一种表面涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种表面涂层及其制备方法和应用。该制备方法包括：将十八烷基三氯硅烷溶解于水中，超声搅拌，得到OTS胶体；将所述OTS胶体与正己烷溶液混合，超声反应，最终得到所述表面涂层。本发明专利技术提供的表面涂层，具有较好的疏水性能、防冰性能、自清洁性能。能显著提高直流表面闪络电压。本发明专利技术提供的制备方法简单易行，适合大规模推广应用。适合大规模推广应用。适合大规模推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种表面涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及材料
，尤其涉及一种表面涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]高压电力设备普遍采用真空固体、气固等复合绝缘结构，以满足对绝缘元件的多种要求。复合绝缘结构最薄弱的部分位于不同电介质之间的界面。放电总是发生在绝缘子表面，其可能会因绝缘子上粘附的水分、水滴和污染物而进一步恶化。因此，复合绝缘结构如绝缘子可能在高电场情况下，由于污秽、水分、水滴造成表面电场畸变，降低绝缘子的沿面闪络电压；而且，在直流电场作用下，绝缘子表面电荷聚集严重，畸变了沿面电场分布，使其成为极不均匀电场，降低了绝缘子的沿面闪络电压。
[0003]由于闪络强度和疏水性与表面条件密切相关，如表面陷阱分布、电导率和微观形貌。因此，目前已经开发了多种表面处理技术，如功能梯度材料、表面氟化改性、等离子体处理、非线性导电复合材料和纳米涂层，以调节表面陷阱分布和导电性，这些手段是被认为是提高闪络强度的重要方法。
[0004]然而上述方法制备条件复杂，需要特殊的仪器与手段，不利于大规模推广。因此，找到一种简便易行、且有利于大规模推广的表面涂层十分有意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种制备简单易行的表面涂层及其制备方法和应用。
[0006]一种表面涂层的制备方法，包括：
[0007]将十八烷基三氯硅烷溶解于水中，超声搅拌，得到OTS胶体；
[0008]将所述OTS胶体与正己烷溶液混合，超声反应，最终得到所述表面涂层。
[0009]进一步地，如上所述的表面涂层的制备方法，所述十八烷基三氯硅烷与水的体积质量比为1ml:0.05g。
[0010]进一步地，如上所述的表面涂层的制备方法，所述正己烷溶液与OTS胶体的体积质量比为30ml：0.2g；所述正己烷的浓度为97％。。
[0011]进一步地，如上所述的表面涂层的制备方法，所述正己烷溶液与OTS胶体的反应时间为2h
‑
26h。
[0012]如上所述的方法制备得到的表面涂层。
[0013]如上所述的表面涂层作为绝缘材料在高压设施上的应用。
[0014]如上所述的应用，将所述表面涂层喷涂在所述绝缘子上。
[0015]如上所述的应用，所述高压设施包括：室外绝缘子和气体绝缘设备。
[0016]有益效果：
[0017]本专利技术提供的表面涂层，具有较好的疏水性能、防冰性能、自清洁性能。能显著提高直流表面闪络电压。本专利技术提供的制备方法简单易行，适合大规模推广应用。
[0018]表面涂层不应影响绝缘子的绝缘性能，特别是表面闪络强度。表面涂层可以抑制表面电荷积聚，提高直流应力下的闪络强度。在基体表面构建特定的微观形态被认为是提高表面闪络强度的一个途径，十八烷基三氯硅烷的定量水解在材料表面形成多孔结构，气隙为百纳米级别，接近大气压下电子的平均自由行程。气隙可以有效抑制表面闪络过程中电子的碰撞电离和流注发展，从而提高闪络电压。
[0019]本专利技术提供的表面涂层，一方面，具有很好的疏水性、能够有效的减少材料表面污秽积累。另一方面，具有高闪络强度，能提高直流沿面闪络电压(最大提升44％)。
附图说明
[0020]图1为本专利技术表面涂层制备流程示意图；
[0021]图2(a)为EP和不同水解时间的OTS的静止接触角示意图；
[0022]图2(b)为静止接触角与OTS水解时间的关系曲线图；
[0023]图2(c)为OTS涂层上的水滴滑动过程示意图；
[0024]图3为EP和OTS涂层的结冰延迟试验结果；
[0025]图4为EP和OTS涂层自清洁试验的光学照片；其中，a)为纯环氧树脂片开始滴落水滴；b)为OTS样片开始滴落水滴；c)为纯环氧树脂片滴落水滴4s；d)为OTS样片滴落水滴4s；e)为纯环氧树脂片滴落水滴10s；f)为OTS样片滴落水滴10s；
[0026]图5为不同反应时间的OTS样片的扫描电镜结果图；
[0027]图6为EP和OTS样片在不同反应时间下的直流闪络电压图；
[0028]图7(a)为不同反应时间的OTS样片正充电后的等温表面电位衰减曲线；
[0029]图7(b)为不同反应时间的OTS样片的陷阱能量分布；
[0030]图8为本专利技术表面涂层提高直流闪络强度的原理图。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术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。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。
[0032]实施例1：
[0033]图1为本专利技术表面涂层制备流程示意图，如图1所示，该表面涂层的制备方法包括以下步骤：
[0034]步骤1：制备OTS胶体
[0035]将十八烷基三氯硅烷(OTS)与水混合进行水解反应，根据不同的反应时间，分别制备得到不同反应时间的OTS胶体；其中，不同的水解反应时间为：2h、6h、10h、14h、18h、22h、26h，OTS与水的反应比例为1ml:0.05g；
[0036]步骤2：以正己烷为溶液、分别以不同反应时间的OTS胶体为溶剂，选定环氧树脂(EP)薄片作为基体，利用喷涂法制备不同反应时间的表面涂层，最终制备得到水解反应时间分别为2h、6h、10h、14h、18h、22h、26h的表面涂层。
[0037]其中，正己烷与OTS水解反应物的比例为30ml：0.2g。利用喷枪在30kPa压力下、基
板和喷枪之间的距离(约200mm)和喷涂角度(约90
°
)喷涂至上EP薄片上，喷雾装置的针头尺寸和流速分别为0.3mm和10mL/min，喷涂后晾干24h。
[0038]所述环氧树脂薄片EP是半径为3cm，厚度为1.8mm的圆片。
[0039]所提到的喷涂法为：用磨料纸(500Cw)对EP表面进行预处理，以提高粘接强度，随后用酒精擦拭，晾干后用利用喷枪在30kPa压力下、基板和喷枪之间的距离(约200mm)和喷涂角度(约90
°
)喷涂至上EP薄片上，喷雾装置的针头尺寸和流速分别为0.3mm和10mL/min，喷涂后晾干24h。
[0040]本专利技术通过将十八烷基三氯硅烷水解反应物喷涂到基材上,制备出一种具有高闪络强度和超疏水的表面涂层。该表面涂层表现出优越的表面绝缘强度，能提高直流沿面闪络电压(最大提升44％)。另外，涂层样品具有很好的疏水性、能够有效的减少材料表面污秽积累。涂层制备较现有技术简便易行、且有利于大规模推广。
[0041]实验例：
[0042]本实验例利用实施例1制备得到的表面涂层进行以下测试：
[0043](a)利用静止疏水角测试平台测试OTS表面涂层的疏水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面涂层的制备方法，其特征在于，包括：将十八烷基三氯硅烷溶解于水中，超声搅拌，得到OTS胶体；将所述OTS胶体与正己烷溶液混合，超声反应，最终得到所述表面涂层。2.根据权利要求1所述的表面涂层的制备方法，其特征在于，所述十八烷基三氯硅烷与水的体积质量比为1ml:0.05g。3.根据权利要求1所述的表面涂层的制备方法，其特征在于，所述正己烷溶液与OTS胶体的体积质量比为30ml：0.2g；所述正己烷的浓度为97％。4.根据权利要求1
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘西营，姚海滨，蒋涛，朱晨，宋大为，刘宗杰，徐国强，王成全，李斌，宋维庭，亓孝武，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司济宁供电公司，
类型：发明
国别省市：