CN103614044B - 用于玻璃绝缘子防污闪自清洁涂料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂料领域，旨在提供一种用于玻璃绝缘子防污闪自清洁涂料的制备方法。该方法包括：步骤A：将钛酸丁酯、正硅酸乙酯加入乙二醇中并在室温下密封搅拌，然后倒入丙酮中剧烈搅拌后陈化，过滤得到的沉淀物洗涤后分散在去离子水中；然后在80℃水浴搅拌，再将沉淀物过滤，干燥获得具有纳米粗糙表面结构的硅钛复合微球；步骤B：将硅钛复合微球分散到乙醇水溶液中，形成硅钛复合微球分散液，再加入纳米氧化物颗粒、硅烷偶联剂，调节pH值为3，在水浴条件下反应；最后有机硅改性氟树脂，继续反应，获得用于玻璃绝缘子防污闪自清洁涂料；与现有技术相比，本发明有效提高了涂层机械性能和耐老化性能，延长其使用寿命；有效增强了涂层的憎水性能。

Description

用于玻璃绝缘子防污闪自清洁涂料的制备方法
技术领域
本发明是关于涂料领域，特别涉及用于玻璃绝缘子防污闪自清洁涂料的制备方法。
背景技术
玻璃绝缘子表面为高能面，具有亲水性，其表面易被水浸润会形成连续水膜，当表面附着污秽物中的可溶物质逐渐溶于水膜后，会在表面形成一层导电膜，使绝缘子的绝缘水平大大降低，在电力场的作用下出现强烈放电的污闪现象。污闪在电力系统中已成为严重威胁设备和电网安全运行的灾难性故障。此外，玻璃材料长时间接触水、污物等情况下，会导致碱金属的溶出，从而使玻璃表面出现裂纹，引起力学性能下降。目前，国内电力系统普遍采用的防污闪措施有定期人工清扫、加强绝缘配置、带电机械干清扫、带电水冲洗、加装辅助伞裙、合理配置外绝缘爬距、采用半导体釉绝缘子、采用防污闪有机涂料等。在这些措施中，人工清扫费时费力；带电水冲洗和机械干清扫效率低下；在绝缘子表面涂敷防污闪涂料是解决污闪问题的最经济有效方法。目前，应用最多的是硫化硅橡胶防污闪涂料。由于防污闪涂料的主体为有机高分子材料，存在机械性能差、易磨损；且长期暴露于户外，受到紫外线照射、电磁场以及风沙等作用，易产生老化现象，造成涂料使用寿命降低。而涂料的憎水性能则与涂层的化学成分和微观结构密切相关，当前主要是利用低表面能的含氟材料使涂层获得良好的憎水性能，而通过增加表面粗糙度则可进一步提高涂层憎水性，构造该类表面结构已成为研究的热点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于玻璃绝缘子防污闪自清洁涂料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种用于玻璃绝缘子防污闪自清洁涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤A：将钛酸丁酯、正硅酸乙酯加入乙二醇中，并在室温下密封搅拌10h-20h，得到乙二醇化的先驱体溶液；然后将其迅速倒入含水量为0.2%～2%的丙酮中，剧烈搅拌0.5h～1.5h后，陈化2h，过滤获得白色沉淀物；用无水乙醇和去离子水依次洗涤沉淀物5次后，分散在质量是其100倍的去离子水中；然后在80℃水浴搅拌3h～10h，再将沉淀物过滤，在50℃下干燥获得具有纳米粗糙表面结构的硅钛复合微球；
所述钛酸丁酯和正硅酸乙酯的摩尔比为10∶1～1∶1，钛酸丁酯与乙二醇的质量比为1∶10～1∶20，钛酸丁酯与丙酮的质量比为15∶～11∶2；
步骤B：以质量百分比浓度为95%的乙醇水溶液作为分散液，将步骤A中制得的硅钛复合微球分散到分散液中，形成固含量为5%的硅钛复合微球分散液，再加入质量为分散液总质量1%～3%的纳米氧化物颗粒；然后按硅烷偶联剂与硅钛复合微球质量比为1∶1～3∶1加入硅烷偶联剂，用盐酸调节pH值为3，在50℃～80℃水浴条件下反应2h～10h；最后按有机硅改性氟树脂与硅钛复合微球质量比为50∶1～10∶1加入有机硅改性氟树脂，继续反应2h～5h，获得用于玻璃绝缘子防污闪自清洁涂料；
其中，所述有机硅改性氟树脂的制备方法为：将含氟丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸甲酯、二甲基甲酰胺、乙烯基三乙氧基硅烷、2,2-偶氮二异丁腈按质量比为1∶1∶1.2∶0.8∶0.02混合，水浴搅拌加热到70℃，反应4h，将该混合物自然冷却至40℃，在搅拌下加入乙醇与丁酮体积比为3∶1的混合溶剂，获得固含量为10%～30%的有机硅改性氟树脂。
本发明中，步骤A中乙二醇化的先驱体溶液迅速倒入丙酮后，其搅拌速率为1200r/min～2000r/min。
本发明中，步骤B中所述纳米氧化物颗粒的粒径为30nm～80nm，是二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝纳米颗粒中的至少一种。
本发明中，步骤B中所述硅烷偶联剂是乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或丙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。
本发明的实现原理：本发明合成的有机无机纳米复合材料可以更有效地结合高分子材料的柔韧性和无机材料的刚性，利用有机硅可增强复合材料成膜特性和涂层柔软性；利用无机纳米颗粒可充实膜层、吸收紫外线，提高涂层机械性能和耐老化性能，延长其使用寿命。通过在涂料中引入具有纳米粗糙表面结构的硅钛复合微球，最终可在氟改性有机硅涂层表面构造出类似荷叶表面的微/纳粗糙结构，即在疏水性涂层表面产生微米级的凸起，而在凸起的表面则是由纳米颗粒堆积形成的纳米粗糙结构，从而进一步提高涂层的憎水性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、有效提高了涂层机械性能和耐老化性能，延长其使用寿命；
2、有效增强了涂层的憎水性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
用于玻璃绝缘子防污闪自清洁涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤A：将钛酸丁酯、正硅酸乙酯加入乙二醇中，并在室温下密封搅拌10h-20h，得到乙二醇化的先驱体溶液；然后将其迅速倒入含水量为0.2%～2%的丙酮中，剧烈搅拌0.5h～1.5h后，陈化2h，过滤获得白色沉淀物；用无水乙醇和去离子水依次洗涤沉淀物5次后，分散在质量是其100倍的去离子水中；然后在80℃水浴搅拌3h～10h，再将沉淀物过滤，在50℃下干燥获得具有纳米粗糙表面结构的硅钛复合微球；
所述钛酸丁酯和正硅酸乙酯的摩尔比为10∶1～1∶1，钛酸丁酯与乙二醇的质量比为1∶10～1∶20，钛酸丁酯与丙酮的质量比为15∶～11∶2；
步骤B：以质量百分比浓度为95%的乙醇水溶液作为分散液，将步骤A中制得的硅钛复合微球分散到分散液中，形成固含量为5%的硅钛复合微球分散液，再加入质量为分散液总质量1%～3%的纳米氧化物颗粒；然后按硅烷偶联剂与硅钛复合微球质量比为1∶1～3∶1加入硅烷偶联剂，用盐酸调节pH值为3，在50℃～80℃水浴条件下反应2h～10h；最后按有机硅改性氟树脂与硅钛复合微球质量比为50∶1～10∶1加入有机硅改性氟树脂，继续反应2h～5h，获得用于玻璃绝缘子防污闪自清洁涂料；
其中，所述有机硅改性氟树脂的制备方法为：将含氟丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸甲酯、二甲基甲酰胺、乙烯基三乙氧基硅烷、2,2-偶氮二异丁腈按质量比为1∶1∶1.2∶0.8∶0.02混合，水浴搅拌加热到70℃，反应4h，将该混合物自然冷却至40℃，在搅拌下加入乙醇与丁酮体积比为3∶1的混合溶剂，获得固含量为10%～30%的有机硅改性氟树脂。
下面的实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。分别通过8个实施例成功制得用于玻璃绝缘子防污闪自清洁涂料，各实施例中的试验数据见下表1。
表1实施例数据表
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (3)

1.用于玻璃绝缘子防污闪自清洁涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：将钛酸丁酯、正硅酸乙酯加入乙二醇中，并在室温下密封搅拌10h-20h，得到乙二醇化的先驱体溶液；然后将其迅速倒入含水量为0.2％～2％的丙酮中，以1200～2000r/min的速率剧烈搅拌0.5h～1.5h后，陈化2h，过滤获得白色沉淀物；用无水乙醇和去离子水依次洗涤沉淀物5次后，分散在质量是其100倍的去离子水中；然后在80℃水浴搅拌3h～10h，再将沉淀物过滤，在50℃下干燥获得具有纳米粗糙表面结构的硅钛复合微球；
所述钛酸丁酯和正硅酸乙酯的摩尔比为10∶1～1∶1，钛酸丁酯与乙二醇的质量比为1∶10～1∶20，钛酸丁酯与丙酮的质量比为1∶5～1∶12；
步骤B：以质量百分比浓度为95％的乙醇水溶液作为分散液，将步骤A中制得的硅钛复合微球分散到分散液中，形成固含量为5％的硅钛复合微球分散液，再加入质量为分散液总质量1％～3％的纳米氧化物颗粒；然后按硅烷偶联剂与硅钛复合微球质量比为1∶1～3∶1加入硅烷偶联剂，用盐酸调节pH值为3，在50℃～80℃水浴条件下反应2h～10h；最后按有机硅改性氟树脂与硅钛复合微球质量比为50∶1～10∶1加入有机硅改性氟树脂，继续反应2h～5h，获得用于玻璃绝缘子防污闪自清洁涂料；
其中，所述有机硅改性氟树脂的制备方法为：将含氟丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸甲酯、二甲基甲酰胺、乙烯基三乙氧基硅烷、2,2-偶氮二异丁腈按质量比为1∶1∶1.2∶0.8∶0.02混合，水浴搅拌加热到70℃，反应4h，将该混合物自然冷却至40℃，在搅拌下加入乙醇与丁酮体积比为3∶1的混合溶剂，获得固含量为10％～30％的有机硅改性氟树脂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中，所述纳米氧化物颗粒的粒径为30nm～80nm，是二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝纳米颗粒中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中，所述硅烷偶联剂是乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或丙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。
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