[发明专利]一种抑制环氧树脂表面电荷积聚的纳米涂层及制备方法

说明书

本发明公开了一种抑制环氧树脂表面电荷积聚的纳米涂层及制备方法，包括以下步骤：称取MMT，分散于去离子水中，形成质量浓度为1wt%的悬浮液；S2.向步骤S1制备的悬浊液中加入PVA和去离子水，使PVA质量占PVA和MMT总固体质量的40wt%‑60wt%，溶液中总固体质量分数为1wt%‑2wt%；S3.待PVA完全溶解后加入交联剂GA，恒温下超声15‑30min，形成PVA/MMT分散系；S4.环氧树脂绝缘子在等离子体中处理4‑8分钟；S5.环氧树脂绝缘子垂直浸没到浸渍液PVA/MMT分散系当中，形成PVA/MMT二维纳米涂层，涂层具有特殊的纳米量级层状结构，可以使环氧树脂绝缘子表面陷阱能级从1.02 eV左右降为0.86 eV左右，有助于载流子沿着这些平行排列的有机硅酸盐晶体片层表面疏散；可以降低绝缘子表面电荷积聚，使得直流闪络电压提高20%左右。

技术领域

本发明涉及绝缘技术领域，具体来说，涉及一种抑制环氧树脂表面电荷积聚的纳米涂层及制备方法。

背景技术

直流电压下，绝缘子表面电荷积聚问题是导致绝缘子沿面闪络电压下降的原因，所以需要解决电荷积聚问题。目前，研究者提出的用于抑制表面电荷积聚的材料改性方法主要有两种，一种是表面氟化处理，一种是等离子体处理。

表面氟化处理是利用氟气的强氧化性，对绝缘材料表面进行直接的氟化反应，形成与基体有机结合的牢固的碳-氟（C-F）表层，通过改变材料表面的物理和化学结构，来提高绝缘子的表面电导率，达到促进电荷消散，抑制电荷积聚的目的。其显著的缺点有三个：一是氟气氟是剧毒性气体，能刺激眼、皮肤、呼吸道粘膜，在工业生产应用中需要特殊的防护设施，对氟气的贮存运输等都需要特殊防护，增加了成本；二是氟气不但与绝缘子（环氧树脂材料）进行反应，还会与金属反应，腐蚀金属，因此在处理中难免会与绝缘子的法兰和嵌件发生反应，对其进行腐蚀；三是这种化学处理方法改变了绝缘子表面的化学成分，会加速绝缘子表面的老化，其长期稳定性仍待考察。

等离子体处理是采用介质阻挡放电形式或大气压等离子体射流形式，用低温等离子体对绝缘材料表面进行改性，主要是改变物理形貌（粗糙度），也可以加入一些其它气体参与化学反应，形成镀层。其缺点有两个：一是无论哪种放电形式，都需要特殊的电极结构。比如DBD放电，正负电极只能呈平板状，绝缘子放在它们之间，被处理的绝缘子只能是平板；比如APPJ，放电是射流状，只能处理很小的面积。二是无论哪种放电形式，很难做到均匀放电、均匀处理。因此，该概念根本无法满足大规模工业应用的要求。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种抑制环氧树脂表面电荷积聚的纳米涂层及制备方法，能够解决上述技术问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种纳米涂层浸渍液制备方法，包括以下步骤：

S1. 称取MMT，分散于去离子水中，形成质量浓度为1wt%的悬浮液，然后高速搅拌5-10 min，并采用超声处理15-30 min；

S2. 向步骤S1制备的悬浊液中加入PVA和去离子水，使PVA质量占PVA和MMT总固体质量的40wt%-60wt%，溶液中总固体质量分数为1wt%-2wt%，将混合物置于水浴中，边搅拌边升温至90 ℃，并再次超声分散15-30min；

S3. 待PVA完全溶解后加入交联剂GA，使GA摩尔数与PVA链上羟基的摩尔总数之比为1:20，并加入交联反应的催化剂HCl，其催化剂HCl摩尔数与GA的摩尔数之比为1:5，恒温下超声15-30min，形成均一透明的纳米涂层浸渍液PVA/MMT分散系。

进一步地，步骤S2所述向步骤S1制备的悬浊液中加入PVA和去离子水，使PVA质量占PVA和MMT总固体质量的50wt%。