一种用于电气设备集中区域的多功能涂料及其制备方法转让专利
申请号 : CN202010994578.9
文献号 : CN112143292B
文献日 : 2021-11-09
发明人 : 吕德斌 , 周莹 , 高环宇 , 张玉良 , 陆斌 , 何通 , 杨汶宇 , 王倩
申请人 : 天元航材(营口)科技股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于电气设备集中区域的多功能涂料,其特征在于,其包含:
0.03‑20质量份的吸波材料、10‑30质量份的硅藻土、0‑40质量份的骨料、30‑100质量份的增稠保水剂、3‑5质量份的增强纤维、0.01‑3质量份的纳米铂粉末、0.1‑3质量份的导电微粉、24‑35质量份的白水泥、10‑12.5质量份的胶粉、10‑12.5质量份的PVB粘接剂;所述吸波材料为纳米二氧化钛负载高纯六方氮化硼/石墨烯纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的用于电气设备集中区域的多功能涂料,其特征在于,所述增稠保水剂为羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟甲基纤维素中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的用于电气设备集中区域的多功能涂料,其特征在于,所述增强纤维为陶瓷纤维;所述陶瓷纤维包括但不限于高铝硅酸铝纤维、普通硅酸铝纤维、多晶氧化铝纤维、含ZrO2、B2O3或Cr2O3的硅酸铝纤维,SiO2―CaO―MgO系陶瓷纤维、镁橄榄石纤维。
4.根据权利要求1或2所述的用于电气设备集中区域的多功能涂料,其特征在于,所述骨料包括膨胀蛭石和膨胀珍珠岩,其中膨胀蛭石和膨胀珍珠岩皆为粉末,且膨胀蛭石内部的铁、镁、铝硅盐酸的质量比为1:1:2。
5.根据权利要求1或2所述的用于电气设备集中区域的多功能涂料,其特征在于,所述胶粉为瓦克胶粉、易来泰胶粉或维纳欧胶粉。
6.根据权利要求1或2所述的用于电气设备集中区域的多功能涂料,其特征在于,所述吸波材料为锐钛矿型纳米二氧化钛负载高纯六方氮化硼/石墨烯纳米复合材料。
7.一种用于电气设备集中区域的多功能涂料的制备方法,其特征在于,其包括:第一步:制备吸波材料
所述吸波材料为纳米二氧化钛负载高纯六方氮化硼/石墨烯纳米复合材料,其制备方法如下:
S1:将粒径60‑100μm的石墨烯和六方氮化硼按照1:1‑3的质量比混合,放入微波等离子体化学气相沉积装置的原料室中;
S2:将微波等离子体化学气相沉积装置的腔体抽真空至 0.1 Pa以下,加热至800‑1200℃,保温使腔体内温度达到均衡,打开微波发生装置,通入80‑120 mL /min的氦气,调节微波功率至1000‑3300 W,腔体气压保持在2.6 ‑3.0kPa,温度在750 850℃,保持30 ‑40min;
~
S3:关闭微波电源,继续通入氦气使腔体以 2‑3℃/s速率冷却至70℃以下完成均化,得到六方氮化硼/石墨烯纳米复合材料;
S4: 取3‑20质量份的六方氮化硼/石墨烯纳米复合材料、3‑40质量份的金红石型纳米二氧化钛混合,在惰性气氛下共热到850‑950℃保温0.5‑3h,制成锐钛矿型纳米二氧化钛负载高纯六方氮化硼/石墨烯纳米复合材料,即吸波材料;
第二步:取0.03‑20质量份的上述吸波材料、10‑30质量份的硅藻土、0‑40质量份的骨料、30‑100质量份的增稠保水剂、3‑5质量份的增强纤维、0.01‑3质量份的纳米铂粉末、0.1‑
3质量份的导电微粉、24‑35质量份的白水泥、10‑12.5质量份的胶粉、10‑12.5质量份的PVB粘接剂粉末采用干混法混合均匀,制得用于电气设备集中区域的多功能涂料。
8.权利要求7所述的制备方法,其特征在于,在第二步中,所述干混法为超声波震荡混合法。
9.一种用于电气设备集中区域的多功能涂料的制备方法,其特征在于,其包括:第一步:制备吸波材料
所述吸波材料为纳米二氧化钛负载高纯六方氮化硼/石墨烯纳米复合材料,其制备方法如下:
步骤1:按照三聚氰胺和硼酸摩尔比1:1.5‑2.5混合均匀后在180‑200℃下煅烧8‑12h形成氮化硼前驱体,将前驱体粉碎后在5‑10Mpa的压力下压制成0.5‑1mm厚度的六方氮化硼薄膜前驱体;
步骤2:用焦耳加热碳作为加热元件形成均匀的高温环境,六方氮化硼薄膜前驱体被夹在两根碳条之间,呈三明治状;通入惰性气体,流速5L/min‑8L/min,在温度2000‑2500℃下,利用电容器瞬间高压放电除去杂质,使杂质气化,形成高纯六方氮化硼薄膜;
步骤3:将炭黑放到高纯六方氮化硼薄膜材料上,用压力机将二者压合,压力为2‑5MPa,保压时间2‑5s;
步骤4:将炭黑和高纯六方氮化硼薄膜材料的压合体放置在石英管中,石英管中通入惰性气体,启动放电装置,放电时间0.1s‑1s,内部温度2000‑3000K,待冷却后取出,用氩气吹扫2‑10min,得到高纯六方氮化硼/石墨烯纳米复合材料;
步骤5: 取3‑20质量份的高纯六方氮化硼/石墨烯纳米复合材料、3‑40质量份的金红石型纳米二氧化钛混合,在惰性气氛下共热到850‑950℃保温0.5‑3h,制成锐钛矿型纳米二氧化钛负载高纯六方氮化硼/石墨烯纳米复合材料,即吸波材料;
第二步:取0.03‑20质量份的上述吸波材料、10‑30质量份的硅藻土、0‑40质量份的骨料、30‑100质量份的增稠保水剂、3‑5质量份的增强纤维、0.01‑3质量份的纳米铂粉末、0.1‑
3质量份的导电微粉、24‑35质量份的白水泥、10‑12.5质量份的胶粉、10‑12.5质量份的PVB粘接剂粉末采用干混法混合均匀,制得用于电气设备集中区域的多功能涂料。
说明书 :
一种用于电气设备集中区域的多功能涂料及其制备方法
技术领域
背景技术
个环境中工作的人员的身体健康具有潜在威胁。主要包括以下几个因素:第一、大型电气设
备,包括供电设备、服务器、无线信号收发设备都会产生复杂的电磁信号,对人体机能产生
热效应、非热效应和积累效应等。 热效应:引起机体升温,从而影响到身体其他器官的正常
工作。 非热效应:人体的器官和组织都存在微弱的电磁场,它们是稳定和有序的,一旦受到
外界电磁波的干扰,处于不衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏,人体也会遭受损害。累积效
应:热效应和非热效应作用于人体后,当对人体的影响尚未来得及自我恢复之前,若再次受
到过量电磁波辐射的长期影响,其影响程度就会发生累积,久而久之会形成永久性累积影
响。各国科学家经过长期研究证明:长期接受电磁辐射会造成人体免疫力下降、新陈代谢紊
乱、提前衰老、心率失常、视力下降、血压异常、皮肤产生斑痘、粗糙等。第二、在高中压电气
设备集中区域,会使用如SF6断路器及GIS(国际上称为Gas Insulated Switchgear“气体绝
缘开关设备”)、SF6负荷开关设备、SF6绝缘输电管线、SF6变压器及SF6绝缘变电站等设备,主
要用于高中压电气设备绝缘/灭弧。SF6气体释放到环境中后浓度被积累,将对场所内及周
边造成污染,研究证明SF6浓度大或长期接触,人体可能表现出乏力、记忆力差、咽痛、胸闷
等症状。六氟化硫气体(SF6)在断路器和GIS操作过程中,由于电弧、电晕、火花放电和局部
放电、高温等因素影响下,SF6气体会进行分解,它的分解物遇到水分后会变成腐蚀性电解
质。尤其是有些高毒性分解物.如SF4、S2F2、S2F10 SOF2、HF和SO2,它们会刺激皮肤、眼睛、粘
膜,如果吸入量大,还会引起头晕和肺水肿,甚至致人死亡。第三、中高压电气通断易产生氮
氧化物,氮氧化物都具有不同程度的毒性,可刺激肺部,使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统
疾病,呼吸系统有问题的人士如哮喘病患者,会较易受二氧化氮影响。
发明内容
还对金属机壳或墙面有防腐效果,易于涂刷施工、附着力强,非常适于用在电气设备集中区
域的的室内墙壁或机壳表面,起到改善工作区环境,符合当前SHE(安健环)的企业生产理
念。
电微粉、24‑35质量份的白水泥、10‑12.5质量份的胶粉、10‑12.5质量份的PVB粘接剂;所述
吸波材料为纳米二氧化钛负载高纯六方氮化硼/石墨烯纳米复合材料。
只需要较少的加入量即可被稀释和分布到非常大面积的涂层中,无需添加过多吸波材料,
以便节省成本。
维,SiO2―CaO―MgO系陶瓷纤维、镁橄榄石纤维或特殊的氧化物纤维。所述增强纤维有利于
增强涂料固化后涂层的防裂性能,避免涂层出现裂纹而脱落。
的膨胀蛭石和膨胀珍珠岩可以增加建筑物的自重,遇火自然膨胀,这样在发生灾情的时候
使得墙体的隔热能力更佳,且无毒无味化学性质稳定。骨料是否添加、粒径和添加量可依据
所期望的涂层密度、手感、上墙状态添加。当涂料上墙后过重易脱落时,可减少骨料的添加
量。
微波功率至1000‑3300 W,腔体气压保持在2.6 ‑3.0kPa,温度在750 850℃,保持30 ‑
~
40min;
钛负载高纯六方氮化硼/石墨烯纳米复合材料,即吸波材料;
0.1‑3质量份的导电微粉、24‑35质量份的白水泥、10‑12.5质量份的胶粉、10‑12.5质量份的
PVB粘接剂粉末采用干混法混合均匀,制得用于电气设备集中区域的多功能涂料。
进纳米铂的催化氧化性能,增强其灭菌杀菌能力。
采用超声波震荡使涂料均质化再使用。
化硼薄膜前驱体;
℃下,利用电容器瞬间高压放电除去杂质,使杂质气化,形成高纯六方氮化硼薄膜;
气吹扫2‑10min,得到高纯六方氮化硼/石墨烯纳米复合材料;
二氧化钛负载高纯六方氮化硼/石墨烯纳米复合材料,即吸波材料。
材料,结合锐钛矿型纳米二氧化钛负载高纯六方氮化硼/石墨烯纳米复合材料,能参与分解
六氟化硫产生的副产物,降低六氟化硫和其副产物在空气中的浓度,降低对场所内人员的
健康威胁。本发明的涂料为粉体材料,具有施工简便、运输方便的等特点。
的作用。再配合其他功能助剂(纳米铂粉末、硅藻土、导电微粉等)和白水泥、增稠保水剂、胶
粉、PVB粘接剂等易于涂刷施工、附着力强、耐用时间长的涂料。
射有明显的吸收作用,其中纳米铂、导电微粉对电磁波有衰减作用,而六方氮化硼/石墨烯
复合纳米材料对太赫兹波就有直接的吸收作用;三种材料共同作用,可有效减少空间内的
电磁波辐射。
在湿度很大或南方等阴雨连绵的季节,有利于保持室内干燥和电气设备正常运转(避免潮
湿引起的连火/短路事故),硅藻土可以导致昆虫身体表面渗透压改变减少飞虫等可以造成
短路等不良问题。不仅硅藻土可以调节室内空气湿度,六方氮化硼/石墨烯复合纳米材料也
具有在湿度变化时改变对水分子排斥和亲和等作用的效果。硅藻土还可作为一种填料,用
于控制和调节涂料的颜色。
分解甲醛及其他有害物质的作用,以及一定的抑菌杀菌效果(纳米级二氧化钛在光照条件
下,能产生电子跃迁,产生强氧化剂和强还原剂,使涂料起到抗菌作用),可保持室内墙壁或
机壳表面的无菌性。涂料中的六方氮化硼/石墨烯复合纳米材料中的石墨烯具有防腐作用,
胶粉(常用于橡胶跑道、底板和防水层)可阻止水汽内渗,同样具有防止电气设备金属机壳
腐蚀的作用。
用。此外,通过对骨料粒径和添加量做出调整,可改变产品的手感和上墙状态。白水泥有利
于按照需求设计涂料的颜色,白水泥和胶粉具有粘合作用,胶粉赋予涂料一定防潮防水性
能。
具体实施方式
率至2500W,腔体气压保持在3.0kPa,温度在800℃,保持35min。
方氮化硼/石墨烯纳米复合材料(微观状态下石墨烯和氮化硼逐层叠加),即吸波材料。
白水泥、10质量份的瓦克胶粉、12质量份的PVB。上述各粉料在料槽中混合,并通过微波震荡
混匀,使用前加水,在高速分散机内分散均匀,出料得到料浆,即可用于施工。若料浆在使用
前经过较长时间的静置,则在正式使用前需要进行超声波振荡均化处理,以下各实施例和
对比例相同。
泥、10质量份的瓦克胶粉、10质量份的PVB。上述各粉料通过微波震荡,混匀制成一种可以方
便施工的防辐射涂料,使用前加水,在高速分散机内分散均匀,出料得到料浆,即可用于施
工。
电微粉(纳米级SnO2微粉)、35质量份的白水泥、12质量份的瓦克胶粉、12质量份的PVB粘接
剂。上述各粉料通过微波震荡,混匀制成一种可以方便施工的防辐射涂料,使用前加水,在
高速分散机内分散均匀,出料得到料浆,即可用于施工。
电微粉(纳米级SnO2微粉)、30质量份的白水泥、11质量份的瓦克胶粉、11质量份PVB粘接剂。
上述各粉料通过微波震荡,混匀制成一种可以方便施工的防辐射涂料,使用前加水,在高速
分散机/球磨机内分散均匀,出料得到料浆,即可用于施工。
微粉(纳米级SnO2微粉)、35质量份的白水泥、10质量份的瓦克胶粉、12质量份PVB。上述各粉
料通过微波震荡,混匀制成一种可以方便施工的防辐射涂料,使用前加水,在高速分散机/
球磨机内分散均匀,出料得到料浆,即可用于施工。
能(玻璃板的电磁屏蔽效能可忽略)。其中,按照电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法 GJB
6190‑2008 测试各涂料层的电磁屏蔽性能。附着力按照GB/T9283‑88(涂层附着力划格法测
定的评定标准)。
材料在电磁屏蔽性能上发挥重要作用。对比例3和对比例4的涂料电磁屏蔽效能的之和仍显
著低于实施例1在相同频率点(Hz)的屏蔽效能。由此可见,本发明涂料中的辐射吸收材料、
导电微粉、纳米铂在电磁屏蔽效能上具有协同效应,三种组分单独添加的电磁屏蔽作用的
叠加,不能得到本发明的技术效果。此外,本实施例1和对比例1‑4的涂料在附着力相当,都
具有较好的附着力,说明辐射吸收材料的加入不会影响涂料的附着力。
实施例1 35%
对比例1 40.8%
对比例4 47.3%
因此在SF6气体分子被催化分解后产生的更小分子,易于被硅藻土吸附固定,从而净化了空
气环境。
案作出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。