[发明专利]一种高沿面闪络电压超疏水涂层及其制备方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于超疏水材料技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

为达上述目的，本发明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：

(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；

(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；

(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(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。

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。

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。

进一步地，步骤(2)中疏水性二氧化硅的粒径为18～22nm。

进一步地，步骤(2)中水浴温度为50～70℃。

进一步地，步骤(3)中六方氮化硼纳米片通过以下方法制得：

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。

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)。

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)。

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。

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。

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。

综上所述，本发明具有以下优点：