專利名稱：：耐大電流沖擊的納米粉體-有機(jī)樹脂復(fù)合絕緣涂層材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種可提高耐大電流沖擊的納米粉體一有機(jī)樹脂復(fù)合絕緣涂層材料的制備方法，屬涂料或涂層材料制備工藝
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：金屬氧化物(主要為氧化鋅)避雷器是高壓、超高壓電網(wǎng)及高壓電力設(shè)備防雷擊及閃絡(luò)事故的關(guān)鍵設(shè)備。目前，國內(nèi)外高壓避雷器芯臟部件-壓敏電阻片(簡稱閥片)的材質(zhì)從一般碳化硅一一般氧化鋅一高電位梯度氧化鋅；避雷器外殼從陶瓷一硅橡膠。閥片材質(zhì)的改進(jìn)，增大了通流能力、降低了殘壓，提高了避雷器的保護(hù)性；避雷器外殼的改進(jìn)，提高了金屬氧化物避雷器的耐候性及機(jī)械性能。由于特殊的應(yīng)用環(huán)境，氧化鋅壓敏電阻片耐受脈沖大電流沖擊能力是其重要的特性參數(shù)之一。高壓避雷器發(fā)生閃絡(luò)事故容易導(dǎo)致高壓電網(wǎng)的大面積放電，直接威脅電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，危害極大。目前，常見的氧化鋅壓敏電阻片側(cè)面絕緣保護(hù)方法有三種，即涂覆法、等離子噴涂法和氣固反應(yīng)法。其中實際應(yīng)用最廣泛的是涂覆法，即將有機(jī)絕緣涂料(如環(huán)氧涂料、聚酰亞胺涂料等)直接涂覆于電阻片側(cè)面，經(jīng)高溫固化在電阻片側(cè)面形成有機(jī)絕緣保護(hù)層。目前國際及國內(nèi)氧化鋅壓敏電阻片生產(chǎn)廠大多采用此方法。要提高氧化鋅壓敏電阻片耐受陡波大電流沖擊的能力，必須通過采用高性能側(cè)面絕緣保護(hù)層來解決沿面閃絡(luò)問題。目前高性能絕緣涂層開發(fā)主要以無機(jī)和有機(jī)涂層為主。無機(jī)涂層主要有無機(jī)晶態(tài)玻璃涂層，三元系玻璃釉涂層，以及在此基礎(chǔ)上的改性涂層。如EP0620566中提出的晶態(tài)玻璃涂層，其主要成分為Pb0，添加了Zn0、B203、Si02、Mo03、W03、Ti02和Ni0等粉末，及翟維#^±海％^術(shù)2001，(4)40-42中采用的無機(jī)玻璃釉涂層。但無機(jī)絕緣涂層脆性大，加工困難，難以滿足大批量生產(chǎn)需要，且性能上也不能達(dá)到耐大電流沖擊的要求。有機(jī)涂層主要以有機(jī)硅涂料和環(huán)氧涂料為主。如EP0683496采用有機(jī)硅橡膠；關(guān)志成等采用室溫硫化硅橡膠(環(huán)境條件與試驗1991，(5)5-8)，邵韻壁等采用環(huán)氧樹脂-惡唑烷酮絕緣漆(浙江化工1993,24(1)15-16)。國外此類涂料經(jīng)采用高性能絕緣樹脂后能滿足耐大電流沖擊的問題，但價格非常昂貴，且實際應(yīng)用過程中對涂覆均勻性要求很高。特別重要的是由于高絕緣性樹脂屬于高壟斷產(chǎn)品，國外公司在市場只供應(yīng)閥片產(chǎn)品，而不供應(yīng)絕緣漆或樹脂。國內(nèi)采用環(huán)氧樹脂-惡唑烷酮絕緣漆后產(chǎn)品質(zhì)量已有較大提高，但也僅能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB11032-2000標(biāo)準(zhǔn)中的4/10s大電流45kA沖擊合格的要求，無法滿足IEC-60099-4國際標(biāo)準(zhǔn)中的65kA沖擊合格的要求，而我國高絕緣性樹脂的生產(chǎn)水平明顯落后于國際先進(jìn)水平，要在較短時間內(nèi)趕上國際先進(jìn)水平十分困難。因而，在傳統(tǒng)方法不能達(dá)到目的的情況下必須尋求新技術(shù)突破。納米科技的發(fā)展為提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)含量提供了新的機(jī)遇。納米粒子由于具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等特殊效應(yīng)，用于涂料可使涂層的光、磁、電、力學(xué)等性能得到提高或賦予其新的功能，可以大大提高應(yīng)用領(lǐng)域中如建材、汽車、電工材料、包裝印刷、船舶和飛機(jī)等產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品市場競爭力。國內(nèi)外在納米改性涂料的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面已進(jìn)行大量開發(fā)工作。如國內(nèi)開發(fā)的光催化凈化空氣涂料、抗靜電涂料、耐變頻涂料和防石擊汽車底盤涂料等，以及國外開展的具有隨角異色效應(yīng)的汽車金屬閃光涂料、軍事隱身涂料、耐磨涂料、電磁波屏蔽涂料等產(chǎn)品已開發(fā)成功，有些已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。賈志謙等采用改性納米碳酸鈣填充聚酯氨基清漆，提高涂層柔韌性、硬度、流平性及光澤等(材料科學(xué)與工程2000，18(1)10(Tl02)。周樹學(xué)和武利民采用直接共混法制備了聚酯聚氨酯/納米二氧化硅復(fù)合涂料，并用FTIR、TEM、擺桿硬度計、掃描探針顯微鏡、拉力機(jī)及紫外可見光譜儀研究了納米復(fù)合涂層的化學(xué)結(jié)構(gòu)及形態(tài)、力學(xué)性能和光學(xué)性能。研究表明，大部分納米粉體能夠以納米級分散在聚酯聚氨酯涂膜中，探討了納米材料添加量對復(fù)合涂膜性能的影響。(涂料工業(yè)2002，(11)19~20)。雖然國內(nèi)外在納米涂料的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面已進(jìn)行大量開發(fā)工作，但主要工作集中在建筑涂料、汽車涂料、防腐涂料等方面，涉及納米材料改性絕緣漆提高閥片側(cè)面耐大電流沖擊性能的研究極少，而相關(guān)提高耐大電流沖擊的有機(jī)絕緣涂層方面的研究還未見報道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種采用天然礦物納米粉體與環(huán)氧樹脂惡唑烷酮有機(jī)絕緣涂料復(fù)合構(gòu)成的一種能抗大電流沖擊的復(fù)合絕緣涂層材料的制備方法。本發(fā)明一種耐大電流沖擊的納米粉體一有機(jī)樹脂復(fù)合絕緣涂層材料的制備方法，其特征在于具有以下的過程和步驟a.首先制備天然礦物鋇鹽納米粉體在常溫下將天然礦物鋇鹽采用高效球磨機(jī)研磨成粒徑為5(T200nm的納米粉體，然后配制成鋇鹽含量為20~30^%的懸浮液，充分?jǐn)嚢杈鶆?，調(diào)節(jié)懸浮液的pH值為7.08.0;趁熱抽濾，將濾餅洗滌至用0.lmo1/1的AgN(V溶液檢測無Cl—為止；然后將所述濾餅在12(TC下烘干，再經(jīng)粉碎后，得天然鋇鹽納米粉體；天然鋇鹽主要為BaS04;b.將上述所得的天然鋇鹽納米粉體用有機(jī)硬脂酸進(jìn)行包覆處理，以增加粉體表面活性；c.將上述經(jīng)硬脂酸包覆處理的天然鋇鹽納米粉體與環(huán)氧樹脂-惡唑垸酮絕緣漆混合，放于球磨機(jī)內(nèi)球磨24小時，最終制得納米粉體-有機(jī)樹脂復(fù)合絕緣涂層材料；包覆硬脂酸地鋇鹽納米粉體與環(huán)氧惡唑烷酮絕緣漆的混合重量比為2:5。本發(fā)明一種耐大電流沖擊的納米粉體一有機(jī)樹脂復(fù)合絕緣涂料的可能用途及其使用方法如下所述納米鋇鹽-有機(jī)環(huán)氧惡唑垸酮絕緣漆的復(fù)合絕緣涂料可能用于避雷器芯部件氧化鋅壓敏電阻片(簡稱閥片)的涂層涂敷；將所述復(fù)合涂層材料均勻涂敷于閥片側(cè)面，然后經(jīng)30(TC高溫烘干后，即成為能耐大電流沖擊的絕緣涂層；該涂層最高可超過國際IEC-60099-4標(biāo)準(zhǔn)的30%。本發(fā)明方法的特點及優(yōu)點如下所述本發(fā)明制備過程所用的能提高環(huán)氧惡唑烷酮樹脂耐大電流沖擊性能的天然礦物鋇鹽納米粉體，經(jīng)透射電鏡(TEM)觀察，其粒徑分布為50100nm。本發(fā)明方法制得的天然礦物納米粉體材料與環(huán)氧惡唑垸酮有效復(fù)合，可有效改善漆膜的附著力、柔韌性，提高環(huán)氧惡哇垸酮耐大電流沖擊性能。本發(fā)明制備方法的優(yōu)點是材料制造成本低，工藝簡單。另外，由于閥片絕緣漆涂裝大多采用高溫烘烤固化工藝，有機(jī)涂層在固化過程中易在涂膜中形成孔洞或針孔，而目前絕緣漆中添加填料的粒徑較大，一般為0.2pm左右，涂料成膜過程中亦在涂膜中形成間隙。這些都不利于涂層形成完整連續(xù)致密的絕緣薄膜，因而常規(guī)絕緣涂層難以抵抗超大電流沖擊。而納米粉體在涂層中的高效分散，不僅可以充分發(fā)揮材料納米化后表現(xiàn)的電、熱等方面的優(yōu)異特性，還可有效填充涂層的針孔，顯著減少涂層中的各種缺陷的形成，從而達(dá)到顯著提高涂層抗大電流沖擊性能的目的。而天然礦物的晶型結(jié)構(gòu)利于與環(huán)氧惡唑垸酮形成完整連續(xù)致密的絕緣薄膜。具體實施例方式現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敘述于后。實施例一首先制備天然礦物納米粉體，其制備方法是在常溫下將天然礦物采用高效球磨方法制成鋇鹽含量為20%~30%的懸浮液，并攪拌均勻，調(diào)節(jié)懸浮液pH值為7.08.0,趁熱抽濾，將濾餅洗滌至用0.lmo1/1的AgN(V溶液檢測無Cr為止，將濾餅在120°C下烘干后粉碎，即可得天然鋇鹽粉體。將上述所得烘干后的天然鋇鹽粉體經(jīng)包覆有機(jī)硬酯酸處理，最后得到一種可提高耐大電流沖擊有機(jī)絕緣涂層力學(xué)性能的納米粉體。然后稱取22克經(jīng)表面包覆處理的納米粉體，與55克環(huán)氧惡唑烷酮混合。經(jīng)24小時球磨后，將納米復(fù)合環(huán)氧惡唑烷酮均勻滾涂于閥片側(cè)面。側(cè)面滾涂納米有機(jī)涂層的閥片經(jīng)300'C高溫烘干后，即得閥片最終產(chǎn)實施例二首先制備天然礦物納米粉體，其制備方法完全與上述實施例一相同。將上述所得烘干后的天然鋇鹽粉體經(jīng)包覆有機(jī)硬酯酸處理，最后得到一種可提高耐大電流沖擊有機(jī)絕緣涂層力學(xué)性能的納米粉體。然后稱取21克經(jīng)表面包覆處理的納米粉體，與55克環(huán)氧惡唑烷酮混合。經(jīng)24小時球磨后，將納米復(fù)合環(huán)氧惡唑烷酮均勻滾涂于閥片側(cè)面。側(cè)面滾涂納米有機(jī)涂層的閥片經(jīng)30(TC高溫烘干后，即得閥片最終產(chǎn)叫o實施例三首先制備天然礦物納米粉體，其制備方法完全與上述實施例一相同。將上述所得烘干后的天然鋇鹽粉體經(jīng)包覆有機(jī)硬酯酸處理，最后得到一種可提高耐大電流沖擊有機(jī)絕緣涂層力學(xué)性能的納米粉體。然后稱取23克經(jīng)表面包覆處理的納米粉體，與55克環(huán)氧惡唑垸酮混合。經(jīng)24小時球磨后，將納米復(fù)合環(huán)氧惡唑垸酮均勻滾涂于閥片側(cè)面。側(cè)面滾涂納米有機(jī)涂層的閥片經(jīng)30(TC高溫烘干后，即得閥片最終產(chǎn)品。性能檢測對上述實施例一、二、三制備的避雷器閥片側(cè)面有機(jī)涂層按照IEC-60099-4國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行涂層4/10s耐大電流沖擊性能檢測，并與普通鈦白粉填料所制備的避雷器閥片側(cè)面有機(jī)涂層耐大電流沖擊性能進(jìn)行對比。各避雷器閥片側(cè)面有機(jī)涂層附著力，柔韌性，4/10s耐大電流沖擊性能評價對比數(shù)據(jù)如下表1所示表l三種避雷器閥片側(cè)面有機(jī)涂層4/10s耐大電流沖擊性能評價<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由上表1可知，各涂層試樣的漆膜的附著力、柔韌性得到有效改善，其4/10s耐大電流沖擊性能均高于普通鈦白粉填料所制備涂層，其中實施例三的耐大電流沖擊性能最高，比國際標(biāo)準(zhǔn)約高30%。權(quán)利要求1.一種耐大電流沖擊的納米粉體-有機(jī)樹脂復(fù)合絕緣涂層材料的制備方法，其特征在于具有以下的過程和步驟a.首先制備天然礦物鋇鹽納米粉體在常溫下將天然礦物鋇鹽采用高效球磨機(jī)研磨成粒徑為50~200nm的納米粉體，然后配制成鋇鹽含量為20~30wt％的懸浮液，充分?jǐn)嚢杈鶆颍{(diào)節(jié)懸浮液的pH值為7.0～8.0；趁熱抽濾，將濾餅洗滌至用0.1mol/l的AgNO3溶液檢測無Cl-為止；然后將所述濾餅在120℃下烘干，再經(jīng)粉碎后，得天然鋇鹽納米粉體；天然鋇鹽主要為BaSO4；b.將上述所得的天然鋇鹽納米粉體用有機(jī)硬脂酸進(jìn)行包覆處理，以增加粉體表面活性；c.將上述經(jīng)硬脂酸包覆處理的天然鋇鹽納米粉體與環(huán)氧樹脂-惡唑烷酮絕緣漆混合，放于球磨機(jī)內(nèi)球磨24小時，最終制得納米粉體-有機(jī)樹脂復(fù)合絕緣涂層材料；包覆硬脂酸地鋇鹽納米粉體與環(huán)氧惡唑烷酮絕緣漆的混合重量比為2∶5。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐大電流沖擊的納米粉體一有機(jī)樹脂復(fù)合絕緣涂料的可能用途，即其使用方法如下所述納米鋇鹽-有機(jī)環(huán)氧惡唑垸酮絕緣漆的復(fù)合絕緣涂料可能用于避雷器芯部件氧化鋅壓敏電阻片(簡稱閥片)的涂層涂敷；將所述復(fù)合涂層材料均勻涂敷于閥片側(cè)面，然后經(jīng)30(TC高溫烘干后，即成為能耐大電流沖擊的絕緣涂層；該涂層最高可超過國際IEC-60099-4標(biāo)準(zhǔn)的30%。全文摘要本發(fā)明涉及一種耐大電流沖擊的納米粉體-有機(jī)樹脂復(fù)合絕緣涂層材料的制備方法，屬涂料或涂層材料制備工藝
技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明方法的特點是采用天然礦物為原料，通過表面包復(fù)有機(jī)硬酯酸，天然礦物為鋇鹽，納米鋇鹽的粒徑為1~200nm；將經(jīng)硬酯酸表面處理的鋇鹽納米粉體與環(huán)氧惡唑烷酮按2∶5混合，并經(jīng)24小時球磨混合后，即得鋇鹽納米粉體-環(huán)氧惡唑烷酮樹脂復(fù)合絕緣涂層材料。將該涂料均勻滾涂于避雷器芯部件氧化鋅壓敏電阻片(簡稱閥片)的側(cè)面，經(jīng)300℃高溫烘干后，該涂層可有效改善涂膜的附著力、柔韌性，并提高其耐大電流沖擊性能，最高可超過國際IEC-60099-4標(biāo)準(zhǔn)30％。文檔編號C09D163/00GK101182399SQ20071004748公開日2008年5月21日申請日期2007年10月26日優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日發(fā)明者張劍平,施利毅,鐘慶東申請人:上海大學(xué);上海上惠納米科技有限公司