本技术公开基于等离子体的自组装非线性电导涂层制备系统及方法,系统包括等离子体处理平台、制样平台和固化平台;所述等离子体处理平台包括等离子体放电电源、示波器、配气仪和反应腔体;所述制样平台包括超声搅拌单元、磁力搅拌单元和真空搅拌单元,所述固化平台包括加热烘箱,以及设置在所述加热烘箱内的浇注模具,浇注模具连接有诱导电极组件。本基于等离子体的自组装非线性电导涂层制备系统不仅能够综合等离子体改性技术实现对电场诱导制备涂层方法的优化,还能兼顾涂层结合强度的需求,制备出优异的非线性电导特性和良好的表面附着力的非线性电导涂层。
背景技术
绝缘子表面电荷积聚是限制高压直流气体绝缘装备(GIS/GIL)发展的主要问题,而在绝缘子表面涂覆非线性电导涂层是一种极具潜力的电荷抑制方法。通过在涂料基体中掺杂具备非线性电导特性的功能填料,可以有效改善绝缘子表面的电荷和电场分布从而提高闪络电压,且掺杂浓度越高,涂层具备的非线性电导特性越强,电荷电场调控效果也随之提升。但高浓度的填料掺杂会使涂层本身的机械强度会下降,与绝缘子间的结合力也会减小,这导致现有技术所制备涂层的长期工作的稳定性差。
利用等离子体对材料表面进行改性极具应用前景,等离子体中含有大量活性粒子,和绝缘材料表面作用后可以打开表面化学键,增强涂层与绝缘基材间的表面键合;活性粒子轰击绝缘基材表面可改变表面形貌,增加表面粗糙度,从而增强涂层与绝缘基材间的机械互锁,共同促进结合力的提升。在外加电场的作用下,涂层中的填料微粒沿着电场方向排列成链,增大非线性电导率,提升涂层对电场的调控作用和对表面电荷的抑制效果,电场诱导使涂层在较低填料浓度下保持良好的电荷调控作用,同样有利于涂层和绝缘基材间的结合力。利用等离子体对填料微粒进行处理,填料与活性粒子反应引入特定官能团增强分子极性,在外加电场的作用下,比不经等离子体处理的填料更容易沿电场方向形成链状导电通道,进一步提升非线性电导涂层对表面电荷的调控作用,降低了涂层对填料浓度的需求,有利于提高涂层和绝缘基材间的结合强度。可见,通过利用等离子体技术分别处理绝缘基材和涂料中的填料微粒能使得最终所得涂层兼具优异的非线性电导特性和良好的表面附着力,适合在实际工程中推广。
然而,制备这种非线性电导涂层需要组合搅拌、固化等多种实验装置并综合等离子体处理、电场诱导等多种技术手段,基于大量实验和理化性质表征结果选择最优的等离子体处理条件,并在涂料固化过程中进行电场诱导。这就需要针对上述要求设计相应的涂层制备系统。鉴于此,本发明设计了一套基于等离子体优化技术的自组装非线性电导涂层制备系统。
实现思路