一種可室溫固化耐強電場涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬涂料技術領域，具體涉及一種可室溫固化耐強電場涂料及其制備方法。
[0002]【背景技術】:
世界各發達國家從上個世紀60年代開始研究特高壓輸電技術，前蘇聯于1985年建成了 1150 kV線路，日本于1988年開始建1000 kV線路，美國電力公司(AEP)在765 kV基礎上研究1500 kV特高壓輸電技術。我國起步比較晚，但發展很快，已經建成多回500kV的超高壓線路，西北750 kV線路準備開工建設，更高電壓等級的特高壓輸電是必然的趨勢。由于輸電電壓的提高，必然導致輸變電設備表面涂層長期經受電場強度以及大電流引起的局部溫度過高的環境的破壞，從而會因電暈現象和強電場效應引起一系列的涂層失效導致的腐蝕問題。
[0003]目前，耐強電場和超高溫材料主要包括難熔金屬及其合金、金屬間化合物、陶瓷及其復合材料、碳/碳復合材料。金屬鎢的熔點最高，但其密度較大，且在低溫時呈現脆性，成型加工難；錸、銥在地球上含量極少，價格昂貴。陶瓷及其復合材料使用較多的是碳化物和硼化物，如碳化鋯、碳化硅、碳化鈦等，其中碳化鋯在高溫氧化為二氧化鋯，碳化硅高于2000°C開始升華。而碳化鈦的熔點高達3250°C，具有良好的耐磨性和抗氧化性，但其強度和韌性不足，需添加第二相的方法抑制晶粒生長。二氧化鋯的熱導率相當低，特別是含6-8%的氧化釔的二氧化鋯粉末具有更好的抗熱震性，熱導率比全二氧化鋯更低。
[0004]涂層的制備方式很多，如熱擴散滲鋁、氣相化學沉積法、電弧沉積法、濺射等。這些工藝不是工作溫度較高，操作復雜，就是設備要求高，涂層生產成本昂貴。因此，選擇涂層材料能滿足耐強電場、耐沖刷的同時，簡化工藝過程，降低制作成本也是關鍵所在。
【發明內容】
[0005]針對上述現有技術中存在的問題，本發明提供了一種可室溫固化耐強電場涂料及其制備方法。一個目的在于提供一種可室溫固化耐強電場涂料，確保電網中的塔、支架和變壓器等輸變電設備金屬構件的安全運行；另一個目的在于提供一種成本低、設備要求簡單、產品性能優異并且工藝簡單、成本低的可室溫固化耐強電場涂料及其制備方法。
[0006]本發明的發明目的是通過以下技術方案實現的:
一種可室溫固化耐強電場涂料，是由下述原料按質量份數比組成，包括:酚醛環氧樹脂80-120份；碳化鈦10-2000份；含8%氧化釔的氧化鋯10-2000份；鋁粉0.1-100份；聚酰亞胺樹脂0.1-100份；聚醚醚酮樹脂0.1-100份；溶劑100-2000份；胺類固化劑10-300 份。
[0007]所述涂料配比的最佳優選值是:由下述原料按質量份數比組成，包括:酚醛環氧樹脂100份；碳化鈦300-1500份；含8%氧化釔的氧化鋯300-1500份；鋁粉30-70份；聚酰亞胺樹脂0.1-70份；聚醚醚酮樹脂0.1-70份；溶劑300-1000份；胺類固化劑1-1OOo
[0008]所述的酚醛環氧樹脂為淺黃色透明液體，環氧當量為177-200克/當量；所述的碳化鈦的純度為99%，粒徑為30-60 μ m ;所述的含8%氧化乾的氧化錯，其中氧化錯的含量為91.81%，氧化乾的含量為8.19%，粒徑為2-12 μm ;所述的招粉，純度為98%，粒徑為30-50 μ m ;所述的聚酰亞胺樹脂，純度^ 99%，粒徑為30_40 μ m ;所述的聚醚醚酮，粒徑為 20-80 μ m，密度 1.32 g/cm3。
[0009]所述的溶劑為環己酮。
[0010]所述的一種可室溫固化耐強電場涂料的制備方法，是按上述質量份數比取酚醛環氧樹脂氧樹脂作為成膜物質，首先將酚醛環氧樹脂和環己酮置于溶器中室溫攪拌至完全溶解，然后按所述質量份數加入填料，包括碳化鈦、氧化鋯、鋁粉，并且和研磨珠在研磨機上研磨30-60分鐘；然后，按所述質量份數加入聚酰亞胺樹脂和聚醚醚酮樹脂，繼續研磨30-60分鐘，使各種填料均勻混合；最后用100-300目篩網過濾，制成涂料A組分待用；涂料B組分為胺類固化劑；
涂層制備方法為:首先對選取的金屬基體進行噴砂處理，使基體表面粗糙度Ra<Q.6微米，并對金屬基材表面進行清洗，晾干后得到潔凈的金屬基體待用；再通過空氣噴涂方式涂裝涂層，噴涂壓力為0.3-0.4Mpa，槍嘴與工件之間距離為10-15cm，近似垂直噴涂面；涂層厚度由噴涂次數控制，每次噴涂厚度約為150-600 μπι ;最后涂層在室溫下固化24-56小時。
[0011]所述的涂料B組分為胺類固化劑，包括腰果殼胺、聚酰胺和四乙烯五胺。
[0012]所述的對金屬基材表面進行清洗，采用無水乙醇或丙酮。
[0013]所述的涂層固化過程采用室溫下固化48小時。
[0014]本發明的優點及有益效果是:
本發明是以酚醛環氧樹脂復合材料即碳化鈦與含6-8%的氧化釔的二氧化鋯粉末作為填料，制備耐強電場的涂層，成膜物質是酚醛環氧樹脂、聚酰亞胺樹脂或聚醚醚酮樹脂，在強電場的沖擊過程中形成碳骨架作為支撐。同時采用碳化鈦、含8%氧化釔的氧化鋯、鋁粉等填料來增強涂層強度和抗強電場破壞性能，有效阻止和延緩涂層中有機樹脂的分解，增強了涂層抗大電流和瞬間高溫的破壞性能，而且明顯降低了制備成本。同時其制備工藝簡單，選取廣泛易得的原料。涂料涂裝固化后制備的耐強電場涂層與金屬基材有很好的結合性能，具有耐強電場沖擊和抗氧化性能，涂層未發生明顯的開裂和剝落現象，制備的耐強電場涂層同時具有很好的防腐性能。該涂層能夠承受強電場沖擊和每秒2000°C的瞬態超高溫，可作為電網中的塔、支架和變壓器等輸變電設備金屬構件的防護涂層材料。
【具體實施方式】
[0015]一種可室溫固化耐強電場涂料，是由下述原料按質量份數比組成，包括:酚醛環氧樹脂80-120份；碳化鈦10-2000份；含8%氧化釔的氧化鋯10-2000份；鋁粉0.1-100份；聚酰亞胺樹脂0.1-100份；聚醚醚酮樹脂0.1-100份；環己酮溶劑100-2000份；胺類固化劑10-300份。
[0016]所述的酚醛環氧樹脂為淺黃色透明液體，環氧當量為177-200克/當量；所述的碳化鈦的純度為99%，粒徑為30-60 μ m ;所述的含8%氧化乾的氧化錯，其中氧化錯的含量為91.81%，氧化乾的含量為8.19%，粒徑為2-12 μm ;所述的招粉，純度為98%，粒徑為30-50 μ m ;所述的聚酰亞胺樹脂，純度^ 99%，粒徑為30_40 μ m ;所述的聚醚醚酮，粒徑為20-80 μm，密度1.32 g/cm3。所述的溶劑為環己酮。
[0017]所述涂料配比的最佳優選值是:由下述原料按質量份數比組成，包括:酚醛環氧樹脂80-120份；碳化鈦300-1500份；含8%氧化釔的氧化鋯300-1500份；鋁粉30-70份；聚酰亞胺樹脂0.1-70份；聚醚醚酮樹脂0.1-70份；溶劑100-2000份；胺類固化劑1-1OOo
[0018]本發明提出的一種可室溫固化耐強電場涂料的制備方法如下:
按上述質量份數比取酚醛環氧樹脂作為成膜物質，首先將酚醛環氧樹脂和環己酮置于溶器中室溫攪拌至完全溶解，然后按所述質量份數加入填料，包括碳化鈦、氧化鋯、鋁粉，并且和研磨珠在研磨機上研磨30-60分鐘；然后，按所述質量份數加入聚酰亞胺樹脂和聚醚醚酮樹脂，繼續研磨30-60分鐘，使各種填料均勻混合；最后用100-300目篩網過濾，制成涂料A組分待用；涂料B組分為胺類固化劑；所述的涂料B組分為胺類固化劑，包括腰果殼胺、聚酰胺和四乙烯五胺。
[0019]涂層制備方法為:首先對選取的金屬基體進行噴砂處理，使基體表面粗糙度Ra<0.6 μπι，并對金屬基材表面采用無水乙醇或丙酮進行清洗，晾干后得到潔凈的金屬基體待用；再通過空氣噴涂方式涂裝涂層，噴涂壓力為0.3-0.4Mpa，槍嘴與工件之間距離為10-15cm，近似垂直噴涂面；涂層厚度由噴涂次數控制，每次噴涂厚度約為150-600 μπι ;最后，涂層固化過程采用室溫下固化24-56小時。
[0020]實施例1:
一種可室溫固化耐強電場涂料，是由下述原料按質量份數比組成，包括:酚醛環氧樹脂10g ;碳化鈦820g ;含8%氧化釔的氧化鋯550g ;鋁粉65g ;聚酰亞胺樹脂55g ;聚醚醚酮樹脂55g;環己酮溶劑800g;胺類固化劑選擇腰果殼胺固化劑80g。
[0021]其制備方法如下:將10g酚醛環氧樹脂加入盛有SOOg環己酮的容器中，在室溫下攪拌至酚醛環氧樹脂完全溶解，接著加入820g碳化鈦、550g含8%氧化釔的氧化鋯和100g研磨珠在砂磨機上研磨60分鐘，而后加入65g鋁粉、55g聚酰亞胺和55g聚醚醚酮，繼續研磨60分鐘，將各種填料均勻混合，最后用200目篩網過濾，制備成涂料A組分待用，涂料B組分為SOg腰果殼胺固化劑。
[0022]涂層制備方法為:首先對選取的金屬基體進行噴砂