一种自洁型高强度棒形瓷绝缘子
阅读说明：本技术 一种自洁型高强度棒形瓷绝缘子 (Self-cleaning type high strength clavate porcelain insulator ) 是由 李敬 李冬生 黄建萍 于 2021-07-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种自洁型高强度棒形瓷绝缘子,涉及绝缘子技术领域,包括绝缘子本体,所述绝缘子本体上涂覆有涂料,所述涂料由以下重量份数的原料组成：改性氟碳树脂50～80份、改性纳米水合二氧化硅4～8份、纳米硼酸铈2～6份、碳化硅微粉5～10份、改性聚四氟乙烯蜡乳液6～12份、钛酸钾晶须5～10份、纳米微晶纤维素3～5份、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液1～5份、季戊四醇2～4份、乙酸乙酯30～40份。本发明的有益效果是通过将涂料涂覆在绝缘子表面,使得绝缘子具有自清洁的效果,并且涂料形成的涂层具有耐磨的效果。(The invention discloses a self-cleaning high-strength rod-shaped porcelain insulator, which relates to the technical field of insulators and comprises an insulator body, wherein a coating is coated on the insulator body, and the coating is composed of the following raw materials in parts by weight: 50-80 parts of modified fluorocarbon resin, 4-8 parts of modified nano hydrated silicon dioxide, 2-6 parts of nano cerium borate, 5-10 parts of silicon carbide micro powder, 6-12 parts of modified polytetrafluoroethylene wax emulsion, 5-10 parts of potassium titanate whisker, 3-5 parts of nano microcrystalline cellulose, 1-5 parts of ethylene-vinyl acetate copolymer emulsion, 2-4 parts of pentaerythritol and 30-40 parts of ethyl acetate. The self-cleaning coating has the beneficial effects that the coating is coated on the surface of the insulator, so that the insulator has a self-cleaning effect, and the coating formed by the coating has a wear-resistant effect.)
技术领域
本发明涉及绝缘子
技术领域
，具体涉及一种自洁型高强度棒形瓷绝缘子。背景技术
绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到重要作用。早年间绝缘子多用于电线杆，慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体，其在架空输电线路中起着两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地，同时也是为了增加爬电距离。绝缘子分类众多，按结构可分为支柱绝缘子、悬式绝缘子、针式绝缘子、蝶式绝缘子、拉紧绝缘。按照使用的绝缘材料的不同，可分为瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子。
绝缘子常年处于外界自然环境中，因此各种自然条件变化、各种气候变化都会对其产生很大的影响，比如在雨雪天气容易受潮，冰霜气候下会覆盖冰雪，雷电闪击也会造成一定影响，这些都容易导致绝缘子的闪络。但除此之外，最容易对电气化铁路接触网用绝缘子造成很大危害的却是污闪，也就是由于污秽导致的闪络。污闪的次数在几种外绝缘中不算多，但是它造成的损失却是最大的，是雷电闪络所造成损害的10倍绝缘子表面的要求也非常高，由于大气环境自然条件等在一个比较广泛的地域内是基本一致的，所以发生在工作电压下的污闪一旦出现，很有可能是一大片绝缘子同时出现问题，影响非常严重，因此绝缘子自洁性的实现显得尤为重要。
随着工业的高速发展、输电容量的急剧增长，输变电设备电压等级的不断提高，电力系统绝缘子污闪事故日益突出，污闪事故发生面较大，重合闸成功率降低，往往会造成长时间停电，给用户造成惨重损失，给国民经济带来重大危害。如何避免绝缘子的污闪事故是当前电力系统急待解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种自洁型高强度棒形瓷绝缘子。
本发明的技术解决方案如下：
一种自洁型高强度棒形瓷绝缘子，包括绝缘子本体，所述绝缘子本体上涂覆有涂料，所述涂料由以下重量份数的原料组成：改性氟碳树脂50～80份、改性纳米水合二氧化硅4～8份、纳米硼酸铈2～6份、碳化硅微粉5～10份、改性聚四氟乙烯蜡乳液6～12份、钛酸钾晶须5～10份、纳米微晶纤维素3～5份、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液1～5份、季戊四醇2～4份、乙酸乙酯30～40份。
本发明的一种
具体实施方式
，所述涂料由以下重量份数的原料组成：改性氟碳树脂60～70份、改性纳米水合二氧化硅5～7份、纳米硼酸铈3～5份、碳化硅微粉6～9份、改性聚四氟乙烯蜡乳液7～11份、钛酸钾晶须6～9份、纳米微晶纤维素3.5～4.5份、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液2～4份、季戊四醇2.5～3.5份、乙酸乙酯32～38份。
本发明的一种具体实施方式，所述改性氟碳树脂包括如下重量份数份数的原料：全氟辛基三乙氧基硅烷4～8份、氟碳树脂50～60份、三氟丙基甲基环三硅氧烷4～10份、乙酸乙酯20～30份。
本发明的一种具体实施方式，所述改性氟碳树脂的制备方法为：将全氟辛基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、乙酸乙酯加入到有氟碳树脂中，在转速为800～1000r/min下搅拌，温度升至80～100℃，保温8～10h后自然冷却，静置28～30h，即得到改性氟碳树脂。
本发明的一种具体实施方式，所述改性聚四氟乙烯蜡乳液包括如下重量份数份数的原料：全氟辛基三乙氧基硅烷4～8份、三氟丙基甲基环三硅氧烷2～5份、聚甲基三乙氧基硅烷5～10份、聚四氟乙烯蜡乳液20～30份。
本发明的一种具体实施方式，将全氟辛基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、聚甲基三乙氧基硅烷加入到聚四氟乙烯蜡乳液中，在温度为68～70℃分散4～6h后自然冷却。
本发明的一种具体实施方式，所述纳米硼酸铈的制备方法包括：配置Na2B4O7·10H2O的水溶液A和硝酸铈溶液B，溶液A水浴恒温至50～60℃，向溶液A中加入油酸，搅拌混合溶液40min以上；搅拌完成后，再于搅拌状态下向溶液A中滴加溶液B，直到不再产生沉淀为止，滴加完成后过滤，固相用乙醇洗涤2～3次，烘干，获得所述纳米硼酸铈。
本发明的一种具体实施方式，所述改性纳米水合二氧化硅的制备方法包括：将水合二氧化硅与无水乙醇混合，缓慢加入乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀，调节pH至7～8，35～45℃恒温搅拌15～25h，冷却至室温，离心，55～65℃下真空干燥，研磨制得改性水合二氧化硅；其中，每1g水合二氧化硅与1ml的无水乙醇混合；每1g的水合二氧化硅中加入0.1ml的乙烯基三乙氧基硅烷。
本发明的一种具体实施方式，所述涂料的制备方法包括：
S1、向改性氟碳树脂中加入改性纳米水合二氧化硅、纳米硼酸铈和碳化硅微粉，混合均匀并分散，得到混合物一；
S2、将钛酸钾晶须、纳米微晶纤维素加入改性聚四氟乙烯蜡乳液中，混合均匀并分散，得到混合物二；
S3、将混合物一和混合物二进行混合分散，然后加入乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、季戊四醇、乙酸乙酯，混合均匀，得到涂料。
本发明至少具有以下有益效果之一：
本发明通过采用改性氟碳树脂、改性纳米水合二氧化硅、纳米硼酸铈、碳化硅微粉、改性聚四氟乙烯蜡乳液、钛酸钾晶须、纳米微晶纤维素、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液等复配，改性氟碳树脂具有低表面能，能够降低涂料的表面能；改性纳米水合二氧化硅不仅具有疏水性，能够提高涂料的疏水效果，而且通过将改性纳米水合二氧化硅、纳米硼酸铈、碳化硅微粉、钛酸钾晶须、纳米微晶纤维素等无聚集地稳定分散在涂料基体，解决了涂料与绝缘子本体之间的相容性问题，使得涂料不容易从绝缘子本体上脱落，并且通过添加纳米硼酸铈、碳化硅微粉钛酸钾晶须、纳米微晶纤维素还能够提高涂层的结构强度，提高了涂层的抗老化性差、抗雷电冲击力差，耐磨性不足；改性聚四氟乙烯蜡乳液也具有低表面能，与低表面能有机硅树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液有机地结合，提高了涂料的憎水性。因此，本发明通过将改性氟碳树脂、改性纳米水合二氧化硅、纳米硼酸铈、碳化硅微粉、改性聚四氟乙烯蜡乳液、钛酸钾晶须、纳米微晶纤维素、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液等原料进行复配形成涂料，通过将涂料涂覆在绝缘子表面，不仅能够使得绝缘子具有自清洁的效果，而且涂料形成的涂层具有耐磨的效果，从而提高了绝缘子，耐磨的效果。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
实施例1
一种自洁型高强度棒形瓷绝缘子，包括绝缘子本体，所述绝缘子本体上涂覆有涂料，所述涂料由以下重量份数的原料组成：改性氟碳树脂50份、改性纳米水合二氧化硅4份、纳米硼酸铈2份、碳化硅微粉5份、改性聚四氟乙烯蜡乳液6份、钛酸钾晶须5份、纳米微晶纤维素3份、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液1份、季戊四醇2份、乙酸乙酯30份。
所述改性氟碳树脂包括如下重量份数份数的原料：全氟辛基三乙氧基硅烷4份、氟碳树脂50份、三氟丙基甲基环三硅氧烷4份、乙酸乙酯20份。制备方法为：将全氟辛基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、乙酸乙酯加入到有氟碳树脂中，在转速为800r/min下搅拌，温度升至80℃，保温8h后自然冷却，静置28h，即得到改性氟碳树脂。
所述改性聚四氟乙烯蜡乳液包括如下重量份数份数的原料：全氟辛基三乙氧基硅烷4份、三氟丙基甲基环三硅氧烷2份、聚甲基三乙氧基硅烷5份、聚四氟乙烯蜡乳液20份。制备方法为：将全氟辛基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、聚甲基三乙氧基硅烷加入到聚四氟乙烯蜡乳液中，在温度为68℃分散6h后自然冷却。
所述纳米硼酸铈的制备方法包括：配置Na2B4O7·10H2O的水溶液A和硝酸铈溶液B，溶液A中Na2B4O7·10H2O的浓度为0.02g/mL，其余为水；溶液B中硝酸铈的浓度为0.5g/mL，其余为水；溶液A水浴恒温至45℃，向溶液A中加入油酸，油酸加入量与溶液A的量之比为5g：100mL搅拌混合溶液40min以上；搅拌完成后，再于搅拌状态下向溶液A中滴加溶液B，直到不再产生沉淀为止，滴加完成后过滤，固相用乙醇洗涤2次，烘干，获得所述纳米硼酸铈。
所述改性纳米水合二氧化硅的制备方法包括：将水合二氧化硅与无水乙醇混合，缓慢加入乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀，调节pH至7，35℃恒温搅拌25h，冷却至室温，离心，55℃下真空干燥，研磨制得改性水合二氧化硅；其中，每1g水合二氧化硅与1ml的无水乙醇混合；每1g的水合二氧化硅中加入0.1ml的乙烯基三乙氧基硅烷。
所述涂料的制备方法包括：
S1、向改性氟碳树脂中加入改性纳米水合二氧化硅、纳米硼酸铈和碳化硅微粉，混合均匀并分散，得到混合物一；
S2、将钛酸钾晶须、纳米微晶纤维素加入改性聚四氟乙烯蜡乳液中，混合均匀并分散，得到混合物二；
S3、将混合物一和混合物二进行混合分散，然后加入乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、季戊四醇、乙酸乙酯，混合均匀，得到涂料。
将涂料涂覆在绝缘子本体上，干燥，得到自洁型高强度棒形瓷绝缘子。
实施例2
一种自洁型高强度棒形瓷绝缘子，包括绝缘子本体，所述绝缘子本体上涂覆有涂料，所述涂料由以下重量份数的原料组成：改性氟碳树脂60份、改性纳米水合二氧化硅5份、纳米硼酸铈3份、碳化硅微粉6份、改性聚四氟乙烯蜡乳液7份、钛酸钾晶须6份、纳米微晶纤维素3.5份、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液2份、季戊四醇2.5份、乙酸乙酯32份。
所述改性氟碳树脂包括如下重量份数份数的原料：全氟辛基三乙氧基硅烷6份、三氟丙基甲基环三硅氧烷3.5份、聚甲基三乙氧基硅烷7.5份、聚四氟乙烯蜡乳液25份。制备方法为：将全氟辛基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、乙酸乙酯加入到有氟碳树脂中，在转速为9000r/min下搅拌，温度升至900℃，保温9h后自然冷却，静置29h，即得到改性氟碳树脂。
所述改性聚四氟乙烯蜡乳液包括如下重量份数份数的原料：全氟辛基三乙氧基硅烷4～8份、三氟丙基甲基环三硅氧烷3份、聚甲基三乙氧基硅烷6份、聚四氟乙烯蜡乳液22份。制备方法为：将全氟辛基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、聚甲基三乙氧基硅烷加入到聚四氟乙烯蜡乳液中，在温度为39℃分散5h后自然冷却。
所述纳米硼酸铈的制备方法包括：配置Na2B4O7·10H2O的水溶液A和硝酸铈溶液B，溶液A中Na2B4O7·10H2O的浓度为0.02g/mL，其余为水；溶液B中硝酸铈的浓度为0.5g/mL，其余为水；溶液A水浴恒温至45℃，向溶液A中加入油酸，油酸加入量与溶液A的量之比为5g：100mL搅拌混合溶液40min以上；搅拌完成后，再于搅拌状态下向溶液A中滴加溶液B，直到不再产生沉淀为止，滴加完成后过滤，固相用乙醇洗涤2次，烘干，获得所述纳米硼酸铈。
所述改性纳米水合二氧化硅的制备方法包括：将水合二氧化硅与无水乙醇混合，缓慢加入乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀，调节pH至7.5，40℃恒温搅拌20h，冷却至室温，离心，60℃下真空干燥，研磨制得改性水合二氧化硅；每1g的水合二氧化硅中加入0.1ml的乙烯基三乙氧基硅烷。
所述涂料的制备方法同实施例1。
将涂料涂覆在绝缘子本体上，干燥，得到自洁型高强度棒形瓷绝缘子。
实施例3
一种自洁型高强度棒形瓷绝缘子，包括绝缘子本体，所述绝缘子本体上涂覆有涂料，所述涂料由以下重量份数的原料组成：改性氟碳树脂65份、改性纳米水合二氧化硅6份、纳米硼酸铈4份、碳化硅微粉7.5份、改性聚四氟乙烯蜡乳液9份、钛酸钾晶须7.5份、纳米微晶纤维素4份、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液3份、季戊四醇3份、乙酸乙酯35份。
所述改性氟碳树脂包括如下重量份数份数的原料：全氟辛基三乙氧基硅烷8份、氟碳树脂60份、三氟丙基甲基环三硅氧烷10份、乙酸乙酯30份。制备方法为：将全氟辛基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、乙酸乙酯加入到有氟碳树脂中，在转速为1000r/min下搅拌，温度升至100℃，保温10h后自然冷却，静置30h，即得到改性氟碳树脂。
所述改性聚四氟乙烯蜡乳液包括如下重量份数份数的原料：全氟辛基三乙氧基硅烷8份、三氟丙基甲基环三硅氧烷5份、聚甲基三乙氧基硅烷10份、聚四氟乙烯蜡乳液30份。制备方法为：将全氟辛基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、聚甲基三乙氧基硅烷加入到聚四氟乙烯蜡乳液中，在温度为70℃分散4h后自然冷却。
所述纳米硼酸铈的制备方法包括：配置Na2B4O7·10H2O的水溶液A和硝酸铈溶液B，溶液A中Na2B4O7·10H2O的浓度为0.02g/mL，其余为水；溶液B中硝酸铈的浓度为0.5g/mL，其余为水；溶液A水浴恒温至45℃，向溶液A中加入油酸，油酸加入量与溶液A的量之比为5g：100mL搅拌混合溶液40min以上；搅拌完成后，再于搅拌状态下向溶液A中滴加溶液B，直到不再产生沉淀为止，滴加完成后过滤，固相用乙醇洗涤2次，烘干，获得所述纳米硼酸铈。
所述改性纳米水合二氧化硅的制备方法包括：将水合二氧化硅与无水乙醇混合，缓慢加入乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀，调节pH至8，45℃恒温搅拌15h，冷却至室温，离心，65℃下真空干燥，研磨制得改性水合二氧化硅；每1g的水合二氧化硅中加入0.1ml的乙烯基三乙氧基硅烷。
所述涂料的制备方法同实施例1。
将涂料涂覆在绝缘子本体上，干燥，得到自洁型高强度棒形瓷绝缘子。
实施例4
一种自洁型高强度棒形瓷绝缘子，包括绝缘子本体，所述绝缘子本体上涂覆有涂料，所述涂料由以下重量份数的原料组成：改性氟碳树脂70份、改性纳米水合二氧化硅7份、纳米硼酸铈5份、碳化硅微粉9份、改性聚四氟乙烯蜡乳液11份、钛酸钾晶须9份、纳米微晶纤维素4.5份、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液4份、季戊四醇3.5份、乙酸乙酯38份。
其他同实施例1。
实施例5
一种自洁型高强度棒形瓷绝缘子，包括绝缘子本体，所述绝缘子本体上涂覆有涂料，所述涂料由以下重量份数的原料组成：改性氟碳树脂80份、改性纳米水合二氧化硅8份、纳米硼酸铈6份、碳化硅微粉10份、改性聚四氟乙烯蜡乳液12份、钛酸钾晶须10份、纳米微晶纤维素5份、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液5份、季戊四醇4份、乙酸乙酯40份。
其他同实施例1。
对比例1
与实施例1的区别在于：采用未改性的氟碳树脂、纳米水合二氧化硅、聚四氟乙烯蜡乳液。
其他同实施例1。
对比例2
与实施例1的区别在于：不添加改性聚四氟乙烯蜡乳液、改性纳米水合二氧化硅、纳米硼酸铈、钛酸钾晶须。
其他同实施例1。
对实施例1～5以及对比例1～2制得的绝缘子进行测试，测试方法和结果如下表1所示：
表1
由表1可以看出，实施例1～5中制得的复合涂料形成的涂层的接触角大于150°，附着力为1级，耐磨性测试中的接触角大于150°，并通过具有耐化学试剂和耐油的效果，由此可见，实施例1～5中制得的绝缘子具有抗污的作用，从而具有自清洁的效果。将实施例1～5与对比例1～2比较可以看出，实施例1～5在各种测试中的接触角均大于对比例1(氟碳树脂、纳米水合二氧化硅、聚四氟乙烯蜡乳液未改性)、对比例2(未添加改性聚四氟乙烯蜡乳液、改性纳米水合二氧化硅、纳米硼酸铈、钛酸钾晶须)，由此说明书，是否对氟碳树脂、纳米水合二氧化硅、聚四氟乙烯蜡乳液进行改性以及是否添加改性聚四氟乙烯蜡乳液、改性纳米水合二氧化硅、纳米硼酸铈、钛酸钾晶须均会影响绝缘子的自清洁效果和耐磨效果。
以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
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