥的步骤。
在其中一个示例中，干燥的工艺参数包括：干燥时间为0.1h～3h。
在其中一个具体的示例中，高温硫化橡胶绝缘子的制备方法，包括以下步骤：
将室温硫化橡胶、聚四氟乙烯乳液和稀释剂混合，喷涂至高温硫化橡胶基体表面，初固化后制备基底层；基底层的厚度为5μm～50μm，初固化温度为15℃～30℃，初固化时间10min～30min；
将纳米二氧化钛和分散剂混合，超声分散10min～30min后，加入硅烷偶联剂并加入pH调节剂调节pH为7～9，升高温度为50℃～70℃，持续搅拌4h～6h；产物经过滤、洗涤、干燥后，制备改性纳米二氧化钛；
将纳米改性二氧化钛、聚四氟乙烯粉末和稀释剂混合，喷涂至未完全固化的基底层表面，干燥0.1h～3h，使稀释剂挥发后，于50℃～90℃下固化6h～10h，制备修饰层。
以下为具体的实施例，如无特别说明，实施例中采用的原料均为市售产品。
本申请实施例和对比例所使用的原料如下：
纳米二氧化钛粉末：金红石型晶体结构，粒径100nm；购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；
室温硫化橡胶：购自河北光被电力科技；
高温硫化硅橡胶：型号FXBW4-35，购自浙江埃莫森电气有限公司；
聚四氟乙烯乳液：固含量60％，型号AS125，购自振兴聚四氟塑胶有限公司；
聚四氟乙烯粉末：粒径15μm，购自振兴聚四氟塑胶有限公司。
实施例1
本申请实施例1提供一种高温硫化橡胶绝缘子及其制备方法，包括以下步骤：
S1.取5g纳米二氧化钛粉末加至50mL的90％浓度乙醇-水溶液中，超声分散30min，加入0.5g的硅烷偶联剂全氟辛基甲基二氯硅烷搅拌均匀，再滴加氢氧化钠水溶液调节混合液的pH值至8，随后升温至70℃，持续搅拌下反应4h，混合液经离心过滤后依次用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，干燥后得到改性纳米二氧化钛。
S2.分别取1g的室温硫化橡胶PRTV和0.5g的聚四氟乙烯PTFE乳液加至2g的乙酸乙酯中稀释搅拌10min使其混合均匀，倒入气压喷枪中，将其均匀喷涂于高温硫化硅橡胶HTV表面制备基底层，喷涂4次，使厚度为20μm，室温初步固化30min；取0.5g疏水改性的纳米二氧化钛粉末和0.1g聚四氟乙烯PTFE粉末分散于10g乙酸乙酯中，继续喷涂于上一步未完全固化的疏水层上制备修饰层，干燥10min待溶剂挥发后于80℃继续固化8h，得到具有优良疏水抗紫外性能的HTV绝缘子。
实施例2
本申请实施例2提供一种高温硫化橡胶绝缘子及其制备方法，包括以下步骤：
S1.取5g纳米二氧化钛粉末加至50mL的90％浓度乙醇-水溶液中，超声分散30min，加入0.5g的硅烷偶联剂全氟辛基甲基二氯硅烷搅拌均匀，再滴加氢氧化钠水溶液调节混合液的pH值至8，随后升温至70℃，持续搅拌下反应4h，混合液经离心过滤后依次用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，干燥后得到改性纳米二氧化钛。
S2.分别取1.2g的室温硫化橡胶PRTV和0.6g的聚四氟乙烯PTFE乳液加至3.6g的乙酸乙酯中稀释搅拌10min使其混合均匀，倒入气压喷枪中，将其均匀喷涂于高温硫化硅橡胶HTV表面制备基底层，喷涂6次，使厚度为30μm，室温初步固化30min；取0.6g疏水改性的纳米二氧化钛粉末和0.15g聚四氟乙烯PTFE粉末分散于15g乙酸乙酯中，继续喷涂于上一步未完全固化的疏水层上制备修饰层，干燥10min待溶剂挥发后于80℃继续固化8h，得到具有优良疏水抗紫外性能的HTV绝缘子。
实施例3
本申请实施例3提供一种高温硫化橡胶绝缘子及其制备方法，包括以下步骤：
S1.取5g纳米二氧化钛粉末加至50mL的90％浓度乙醇-水溶液中，超声分散30min，加入0.5g的硅烷偶联剂全氟辛基甲基二氯硅烷搅拌均匀，再滴加氢氧化钠水溶液调节混合液的pH值至8，随后升温至70℃，持续搅拌下反应4h，混合液经离心过滤后依次用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，干燥后得到改性纳米二氧化钛。
S2.分别取1g的室温硫化橡胶PRTV和0.2g的聚四氟乙烯PTFE乳液加至1g的乙酸乙酯中稀释搅拌10min使其混合均匀，倒入气压喷枪中，将其均匀喷涂于高温硫化硅橡胶HTV表面制备基底层，喷涂3次，使厚度为15μm，室温初步固化30min；取0.5g疏水改性的纳米二氧化钛粉末和0.05g聚四氟乙烯PTFE粉末分散于5g乙酸乙酯中，继续喷涂于上一步未完全固化的疏水层上制备修饰层，干燥10min待溶剂挥发后于80℃继续固化8h，得到具有优良疏水抗紫外性能的HTV绝缘子。
对比例1
对比例1为空白对照组，即不在高温硫化硅橡胶HTV表面喷涂复合涂层。
对比例2
对比例2和实施例1基本相同，主要区别在于：基底层中不添加聚四氟乙烯PTFE乳液，修饰层中不添加聚四氟乙烯PTFE粉末。具体步骤如下：
S1.取5g纳米二氧化钛粉末加至50mL的90％浓度乙醇-水溶液中，超声分散30min，加入0.5g的硅烷偶联剂全氟辛基甲基二氯硅烷搅拌均匀，再滴加氢氧化钠水溶液调节混合液的pH值至8，随后升温至70℃，持续搅拌下反应4h，混合液经离心过滤后依次用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，干燥后得到改性纳米二氧化钛。
S2.分别取1g的室温硫化橡胶PRTV加至2g的乙酸乙酯中稀释搅拌10min使其混合均匀，倒入气压喷枪中，将其均匀喷涂于高温硫化硅橡胶HTV表面制备基底层，喷涂4次，使厚度为20μm，室温初步固化30min；取0.5g疏水改性的纳米二氧化钛粉末分散于10g乙酸乙酯中，继续喷涂于上一步未完全固化的疏水层上制备修饰层，干燥10min待溶剂挥发后于80℃继续固化8h，制备HTV绝缘子。
对比例3
对比例3和实施例1基本相同，主要区别在于：修饰层中不添加聚四氟乙烯PTFE粉末。具体步骤如下：
S1.取5g纳米二氧化钛粉末加至50mL的90％浓度乙醇-水溶液中，超声分散30min，加入0.5g的硅烷偶联剂全氟辛基甲基二氯硅烷搅拌均匀，再滴加氢氧化钠水溶液调节混合液的pH值至8，随后升温至70℃，持续搅拌下反应4h，混合液经离心过滤后依次用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，干燥后得到改性纳米二氧化钛。
S2.分别取1g的室温硫化橡胶PRTV和0.5g的聚四氟乙烯PTFE乳液加至2g的乙酸乙酯中稀释搅拌10min使其混合均匀，倒入气压喷枪中，将其均匀喷涂于高温硫化硅橡胶HTV表面制备基底层，喷涂4次，使厚度为20μm，室温初步固化30min；取0.5g疏水改性的纳米二氧化钛粉末分散于10g乙酸乙酯中，继续喷涂于上一步未完全固化的疏水层上制备修饰层，干燥10min待溶剂挥发后于80℃继续固化8h，制备HTV绝缘子。
对比例4
对比例4和实施例1基本相同，主要区别在于：基底层中不添加聚四氟乙烯PTFE乳液。具体步骤如下：
S1.取5g纳米二氧化钛粉末加至50mL的90％浓度乙醇-水溶液中，超声分散30min，加入0.5g的硅烷偶联剂全氟辛基甲基二氯硅烷搅拌均匀，再滴加氢氧化钠水溶液调节混合液的pH值至8，随后升温至70℃，持续搅拌下反应4h，混合液经离心过滤后依次用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，干燥后得到改性纳米二氧化钛。
S2.分别取1g的室温硫化橡胶PRTV加至2g的乙酸乙酯中稀释搅拌10min使其混合均匀，倒入气压喷枪中，将其均匀喷涂于高温硫化硅橡胶HTV表面制备基底层，喷涂4次，使厚度为20μm，室温初步固化30min；取0.5g疏水改性的纳米二氧化钛粉末和0.1g聚四氟乙烯PTFE粉末分散于10g乙酸乙酯中，继续喷涂于上一步未完全固化的疏水层上制备修饰层，干燥10min待溶剂挥发后于80℃继续固化8h，制备HTV绝缘子。
对比例5
对比例5和实施例1基本相同，主要区别在于：不包括基底层。具体步骤如下：
S1.取5g纳米二氧化钛粉末加至50mL的90％浓度乙醇-水溶液中，超声分散30min，加入0.5g的硅烷偶联剂全氟辛基甲基二氯硅烷搅拌均匀，再滴加氢氧化钠水溶液调节混合液的pH值至8，随后升温至70℃，持续搅拌下反应4h，混合液经离心过滤后依次用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，干燥后得到改性纳米二氧化钛。
S2.取0.5g疏水改性的纳米二氧化钛粉末和0.1g聚四氟乙烯PTFE粉末分散于10g乙酸乙酯中，喷涂于高温硫化硅橡胶HTV表面制备修饰层，干燥10min待溶剂挥发后于80℃继续固化8h，得到HTV绝缘子。
上述各实施例和对比例中制得的HTV绝缘子进行下列测试，测试方法和或标准为：
(1)微观形貌：采用SEM以2000的放大倍率观察和拍摄HTV绝缘子的微观形貌，实施例1和对比例1的形貌图分别如图1～图4所示；
(2)水接触角：基于《GB/T 30693-2014塑料薄膜与水接触角的测量》记载的内容进行测试，具体测试结果如表1所示；
(3)硬度：基于《GB/T 531.1-2008硫化橡胶或热塑性橡胶.压入硬度试验方法.第1部分:邵氏硬度计法(邵尔硬度)》记载的内容进行测试，具体测试结果如表1所示；
(4)抗老化测试：各实施例和对比例中制得的HTV绝缘子在6支功率为40W、波长为315nm～400nm的紫外灯管下进行持续辐射老化。
表1
通过图1～图4可以发现，实施例1制备的HTV绝缘子表面具有丰富的微纳结构，能够显著改变HTV绝缘子表面的微观形貌，进而能够提高其疏水性能。同时，通过表1可以发现，本申请实施例所制备的HTV绝缘子的接触角高于对比例所制备的HTV绝缘子，具有优异的憎水性能。且本申请实施例所制备的HTV绝缘子于湿热环境中7天、14天后的硬度变化小，具有优异的抗湿热老化性能；进一步地，本申请实施例1～实施例3的HTV绝缘子经600h紫外老化后的硬度仅增加1.48％，具有优异的抗紫外老化性能。
上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，便于具体和详细地理解本申请的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本申请提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本申请所附权利要求的保护范围内。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种绝缘子用涂层，其特征在于，包括基底层以及修饰层，所述基底层的制备原料以重量份数计，包括：100份～120份的室温硫化橡胶、20份～60份的聚四氟乙烯乳液以及稀释剂；所述聚四氟乙烯乳液的固含量为40％～70％；
所述修饰层包括修饰材料，所述修饰材料嵌入所述基底层的表面；所述修饰材料的制备原料以重量份数计，包括以下组分：50份～60份的改性纳米二氧化钛、5份～15份的聚四氟乙烯粉末以及稀释剂；所述改性纳米二氧化钛的制备原料以重量份数计，包括以下组分：3份～10份的纳米二氧化钛、30份～100份的分散剂、0.2份～2份的硅烷偶联剂以及pH调节剂；所述纳米二氧化钛为金红石型晶体结构，所述纳米二氧化钛的粒径≤200nm；所述硅烷偶联剂为全氟类硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的绝缘子用涂层，其特征在于，所述修饰层中，所述聚四氟乙烯粉末的粒径≤20μm。
3.根据权利要求1所述的绝缘子用涂层，其特征在于，所述基底层的厚度为5μm～50μm。
4.根据权利要求1～3任一项所述的绝缘子用涂层，其特征在于，所述稀释剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种。
5.一种高温硫化橡胶绝缘子，其特征在于，所述高温硫化橡胶绝缘子包括高温硫化橡胶基体和层叠于所述高温硫化橡胶基体表面的涂层，所述涂层为权利要求1～4任一项所述的绝缘子用涂层，所述绝缘子涂层中，相比较所述修饰层，所述基底层更靠近所述高温硫化橡胶基体表面。
6.一种权利要求5所述的高温硫化橡胶绝缘子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将室温硫化橡胶、聚四氟乙烯乳液和稀释剂混合，喷涂至所述高温硫化橡胶基体表面，初固化后制备基底层；
将改性纳米二氧化钛、聚四氟乙烯粉末和稀释剂混合，喷涂至基底层表面，使所述改性纳米二氧化钛、所述聚四氟乙烯粉末嵌入所述基底层，形成所述修饰层，固化后制备所述高温硫化橡胶绝缘子；
其中，所述初固化的工艺参数包括：固化温度为15℃～30℃。
7.根据权利要求6所述的高温硫化橡胶绝缘子的制备方法，其特征在于，制备所述改性纳米二氧化钛的步骤包括：
将纳米二氧化钛、硅烷偶联剂和分散剂混合，加入pH调节剂调节pH为7～9，制备改性纳米二氧化钛。
8.根据权利要求7所述的高温硫化橡胶绝缘子的制备方法，其特征在于，制备改性纳米二氧化钛的工艺参数包括：反应温度为50℃～70℃，反应时间为4h～6h。
9.根据权利要求6～8任一项所述的高温硫化橡胶绝缘子的制备方法，其特征在于，所述固化的工艺参数包括：固化温度为50℃～90℃。
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