防污闪高压陶瓷绝缘子和玻璃绝缘子及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种防污闪高压陶瓷和玻璃绝缘子的制备方法。该方法包括以下过程：先制备出二氧化钛基溶胶，在溶胶中添加表面活性剂；而后将上述含表面活性剂或不含表面活性剂的二氧化钛溶胶涂覆在高压陶瓷和玻璃绝缘子表面，经过低温热处理后固化在绝缘子表面，形成一层纳米无机薄膜，该薄膜能够降低陶瓷绝缘子表面的积污程度、均匀分散电压或电流、抗静电吸附，从而可以提高普通陶瓷绝缘子的防污闪功能。防污闪高压陶瓷和玻璃绝缘子特别适用环境污染严重地区或不便于维护的偏远地区输变电线路，可大大降低输变电路的维护费用和运行成本，和减少工伤事故的发生。

Anti pollution flashover high-voltage ceramic insulator and glass insulator and preparation method thereof

The invention discloses a preparation method of antifouling flashover high voltage ceramic and glass insulator. The method comprises the following steps: first preparing TiO2 sol, adding surfactant in the sol; then the TiO2 sol coating the surfactant containing or not containing surfactant in high voltage ceramic and glass insulators, after low temperature heat treatment after curing in the insulator surface, forming a layer of nano inorganic thin film, the film can reduce the ceramic insulator surface contamination degree, uniform dispersion of voltage or current, anti electrostatic adsorption, which can improve the ordinary ceramic insulators flashover function. Remote transmission line flashover of high voltage ceramic and glass insulators for serious environmental pollution area or not easy to maintain, transmission circuit can greatly reduce the cost of maintenance and operation, and reduce the incidence of accidents.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压输变线路中的高压陶瓷和玻璃绝缘子，具体的说是一种在高压陶瓷绝缘子和玻璃绝缘子表面制得一层具有防污闪功能的纳米无机膜的制备方法。
技术介绍
高压陶瓷绝缘子的污闪现象一直是高压输变电路中的一个严重问题，而近年来经济快速增长所引起的环境污染导致污闪现象曾上升趋势。常用且有效的防污闪措施是定期清扫绝缘子表面，这种高空或带电作业成本高、效率低和质量无法保证，而且容易引起工伤事故。因此，如何保持绝缘子表面的长期耐污性将是解决污闪问题的关键。目前，国内外防污高压陶瓷绝缘子的研究与产品开发主要集中在三个方面(1)陶瓷质绝缘子表面改性。在陶瓷绝缘子表面涂覆一层有机涂层，这些涂层通常是憎水性强和绝缘性好的高分子材料，如RTV涂料。这方面申请的专利最多，如专利95112601、93104478和02294128和85108664等。(2)直接应用高分子材料制作绝缘子。高分子材料大部分以硅橡胶为基体，添加各种偶联剂、助燃剂、抗老化剂和填充料制成。这类专利申请较多，近年的有99305118、99305119、02266614和02249703等都涉及高分子材料制备的绝缘子。目前，以聚四氟乙烯材料为主的绝缘子其性能最好，并设计研究出了其最佳形状。(3)在绝缘子表面烧制无机半导体釉层，来提高绝缘子的抗污闪能力。专利00117875和03160287都涉及此釉层。这种釉经1100℃以上高温煅烧形成与陶瓷一体的含少量导电性大晶体的毫米级玻璃质混合层，含有玻璃态的半导体20-30％，与普通釉相比其表面电阻率显著降低，使用中产生的漏电电流可加热绝缘子，促使其表面水分蒸发，阻断污闪电流通路以达到防污闪目的。上述三类绝缘子的抗污闪能力较常规陶瓷材料有所提高，近年来得到了普及应用，但都不同程度存在价格高、强度低及抗老化能力较差等问题，尤其是不能减少绝缘子表面的积污，因而不能杜绝积污闪落事故发生。
技术实现思路
为了克服现有高压陶瓷或玻璃绝缘子耐污和抗污闪能力的不足，本专利技术提供了一种在高压陶瓷绝缘子和玻璃绝缘子表面制得一层具有防污闪功能的。本专利技术的技术方案如下它包括以下步骤①先制备二氧化钛基溶胶；其特征是②在溶胶中添加表面活性剂，制得含有表面活性剂的二氧化钛基溶胶；③将制得的含有表面活性剂的二氧化钛溶胶以喷涂或刷涂的方式涂覆在高压陶瓷绝缘子和玻璃绝缘子表面，或将没有添加表面活性剂的二氧化钛基溶胶直接以喷涂或刷涂的方式涂覆在高压陶瓷绝缘子和玻璃绝缘子表面，④最后通过低温热处理工艺在绝缘子表面形成一层具有半导体特性和多孔性的TiO2纳米晶体无机薄膜，从而制备出一种能够耐老化、抗静电和均电压分布以及抗积污的具有防污闪功能的高压陶瓷或玻璃绝缘子。本专利技术的优越性和效益在于本专利技术制备的防污闪高压陶瓷或玻璃绝缘子兼具耐老化、抗静电和均电压分布以及抗积污等特性，较其他防污闪绝缘子和防污闪技术具有更佳的综合防污闪功能(1)与一般的半导体陶瓷绝缘子相比，无需高温烧结，省能源；纳米晶体结构的薄膜改变了绝缘子表面的介电常数，可在保持绝缘子整体绝缘特性前提下减少表面静电积累进而减少绝缘子伞裙静电吸附灰尘而导致的污闪；同时使整串绝缘子表面电压分布更为均匀，减少局部高压产生闪络。(2)与高分子材料涂层和高分子材料合成绝缘子相比，绝缘子表面的无机薄膜涂层具有化学稳定性高、寿命长和稳定性好的特点，因而避免了前者户外使用时易出现的老化失去憎水性现象；(3)与上述其他绝缘子和各种防污闪技术相比，本专利技术制备的绝缘子表面的纳米薄膜具有自洁特性，可大大降低绝缘子户外使用下的积污程度，从而根本上降低了因积污而引起的污闪现象，同时减少或避免了人工高空清扫所带来的安全隐患和额外费用。该专利技术制备的防污闪高压陶瓷或玻璃绝缘子特别适用环境污染严重地区(经济发达地区通常污染更加严重)或不便于维护的偏远地区输变电线路，可大大降低输变电路的维护费用和运行成本，减少工伤事故的发生，具有良好的经济效益和社会效益。具体实施例方式本专利技术所采用的技术方案是1.二氧化钛基溶胶的制备方法(1)按专利98115808.0所述的有关二氧化钛基体制备中二氧化钛溶胶的制备步骤制备出纯二氧化钛溶胶，即在酸性pH＜5或碱性pH＞7的条件下将钛的醇盐水解，得到均匀透明的溶胶，通过渗析法调节溶胶的pH值至1～5。该溶胶中，二氧化钛含量为0.01～10.0重量％，其余为水。(2)按专利98115808.0所述的含二氧化钛的二元复合氧化物基体制备方法中有关复合二氧化钛溶胶的制备步骤制备出复合二氧化钛溶胶，并调节pH值为1～5。该溶胶中，二氧化钛含量为0.01～10.0重量％，另一种氧化物组分的含量为0.01～5.0重量％。(3)上述所制备的二氧化钛溶胶或含二氧化钛的二元复合氧化物溶胶中还可加入含量为0.01～20.0重量％的表面活性剂。表面活性剂可以是聚乙烯醇、或聚乙二醇、或全氟辛酸等全氟烷基羧酸及其盐、或全氟烷基磺酸盐、或者其他含氟的非离子型表面活性剂等中的一种或一种以上种共同使用。其中，含氟的非离子型表面活性剂包括全氟辛基磺酸二乙醇酰胺、单全氟代C6～C16烷基乙基磷酸酯、N-丙基-N(二羟乙基)全氟辛基磺酸胺、以及聚羟乙基全氟烷烃等在内的各种非离子型含氟表面活性剂。2.高压陶瓷绝缘子表面具有防污闪功能的纳米无机膜的制备方法按上述方法制得的二氧化钛基溶胶，可以刷涂或喷涂的方式涂覆于高压陶瓷绝缘子表面制得一层具有防污闪功能的纳米无机膜。涂覆工艺有在线式和离线式两种。在线式的涂覆可在陶瓷绝缘子釉烧后的半成品表面进行，离线式涂覆在已粘接上金属帽和金属栓的陶瓷绝缘子成品表面进行。涂覆后经低温热处理后在绝缘子表面形成一层具有防污闪功能的纳米无机膜。(1)在高压陶瓷绝缘子半成品表面具有防污闪功能的纳米无机膜的制备采用在线式。该涂覆工艺总的可分为两种，一种是在釉烧线上冷却至400℃以下再进行高温涂覆二氧化钛基溶胶，而后采用下述三种工艺之一完成膜制备①在生产线上自动冷却至100℃以下；②在生产线上继续保温不多于2小时后降温至100℃以下，降温速度控制在小于30℃/min；③涂覆后在生产线上升温至300～700℃，保温5～300分钟，或不保温，而后冷却至100℃以下，升降温速度通常控制在小于30℃/min，对于形状复杂、特薄或特厚制品的升降温速度低于10℃/min。另一种涂覆方式在釉烧结束后进行，即在绝缘子冷却到室温后常温涂覆二氧化钛基溶胶，而后重新进行升温、恒温和冷却处理。升温速度只要满足于陶瓷产品的承受能力即可，在最高温度300～700℃下维持不超过200分钟，而后冷却至100℃以下，冷却速度要求同上述第一种制膜工艺。按以上两种方法制备的防污闪陶瓷可按产品的常规下序工艺安装金属帽和金属栓。(2)高压陶瓷绝缘子成品表面具有防污闪功能的纳米无机膜的制备采用离线式。在室温下，在高压陶瓷绝缘子成品表面涂覆二氧化钛基溶胶后，以1～10℃/min的升温速率至200～350℃恒温30～200分钟，而后以1～3℃的速度缓慢降温至100℃以下。热处理可在烘箱中进行，也可在窑炉在线进行。3.高压玻璃绝缘子表面具有防污闪功能的纳米无机膜的制备方法玻璃绝缘子成品表面在室温下涂覆二氧化钛基溶胶后，以1～10℃/min的升温速率至200～350℃恒温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防污闪高压陶瓷和玻璃绝缘子的制备方法，其特征是，它包括以下步骤：①先制备二氧化钛基溶胶，包括纯二氧化钛溶胶和含二氧化钛的二元复合氧化物溶胶；②在溶胶中添加表面活性剂，制得含有表面活性剂的二氧化钛基溶胶；③将制得的含有表面活性剂的二氧化钛基溶胶以喷涂或刷涂的方式涂覆在高压陶瓷绝缘子和玻璃绝缘子表面，或将没有添加表面活性剂的二氧化钛基溶胶直接以喷涂或刷涂的方式涂覆在高压陶瓷绝缘子和玻璃绝缘子表面；④最后通过低温热处理工艺在绝缘子表面形成一层具有防污闪功能的纳米无机薄膜，制得防污闪高压陶瓷和玻璃绝缘子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：付贤智，曾文琳，刘平，施倩，戴文新，廖福旺，陈旬，林韩，王绪绪，孙立新，邵宇，蔡鸿贤，
申请(专利权)人：福州大学，福建省电力试验研究院，福建和盛集团有限公司，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]