[發明專利]一種環氧基非線性電導涂層及其制備工藝

有效

• 申請號: 202010558733.2
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN112063262B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 潘成;唐炬;潘子君;羅毅;王邸博
• 申請（專利權）人: 武漢大學;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D7/61;C09D7/63;C09D5/24;B05D1/00;B05D7/24;B05D3/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;李欣榮

本發明公開了一種具備絕緣子表面電荷調控功能的環氧基非線性電導涂層及其制備工藝，首先以環氧樹脂、液態酸酐固化劑、促進劑、硅烷偶聯劑、環氧稀釋劑、非線性電導材料為主要原料經共混法制成改性環氧基涂料原液，然后進行涂覆、固化處理，在絕緣子表面形成具備絕緣子表面電荷調控功能的環氧基非線性電導涂層。本發明所得涂層表面光滑，附著均勻，且具備良好的表面電荷調控功能。實測表明，當電荷積聚量過大時，涂層材料會進入非線性電導區，從而加速電荷沿面消散，達到調控電荷積聚的作用；且本發明涉及的制備方法簡單、原料來源廣，適合推廣應用。

技術領域

本發明屬于絕緣材料制備技術領域，具體涉及一種具備絕緣子表面電荷調控功能的環氧基非線性電導涂層及其制備工藝。

背景技術

近年來，隨著特高壓直流輸電技術的迅速發展，GIS、GIL等氣體絕緣設備以占地面積小，輸送容量大，可靠性高，環境兼容性好等優勢引起廣泛關注。由于直流GIS/GIL設備內部絕緣子長期承受單極性直流電場作用，促使其表面積聚大量電荷，從而導致氣-固分界面處局部電場畸變，大大降低了絕緣子沿面耐受能力，限制了直流GIS/GIL的發展與應用。因此，研究絕緣子表面電荷的抑制方法與調控策略對直流GIS/GIL設備的安全經濟應用具有重要指導意義。

目前，絕緣子表面電荷的調控策略大致可分為三類：絕緣子結構優化、絕緣子本體摻雜改性、絕緣子表面處理。圍繞這三類調控方法，國內外學者開展了大量研究工作：在絕緣子結構優化方面，日本學者Fujinami、以色列E.Volpov以及清華大學何金良等人均通過改變絕緣子結構來減少其表面法向電場分量，達到抑制電荷積聚的目的；在絕緣子本體摻雜改性的方面，天津大學杜伯學、清華大學何金良、中科院國家納米中心褚鵬飛等人均通過在環氧樹脂中摻雜無機半導電填料來改變絕緣子體積電阻率，進而抑制表面電荷的積聚；而在絕緣子表面處理方面，研究者們主要通過材料表面氟化、等離子體表面處理或是表面涂覆等方法提升絕緣子表面電導率來加速電荷的消散，從而達到表面電荷的調控目的。

綜合已有的研究結果可知，增加絕緣子表面電導率可增加其表面電荷的消散速率，進而削弱電荷的積聚。因此，通過絕緣子表面涂覆、氟化、等離子體處理等手段改變其表面物質成分或是物理化學狀態來調控絕緣子表面電導率成為抑制電荷積聚的有效實施方案，受到學術界的廣泛關注。

但諸如氟化、等離子體表面處理等常用的絕緣子表面改性方式存在成本高、現場應用困難等問題；且現有材料表面涂覆或噴涂工藝大多難以實現均勻涂覆。因此，有必要提出一種低成本、制備簡便、且兼具良好的絕緣子表面電荷調控功能的涂層材料制備工藝。

發明內容

為填補絕緣子表面電荷調控功能涂層的研發體系的空白，本發明的主要目的在于提供一種具備絕緣子表面電荷調控功能的環氧基非線性電導涂層及其制備工藝，且涉及的制備方法簡單、原料來源廣，適合推廣應用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種具備絕緣子表面電荷調控功能的環氧基非線性電導涂層，它由改性環氧基涂料原液依次經澆筑涂覆、固化處理得到，其中改性環氧基涂料原液中各組分及其所占質量百分比包括：環氧樹脂100份、液態酸酐固化劑80～85份、促進劑0.3～1份、環氧稀釋劑8～15份、非線性電導材料1～80份、硅烷偶聯劑0.05～4份。

上述方案中，所述改性環氧基涂料原液以環氧樹脂、液態酸酐固化劑、促進劑、硅烷偶聯劑、環氧稀釋劑、非線性電導材料為主要原料經共混法制成。

上述方案中，所述非線性電導材料為碳化硅、氧化鋅粉末中的一種或二者混合物；其中碳化硅粉末為粒徑10～100μm的微米碳化硅或粒徑10～100nm的納米碳化硅；氧化鋅粉末為粒徑10～100μm的微米氧化鋅或粒徑10～100nm的納米氧化鋅。

上述方案中，所述環氧樹脂為液態雙酚A型環氧樹脂；所述液態酸酐固化劑為甲基六氫苯酐或甲基四氫苯酐，以保證涂料在固化前具備一定的流動性；所述促進劑為2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚；所述環氧稀釋劑為環氧丙烷基醚。