專利名稱：具有疏水層絕緣子的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種絕緣子的制造方法，特別涉及一種具有疏水層絕緣子的制造方法，屬于輸變電器材領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
絕緣子是輸變電過程中的重要部件，絕緣子的性能對輸變電的安全具有決定性的影響，特別在高寒地區(qū)使用的絕緣子容易覆冰，會導(dǎo)致線路重量載荷過大、閃絡(luò)等重大事故造成大面積長時間電網(wǎng)故障，為防止絕緣子覆冰，行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員進(jìn)行了各種探索，總結(jié)主要有兩種方式，一種是除冰技術(shù)，采用的主要方式有設(shè)置加熱部件、人工除冰、在絕緣子表面制作發(fā)熱半導(dǎo)體涂層、甚至采用人工遠(yuǎn)距離加熱等手段，這類手段屬于事后反饋的一種 模式，對處理小范圍、低數(shù)量的絕緣子覆冰具有一定的效用，當(dāng)發(fā)生大面積覆冰時，這種方式顯然很難滿足故障對策的需要，另一種是防覆冰技術(shù)，采用的主要方法是在絕緣子表面涂敷防冰涂料，用于防冰的涂料主要有兩種類型一種是產(chǎn)熱防冰涂料，此類涂料通過調(diào)整覆冰過程中覆冰物體溫度達(dá)到防覆冰目的；另一種是憎水性防冰涂料，它通過改變過冷卻水滴和覆冰與物體表面相互作用力達(dá)到防冰目的，電熱涂料采用在涂料中增添導(dǎo)電物質(zhì)來達(dá)到目的，這種方式在不覆冰時也會有電流通過導(dǎo)致體系溫度的上升，而且容易老化，導(dǎo)致絕緣子導(dǎo)電率的上升，容易引起閃絡(luò)事故的發(fā)生，光熱涂料目前效果不是很好，憎水性防冰涂料近幾年應(yīng)用較多的是RTV涂料，實(shí)踐表明涂覆RTV硅橡膠表面能夠有效降低絕緣子上的覆冰量，涂覆RTV硅橡膠涂層的絕緣子串的覆冰閃絡(luò)電壓高于沒有涂層的絕緣子串的覆冰閃絡(luò)電壓，近年來，超疏水表面的研究使技術(shù)人員對絕緣子表面覆冰問題的的解決找到了新的方法，在絕緣子表面制備超疏水層能夠產(chǎn)生“荷葉效應(yīng)”，使絕緣子表面具有自潔功能，不僅可以帶走污穢，而且表面的疏水性很強(qiáng)，過水滴在這種表面上被凍結(jié)所需時間較長，過水滴落在超疏水涂層上時，很難在這種涂層表面停留，能夠迅速滾離，因此，采用具有超疏水特性的涂層用于輸電線路絕緣子防覆冰，是一種較好的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為提供一種具有疏水層的絕緣子的制造方法。本發(fā)明所提供的具有疏水層絕緣子的制造方法，包括絕緣子基體，采用以下步驟在絕緣子基體上制備疏水層
Ca)將絕緣子基體置于純水中清洗干凈，放到烘箱中烘干，將EPTMS置于無水乙醇與純水的混合液中溶解完全后將絕緣子基體放入，保持體系溫度為60°C1. 5h，完成絕緣子基體表面的處理，所述的EPTMS克數(shù)與無水乙醇毫升數(shù)比值為lg:400ml，所述的純水用量為無水乙醇體積的1/20 ；
(b)將TEOS與無水乙醇制成混合溶液加入設(shè)置有攪拌裝置的反應(yīng)器中，滴加氨水與水的混合液，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2小時，將混合液置于真空烘箱中設(shè)定溫度在120°C以130°C以下干燥20小時，得固體納米二氧化硅，研磨后用300-400目篩過濾，得納米二氧化硅粒，所述的TEOS與無水乙醇的體積比為1:12-15，所述氨水與水的混合液體積用量為無水乙醇體積的1/25，所述的氨水與水的混合液氨水與水體積比為4-5:1，所述的氨水與水的混合液的滴加速度為18-22ml/min ；
(c)將DBTD和PDMS加入反應(yīng)其中，并加入正庚烷，攪拌10分鐘，納米二氧化硅粒加入，并攪拌50分鐘，室溫下靜置40h，得低表面能納米二氧化硅粒，所述的DBTD , PDMS,與納米二氧化硅的重量比為DBTD =PDMS :納米二氧化硅=1:12:12，所述的納米二氧化硅的克數(shù)與正庚烷毫升數(shù)的體積比為lg:ll_15ml ；
(d)將步驟(c)中所得低表面能納米二氧化硅粒溶于無水乙醇中，攪拌分散均勻后加入反應(yīng)容器中加熱在65°C下攪拌加入APTES、純水和醋酸的混合液，在65°C連續(xù)攪拌2. 5小時，獲低能納米二氧化硅分散液，所述的納米二氧化硅克數(shù)與無水乙醇的毫升數(shù)比值為1:30-32，所述的納米二氧化硅與APTES的克數(shù)比值為9_10:1，所述的純水和醋酸的混合液 加入毫升數(shù)為無水乙醇毫升數(shù)的I /25，所述的純水和醋酸的混合液的PH值為4-5 ；
Ce)將步驟(a)中處理后的絕緣子基體置于低能納米二氧化硅分散液中使表面敷上分散液，取出后置于烘箱中在110°C烘干30分鐘，取出后得表面具有疏水層的絕緣子，所述的步驟(a)中絕緣子基體采用丙酮在超聲波清洗機(jī)中清洗，所述的步驟(a)中純水中加有乙酸，純水與乙酸的混合液PH指為4-5，所述的步驟(c)中采用超聲波震動攪拌，所述的步驟
(a)絕緣子基體為玻璃絕緣子，所述的步驟(a)絕緣子基體為陶瓷絕緣子，所述的步驟(a)絕緣子基體為復(fù)合絕緣子。本發(fā)明所提供的具有疏水層絕緣子的制造方法，能夠得到表面具有納米二氧化硅疏水層的絕緣子，本方法中對絕緣子基體進(jìn)行了清洗和處理，使其表面帶有有機(jī)官能團(tuán)，對納米二氧化硅進(jìn)行了低表面能化并分散到特定溶液中形成納米二氧化硅分散液，疏水層的形成過程中各官能團(tuán)相互作用，形成的疏水層對水不僅具有較大的接觸角，能夠形成荷葉效應(yīng)，而且疏水層與絕緣子表面結(jié)合牢固，穩(wěn)定性強(qiáng)，耐老化，經(jīng)測定，水滴在本疏水涂層上的靜態(tài)接觸角在大于154°，證明本疏水層具有較高的疏水性能，用于絕緣子表面能夠較好的實(shí)現(xiàn)絕緣子防覆冰的要求。
具體實(shí)施例方式為了更充分的解釋本發(fā)明的實(shí)施，提供本發(fā)明的實(shí)施實(shí)例，這些實(shí)施實(shí)例僅僅是對本發(fā)明的闡述，不限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明中各原料縮寫為=PDMS :聚二甲基硅氧烷，EPTMS : Y-(2，3環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，APTES: 3-氨丙基三乙氧基硅烷，DBTD :二丁基二月桂酸錫，TEOS :正硅酸乙酯。實(shí)施例1 :
Ca)將玻璃絕緣子基體置于純水中采用超聲波清洗20min清洗干凈后放到烘箱中烘干，將2gEPTMS置于800ml無水乙醇與40ml純水的混合液中溶解完全后將絕緣子基體放入,40ml的純水可用純水與乙酸的混合液，PH值在4. 5-5,加熱保持體系溫度為60°C1. 5h，完成絕緣子基體表面的處理，可使絕緣表面攜帶所用有機(jī)原料的官能團(tuán)；
(b)將IOOmlTEOS與1500ml無水乙醇制成混合溶液加入設(shè)置有攪拌裝置的反應(yīng)器中，滴加60ml氨水水=4:1的混合液，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2小時，將混合液置于真空烘箱中設(shè)定溫度在122°C干燥20小時，得固體納米二氧化硅，研磨后用300目篩過濾，得納米二氧化硅粒；
(C)將IgDBTD和12gPDMS加入反應(yīng)其中，并加入150ml正庚烷，攪拌10分鐘，將12g納米二氧化硅粒加入，并機(jī)械攪拌50分鐘，室溫下靜置40h，得低表面能納米二氧化娃粒；
(d)將步驟(c)中所得12g低表面能納米二氧化硅粒溶于370ml無水乙醇中，攪拌分散均勻后加入反應(yīng)容器中加熱在65°C下攪拌加入1.1gAPTES ,14. 8ml純水和醋酸的混合液，在65°C連續(xù)攪拌2. 5小時，純水和醋酸的混合液的PH值為4-5 ；
Ce)將步驟(a)中處理后的絕緣子基體置于低能納米二氧化硅分散液中使表面敷上分散液，取出后置于烘箱中在110°C烘干30分鐘，取出后得表面具有疏水層的絕緣子。
實(shí)施例2
Ca)將陶瓷絕緣子基體置于純水中采用超聲波清洗30min清洗干凈后放到烘箱中烘干，將2gEPTMS置于800ml無水乙醇與40ml純水的混合液中溶解完全后將絕緣子基體放入,40ml的純水可用純水與乙酸的混合液，PH值在4. 5-5,加熱保持體系溫度為60°C1. 5h，完成絕緣子基體表面的處理，可使絕緣表面攜帶所用有機(jī)原料的官能團(tuán)；
(b)將80mlTE0S與IOOOml無水乙醇制成混合溶液加入設(shè)置有攪拌裝置的反應(yīng)器中，滴加40ml氨水水=4:1的混合液，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2小時，將混合液置于真空烘箱中設(shè)定溫度在122°C干燥20小時，得固體納米二氧化硅，研磨后用400目篩過濾，得納米二氧化娃粒；
(c)將IgDBTD和12gPDMS加入反應(yīng)其中，并加入150ml正庚烷，攪拌10分鐘，將12g納米二氧化硅粒加入，并機(jī)械攪拌50分鐘，室溫下靜置40h，得低表面能納米二氧化娃粒；
(d)將步驟(c)中所得12g低表面能納米二氧化硅粒溶于370ml無水乙醇中，攪拌分散均勻后加入反應(yīng)容器中加熱在65°C下攪拌加入1.1gAPTES ,14. 8ml純水和醋酸的混合液，在65°C連續(xù)攪拌2. 5小時，純水和醋酸的混合液的PH值為4-5 ；
Ce)將步驟(a)中處理后的絕緣子基體置于低能納米二氧化硅分散液中使表面敷上分散液，取出后置于烘箱中在110°C烘干30分鐘，取出后得表面具有疏水層的絕緣子。實(shí)施例3
Ca)將復(fù)合絕緣子基體置于純水中采用超聲波清洗30min清洗干凈后放到烘箱中烘干，將2gEPTMS置于800ml無水乙醇與40ml純水的混合液中溶解完全后將絕緣子基體放入,40ml的純水可用純水與乙酸的混合液，PH值在4. 5-5,加熱保持體系溫度為60°C1. 5h，完成絕緣子基體表面的處理，可使絕緣表面攜帶所用有機(jī)原料的官能團(tuán)；
(b)將90mlTE0S與IlOOml無水乙醇制成混合溶液加入設(shè)置有攪拌裝置的反應(yīng)器中，滴加44ml氨水水=4:1的混合液，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2小時，將混合液置于真空烘箱中設(shè)定溫度在125°C干燥20小時，得固體納米二氧化硅，研磨后用400目篩過濾，得納米二氧化娃粒；
(c)將IgDBTD和12gPDMS加入反應(yīng)其中，并加入150ml正庚烷，攪拌10分鐘，將12g納米二氧化硅粒加入，并機(jī)械攪拌50分鐘，室溫下靜置40h，得低表面能納米二氧化娃粒；
(d)將步驟(c)中所得12g低表面能納米二氧化硅粒溶于370ml無水乙醇中，攪拌分散均勻后加入反應(yīng)容器中加熱在65°C下攪拌加入1.1gAPTES ,14. 8ml純水和醋酸的混合液，在65°C連續(xù)攪拌2. 5小時，純水和醋酸的混合液的PH值為4-5 ；
Ce)將步驟(a)中處理后的絕緣子基體置于低能納米二氧化硅分散液中使表面敷上分散液，取出后置于烘箱中在110°C烘干30分鐘，取出后得表面具有疏水層的絕緣子。實(shí)施例4:
Ca)將玻璃絕緣子基體置于純水中采用超聲波清洗30min清洗干凈后放到烘箱中烘干，將2gEPTMS置于800ml無水乙醇與40ml純水的混合液中溶解完全后將絕緣子基體放入,40ml的純水可用純水與乙酸的混合液，PH值在4. 5-5,加熱保持體系溫度為60°C1.5h，完成絕緣子基體表面的處理，可使絕緣表面攜帶所用有機(jī)原料的官能團(tuán)；
(b)將120mlTE0S與1600ml無水乙醇制成混合溶液加入設(shè)置有攪拌裝置的反應(yīng)器中，滴加64ml氨水水=4:1的混合液，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2小時，將混合液置于真空烘箱中設(shè)定溫度在130°C干燥20小時，得固體納米二氧化硅，研磨后用300目篩過濾，得納米二氧化硅粒；
(c)將IgDBTD和12gPDMS加入反應(yīng)其中，并加入150ml正庚烷，攪拌10分鐘，將12g納米二氧化硅粒加入，并機(jī)械攪拌50分鐘，室溫下靜置40h，得低表面能納米二氧化娃粒；
(d)將步驟(c)中所得12g低表面能納米二氧化硅粒溶于370ml無水乙醇中，攪拌分散均勻后加入反應(yīng)容器中加熱在65°C下攪拌加入1.1gAPTES ,14. 8ml純水和醋酸的混合液，在65°C連續(xù)攪拌2. 5小時，純水和醋酸的混合液的PH值為4-5 ；
Ce)將步驟(a)中處理后的絕緣子基體置于低能納米二氧化硅分散液中使表面敷上分散液，取出后置于烘箱中在110°C烘干30分鐘，取出后得表面具有疏水層的絕緣子。在詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式之后，熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人士可清楚地了解，在不脫離上述申請專利范圍與精神下可進(jìn)行各種變化與修改，凡依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍，且本發(fā)明亦不受限于說明書中所舉實(shí)例的實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.具有疏水層絕緣子的制造方法，包括絕緣子基體，其特征在于采用以下步驟在絕緣子基體上制備疏水層 Ca)將絕緣子基體置于純水中清洗干凈，放到烘箱中烘干，將EPTMS置于無水乙醇與純水的混合液中溶解完全后將絕緣子基體放入，保持體系溫度為60°C1. 5h，完成絕緣子基體表面的處理，所述的EPTMS克數(shù)與無水乙醇毫升數(shù)比值為lg:400ml，所述的純水用量為無水乙醇體積的1/20 ； (b)將TEOS與無水乙醇制成混合溶液加入設(shè)置有攪拌裝置的反應(yīng)器中，滴加氨水與水的混合液，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2小時，將混合液置于真空烘箱中設(shè)定溫度在120°C以130°C以下干燥20小時，得固體納米二氧化硅，研磨后用300-400目篩過濾，得納米二氧化硅粒，所述的TEOS與無水乙醇的體積比為1:12-15，所述氨水與水的混合液體積用量為無水乙醇體積的1/25，所述的氨水與水的混合液中氨水與水體積比為4-5:1，所述的氨水與水的混合液的滴加速度為18-22ml/min ； (c)將DBTD和PDMS加入反應(yīng)其中，并加入正庚烷，攪拌10分鐘，加入納米二氧化硅粒，并攪拌50分鐘，室溫下靜置40h，得低表面能納米二氧化硅粒，所述的DBTD , PDMS,與納米二氧化硅的重量比為DBTD =PDMS :納米二氧化硅=1:12:12，所述的納米二氧化硅的克數(shù)與正庚烷毫升數(shù)的體積比為lg:ll_15ml ； (d)將步驟(c)中所得低表面能納米二氧化硅粒溶于無水乙醇中，攪拌分散均勻后加入反應(yīng)容器中加熱在65°C下攪拌加入APTES、純水和醋酸的混合液，在65°C連續(xù)攪拌2. 5小時，獲低能納米二氧化硅分散液，所述的納米二氧化硅克數(shù)與無水乙醇的毫升數(shù)比值為1:30-32，所述的納米二氧化硅與APTES的克數(shù)比值為9_10:1，所述的純水和醋酸的混合液加入毫升數(shù)為無水乙醇毫升數(shù)的I /25，所述的純水和醋酸的混合液的PH值為4-5 ； Ce)將步驟(a)中處理后的絕緣子基體置于低能納米二氧化硅分散液中使表面敷上分散液，取出后置于烘箱中在110°C烘干30分鐘，取出后得表面具有疏水層的絕緣子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有疏水層絕緣子的制造方法，其特征在于所述的步驟(a)中絕緣子基體采用丙酮在超聲波清洗機(jī)中清洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有疏水層絕緣子的制造方法，其特征在于所述的步驟(a)中純水中加有乙酸，純水與乙酸的混合液PH指為4-5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有疏水層絕緣子的制造方法，其特征在于所述的步驟(c)中采用超聲波震動攪拌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有疏水層絕緣子的制造方法，其特征在于所述的步驟(a)絕緣子基體為玻璃絕緣子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有疏水層絕緣子的制造方法，其特征在于所述的步驟(a)絕緣子基體為陶瓷絕緣子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有疏水層絕緣子的制造方法，其特征在于所述的步驟(a)絕緣子基體為復(fù)合絕緣子。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有疏水層絕緣子的制造方法，屬于輸變電器材領(lǐng)域。該方法采用水解法制備納米二氧化硅，對納米二氧化硅進(jìn)行低能化處理，處理后對其在特定的有機(jī)溶劑中處理，制得納米二氧化硅分散液，將清洗處理后的絕緣子基體置于分散液中得具有疏水層的絕緣子，本方法在絕緣子表面形成的本疏水層具有較高的疏水性能，用于絕緣子表面能夠較好的實(shí)現(xiàn)絕緣子防覆冰的要求。
文檔編號C09D7/12GK103021597SQ201210461158
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者鄭憲軍, 張小剛, 常久龍, 朱黎偉, 梁濤, 趙素屏 申請人:國家電網(wǎng)公司, 河南省電力公司安陽供電公司