一种树脂基绝缘材料防潮表面的处理方法.pdf

本发明涉及一种树脂基绝缘材料防潮表面的处理方法。该方法先采用不同目数的砂丸进行两步喷砂处理，构建多级粗糙结构；随后放入强碱或强酸溶液，以进一步粗糙化，并活化表面；氧等离子体处理后再经氟硅烷改性，即可使绝缘材料表面具有防潮抗结露功能。本发明制备工艺简单、无污染、成本低，适合推广应用。

权利要求书
1.  一种树脂基绝缘材料防潮表面的处理方法，其特征在于，包括下列步骤：
（1）表面粗糙化：首先采用20-150目的粗砂丸，在0.4-0.6MPa气压条件下对绝缘树脂材料工件进行喷砂处理，直至工件表面完全粗糙化，接着采用180-320目的细砂丸，0.4-0.6MPa气压条件下对绝缘树脂材料工件整体表面再次进行喷砂处理；
（2）表面羟基化：将工件放入强酸溶液或是强碱溶液中，50-80 °C水浴条件下活化处理，取出后置于清水中超声清洗10-20 min，烘干后再用氧等离子体处理，18 W功率条件下处理20-40 min；
（3）表面化学改性：将工件置于真空干燥箱中，在旁边滴加0.1-1 mL的氟化硅氧烷，密闭放置1-2 h后，使树脂基绝缘材料工件具有防潮抗结露功能表面。

2.  如权利要求1所述的树脂基绝缘材料防潮表面的处理方法，其特征在于，所述的绝缘树脂材料包括酚醛树脂、三聚氰胺树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、二苯醚树脂、有机硅树脂或氟碳树脂。

3.  如权利要求1所述的树脂基绝缘材料防潮表面的处理方法，其特征在于，所述砂丸为棕刚玉、白刚玉、玻璃砂、金刚砂或不锈钢砂的一种或几种的混合物。

4.  如权利要求1所述的树脂基绝缘材料防潮表面的处理方法，其特征在于，所述的强碱溶液为10-30 g/L的NaOH水溶液，所述的强酸溶液为20-35 g/L的H2SO4水溶液。

5.  如权利要求1所述的树脂基绝缘材料防潮表面的处理方法，其特征在于，活化处理时间为10-30min。

说明书一种树脂基绝缘材料防潮表面的处理方法
技术领域
本发明涉及一种树脂基绝缘材料防潮表面的制备方法。
背景技术
绝缘材料在人们的日常生活以及工业生产中应用广泛。在20世纪初，工业合成塑料酚醛树脂首先问世，其电性能好，耐热性高。三氯联苯合成绝缘油的出现使电力电容器的比特性出现了一次飞跃。30年代以来人工合成绝缘材料得到了迅速发展，主要有缩醛树脂、氯丁橡胶等。这些合成材料的出现，对电工技术的发展起了重大作用。40年代以后不饱和聚酯、环氧树脂问世。粉云母纸的出现使人们摆脱了片云母资源匮乏的困境。50年代以来，合成树脂为基的新材料得到了广泛应用，这使得电机的体积和重量进一步下降，并使高压电器向大容量小型化发展。60年代含杂环和芳环的耐热树脂得到了大发展，聚丙烯薄膜在这一时期也成功地用于电力电容器。70年代以来新材料的开发研究相对比较少，这一时期主要是对现有材料进行各种改性及扩大应用范围。
树脂基绝缘材料有不饱和聚酯和环氧。环氧绝缘胶可供高压电机线圈浸渍用，聚酯系列产品在电机槽衬绝缘、漆包线及浸渍漆中被广泛使用。树脂基的绝缘材料的耐化学性能工好、电绝缘性优良、工艺性能良好、制品尺寸稳定、耐性良好和吸水率低。
随着中国的经济飞速发展，现在越来越多的城市步入地铁时代，屏蔽门系统对于提高地铁系统的安全性则必不可少。屏蔽门系统在节能、改善地铁车站站台乘客的环境条件和提高城市轨道交通系统安全性等方面取得的成效已得到广泛认可，自此屏蔽门系统技术在国内城市轨道交通系统中得到了推广和应用。屏蔽门的主要作用是将站台区与轨行区完全隔离防止乘客利用站台坠轨自杀或发生意外、减少站台区与轨行区之间的冷热气流的交换、降低站台区噪声、美化站台环境。
屏蔽门安装在站台边缘，与列车之间距离很近，乘客上下车时很容易同时接触车体外壳与屏蔽门金属立柱，由于钢轨最高可携带DC120V的直流电压，使得车体与屏蔽门门体之间也可能存在较大的电位差，给上下车乘客带来安全隐患，有可能造成一定的伤害或者不适。为了消除这种影响，门体与车站结构之间的绝缘电阻不小于0.5MΩ。这就要求屏蔽门要做绝缘后防止乘客在站台上与屏蔽门 金属部分接触产生电位差。
树脂基的绝缘垫被用在屏蔽门中作为绝缘的一部分，有良好的机械性能、电性能和化学稳定性。绝缘垫的绝缘性对于整个屏蔽门的绝缘性有重要影响。施工中，绝缘垫难免受到灰尘、水等异物的影响。隧道湿度、灰尘较大，列车车轮与钢轨摩擦产生大量钢粉，隧道水汽、灰尘较大，各部分杂质混杂附着在绝缘垫上导致绝缘破坏。
自20世纪90年代以来，固体表面超疏水性(与水滴接触角大于150°，滚动角小于10°)一直是国际研究的前沿和热点之一，因为表面微细结构和低自由能赋予这种表面自清洁、耐腐蚀、防污染、防水、防潮、抗结露等优良特性。对于绝缘材料来说，这有助于防止其受到灰尘、微生物、水等的影响，尤其是地铁站台用绝缘材料，超疏水表面可有效防止雨水、结露、微生物滋生造成的绝缘性能下降，因此，超疏水化是提高绝缘材料防潮、抗结露性能，保证绝缘性的一种非常简单有效的方法，对于绝缘门系统稳定性的提升很有帮助。
发明内容
本发明提供一种简单有效、成本低廉的树脂基绝缘材料超疏水防潮抗结露功能表面的制备方法。
本发明采用如下技术方案：一种树脂基绝缘材料防潮表面的处理方法，包括下列步骤：
(1)表面粗糙化：首先采用20-150目的粗砂丸，在0.4-0.6MPa气压条件下对绝缘树脂材料工件进行喷砂处理，直至工件表面完全粗糙化，接着采用180-320目的细砂丸，0.4-0.6MPa气压条件下对绝缘树脂材料工件整体表面再次进行喷砂处理；
(2)表面羟基化：将工件放入强酸溶液或是强碱溶液中，50-80℃水浴条件下活化处理，取出后置于清水中超声清洗10-20min，烘干后再用氧等离子体处理，18W功率条件下处理20-40min；
(3)表面化学改性：将工件置于真空干燥箱中，在旁边滴加0.1-1mL的氟化硅氧烷，密闭放置1-2h后，使树脂基绝缘材料工件具有防潮抗结露功能表面。
所述的绝缘树脂材料包括酚醛树脂、三聚氰胺树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、二苯醚树脂、有机硅树脂或氟碳树脂。
所述砂丸为棕刚玉、白刚玉、玻璃砂、金刚砂或不锈钢砂的一种或几种的混合物。
所述的强碱溶液为10-30g/L的NaOH水溶液，所述的强酸溶液为20-35g/L的H2SO4水溶液。
活化处理时间为10-30min。
有益效果：
(1)采用两步喷砂处理，可在树脂表面构建多级粗糙结构，显著增大表面的粗糙度；
(2)加热条件下，NaOH或H2SO4等强碱或强酸对树脂有一定的腐蚀作用，可进一步构建粗糙结构，并活化表面，再进行氧等离子体处理，可改变树脂材料表面的惰性本质，实现完全羟基化，有利于化学改性；
(3)本发明所需原料简单易得，无污染，采用的方法操作简单，成本低；
(4)绝缘材料采用本发明所述方法处理后，具有优异的超疏水性，接触角大于150°，滚动角小于10°；
(5)本发明所述方法是直接在绝缘材料基底上进行处理，粗糙结构稳定性好，人手自然触摸、剐蹭均不会破坏其超疏水性，在水中浸泡1个月之后，也可保持超疏水性；
(6)在蒸汽过饱和度1.5的环境中，超疏水绝缘材料8h后仍无明显露滴形成，放置于地铁站台轨道附近，1个月后检查，表面也无明显水珠、露滴，超疏水性良好。
本发明制备的防潮抗结露树脂基绝缘材料，可用于地铁屏蔽门系统，也可用于其它树脂基材料，提高其耐蚀、防污等性能。
附图说明：
图1为实例1中地铁屏蔽门用树脂基绝缘垫表面两步喷砂处理后低倍扫描电镜照片；
图2为实例1中地铁屏蔽门用树脂基绝缘垫表面两步喷砂处理后高倍扫描电镜照片；
图3为实例1中处理后的树脂基绝缘垫表面的水滴形态；
图4为实例1中处理后的树脂基绝缘垫表面。
具体实施方式
一种树脂基绝缘材料防潮功能表面的处理方法，包括如下处理步骤：
(1)表面粗糙化：首先采用20-150目的粗砂丸，在0.4-0.6MPa气压条件下对绝缘材料进行喷砂处理，直至工件表面完全粗糙化，接着采用180-320目的细砂丸，0.4-0.6MPa气压条件下对绝缘材料整体表面再次进行喷砂处理，所述砂丸可为棕刚玉、白刚玉、玻璃砂、金刚砂或不锈钢砂的一种或几种混合物；所述的绝缘树脂材料包括酚醛树脂、三聚氰胺树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚酰亚 胺树脂、二苯醚树脂、有机硅树脂或氟碳树脂。
(2)表面羟基化：将工件放入10-30g/L的NaOH水溶液或20-35g/L的H2SO4水溶液，50-80℃水浴条件下处理10-30min，取出后置于清水中超声清洗10-20min，烘干后再用氧等离子体，18W功率条件下处理20-40min；
(3)表面化学改性：将绝缘工件置于真空干燥箱中，在旁边滴加0.1-1mL的氟化硅氧烷，密闭放置1-2h后，即可使树脂基绝缘材料具有防潮抗结露功能表面。
实例1
首先采用20目的棕刚玉砂丸，在0.6MPa气压条件下对地铁屏蔽门用树脂基绝缘垫表面进行喷砂处理，直至工件表面完全粗糙化，接着采用180目的玻璃砂砂丸，0.4MPa气压条件下对绝缘垫整体表面再次进行喷砂处理，从而构建多级粗糙结构，如图1和2所示；将工件放入10g/L的NaOH水溶液，50℃水浴条件下处理15min，取出后置于清水中超声清洗10min，烘干后再用氧等离子体，18W功率条件下处理20min；最后，将绝缘垫置于真空干燥箱中，在旁边滴加0.1mL的氟化硅氧烷，密闭放置1h后，即可获得具有防潮抗结露功能的绝缘垫。
接触角测量结果显示，接触角为152°，滚动角8°。接触角测量仪显示的水滴形态如图3所示，数码相机拍摄的水滴形态如图4所示。水滴呈球状，极易滚落。同时，人工自然触摸、剐蹭，或在水中浸泡1个月之后，绝缘垫的接触角仍可保持在150°以上，说明稳定性较好。同时，在蒸汽过饱和度1.5的环境中，超疏水绝缘材料8h后仍无明显露滴形成，放置于地铁站台轨道附近，1个月后检查，表面也无明显水珠、露滴，超疏水性良好。
实例2
首先采用80目的白刚玉和玻璃砂混合砂丸(重量比1：1混合)，在0.5MPa气压条件下对绝缘材料进行喷砂处理，直至工件表面完全粗糙化，接着采用200目的金刚砂砂丸，0.5MPa气压条件下对绝缘材料整体表面再次进行喷砂处理，所述砂丸可为棕刚玉、白刚玉、玻璃砂、金刚砂或不锈钢砂的一种或几种混合物；
将工件放入20g/L的H2SO4水溶液，80℃水浴条件下处理10min，取出后置于清水中超声清洗15min，烘干后再用氧等离子体，18W功率条件下处理30min；最后，将绝缘工件置于真空干燥箱中，在旁边滴加0.2mL的氟化硅氧烷，密闭放置1.2h后，即可使树脂基绝缘材料具有防潮抗结露功能表面，水滴在绝缘垫表面呈球状。
实例3
首先采用150目的金刚砂砂丸，在0.4MPa气压条件下对绝缘材料进行喷砂处理，直至工件表面完全粗糙化，接着采用320目的玻璃砂砂丸，0.4MPa气压条件下对绝缘材料整体表面再次进行喷砂处理；将工件放入30g/L的NaOH水溶液，60℃水浴条件下处理20min，取出后置于清水中超声清洗20min，烘干后再用氧等离子体，18W功率条件下处理40min；将绝缘工件置于真空干燥箱中，在旁边滴加1mL的氟化硅氧烷，密闭放置2h后，即可使树脂基绝缘材料具有防潮抗结露功能表面。