一种柱式复合绝缘子

技术领域

本发明涉及绝缘子技术领域，具体涉及一种柱式复合绝缘子。

背景技术

绝缘子是一种特殊的绝缘控件，能够在架空输电线路中起到重要作用。早年间绝缘子多用于电线杆，慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体，其在架空输电线路中起着两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地，同时也是为了增加爬电距离。绝缘子分类众多，按结构可分为支柱绝缘子、悬式绝缘子、针式绝缘子、蝶式绝缘子、拉紧绝缘。按照使用的绝缘材料的不同，可分为瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子。

绝缘子在使用中一般是裸露在空气中，空气中的微尘颗粒、盐碱颗粒、鸟粪、硫氮氧化物等物质会吸附在绝缘子的表面，从而降低绝缘子的击穿电压。自然的雨雪雾霾等天气会使得沾附在绝缘子表面的污秽物吸附潮气，从而进一步增大表面的泄露电流，引发污闪。常用的绝缘子防污闪措施包括，定期清洗或清扫积污，增大爬电比距，喷涂防污涂料等。其中喷涂防污材料是有效解决绝缘子污闪的主要措施。防污涂料具有较好的憎水性以及憎水迁移性，其实施比较方便，且具有较好的防治污闪功能。

CN1136060A公开了一种用于高压输变电设备中瓷瓶上的防污闪涂料。该涂料以甲基三乙氧基硅烷改性的聚偏氟乙烯树脂为成膜物质，以N－(β－氨乙基)－γ－氨丙基三乙氧基硅烷为活性稀释剂，两组分充分混合而组成。具有活性基团的涂料在常温固化时与瓷瓶釉面形成的稳定化学键使得涂层界面获得优良的耐老化性能，且涂层表面具有良好的自洁性和重涂性。

随着工业的高速发展、输电容量的急剧增长，输变电设备电压等级的不断提高，电力系统绝缘子污闪事故日益突出，污闪事故发生面较大，重合闸成功率降低，往往会造成长时间停电，给用户造成惨重损失，给国民经济带来重大危害。如何避免绝缘子的污闪事故是当前电力系统急待解决的问题之一。闪络是指在高电压作用下，气体或液体介质沿绝缘表面发生的破坏性放电。绝缘子闪络的类型主要有污闪、雨闪、冰闪、雷闪和操作闪络。污闪是指聚积在绝缘子表面上的具有导电性能的污秽物质，在潮湿天气受潮后，使绝缘子的绝缘水平大大降低，在正常运行下发生的闪络事故。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种柱式复合绝缘子。

本发明的技术解决方案如下：

一种柱式复合绝缘子，所述柱式复合绝缘子包括芯棒、伞裙和金具，所述芯棒外层设置有涂层，所述涂层由以下原料制成：改性苯丙乳液50～60份、氟碳树脂20～30份、改性聚四氟乙烯蜡乳液4～8份、纳米二氧化锆4～10份、纳米二氧化钛6～12份、改性云母粉4～8份、改性纳米碳酸钙1～5份、玻璃粉0.5～3.5份、消泡剂2～3份、成膜助剂2～4份、有机溶剂20～30份。

本发明的一种具体实施方式中，所述涂层由以下原料制成：改性苯丙乳液52～58份、氟碳树脂22～28份、改性聚四氟乙烯蜡乳液5～7份、纳米二氧化锆6～8份、纳米二氧化钛8～10份、改性云母粉5～7份、改性纳米碳酸钙2～4份、玻璃粉1.5～2.5份、消泡剂2.2～2.8份、成膜助剂2.5～3.5份、有机溶剂22～28份。

本发明的一种具体实施方式中，所述涂层由以下原料制成：改性苯丙乳液55份、氟碳树脂25份、改性聚四氟乙烯蜡乳液6份、纳米二氧化锆7份、纳米二氧化钛9份、改性云母粉6份、改性纳米碳酸钙3份、玻璃粉2份、消泡剂2.5份、成膜助剂3份、有机溶剂25份。

本发明的一种具体实施方式中，所述改性苯丙乳液由以下原料制成：苯丙乳液60～70份、全氟辛基三乙氧基硅烷1～3份、聚二甲基硅氧烷2～6份和改性纳米二氧化硅2～6份。

本发明的一种具体实施方式中，所述改性苯丙乳液的制备方法包括：将苯丙乳液与全氟辛基三乙氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷混合均匀在，1500～1800r/min的搅拌速度下加入改性纳米二氧化硅，搅拌均匀后，研磨至细度≤3μm；将研磨后的浆料置于80～90℃保温搅拌1-3h，然后冷却至室温，即得改性苯丙乳液。

本发明的一种具体实施方式中，所述改性纳米二氧化硅的制备方法包括：将1～2份的纳米二氧化硅与1～2份的无水乙醇混合，缓慢加入0.5～1份的乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀，调节pH至7.5～8，40～45℃恒温搅拌20～28h，冷却至室温，离心，55～60℃下真空干燥，研磨制得改性纳米二氧化硅。

本发明的一种具体实施方式中，所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括：将1～2份纳米碳酸钙和8～12份尿素加入50～60份蒸馏水中，在95～100℃搅拌条件下，缓慢加入5～6份硫酸钛溶液，直至滴加完成，加入表面活性剂，反应50～60min，于70～75℃干燥下10～14h。

本发明的一种具体实施方式中，所述改性云母粉的制备方法包括：将8～10份云母粉加入50～55份蒸馏水中，置于冰水浴条件下，搅拌同时加入5～5.5份浓盐酸，滴入8～10份TiCl

本发明的一种具体实施方式中，所述涂层的制备方法包括：

S1、将纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、玻璃粉、改性纳米碳酸钙和改性云母粉在80～90℃的温度下烘干1～2小时；

S2、向氟碳树脂树脂中加入干燥后的玻璃粉、改性纳米碳酸钙和改性云母粉混合均匀，然后研磨至细度≤5μm，继续加入改性聚四氟乙烯蜡乳液，混合均匀，得到混合物一；

S3、将纳米二氧化钛、纳米二氧化锆加入改性苯丙乳液中混合均匀，得到混合物二；

S4、将混合物一和混合物二进行混合均匀，然后加入消泡剂、成膜助剂、有机溶剂，制得涂料；

S5、将涂料涂覆在芯棒外层，然后按照20～30℃/min的升温速度，升温到280～320℃，并维持2～3h，然后按照10～20℃/min的降温速度降到常温。

本发明至少具有以下有益效果之一：

本发明的复合绝缘子其表面涂覆有涂层，涂层不仅具有低表面能，而且具有纳米材料的疏水特性，使得水汽无法在绝缘子表面形成水膜，水汽附着在该涂层表面会形成接触角很大的水珠，减少涂层表面对水珠、尘埃及带电微粒的吸附效应。同时该涂层具有吸收紫外线的作用，对于吸附在绝缘子表面的油脂等有机物具有光催化分解的作用，从而除去了沾附在绝缘子表面的有机污垢，减少了污闪的发生。

具体实施方式

下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。

实施例1

一种柱式复合绝缘子，所述柱式复合绝缘子包括芯棒、伞裙和金具，所述芯棒外层设置有涂层，所述涂层由以下原料制成：改性苯丙乳液50份、氟碳树脂20份、改性聚四氟乙烯蜡乳液4份、纳米二氧化锆4份、纳米二氧化钛6份、改性云母粉4份、改性纳米碳酸钙1份、玻璃粉0.5份、消泡剂2份、成膜助剂2份、有机溶剂20份。

消泡剂为硅油型有机硅消泡剂，为市售产品。

成膜助剂为醇酯十二，为市售产品。

有机溶剂是为丙酮。

所述改性苯丙乳液的制备方法包括：将60份苯丙乳液与1份全氟辛基三乙氧基硅烷、2份聚二甲基硅氧烷混合均匀在，1500r/min的搅拌速度下加入2份改性纳米二氧化硅，搅拌均匀后，研磨至细度≤3μm；将研磨后的浆料置于80℃保温搅拌1h，然后冷却至室温，即得改性苯丙乳液。

改性聚四氟乙烯蜡乳液的制备方法包括：称取以下重量的原料：将6份1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷和2份六甲基二硅氧烷加入到80份聚四氟乙烯蜡乳液中，在温度为65℃、转速为1500r/min下分散6h后自然冷却，即得到改性聚四氟乙烯蜡乳液。

所述改性纳米二氧化硅的制备方法包括：将1份的纳米二氧化硅与1份的无水乙醇混合，缓慢加入0.5份的乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀，调节pH至7.5，40℃恒温搅拌20h，冷却至室温，离心，55℃下真空干燥，研磨制得改性纳米二氧化硅。

所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括：将1份纳米碳酸钙和8份尿素加入50份蒸馏水中，在95℃搅拌条件下，缓慢加入5份硫酸钛溶液，直至滴加完成，加入表面活性剂，反应50min，于70℃干燥下10h。

所述改性云母粉的制备方法包括：将8份云母粉加入50份蒸馏水中，置于冰水浴条件下，搅拌同时加入5份浓盐酸，滴入8份TiCl

所述涂层的制备方法包括：

S1、将纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、玻璃粉、改性纳米碳酸钙和改性云母粉在80℃的温度下烘干2小时；

S2、向氟碳树脂树脂中加入干燥后的玻璃粉、改性纳米碳酸钙和改性云母粉混合均匀，然后研磨至细度≤5μm，继续加入改性聚四氟乙烯蜡乳液，混合均匀，得到混合物一；

S3、将纳米二氧化钛、纳米二氧化锆加入改性苯丙乳液中混合均匀，得到混合物二；

S4、将混合物一和混合物二进行混合均匀，然后加入消泡剂、成膜助剂、有机溶剂，制得涂料；

S5、将涂料涂覆在芯棒外层，然后按照20℃/min的升温速度，升温到280℃，并维持3h，然后按照10℃/min的降温速度降到常温。

实施例2

一种柱式复合绝缘子，所述柱式复合绝缘子包括芯棒、伞裙和金具，所述芯棒外层设置有涂层，所述涂层由以下原料制成：改性苯丙乳液52份、氟碳树脂22份、改性聚四氟乙烯蜡乳液5份、纳米二氧化锆6份、纳米二氧化钛8份、改性云母粉5份、改性纳米碳酸钙2份、玻璃粉1.5份、消泡剂2.2份、成膜助剂2.5份、有机溶剂22份。

消泡剂为硅油型有机硅消泡剂，为市售产品。

成膜助剂为醇酯十二，为市售产品。

有机溶剂是为丙酮。

所述改性苯丙乳液的制备方法包括：将62份苯丙乳液与1.5份全氟辛基三乙氧基硅烷、3份聚二甲基硅氧烷混合均匀在，1600r/min的搅拌速度下加入3份改性纳米二氧化硅，搅拌均匀后，研磨至细度≤3μm；将研磨后的浆料置于82℃保温搅拌2.5h，然后冷却至室温，即得改性苯丙乳液。

改性聚四氟乙烯蜡乳液的制备方法包括：称取以下重量的原料：将6份1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷和2份六甲基二硅氧烷加入到80份聚四氟乙烯蜡乳液中，在温度为65℃、转速为1500r/min下分散6h后自然冷却，即得到改性聚四氟乙烯蜡乳液。

所述改性纳米二氧化硅的制备方法包括：将1.2份的纳米二氧化硅与1.2份的无水乙醇混合，缓慢加入0.6份的乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀，调节pH至7.6，41℃恒温搅拌22h，冷却至室温，离心，56℃下真空干燥，研磨制得改性纳米二氧化硅。

所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括：将1.2份纳米碳酸钙和9份尿素加入52份蒸馏水中，在96℃搅拌条件下，缓慢加入5.2份硫酸钛溶液，直至滴加完成，加入表面活性剂，反应58min，于71℃干燥下13h。

所述改性云母粉的制备方法包括：将8.5份云母粉加入51份蒸馏水中，置于冰水浴条件下，搅拌同时加入5.1份浓盐酸，滴入8.5份TiCl

所述涂层的制备方法包括：

S1、将纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、玻璃粉、改性纳米碳酸钙和改性云母粉在85℃的温度下烘干1.5小时；

S2、向氟碳树脂树脂中加入干燥后的玻璃粉、改性纳米碳酸钙和改性云母粉混合均匀，然后研磨至细度≤5μm，继续加入改性聚四氟乙烯蜡乳液，混合均匀，得到混合物一；

S3、将纳米二氧化钛、纳米二氧化锆加入改性苯丙乳液中混合均匀，得到混合物二；

S4、将混合物一和混合物二进行混合均匀，然后加入消泡剂、成膜助剂、有机溶剂，制得涂料；

S5、将涂料涂覆在芯棒外层，然后按照25℃/min的升温速度，升温到300℃，并维持2.5h，然后按照15℃/min的降温速度降到常温。

实施例3

一种柱式复合绝缘子，其特征在于，所述柱式复合绝缘子包括芯棒、伞裙和金具，所述芯棒外层设置有涂层，所述涂层由以下原料制成：改性苯丙乳液55份、氟碳树脂25份、改性聚四氟乙烯蜡乳液6份、纳米二氧化锆7份、纳米二氧化钛9份、改性云母粉6份、改性纳米碳酸钙3份、玻璃粉2份、消泡剂2.5份、成膜助剂3份、有机溶剂25份。

消泡剂为硅油型有机硅消泡剂，为市售产品。

成膜助剂为醇酯十二，为市售产品。

有机溶剂是为丙酮。

所述改性苯丙乳液的制备方法包括：将65份苯丙乳液与2份全氟辛基三乙氧基硅烷、4份聚二甲基硅氧烷混合均匀在，1650r/min的搅拌速度下加入4份改性纳米二氧化硅，搅拌均匀后，研磨至细度≤3μm；将研磨后的浆料置于85℃保温搅拌2h，然后冷却至室温，即得改性苯丙乳液。

改性聚四氟乙烯蜡乳液的制备方法包括：称取以下重量的原料：将6份1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷和2份六甲基二硅氧烷加入到80份聚四氟乙烯蜡乳液中，在温度为65℃、转速为1500r/min下分散6h后自然冷却，即得到改性聚四氟乙烯蜡乳液。

所述改性纳米二氧化硅的制备方法包括：将1.5份的纳米二氧化硅与1.5份的无水乙醇混合，缓慢加入0.75份的乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀，调节pH至7.7，42℃恒温搅拌24h，冷却至室温，离心，57℃下真空干燥，研磨制得改性纳米二氧化硅。

所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括：将1.5份纳米碳酸钙和10份尿素加入55份蒸馏水中，在97℃搅拌条件下，缓慢加入5.5份硫酸钛溶液，直至滴加完成，加入表面活性剂，反应55min，于72℃干燥下12h。

所述改性云母粉的制备方法包括：将9份云母粉加入52份蒸馏水中，置于冰水浴条件下，搅拌同时加入5.3份浓盐酸，滴入9份TiCl

所述涂层的制备方法包括：

S1、将纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、玻璃粉、改性纳米碳酸钙和改性云母粉在90℃的温度下烘干1小时；

S2、向氟碳树脂树脂中加入干燥后的玻璃粉、改性纳米碳酸钙和改性云母粉混合均匀，然后研磨至细度≤5μm，继续加入改性聚四氟乙烯蜡乳液，混合均匀，得到混合物一；

S3、将纳米二氧化钛、纳米二氧化锆加入改性苯丙乳液中混合均匀，得到混合物二；

S4、将混合物一和混合物二进行混合均匀，然后加入消泡剂、成膜助剂、有机溶剂，制得涂料；

S5、将涂料涂覆在芯棒外层，然后按照30℃/min的升温速度，升温到320℃，并维持2h，然后按照20℃/min的降温速度降到常温。

实施例4

一种柱式复合绝缘子，所述柱式复合绝缘子包括芯棒、伞裙和金具，所述芯棒外层设置有涂层，所述涂层由以下原料制成：改性苯丙乳液58份、氟碳树脂28份、改性聚四氟乙烯蜡乳液7份、纳米二氧化锆8份、纳米二氧化钛10份、改性云母粉7份、改性纳米碳酸钙4份、玻璃粉2.5份、消泡剂2.8份、成膜助剂3.5份、有机溶剂28份。

消泡剂为硅油型有机硅消泡剂，为市售产品。

成膜助剂为醇酯十二，为市售产品。

有机溶剂是为丙酮。

所述改性苯丙乳液的制备方法包括：将68份苯丙乳液与2.5份全氟辛基三乙氧基硅烷、5份聚二甲基硅氧烷混合均匀在，1700r/min的搅拌速度下加入5份改性纳米二氧化硅，搅拌均匀后，研磨至细度≤3μm；将研磨后的浆料置于88℃保温搅拌1.5h，然后冷却至室温，即得改性苯丙乳液。

改性聚四氟乙烯蜡乳液的制备方法包括：称取以下重量的原料：将6份1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷和2份六甲基二硅氧烷加入到80份聚四氟乙烯蜡乳液中，在温度为65℃、转速为1500r/min下分散6h后自然冷却，即得到改性聚四氟乙烯蜡乳液。

所述改性纳米二氧化硅的制备方法包括：将1.8份的纳米二氧化硅与1.5份的无水乙醇混合，缓慢加入0.8份的乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀，调节pH至7.8，44℃恒温搅拌26h，冷却至室温，离心，58℃下真空干燥，研磨制得改性纳米二氧化硅。

所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括：将1.8份纳米碳酸钙和11份尿素加入58份蒸馏水中，在98℃搅拌条件下，缓慢加入5.8份硫酸钛溶液，直至滴加完成，加入表面活性剂，反应58min，于74℃干燥下12h。

所述改性云母粉的制备方法包括：将9.5份云母粉加入5.4份蒸馏水中，置于冰水浴条件下，搅拌同时加入5.4份浓盐酸，滴入9份TiCl

所述涂层的制备方法同实施例1。

实施例5

一种柱式复合绝缘子，所述柱式复合绝缘子包括芯棒、伞裙和金具，所述芯棒外层设置有涂层，所述涂层由以下原料制成：改性苯丙乳液60份、氟碳树脂30份、改性聚四氟乙烯蜡乳液8份、纳米二氧化锆10份、纳米二氧化钛12份、改性云母粉8份、改性纳米碳酸钙5份、玻璃粉3.5份、消泡剂3份、成膜助剂4份、有机溶剂30份。

消泡剂为硅油型有机硅消泡剂，为市售产品。

成膜助剂为醇酯十二，为市售产品。

有机溶剂是为丙酮。

所述改性苯丙乳液的制备方法包括：将70份苯丙乳液与3份全氟辛基三乙氧基硅烷、6份聚二甲基硅氧烷混合均匀在，1800r/min的搅拌速度下加入6份改性纳米二氧化硅，搅拌均匀后，研磨至细度≤3μm；将研磨后的浆料置于90℃保温搅拌1h，然后冷却至室温，即得改性苯丙乳液。

改性聚四氟乙烯蜡乳液的制备方法包括：称取以下重量的原料：将6份1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷和2份六甲基二硅氧烷加入到80份聚四氟乙烯蜡乳液中，在温度为65℃、转速为1500r/min下分散6h后自然冷却，即得到改性聚四氟乙烯蜡乳液。

所述改性纳米二氧化硅的制备方法包括：将2份的纳米二氧化硅与2份的无水乙醇混合，缓慢加入1份的乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀，调节pH至8，45℃恒温搅拌28h，冷却至室温，离心，60℃下真空干燥，研磨制得改性纳米二氧化硅。

所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括：将2份纳米碳酸钙和12份尿素加入60份蒸馏水中，在100℃搅拌条件下，缓慢加入6份硫酸钛溶液，直至滴加完成，加入表面活性剂，反应60min，于75℃干燥下14h。

所述改性云母粉的制备方法包括：将10份云母粉加入55份蒸馏水中，置于冰水浴条件下，搅拌同时加入5.5份浓盐酸，滴入10份TiCl

所述涂层的制备方法同实施例1。

对比例1

不对苯丙乳液、聚四氟乙烯蜡乳液、云母粉、纳米碳酸钙进行改性，其他同实施例1。

对比例2

不加改性苯丙乳液、纳米二氧化锆、纳米二氧化钛、改性云母粉、改性纳米碳酸钙，其他同实施例1。

本发明实施例1～5和对比例1～2中的涂层进行以下性能进行测试，测试方法和结果如下表1所示：

表1

由表1可以看出，实施例1～5中的涂层的接触角大于150°，附着力为1级，耐磨性测试中的接触角大于150°，耐水雾测试中的接触角大150°，冻融循环均大于130°，同时，具有耐化学试剂和耐油的效果，由此可见，实施例1～5中制得的涂料形成的涂层具有抗污的作用，灰尘无法在实施例1～5制得的涂料涂层表面附着，涂层表面的水也会将表层灰尘带走。将实施例1～5与对比例1～2比较可以看出，实施例1～5在各种测试中的接触角均大于对比例1(苯丙乳液、聚四氟乙烯蜡乳液、云母粉、纳米碳酸钙未改性)、对比例2(不加改性苯丙乳液、纳米二氧化锆、纳米二氧化钛、改性云母粉、改性纳米碳酸钙)，由此说明书，是否对苯丙乳液、聚四氟乙烯蜡乳液、云母粉、纳米碳酸钙进行改性以及是否添加改性苯丙乳液、纳米二氧化锆、纳米二氧化钛、改性云母粉、改性纳米碳酸钙均会影响涂层抗污闪的效果。

以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。