CN101440254B - 一种电站变压器内外壁装饰防腐漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电站变压器内外壁装饰防腐漆，包括主漆与固化剂，其特征在于外壁漆的主漆与固化剂按5∶1配漆，内壁漆的主漆与固化剂为8∶1配漆，固化剂为IPDI三聚体改性HDI缩二脲。本发明的电站变压器内壁漆耐油性优异，漆膜长期浸泡在90-110℃变压器油中，仍表现出良好的防护性能和电绝缘性。电站变压器外壁漆耐候性优异，可有效提高防护性，延长设备的使用寿命、减少维修费用、停电损失、提高输电效率。

Description

一种电站变压器内外壁装饰防腐漆及其制备方法

技术领域：

本发明属于新材料技术领域，具体的说是一种电站变压器内外壁装饰防腐漆。

背景技术：

随着我国送配电技术的不断发展，变压器特别是大型变压器技术也有了很大的进步，对变压器内外壁装饰防腐的要求也越来越高，以往采用的环氧——聚酰胺型、聚氨酯型、醇酸型变压器用漆，不仅影响了变压器油介损，而且防腐及装饰性能也不高，已不能适应新的技术要求。由ACE、环氧树脂复合改性的丙烯酸聚氨酯内外壁装饰防腐漆(双组)，其成膜性能优于母体聚合物，可以形成互穿网络而构成“高分子合金”(IPN结构)。涂膜性能既具备聚氨酯坚硬耐磨、耐化学品性，又具备丙烯酸保光、保色、抗粉化、不泛黄、热稳定性，同时还具有环氧树脂极强的附着力、耐油性、耐溶剂、电绝缘性等，这种高分子结构，可以在性能上取长补短。

发明内容：

本发明提供了一种电站变压器内外壁装饰防腐漆，与传统漆相比，提高了耐油性、耐候性、防护性、电绝缘性和热稳定性，延长了设备的使用寿命。

本发明采用的技术方案如下：

一种电站变压器内外壁装饰防腐漆，包括主漆与固化剂，所述的主漆是指外壁主漆与内壁主漆，其特征在于：

(1)、外壁主漆各组份重量的百分比为：

LH-1改性丙烯酯树脂        58-62％

钛白粉                    20-24％

超细绢云母                4-5％

炭黑                      0.10-0.20％

颜料                      0.4-0.6％

润湿分散剂                0.2-0.5％

流平剂                0.2-0.5％

消泡剂                0.2-0.5％

高沸点溶剂            4-6％

催干剂                0.4-0.7％

乙二醇乙醚醋酸酯、乙酸丁酯、二甲苯混合溶剂    5-7％；

(2)、内壁漆的主漆各组份重量的百分比为：

LH-1树脂              35-45％

钛白粉                18-25％

超细绢云母            5-7％

超细煅烧高岭土        5-8％

三聚磷酸铝            5-8％

消光粉                1-2％

消泡剂                0.2-0.5％

流平剂                0.2-0.5％

高沸点溶剂            3-4％

催干剂                0.5-0.6％

乙二醇乙醚醋酸酯、乙酸丁酯、二甲苯混合溶剂    8-10％；

(3)、所述的固化剂各原料组份重量的百分比为：

HDI缩二脲            45-55％

IPDI三聚体           18-22％

乙二醇乙醚醋酸酯、乙酸丁酯、二甲苯混合溶剂    27-33％

外加脱水剂           0.5-1％

(4)、所述的LH-1树脂的原料组分的重量百分比为：

叔碳酸缩水甘油酯     10-15％

甲基丙烯酸甲酯       15-20％

丙烯酸羟丙酯         12-16％

甲基丙烯酸           2-4％

丙烯酸异辛酯         10-15％

叔丁基过氧化氢       0.5-1％

过氧化苯甲酰            1-1.5％

环氧树脂                7-10％

十二烷基硫醇            1-1.5％

乙二醇乙醚醋酸酯、乙酸丁酯、二甲苯混合溶剂    29-31％；

(5)、所述的LH-1改性丙烯酸树脂通过以下方法制得：

①、将配方量的叔碳酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸异辛酯和70-85％的叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰配成混合料备用；

②、在反应釜中加入环氧树脂、80-90％配方量的混合溶剂，升温至110℃，维持搅拌至环氧树脂全溶后，开始滴加①中制备的混合料，并以1℃/4-8分钟的速度匀速升温，最高升温至130℃，边升温边于2-3h滴完混合料，在130℃保温1-2h后，补加余下的叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰溶于余下的混合溶剂形成的混合溶液，于1-2h滴完，同时匀速升温至140℃维持2小时以上；

③、测转化率达98％以上时，降温、过滤、出料得LH-1改性丙烯酸树脂。

所述的电站变压器内外壁装饰防腐漆，其特征在于：

(1)、外壁主漆各组份重量的百分比为：

LH-1改性丙烯酯树脂        60％

钛白粉                    22％

超细绢云母                4.2％

炭黑                      0.15％

中铬黄颜料                0.56％

酞菁兰颜料                0.02％

润湿分散剂                0.4％

流平剂                    0.4％

消泡剂                    0.4％

高沸点溶剂                5％

催干剂                    0.6％；

乙二醇乙醚醋酸酯、乙酸丁酯、二甲苯混合溶剂    6.27％；

(2)、所述的固化剂各原料组份重量的百分比为：

HDI缩二脲                 50％

IPDI三聚体                20％

乙二醇乙醚醋酸酯、乙酸丁酯、二甲苯混合溶剂    30％

脱水剂                    0.5-1％

(3)、所述的LH-1改性丙烯酸树脂通过以下方法制得：

①、将配方量的叔碳酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸异辛酯和80％的叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰配成混合料备用；

②、在反应釜中加入环氧树脂、90％配方量的混合溶剂，升温至110℃，维持搅拌至环氧树脂全溶后，开始滴加①中制备的混合料，并以1℃/6分钟的速度匀速升温，最高升温至130℃，边升温边于3h滴完混合料，在130℃保温1.5h后，补加余下的叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰溶于余下的混合溶剂形成的混合溶液，于2h滴完，同时匀速升温至140℃维持2小时以上。

③、测转化率达98％以上时，降温、过滤、出料得LH-1改性丙烯酸树脂。

所述的电站变压器内外壁装饰防腐漆，其特征在于：

所述的润湿分散剂是指阴离子性高分子型界面活性剂；流平剂是指改性聚硅氧烷；消泡剂是指改性聚硅氧烷；高沸点溶剂是指TSP或DBE；催干剂是指二月桂酸二丁基锡；混合溶剂是指乙二醇乙醚醋酸酯、乙酸丁酯、二甲苯中的一种或多种的混合物；

所述的消光粉是指气相二氧化硅；消泡剂改性聚硅氧烷；流平剂是指改性聚硅氧烷；高沸点溶剂是指TSP或DBE；催干剂是指二月桂酸二丁基锡；脱水剂是指亲水性高分子材料；环氧树脂是指E42或E44；乙二醇乙醚醋酸酯、乙酸丁酯、二甲苯混合溶剂溶剂之间比例为3∶1∶1。

所述的电站变压器内外壁装饰防腐漆的制备方法，其特征在于：

(1)、所述的内壁主漆的制备方法：

①、将LH-1树脂、钛白粉、超细绢云母、超细煅烧高岭土、三聚磷酸铝、消光粉高速分散2000-2600r/min 1小时后，用20目筛网过滤；

②、过滤的物料进入砂磨机循环研磨，出口物料温度≤60℃，内壁漆细度控制≤30u；

③、研磨细度合格的物料加入调兑釜中，加入流平剂、消泡剂、高沸点溶剂、催干剂，中速100-200r/min搅匀；

④搅匀后，以混合溶剂调整粘度至60-80(S)/涂-4，用200目振动筛过滤、包装；

(2)、所述的外壁主漆的制备方法：

①、将LH-1树脂、钛白粉、超细绢云母、炭黑、颜料、润湿分散剂高速分散2000-2600r/min1小时后，用20目筛网过滤；

②、过滤的物料进入砂磨机循环研磨，出口物料温度≤60℃，外壁漆细度控制≤20u；

③、研磨细度合格的物料加入调兑釜中，并用色浆调色到符合要求后，加入流平剂、消泡剂、高沸点溶剂、催干剂，中速100-200r/min搅匀；

④搅匀后，以混合溶剂调整粘度至60-80(S)/涂-4，用200目振动筛过滤、包装；

(3)、所述固化剂的制备方法为：

在调兑釜中加入配方量的混合溶剂和脱水剂，以60r/min速度搅拌1小时，静置1h，取样测含水量≤0.1‰，若达不到该要求补加配方量的1/3的脱水剂，再重复上述步骤，直至含水量符合要求后用200的筛网过滤、计量、备用；

计量后，按配方组成加入HDI缩二脲、IPDI三聚体，以60r/min的速度搅拌30分，测固体含量为60±1％，合格后，用200目的筛网过滤、包装。

所述的电站变压器内外壁装饰防腐漆的制备方法，其特征在于：外壁主漆与固化剂按5∶1配漆；内壁主漆与固化剂按8∶1配漆。

所述的电站变压器内外壁装饰防腐漆的制备方法，其特征在于所述的固化剂含的NCO/改性丙烯酸树脂含的OH当量比为1.1-1.3。

(1)ACE、环氧复合改性丙烯酸树脂的确定：

在ACE、环氧复合改性丙烯酸树脂中，本发明选用丙烯酸羟基酯单体提供活性基团来调整交联密度，再加入其它丙烯酸单体来调整树脂的软硬程度，另外加入少量的甲基丙烯酸单体，使之成为环氧树脂和丙烯酸单体连接的“桥”，同时甲基丙烯酸单体的羧基对颜料润湿性好，并赋予漆膜优良的附着力。ACE通过自由基聚合引入树脂链段中，赋予该树脂良好的相溶性、颜料润湿性、附着力、憎水性和耐光性。

环氧树脂选用分子量适中的E42、E44。高分子量的环氧树脂所制成品粘度高，分子量大，流平性差。分子量适中既可提供良好的互溶性，又有利于控制反应的速度，获得性能优异的产品。

在LH-1树脂合成反应中既有接枝聚合，又有自由基聚合，温度与接枝率、自由基聚合反应速率成正比，但自由基聚合对分子量的贡献率与温度成反比，而接枝聚合对分子量的贡献率与温度成正比。为此，根据上述比例关系来确定反应温度，并根据各单体的反应活性来确定引发剂的种类和用量，本发明采用逐渐升温，分阶段滴加复合引发剂的办法获得了分子量适中的IPN结构。

(2)成漆配方的确定：

外壁漆重视外观，内壁漆更侧重于耐油性、附着力，根据其侧重点的不同，本发明在制漆过程中合理控制树脂的用量，总体说来是外壁漆树脂用量高于内壁漆。

在本发明的防腐漆中，应用了特制防锈颜料，它具有双重防锈功能——即螯合保护和物理防锈，物理防锈是一般的防锈颜料所具有的通性，它是靠防锈颜料自身的惰性和抗渗性来防锈的，而这种特制颜料除具有上述功能外，还可以和高分子及钢构表面螯合，使高分子膜更致密，抗渗性更好，从而降低水、氧、低分子物质对漆膜的渗透力，提高漆膜的耐腐蚀性和耐油性，增强漆膜的附着力、耐水性和耐油性。超细填料的应用，表现出常规填料所没有的表面效应和综合理化性能。鳞片填料的合理选择及适量加入，抗渗透性进一步增强，涂膜的各项综合性能进一步优化。

(3)异氰酸酯组份的确定与NCO/OH当量比：

本发明采用IPDI三聚体改性HDI缩二脲作为固化剂，耐热、耐变压器油、抗紫外线、硬度均比HDI缩二脲好。NCO/OH当量比对涂膜的综合性能影响很大，若固化剂过多，交联密度增加，涂膜硬度高，耐磨性增强，但涂膜较脆，不耐冲击；若固化剂太少，则有-OH基团残留，亲水性增强，漆膜渗透性提高，防锈性下降，同时漆膜硬度也随之降低，综合各方面的性能，并经反复实验确定以NCO/OH＝1.1-1.3为佳。

本发明的防腐漆生产工艺中，LH-1树脂是制漆的关键材料，树脂合成的温度控制、加料匀速性的控制是树脂性能好坏的关键所在，有效控制能使合成树脂的分子量分布较窄，从而获得理想的漆膜；砂磨工序中，高性能砂磨机研磨2-3道，细度即可达到20μ以下；过滤工序是对产品进行最后的净化，以提供令人满意的外观质量。

本发明的优点：

1、本发明采用高分子互穿网络技术(IPN)，通过特殊工艺合成性能优异的树脂液，该树脂液的固体含量高，VOC低，为减少油漆施工时的VOC排放提供了可靠的技术保证，有利于环境保护和施工人员的健康，节约了石油资源。

2、本发明的电站变压器内壁漆耐油性优异，经用户长期使用表明：漆膜长期浸泡在90-110℃变压器油中，仍表现出良好的防护性能和电绝缘性。

3、本发明的电站变压器外壁漆耐候性优异(人工加速老化1000h，不粉化、不开裂、变色≤2级)，有效提高防护性，可延长设备的使用寿命、减少维修费用、停电损失、提高输电效率。

附图说明：

图1为LH-1树脂工艺流程图。

图2为本发明主漆工艺流程图。

具体实施方式：

1、LH-1树脂原材料

甲基丙烯酸甲酯(MMA)，丙烯酸丁酯(BA)，丙烯酸羟丙酯(HPA)，甲基丙烯酸(AA)，过氧化苯甲酰(B、P、O)，叔丁基过氧化氢(DT)，叔碳酸缩水甘油酯(ACE)，环氧树脂(E-42，E-44)，乙二醇乙醚醋酸酯(CAC)，乙酸丁酯(BAC)，二甲苯(XYL)均为工业品。

2、制备主漆的主要原材料

LH-1树脂(自制)、钛白粉(R、A型)、炭黑(中3#)、中铬黄、酞菁兰、改性三聚磷酸铝、超细填料、鳞片填料、各种助剂及溶剂均为工业品。

3、固化剂为IPDI三聚体共混改性HDI缩二脲。

4、LH-1树脂的原料组份重量百分比

原料名称                        百分比

叔碳酸缩水甘油酯                10-15％

甲基丙烯酸甲酯                  15-20％

丙烯酸羟丙酯                    12-16％

甲基丙烯酸                      2-4％

丙烯酸异辛酯                    10-15％

叔丁基过氧化氢                  0.5-1％

过氧化苯甲酰                    1-1.5％

环氧树脂(E42、E44)              7-10％

十二烷基硫醇                    1-1.5％

混合溶剂(CAC、BAC、XYL)         29-31％；

5、LH-1树脂生产工艺：

①、将配方量的单体和80％的引发剂配成混合料备用；

②、在反应釜中加入环氧树脂、90％配方量的混合溶剂，升温至110℃，维持搅拌至环氧树脂全溶后，开始滴加①中制备的混合料，并以1℃/6分钟的速度匀速升温，最高升温至130℃，边升温边于3h滴完混合料，在130℃保温1.5h后，补加余下引发剂的混合溶液(引发剂溶于混合溶剂中)，于2h滴完，同时匀速升温至140℃维持2小时以上。

③、测转化率达98％以上时，降温、过滤、出料得LH-1树脂。

成品外观为微黄色透明粘稠液体，固含量70％

6、海灰变压器外壁装饰防腐主漆配方：

原料名称	规格	百分组成
			LH-1树脂	70％	60
钛白粉	595	22
			超细绢云母	2500目	4.2
中铬黄	工业品	0.56
			酞菁兰	BS	0.02
炭黑	中3#	0.15
			润湿分散剂	BYK-P-104S	0.4
流平剂	466	0.4
			消泡剂	5500	0.4
高沸点溶剂	TSP	5
			催干剂	T-12，5％	0.6
混合稀释剂	CAC、BAC、XYL	6.27
			总计		100

按外壁漆的主漆∶固化剂＝5∶1配漆测试各项性能，外壁装饰防腐漆的实测结果汇总于下：

项目	单位	数据
			粘度/涂-4	S	81
细度	μm	17
			遮盖力(甲、乙混合后)	g/m2	33
干燥时间(表干)	h	1
			干燥时间(实干)	h	18
光泽(60°)		95
			耐冲击性	cm	50
铅笔硬度		2H
			弯曲试验	mm	2
划格试验(划格间距1mm)	级	1
			耐水性(48h)		无变化
耐汽油性120#(48h)		无变化
			人工加速老化(1000h)		不开裂、不粉化、变色≤2级

7、电站变压器内壁装饰防腐主漆配方：

原料名称        规格        百分组成

LH-1树脂        70％        35-45％

钛白粉          595         18-23％

超细绢云母      2500目      5-7％

超细煅烧高岭土  2500目      5-8％

三聚磷酸铝      APW-1       5-8％

消光粉          OK-500      1-2％

消泡剂          5500        0.2-0.5％

流平剂          466         0.2-0.5％

高沸点溶剂      TSP         3-4％

催干剂          5％，T-12   0.5-0.6％

混合溶剂                8-10％

按内壁漆的主漆∶固化剂＝8∶1配漆测试各项性能，内壁装饰防腐漆实测结果汇总于下：

电站变压器内壁装饰防腐漆实测结果汇总：

项目	单位	数据
			粘度(涂-4)	S	131
细度	μm	30
			遮盖力(甲、乙混合后)	g/m2	60
干燥时间(表干)	h	1
			干燥时间(实干)	h	18
光泽(60°)		71(要求哑光)
			耐冲击性	cm	50
弯曲试验	mm	2
			划格试验(1mm划格间距)	级	1
耐油性(浸入105±2℃的10#变压器油中24h)		不起泡、不脱落

8、内外壁漆的主漆制备工艺为：

(1)将LH-1树脂、润湿分散剂、颜、填料高速分散(2000-2600r/min)1小时后，用20目筛网过滤。

(2)过滤的物料进入砂磨机循环研磨，出口物料温度≤60℃，外壁漆细度控制≤20u，内壁漆细度控制≤30u。

(3)研磨细度合格的物料加入调兑釜中，并用色浆调色到符合要求后，加入流平剂、消泡剂、高沸点溶剂、催干剂，中速(100-200r/min)搅匀。

(4)搅匀后，以混合溶剂调整粘度至60-80(S)/涂-4，用200目振动筛过滤、包装。

9、所述的配套固化剂配方为：

原料名称        规格            百分组成

HDI缩二脲       90％            50％

IPDI三聚体      75％            20％

混合溶剂        CAC/BAC/XYL     30％

脱水剂                          0.5-1％

10.所述的配套固化剂制备工艺为：

在调兑釜中加入配方量的混合溶剂和脱水剂，以60r/min速度搅拌1小时，静置1h，取样测含水量≤0.1‰，若达不到该要求补加配方量的1/3的脱水剂，再重复上述步骤，直至含水量符合要求后用200的筛网过滤、计量、备用。

计量后，按配方组成加入HDI缩二脲、IPDI三聚体，以60r/min的速度搅拌30分，测固体含量为60±1％，合格后，用200目的筛网过滤、包装。

Claims (6)

1.一种电站变压器内外壁装饰防腐漆，包括主漆与固化剂，所述的主漆是指外壁主漆与内壁主漆，其特征在于：

(1)、外壁主漆各组份重量的百分比为：

(2)、内壁漆的主漆各组份重量的百分比为：

(3)、所述的固化剂各原料组份重量的百分比为：

HDI缩二脲        45-55％

IPDI三聚体        18-22％

乙二醇乙醚醋酸酯、乙酸丁酯、二甲苯混合溶剂    27-33％

外加脱水剂        0.5-1％

(4)、所述的LH-1树脂的原料组分的重量百分比为：

(5)、所述的LH-1改性丙烯酸树脂通过以下方法制得：

①、将配方量的单体和80％的引发剂配成混合料备用；

②、在反应釜中加入环氧树脂、90％配方量的混合溶剂，升温至110℃，维持搅拌至环氧树脂全溶后，开始滴加①中制备的混合料，并以1℃/6分钟的速度匀速升温，最高升温至130℃，边升温边于3h滴完混合料，在130℃保温1.5h后，补加余下引发剂的混合溶液，引发剂溶于混合溶剂中，于2h滴完，同时匀速升温至140℃维持2小时以上；

③、测转化率达到98％以上时，降温、过滤、出料得LH-1树脂。

2.根据权利要求1所述的电站变压器内外壁装饰防腐漆，其特征在于：

(1)、外壁主漆各组份重量的百分比为：

(2)、所述的固化剂各原料组份重量的百分比为：

HDI缩二脲         50％

IPDI三聚体        20％

乙二醇乙醚醋酸酯、乙酸丁酯、二甲苯混合溶剂    30％

脱水剂            0.5-1％。

3.根据权利要求1或2所述的电站变压器内外壁装饰防腐漆，其特征在于：所述的润湿分散剂是指阴离子性高分子型界面活性剂；流平剂是指改性聚硅氧烷；消泡剂是指改性聚硅氧烷；高沸点溶剂是指TSP或DBE；催干剂是指二月桂酸二丁基锡；

所述的消光粉是指气相二氧化硅；脱水剂是指亲水性高分子材料；环氧树脂是指E42或E44；乙二醇乙醚醋酸酯、乙酸丁酯、二甲苯混合溶剂，乙二醇乙醚醋酸酯、乙酸丁酯、二甲苯之间比例为3∶1∶1。

4.根据权利要求1或2所述的电站变压器内外壁装饰防腐漆的制备方法，其特征在于：

(1)、所述的内壁主漆的制备方法：

①、将LH-1改性丙烯酸树脂、钛白粉、超细绢云母、超细煅烧高岭土、三聚磷酸铝、消光粉高速分散2000-2600r/min1小时后，用20目筛网过滤：

②、过滤的物料进入砂磨机循环研磨，出口物料温度≤60℃，内壁漆细度控制≤30μ；

③、研磨细度合格的物料加入调兑釜中，加入流平剂、消泡剂、高沸点溶剂、催干剂，中速100-200r/min搅匀；

④搅匀后，以混合溶剂调整粘度至60-80(S)/涂-4，用200目振动筛过滤、包装；

(2)、所述的外壁主漆的制备方法：

①、将LH-1改性丙烯酸树脂、钛白粉、超细绢云母、炭黑、颜料、润湿分散剂高速分散2000-2600r/min1小时后，用20目筛网过滤；

②、过滤的物料进入砂磨机循环研磨，出口物料温度≤60℃，外壁漆细度控制≤20μ；

③、研磨细度合格的物料加入调兑釜中，并用色浆调色到符合要求后，加入流平剂、消泡剂、高沸点溶剂、催干剂，中速100-200r/min搅匀；

④搅匀后，以混合溶剂调整粘度至60-80(S)/涂-4，用200目振动筛过滤、包装；

(3)、所述固化剂的制备方法为：

在调兑釜中加入配方量的混合溶剂和脱水剂，以60r/min速度搅拌1小时，静置1h，取样测含水量≤0.1‰，若达不到该要求补加配方量的1/3的脱水剂，再重复上述步骤，直至含水量符合要求后用200的筛网过滤、计量、备用；

计量后，按配方组成加入HDI缩二脲、IPDI三聚体，以60r/min的速度搅拌30分，测固体含量为60±1％，合格后，用200目的筛网过滤、包装。

5.根据权利要求4所述的电站变压器内外壁装饰防腐漆的制备方法，其特征在于：外壁主漆与固化剂按5∶1配漆；内壁主漆与固化剂按8∶1配漆。

6.根据权利要求4所述的电站变压器内外壁装饰防腐漆的制备方法，其特征在于所述的固化剂含的NCO/改性丙烯酸树脂含的OH当量比为1.1-1.3。

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