一种提升绝缘材料真空沿面闪络强度的方法技术

本发明专利技术公开了一种提升绝缘材料真空沿面闪络强度的方法，室温下将经清洗干燥后的绝缘介质材料依次浸泡在多巴胺溶液、硝酸银溶液和多巴胺溶液中，制成表面具有多巴胺‑纳米银‑多巴胺三明治结构的绝缘材料。本发明专利技术提出的方法能够显著的提高绝缘介质材料的真空沿面闪络电压，并且具有实现简单、实用性好、所需设备和处理条件简单易得和可重复性强的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种提升绝缘材料真空沿面闪络强度的方法
本专利技术属于高压绝缘材料
，具体涉及一种提升绝缘材料真空沿面闪络强度的方法。
技术介绍
由于真空介质具有击穿场强高和质量轻的特性被广泛应用于电力设备中，使电力设备的体积和重量都大大减小，有助于电力设备向高功率密度和小型化方向发展。电力设备中的固体绝缘件也必不可少，它们起着固定、支撑和保护作用。但在真空和固体绝缘介质界面处发生的沿面闪络现象会导致电力设备失效、引发严重的安全事故、造成巨大的经济损失，成为了制约电网向着高电压、大电流和高容量发展的主要因素之一。因此研究绝缘材料沿面闪络现象及其形成机理，从而找到提高其沿面闪络电压的方法非常重要。已知的影响绝缘材料沿面闪络电压的主要因素有施加电压波形、绝缘材料几何形状、绝缘体表面处理、绝缘材料介电常数、绝缘材料纳米或微米掺杂、绝缘材料预防电处理、多层梯度绝缘技术等，其中通过对绝缘材料表面处理来提升其沿面闪络电压是一种常用的方法。多巴胺具有很强的黏附能力，它几乎可以与任何固体材料的表面紧密结合，因此被广泛应用于生物粘合剂、分离膜、传感器、生物医学等领域。多巴胺同时还具有很强的还原能力，这使得它可以将金属离子还原成纳米尺寸的金属粒子附着在材料表面。纳米尺寸的金属粒子附着在绝缘材料表面可以作为深陷阱来捕获注入电荷，抑制电场畸变，减少电荷复合和热电子效应，从而提升沿面闪络电压。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种提升绝缘材料真空沿面闪络强度的方法，能够显著提高绝缘介质材料的真空沿面闪络电压，并且具有实现简单、实用性好、所需设备和处理条件简单易得和可重复性强的优点。本专利技术采用以下技术方案：一种提升绝缘材料真空沿面闪络强度的方法，室温下将经清洗干燥后的绝缘介质材料依次浸泡在多巴胺溶液、硝酸银溶液和多巴胺溶液中，制成表面具有多巴胺-纳米银-多巴胺三明治结构的绝缘材料。具体的，包括以下步骤：S1、将绝缘介质材料依次使用无水乙醇及去离子水超声清洗，然后放入真空干燥箱中烘干；S2、将绝缘介质材料浸没在多巴胺溶液中使其表面吸附一层多巴胺；S3、将表面吸附有多巴胺的绝缘材料浸没在硝酸银溶液中，溶液中的银离子在多巴胺的作用下还原为纳米银颗粒吸附在绝缘材料表面，在其表面形成多巴胺-纳米银两层结构；S4、将具有两层结构的绝缘材料再次浸没在多巴胺溶液中，获得表面具有多巴胺-纳米银-多巴胺三明治结构的绝缘材料。进一步的，步骤S1中，烘干温度为50～60℃，时间大于24h。进一步的，步骤S2中，多巴胺溶液的浓度为2g/L，室温下浸泡时间为6～25h。进一步的，步骤S3中，硝酸银溶液浓度为50mmol/L，室温下浸泡0～4h。进一步的，步骤S4中，多巴胺溶液的浓度为2g/L，室温下浸泡时间为6～25h。进一步的，绝缘介质材料为低密度聚乙烯薄膜，通过热压的方法制得。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种提升绝缘材料真空沿面闪络强度的方法，采用表面处理的方法来提升绝缘材料的真空沿面闪络强度，多巴胺同时具有很强的粘附力和还原性能，可以将金属离子还原为纳米颗粒紧密的与绝缘材料表面结合，通过表面处理在绝缘材料表面形成多巴胺-纳米银-多巴胺三明治结构，从而改变样品的表面电导率和表面陷阱参数，处理后绝缘材料的表面电导率显著提高，表面陷阱深度增大，在这些变化的共同作用下绝缘材料的真空沿面闪络电压得以提升。进一步的，本专利技术将低密度聚乙烯在多巴胺溶液、硝酸银溶液和多巴胺溶液中依次浸泡4h，2h和24h时，表面具有多巴胺-纳米银-多巴胺三明治结构的样品的真空直流沿面闪络电压与未处理的低密度聚乙烯相比提高了53％。进一步的，由于其优异的电气、机械、热力学特性，被广泛应用于电气绝缘领域，是电力电缆的主绝缘材料。虽然它极少被应用于真空环境且实际应用中很少发生沿面闪络，但它可以作为聚合物绝缘材料的代表用于研究聚合物电介质的电性能；此外，电介质的沿面闪络性能与击穿性能密切相关，对低密度聚乙烯进行表面改性来改善其沿面闪络性能，有可能改善其击穿特性，为解决电缆实际运行中的击穿问题提供新思路。综上所述，本专利技术提出的方法能够显著的提高绝缘介质材料的真空沿面闪络电压，并且具有实现简单、实用性好、所需设备和处理条件简单易得和可重复性强的优点。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为绝缘材料表面处理流程图；图2为扫描电子显微镜观察到的经本专利技术方法处理前后的低密度聚乙烯样品的表面形貌示意图，其中，(a)为未处理的低密度聚乙烯,(b)为分别浸没在多巴胺、硝酸银和多巴胺溶液中4h、2h和24h的低密度聚乙烯。具体实施方式本专利技术提供了一种提升绝缘材料真空沿面闪络强度的方法，将成型的低密度聚乙烯样品清洗后干燥，然后室温下将经清洗干燥后的样品依次浸泡在多巴胺溶液、硝酸银溶液和多巴胺溶液中，从而在绝缘材料表面形成多巴胺-纳米银-多巴胺三明治结构。通过表面处理在绝缘材料表面形成多巴胺-纳米银-多巴胺三明治结构，改变样品的表面电导率和表面陷阱参数，在这两种参数的共同作用下，样品的沿面闪络强度得到了调节或提升，本方法具有实现简单、实用性好、所需设备和处理条件简单易得和可重复性强的优点。请参阅图1，本专利技术一种提升绝缘材料真空沿面闪络强度的方法，包括以下步骤：S1、将绝缘介质材料依次使用无水乙醇及去离子水超声清洗，然后放入真空干燥箱中烘干，温度为50～60℃，时间大于24h；绝缘介质材料为低密度聚乙烯薄膜，通过热压的方法制得；S2、将绝缘介质材料浸没在多巴胺溶液中使其表面吸附一层多巴胺；多巴胺溶液的浓度为2g/L，室温下浸泡时间为6～25h；S3、将表面吸附有多巴胺的绝缘材料浸没在硝酸银溶液中，溶液中的银离子在多巴胺的作用下还原为纳米银颗粒吸附在绝缘材料表面，在其表面形成多巴胺-纳米银两层结构；硝酸银溶液浓度为50mmol/L，室温下浸泡0、0.5、1、2或4h；S4、将具有两层结构的绝缘材料再次浸没在多巴胺溶液中，获得表面具有多巴胺-纳米银-多巴胺三明治结构的绝缘材料。多巴胺溶液的浓度为2g/L，室温下浸泡时间为6～25h。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本专利技术实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。表1给出了低密度聚乙烯表面处理前后的的表面电导率，随着硝酸银处理时间的增加，表面纳米银离子的浓度增加，表面电导率也增大。从表中数据可以看出表面覆盖一层多巴胺-纳米银-多巴胺三明治结构可以使绝缘材料的表面电导率增加约两个数量级。表1表面电导率测量结果对依次浸没在多巴胺、硝酸银和多巴胺溶液前后的试样进行表面电位衰减实验，通过表面电位衰减模型对其表面陷阱分布进行计算。表面没有覆盖多巴胺-硝酸银-多巴胺三明治结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升绝缘材料真空沿面闪络强度的方法，其特征在于，室温下将经清洗干燥后的绝缘介质材料依次浸泡在多巴胺溶液、硝酸银溶液和多巴胺溶液中，制成表面具有多巴胺‑纳米银‑多巴胺三明治结构的绝缘材料。

【技术特征摘要】
1.一种提升绝缘材料真空沿面闪络强度的方法，其特征在于，室温下将经清洗干燥后的绝缘介质材料依次浸泡在多巴胺溶液、硝酸银溶液和多巴胺溶液中，制成表面具有多巴胺-纳米银-多巴胺三明治结构的绝缘材料。2.根据权利要求1所述的一种提升绝缘材料真空沿面闪络强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将绝缘介质材料依次使用无水乙醇及去离子水超声清洗，然后放入真空干燥箱中烘干；S2、将绝缘介质材料浸没在多巴胺溶液中使其表面吸附一层多巴胺；S3、将表面吸附有多巴胺的绝缘材料浸没在硝酸银溶液中，溶液中的银离子在多巴胺的作用下还原为纳米银颗粒吸附在绝缘材料表面，在其表面形成多巴胺-纳米银两层结构；S4、将具有两层结构的绝缘材料再次浸没在多巴胺溶液中，获得表面具有多巴胺-纳米银-多巴胺三明治结构的绝缘材料。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李盛涛，岳文莹，聂永杰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61