一种高压电器设备用绝缘涂料及其制备方法与流程

本发明涉及绝缘材料，具体为一种高压电器设备用绝缘涂料及其制备方法。

背景技术：

1、在电力系统中，高压电器设备的绝缘保护是至关重要的。绝缘涂料作为一种常用的绝缘保护材料，其性能直接影响到高压电器设备的安全性和可靠性。因此，开发一种具有优良电气性能、热稳定性、物理性能和环境稳定性的高压电器设备用绝缘涂料，是电力系统领域的一个重要技术课题。

2、目前现有的技术中，高压电器设备的绝缘涂料通常由一种或多种树脂(如环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂等)、填充剂(如石英粉、硅酸铝粉等)、固化剂、稀释剂和各种添加剂(如颜料、消泡剂、流平剂等)组成。这些涂料通常通过混合、搅拌、研磨、过滤等步骤制备而成。

3、尽管这些涂料在一定程度上可以满足高压电器设备的绝缘保护要求，但它们仍存在一些问题。例如，现有的绝缘涂料的介电常数，损耗角正切和电击穿强度等电气性能参数往往不能满足高压电气设备的使用要求，容易导致电气破坏，影响设备的安全性和可靠性，并且在高温环境下容易发生热分解，使得涂料的电气性能和物理性能下降，不能提供持久的绝缘保护。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种高压电器设备用绝缘涂料及其制备方法，解决了现有的绝缘涂料的介电常数，损耗角正切和电击穿强度等电气性能参数往往不能满足高压电气设备的使用要求，以及在高温环境下容易发生热分解，使得涂料的电气性能和物理性能下降的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高压电器设备用绝缘涂料，按重量百分比计，包括以下组份：1％-10％的纳米碳管、5％-20％的硅氧烷、2％-15％的氟聚合物、10％-25％的有机硅树脂、2％-12％的纳米陶瓷颗粒、1％-5％的纳米纤维素、15％-35％的溶剂、3％-10％的滑石粉、7％-25％的稀释剂、1％-8％的添加剂和2％-12％的固化剂。

3、优选的，所述添加剂包括0.5％-5％的抗紫外线剂、0.5％-3％的抗氧化剂和1％-8％的防火剂。

4、优选的，所述固化剂任选聚醚胺、甲醛、二异氰酸酯中的一个或多个。

5、优选的，所述纳米碳管的直径为1-100纳米，所述纳米陶瓷颗粒的粒径为1-100纳米。

6、一种高压电器设备用绝缘涂料制备方法，包括以下步骤：

7、将纳米碳管、硅氧烷、氟聚合物、有机硅树脂、纳米陶瓷颗粒、纳米纤维素、溶剂、滑石粉、稀释剂、添加剂和固化剂分别预处理；

8、将预处理后的所有材料在高速搅拌器中混合搅拌，在一定的搅拌速度下搅拌一段时间，得到混合液；

9、将混合液进行超声处理，在一定的超声频率范围内超声处理一段时间，得到涂料预混合物；

10、将涂料预混合物进行高温固化处理，固化温度为80℃-150℃，固化时间为2-4小时，得到绝缘涂料

11、优选的，所述搅拌速度为500-2000rpm，搅拌时间为1-3小时。

12、优选的，所述超声频率为20-40khz，超声时间为30-60分钟。

13、优选的，所述预处理的具体步骤为：

14、将纳米碳管在2:1至4:1体积比的硫酸和硝酸混合溶液中浸泡10-14h，然后在室温下用去离子水洗涤至ph＝7，最后在50-70℃下干燥20-28h；

15、将硅氧烷在100-140℃的烘箱中干燥3-5h，以去除其中的水分和杂质；

16、将氟聚合物在70-90℃的烘箱中干燥5-7h，以去除其中的湿气；

17、将有机硅树脂在130-170℃的烘箱中干燥1-3h，以去除其中的水分；

18、将纳米陶瓷颗粒在2:1至4:1体积比的硫酸和硝酸混合溶液中浸泡10-14h，然后在室温下用去离子水洗涤至ph＝7，最后在50-70℃下干燥20-28h；

19、将纳米纤维素在0.5-1.5％的硫酸溶液中浸泡1-3h，然后在室温下用去离子水洗涤至ph＝7，最后在50-70℃下干燥20-28h；

20、将溶剂通过分馏塔进行蒸馏，收集沸点在105-120℃的部分；

21、将滑石粉在130-170℃的烘箱中干燥1-3h，以去除其中的水分和杂质；

22、将稀释剂通过分馏塔进行蒸馏，收集沸点在相应的部分；

23、将添加剂在室温下用去离子水洗涤，然后在50-70℃下干燥20-28h；

24、将固化剂在室温下用去离子水洗涤，然后在50-70℃下干燥20-28h。

25、优选的，所述超声波处理的步骤在冰水浴中进行，所述固化处理步骤在真空烘箱中进行。

26、本发明提供了一种高压电器设备用绝缘涂料及其制备方法。具备以下有益效果：

27、1、本发明通过将纳米碳管、硅氧烷、氟聚合物、有机硅树脂、纳米陶瓷颗粒、纳米纤维素等材料组合使用，可以显著提高涂料的介电常数，降低损耗角正切，提高电击穿强度，从而提高涂料的电气性能。

28、2、本发明通过在涂料中添加硅氟烷、氟聚合物、有机硅树脂等具有良好热稳定性的材料，可以提高涂料的热稳定性，使其能在高温环境下保持良好的电气性能和物理性能。

29、3、本发明通过在涂料中添加纳米碳管、纳米陶瓷颗粒、纳米纤维素等具有良好机械性能的材料，可以提高涂料的膜厚度、粘附力和耐磨性，从而提高涂料的物理性能。

30、4、本发明通过在涂料中添加紫外线剂、抗氧化剂和防火剂，可以提高涂料的环境稳定性，使其能在紫外线照射、氧化环境和火灾等恶劣环境下保持良好的性能。

技术特征：

1.一种高压电器设备用绝缘涂料，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组份：1％-10％的纳米碳管、5％-20％的硅氧烷、2％-15％的氟聚合物、10％-25％的有机硅树脂、2％-12％的纳米陶瓷颗粒、1％-5％的纳米纤维素、15％-35％的溶剂、3％-10％的滑石粉、7％-25％的稀释剂、1％-8％的添加剂和2％-12％的固化剂。

2.根据权利要求1所述的一种高压电器设备用绝缘涂料，其特征在于，所述添加剂包括0.5％-5％的抗紫外线剂、0.5％-3％的抗氧化剂和1％-8％的防火剂。

3.根据权利要求1所述的一种高压电器设备用绝缘涂料，其特征在于，所述固化剂任选聚醚胺、甲醛、二异氰酸酯中的一个或多个。

4.根据权利要求1所述的一种高压电器设备用绝缘涂料，其特征在于，所述纳米碳管的直径为1-100纳米，所述纳米陶瓷颗粒的粒径为1-100纳米。

5.一种高压电器设备用绝缘涂料制备方法，其特征在于，用于制备上述权利要求1-4所述的一种高压电器设备用绝缘涂料，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种高压电器设备用绝缘涂料制备方法，其特征在于，所述搅拌速度为500-2000rpm，搅拌时间为1-3小时。

7.根据权利要求5所述的一种高压电器设备用绝缘涂料制备方法，其特征在于，所述超声频率为20-40khz，超声时间为30-60分钟。

8.根据权利要求5所述的一种高压电器设备用绝缘涂料制备方法，其特征在于，所述预处理的具体步骤为：

9.根据权利要求5所述的一种高压电器设备用绝缘涂料制备方法，其特征在于，所述超声波处理的步骤在冰水浴中进行，所述固化处理步骤在真空烘箱中进行。

技术总结本发明涉及绝缘材料技术领域，公开了一种高压电器设备用绝缘涂料，按重量百分比计，包括以下组份：1％‑10％的纳米碳管、5％‑20％的硅氧烷、2％‑15％的氟聚合物、10％‑25％的有机硅树脂、2％‑12％的纳米陶瓷颗粒、1％‑5％的纳米纤维素、15％‑35％的溶剂、3％‑10％的滑石粉、7％‑25％的稀释剂、1％‑8％的添加剂和2％‑12％的固化剂，还公开了一种高压电器设备用绝缘涂料制备方法，包括以下步骤：将纳米碳管、硅氧烷、氟聚合物、有机硅树脂、纳米陶瓷颗粒、纳米纤维素、溶剂、滑石粉、稀释剂、添加剂和固化剂分别预处理。通过将纳米碳管、硅氧烷、氟聚合物、有机硅树脂、纳米陶瓷颗粒、纳米纤维素等材料组合使用，可以显著提高涂料的介电常数，降低损耗角正切，提高电击穿强度，从而提高涂料的电气性能。技术研发人员：刘辉,高书涵,周超,辜超,姚金霞受保护的技术使用者：国网山东省电力公司电力科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/15