一种抑制直流盆式绝缘子粉尘吸附的含氟环氧涂层设计及其制备方法

本发明属于电力系统中的高压输电线路领域，具体涉及一种抑制直流盆式绝缘子粉尘吸附的含氟环氧涂层设计及其制备方法。

背景技术：

1、为满足传输距离长、输送容量大、电能损耗低且对环境友好的输电需求，采用sf6或sf6和n2混合气体作为绝缘气体的直流气体绝缘输电线路(gas insulated transmissionline，gil)在众多复杂输电场合具有广阔的应用前景。在直流gil生产制造环节以及设备运行过程中，由于机械碰撞、热伸缩摩擦等原因，会不可避免地产生一定数量的金属微粒和粉尘，两者受到电场力的作用会在设备中运动或附在绝缘子表面上而导致绝缘子沿面闪络或气隙击穿，从而降低输电管道设备的绝缘性能以至于严重危害电力系统的安全运行。

2、盆式绝缘子是整个绝缘体系的关键。与交流管道装备相比，直流电应力下盆式绝缘子面对气-固界面电荷积聚问题更为严峻，同时粉尘和金属微粒运动活性更加剧烈、易于吸附至绝缘子表面，界面绝缘一直是直流gil复合绝缘体系的薄弱环节。因此，要想达到主动式抑制粉尘吸附绝缘子的效果，有必要针对盆式绝缘子沿面绝缘性能增强设计理论和方法开展创新研究，其中对盆式绝缘子进行涂层设计就是其中之一。现有技术手段对于探究绝缘子表面涂层材料仍存在着许多困难，尚未有一种技术涂层能够有效地抑制直流绝缘子表面粉尘吸附。本发明基于以上的技术背景，本发明提出一种抑制直流盆式绝缘子粉尘吸附的含氟环氧涂层设计及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明基于以上的技术背景，提出一种抑制直流盆式绝缘子粉尘吸附的含氟环氧涂层设计及其制备方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

2、首先，将2,2-双(4-羟基苯基)-六氟丙烷、苄基三甲基氯化铵和环氧氯丙烷三种试剂加入烧瓶，混合搅拌得到混合溶液；其次，将溶液恒温反应若干小时并冷却至室温，随后进行干燥、去离子水洗涤、浓缩干燥得到浓缩干燥淡黄色粘稠液体f-dgeba液体；然后核磁共振波谱仪对所制备的目标产物进行核磁共振h谱(1h-nmr)、c谱(13c-nmr)、f谱(19f-nmr)表征。接着，以含氟环氧树脂为基体材料制备涂层材料，去除绝缘子表面杂质；最后，用自动涂膜机将含氟涂层材料涂覆于绝缘子模型表面，涂层的平均厚度约为100μm。

3、一种抑制直流盆式绝缘子粉尘吸附的含氟环氧涂层设计及其制备方法，具体实验步骤如下：

4、(1)由精密天平称取一定量的2,2-双(4-羟基苯基)-六氟丙烷(2,2-bis(4-hydroxyphenyl)-hexafluoropropane,bhhp，0.68mol)和一定量的苄基三甲基氯化铵(benzyltrimethylammoniumchloride,btac)。量取一定量的环氧氯丙烷(epichlorohydrin,ech)。将三种试剂加入三颈烧瓶中，利用磁力搅拌器进行混合搅拌。

5、(2)将烧瓶置于恒温的油浴中持续搅拌，并恒温反应72小时。

6、(3)反应结束后，将烧瓶及试剂冷却至室温，采用去离子水反复洗涤以去除混合试剂溶液中多余的btac晶体，并加入足量的无水硫酸镁(mgso4)进行干燥。

7、(4)用去离子水重复洗涤数次，用旋转蒸发器去除f-dgeba溶液中多余的ech，用砂芯漏斗对产物进行减压过滤，浓缩干燥后得到淡黄色粘稠液体f-dgeba液体，制备出含氟环氧树脂单体。

8、(5)采用bruker公司av-600核磁共振波谱仪，在一定频率下，以氯仿(cdcl)为溶剂，对所制备的目标产物进行核磁共振h谱(1h-nmr)、c谱(13c-nmr)、f谱(19f-nmr)表征。

9、(6)选用制备的f-dgeba含氟环氧树脂作为基体材料，mthpa作为固化剂，2，4，6-(二甲基氨基甲基)苯酚作为促进剂，通过共混搅拌的方式进行涂层材料制备。

10、(7)用无水乙醇擦拭绝缘子表面，以去除表面杂质。

11、(8)待无水乙醇完全蒸发后，用自动涂膜机分别将不同组分的复合涂层材料涂覆于绝缘子模型表面，制备的涂层平均厚度约为100μm。

12、步骤(1)中的2,2-双(4-羟基苯基)-六氟丙烷质量为6.72g，苄基三甲基氯化铵质量为4g，环氧氯丙烷毫升数为80ml。

13、步骤(2)中搅拌的恒温温度为70℃，反应的时间为72小时。

14、步骤(3)中用去离子水重复洗涤次数为3次。

15、步骤(5)中核磁共振波谱仪的恒定频率为500mhz。

16、专利的优点

17、1.镀膜流程简单，制备成本低廉；

18、2.具有优异的耐高温能力、耐腐蚀能力和自清洁能力，样品结构稳定；

19、3.含氟涂层具有突出的电气绝缘性能，可以同时显著地提升沿面绝缘强度和耐电晕侵蚀性能，有解决实际工程难题的潜力；

20、4.具有良好的阻挡粉尘吸附性能、粘附性能及提高聚合物表面的化学稳定性和生物相容性的能力，且物理共混的制备方式具有物化性能稳定的优势；

21、5.完全可以在环氧树脂为基体的绝缘子上镀膜成功，发展前景大，有望在化学基础研究与工业应用领域获得进一步推广；

技术特征：

1.一种抑制直流盆式绝缘子粉尘吸附的含氟环氧涂层设计及其制备方法，其特征在于，具体实验步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种抑制直流盆式绝缘子粉尘吸附的含氟环氧涂层设计及其制备方法，其特征在于，步骤(1)中的2,2-双(4-羟基苯基)-六氟丙烷质量为6.72g，苄基三甲基氯化铵质量为4g，环氧氯丙烷毫升数为80ml。

3.根据权利要求1所述的一种抑制直流盆式绝缘子粉尘吸附的含氟环氧涂层设计及其制备方法，其特征在于，步骤(2)中搅拌的恒温温度为70℃，反应的时间为72小时。

4.根据权利要求1所述的一种抑制直流盆式绝缘子粉尘吸附的含氟环氧涂层设计及其制备方法，其特征在于，步骤(3)中用去离子水重复洗涤次数为3次。

5.根据权利要求1所述的一种抑制直流盆式绝缘子粉尘吸附的含氟环氧涂层设计及其制备方法，其特征在于，步骤(5)中核磁共振波谱仪的恒定频率为500mhz。

技术总结本发明属于直流盆式绝缘子涂层技术领域，具体涉及一种抑制直流盆式绝缘子粉尘吸附含氟环氧涂层及其制备方法。首先，采用有效技术路径合成了含氟环氧树脂单体F‑DGEBA，然后采用核磁共振波谱仪，对所制备的目标产物进行表征，最后，制备含氟环氧树脂涂层并涂覆于绝缘子模型表面，得到的涂层平均厚度约为100μm；基于此制备涂层，该样品具有良好的消散界面电荷特性和提高沿面绝缘强度的性能；能在盆式绝缘子上实现涂覆，并且能提高绝缘子抑制粉尘吸附的能力。工艺简单且造价成本低，在材料领域和电气设备领域都将有巨大发展潜力。技术研发人员：李庆民,武文琪,王昌柱,尹奕淳受保护的技术使用者：华北电力大学技术研发日：技术公布日：2024/7/4