涂料组合物与无纺布的制备方法及应用与流程

本发明涉及多功能无纺布复合材料，具体涉及一种涂料组合物，涂料组合物的制备方法，无纺布的制备方法，上述制备方法得到的无纺布，及无纺布的应用。

背景技术：

1、随着电力系统的发展和大功率电器的广泛使用，我们对绝缘保护材料的要求越来越高。已经有研究表明含有有机聚合物和无机氧化物纳米颗粒的纳米复合材料，可用作下一代设备的绝缘材料，由于纳米复合材料中的无机氧化物纳米颗粒防止放电断裂改善了绝缘性能。但由于添加了无机氧化物纳米颗粒，一些基本的电性能例如介电击穿电压反而降低，这是由有机聚合物和无机纳米颗粒之间的介电常数增加和空隙形成引起的。因此，纳米复合材料作为绝缘材料仍需改进其绝缘性能。

2、绝缘材料在户外使用时由于暴露于室外，免不了遭受雨水天气，可能会导致表面积水而发生漏电或者闪络现象。另外，绝缘材料的表面闪络强度低也容易导致发生闪络现象；发生闪络后，电极间的电压迅速下降到零或接近于零，闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化，损坏表面绝缘，容易发生火灾和漏电现象。故提升室外绝缘材料的疏水性能以及表面闪络强度尤为重要。

3、表面涂覆法利用化学反应或物理混合制备具有低表面能和大量纳米颗粒的溶液，并且通过将溶液喷涂到基板上可以构建具有低表面能和微纳粗糙度的表面受到人们关注。表面涂层方法表现出多样性和对基材选择限制少的优点，甚至可以在许多亲水材料上实现超疏水性能。此外，表面涂层方法不受基材形状和面积的限制，这使其成为大规模应用的潜在方法。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的在于提供一种能够赋予无纺布具有高表面闪络强度、超疏水表面等能性的涂料组合物，以解决现有绝缘无纺布在户外下雨环境使用时，表面存在的闪络，漏电等问题。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、涂料组合物，所述涂料组合物为包含有聚二甲基硅氧烷预聚物、碳化硅、氟化石墨烯和溶剂的悬浮液；所述悬浮液中，聚二甲基硅氧烷预聚物、碳化硅、氟化石墨烯和溶剂的比例为：(1-2)g:(1.88-3.76)g:(0.04-0.12)g:(80-120)ml；溶剂为正己烷、异辛烷、二甲苯中的任一种。

4、上述的涂料组合物的制备方法，包括如下步骤：

5、s1、将氧化石墨烯分散在去离子水中后加入氢氟酸并搅拌；然后将溶液密封后进行水热反应，形成氟化石墨烯溶液；除杂后冷冻干燥得氟化石墨烯；

6、s2、将聚二甲基硅氧烷预聚物溶于溶剂中，然后将碳化硅颗粒和氟化石墨烯分散于溶液中，形成悬浮液。

7、优选地，步骤s1中，氧化石墨烯与去离子水的质量比为1:(200-350)；氢氟酸与去离子水的容量比为1:(70-100)；水热反应条件为：150-200℃下反应24-48h；步骤s2中，溶剂为正己烷、异辛烷、二甲苯中的任一种。

8、本发明通过采用sic颗粒和氟化石墨烯(fg)分散在聚二甲基硅氧烷(pdms)弹性体溶液中制备多功能纳米涂料。sic/fg/pdms涂层具有多种作用，包括抑制深层界面陷阱的电荷注入，加速电荷耗散以增强表面导电性，以及形成微纳米级分层表面结构。因此，该涂层能够赋予无纺布具有高表面闪络强度、超疏水表面等能性。

9、本发明的第二个目的在于提供一种具有优异疏水性以及绝缘性能的无纺布及其制备方法，以解决现有纳米复合材料中由于无机氧化物纳米颗粒的添加而导致材料部分电性能下降的问题。

10、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

11、无纺布，由下述制备方法制备得到，具体包括如下步骤：

12、步骤1：将na+型膨润土粉末添加至乙酸铵水溶液中，搅拌后抽滤分离；将所得脱水滤饼洗涤后过滤分离，并重复多次；将最终所得滤饼加入至水中后并培养，得nh4+bt凝胶；

13、步骤2：将nh4+bt凝胶分散在水中；

14、步骤3：将聚乙二醇木质素加入至三乙醇胺的水溶液中并振摇；

15、步骤4：搅拌的同时将步骤3中得到的溶液滴加至步骤2制得的nh4+bt分散体系中；

16、步骤5：将步骤4中所得混合物过滤后搅拌变形，然后再流延到聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上，干燥后热处理，得gl-粘土膜；

17、步骤6：将上述涂料组合物或根据任一上述的制备方法得到的涂料组合物涂覆到gl-粘土膜上，得所述无纺布。

18、优选地，步骤1中，乙酸铵水溶液中乙酸铵的浓度为0.1-0.8%；且na+型膨润土粉末与乙酸铵水溶液的质量为比1：(15-20) ；

19、脱水滤饼采用异丙醇与水的混合溶剂进行洗涤；混合溶剂中异丙醇与水的质量比为3:2。

20、优选地，步骤2中，nh4+bt凝胶与水的质量比为(4-10):25；

21、步骤3中，三乙醇胺的水溶液中，三乙醇胺与水的质量比为(2-4):5；聚乙二醇木质素与三乙醇胺的水溶液的质量比为1：(2-5)。

22、优选地，步骤5中，干燥后热处理的具体方式为：混合物流延到聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上后，室温下干燥，然后再在330-360k下退火10-15h；再从聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上取下干燥的薄膜，所得薄膜在360-380k下退火4-6h，再于460-500k下退火20-30h。

23、优选地，步骤6中，采用浸泡涂覆法将涂料组合物涂覆到gl-粘土膜上，具体为：将gl-粘土膜浸入涂层组合物悬浮液中，之后将涂层样品从悬浮液中取出，并在70~90℃的真空烘箱中固化，固化时长≥3h。

24、本发明提供的无纺布的主要成分是粘土矿物和木材成分，即层状硅酸盐和聚乙二醇木质素。在纳米复合无纺布中，硅酸盐的夹层被三乙醇胺结合。此外，聚乙二醇木质素填充了层状硅酸盐的空隙，产生了无缺陷的致密包装纳米复合无纺布。该无纺布具有高热稳定性和高介电击穿电压等性能。同时，该无纺布表面还涂覆有能够赋予无纺布具有高表面闪络强度、超疏水表面等能性的涂层，能够同步解决现有绝缘无纺布在户外下雨环境使用时，表面存在的闪络，漏电等问题。

25、本发明的第三个目的在于提供一种经上述制备方法制备得到的无纺布的应用，该无纺布可在具有高介电击穿电压的变压器线圈中作为绝缘膜；或作为户内、户外绝缘系统的表面封装。

26、本发明的有益效果在于：

27、1、硅酸盐的夹层被三乙醇胺结合，聚乙二醇木质素填充了层状硅酸盐的空隙，使得所得纳米复合无纺布结构产生无缺陷的致密包装。这种纳米复合无纺布提供了高热稳定性(在573 k以下不会分解)和高介电击穿电压(223 kv/mm)。

28、2、采用喷涂涂覆法即可轻松将具有高表面闪络强度的超疏水性sic/fg/pdms涂层涂敷在制备的层状硅酸盐和聚乙二醇木质素(gl)组成的复合无纺布表面，涂层可以致密且均匀地沉积在复合无纺布上。

29、3、sic和fg的协同掺杂不仅显著提高了复合无纺布表面闪络强度，而且创造了超疏水表面所需的微纳米级协同结构，赋予了复合无纺布高表面闪络强度、超疏水表面等性能，适合户内和户外应用。