CN101792631B

CN101792631B - 一种高疏水导静电防冰涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN101792631B
Application number: CN2010101370703A
Authority: CN
Inventors: 王贤明; 张燕; 宁亮; 范高超; 杨凯
Original assignee: RESEARCH INST OF OCEAN CHEMISTRY; State Grid Corp of China SGCC
Current assignee: RESEARCH INST OF OCEAN CHEMISTRY; State Grid Corp of China SGCC
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2030-04-01
Also published as: CN101792631A

Abstract

本发明提供了一种高疏水导静电防冰涂料及其制备方法，可以解决现有技术存在的普通低表面能涂料不能兼顾憎水特性和传导静电功能的问题。技术方案：一种高疏水导静电防冰涂料，由按重量比为9～16∶1的比例组成的甲、乙组分，甲组分的重量百分比配方：氟碳树脂35～60％；导电粉10～40％；有机硅化合物1～8％；抗老化剂0.5～3％；分散剂0.5～5％；防沉降剂0.5～3％；有机溶剂10～40％；乙组分为脂肪族和/或芳香族固化剂。本发明是一种具有导静电性质的低表面能憎水防冰涂料，将该涂料涂覆于电线表面，能延缓覆冰的形成，降低冰与表面的附着力，同时由于涂层具有导静电性能，能防止雷击给电线带来的危害。

Description

一种高疏水导静电防冰涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体地说，涉及一种以氟碳树脂为成膜物，具有高疏水性质的导静电防冰涂料及其制备方法。

背景技术

输电线路裸露在自然环境中，其安全运行与自然环境密切相关。例如日晒雨淋会造成导线的老化；电力设备外绝缘表面在运行过程中会逐渐积污；雷电会对架空输电线路产生雷电过电压、尤其是输电线路的覆冰对线路的安全运行带来极大的危害。

我国电网建设分布范围广，跨越的地理地形和气候环境复杂多样，容易受冰雪、雷击、地震、狂风、暴雨等严重自然灾害的破坏。如2008年发生在我国南方地区的大面积冻雨覆冰，对电网设备和供电网络造成了巨大的破坏，直接经济损失就超过1000亿，间接损失更是无法估量。

电网的破坏表现为绝缘子串短路、以及倒塔和断线等机械故障形式造成的断路。目前防范由于覆冰造成超过线路机械负荷而断线的措施非常有限，如可以通过增加导线和地线强度的方法来达到防断裂的目的，这是解决断线最根本的方法，但这种方法会带来一系列其它问题。如由于提高强度而增加的电线本身的造价、由于电线重量增加对杆塔设计带来的影响、由于电线表面积增大造成电线表面结冰情况更严重、风阻更大等。

为了在不提高电线强度的前提下，防止或减少冰灾造成的危害，也可以用电流融冰的方法来防止电线表面覆冰的产生，但此种方法要改变输电线路的工作状态，而且存在能耗高等问题，目前还远未成熟，难以大面积采用。

在电线表面涂覆一种低表面能的憎水涂料，使水难以稳定附着在电线表面，能大大减少覆冰量并延缓覆冰的形成，可以有效的防范覆冰事故的发生，从而提高电力系统的运行稳定性。

普通的低表面能涂料虽然具有优异的憎水特性，但属于电绝缘性材料，不具有传导静电的功能，当有雷击发生时，由于静电荷难以泄露，在局部会产生极高的瞬间电压将电线击断。如何解决普通低表面能涂料不能兼顾憎水特性和传导静电功能的问题，则是本发明所面临的课题。

发明内容

本发明提供一种高疏水导静电防冰涂料及其制备方法，可以解决现有技术存在的普通低表面能涂料不能兼顾憎水特性和传导静电功能的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种高疏水导静电防冰涂料，由按重量比为9～16∶1的比例组成的甲、乙组分，所述甲组分由下列重量百分比的物质配制而成：氟碳树脂35～60％；导电粉10～40％；有机硅化合物1～8％；抗老化剂0.5～3％；分散剂0.5～5％；防沉降剂0.5～3％；有机溶剂10～40％；所述乙组分为脂肪族和/或芳香族固化剂。

在本发明的上述技术方案中，还具有以下技术特征：所述甲组分的优选配方如下：氟碳树脂40～55％；导电粉15～30％；有机硅化合物2～6％；抗老化剂0.5～3％；分散剂0.5～2％；防沉降剂0.5～2％；有机溶剂10～30％。

在本发明的上述技术方案中，还具有以下技术特征：所述乙组分为脂肪族异氰酸酯的二聚体和/或三聚体、芳香族异氰酸酯的二聚体和/或三聚体中的一种或几种。如Bayer公司的N75、N90等。

在本发明的上述技术方案中，还具有以下技术特征：所述氟碳树脂为氟化丙烯酸树脂。

甲组分中的氟碳树脂是由海洋化工研究院生产的WN-2型氟化丙烯酸树脂，该树脂具有优异的憎水性，其与水的接触角能达到120°。

在本发明的上述技术方案中，还具有以下技术特征：所述甲组分中的导电粉包括片状导电粉和非片状导电粉，所述片状导电粉为导电云母；所述非片状导电粉为导电炭黑、导电石墨、导电钛白、导电硫酸钡、导电ATO、铁红、纳米氮化硅中的一种或几种；在上述的导电粉中，除了片状导电粉导电云母不可研磨外，其他非片状导电粉均可研磨；因为加入了导电粉，使得涂料具有了导静电能力，能及时泄露表面的静电荷，减轻雷电产生的过电压；

所述甲组分中的有机硅化合物为甲基硅氧烷共聚物、二甲基硅氧烷共聚物、羟基改性聚有机硅氧烷、聚醚改性有机硅氧烷、丙烯酸改性有机硅氧烷、聚酯改性有机硅氧烷中的一种或几种。如BYK公司的3700，广东标美精细化工所的SF-1004，TEGO的5000和HL100等的一种或几种。

在本发明的上述技术方案中，还具有以下技术特征：所述甲组分中的抗老化剂为紫外吸收剂，所述紫外吸收剂为UV-A、UV-B、UV-P、UV292中的一种或几种；

所述甲组分中的分散剂为聚醚改性有机硅氧烷、阴离子型润湿分散剂、低分子量不饱和多元酸聚合物、含羧基的共聚体中的一种或几种；如BYK公司的104、104S、ATU；TEGO公司的610、610S、630；AFCONA公司的4000、4015、4046、4070中的一种或几种。

所述甲组分中的防沉降剂为有机膨润土，氢化蓖麻油、有机陶土、气相法白炭黑中的一种或几种。

在本发明的上述技术方案中，还具有以下技术特征：所述甲组分中的有机溶剂为芳香类溶剂、酯类溶剂或醚酯类溶剂，所述芳香类溶剂为二甲苯、S100、S150，所述酯类溶剂为醋酸丁酯、醋酸乙酯，所述醚酯类溶剂为乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯。

一种高疏水导静电防冰涂料的制备方法，包括以下步骤，

a、按照下述配方提取原料：

甲组分：氟碳树脂35～60％；导电粉10～40％；有机硅化合物1～8％；抗老化剂0.5～3％；分散剂0.5～5％；防沉降剂0.5～3％；有机溶剂10～40％；乙组分为脂肪族和/或芳香族固化剂，甲、乙组分按重量比为9～16∶1的比例配制；

烘干其中的导电粉，备用；将氟碳树脂、非片状导电粉、防沉降剂、抗老化剂、溶剂、分散剂、有机硅化合物混合，将混合物加入到篮式砂磨中研磨，研磨细度5～20μm出料，将片状导电粉加入研磨后的物料中，采用高速搅拌机在2000～2500rmp转速下搅拌30～40min，用120～150目滤网过滤，测试涂料粘度(涂-4杯)，计量包装；涂-4杯是一种测量涂料粘度的仪器；

b、甲、乙组分按重量比9～16∶1的配比混合均匀，涂敷使用。

进一步地，所述涂敷使用的方法为喷涂或刷涂。

进一步地，涂敷后的涂层厚度控制在30～120μm。

本发明的涂料与蒸馏水的接触角大于120°，接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。若θ＜90°，则固体是亲液的，即液体可润湿固体，其角越小，润湿性越好；若θ＞90°，则固体是憎液的，即液体不润湿固体。所以一般认为当水接触角＞90°即具有一定的憎水效果，接触角越大说明憎水效果越好，就目前研究趋势来讲，当水接触角在100°＜θ＜180°范围内都可以说具有良好的憎水性。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的涂料是一种具有导静电性质的低表面能憎水防冰涂料，涂层与蒸馏水的接触角大于120°，将该涂料涂覆于电线表面，能延缓覆冰的形成，降低冰与电线表面的附着力，同时由于涂层具有导静电性能，能防止雷击给电线带来的危害。通过选择具有优异憎水性的氟碳树脂，能降低涂层的表面能，减少冰与涂层表面附着力，所以涂层具有高疏水功能，能极大的缩短水珠在电线表面的滞留时间；因为含有导电粉使得涂层具有一定的导电性能，能泄露表面的静电荷，减轻雷电产生的过电压，而且还具有一定的电热性能，当表面有泄露电流通过时，能产生一定的热量，提高涂层表面的温度，延缓覆冰的形成。

本发明的涂料喷涂在马口铁板上，涂层的性能特点如下：

1)附着力GB1720-79(划圈法)，不低于1级。

2)柔韧性GB1781-79，不高于1mm。

3)冲击强度GB1732-1993，不低于50kg·cm。

4)涂层与蒸馏水的接触角大于120°。

5)涂层的电阻率：10⁴Ω·cm～10⁹Ω·cm。

具体实施方式

下面结合具体实施例子对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

甲乙组分重量比为15∶1，甲组分的配方如下：

氟化丙烯酸树脂38g，导电云母11g、铁红3g、甲基硅氧烷共聚物5g、UV-A 1g、104S 1g、有机膨润土1g、醋酸丁酯20g、S100 10g。

乙组分为拜耳公司的N75。

按照下述步骤制备甲组分：将甲组分配方中的导电云母、铁红烘干，备用。称取氟化丙烯酸树脂，加入铁红、有机膨润土、甲基硅氧烷共聚物、UV-A、104S、醋酸丁酯、S100，将上述混合物加入到篮式砂磨机中研磨，研磨到细度5～20μm后出料。将上述混合物加到搅拌罐中，开动搅拌，将计量的片状导电云母加入，采用高速搅拌机在2000rmp转速下搅拌30min，用120目滤网过滤，计量包装，测试涂料粘度86s(涂-4杯)。

按15∶1的比例，取计量的甲、乙组分，混合均匀，静置15min后，采用喷涂工艺，在打磨过的马口铁板上得到表面光滑的红色涂层，其性能见下表1。

实施例2

甲乙组分重量比为12∶1，甲组分的配方如下：

氟化丙烯酸树脂45g，纳米氮化硅12g、导电钛白8g、二甲基硅氧烷共聚物6g、UV-B 1g、104 1g、有机陶土1g、二甲苯20g、醋酸乙酯6g。

乙组分为拜耳公司的N75。

按照下述步骤制备甲组分：将甲组分配方中的导电钛白、纳米氮化硅烘干，备用。称取氟化丙烯酸树脂，加入纳米氮化硅、导电钛白粉、有机陶土、UV-B、二甲苯、醋酸乙酯、104、二甲基硅氧烷共聚物，将混合物加入到篮式砂磨中研磨，研磨细度5～20μm出料。用130目滤网过滤，计量包装，备用，测试粘度105s(涂-4杯)。

按12∶1的比例，取计量的甲、乙组分，混合均匀，静置15min后，采用喷涂工艺，在打磨过的马口铁板上得到表面光滑的灰色涂层，其性能见下表1。

实施例3

甲乙组分重量比为11∶1，甲组分的配方如下：

氟化丙烯酸树脂50g，导电云母17g，导电硫酸钡6g，丙烯酸改性有机硅氧烷3g、UV-P 2g、610S 1g、气相法白炭黑1g、二甲苯10g，乙二醇丁醚醋酸酯10g。

乙组分为拜耳公司的N75。

按照下述步骤制备甲组分：将甲组分配方中的导电云母、导电硫酸钡烘干，备用。称取氟化丙烯酸树脂，加入导电硫酸钡、气相法白炭黑，UV-P、二甲苯、乙二醇丁醚醋酸酯、610S、丙烯酸改性有机硅氧烷，将混合物加入到篮式砂磨中研磨，研磨细度5～20μm出料。将计量的片状导电云母加入上述物料中，采用高速搅拌机在2200rmp转速下搅拌均匀，用140目滤网过滤，计量包装，测试涂料粘度90s(涂-4杯)。

按11∶1的比例，取计量的甲、乙组分，混合均匀，静置15min后，采用喷涂工艺，在打磨过的马口铁板上得到表面光滑的灰色涂层，其性能见下表1。

实施例4

甲乙组分重量比为10∶1，甲组分的配方如下：

氟化丙烯酸树脂55g，导电云母22g，导电炭黑3g，聚醚改性有机硅氧烷6g、UV292 2g、4015 1g、氢化蓖麻油1g、乙二醇乙醚醋酸酯5g、S150 5g。

乙组分为拜耳公司的N75。

按照下述步骤制备甲组分：将甲组分配方中的导电云母、导电炭黑烘干，备用。称取氟化丙烯酸树脂，加入氢化蓖麻油、导电炭黑、UV292、乙二醇乙醚醋酸酯、S150、4015、聚醚改性有机硅氧烷，将混合物加入到篮式砂磨中研磨，研磨细度5～20μm出料。将计量的片状导电云母加入研磨后的物料中，采用高速搅拌机在2500rmp转速下搅拌40min，用150目滤网过滤，计量包装，使用，测试粘度110s(涂-4杯)。

按10∶1的比例，取计量的甲、乙组分，混合均匀，静置15min后，采用喷涂工艺，在打磨过的马口铁板上得到表面光滑的黑色涂层，其性能见下表1。

实施例1-4的涂层性能见下表1

表1涂层的性能

表1涂层各项性能显示，本发明所列举实施例得到的涂层的接触角均在120°以上，表明其均具有良好的憎水特性；其基本特性附着力、柔韧性、冲击强度也符合涂料的基本性能；同时各实施例的电阻率从10⁴～10⁹Ω·cm不等，具有传导静电功能，电阻率的不同值分别表征了涂料本身的导静电能力，数值越小说明导静电能力越强，导静电效果越好。因此，本发明的高疏水导静电防冰涂料兼顾憎水特性和传导静电功能，具有很好的应用前景。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种高疏水导静电防冰涂料，其特征在于：由按重量比为9～16∶1的比例组成的甲、乙组分，所述甲组分由下列重量百分比的物质配制而成：氟碳树脂35～60％；导电粉10～40％；有机硅化合物1～8％；抗老化剂0.5～3％；分散剂0.5～5％；防沉降剂0.5～3％；有机溶剂10～40％；所述乙组分为脂肪族和/或芳香族固化剂；

所述氟碳树脂为WN-2型氟化丙烯酸树脂，所述甲组分中的有机硅化合物为甲基硅氧烷共聚物、二甲基硅氧烷共聚物、羟基改性聚有机硅氧烷、聚醚改性有机硅氧烷、丙烯酸改性有机硅氧烷、聚酯改性有机硅氧烷中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的高疏水导静电防冰涂料，其特征在于：所述甲组分的配方如下：WN-2型氟化丙烯酸树脂40～55％；导电粉15～30％；有机硅化合物2～6％；抗老化剂0.5～3％；分散剂0.5～2％；防沉降剂0.5～2％；有机溶剂10～30％。

3.根据权利要求1或2所述的高疏水导静电防冰涂料，其特征在于：所述乙组分为脂肪族异氰酸酯的二聚体和/或三聚体、芳香族异氰酸酯的二聚体和/或三聚体中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的高疏水导静电防冰涂料，其特征在于：所述甲组分中的导电粉包括片状导电粉和非片状导电粉，所述片状导电粉为导电云母；所述非片状导电粉为导电炭黑、导电石墨、导电钛白、导电硫酸钡、导电ATO、铁红、纳米氮化硅中的一种或几种；

5.根据权利要求1所述的高疏水导静电防冰涂料，其特征在于：所述甲组分中的抗老化剂为紫外吸收剂，所述紫外吸收剂为UV-A、UV-B、UV-P、UV 292中的一种或几种；

所述甲组分中的分散剂为聚醚改性有机硅氧烷、阴离子型润湿分散剂中的一种或几种；

6.根据权利要求1所述的高疏水导静电防冰涂料，其特征在于：所述甲组分中的有机溶剂为芳香类溶剂、酯类溶剂或醚酯类溶剂，所述芳香类溶剂为二甲苯、S100、S150，所述酯类溶剂为醋酸丁酯、醋酸乙酯，所述醚酯类溶剂为乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯。

7.一种权利要求1所述的高疏水导静电防冰涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a、按照权利要求1所述的配方提取原料，甲组分的制备步骤：烘干其中的导电粉，备用，甲组分中的导电粉包括片状导电粉和非片状导电粉；将氟碳树脂、非片状导电粉、防沉降剂、抗老化剂、有机溶剂、分散剂、有机硅化合物混合，将混合物加入到篮式砂磨中研磨，研磨细度5～20μm出料，将片状导电粉加入研磨后的物料中，采用高速搅拌机在2000～2500rmp转速下搅拌30～40min，用120～150目滤网过滤，测试涂料粘度，采用涂-4杯，计量包装；

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述涂敷使用的方法为喷涂或刷涂。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：涂敷后的涂层厚度控制在30～120μm。