一种超疏水涂层和防污闪超疏水绝缘子及其制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种超疏水涂层和防污闪超疏水绝缘子及其制备工艺，超疏水涂层包括设置在绝缘子外表面的表面修饰层和设置在表面修饰层上的超疏水涂层，表面修饰层由质量比为1：15~20的表面修饰剂丙基三甲氧基硅烷和乙醇组成的表面修饰液制成，超疏水涂层由纳米二氧化硅超疏水涂料制成。防污闪超疏水绝缘子包括绝缘子本体和涂覆在绝缘子本体外表面的超疏水涂层，通过设定涂覆表面修饰层时的反应温度和喷涂超疏水涂层时的压力、角度等参数，得到的防污闪超疏水绝缘子使用寿命长、耐老化性能高、疏水性能优异，在雾霾重污秽条件下能够有效减少绝缘子表面的污秽累积量，提高耐污闪性能，确保电力系统外绝缘的长期可靠性。
【专利说明】
一种超疏水涂层和防污闪超疏水绝缘子及其制备工艺
技术领域
[0001]本发明涉及高电压外绝缘技术领域，尤其涉及一种用于雾霾天气下绝缘子的超疏水涂层和防污闪超疏水绝缘子及其制备工艺。
【背景技术】
[0002]随着我国工业和城市人口的快速发展，大气污染问题日益严重。近年来，雾霾天气在我国大范围出现，雾霾造成的大气污染给人们的生产生活带来诸多危害，同时也给电力系统带来不利影响，雾霾天气引起的污闪事故频发，降低电网的运行可靠性，易引起大范围的停电事故。因此，研究雾霾天气下电力系统防污闪问题具有紧迫需求。
[0003]雾霾中包含大量危害性颗粒成分，如煤灰颗粒、粉尘、硝酸盐、硫酸盐、有机碳氢化合物等粒子。雾霾发生时，空气湿度较高，平均可达80%_90%。雾霾天气下电力系统绝缘子表面积污严重，且随着雾霾气象持续时间的增长，绝缘子表面污染程度成倍递增。电力系统用绝缘子材质主要有陶瓷、玻璃、室温硅橡胶(RTV)、持久性室温硫化硅橡胶涂料(PRTV)等。玻璃、陶瓷材质绝缘子是电力系统应用最广泛的绝缘子，由于玻璃、陶瓷表面易于积累污秽且玻璃、陶瓷表面具有亲水性，易于吸附水滴，在雨、雾、露水等条件下，表面水滴形成连续水膜，并溶解表面污秽成分，形成连续污秽层，大大降低了绝缘子的污闪电压。大量应用实践表明，玻璃、陶瓷绝缘子耐污秽能力差，粘附于绝缘子表面的污秽难以清除，已经不能满足绝缘子在重污秽地区的使用要求。
[0004]硅橡胶类材质绝缘子具有疏水性能，且具备疏水迀移性，水滴静态接触角达到90°以上，被电力系统采纳作为防污闪绝缘子进行应用推广。但实践证明硅橡胶类有机高分子材质绝缘子长期暴露在室外条件下时，会发生不可逆的老化劣化现象，出现表面硬化、粉化、龟裂、疏水性显著下降，绝缘子耐污闪能力显著降低。超疏水材料具有超憎水性能(水滴接触角大于150°)和污秽自清洁性能，可作为新型电力系统外绝缘保护材料，水滴在超疏水表面极易滑落，且在滚落过程中能够带走表面污秽颗粒，保持绝缘子表面清洁，具有应对雾霾重污秽地区电力系统污闪问题的能力。因此，基于涂覆超疏水材料的电力系统用绝缘子能够大幅减少雾霾条件下绝缘子表面污秽积累量，保证优异的耐污秽能力。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种用于雾霾重污秽地区的防污闪超疏水绝缘子及其制备工艺，所述防污闪超疏水绝缘子的使用寿命长、耐老化性能高、疏水性能优异，在雾霾重污秽条件下能够有效减少绝缘子表面的污秽累积量，降低污闪发生率。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种用于防污闪绝缘子的超疏水涂层，包括设置在绝缘子外表面的表面修饰层和设置在表面修饰层上的超疏水涂层；
所述的表面修饰层由表面修饰液制成，表面修饰液由质量比为1:15?20的表面修饰剂丙基二甲氧基娃烧和乙醇组成，所述的超疏水涂层由纳米一■氧化娃超疏水涂料制成。[0007 ] 一种防污闪超疏水绝缘子，包括绝缘子本体和涂覆在绝缘子本体外表面的超疏水涂层，其特征在于:所述的超疏水涂层包括设置在绝缘子本体外表面的表面修饰层和设置在表面修饰层上的超疏水涂层；
所述的表面修饰层由表面修饰液制成，表面修饰液由质量比为1:15?20的表面修饰剂丙基二甲氧基娃烧和乙醇组成，所述的超疏水涂层由纳米一■氧化娃超疏水涂料制成。
[0008]所述的绝缘子本体为玻璃或陶瓷材质。
[0009]—种防污闪超疏水绝缘子的制备工艺，包括以下步骤；
A、将绝缘子本体在室温下依次放置于无水乙醇和去离子水中进行超声清洗，将清洗后的绝缘子本体放置于烘箱中烘干，获得表面清洁的绝缘子，然后进入步骤B;
B、将质量比为1:15-20的表面修饰剂丙基三甲氧基硅烷和乙醇混合均匀，将得到的混合溶液和步骤A获得的绝缘子置于化学反应釜内，保持体系反应温度为50?70°C，反应进行I?1.5小时后，获得外表面涂覆有表面修饰层的绝缘子，然后进入步骤C;
C、采用空气喷涂技术，将空气栗压力设为6?8MPa，空气栗出气阀压力设为0.3?0.5MPa，采用0.3mm~0.4mm口径的喷枪，并将喷枪每秒的流量控制在0.0lL-0.05L之间，保持喷枪的喷嘴与绝缘子的被喷涂表面之间的距离为150mm?250mm，气流轴心线与被喷涂表面的夹角为70?90°，将纳米二氧化硅超疏水涂料均匀涂覆于步骤B得到的绝缘子表面，喷涂时在同一个部位的停留时间为I?2s，然后进入步骤D;
D、将步骤C中得到绝缘子置于烘箱中，保持烘箱温度为70~90°C，固化I?1.5小时，得到防污闪超疏水绝缘子。
[0010]本发明通过在绝缘子本体上设置超疏水涂层，形成电力系统的防污闪超疏水绝缘子，在雾霾重污秽条件下仍能保持优异的超疏水性，有效减少绝缘子表面的污秽累积量，提高耐污闪性能；
更进一步地，本发明所述的防污闪超疏水绝缘子附着力强，耐磨性好，涂层硬度高，具有使用寿命长、耐老化性能高的优点，确保了电力系统外绝缘的长期可靠性。
[0011]本发明所述防污闪超疏水绝缘子的制备工艺过程简单，无需昂贵设备，有效降低了生产成本。
【附图说明】
[0012]图1为本发明防污闪超疏水绝缘子制备工艺的流程示意图；
图2为本发明实施例一中所制备防污闪超疏水绝缘子的疏水性能测试图；
图3为本发明实施例一中所制备防污闪超疏水绝缘子室外自然积污四个月后的疏水性能测试图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0014]实施例一
本实施例所述的用于防污闪绝缘子的超疏水涂层，包括设置在绝缘子外表面的表面修饰层和设置在表面修饰层上的超疏水涂层。表面修饰层由表面修饰液制成，表面修饰液由质量比为1:20的表面修饰剂丙基三甲氧基硅烷和乙醇组成，超疏水涂层由纳米二氧化硅超疏水涂料制成。其中，纳米二氧化硅超疏水涂料为现有技术，其在本专利中不存在公开不充分的问题。
[0015]本实施例所述的防污闪超疏水绝缘子包括玻璃材质的绝缘子本体和上述超疏水涂层，超疏水涂层均匀涂覆在绝缘子本体的外表面。
[0016]如图1所示，本实施例中防污闪超疏水绝缘子的制备工艺包括以下步骤；
A、将绝缘子本体在室温下放置于无水乙醇中，采用超声波清洗10分钟，然后将其放置于去离子水中，采用超声波清洗20分钟，将清洗后的绝缘子本体放置于烘箱中烘干，获得表面清洁的绝缘子。
[0017]B、将质量比为1:20的表面修饰剂丙基三甲氧基硅烷和乙醇混合均匀，将得到的混合溶液和步骤A获得的绝缘子置于化学反应釜内，保持体系反应温度为60°C，反应进行I小时后取出，获得外表面涂覆有表面修饰层的绝缘子。
[0018]C、采用空气喷涂技术，将空气栗压力设为8MPa，空气栗出气阀压力设为0.5MPa，采用0.4mm 口径的喷枪，并将喷枪每秒的流量控制在0.05L，保持喷枪的喷嘴与绝缘子的被喷涂表面之间的距离为150?250mm，气流轴心线与被喷涂表面的夹角为70?90°，将纳米二氧化硅超疏水涂料均匀涂覆于步骤B得到的绝缘子表面，喷涂时在同一个部位的停留时间为I?
2s0
[0019]D、将步骤C中得到绝缘子置于烘箱中，保持烘箱温度为80°C，固化I小时后得到防污闪超疏水绝缘子。
[0020]本实施例得到的防污闪超疏水绝缘子水滴接触角为150?165°，滚动角小于5°，如图2所示，对本实施例所制备的防污闪超疏水绝缘子进行疏水性能测试，倾倒在绝缘子表面的水滴呈柱状通道迅速滚落，绝缘子表面保持干燥状态，具备超疏水性能;如图3所示，对本实施例所制备的防污闪超疏水绝缘子在室外自然积污4个月后进行疏水性能测试，涂层表面虽有一定污秽累积，但倾倒在绝缘子表面的水滴仍呈柱状通道迅速滚落，即涂层具有优异的耐老化性能。
[0021]实施例二
本实施例所述的用于防污闪绝缘子的超疏水涂层，包括设置在绝缘子外表面的表面修饰层和设置在表面修饰层上的超疏水涂层。表面修饰层由表面修饰液制成，表面修饰液由质量比为1:15的表面修饰剂丙基三甲氧基硅烷和乙醇组成，超疏水涂层由纳米二氧化硅超疏水涂料制成。
[0022]本实施例所述的防污闪超疏水绝缘子包括陶瓷材质的绝缘子本体和上述超疏水涂层，超疏水涂层均匀涂覆在绝缘子本体的外表面。
[0023]如图1所示，本实施例中防污闪超疏水绝缘子的制备工艺包括以下步骤；
A、将绝缘子本体在室温下放置于无水乙醇中，采用超声波清洗10分钟，然后将其放置于去离子水中，采用超声波清洗20分钟，将清洗后的绝缘子本体放置于烘箱中烘干，获得表面清洁的绝缘子。
[0024]B、将质量比为1:15的表面修饰剂丙基三甲氧基硅烷和乙醇混合均匀，将得到的混合溶液和步骤A获得的绝缘子置于化学反应釜内，保持体系反应温度为50°C，反应进行1.5小时后取出，获得外表面涂覆有表面修饰层的绝缘子。
[0025]C、采用空气喷涂技术，将空气栗压力设为6MPa，空气栗出气阀压力设为0.3MPa，采用0.3mm 口径的喷枪，并将喷枪每秒的流量控制在0.0IL，保持喷枪的喷嘴与绝缘子的被喷涂表面之间的距离为150?250mm，气流轴心线与被喷涂表面的夹角为70?90°，将纳米二氧化硅超疏水涂料均匀涂覆于步骤B得到的绝缘子表面，喷涂时在同一个部位的停留时间为I?2s0
[0026]D、将步骤C中得到绝缘子置于烘箱中，保持烘箱温度为90°C，固化I小时后得到防污闪超疏水绝缘子。
[0027]实施例三
本实施例所述的用于防污闪绝缘子的超疏水涂层，包括设置在绝缘子外表面的表面修饰层和设置在表面修饰层上的超疏水涂层。表面修饰层由表面修饰液制成，表面修饰液由质量比为1:18的表面修饰剂丙基三甲氧基硅烷和乙醇组成，超疏水涂层由纳米二氧化硅超疏水涂料制成。
[0028]本实施例所述的防污闪超疏水绝缘子包括玻璃材质的绝缘子本体和上述超疏水涂层，超疏水涂层均匀涂覆在绝缘子本体的外表面。
[0029]如图1所示，本实施例中防污闪超疏水绝缘子的制备工艺包括以下步骤；
A、将绝缘子本体在室温下放置于无水乙醇中，采用超声波清洗10分钟，然后将其放置于去离子水中，采用超声波清洗20分钟，将清洗后的绝缘子本体放置于烘箱中烘干，获得表面清洁的绝缘子。
[0030]B、将质量比为1:18的表面修饰剂丙基三甲氧基硅烷和乙醇混合均匀，将得到的混合溶液和步骤A获得的绝缘子置于化学反应釜内，保持体系反应温度为70°C，反应进行1.2小时后取出，获得外表面涂覆有表面修饰层的绝缘子。
[0031]C、采用空气喷涂技术，将空气栗压力设为7MPa，空气栗出气阀压力设为0.4MPa，采用0.33mm 口径的喷枪，并将喷枪每秒的流量控制在0.03L，保持喷枪的喷嘴与绝缘子的被喷涂表面之间的距离为150?250mm，气流轴心线与被喷涂表面的夹角为70?90°，将纳米二氧化硅超疏水涂料均匀涂覆于步骤B得到的绝缘子表面，喷涂时在同一个部位的停留时间为I?
2s0
[0032]D、将步骤C中得到绝缘子置于烘箱中，保持烘箱温度为70°C，固化1.5小时后得到防污闪超疏水绝缘子。
[0033]本发明所述防污闪超疏水绝缘子的使用寿命长、耐老化性能高、疏水性能优异，在雾霾重污秽条件下能够有效减少绝缘子表面的污秽累积量，提高耐污闪性能，确保电力系统外绝缘的长期可靠性。此外，本发明所述防污闪超疏水绝缘子的制备工艺过程简单，无需昂贵设备，有效降低了生产成本。
【主权项】
1.一种用于防污闪绝缘子的超疏水涂层，其特征在于:包括设置在绝缘子外表面的表面修饰层和设置在表面修饰层上的超疏水涂层； 所述的表面修饰层由表面修饰液制成，表面修饰液由质量比为1: 15?20的表面修饰剂丙基二甲氧基娃烧和乙醇组成，所述的超疏水涂层由纳米一■氧化娃超疏水涂料制成。2.一种防污闪超疏水绝缘子，包括绝缘子本体和涂覆在绝缘子本体外表面的超疏水涂层，其特征在于:所述的超疏水涂层包括设置在绝缘子本体外表面的表面修饰层和设置在表面修饰层上的超疏水涂层； 所述的表面修饰层由表面修饰液制成，表面修饰液由质量比为1: 15?20的表面修饰剂丙基二甲氧基娃烧和乙醇组成，所述的超疏水涂层由纳米一■氧化娃超疏水涂料制成。3.如权利要求2所述的防污闪超疏水绝缘子，其特征在于:所述的绝缘子本体为玻璃或陶瓷材质。4.一种如权利要求2所述的防污闪超疏水绝缘子的制备工艺，其特征在于:包括以下步骤； A、将绝缘子本体在室温下依次放置于无水乙醇和去离子水中进行超声清洗，将清洗后的绝缘子本体放置于烘箱中烘干，获得表面清洁的绝缘子，然后进入步骤B; B、将质量比为1:15?20的表面修饰剂丙基三甲氧基硅烷和乙醇混合均匀，将得到的混合溶液和步骤A获得的绝缘子置于化学反应釜内，保持体系反应温度为50?70°C，反应进行I?1.5小时后，获得外表面涂覆有表面修饰层的绝缘子，然后进入步骤C; C、采用空气喷涂技术，将空气栗压力设为6?8MPa，空气栗出气阀压力设为0.3?0.5MPa，采用0.3mm~0.4mm口径的喷枪，并将喷枪每秒的流量控制在0.0lL-0.05L之间，保持喷枪的喷嘴与绝缘子的被喷涂表面之间的距离为150mm?250mm，气流轴心线与被喷涂表面的夹角为70?90°，将纳米二氧化硅超疏水涂料均匀涂覆于步骤B得到的绝缘子表面，喷涂时在同一个部位的停留时间为I?2s，然后进入步骤D; D、将步骤C中得到绝缘子置于烘箱中，保持烘箱温度为70~90°C，固化I?1.5小时，得到防污闪超疏水绝缘子。
【文档编号】C09D1/00GK105820644SQ201610270033
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】卢明, 李剑, 刘泽辉, 魏远, 庞锴, 黄正勇, 赵书杰, 颜薪瞩, 王超, 吴卓霖, 艾文君, 张博, 刘博 , 李斌, 辛伟峰, 马伦
【申请人】国网河南省电力公司电力科学研究院, 重庆大学, 国家电网公司