一种高沿面闪络电压超疏水涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高沿面闪络电压超疏水涂层及其制备方法，首先通过超声剥离，溶胶凝胶法将一定质量的疏水二氧化硅颗粒和六方氮化硼纳米片均匀的分散于聚二甲基硅氧烷基体中，然后经过喷涂和固化工艺得到高沿面闪络电压的超疏水涂层。本发明专利技术所制备的超疏水涂层薄膜具有较高的沿面闪络电压和气流场吹蚀稳定性，解决了超疏水材料应用在电气领域的技术难题，具有极高的应用前景。具有极高的应用前景。具有极高的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高沿面闪络电压超疏水涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于超疏水材料
，具体涉及到一种高沿面闪络电压超疏水涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电力行业的不断发展，电力设备的覆冰及积污闪络问题日益凸显。电力设备作为电力系统，电气化交通的重要组成部分承担着国民经济和民众安全的重要保证。因超疏水材料具有超高水滴接触角和超低水滴粘附力的特性，使其在自清洁和防覆冰等领域有着重要的使用价值，但由于其对填充相低表面能的要求和高的填充含量，导致其沿面放电电压无法满足在电气领域的推广和应用。二氧化硅(SiO2)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)体系的超疏水涂层是最常用的超疏水涂层，但是要实现超疏水性能，填充相的体积分数需要达到40vol％以上，而二氧化硅的引入会导致大量浅陷阱的引入，进而导致沿面闪络电压大幅劣化。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种高沿面闪络电压超疏水涂层及其制备方法，可以在二氧化硅引入的浅陷阱的基础上引入深陷阱，进而保证沿面闪络电压的稳定性。
[0004]为达上述目的，本专利技术提供了一种高沿面闪络电压超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0005](1)将1H,1H,2H,2H
‑
全氟癸基三甲氧基硅烷(PTC)分散在乙醇溶液中，超声搅拌得到PTC/乙醇溶液；
[0006](2)于步骤(1)制得的PTC/乙醇溶液中加入二氧化硅分散液，水浴条件下超声搅拌并加入去离子水，搅拌均匀后抽滤并烘干研磨过滤残留物，制得疏水性二氧化硅；
[0007](3)将疏水性二氧化硅与六方氮化硼纳米片分散到有机溶剂中，超声搅拌后得到混合溶液；
[0008](4)将聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶于有机溶剂中，超声搅拌均匀后加入步骤(3)得到的混合溶液以及固化剂，持续搅拌后喷涂，制得高沿面闪络电压超疏水涂层。
[0009]进一步地，步骤(1)～(4)中超声搅拌的转速为100～300r/min，超声频率为4000Hz。
[0010]进一步地，步骤(2)中二氧化硅分散液通过以下方法制得：将二氧化硅分散在乙醇中，超声并搅拌，形成二氧化硅分散液。
[0011]进一步地，步骤(2)中疏水性二氧化硅的粒径为18～22nm。
[0012]进一步地，步骤(2)中水浴温度为50～70℃。
[0013]进一步地，步骤(3)中六方氮化硼纳米片通过以下方法制得：
[0014]将六方氮化硼分散在有机溶剂中，超声剥离，离心处理后立刻取上清液进行抽滤处理，过滤残留物经烘干研磨后得到六方氮化硼纳米片；其中六方氮化硼纳米片的直径为
180～230nm，厚度为20～30nm。
[0015]优选的，步骤(3)中的有机溶剂为异丙醇或NN
‑
二甲基甲酰胺(DMF)。
[0016]进一步地，步骤(3)中疏水性二氧化硅与六方氮化硼纳米片的添加质量比为1：(0.5～2)。
[0017]进一步地，步骤(4)还包括将喷涂后的涂层于室温条件下固化24h或于130～140℃条件下固化20～30min。
[0018]采用高沿面闪络电压超疏水涂层的制备方法制备得到的高沿面闪络电压超疏水涂层。
[0019]进一步地，高沿面闪络电压超疏水涂层中二氧化硅纳米颗粒和六方氮化硼纳米片的总质量与PDMS的质量比例为1:1。
[0020]综上所述，本专利技术具有以下优点：
[0021]1、本专利技术提供的高沿面闪络电压超疏水涂层，其二元填充相可以利用表面能差值进行自发组装，零维低表面能的二氧化硅会对二维高表面能的氮化硼进行包裹；
[0022]2、本专利技术通过设计二元自组装填充相，解决了超疏水涂层的填充相无法使用高表面能材料的问题，所添加的氮化硼使涂层整体的沿面闪络电压提高了40％，为超疏水涂层的填充相选择提供了新的思路与更广泛的选择；
[0023]3、本专利技术制备方法工艺及所需设备简单，成本低廉，容易实施。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的原理示意图；
[0025]图2为疏水性二氧化硅的SEM图；
[0026]图3为氮化硼的SEM图；
[0027]图4为二元填充相基体中分布的SEM图；
[0028]图5为涂层的接触角和沿面闪络电压箱形图。
具体实施方式
[0029]以下结合实施例对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0030]实施例1
[0031]如图1所示，本实施例提供了一种高沿面闪络电压超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0032](1)称取3g二氧化硅分散在25mL乙醇中，以4000Hz的功率超声并以300r/min的转速搅拌30min，形成稳定均一的二氧化硅分散液；
[0033](2)用移液枪抽取5mL的1H,1H,2H,2H
‑
全氟癸基三甲氧基硅烷分散在25mL乙醇中，以300r/min的转速搅拌10min形成稳定均一的PTC/乙醇溶液；
[0034](3)将步骤(1)制得的二氧化硅分散液倒入步骤(2)制得的PTC/乙醇溶液中，于60℃条件下进行水浴搅拌，水浴搅拌的转速为300r/min，搅拌时间为3h，并以1mL/min的速度加入去离子水5mL，将混合溶液进行抽滤处理，过滤残留物经烘干研磨后得到疏水性二氧化
硅，其SEM图如图2所示；
[0035](4)将六方氮化硼以1g/50mL的比例分散在异丙醇溶液中，以4000Hz的功率超声剥离10h后以5000r/min的速度离心15min后立刻取上清液进行抽滤处理，过滤残留物经烘干研磨后得到六方氮化硼纳米片，其SEM图如图3所示；
[0036](5)取0.446g步骤(3)制得的疏水性二氧化硅与0.233g步骤(4)制得的六方氮化硼纳米片分散在30mL四氢呋喃溶液中，以4000Hz的功率超声并以300r/min的转速搅拌分散1h后得到均一分散溶液；
[0037](6)抽取0.67g道康宁DC184光学胶聚二甲基硅氧烷加入到30mL四氢呋喃溶液中，以300r/min的转速搅拌15min后，将步骤(5)制得的均一分散溶液和0.067g FeS2一起加入并持续搅拌10min后转移至喷枪进行喷涂，喷涂后于室温下固化24h，其中二元填充相基体中分布的SEM如图4所示，可见两种二氧化硅填充相和氮化硼填充相在表面能差值的驱动下自发进行包裹式分布。
[0038]实施例2
[0039]本实施例提供了一种高沿面闪络电压超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0040](1)称取3g二氧化硅分散在25mL乙醇中，以4000Hz的功率超声并以300r/min的转速搅拌30min，形成稳定均一的二氧化硅分散液；
[0041](本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高沿面闪络电压超疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将1H,1H,2H,2H
‑
全氟癸基三甲氧基硅烷分散在乙醇溶液中，超声搅拌得到1H,1H,2H,2H
‑
全氟癸基三甲氧基硅烷/乙醇溶液，其1H,1H,2H,2H
‑
全氟癸基三甲氧基硅烷与乙醇溶液的体积比为1:5；(2)于步骤(1)制得的1H,1H,2H,2H
‑
全氟癸基三甲氧基硅烷/乙醇溶液中加入二氧化硅分散液，水浴条件下超声搅拌并加入去离子水，搅拌均匀后抽滤并烘干研磨过滤残留物，制得疏水性二氧化硅；(3)将疏水性二氧化硅与六方氮化硼纳米片分散到有机溶剂中，超声搅拌后得到混合溶液；(4)将聚二甲基硅氧烷溶于有机溶剂中，超声搅拌均匀后加入步骤(3)得到的混合溶液以及固化剂，持续搅拌后喷涂，制得高沿面闪络电压超疏水涂层。2.如权利要求1所述的高沿面闪络电压超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)～(4)中超声搅拌的转速为100～300r/min，超声频率为4000Hz。3.如权利要求1所述的高沿面闪络电压超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述二氧化硅分散液通过以下方法制得：将二氧化硅分散在乙醇中，超声并搅拌，形成二氧化硅分散液。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张血琴，王博，吴广宁，郭裕钧，黄桂灶，刘毅杰，张广全，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：