一种特高压绝缘涂料及其制备方法技术领域
本发明涉及一种涂料,特别涉及一种特高压绝缘涂料及其制备方法。
背景技术
近年来,我国电力事业发展迅速,电网系统运行电压等级不断提高,网络规模逐步扩大,各大区域电网已基本联成一个整体,“西电东送、南北互供、全国联网”的格局已初步实现。目前,国家电网公司正在推进“一特四大”的电网发展战略,即以大型能源基地为依托,建设由1000kV交流和±800kV直流构成的特高压电网,形成电力“高速公路”,促进大煤电、大水电、大核电和大型可再生能源基地的集约化开发,在全国范围内实现资源优化配置。
超高或特高压输电网络是国家电网正在全力打造的统一坚强智能电网的骨架和核心。更高的电压等级及直流输电对广泛应用于电气设备的环氧树脂绝缘材料的安全可靠性提出了重大挑战。目前,挂网运行的环氧树脂绝缘材料体积电阻率偏低,特别在直流高压下,电荷长期积聚易造成表面闪络,是特高压电网安全的隐患之一。
裸露的超高或特高压输电线若无绝缘涂料的保护,将非常容易损坏,从而导致短路,造成电力中断等。涂料,指涂布于物体表面的在一定的条件下能形成薄膜而起保护、装潢或其他特殊功能(绝缘、防锈、防霉、耐热等)的一类液体或固体材料。现有的绝缘涂料大部分为环氧体系,被广泛用于超高或特高压输电网络,这是由于环氧体系防腐和绝缘性能突出,但是,环氧树脂中的醚键受紫外线照射易断裂,导致涂层老化起粉,使得其性能无法得到保证。
中国专利号:CN103571329A公开一种绝缘防腐蚀涂料,该陶瓷涂料有有机硅树脂、氢氧化铝、阻燃剂、金属陶瓷微粒、硫酸钙、氧化锌、氮化硅、去离子水组成,同时陶瓷微粒需纳米级材料,制备成本较好,同时由于其组份含有较多的金属氧化物,长久使用有导电风险,而且此发明涂料质脆易龟裂,长期使用存在隐患。公告号CN103045058B公开了一种绝缘涂料和电工钢材料及其制备方法,该涂料有水溶性成膜树脂、偶联剂等制得具有较好耐热性、绝缘性、附着性、耐蚀性和冲片性,虽采用了偶联剂,但并未对偶联剂进行前期处理,使得绝缘涂料整体性能不够好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,针对现有技术的不足,提供一种力学性能高、电绝缘性良好、且制备工艺简单、原料易得的特高压绝缘涂料。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种特高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:环氧树脂60~80份,滑石粉5~8份,云母粉6~10份,天然樟脑0.5~5.5份,偶联剂0.1~0.5份,纳米填料12~18份,溶剂30~45份,固化剂0.4~0.8份,流平剂2~4份,防沉剂1~2.5份和消泡剂0.2~0.5份。
优选的,所述偶联剂与纳米填料的重量比为1~3:100。
优选的,所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
优选的,所述纳米填料为纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末。
优选的,所述纳米填料中纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末的重量比为1:1~2。
优选的,所述溶剂为丙酮和二甲苯按照体积比1~1.5:1的比例组成混合而成。
优选的,所述固化剂为封闭型水性环脂族多异氰酸酯固化剂。
优选的,所述流平剂为丙烯酸酯流平剂。
一种特高压绝缘涂料的制备方法,包括以下步骤:
1)将偶联剂溶解在部分溶剂中,超声10~20分钟,然后和纳米填料一起加入到高速分散机中,380~460转/分下搅拌并升温至80~100℃,搅拌30~40分钟,冷却至室温;
2)将环氧树脂将投入加热釜,升温至120~140℃熔化,1200~1400转/分下搅拌15~20分钟,冷却到70℃待用;
3)将步骤1)所得用偶联剂处理过的纳米填料和滑石粉、云母粉、步骤2)所得部分环氧树脂加入到高速分散机中,调整搅拌速度至600~800转/分钟,高速分散搅拌混合1~2小时后,研磨40~55分钟,砂磨细度30~40μm,然后再加入流平剂、消泡剂、防沉剂和剩余的环氧树脂,搅拌均匀,过滤出料备用;
4)将步骤3)中研磨过滤后的组分与固化剂、剩余溶剂混合后超声2~3小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散40~50分钟,过滤即可。
优选的,所述部分溶剂的添加量为纳米填料重量的10%~20%,所述的部分环氧树脂的用量为重量份100份聚环氧树脂中的30~40份,所述部分溶剂的用量为重量份100份溶剂中的20~30份。
本发明的有益效果是:
1.滑石粉的添加可以抑制漆膜的体积收缩,改善高温环境下的粘度和耐水性,增加柔韧性,云母粉可以使涂膜内部形成一种致密的层网状结构,从而增加涂料绝缘性能和机械性能。
2.铝酸酯偶联剂能够以单分子状态的形式包覆在纳米填料表面,提高大部分纳米填料在材料中的分散性,以缩短研磨时间,使得在相同研磨时间内粒子研磨的更细,同时还具有一定的触变性能,从而在一定程度上提高涂料的斥水性、耐磨性和耐洗涤性。
3.无机纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末颗粒按照一定混合比例的添加可以通过范德华力吸附环氧树脂分子链,从而有效地增韧环氧树脂,增加尺寸稳定性,最终增强其耐压性能,大幅度提高涂料体积电阻率,减少表面电荷积聚,提高涂料绝缘性。
4.丙酮和二甲苯按照一定体积比组成的溶剂,可以保证溶液良好的均匀性,在与封闭型水性环脂族多异氰酸酯固化剂的配合使用时能够提高涂层的附着力和机械强度,增强漆膜的耐溶剂、耐腐蚀性及耐温性。
5.天然樟脑是具有光学活性的手性天然产物,其非对称的羰基结构,使得天然樟脑具有很大的空间位阻,同时由于不对称因素的存在,在丙酮和二甲苯组成的混合溶剂中超声充分溶解后与固化剂进行分散后使得分子可以更加紧致的排列,进而提高了涂料的绝缘性能。
总之,本发明提供的一种特高压绝缘涂料质量稳定,具有良好的绝缘性能而且机械性能好,其制备方法简单,条件温和,生产成本低,具有较好的市场前景。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例所用原料均可从市场购买,其中,丙烯酸酯L-189流平剂快速流平效果好,不影响层间附着力;NXZ消泡剂相容性好,对涂料体系无不良影响,安全性高;聚烯烃蜡防沉剂有防沉和防流挂的作用,还可以改善流平性;封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂在于丙酮和二甲苯按照一定体积比组成的溶剂配合使用时够提高涂层的附着力和机械强度,增强漆膜的耐溶剂、耐腐蚀性及耐温性。
实施例1
一种特高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:环氧树脂:60份,滑石粉:5份,云母粉:6份,天然樟脑:0.5份,偶联剂:0.12份,纳米填料:12份,溶剂:30份,封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂:0.4份,丙烯酸酯L-189流平剂:2份,聚烯烃蜡防沉剂:1份和NXZ消泡剂:0.2份。
纳米填料中纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末的混合重量比为1:1。
其制备方法是:
1)将0.12重量份的铝酸酯偶联剂溶解在3重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1:1混合而成的溶剂中,超声10分钟,然后和12重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,380转/分下搅拌并升温至80℃,搅拌30分钟,冷却至室温备用;
2)将60份重量份的环氧树脂将投入加热釜,升温至120℃熔化,1200转/分下搅拌15分钟,冷却到70℃,慢慢加入6重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1:1混合而成的溶剂中继续搅拌10分钟混合均匀,35℃过滤待用;
3)将5重量份的滑石粉、6重量份的云母粉、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和18重量份的环氧树脂加入到高速分散机中,调整搅拌速度至600转/分钟,高速分散搅拌混合1小时后,研磨40分钟,砂磨细度30μm,然后再加入2重量份的丙烯酸酯L-189流平剂、0.2重量份的NXZ消泡剂、1重量份的聚烯烃蜡防沉剂和剩余的环氧树脂,搅拌均匀,经研磨过滤出料备用;
4)将步骤3)中研磨过滤后的组分与0.5重量份的天然樟脑、0.4重量份的封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂、剩余溶剂混合后超声2小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散40分钟,过滤,得到所需涂料。
实施例2
一种特高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:环氧树脂:80份,滑石粉:8份,云母粉:10份,天然樟脑:5.5份,偶联剂:0.54份,纳米填料:18份,溶剂:45份,封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂:0.8份,丙烯酸酯L-189流平剂:4份,聚烯烃蜡防沉剂:2.5份和NXZ消泡剂:0.5份。
纳米填料中纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末的混合重量比为1:2。
其制备方法是:
1)将0.54重量份的铝酸酯偶联剂溶解在9重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1.5:1混合而成的溶剂中,超声20分钟,然后和18重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,460转/分下搅拌并升温至100℃,搅拌40分钟,冷却至室温备用;
2)将80份重量份的环氧树脂将投入加热釜,升温至140℃熔化,1400转/分下搅拌20分钟,冷却到70℃,慢慢加入13.5重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1.5:1混合而成的溶剂中继续搅拌20分钟混合均匀,35℃过滤待用;
3)将8重量份的滑石粉、10重量份的云母粉、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和32重量份的环氧树脂加入到高速分散机中,调整搅拌速度至800转/分钟,高速分散搅拌混合2小时后,研磨50分钟,砂磨细度40μm,然后再加入4重量份的丙烯酸酯L-189流平剂、0.5重量份的NXZ消泡剂、2.5重量份的聚烯烃蜡防沉剂和剩余的环氧树脂,搅拌均匀,经研磨过滤出料备用;
4)将步骤3)中研磨过滤后的组分与5.5重量份的天然樟脑、0.8重量份的封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂、剩余溶剂混合后超声3小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散50分钟,过滤,得到所需涂料。
实施例3
一种特高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:环氧树脂:70份,滑石粉:6份,云母粉:8份,天然樟脑:4.5份,偶联剂:0.32份,纳米填料:16份,溶剂:40份,封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂:0.6份,丙烯酸酯L-189流平剂:3份,聚烯烃蜡防沉剂:2份和NXZ消泡剂:0.4份。
纳米填料中纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末的混合重量比为1:1.2。
其制备方法是:
1)将0.32重量份的铝酸酯偶联剂溶解在8重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1.2:1混合而成的溶剂中,超声15分钟,然后和16重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,420转/分下搅拌并升温至90℃,搅拌40分钟,冷却至室温备用;
2)将70份重量份的环氧树脂将投入加热釜,升温至130℃熔化,1300转/分下搅拌18分钟,冷却到70℃,慢慢加入12重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1.2:1混合而成的溶剂中继续搅拌15分钟混合均匀,35℃过滤待用;
3)将6重量份的滑石粉、8重量份的云母粉、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和25重量份的环氧树脂加入到高速分散机中,调整搅拌速度至700转/分钟,高速分散搅拌混合2小时后,研磨55分钟,砂磨细度35μm,然后再加入3重量份的丙烯酸酯L-189流平剂、0.4重量份的NXZ消泡剂、2重量份的聚烯烃蜡防沉剂和剩余的环氧树脂,搅拌均匀,经研磨过滤出料备用;
4)将步骤3)中研磨过滤后的组分与4.5重量份的天然樟脑、0.6重量份的封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂、剩余溶剂混合后超声2.5小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散45分钟,过滤,得到所需涂料。
实施例4
一种特高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:环氧树脂:75份,滑石粉:7份,云母粉:7份,天然樟脑::4份,偶联剂:0.4份,纳米填料:15份,溶剂:38份,封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂:0.5份,丙烯酸酯L-189流平剂:4份,聚烯烃蜡防沉剂:1.8份和NXZ消泡剂:0.3份。
纳米填料中纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末的混合重量比为1:1.5。
其制备方法是:
1)将0.4重量份的铝酸酯偶联剂溶解在7重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1.5:1混合而成的溶剂中,超声18分钟,然后和15重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,420转/分下搅拌并升温至85℃,搅拌36分钟,冷却至室温备用;
2)将75份重量份的环氧树脂将投入加热釜,升温至125℃熔化,1250转/分下搅拌18分钟,冷却到70℃,慢慢加入11重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1.5:1混合而成的溶剂中继续搅拌16分钟混合均匀,35℃过滤待用;
3)将7重量份的滑石粉、7重量份的云母粉、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和28重量份的环氧树脂加入到高速分散机中,调整搅拌速度至650转/分钟,高速分散搅拌混合2小时后,研磨50分钟,砂磨细度35μm,然后再加入4重量份的丙烯酸酯L-189流平剂、0.3重量份的NXZ消泡剂、1.8重量份的聚烯烃蜡防沉剂和剩余的环氧树脂,搅拌均匀,经研磨过滤出料备用;
4)将步骤3)中研磨过滤后的组分与4重量份的天然樟脑、0.5重量份的封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂、剩余溶剂混合后超声3小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散46分钟,过滤,得到所需涂料。
实施例5
一种特高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:环氧树脂:68份,滑石粉:6份,云母粉:9份,天然樟脑:2.6份,偶联剂:0.5份,纳米填料:14份,溶剂:38份,封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂:0.7份,丙烯酸酯L-189流平剂:4份,聚烯烃蜡防沉剂:2份和NXZ消泡剂:0.5份。
纳米填料中纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末的混合重量比为1:2。
其制备方法是:
1)将0.5重量份的铝酸酯偶联剂溶解在6重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1:1混合而成的溶剂中,超声20分钟,然后和14重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,440转/分下搅拌并升温至95℃,搅拌35分钟,冷却至室温备用;
2)将68份重量份的环氧树脂将投入加热釜,升温至125℃熔化,1350转/分下搅拌15分钟,冷却到70℃,慢慢加入10重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1:1混合而成的溶剂中继续搅拌15分钟混合均匀,35℃过滤待用;
3)将6重量份的滑石粉、9重量份的云母粉、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和28重量份的环氧树脂加入到高速分散机中,调整搅拌速度至750转/分钟,高速分散搅拌混合1.5小时后,研磨48分钟,砂磨细度40μm,然后再加入4重量份的丙烯酸酯L-189流平剂、0.5重量份的NXZ消泡剂、2重量份的聚烯烃蜡防沉剂和剩余的环氧树脂,搅拌均匀,经研磨过滤出料备用;
4)将步骤3)中研磨过滤后的组分与2.6重量份的天然樟脑、0.7重量份的封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂、剩余溶剂混合后超声2.2小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散45分钟,过滤,得到所需涂料。
实施例6
一种特高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:环氧树脂:80份,滑石粉:8份,云母粉:8份,天然樟脑:2.5份,偶联剂:0.54份,纳米填料:18份,溶剂:45份,封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂:0.8份,丙烯酸酯L-189流平剂:4份,聚烯烃蜡防沉剂:2.3份和NXZ消泡剂:0.5份。
纳米填料中纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末的混合重量比为1:1.8。
其制备方法是:
1)将0.54重量份的铝酸酯偶联剂溶解在9重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1.5:1混合而成的溶剂中,超声20分钟,然后和18重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,460转/分下搅拌并升温至100℃,搅拌40分钟,冷却至室温备用;
2)将80份重量份的环氧树脂将投入加热釜,升温至140℃熔化,1400转/分下搅拌20分钟,冷却到70℃,慢慢加入13.5重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1.5:1混合而成的溶剂中继续搅拌20分钟混合均匀,35℃过滤待用;
3)将8重量份的滑石粉、8重量份的云母粉、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和32重量份的环氧树脂加入到高速分散机中,调整搅拌速度至800转/分钟,高速分散搅拌混合2小时后,研磨50分钟,砂磨细度40μm,然后再加入4重量份的丙烯酸酯L-189流平剂、0.5重量份的NXZ消泡剂、2.3重量份的聚烯烃蜡防沉剂和剩余的环氧树脂,搅拌均匀,经研磨过滤出料备用;
4)将步骤3)中研磨过滤后的组分与2.5重量份的天然樟脑、0.8重量份的封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂、剩余溶剂混合后超声3小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散48分钟,过滤,得到所需涂料。
实施例7
一种特高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:环氧树脂:70份,滑石粉:6份,云母粉:8份,天然樟脑:4.2份,偶联剂:0.32份,纳米填料:16份,溶剂:40份,封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂:0.6份,丙烯酸酯L-189流平剂:2.8份,聚烯烃蜡防沉剂:1.8份和NXZ消泡剂:0.4份。
纳米填料中纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末的混合重量比为1:1.2。
其制备方法是:
1)将0.32重量份的铝酸酯偶联剂溶解在8重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1.2:1混合而成的溶剂中,超声15分钟,然后和16重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,440转/分下搅拌并升温至90℃,搅拌40分钟,冷却至室温备用;
2)将70份重量份的环氧树脂将投入加热釜,升温至130℃熔化,1300转/分下搅拌18分钟,冷却到70℃,慢慢加入12重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1.2:1混合而成的溶剂中继续搅拌15分钟混合均匀,35℃过滤待用;
3)将6重量份的滑石粉、8重量份的云母粉、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和25重量份的环氧树脂加入到高速分散机中,调整搅拌速度至700转/分钟,高速分散搅拌混合2小时后,研磨55分钟,砂磨细度35μm,然后再加入2.8重量份的丙烯酸酯L-189流平剂、0.4重量份的NXZ消泡剂、1.8重量份的聚烯烃蜡防沉剂和剩余的环氧树脂,搅拌均匀,经研磨过滤出料备用;
4)将步骤3)中研磨过滤后的组分与4.2重量份的天然樟脑、0.6重量份的封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂、剩余溶剂混合后超声2.2小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散42分钟,过滤,得到所需涂料。
实施例8
一种特高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:环氧树脂:60份,滑石粉:5份,云母粉:10份,天然樟脑:1.8份,偶联剂:0.12份,纳米填料:12份,溶剂:30份,封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂:0.4份,丙烯酸酯L-189流平剂:2份,聚烯烃蜡防沉剂:1份和NXZ消泡剂:0.2份。
纳米填料中纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末的混合重量比为1:1.5。
其制备方法是:
1)将0.12重量份的铝酸酯偶联剂溶解在3重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1:1混合而成的溶剂中,超声10分钟,然后和12重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,380转/分下搅拌并升温至80℃,搅拌30分钟,冷却至室温备用;
2)将60份重量份的环氧树脂将投入加热釜,升温至120℃熔化,1200转/分下搅拌15分钟,冷却到70℃,慢慢加入6重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1:1混合而成的溶剂中继续搅拌10分钟混合均匀,35℃过滤待用;
3)将5重量份的滑石粉、10重量份的云母粉、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和18重量份的环氧树脂加入到高速分散机中,调整搅拌速度至650转/分钟,高速分散搅拌混合1小时后,研磨40分钟,砂磨细度30μm,然后再加入2重量份的丙烯酸酯L-189流平剂、0.2重量份的NXZ消泡剂、1重量份的聚烯烃蜡防沉剂和剩余的环氧树脂,搅拌均匀,经研磨过滤出料备用;
4)将步骤3)中研磨过滤后的组分与1.8重量份的天然樟脑、0.4重量份的封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂、剩余溶剂混合后超声3小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散50分钟,过滤,得到所需涂料。
为了突出本发明的创新点,使本领域的技术人员能够充分理解本发明,现列举本发明在试验阶段或采用现有技术的对比实施例,并对其与本发明的实施例进行效果说明。
对比例1
纳米无机填料不经过偶联剂的处理直接用于涂料的制备:
环氧树脂:68份,滑石粉:6份,云母粉:9份,天然樟脑:4份,纳米填料:14份,溶剂:38份,封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂:0.7份,丙烯酸酯L-189流平剂:4份,聚烯烃蜡防沉剂:2份和NXZ消泡剂:0.5份。
纳米填料中纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末的混合重量比为1:2。
1)将68份重量份的环氧树脂将投入加热釜,升温至125℃熔化,1350转/分下搅拌15分钟,冷却到70℃,慢慢加入10重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1:1混合而成的溶剂中继续搅拌15分钟混合均匀,35℃过滤待用;
2)将6重量份的滑石粉、9重量份的云母粉、14重量份的纳米填料和28重量份的环氧树脂加入到高速分散机中,调整搅拌速度至750转/分钟,高速分散搅拌混合1.5小时后,研磨45分钟,砂磨细度40μm,然后再加入4重量份的丙烯酸酯L-189流平剂、0.5重量份的NXZ消泡剂、2重量份的聚烯烃蜡防沉剂和剩余的环氧树脂,搅拌均匀,经研磨过滤出料备用;
3)将步骤3)中研磨过滤后的组分与4重量份的天然樟脑、0.7重量份的封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂、剩余溶剂混合后超声2小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散40分钟,过滤,得到所需涂料。
对比例2
采用通过偶联剂表面处理的纳米氮化硅粉末直接用于涂料的制备:
环氧树脂:70份,滑石粉:6份,云母粉:8份,天然樟脑:5份,偶联剂:0.32份,纳米氮化硅填料:16份,溶剂:40份,封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂:0.6份,丙烯酸酯L-189流平剂:3份,聚烯烃蜡防沉剂:2份和NXZ消泡剂:0.4份。
1)将0.32重量份的铝酸酯偶联剂溶解在8重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1.2:1混合而成的溶剂中,超声15分钟,然后和16重量份的纳米氮化硅填料一起加入到高速分散机中,420转/分下搅拌并升温至90℃,搅拌40分钟,冷却至室温备用;
2)将70份重量份的环氧树脂将投入加热釜,升温至130℃熔化,1300转/分下搅拌18分钟,冷却到70℃,慢慢加入12重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1.2:1混合而成的溶剂中继续搅拌15分钟混合均匀,35℃过滤待用;
3)将6重量份的滑石粉、8重量份的云母粉、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米氮化硅填料和25重量份的环氧树脂加入到高速分散机中,调整搅拌速度至700转/分钟,高速分散搅拌混合2小时后,研磨50分钟,砂磨细度35μm,然后再加入3重量份的丙烯酸酯L-189流平剂、0.4重量份的NXZ消泡剂、2重量份的聚烯烃蜡防沉剂和剩余的环氧树脂,搅拌均匀,经研磨过滤出料备用;
4)将步骤3)中研磨过滤后的组分与5重量份的天然樟脑、0.6重量份的封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂、剩余溶剂混合后超声3小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散50分钟,过滤,得到所需涂料。
对比例3
溶剂只采用单一的二甲苯溶剂:
一种特高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:环氧树脂:70份,滑石粉:6份,云母粉:8份,天然樟脑:3份,偶联剂:0.32份,纳米填料:16份,二甲苯溶剂:40份,封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂:0.6份,丙烯酸酯L-189流平剂:3份,聚烯烃蜡防沉剂:2份和NXZ消泡剂:0.4份。
纳米填料中纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末的混合重量比为1:1.2。
1)将0.32重量份的铝酸酯偶联剂溶解在8重量份二甲苯溶剂中,超声15分钟,然后和16重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,420转/分下搅拌并升温至90℃,搅拌40分钟,冷却至室温备用;
2)将70份重量份的环氧树脂将投入加热釜,升温至130℃熔化,1300转/分下搅拌18分钟,冷却到70℃,慢慢加入12重量份二甲苯溶剂中继续搅拌15分钟混合均匀,35℃过滤待用;
3)将6重量份的滑石粉、8重量份的云母粉、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和25重量份的环氧树脂加入到高速分散机中,调整搅拌速度至700转/分钟,高速分散搅拌混合2小时后,研磨50分钟,砂磨细度35μm,然后再加入3重量份的丙烯酸酯L-189流平剂、0.4重量份的NXZ消泡剂、2重量份的聚烯烃蜡防沉剂和剩余的环氧树脂,搅拌均匀,经研磨过滤出料备用;
4)将步骤3)中研磨过滤后的组分与3重量份的天然樟脑、0.6重量份的封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂、剩余溶剂混合后超声2.5小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散45分钟,过滤,得到所需涂料。
对比例4
溶剂只采用单一的丙酮溶剂:
一种特高压绝缘涂料,按照重量份计,包括:环氧树脂:70份,滑石粉:6份,云母粉:8份,天然樟脑:3.5份,偶联剂:0.32份,纳米填料:16份,丙酮溶剂:40份,封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂:0.6份,丙烯酸酯L-189流平剂:3份,聚烯烃蜡防沉剂:2份和NXZ消泡剂:0.4份。
纳米填料中纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末的混合重量比为1:1.2。
1)将0.32重量份的铝酸酯偶联剂溶解在8重量份丙酮溶剂中,超声15分钟,然后和16重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,420转/分下搅拌并升温至90℃,搅拌40分钟,冷却至室温备用;
2)将70份重量份的环氧树脂将投入加热釜,升温至130℃熔化,1300转/分下搅拌18分钟,冷却到70℃,慢慢加入12重量份丙酮溶剂中继续搅拌15分钟混合均匀,35℃过滤待用;
3)将6重量份的滑石粉、8重量份的云母粉、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和25重量份的环氧树脂加入到高速分散机中,调整搅拌速度至700转/分钟,高速分散搅拌混合2小时后,研磨55分钟,砂磨细度35μm,然后再加入3重量份的丙烯酸酯L-189流平剂、0.4重量份的NXZ消泡剂、2重量份的聚烯烃蜡防沉剂和剩余的环氧树脂,搅拌均匀,经研磨过滤出料备用;
4)将步骤3)中研磨过滤后的组分与3.5重量份的天然樟脑、0.6重量份的封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂、剩余溶剂混合后超声3小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散48分钟,过滤,得到所需涂料。
对比例5
不采用天然樟脑用于制备涂料:
环氧树脂:75份,滑石粉:7份,云母粉:7份,偶联剂:0.4份,纳米填料:15份,溶剂:38份,封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂:0.5份,丙烯酸酯L-189流平剂:4份,聚烯烃蜡防沉剂:1.8份和NXZ消泡剂:0.3份。
纳米填料中纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末的混合重量比为1:1.5。
1)将0.4重量份的铝酸酯偶联剂溶解在7重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1.5:1混合而成的溶剂中,超声18分钟,然后和15重量份的纳米填料一起加入到高速分散机中,420转/分下搅拌并升温至85℃,搅拌36分钟,冷却至室温备用;
2)将75份重量份的环氧树脂将投入加热釜,升温至125℃熔化,1250转/分下搅拌18分钟,冷却到70℃,慢慢加入11重量份以丙酮和二甲苯按照体积比1.5:1混合而成的溶剂中继续搅拌16分钟混合均匀,35℃过滤待用;
3)将7重量份的滑石粉、7重量份的云母粉、步骤1)中偶联剂处理后所得的纳米填料和28重量份的环氧树脂加入到高速分散机中,调整搅拌速度至650转/分钟,高速分散搅拌混合2小时后,研磨50分钟,砂磨细度35μm,然后再加入4重量份的丙烯酸酯L-189流平剂、0.3重量份的NXZ消泡剂、1.8重量份的聚烯烃蜡防沉剂和剩余的环氧树脂,搅拌均匀,经研磨过滤出料备用;
4)将步骤3)中研磨过滤后的组分与0.5重量份的封闭型水性环脂族多异氰酸酯WB-903固化剂、剩余溶剂混合后超声3小时,然后加入高剪切混合乳化机中,高速分散50分钟,过滤,得到所需涂料。
对本发明中实施例1~8和对比例1~5制备的特高压绝缘涂料进行性能测试,测试结果见下表一。
表一为不同实施例和不同对比例制备出的涂料性能参数:
由以上测试数据可知:1)从对比例1~5和实施例1~8中可以看出,改变涂料制备中的固化剂、溶剂配比、纳米无机材料的添加以及其比例分配都会给涂料的性能带来一定的影响。2)从对比例4和对比例3可以看出,使用丙酮或者二甲苯任意一种溶剂制备出的涂料性能从各个方面都较溶剂制备出的涂料性能差,说明溶剂可以使得涂料原料在制备过程中更好的溶解,从而更好的优化涂料的性能。3)从实施例1~8和对比例1可以看出,铝酸酯偶联剂能够包覆在纳米无机填料表面,提高大部分纳米无机填料在材料中的分散性,在一定程度上提高涂料的性能。4)从实施例1~8和对比例2可以看出,纳米氮化硅粉末和纳米氢氧化镁粉末按照一定的混合比例的添加可以实现有机硅树脂长期耐高温性,从而有效地增韧涂料,增强其耐冲击性和硬度。5)从实施例1~8和对比例5可以看出,不添加天然樟脑制备出的涂料,较添加天然樟脑制备出的涂料性能差一些。
由以上测试数据可知,本发明的特高压绝缘涂料具有良好的绝缘性能而且机械性能好,可广泛适用于超高或特高压输电网络。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。