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电瓷绝缘子表面SiO2疏水薄膜的制备_论文

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维普资讯 http://www.cqvip.com 第2 8卷第 4期  20 年 1 07 2月  《 陶瓷学报》   J 0URNAL    0F CERAM I   CS Vol 8, o4  。 N 。 2 De 。00   c2 7 文章 编 号 :00 2 7 (0 7 O - 2 4 O   10 - 2 8 2 0 )4 O 9 - 4 电瓷绝缘子表面 SO2 i 疏水薄膜 的制备  杨 泰 生  田 辉  陈 玉清  ( 东轻 工业 学 院 , 南 :5 3 3   山 济 205 ) 摘 要  本文利用溶胶凝胶法 、 酸碱不 同催化溶 胶相混合 , 经过热处理 , 在电瓷片表面制 备了具有 双重粗糙 度的二氧化硅薄膜 , 形成  类似荷叶的微观结构 , 后用硅烷偶联剂(c 化学气相 修饰 , 然 s A) 在薄膜表 面 自 组装 一层 S A分子 , C 得到超疏水薄膜 。利用半球法  测接触角 , 用单因素实验 方法研 究酸碱两种催化方式下的溶胶浓度比 、 热处理温度 、 饰温度对疏水性能 的影响。结果表明 : 修 酸碱  溶胶相结合达到 了提高薄膜粗糙度 的效果 , 其耐候性和附着性能能够满足绝缘子 等瓷制 品的使 用要求 。   关键词 溶胶 一 凝胶 , 双重粗糙度 , 自组装 , 接触 角  中图分类号 :Q1 47 文献标识码 :   T   .1 7 5 A (J ) D I 年会上 曾专题讨论如何改变陶瓷产品表面性  G 1 前 言  超疏水膜的理 论研 究 自 2 0世纪 5 0年代 以来 日   趋成熟 , 而其应用研究相对滞后。由于其独特的表面  质翻 。为与之配合 , 在高压绝缘子表面涂覆疏水性涂  层抑制泄漏电流 , 解决瓷绝缘子的污秽问题成为应用  研究的重要课题。 绝缘子用 以悬挂并对接地体保持 电  气绝缘 , 对防止绝缘子污闪和覆冰闪络事故 , 电  提高 网运行的可靠性具有重要意义 。 在电瓷表面涂覆超疏  水薄膜是解决这一问题 的有效方法。 固体表面的润湿  性能与其化学组成和表 面形貌密切相关 , 本文就是基  于荷叶的疏水机理 , 在固体表面设计构建微纳米结构  相结合的疏水薄膜 , 并深入探讨了其制备工艺。   特性 , 在国防、 日常生活及 工业生产领域有着重要意  义 。最新的报道认 为: 在荷叶表面微米结构的乳突上  还存在着纳米结构 , 这种微米结构与纳米结构相结合  的阶层结构是引起: 面超疏水的根本原因【 表 ” 。荷叶的  这种超疏水特性的  , 饥理 为人们构建人工超疏水表面  和设计界面的润湿性提供了指导。   20 年 在 拜 罗伊 特 市举 行 的 德 国 陶 瓷 学 会  01 2 试 验  21 试 剂与 仪器  . 正硅酸乙酯 , 无水 乙醇 , 浓氨水 , 三甲基氯硅烷  ( 以上试 剂均 为分 析 纯 )  。 11 2电热鼓风干燥箱 , 0— 恒温磁力搅拌器 , 高温  箱式 电阻炉 , 烧杯 (0 m ,0m1, 10 l20 )移液管(m ,m , 1 l2 l   5 l1m )电瓷片。 m , 1, 0   图 _ 叶 表 面 微 观 结构   I荷 Fg 1 i。 M irs rc ue o  t sla  uf c   c o tu t r  fo u  e f  a e l s r 22 薄膜 的 制备  . 将正硅酸乙酯( E S 、 T O )无水乙醇( m)去离子  E 、 收稿1期:07 0-7 3 20—4 l  通讯联系人 : 杨泰生 , ,- a: ug5 @16 o   男 E m i on 18 2. r l y cn 维普资讯 http://www.cqvip.com 《 陶瓷学报》 0 7年第 4期  20 一。 g u    甚0   u 1   1 ; 1   如   们 ∞ 加       ∞   慢提起 , 溶胶便和溶剂一起附着在基 片上 , 在室温下  干燥 , 如此反复镀膜 , 再经过热处理 即可得到二氧化  硅薄膜 。用化学气相修饰的方法在薄膜表面 自 组装翻   A  0   D  E  0   H  硅烷偶联剂分子层 , 作为疏水介质。本试验深入研究  了不同酸碱溶胶浓度配比度薄膜粗糙度的影响【 并  4 】 , 探 讨 了溶 胶 的性 能 、不 同热 处 理过 程 以及不 同修 饰   图 2 薄 膜 表 面 上 的 水 滴模 型  Fg 2 i.  Mo el f t r o so  h   d     e   p   n te memb a e s r c   o wa dr r n   uf e a 温度对薄膜结构的影响 , 确定了最佳工艺。   水 、moL的盐酸 或 浓 氨水 以 一 定体 积 配 比混 合 , l V 在  23 接 触角 的测 定  . 磁力搅拌器上搅拌使之混合均匀, 反应进行。酸催化  采用微水滴放大测接触 角法[ 对薄膜上的水珠  S l , 反应搅拌 1h使之反应完全 , 9, 得到透明溶胶 ; 而碱催  化溶胶则需要搅拌 2mi后加氨水 , 0 n 再搅拌 2 , h 陈化  2h 4 方可得到半透明溶胶 。 在镀膜之前必须对基片进  照相 , 然后利用公式 O 2rt = a g 进行计算。 c  其示意图  U  如 图 2  。 行清洗, 以提高薄膜与基片之间的附着力。采用浸渍  人工提膜法进行镀膜 , 即将基片浸入溶胶 中, 然后慢  24 附着性 能 和耐候 性 的测 试  . 附着性能是薄膜材料与基材的结合强度 ,也是  罾   8   l   1   2   3   4   5   6   Co c nrt n Ra o ℃ ) ne t i   t (   ao i Fr  mp ru e C  i t ea r(



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