一种抗冰覆盖复合绝缘子的表面处理技术的制作方法

本发明涉及绝缘子领域，特别涉及一种抗冰覆盖复合绝缘子的表面处理技术。

背景技术：

我国受大气候和微地形、微气象条件的影响，冰雪灾害频繁发生。2008年南方大面积降雪造成19个省、区不同程度受灾，经济损失近600亿元，而且在对输电线路的除冰过程中，工作人员的安全也收到了极大的威胁。2003年，由于绝缘子的冰闪造成的我国500kV线路非计划停运占到了停运总线路的23％。近年来，我国华中地区连续发生多起覆冰闪络事故。

复合绝缘子因具有质量轻、机械强度大、憎水性好等优点，可以有效地遏制大面积污闪事故而在电力系统中广泛使用。而在冬季可能发生的覆冰雪气象条件下极易造成绝缘子串的覆冰现象，从而改变绝缘子的电场分布，尤其是冰雪中所含有污秽导电杂质时更容易造成冰闪，进而对输电线路的安全运行构成严重威胁。当检查到绝缘子串出现覆冰现象时，采用人工机械除冰或者热力学除冰是当前较为广泛采用的技术。但是人工机械除冰除了效率较低外，而且操作人员的安全也无法保障；而热力学除冰目前国内的装置较少，而且有可能对电网的稳定产生影响。因此，开发降低绝缘子覆冰现象的技术在电力输送领域具有重要意义。

通过在水中加入电解质可以有效的降低水的凝固点，而且该原理也已经广泛应用于城市冰雪天气的除冰雪过程。然而，针对复合绝缘子而言，由于电解质是水溶性的化合物，如何将电解质稳定的固定在其表面以实现复合绝缘子的抗冰覆盖能力是在电力输送领域的关键技术和难点之一。

技术实现要素：

为解决上述的关键技术难点，本发明的目的在于提供一种复合绝缘子的表面处理技术，尤其是用于抗冰覆盖的复合绝缘子的表面处理技术。

为实现上述目的，本发明采用的技术原理为：1、有机-无机纳米复合原理实现电解质在复合绝缘子表面的固定；2、电解质的加入导致水凝固点降低，实现复合绝缘子的抗冰覆盖。

为实现上述目的和原理，本发明公开了一种抗冰覆盖复合绝缘子的表面处理技术，包括以下步骤：

1)、电解质修饰的有机硅溶胶的制备：将电解质修饰的硅氧烷溶于去离子水中，搅拌下配成一定浓度的电解质修饰的硅氧烷溶液，调节溶液的pH值为1.0～3.5，制成电解质修饰的有机硅溶胶；

2)、电解质层在复合绝缘子表面的涂覆：将清洗干净的复合绝缘子浸泡于步骤1)所制备的硅溶胶中，调节所述硅溶胶的pH值至7.5～11.0，浸泡4～48h；

3)、电解质层在复合绝缘子表面的固化：将步骤2)浸泡的复合绝缘子取出，室温晾干后在真空烘箱中加热固化电解质，用去离子水清洗，得到电解质修饰的复合绝缘子，即为抗冰覆盖复合绝缘子。

作为优选，步骤1)所述的电解质为有机小分子电解质或有机聚合物电解质；

所述有机小分子电解质为有机季铵盐；

所述有机聚合物电解质为聚甲基丙烯酸或聚苯乙烯磺酸钠。

作为优选，所述有机季铵盐为(三甲氧基硅基丙基)十八烷基二甲基氯化铵或(三乙氧基硅基丙基)辛基二乙基氯化铵。

作为优选，步骤3)所述加热固化的温度为60～140℃，时间为0.5～24h。

本发明采用的技术方案如图1所示。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和有益效果：

(1)基于有机无机复合原理，通过把电解质接枝到有机硅表面，通过电解质修饰的有机硅与复合绝缘子中的主要成分硅橡胶在弱碱性催化下进行化学交联，实现复合绝缘子的表面涂覆，可以有效地保障表面均匀性和电解质的稳定性；

(2)利用溶液涂覆成膜技术，在复合绝缘子表面形成一层稳定的电解质薄膜，提高复合绝缘子的抗覆冰能力。

附图说明

了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对发明内容、实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所采用的技术路线示意图；

图2是本发明实施例制备的硅溶胶中纳米氧化硅颗粒的电镜图；

图3是本发明实施例制备的复合绝缘子的光电子能谱；

图4是水滴在处理前后的复合绝缘子表面的形态。

具体实施方式

本发明公开了一种抗冰覆盖复合绝缘子的表面处理技术。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

为了更好地理解本发明的表面处理技术，下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

1)电解质修饰的有机硅溶胶的制备：将2g(三甲氧基硅基丙基)十八烷基二甲基氯化铵溶于100mL去离子水中配制成20g/L的溶液，在搅拌条件下缓慢滴加0.01mol/L的盐酸至溶液的pH值为3.5，继续搅拌30min，得到氧化硅颗粒粒径约为3nm(如图2电镜照片所示)的电解质修饰的有机硅溶胶；

2)电解质层在复合绝缘子表面的涂覆：将清洗干净剪切成小片的复合绝缘子浸泡于步骤1)所制备的硅溶胶中，用0.01mol/L的NaOH溶液调节pH值至11.0，继续浸泡4h；

3)电解质层在复合绝缘子表面的固化：将步骤(2)中浸泡的复合绝缘子取出、室温晾干后放置于预加热到140℃的烘箱中固化30min，用去离子水清洗，即得到抗冰覆盖复合绝缘子。

制备技术路线图如图1所示。

对实施例1制备的复合绝缘子进行光电子能谱分析，结果如图3所示，光电子能谱中在400eV处出现的较强的N(1s)峰，可以判断季铵盐电解质的成功涂覆。由于涂覆季铵盐电解质后，复合绝缘子表面的亲水性增加，使得在其表面的水滴的接触角小于未涂覆的复合绝缘子，如图4所示。经过-20℃冷冻1小时后，未涂覆的复合绝缘子上的水滴完全固化成冰，而经过涂覆的复合绝缘子上的水滴仍然呈具有流动性的液态，证实了采用本发明所提出的表面处理后的复合绝缘子的抗冰覆盖性能。

实施例2

1)电解质修饰的有机硅溶胶的制备：将20g(三甲氧基硅基丙基)十八烷基二甲基氯化铵溶于100mL去离子水中配制成200g/L的溶液，在搅拌条件下缓慢滴加0.01mol/L的盐酸至溶液的pH值为1.0，继续搅拌30min，得到氧化硅颗粒粒径约为100nm的电解质修饰的有机硅溶胶(如图2电镜照片所示)；

步骤2)和步骤3)同实施例1。

制备技术路线图如图1所示。

实施例2的光电子能谱分析结果同实施例1，电解质成功涂覆。

同实施例1，电解质涂覆后的绝缘子表面的亲水性增加，涂覆后绝缘子表面水滴的接触角要小于未涂覆的绝缘子。

经测试，实施例2制得的抗冰覆盖复合绝缘子在-22℃时其表面的水滴仍呈液态。

实施例3

步骤1)同实施例1。

2)电解质层在复合绝缘子表面的涂覆：将清洗干净剪切成小片的复合绝缘子浸泡于步骤1)所制备的硅溶胶中，用0.01mol/L的NaOH溶液调节pH值至7.5，继续浸泡48h；

步骤3)同实施例1。

制备技术路线图如图1所示。

实施例3的光电子能谱分析结果同实施例1，电解质成功涂覆。

同实施例1，电解质涂覆后的绝缘子表面的亲水性增加，涂覆后绝缘子表面水滴的接触角要小于未涂覆的绝缘子。

经测试，实施例3制得的抗冰覆盖复合绝缘子在-18℃时其表面的水滴仍呈液态。

实施例4

步骤1)和步骤2)同实施例1。

3)电解质层在复合绝缘子表面的固化：将步骤(2)中浸泡的复合绝缘子取出、室温晾干后放置于预加热到60℃的烘箱中固化24h，用去离子水清洗，即得到抗冰覆盖复合绝缘子。

制备技术路线图如图1所示。

实施例4的光电子能谱分析结果同实施例1，电解质成功涂覆。

同实施例1，电解质涂覆后的绝缘子表面的亲水性增加，涂覆后绝缘子表面水滴的接触角要小于未涂覆的绝缘子。

经测试，实施例4制得的抗冰覆盖复合绝缘子在-14℃时其表面的水滴仍呈液态。

实施例5

1)电解质修饰的有机硅溶胶的制备：将1.6g(三乙氧基硅基丙基)辛基二乙基氯化铵溶于100mL去离子水中配制成20g/L的溶液，在搅拌条件下缓慢滴加0.01mol/L的盐酸至溶液的pH值为3.5，继续搅拌30min，得到氧化硅颗粒粒径约为3nm(如图2电镜照片所示)的电解质修饰的有机硅溶胶；

步骤2)和步骤3)同实施例1。

制备技术路线图如图1所示。

实施例5的光电子能谱分析结果同实施例1，电解质成功涂覆。

同实施例1，电解质涂覆后的绝缘子表面的亲水性增加，涂覆后绝缘子表面水滴的接触角要小于未涂覆的绝缘子。

经测试，实施例5制得的抗冰覆盖复合绝缘子在-12℃时其表面的水滴仍呈液态。

实施例6

1)电解质修饰的有机硅溶胶的制备：将10g聚甲基丙烯酸修饰的三乙氧基硅烷溶于200mL去离子水中配制成50g/L的溶液，在搅拌条件下缓慢滴加0.01mol/L的盐酸至溶液的pH值为2.0，继续搅拌30min，得到氧化硅颗粒粒径约为20nm的聚甲基丙烯酸修饰的有机硅溶胶，电镜照片如附图2所示；

2)电解质层在复合绝缘子表面的涂覆：将清洗干净剪切成小片的复合绝缘子浸泡于步骤1)所制备的聚电解质修饰的硅溶胶中，用0.01mol/L的NaOH溶液调节pH值至9.0，继续浸泡16h；

3)电解质层在复合绝缘子表面的固化：将步骤2)中浸泡的复合绝缘子取出后用去离子水清洗，室温晾干后放置于预加热到110℃的烘箱中固化2h，即得到抗冰覆盖复合绝缘子。

制备技术路线图如图1所示。

实施例6的光电子能谱分析结果同实施例1，电解质成功涂覆。

同实施例1，电解质涂覆后的绝缘子表面的亲水性增加，涂覆后绝缘子表面水滴的接触角要小于未涂覆的绝缘子。

经测试，实施例6制得的抗冰覆盖复合绝缘子在-9℃时其表面的水滴仍呈液态。

实施例7

1)电解质修饰的有机硅溶胶的制备：将10g聚苯乙烯磺酸钠修饰的三乙氧基硅烷溶于200mL去离子水中配制成50g/L的溶液，在搅拌条件下缓慢滴加0.01mol/L的盐酸至溶液的pH值为2.0，继续搅拌30min，得到氧化硅颗粒粒径约为50nm的聚甲基丙烯酸修饰的有机硅溶胶(如图2所示)；

步骤2)和步骤3)同实施例5。

制备技术路线图如图1所示。

实施例7的光电子能谱分析结果同实施例1，电解质成功涂覆。

同实施例1，电解质涂覆后的绝缘子表面的亲水性增加，涂覆后绝缘子表面水滴的接触角要小于未涂覆的绝缘子。

经测试，实施例7制得的抗冰覆盖复合绝缘子在-16℃时其表面的水滴仍呈液态。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。