[发明专利]一种改善聚合物绝缘沿面耐电纳米改性膜材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种改善聚合物绝缘沿面耐电性纳米改性膜材料的制备方法，采用硅烷偶联的方式，经超声、抽滤和干燥步骤将硅烷改性全氟聚醚和KH570接枝到纳米粒子材料表面，制备出改性纳米粉体；然后将改性纳米粉体加入光固化树脂中，再经超声、搅拌和溶液分散处理后均匀涂覆在绝缘材料表面，利用紫外光源照射，完成树脂的快速固化获得纳米改性膜材料。本发明结合光固化的优势，实现绝缘材料表面快速涂敷以提高耐电特性的需求，在提高处理速度的同时也解决了传统氟化手段时效性不足和成本高的难题；利用光固化技术对聚合物绝缘材料表面进行氟化改性方面有着巨大的潜力，有望得到绝缘材料沿面耐电性能的稳定提升。

技术领域

本发明属于材料改性技术领域，具体涉及一种用于改善聚合物绝缘沿面耐电性能的纳米粒子纳米改性膜材料的制备方法。

背景技术

长期以来，电力设备、脉冲功率设备等整体绝缘性能一直受固体绝缘沿面耐电强度的制约，材料的表面状态作为一个重要因素，对材料的沿面闪络特性有很大的影响。目前，国内外已有几类改善绝缘材料沿面耐电性能的表面处理技术，如表面研磨、表面涂层处理、离子注入、氢氟酸处理和电子辐照处理等。这些方法均可在一定程度上改善绝缘材料的沿面耐电性能，但仍存在着诸如处理对象有局限性、工艺难度大或成本高等问题。寻求更加优异的绝缘材料沿面耐电性能改善技术一直是国内外高电压与绝缘技术领域的研究热点。

近年来，国内外学者开始将直接氟化技术应用于聚合物绝缘材料表面改性，以提升其沿面耐电性能方面。直接化学氟化聚合物材料，可以使氟元素取代材料表面的部分氢元素，形成表面氟化层，显著地改变材料表面性能。已有的研究已经证明直接氟化技术可有效地改善多种聚合物绝缘材料的沿面耐电性能。然而，直接氟化处理通常使用氟气作为氟化剂，其具有强氧化性、腐蚀性以及生理毒性，会对人员和设备安全造成威胁；此外，材料直接氟化处理需要在密封性能极好的腔体中进行，并配备完整的真空系统，使其在大规模流水线工业应用时存在困难。

在直接氟化技术的基础上，国内外不少研究者提出了放电等离子体表面氟化改性技术。放电等离子体表面氟化技术，主要利用大气压介质阻挡放电等方式，产生放电等离子体，利用放电过程中可能产生的高能电子、离子或亚稳态粒子等荷能粒子，打开稳定物质化学键，产生具有高化学活性的材料表面或粒子，在被处理对象发生表面物理化学反应，重塑材料表面形貌和性能。然而通过等离子体打开材料表面化学键从而接枝氟元素，可控性差，处理效果不稳定，氟化效果可持续时间有限，仍有很有技术关键问题亟需突破。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种改善聚合物绝缘沿面耐电纳米改性膜材料的制备方法，利用光固化进行表面涂覆的工艺，氟化绝缘材料，提高其沿面耐电性能。采用光固化树脂作为基体，可便捷有效的调控含氟基团的掺杂量，可控性更高，而且采用光固化技术进行材料表面涂覆，具有加工效率高，适应性广，更加节能环保等特点。

本发明采用以下技术方案：

一种改善聚合物绝缘沿面耐电性纳米改性膜材料的制备方法，采用硅烷偶联的方式，经超声、抽滤和干燥步骤将硅烷改性全氟聚醚和KH570接枝到纳米粒子材料表面，制备出改性纳米粉体；然后将改性纳米粉体加入光固化树脂中，再经超声、搅拌和溶液分散处理后均匀涂覆在绝缘材料表面，利用紫外光源照射，完成树脂的快速固化获得纳米改性膜材料。

具体的，改性纳米粉体制备步骤如下：

(1)每次均处理100g纳米粒子，首先称取2～4％的KH570，3～5％的改性全氟聚醚，加入到100ml的95％乙醇中，配制混合溶液；

(2)使用冰乙酸和25％氨水调节溶液的pH为5～7；

(3)将配制好的溶液利用水浴加热60～70℃，加入100g纳米粒子，在磁力搅拌100～200r/min的分散方式下，反应1～2h，对蒸发的乙醇进行冷凝回流；