[发明专利]一种环氧基非线性电导涂层及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种具备绝缘子表面电荷调控功能的环氧基非线性电导涂层及其制备工艺，首先以环氧树脂、液态酸酐固化剂、促进剂、硅烷偶联剂、环氧稀释剂、非线性电导材料为主要原料经共混法制成改性环氧基涂料原液，然后进行涂覆、固化处理，在绝缘子表面形成具备绝缘子表面电荷调控功能的环氧基非线性电导涂层。本发明所得涂层表面光滑，附着均匀，且具备良好的表面电荷调控功能。实测表明，当电荷积聚量过大时，涂层材料会进入非线性电导区，从而加速电荷沿面消散，达到调控电荷积聚的作用；且本发明涉及的制备方法简单、原料来源广，适合推广应用。

技术领域

本发明属于绝缘材料制备技术领域，具体涉及一种具备绝缘子表面电荷调控功能的环氧基非线性电导涂层及其制备工艺。

背景技术

近年来，随着特高压直流输电技术的迅速发展，GIS、GIL等气体绝缘设备以占地面积小，输送容量大，可靠性高，环境兼容性好等优势引起广泛关注。由于直流GIS/GIL设备内部绝缘子长期承受单极性直流电场作用，促使其表面积聚大量电荷，从而导致气-固分界面处局部电场畸变，大大降低了绝缘子沿面耐受能力，限制了直流GIS/GIL的发展与应用。因此，研究绝缘子表面电荷的抑制方法与调控策略对直流GIS/GIL设备的安全经济应用具有重要指导意义。

目前，绝缘子表面电荷的调控策略大致可分为三类：绝缘子结构优化、绝缘子本体掺杂改性、绝缘子表面处理。围绕这三类调控方法，国内外学者开展了大量研究工作：在绝缘子结构优化方面，日本学者Fujinami、以色列E.Volpov以及清华大学何金良等人均通过改变绝缘子结构来减少其表面法向电场分量，达到抑制电荷积聚的目的；在绝缘子本体掺杂改性的方面，天津大学杜伯学、清华大学何金良、中科院国家纳米中心褚鹏飞等人均通过在环氧树脂中掺杂无机半导电填料来改变绝缘子体积电阻率，进而抑制表面电荷的积聚；而在绝缘子表面处理方面，研究者们主要通过材料表面氟化、等离子体表面处理或是表面涂覆等方法提升绝缘子表面电导率来加速电荷的消散，从而达到表面电荷的调控目的。

综合已有的研究结果可知，增加绝缘子表面电导率可增加其表面电荷的消散速率，进而削弱电荷的积聚。因此，通过绝缘子表面涂覆、氟化、等离子体处理等手段改变其表面物质成分或是物理化学状态来调控绝缘子表面电导率成为抑制电荷积聚的有效实施方案，受到学术界的广泛关注。

但诸如氟化、等离子体表面处理等常用的绝缘子表面改性方式存在成本高、现场应用困难等问题；且现有材料表面涂覆或喷涂工艺大多难以实现均匀涂覆。因此，有必要提出一种低成本、制备简便、且兼具良好的绝缘子表面电荷调控功能的涂层材料制备工艺。

发明内容

为填补绝缘子表面电荷调控功能涂层的研发体系的空白，本发明的主要目的在于提供一种具备绝缘子表面电荷调控功能的环氧基非线性电导涂层及其制备工艺，且涉及的制备方法简单、原料来源广，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种具备绝缘子表面电荷调控功能的环氧基非线性电导涂层，它由改性环氧基涂料原液依次经浇筑涂覆、固化处理得到，其中改性环氧基涂料原液中各组分及其所占质量百分比包括：环氧树脂100份、液态酸酐固化剂80～85份、促进剂0.3～1份、环氧稀释剂8～15份、非线性电导材料1～80份、硅烷偶联剂0.05～4份。

上述方案中，所述改性环氧基涂料原液以环氧树脂、液态酸酐固化剂、促进剂、硅烷偶联剂、环氧稀释剂、非线性电导材料为主要原料经共混法制成。

上述方案中，所述非线性电导材料为碳化硅、氧化锌粉末中的一种或二者混合物；其中碳化硅粉末为粒径10～100μm的微米碳化硅或粒径10～100nm的纳米碳化硅；氧化锌粉末为粒径10～100μm的微米氧化锌或粒径10～100nm的纳米氧化锌。

上述方案中，所述环氧树脂为液态双酚A型环氧树脂；所述液态酸酐固化剂为甲基六氢苯酐或甲基四氢苯酐，以保证涂料在固化前具备一定的流动性；所述促进剂为2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚；所述环氧稀释剂为环氧丙烷基醚。