CN102876226B

CN102876226B - 硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102876226B
Application number: CN201210319199.5A
Authority: CN
Inventors: 周安安
Original assignee: JIANGSU CHUANGJI RENEWABLE ENERGY CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG CHANGE ORGANIC SILICON MATERIAL CO., LTD.
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: CN102876226A

Abstract

本发明属于绝缘涂料技术领域，具体涉及一种应用于输变电设备外绝缘部位表面涂饰的硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂及其制备方法，按重量份数计，该有机硅防污闪涂层剂包含端羟基聚硅氧烷45~85份、端羟基含氟聚硅氧烷15~35份、纳米二氧化硅5~10份、纳米氢氧化镁0.5~2.5份、复合阻燃剂0.5~2.5份、有机表面处理剂0.5~2.5份、分散剂0.1~1.5份、硅烷偶联剂0.1~1.5份、交联剂0.1~1.5份、有机锡催化剂0.05~0.5份和有机溶剂50~150份。本发明的防污闪有机硅涂层剂固化后是一种硬质高韧性、自洁性良好的防污闪涂层，解决了传统有机硅防污闪涂料固化后材质较软，且易吸附灰尘而降低防污闪性能的不足，可大幅度提高有机硅防污闪涂层的憎水性和憎水迁移性、自洁性、抗撕裂强度、电气性能、耐老化性和耐阻燃性。

Description

硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂及其制备方法

技术领域

本发明属于化工涂料领域，具体涉及绝缘涂料技术,尤其涉及一种应用于输变电设备外绝缘部位表面涂饰的硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂及其制备方法。

背景技术

近年来，我国大电网发生的污闪事故，对生产建设和人民生活造成了巨大的经济损失和严重影响，防污闪工作是我国电力系统面临的一项长期而艰巨的任务。在输变电设备外绝缘部位表面涂饰的憎水涂料，是提高特高压外绝缘耐污闪能力的一项有效措施。传统的防污闪涂料有硅油、硅树脂、地蜡等，由于硅油的使用寿命较短，地蜡不适用于粉尘污染区，硅树脂长期保持油脂状，特别是附着污秽后形成的油泥层给日常预防性试验和检修工作带来极大不便，且硅油或硅脂价格高、寿命短，失效后清除起来很困难，涂覆时也很脏。所以更为实用的硅橡胶RTV涂料就应运而生了，RTV是一种室温硫化硅橡胶，它以其特有的憎水性、憎水迁移性、优良的耐污闪特性及长效、免维护等优点，成为电力系统输变电设备防污闪的首选涂料。

但是，尽管RTV涂料的引入缓解了电力系统日趋严重的污闪问题，但是作为长期的防污闪材料，其性能仍然偏低，这主要表现在以下几个方面：（1）机械强度的问题。涂料与外绝缘层表面的附着力、耐磨能力、耐腐蚀性能等直接影响它的使用效果和寿命，在运行中，如果附着力不够大，由于风力及维修保养过程外力的作用，可能使它脱离，就RTV而言，其自身的机械性能较低，没有任何填充剂的拉伸强度仅为0.5MPa，断裂伸长率仅为35%，RTV在实际使用过程中出现的起皮、龟裂、脱落等现象不仅与附着力有关，还与其强度较低密切相关，强度低及韧性差使RTV在外界应力作用下发生断裂。（2）灰尘的吸附和堆积。由于硅橡胶的优良弹性、柔软表面以及硅橡胶良好的电绝缘性，RTV表面容易堆积灰尘，虽然RTV有很好的增速迁移性，但是当污垢达到一定的厚度之后，容易形成水流的通道及大面积滞留区，最终可能形成闪络通道，导致污闪事故的发生。（3）老化性。RTV防污闪涂料属于有机绝缘材料，其老化性能明显不足，自然老化和电老化对RTV的性能造成很大影响，虽然可以采用在RTV中添加填料，改进其机械性能及抗漏电起痕和电死损能力来改善，但是不能带来根本性的变化。

因此，为了降低因污闪跳闸及清扫维护引起的停电损失，必须使用免清洗、自恢复的长效防污闪涂层剂，所以很有必要发明一种硬质高韧性的长效防污闪涂层剂，使其拥有比传统RTV涂层更优良的电气性能、自洁性、抗撕裂强度、耐污闪性、耐老化性和耐阻燃性，明显提高其运行的安全性和可靠性。

发明内容

本发明所要解决的第一方面的问题在于克服现有技术的缺陷，采用端羟基聚硅氧烷和端羟基含氟聚硅氧烷为基料经过一系列纳米改性和化学复合而成，制备出具备优良的自洁性、耐污闪性的硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂。

本发明所要解决的第二方面的问题在于提供上述硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂的制备方法。

为了解决上述第一方面的技术问题，本发明的技术方案为：硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂，按照重量份计，包含端羟基聚硅氧烷45~85重量份、端羟基含氟聚硅氧烷15~35份、纳米二氧化硅5~10份、纳米氢氧化镁0.5~2.5份、复合阻燃剂0.5~2.5份、有机表面处理剂0.5~2.5份、分散剂0.1~1.5份、硅烷偶联剂0.1~1.5份、交联剂0.1~1.5份、有机锡催化剂0.05~0.5份、有机溶剂50~150份。

优选地，所述端羟基聚硅氧烷和端羟基含氟聚硅氧烷并用为基料，其中端羟基聚硅氧烷粘度为1000~40000mPa·s，聚硅氧烷分子结构中[Si-O]键个数n=50~500；端羟基含氟聚硅氧烷粘度为1000~20000mPa·s聚硅氧烷分子结构中[Si-O]键个数n=20~200。

优选地，所述有机溶剂为汽油、甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲乙酮中的一种或两种以上的混合物。

优选地，所述纳米二氧化硅的粒径为10~100nm，比表面积为100~400m²/g。

优选地，所述纳米氢氧化镁的粒径为10~150nm，比表面积为100~300m²/g。

优选地，所述步骤(1)中复合阻燃剂，由无机物三氧化二锑和有机物十溴联苯乙烷组成，其中无机物三氧化二锑：40~60%；有机物十溴联苯乙烷：40~60%。

优选地，所述有机表面处理剂为月桂酸钠、、异辛酸钠、十四烷酸钠盐、十六烷酸钠、硬酯酸钠、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、苄基三甲基氯化铵、苄基三甲基溴化铵中的一种或两种以上的混合物。

优选地，所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或两种以上的混合物。

优选地，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上的混合物。

优选地，所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或两种以上的混合物。

优选地，所述交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷、甲基三丙酮肟基硅烷、甲基三甲基异丁基酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷、四（甲基异丁基酮肟基）硅烷中的一种或两种以上的混合物。

本发明的防污闪有机硅涂层剂固化后是一种硬质高韧性、自洁性良好的防污闪涂层，它解决了传统有机硅防污闪涂料固化后材质较软，且易吸附灰尘而降低防污闪性能的不足，可大幅度提高有机硅防污闪涂层的憎水性和憎水迁移性、自洁性能、抗撕裂强度、电气性能、耐老化性和耐阻燃性。

为了解决上述第二方面的技术问题，本发明的技术方案为：一种硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)将45~85重量份的端羟基聚硅氧烷、15~35重量份的端羟基含氟聚硅氧烷和50~150份有机溶剂加入多功能搅拌机中搅拌混合，转速200~800转/分钟，边搅拌边加入5~10重量份的纳米二氧化硅、0.5~2.5份纳米氢氧化镁、0.5~2.5份复合阻燃剂和0.5~2.5份有机表面处理剂，加完后搅拌0.5~1.5小时，即得一种有机硅涂层剂基料;

(2)在步骤(1)有机硅涂层剂基料中加入0.1~1.5份分散剂、0.1~1.5份硅烷偶联剂、0.05~0.5份有机锡催化剂和0.1~1.5份交联剂，充分搅拌1~3小时，在PET聚酯薄膜上成膜，室温固化2~4小时即获得一种硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂。

本发明的优点是：①本发明的一种硬质高韧性的长效有机硅防污闪涂层剂，它解决了传统有机硅防污闪涂料固化后材质较软，且易吸附灰尘而降低防污闪性能的不足，可大幅度提高有机硅防污闪涂层的防污闪能力和使用寿命，利用本发明制备的产品是新一代高性能特高压输变电设备外绝缘防污涂层剂产品；②与普通有机硅防污闪涂料相比，本发明的硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂的抗撕裂强度、自洁性和防污闪性能高，在憎水性和憎水迁移性、电气性能、耐老化性和耐阻燃性方面有明显的优势；③本发明的制备方法具有简单工艺方便、产品质量高、投入产出比高、成本低廉和应用前景广泛等优点。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂的制备流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

下面结合实施例详细说明本发明，应当理解，此处所描述的举例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

将55重量份的端羟基聚硅氧烷(粘度25000mPa·S)、25重量份的端羟基含氟聚硅氧烷(粘度10000mPa·S)和90重量份甲苯加入多功能搅拌机中搅拌混合，转速400转/分钟，边搅拌边加入6重量份的纳米二氧化硅（粒径为60nm，比表面积为350m²/g）、1.5重量份纳米氢氧化镁（粒径为90nm，比表面积为180m²/g）、0.75重量份三氧化二锑、0.75重量份十溴联苯乙烷和1.2重量份月桂酸钠，加完后搅拌1小时，即得一种有机硅涂层剂基料。

在上述有机硅涂层剂基料中加入0.6重量份三乙基己基磷酸、0.9重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、0.25重量份二月桂酸二丁基锡和1.2重量份甲基三丁酮肟基硅烷，充分搅拌1.5小时，在PET聚酯薄膜上成膜，室温固化2.5小时即获得一种硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂。

实施例2

与实施例1相同，但是步骤(1)端羟基含氟聚硅氧烷的用量由25份变为15份，端羟基聚硅氧烷的用量由55份变为65份，其他不变。

实施例3

与实施例1相同，但是步骤(1)端羟基含氟聚硅氧烷的用量由25份变为35份，端羟基聚硅氧烷的用量由55份变为45份，其他不变。

实施例4

与实施例1相同，但是步骤(1)纳米二氧化硅的用量由6份变为9份，纳米氢氧化镁的用量由1.5份变为2.0份，其他不变。

实施例5

与实施例1相同，但是步骤(1)端羟基含氟聚硅氧烷的用量由25份变为0份，端羟基聚硅氧烷的用量由55份变为80份，其他不变。

表1为本发明的硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂的主要性能。

表1硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂的主要性能

实施例	1	2	3	4	5
						憎水性/°	119.6	119.3	120.5	121.3	110.8
憎水伤失性/°	112.4	112.2	113.1	113.5	104.2
						憎水恢复时间/h	≤24	≤24	≤24	≤24	≤24
拉伸强度/MPa	4.72	4.69	4.76	4.79	4.36
						撕裂强度/KN·m^-1	15.5	15.1	15.7	15.9	14.2
阻燃等级	FV-0	FV-0	FV-0	FV-0	FV-0

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂，其特征在于，按重量份数计，其包含端羟基聚硅氧烷55份，粘度25000mPa·s、端羟基含氟聚硅氧烷25份，粘度10000mPa·s、纳米二氧化硅9份，粒径为60nm，比表面积为350m²/g、纳米氢氧化镁2.0份，粒径为90nm，比表面积为180m²/g、0.75重量份三氧化二锑、0.75重量份十溴联苯乙烷，1.2重量份月桂酸钠、0.6重量份三乙基己基磷酸、0.9重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、0.25重量份二月桂酸二丁基锡、1.2重量份甲基三丁酮肟基硅烷和90重量份甲苯。

2.制备如权利要求1所述的硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂的方法，包括如下步骤：

(1)将55重量份的端羟基聚硅氧烷，粘度25000mPa·s、25重量份的端羟基含氟聚硅氧烷，粘度10000mPa·s和90重量份甲苯加入多功能搅拌机中搅拌混合，转速400转/分钟，边搅拌边加入9重量份的纳米二氧化硅，粒径为60nm，比表面积为350m²/g、2.0重量份纳米氢氧化镁，粒径为90nm，比表面积为180m²/g、0.75重量份三氧化二锑、0.75重量份十溴联苯乙烷和1.2重量份月桂酸钠，加完后搅拌1小时，即得一种有机硅涂层剂基料；

(2)在上述有机硅涂层剂基料中加入0.6重量份三乙基己基磷酸、0.9重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、0.25重量份二月桂酸二丁基锡和1.2重量份甲基三丁酮肟基硅烷，充分搅拌1.5小时，在PET聚酯薄膜上成膜，室温固化2.5小时即获得一种硬质高韧性的有机硅防污闪涂层剂。