本发明涉及绝缘涂料技术领域，尤其涉及一种散热绝缘涂料及其制备方法与应用。
背景技术：
城市配网架空裸导线架设靠近楼房、树木、鱼塘，达不到安全距离，容易发生短路停电和触电伤亡事故。农村配网裸导线因鸟害、树竹、小动物接触而导致线路跳闸停电，甚至线路本体损伤，严重影响配网安全稳定运行。因此配网架空裸导线需要一定的绝缘措施来保证运行安全。现在常见的绝缘方法有加装绝缘卡套、采用牵制、支撑绝缘子、安装相间间隔棒等。但是采用上述绝缘方法会存在停电时间短、工期紧、现场管理复杂、需要更换杆塔等问题，有时甚至还需要砍伐树木来进行上述绝缘工作。
现有的绝缘涂料散热性能较差，由于导线有电阻会发热，现有的绝缘涂料会导致导线温度升高，当导线受到雷击时不易散热导致导线烧坏。
技术实现要素：
本发明提供了一种散热绝缘涂料及其制备方法与应用，解决了现有的导线绝缘涂料的散热性能差的问题。
其具体技术方案如下：
本发明提供了一种散热绝缘涂料，按质量份数计，包括以下组分：
聚氨酯树脂50～54份，优选为52份；
环氧树脂18～20份，优选为18份；
第一交联剂4份；
氮化硼颗粒7～8份，优选为7份；
石灰石颗粒5份；
玻璃微球5份；
成膜剂4～6份，优选为5份。
优选地，所述第一交联剂选自4,4′-甲撑双环己烷胺、乙二胺或二乙烯三胺。
优选地，所述环氧树脂包括双酚a环氧树脂或环氧氯丙烷和双酚a聚合形成的环氧树脂，更优选为液态的双酚a环氧树脂。
聚氨酯树脂分子量为20000～100000，本发明聚氨酯树脂分子量优选为30000～40000。环氧树脂分子量为10000-100000，本发明环氧树脂分子量优选为50000～60000，环氧树脂的环氧当量为175～200g/mol。
所述氮化硼颗粒的粒径为50～200微米，更优选为80微米；
所述石灰石颗粒的粒径为50～200微米，更优选为80微米；
所述玻璃微球的粒径为50～200微米，更优选为80微米。
优选地，所述聚氨酯树脂的制备方法为：
将1,6-六亚甲基二异氰酸酯、氟乙基乙烯基醚多元醇和交联剂在催化剂的条件下反应，得到所述聚氨酯树脂。
优选地，所述第二交联剂为1,6-己二醇、双氰胺或邻苯二甲酸酐，更优选为1,6-己二醇；
所述催化剂为二甲基乙醇胺、乙二胺或四乙烯五胺，更优选为二甲基乙醇胺；
所述1,6-六亚甲基二异氰酸酯、所述氟乙基乙烯基醚多元醇和所述第二交联剂的质量比为(7：2：1)～(7.25：1.5：1.25)，更优选为7：2：1；
所述反应条件具体为：在230℃～250℃下以1800r/min～2000r/min的搅拌速度搅拌30min～40min，更优选为在230℃下以1800r/min的搅拌速度搅拌30min。
优选地，所述成膜剂由所述丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇、丙二醇、月桂酸甲酯和己二醇丁醚醋酸酯混合搅拌制得。本发明提供的成膜剂成膜效果更稳定，产物耐候性更强。
优选地，所述丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇、丙二醇、月桂酸甲酯和己二醇丁醚醋酸酯的质量比为(8：4：4：3：1)～(7：4：4：3：1)，更优选为8：4：4：3：1；
所述搅拌的温度为室温，时间为60min～90min，更优选为1h，转速为1500r/min～1800r/min，更优选为1500r/min。
本发明还提供了上述散热绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：
将聚氨酯树脂与环氧树脂进行第一混合搅拌，加入4,4′-甲撑双环己烷胺进行第二混合搅拌，然后加入氮化硼颗粒、石灰石颗粒、玻璃微球和成膜剂进行第三混合搅拌，得到散热绝缘涂料。
本发明中，第一混合搅拌后，加入4,4′-甲撑双环己烷胺使环氧树脂和聚氨酯树脂之间发生交联反应，结合更紧密，避免出现分层现象。然后加入氮化硼颗粒、石灰石颗粒、玻璃微球物理分散在散热绝缘涂料中。
优选地，所述第一混合搅拌的转速为1500r/min～1800r/min，时间为20min～30min，温度为40℃～50℃，更优选地，所述第一混合搅拌的转速为1500r/min，时间为20min，温度为40℃；
所述第二混合搅拌的转速为1500r/min～1800r/min，时间为30min～35min，温度为60℃～70℃，更优选地，所述第二混合搅拌的转速为1500r/min，时间为30min，温度为60℃；
所述第三混合搅拌的转速为2000r/min～2200r/min，时间为30min～40min，温度为60℃～70℃，更优选地，所述第三混合搅拌的转速为2000r/min，时间为30min，温度为60℃。
本发明中，室温均为25℃±5℃，优选为25℃。
本发明还提供了上述散热绝缘涂料在制备导线涂层中的应用。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种散热绝缘涂料，该涂料涂层在60℃及300w紫外线灯辐射条件下，该涂料具有4800h的耐老化时间，耐老化性能优越，可以大大减少维护次数和维护成本；固化后的涂层体积电阻率大于1012ω·m，交流电介电强度大于35kv/mm，能够有效防止裸导线漏电，防止其被击穿造成的安全隐患；固化后的涂层综合热辐射系数大于0.89ε，具有良好的散热性能，能够有效的防止雷击后裸导线的烧蚀现象。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种散热绝缘涂料及其制备方法与应用，用于解决现有的导线绝缘涂料的散热性能差的问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中商业涂料购自淄博吉祥陶瓷科技有限公司的bn-e5氮化硼绝缘涂料。
实施例1
本实施例为散热绝缘涂料的制备
(1)聚氨酯树脂的制备：将1,6-六亚甲基二异氰酸酯和氟乙基乙烯基醚多元醇按质量分数70％：20％配比混合，再加入10％1,6-己二醇作为交联剂，在230℃的反应釜中，以二甲基乙醇胺作为催化剂反应以1800r/min的搅拌速度搅拌30min，得到聚氨脂树脂。
(2)成膜剂的制备：以20：20：15：5的质量比，依次称取丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇、丙二醇、月桂酸甲酯与己二醇丁醚醋酸酯。将丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇、丙二醇、月桂酸甲酯与己二醇丁醚醋酸酯在常温(25℃)下混合，以1500r/min的转速搅拌1h，得到成膜剂。
(3)散热绝缘涂料的制备：以52：18：4：7：5：5：5的质量比，依次称取步骤(1)聚氨酯树脂、液态双酚环氧树脂、4,4′-甲撑双环己烷胺、氮化硼颗粒、石灰石颗粒、玻璃微球和步骤(2)成膜剂。将聚氨酯树脂与液态双酚环氧树脂混后，在40℃下以1500r/min转速搅拌20min，加入4,4′-甲撑双环己烷胺，升温至60℃，以1500r/min的转速搅拌30min，在60℃下再加入氮化硼颗粒(80微米)、石灰石颗粒(80微米)、玻璃微球(80微米)和成膜剂，以2000r/min搅拌30min，得到固化的散热绝缘涂料。
实施例2
本实施例为散热绝缘涂料的制备
(1)聚氨酯树脂的制备：将1,6-六亚甲基二异氰酸酯和氟乙基乙烯基醚多元醇按质量分数70％：20％配比混合，再加入10％1,6-己二醇作为交联剂，在230℃的反应釜中，以二甲基乙醇胺作为催化剂反应以1800r/min的搅拌速度搅拌30min，得到聚氨脂树脂。
(2)成膜剂的制备：以20：20：15：5的质量比，依次称取丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇、丙二醇、月桂酸甲酯与己二醇丁醚醋酸酯。将丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇、丙二醇、月桂酸甲酯与己二醇丁醚醋酸酯在常温(25℃)下混合，以1500r/min的转速搅拌1h，得到成膜剂。
(3)散热绝缘涂料的制备：以50：20：4：5：5：5：5的质量比，依次称取步骤(1)聚氨酯树脂、液态双酚环氧树脂、4,4′-甲撑双环己烷胺、氮化硼颗粒、石灰石颗粒、玻璃微球和步骤(2)成膜剂。将聚氨酯树脂与液态双酚环氧树脂混后，在40℃下以1500r/min转速搅拌20min，加入4,4′-甲撑双环己烷胺，升温至60℃，以1500r/min的转速搅拌30min，在60℃下再加入氮化硼颗粒(80微米)、石灰石颗粒(80微米)、玻璃微球(80微米)和成膜剂，以2000r/min搅拌30min，得到固化的散热绝缘涂料。
对比例1
本对比例为绝缘涂料的制备
(1)聚氨酯树脂的制备：将1,6-六亚甲基二异氰酸酯和氟乙基乙烯基醚多元醇按质量分数70％：20％配比混合，再加入10％1,6-己二醇作为交联剂，在230℃的反应釜中，以二甲基乙醇胺作为催化剂反应以1800r/min的搅拌速度搅拌30min，得到聚氨脂树脂。
(2)成膜剂的制备：以20：20：15：5的质量比，依次称取丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇、丙二醇、月桂酸甲酯与己二醇丁醚醋酸酯。将丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇、丙二醇、月桂酸甲酯与己二醇丁醚醋酸酯在常温(25℃)下混合，以1500r/min的转速搅拌1h，得到成膜剂。
(3)散热绝缘涂料的制备：以50：20：4：2：2：2：5的质量比，依次称取步骤(1)聚氨酯树脂、液态双酚环氧树脂、4,4′-甲撑双环己烷胺、氮化硼颗粒、石灰石颗粒、玻璃微球和步骤(2)成膜剂。将聚氨酯树脂与液态双酚环氧树脂混后，在40℃下以1500r/min转速搅拌20min，加入4,4′-甲撑双环己烷胺，升温至60℃，以1500r/min的转速搅拌30min，在60℃下再加入氮化硼颗粒(80微米)、石灰石颗粒(80微米)、玻璃微球(80微米)和成膜剂，以2000r/min搅拌30min，得到固化的绝缘涂料。
实施例3
对实施例1～2制得的固化的散热绝缘涂料、对比例1固化的绝缘涂料和固化的商业涂料进行性能测试
(1)将实施例1～2固化的散热绝缘涂料、对比例1固化的绝缘涂料和固化的商业涂料分别在60℃及300w紫外线灯辐射条件下测试。
实施例1提供的散热绝缘涂料具有4800h的耐老化时间，实施例2提供的散热绝缘涂料有4000h的耐老化时间，对比例1提供的绝缘涂料具有3000h的耐老化时间，商业涂料具有2000h的耐老化时间。
综上，实施例1散热绝缘涂料具有较大的耐候性优势，耐老化性能优越。
(2)将实施例1～2提供的固化的散热绝缘涂料、对比例1提供的固化的绝缘涂料和固化的商业涂料。按绝缘性能按照gb2643-81电工绝缘无溶剂漆试验方法测试。
实施例1提供的固化的散热绝缘涂料固化后的涂层体积电阻率大于1012ω·m，交流电介电强度大于35kv/mm；实施例2提供的散热绝缘涂料固化后的涂层体积电阻率大于1011ω·m，交流电介电强度大于30kv/mm；对比例1提供的绝缘涂料固化后的涂层体积电阻率大于1011ω·m，交流电介电强度大于25kv/mm；商业涂料固化后的涂层体积电阻率大于1011ω·m，交流电介电强度大于20kv/mm。
由实验数据可知实施例1提供的散热绝缘涂料能够有效防止裸导线漏电，防止其被击穿造成的安全隐患；固化后的涂层综合热辐射系数大于0.89ε，具有良好的散热性能。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。