CN107722828A - 电抗器专用防污湿涂料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涂料及其制造方法，尤其是一种电抗器专用防污湿涂料及其制造方法。该涂料羟基含氟聚二甲基硅氧烷、八乙烯基硅倍半硅氧烷、补强剂、阻燃剂、偶联剂、交联剂、复合溶剂、催化剂、导热填料，其中，所述的导热填料包括纳米片状粒子、纳米棒状粒子、纳米球形粒子，其中纳米片状粒子为纳米片状氧化铝，平均粒径为2～3微米，厚度为100～220纳米；纳米棒状粒子为氧化铝、氮化硼、氮化硅的一种或几种，粒径为0.5～1微米，厚度为50～100纳米；纳米球形粒子为氮化铝和氮化硅的一种或两种，粒径为50～100纳米。本发明选取多种导热性能优良的氧化物导热填料进行复配，且片状、棒状、球状可以互补的颗粒形状，增强粒子之间的接触，有利于热量的散失。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料及其制造方法，尤其是一种电抗器专用防污湿涂料及其制造方法。
背景技术
干式空心电抗器作为变电站里一种电力设备，在电力系统中起补偿杂散容性电流、限制合闸涌流、限制短路电流、滤波、平波、启动、防雷、阻波等作用。
国内厂家生产的干式空心电抗器,大部分设计方案是采用的是等电密的方案。这样的设计方案有缺点也有优点,缺点是干式空心电抗器发热不均匀。干式空心电抗器的内外包的散热条件最好,而从内外向中间散热条件依次变差。所以干式空心电抗器中间包封的温度较高,干式空心电抗器本身的发热不均匀。干式空心电抗器的外绝缘材料长期在较高温度、电场、磁场和湿热环境作用下，会发生老化。
干式空心电抗器在户外运行受到日照、污物的影响，其表面会有污物沉积，同时表面的绝缘材料会出现粉化现象，形成污层。外层绝缘涂层受雨水天气影响，在盐雾和潮湿的环境下，表面污层会受潮，导致表面泄漏电流增大，发热量增加。干式空心电抗器表面电场集中区域的水分蒸发较快，造成该区域出现局部电阻改变，电流在该中断处形成很小的局部电弧。随着时间的增长，电弧将发展并发生合并，形成沿面树支状放电，进一步发展将形成匝间短路，短路线匝中电流和温度剧增，最终引燃绝缘材料造成干抗烧损。
因此干式空心电抗器发热不均匀、散热性能不好是导致干式空心电抗器烧毁的直接原因，而根本原因在于干式空心电抗器外绝缘层受潮老化发生匝间短路。
为延缓电抗器外绝缘材料的老化，电网公司常规采用的措施是在干式空心电抗器表面喷涂一种RTV防污闪涂料，该涂料本是为绝缘子而开发出来的，并没有针对干式空心电抗器的运行环境进行改良，RTV涂料的导热系数约为 0.2W/(m·k)，达不到干式空心电抗器的导热需求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种有效提高电抗器防污湿涂料的导热性能的电抗器专用防污湿涂料。
该涂料按重量份数计，包括：羟基含氟聚二甲基硅氧烷50-80份，八乙烯基硅倍半硅氧烷10-20份、补强剂20-40份，颜料1-3份，阻燃剂5-10份，偶联剂1-5份，交联剂10-20份，复合溶剂150-200份，催化剂0.1-1份，导热填料20份，其中，所述的导热填料包括纳米片状粒子14份，纳米棒状粒子4份，纳米球形粒子2份，其中纳米片状粒子为纳米片状氧化铝，平均粒径为2～3微米，厚度为100～220纳米；纳米棒状粒子为氧化铝、氮化硼、氮化硅的一种或几种，粒径为0.5～1微米、厚度为50～100纳米；纳米球形粒子为氮化铝和氮化硅的一种或两种，粒径为50～100纳米。
优选地，所述的羟基含氟聚二甲基硅氧烷粘度为20000-40000MPA.S。
优选地，所述的补强剂为疏水性比表面积为100-400气相白炭黑。
优选地，所述的颜料白色颜料、铁红颜料和黑色颜料的混合颜料。
优选地，所述的阻燃剂为硅微粉、氢氧化铝、氢氧化镁、水滑石、三氧化二锑、十溴二苯乙烷、含铂阻燃剂、含铑阻燃剂中的一种或多种。
优选地，所述的交联剂为酮肟型交联剂。
优选地，所述的催化剂为脱肟型催化剂。
本发明还提供一种制造提高导热性能的电抗器专用防污湿涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1、纳米粒子混合：将纳米片状粒子14份，纳米棒状粒子4份，纳米球形粒子2份混合均匀得到混合粒子；
S2、制备改性导热填料：将偶联剂1-5份加入到醇溶液溶解得到混合液；将混合粒子加入到混合液，在80℃的温度下分散2小时，然后在150℃温度下干燥12小时，得到改性导热填料；
S3、制备胶体：将羟基含氟聚二甲基硅氧烷50-80份、八乙烯基硅倍半硅氧烷10-20份、补强剂20-40份、颜料1-3份、改性导热填料20份、阻燃剂5-10份混合加入真空捏合机，在120-150℃的温度下真空脱水2小时，得到胶体；
S4、胶体溶剂混合：将胶体、复合溶剂150-200份和交联剂10-20份混合，在动力混合机中分散1小时，转送2000r/min，得到；
S5、催化过滤：将步骤S4中所得的物质中加入催化剂0.1-1份，分散20 分钟，在氮气存在下过滤，得到成品。
优选地，所述的醇溶液为甲醇、乙醇和水以45:45:10混合而成。
本发明的电抗器专用防污湿涂料通过选取多种导热性能优良的氧化物导热填料进行复配，并且选用了片状、棒状、球状三种空间结构可以互补的颗粒形状，棒状粒子将较大的片状粒子连接起来，而球形粒子分布于片状粒子和棒状粒子之间，增强粒子之间的接触，相当于有了热传递的桥梁，有利于热量的散失。这三种颗粒形状在涂料体系中有利于形成导热网络，提高电抗器专用防污湿涂料的导热性能，导热系数可达到0.6W/(m·k)以上。通过添加八乙烯基硅倍半硅氧烷，提高涂料对于水汽的阻隔性，可优有效降低涂层透水汽性和透氧性，达到电抗器防潮目的。
具体实施方式
本发明的第一实施例公开了一种电抗器专用防污湿涂料按重量份数计，包括：
羟基含氟聚二甲基硅氧烷60份，涂料成膜物质
八乙烯基硅倍半硅氧烷10份，具有优异的水汽阻隔性，可优有效降低涂层透水汽性和透氧性。
补强剂20份，用于增强涂料的力学性能、电气性能。
颜料1份，用于调节涂料颜色。颜料是非必须成分，材料本体是呈现白色的，加入颜料后呈现灰白色。
阻燃剂5份，用于增强涂料的阻燃特性。
偶联剂1份，通过偶联剂与无机填料进行化学反应或物理包覆等方法，使填料表面由亲水性变成亲油性，从而达到与聚合物的紧密结合，使材料的强度、黏结力、电性能、疏水性、抗老化性能等显著提高。
交联剂10份，交联剂的作用是在羟基含氟聚二甲基硅氧烷和八乙烯基硅倍半硅氧烷的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，提高材料的强度和弹性。
复合溶剂150份，作用是调节涂料的黏度。
催化剂0.1份，加快交联反应速度，缩短涂料成膜时间。
导热填料20份，提高涂料的导热性能。
本发明的第二实施例公开了一种电抗器专用防污湿涂料按重量份数计，包括：
羟基含氟聚二甲基硅氧烷100份，涂料成膜物质
八乙烯基硅倍半硅氧烷20份，具有优异的水汽阻隔性，可优有效降低涂层透水汽性和透氧性。
补强剂40份，用于增强涂料的力学性能、电气性能。
颜料3份，用于调节涂料颜色。颜料是非必须成分，材料本体是呈现白色的，加入颜料后呈现灰白色。
阻燃剂10份，用于增强涂料的阻燃特性。
偶联剂5份，通过偶联剂与无机填料进行化学反应或物理包覆等方法，使填料表面由亲水性变成亲油性，从而达到与聚合物的紧密结合，使材料的强度、黏结力、电性能、疏水性、抗老化性能等显著提高。
交联剂20份，交联剂的作用是在羟基含氟聚二甲基硅氧烷和八乙烯基硅倍半硅氧烷的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，提高材料的强度和弹性。
复合溶剂200份，作用是调节涂料的黏度。
催化剂1份，加快交联反应速度，缩短涂料成膜时间。
导热填料20份，提高涂料的导热性能。
本发明的第一实施例公开了一种电抗器专用防污湿涂料按重量份数计，包括：
羟基含氟聚二甲基硅氧烷80份，涂料成膜物质
八乙烯基硅倍半硅氧烷15份，具有优异的水汽阻隔性，可优有效降低涂层透水汽性和透氧性。
补强剂30份，用于增强涂料的力学性能、电气性能。
颜料2份，用于调节涂料颜色。颜料是非必须成分，材料本体是呈现白色的，加入颜料后呈现灰白色。
阻燃剂8份，用于增强涂料的阻燃特性。
偶联剂3份，通过偶联剂与无机填料进行化学反应或物理包覆等方法，使填料表面由亲水性变成亲油性，从而达到与聚合物的紧密结合，使材料的强度、黏结力、电性能、疏水性、抗老化性能等显著提高。
交联剂15份，交联剂的作用是在羟基含氟聚二甲基硅氧烷和八乙烯基硅倍半硅氧烷的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，提高材料的强度和弹性。
复合溶剂175份，作用是调节涂料的黏度。
催化剂0.5份，加快交联反应速度，缩短涂料成膜时间。
导热填料20份，提高涂料的导热性能。
上述1-3实施例中，所述的导热填料包括纳米片状粒子14份，纳米棒状粒子4份，纳米球形粒子2份，其中纳米片状粒子为纳米片状氧化铝，平均粒径为2～3微米，厚度为100～220纳米；纳米棒状粒子为氧化铝、氮化硼、氮化硅的一种或几种，粒径为0.5～1微米，厚度为50～100纳米；纳米球形粒子为氮化铝和氮化硅的一种或两种，粒径为50～100纳米。
本实施例中，所述的羟基含氟聚二甲基硅氧烷粘度为可采用德国瓦克公司或者美国道康宁产的20000-40000MPA.S的羟基含氟聚二甲基硅氧烷。
本实施例中，所述的补强剂为疏水性比表面积为100-400气相白炭黑。品牌可采用德国瓦克，日本德山，国产吉必盛的一种或多种
本实施例中，所述的颜料R-930白色颜料、铁红颜料和德固赛4#黑色颜料的混合颜料。
本实施例中，所述的阻燃剂为硅微粉、氢氧化铝、氢氧化镁、水滑石、三氧化二锑、十溴二苯乙烷、含铂阻燃剂、含铑阻燃剂中的一种或多种。
偶联剂可采用KH-550，A-187的一种或两种
本实施例中，所述的交联剂为酮肟型交联剂。所述酮肟型交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷、甲基三丙酮肟基硅烷中的一种或多种。
复合溶剂为茂名石化产的120#、200#溶剂油，上海敏晨化工产的MC系列油的一种或多种。
本实施例中，所述的催化剂为脱肟型催化剂。所述脱肟型催化剂为二月桂酸二丁基锡，辛酸亚锡中的一种或多种。
本发明的第四实施例提供一种制造提高导热性能的电抗器专用防污湿涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1、纳米粒子混合：将纳米片状粒子14份，纳米棒状粒子4份，纳米球形粒子2份混合均匀得到混合粒子；
S2、制备改性导热填料：将偶联剂1份加入到醇溶液熔解得到混合液；将混合粒子加入到混合液，在80℃的温度下分散2小时，然后在150℃温度下干燥12小时，得到改性导热填料；
S3、制备胶体：将羟基含氟聚二甲基硅氧烷50份、八乙烯基硅倍半硅氧烷10份、补强剂20份、改性导热填料20份、阻燃剂5份混合加入真空捏合机，在120-150℃的温度下真空脱水2小时，得到胶体；
S4、胶体溶剂混合：将制备的胶体、复合溶剂150份和交联剂10份混合，在动力混合机中分散1小时，转送2000r/min，得到；
S5、催化过滤：将步骤S4中所得的物质中加入催化剂0.1份，分散20 分钟，在氮气存在下过滤，得到成品。往动力混合机缸体内通入氮气，利用氮气压力将涂料过滤至成品容器中，主要目的是排除水汽对成品的影响，因为本成品遇到水汽会发生固化。
本发明的第四实施例提供一种制造提高导热性能的电抗器专用防污湿涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1、纳米粒子混合：将纳米片状粒子14份，纳米棒状粒子4份，纳米球形粒子2份混合均匀得到混合粒子；
S2、制备改性导热填料：将偶联剂5份加入到醇溶液熔解得到混合液；将混合粒子加入到混合液，在80℃的温度下分散2小时，然后在150℃温度下干燥12小时，得到改性导热填料；
S3、制备胶体：将羟基含氟聚二甲基硅氧烷80份、八乙烯基硅倍半硅氧烷20份、补强剂40份、改性导热填料20份、阻燃剂10份混合加入真空捏合机，在120-150℃的温度下真空脱水2小时，得到胶体；
S4、胶体溶剂混合：将制备的胶体、复合溶剂200份和交联剂20份混合，在动力混合机中分散1小时，转送2000r/min，得到；
S5、催化过滤：将步骤S4中所得的物质中加入催化剂1份，分散20分钟，在氮气存在下过滤，得到成品。往动力混合机缸体内通入氮气，利用氮气压力将涂料过滤至成品容器中，主要目的是排除水汽对成品的影响，因为本成品遇到水汽会发生固化。
本发明的第四实施例提供一种制造提高导热性能的电抗器专用防污湿涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1、纳米粒子混合：将纳米片状粒子14份，纳米棒状粒子4份，纳米球形粒子2份混合均匀得到混合粒子；
S2、制备改性导热填料：将偶联剂3份加入到醇溶液熔解得到混合液；将混合粒子加入到混合液，在80℃的温度下分散2小时，然后在150℃温度下干燥12小时，得到改性导热填料；
S3、制备胶体：将羟基含氟聚二甲基硅氧烷75份、八乙烯基硅倍半硅氧烷15份、补强剂30份、改性导热填料20份、阻燃剂8份混合加入真空捏合机，在120-150℃的温度下真空脱水2小时，得到胶体；
S4、胶体溶剂混合：将制备的胶体、复合溶剂175份和交联剂15份混合，在动力混合机中分散1小时，转送2000r/min，得到；
S5、催化过滤：将步骤S4中所得的物质中加入催化剂0.5份，分散20 分钟，在氮气存在下过滤，得到成品。往动力混合机缸体内通入氮气，利用氮气压力将涂料过滤至成品容器中，主要目的是排除水汽对成品的影响，因为本成品遇到水汽会发生固化。
上述4-6实施例中，所述的醇溶液为甲醇、乙醇和水以45:45:10混合而成。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.电抗器专用防污湿涂料，其特征在于：按重量份数计，包括：羟基含氟聚二甲基硅氧烷50-80份，八乙烯基硅倍半硅氧烷10-20份，补强剂20-40份，阻燃剂5-10份，偶联剂1-5份，交联剂10-20份，复合溶剂150-200份，催化剂0.1-1份，导热填料20份，其中，所述的导热填料包括纳米片状粒子14份，纳米棒状粒子4份，纳米球形粒子2份，其中纳米片状粒子为纳米片状氧化铝，平均粒径为2～3微米，厚度为100～220纳米；纳米棒状粒子为氧化铝、氮化硼、氮化硅的一种或几种，粒径为0.5～1微米，厚度为50～100纳米；纳米球形粒子为氮化铝和氮化硅的一种或两种，粒径为50～100纳米。
2.如权利要求1所述的电抗器专用防污湿涂料，其特征在于：所述的羟基含氟聚二甲基硅氧烷粘度为20000-40000MPA.S。
3.如权利要求1所述的电抗器专用防污湿涂料，其特征在于：所述的补强剂为疏水性比表面积为100-400气相白炭黑。
4.如权利要求1所述的电抗器专用防污湿涂料，其特征在于：所述的颜料白色颜料、铁红颜料和黑色颜料的混合颜料。
5.如权利要求1所述的电抗器专用防污湿涂料，其特征在于：所述的阻燃剂为硅微粉、氢氧化铝、氢氧化镁、水滑石、三氧化二锑、十溴二苯乙烷、含铂阻燃剂、含铑阻燃剂中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的电抗器专用防污湿涂料，其特征在于：所述的交联剂为酮肟型交联剂。
7.如权利要求1所述的电抗器专用防污湿涂料，其特征在于：所述的催化剂为脱肟型催化剂。
8.一种制造提高导热性能的电抗器专用防污湿涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、纳米粒子混合：将纳米片状粒子14份，纳米棒状粒子4份，纳米球形粒子2份混合均匀得到混合粒子；
S2、制备改性导热填料：将偶联剂1-5份加入到醇溶液溶解得到混合液；将混合粒子加入到混合液，在80℃的温度下分散2小时，然后在150℃温度下干燥12小时，得到改性导热填料；
S3、制备胶体：将羟基含氟聚二甲基硅氧烷50-80份、八乙烯基硅倍半硅氧烷10-20份、补强剂20-40份、颜料1-3份、改性导热填料20份、阻燃剂5-10份混合加入真空捏合机，在120-150℃的温度下真空脱水2小时，得到胶体；
S4、胶体溶剂混合：将胶体、复合溶剂150-200份和交联剂10-20份混合，在动力混合机中分散1小时，转送2000r/min，得到；
S5、催化过滤：将步骤S4中所得的物质中加入催化剂0.1-1份，分散20分钟，在氮气存在下过滤，得到成品。
9.如权利要求8所述的电抗器专用防污湿涂料的制备方法，其特征在于：所述的醇溶液为甲醇、乙醇和水以45∶45∶10混合而成。
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