CN104962143A - 一种水性氟碳防污闪涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性氟碳防污闪涂料及其制备方法和应用，该涂料以质量百分比计包括以下组分：氟碳乳液40％～60％，纳米功能填料10％～30％，水15％～30％，分散剂0.5％～1％，成膜助剂2％～5％，增稠剂0.5％～1％，流平剂0.1％～0.4％，消泡剂0.2％～0.5％，杀菌剂0.2％～0.5％，pH调节剂0.5％～1.5％，丙二醇5％～10％和固化剂0.1％～0.3％。其制备方法是将各组分搅拌混合均匀得到水性氟碳防污闪涂料。本发明的涂料是一种制备方法简单、耐久、耐酸碱、实用性好、机械强度高、自清洁的水性氟碳防污闪涂料，其制备方法简单方便、成本低廉，应用于输电线绝缘子上具有很好的防污闪性能。

Description

一种水性氟碳防污闪涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种具有疏水功能的水性氟碳防污闪涂料及其制备方法和应用。
背景技术
随着工业排放量的增大和城乡大气污染日益严重，大气中的环境污染物逐渐增多，污秽物沉积于绝缘子表面易造成污闪事故。据统计，我国每年因污闪事故所造成的经济损失年均已达到近10亿，损失电量超过1亿kw.h。传统的防污闪涂层材料为有机硅油、有机硅脂、地蜡等，它们的使用寿命不长，附着力不强，容易龟裂、起皮、粉化等缺点，运行维护工作量大。因此，研制一种能解决以上问题的新型防污闪涂层材料具有重要意义。
目前，氟碳涂料主要以油性氟碳涂料为主，已广泛应用于航空航天、船舶、桥梁、车辆等高新领域，其在涂装过程中有机溶剂的挥发，严重污染了大气，破坏生态环境。而如今环境保护越来越受到重视，涂料的发展将以无污染、无公害、节约能源、经济高效为原则，水性氟碳涂料将取代传统的溶剂型涂料，成为未来涂料的主流。迄今为止，具有疏水功能的水性氟碳防污闪涂料尚未被报道，因此，开发和提供一种制备方法简单、性能优良、绿色环保的水性氟碳防污闪涂料是非常有必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种制备方法简单、耐久、耐酸碱、实用性好、机械强度高、自清洁的水性氟碳防污闪涂料及其制备方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种水性氟碳防污闪涂料，所述水性氟碳防污闪涂料以质量百分比计包括以下组分：
上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述纳米功能填料为水性纳米功能填料；所述水性纳米功能填料为三维海胆型TiO2、SiO2、蜡粉中的一种或多种。
上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，其特征在于，所述SiO2的粒径为20nm～50nm；所述蜡粉为PTFE，粒径为2μm～5μm。
上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述三维海胆型TiO2是由TiO2纳米棒组装而成的微球，所述TiO2纳米棒的直径为8nm～12nm；所述三维海胆型TiO2的粒径为500nm～1μm。
上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述三维海胆型TiO2的制备方法包括以下步骤：
(1)在冰水浴中将体积比为1∶4～6的TiCl4溶液与去离子水混合均匀，得到混合溶液A；
(2)在冰水浴中将体积比为1∶5～8的钛酸四丁酯(TBT)溶液与环己烷混合均匀，得到混合溶液B；
(3)将体积比为1∶8～10的混合溶液A与混合溶液B混合均匀，得到混合溶液C；
(4)将混合溶液C置于反应釜中，于60℃～150℃下反应10h～18h，得到三维海胆型TiO2。
上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述TiCl4溶液的质量浓度为95％～99％；所述钛酸四丁酯溶液的质量浓度为95％～99％。
上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述氟碳乳液为水性氟碳乳液；所述分散剂为水性分散剂；所述成膜助剂为水性成膜助剂；所述增稠剂为水性增稠剂；所述流平剂为水性流平剂；所述消泡剂为水性消泡剂；所述杀菌剂为水性杀菌剂；所述固化剂为水性固化剂。
上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述水性氟碳乳液为ZH-01氟碳乳液和DF-01氟碳乳液中的一种或两种。
上述水性氟碳乳液是由三氟氯乙烯和功能性单体制备而成，所述功能性单体为乙烯基醚或乙烯基酯。
上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述水性氟碳乳液中氟含量为11.5wt％～35.5wt％。
上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述水性分散剂为SN-5040分散剂、HDFSJ-01分散剂、P-19分散剂和CX018分散剂中的一种或多种；所述水性成膜助剂为TEXANOL成膜助剂、C12成膜助剂、T-12成膜助剂和SX-12成膜助剂中的一种或多种；所述水性增稠剂为ZT-60增稠剂、RM-8W增稠剂、T-280增稠剂和DR-802增稠剂中的一种或多种；所述水性流平剂为RM-2020流平剂、TB-120流平剂和D-3000流平剂中的一种或多种；所述水性消泡剂为NXZ消泡剂、DF-681F消泡剂和T2-1509消泡剂中的一种或多种；所述水性杀菌剂为T-128杀菌剂和BT-20杀菌剂中的一种或两种；所述水性固化剂为己二酸二酰肼；所述pH调节剂为稀盐酸或稀醋酸。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的水性氟碳防污闪涂料的制备方法，包括以下步骤：按质量百分比，往水中依次加入分散剂、丙二醇、氟碳乳液、纳米功能填料、pH调节剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、流平剂、杀菌剂、固化剂，搅拌均匀，得到水性氟碳防污闪涂料。
本发明的制备方法中，所述搅拌的条件是：温度为20℃～35℃，转速为500～1000转/分钟。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的水性氟碳防污闪涂料或上述的制备方法制得的水性氟碳防污闪涂料在输电线路绝缘子上的应用。
本发明的创新点在于：
本发明提供了一种水性氟碳防污闪涂料，以水性氟碳乳液为主要成膜剂，将水性纳米功能填料添加到水性氟碳乳液中，能使水性氟碳乳液的性能和使用寿命得到大幅度提高，克服单纯有机涂层和无机涂层的缺陷，使其兼具有机材料、无机材料、纳米材料的综合性质。本发明通过加入纳米功能填料，提高涂层的疏水能力，有效防止污闪事故的发生，并且涂层的硬度、耐久性、耐酸碱性、机械性能、自清洁性能等都有所提高。
由于氟碳树脂中C-F键键能很大，且分子间的范德华力很弱，导致氟碳涂层表面能极低，表现出疏水亲油的性质，涂层很难被水浸湿，污染物易附着在涂层表面，利用超疏水和超亲水技术可以使污染物不易附着于涂层表面，从而可以减少污闪事故的发生。超疏水表面以其疏水、防污、自清洁等特性备受人们关注，具有很大的应用价值。一般说来，超疏水表面可以通过两种方式来实现：一种是在疏水表面构建粗糙结构；一种是在粗糙表面上修饰低表面能物质。本发明通过加入具有纳米材料特有的性质纳米功能填料，在涂层表面形成乳突结构，在疏水表面构建粗糙结构，进而获得超疏水表面，使涂料具有疏水、防污、自清洁功能，具有很好的防污闪性能。
本发明中以三维海胆型TiO2颗粒为纳米功能填料，其中三维海胆型TiO2是由纳米级的TiO2纳米棒聚集组装再生长而形成的微米级颗粒，其特定的三维海胆型形貌，使其相较于其它形貌的TiO2更易于形成微纳二元粗糙结构，更有利于获得超疏水结构，通过加入三维海胆型TiO2可在涂层表面形成微纳二元乳突结构，提高涂层的疏水能力。将本发明涂料涂覆于输电线绝缘子上，由于涂层的疏水性能，溶有污秽物的水就不能在涂层表面形成水膜，就无法形成导电膜，放点现象就无法发生，从而防止污闪事故的发生。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种水性氟碳防污闪涂料，各组分均为水性，满足以无污染、无公害、节约能源、经济高效的涂料发展原则，是一种绿色环保型涂料。相较于油性涂料，本发明的水性氟碳防污闪涂料是以水作为稀释剂而无挥发性有机溶剂，无毒无味的环保产品，未来必成为涂料的主流产品，且其外观更好，不易发黄，更易施工，其它性能也不亚于油性涂料。
(2)本发明提供了一种水性氟碳防污闪涂料，通过加入纳米功能填料，构筑疏水结构，使涂料具有疏水、防污、自清洁功能，具有很好的防污闪性能。本发明中，纳米功能填料具有纳米材料特有的性质，由于其尺寸小，将其分散在涂层后，在微观上就可在涂层表面形成乳突结构，从而获得超疏水结构。
(3)本发明的水性氟碳防污闪涂料中采用水性氟碳乳液作为主要成膜物，耐候性好、附着力强、机械性能好。本发明的水性氟碳乳液中，氟碳树脂的分子间作用力很弱，直接导致氟碳涂层表面能极低，涂层很难被水和有机物浸湿，因此，氟碳涂层材料具有强耐水、耐污、耐腐蚀性；另外，由于氟原子的极化率小，表现在氟碳树脂上为高度绝缘性，因此氟碳涂料具有高度的化学惰性和热稳定性。
(4)本发明的制备方法简单方便、成本低廉，采用机械搅拌的方法即可得到水性氟碳防污闪涂料，易于实现工业上的应用。
(5)本发明的水性氟碳防污闪涂料应用于输电线绝缘子上，具有很好的防污闪性能。
附图说明
图1为本发明实施例1中的水性氟碳防污闪涂料的涂层表面形貌图。
图2为本发明实施例2中的水性氟碳防污闪涂料的涂层表面形貌图。
图3为本发明实施例3中的水性氟碳防污闪涂料的涂层表面形貌图。
图4为本发明实施例4中的水性氟碳防污闪涂料的涂层表面形貌图。
图5为本发明实施例5中的水性氟碳防污闪涂料的涂层表面形貌图。
图6为对比例1中的水性氟碳涂料的涂层表面形貌图。
图7为对比例2中水性氟碳涂料的涂层表面形貌图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
实施例1：
一种本发明的水性氟碳防污闪涂料，各组分均为水性材料，以质量百分比计包括以下组分：氟碳乳液50％，水25％，纳米功能填料10％，分散剂0.8％，成膜助剂3％，增稠剂0.8％，流平剂0.3％，消泡剂0.4％，杀菌剂0.4％，pH调节剂1％，丙二醇8％和固化剂0.3％。
本实施例中，氟碳乳液为水性氟碳乳液，纳米功能填料为水性纳米功能填料，分散剂为水性分散剂；成膜助剂为水性成膜助剂；增稠剂为水性增稠剂；流平剂为水性流平剂；消泡剂为水性消泡剂；杀菌剂为水性杀菌剂；固化剂为水性固化剂。
本实施例中，水性氟碳乳液为DF-01氟碳乳液，其氟含量为12wt％，购于上海东氟化工科技有限公司；水性纳米功能填料为三维海胆型TiO2，由直径为8nm～12nm的TiO2纳米棒组装而成的微球，粒径为1μm；水性分散剂为SN-5040分散剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性成膜助剂为TEXANOL成膜助剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性增稠剂为ZT-60增稠剂，购于广州市臻泰贸易有限公司；水性流平剂为RM-2020流平剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性消泡剂为NXZ消泡剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性杀菌剂为T-128杀菌剂，购于广州恒宇化工有限公司；pH调节剂为0.1mol/L的稀醋酸；水性固化剂为己二酸二酰肼。
本实施中，三维海胆型TiO2的制备方法包括以下步骤：
(1)在冰水浴中将2mL质量浓度为98％的TiCl4溶液在磁力搅拌下加入有10mL去离子水的烧杯中，混合均匀，得到混合溶液A。
(2)在冰水浴中将5mL质量浓度为98％的钛酸四丁酯(TBT)溶液在磁力搅拌下加入有30mL环己烷的烧杯中，混合均匀，得到混合溶液B。
(3)将4mL步骤(1)中得到的混合溶液A加入到32mL步骤(2)中得到的混合溶液B中，超声搅拌均匀，得到混合溶液C。
(4)将步骤(3)中得到的混合溶液C转移至不锈钢反应釜中，150℃下反应18h。
(5)反应完成后，待反应釜冷却，取出样品，用无水乙醇洗涤5次，离心收集样品，70℃烘干，得到三维海胆型TiO2。
上述三维海胆型TiO2的制备方法中，步骤(5)中，用无水乙醇洗涤3～5次，在60℃～80℃下烘干，均能获得相同或相似的技术效果。
上述水性氟碳防污闪涂料中，水性氟碳乳液为ZH-01氟碳乳液和DF-01氟碳乳液中的一种或两种，氟碳乳液中氟含量为11.5wt％～35.5wt％；水性分散剂为SN-5040分散剂、HDFSJ-01分散剂、P-19分散剂和CX018分散剂中的一种或多种；水性成膜助剂为TEXANOL成膜助剂、C12成膜助剂、T-12成膜助剂和SX-12成膜助剂中的一种或多种；水性增稠剂为ZT-60增稠剂、RM-8W增稠剂、T-280增稠剂和DR-802增稠剂中的一种或多种；水性流平剂为RM-2020流平剂、TB-120流平剂和D-3000流平剂中的一种或多种；水性消泡剂为NXZ消泡剂、DF-681F消泡剂和T2-1509消泡剂中的一种或多种；水性杀菌剂为T-128杀菌剂和BT-20杀菌剂中的一种或两种；水性固化剂为己二酸二酰肼；pH调节剂为稀盐酸或稀醋酸，均能获得相同或相似的技术效果。
一种上述本实施例的水性氟碳防污闪涂料的制备方法，按各组分的所占质量百分比称取原料，包括以下步骤：
(1)在水中加入分散剂并搅拌，使分散剂均匀分散在水中。
(2)在步骤(1)所得的溶液中投入丙二醇并搅拌，使丙二醇均匀分散。
(3)在步骤(2)所得的溶液中投入氟碳乳液并搅拌，使氟碳乳液均匀分散。
(4)在步骤(3)所得的溶液中投入纳米功能填料并搅拌，使功能填料均匀分散。
(5)在步骤(4)所得的溶液中投入pH调节剂并搅拌，使pH调节剂均匀分散。
(6)在步骤(5)所得的溶液中投入消泡剂并搅拌，使消泡剂均匀分散。
(7)在步骤(6)所得的溶液中投入成膜助剂并搅拌，使成膜助剂均匀分散。
(8)在步骤(7)所得的溶液中投入增稠剂并搅拌，使增稠剂均匀分散。
(9)在步骤(8)所得的溶液中投入流平剂并搅拌，使流平剂均匀分散。
(10)在步骤(9)所得的溶液中投入杀菌剂并搅拌，使杀菌剂均匀分散。
(11)在步骤(10)所得的溶液中投入固化剂并搅拌，使固化剂均匀分散，得到水性氟碳防污闪涂料。
上述制备过程的各步骤中的搅拌速度均为800转/分钟，且搅拌均在20℃～35℃下进行。
上述制备过程的各步骤中，搅拌速度为500～1000转/分钟，均能获得相同或相似的技术效果。
实施例2：
一种本发明的水性氟碳防污闪涂料，各组分均为水性材料，以质量百分比计包括以下组分：氟碳乳液45％，水20％，纳米功能填料20％，分散剂0.8％，成膜助剂3％，增稠剂0.8％，流平剂0.3％，消泡剂0.4％，杀菌剂0.4％，pH调节剂1％，丙二醇8％和固化剂0.3％。
本实施例中，氟碳乳液为水性氟碳乳液，纳米功能填料为水性纳米功能填料，分散剂为水性分散剂；成膜助剂为水性成膜助剂；增稠剂为水性增稠剂；流平剂为水性流平剂；消泡剂为水性消泡剂；杀菌剂为水性杀菌剂；固化剂为水性固化剂。
本实施例中，水性氟碳乳液为DF-01氟碳乳液，其氟含量为12wt％，购于上海东氟化工科技有限公司；水性纳米功能填料为SiO2，粒径为25nm，购于上海凯茵化工有限公司；水性分散剂为SN-5040分散剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性成膜助剂为TEXANOL成膜助剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性增稠剂为ZT-60增稠剂，购于广州市臻泰贸易有限公司；水性流平剂为RM-2020流平剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性消泡剂为NXZ消泡剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性杀菌剂为T-128杀菌剂，购于广州恒宇化工有限公司；pH调节剂为0.1mol/L的稀醋酸；水性固化剂为己二酸二酰肼。
上述水性氟碳防污闪涂料中，水性氟碳乳液为ZH-01氟碳乳液和DF-01氟碳乳液中的一种或两种，氟碳乳液中氟含量为11.5wt％～35.5wt％；水性分散剂为SN-5040分散剂、HDFSJ-01分散剂、P-19分散剂和CX018分散剂中的一种或多种；水性成膜助剂为TEXANOL成膜助剂、C12成膜助剂、T-12成膜助剂和SX-12成膜助剂中的一种或多种；水性增稠剂为ZT-60增稠剂、RM-8W增稠剂、T-280增稠剂和DR-802增稠剂中的一种或多种；水性流平剂为RM-2020流平剂、TB-120流平剂和D-3000流平剂中的一种或多种；水性消泡剂为NXZ消泡剂、DF-681F消泡剂和T2-1509消泡剂中的一种或多种；水性杀菌剂为T-128杀菌剂和BT-20杀菌剂中的一种或两种；水性固化剂为己二酸二酰肼；pH调节剂为稀盐酸或稀醋酸，均能获得相同或相似的技术效果。
一种上述本实施例的水性氟碳防污闪涂料的制备方法，按各组分的所占质量百分比称取原料，包括以下步骤：
(1)在水中加入分散剂并搅拌，使分散剂均匀分散在水中。
(2)在步骤(1)所得的溶液中投入丙二醇并搅拌，使丙二醇均匀分散。
(3)在步骤(2)所得的溶液中投入氟碳乳液并搅拌，使氟碳乳液均匀分散。
(4)在步骤(3)所得的溶液中投入纳米功能填料并搅拌，使功能填料均匀分散。
(5)在步骤(4)所得的溶液中投入pH调节剂并搅拌，使pH调节剂均匀分散。
(6)在步骤(5)所得的溶液中投入消泡剂并搅拌，使消泡剂均匀分散。
(7)在步骤(6)所得的溶液中投入成膜助剂并搅拌，使成膜助剂均匀分散。
(8)在步骤(7)所得的溶液中投入增稠剂并搅拌，使增稠剂均匀分散。
(9)在步骤(8)所得的溶液中投入流平剂并搅拌，使流平剂均匀分散。
(10)在步骤(9)所得的溶液中投入杀菌剂并搅拌，使杀菌剂均匀分散。
(11)在步骤(10)所得的溶液中投入固化剂并搅拌，使固化剂均匀分散，得到水性氟碳防污闪涂料。
上述制备过程的各步骤中的搅拌速度均为800转/分钟，且搅拌均在20℃～35℃下进行。
上述制备过程的各步骤中，搅拌速度为500～1000转/分钟，均能获得相同或相似的技术效果。
实施例3：
一种本发明的水性氟碳防污闪涂料，各组分均为水性材料，以质量百分比计包括以下组分：氟碳乳液40％，水15％，纳米功能填料30％，分散剂0.8％，成膜助剂3％，增稠剂0.8％，流平剂0.3％，消泡剂0.4％，杀菌剂0.4％，pH调节剂1％，丙二醇8％和固化剂0.3％。
本实施例中，氟碳乳液为水性氟碳乳液，纳米功能填料为水性纳米功能填料，分散剂为水性分散剂；成膜助剂为水性成膜助剂；增稠剂为水性增稠剂；流平剂为水性流平剂；消泡剂为水性消泡剂；杀菌剂为水性杀菌剂；固化剂为水性固化剂。
本实施例中，水性氟碳乳液为ZH-01氟碳乳液，其氟含量为12wt％，购于常熟市东环化工有限公司；水性纳米功能填料为蜡粉，蜡粉的型号为PTFE，粒径为2μm，购于北京市华通瑞驰有限公司；水性分散剂为SN-5040分散剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性成膜助剂为TEXANOL成膜助剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性增稠剂为ZT-60增稠剂，购于广州市臻泰贸易有限公司；水性流平剂为RM-2020流平剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性消泡剂为NXZ消泡剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性杀菌剂为T-128杀菌剂，购于广州恒宇化工有限公司；pH调节剂为0.1mol/L的稀醋酸；水性固化剂为己二酸二酰肼。
上述水性氟碳防污闪涂料中，水性氟碳乳液为ZH-01氟碳乳液和DF-01氟碳乳液中的一种或两种，氟碳乳液中氟含量为11.5wt％～35.5wt％；水性分散剂为SN-5040分散剂、HDFSJ-01分散剂、P-19分散剂和CX018分散剂中的一种或多种；水性成膜助剂为TEXANOL成膜助剂、C12成膜助剂、T-12成膜助剂和SX-12成膜助剂中的一种或多种；水性增稠剂为ZT-60增稠剂、RM-8W增稠剂、T-280增稠剂和DR-802增稠剂中的一种或多种；水性流平剂为RM-2020流平剂、TB-120流平剂和D-3000流平剂中的一种或多种；水性消泡剂为NXZ消泡剂、DF-681F消泡剂和T2-1509消泡剂中的一种或多种；水性杀菌剂为T-128杀菌剂和BT-20杀菌剂中的一种或两种；水性固化剂为己二酸二酰肼；pH调节剂为稀盐酸或稀醋酸，均能获得相同或相似的技术效果。
一种上述本实施例的水性氟碳防污闪涂料的制备方法，按各组分的所占质量百分比称取原料，包括以下步骤：
(1)在水中加入分散剂并搅拌，使分散剂均匀分散在水中。
(2)在步骤(1)所得的溶液中投入丙二醇并搅拌，使丙二醇均匀分散。
(3)在步骤(2)所得的溶液中投入氟碳乳液并搅拌，使氟碳乳液均匀分散。
(4)在步骤(3)所得的溶液中投入纳米功能填料并搅拌，使功能填料均匀分散。
(5)在步骤(4)所得的溶液中投入pH调节剂并搅拌，使pH调节剂均匀分散。
(6)在步骤(5)所得的溶液中投入消泡剂并搅拌，使消泡剂均匀分散。
(7)在步骤(6)所得的溶液中投入成膜助剂并搅拌，使成膜助剂均匀分散。
(8)在步骤(7)所得的溶液中投入增稠剂并搅拌，使增稠剂均匀分散。
(9)在步骤(8)所得的溶液中投入流平剂并搅拌，使流平剂均匀分散。
(10)在步骤(9)所得的溶液中投入杀菌剂并搅拌，使杀菌剂均匀分散。
(11)在步骤(10)所得的溶液中投入固化剂并搅拌，使固化剂均匀分散，得到水性氟碳防污闪涂料。
上述制备过程的各步骤中的搅拌速度均为800转/分钟，且搅拌均在20℃～35℃下进行。
上述制备过程的各步骤中，搅拌速度为500～1000转/分钟，均能获得相同或相似的技术效果。
实施例4：
一种本发明的水性氟碳防污闪涂料，各组分均为水性材料，以质量百分比计包括以下组分：氟碳乳液50％，水25％，纳米功能填料10％，分散剂0.8％，成膜助剂3％，增稠剂0.8％，流平剂0.3％，消泡剂0.4％，杀菌剂0.4％，pH调节剂1％，丙二醇8％和固化剂0.3％。
本实施例中，氟碳乳液为水性氟碳乳液，纳米功能填料为水性纳米功能填料，分散剂为水性分散剂；成膜助剂为水性成膜助剂；增稠剂为水性增稠剂；流平剂为水性流平剂；消泡剂为水性消泡剂；杀菌剂为水性杀菌剂；固化剂为水性固化剂。
本实施例中，水性氟碳乳液为DF-01氟碳乳液，其氟含量为12wt％，购于上海东氟化工科技有限公司；水性纳米功能填料为质量比为1∶1的SiO2和蜡粉，其中SiO2的粒径为25nm，购于上海凯茵化工有限公司，蜡粉的型号为PTFE，粒径为2μm，购于北京市华通瑞驰有限公司；水性分散剂为SN-5040分散剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性成膜助剂为TEXANOL成膜助剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性增稠剂为ZT-60增稠剂，购于广州市臻泰贸易有限公司；水性流平剂为RM-2020流平剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性消泡剂为NXZ消泡剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性杀菌剂为T-128杀菌剂，购于广州恒宇化工有限公司；pH调节剂为0.1mol/L的稀醋酸；固化剂为己二酸二酰肼。
上述水性氟碳防污闪涂料中，水性氟碳乳液为ZH-01氟碳乳液和DF-01氟碳乳液中的一种或两种，氟碳乳液中氟含量为11.5wt％～35.5wt％；水性分散剂为SN-5040分散剂、HDFSJ-01分散剂、P-19分散剂和CX018分散剂中的一种或多种；水性成膜助剂为TEXANOL成膜助剂、C12成膜助剂、T-12成膜助剂和SX-12成膜助剂中的一种或多种；水性增稠剂为ZT-60增稠剂、RM-8W增稠剂、T-280增稠剂和DR-802增稠剂中的一种或多种；水性流平剂为RM-2020流平剂、TB-120流平剂和D-3000流平剂中的一种或多种；水性消泡剂为NXZ消泡剂、DF-681F消泡剂和T2-1509消泡剂中的一种或多种；水性杀菌剂为T-128杀菌剂和BT-20杀菌剂中的一种或两种；水性固化剂为己二酸二酰肼；pH调节剂为稀盐酸或稀醋酸，均能获得相同或相似的技术效果。
一种上述本实施例的水性氟碳防污闪涂料的制备方法，按各组分的所占质量百分比称取原料，包括以下步骤：
(1)在水中加入分散剂并搅拌，使分散剂均匀分散在水中。
(2)在步骤(1)所得的溶液中投入丙二醇并搅拌，使丙二醇均匀分散。
(3)在步骤(2)所得的溶液中投入氟碳乳液并搅拌，使氟碳乳液均匀分散。
(4)在步骤(3)所得的溶液中投入纳米功能填料并搅拌，使功能填料均匀分散。
(5)在步骤(4)所得的溶液中投入pH调节剂并搅拌，使pH调节剂均匀分散。
(6)在步骤(5)所得的溶液中投入消泡剂并搅拌，使消泡剂均匀分散。
(7)在步骤(6)所得的溶液中投入成膜助剂并搅拌，使成膜助剂均匀分散。
(8)在步骤(7)所得的溶液中投入增稠剂并搅拌，使增稠剂均匀分散。
(9)在步骤(8)所得的溶液中投入流平剂并搅拌，使流平剂均匀分散。
(10)在步骤(9)所得的溶液中投入杀菌剂并搅拌，使杀菌剂均匀分散。
(11)在步骤(10)所得的溶液中投入固化剂并搅拌，使固化剂均匀分散，得到水性氟碳防污闪涂料。
上述制备过程的各步骤中的搅拌速度均为800转/分钟，且搅拌均在20℃～35℃下进行。
上述制备过程的各步骤中，搅拌速度为500～1000转/分钟，均能获得相同或相似的技术效果。
实施例5：
一种本发明的水性氟碳防污闪涂料，各组分均为水性材料，以质量百分比计包括以下组分：氟碳乳液50％，水25％，纳米功能填料10％，分散剂0.8％，成膜助剂3％，增稠剂0.8％，流平剂0.3％，消泡剂0.4％，杀菌剂0.4％，pH调节剂1％，丙二醇8％和固化剂0.3％。
本实施例中，氟碳乳液为水性氟碳乳液，纳米功能填料为水性纳米功能填料，分散剂为水性分散剂；成膜助剂为水性成膜助剂；增稠剂为水性增稠剂；流平剂为水性流平剂；消泡剂为水性消泡剂；杀菌剂为水性杀菌剂；固化剂为水性固化剂。
本实施例中，水性氟碳乳液为DF-01氟碳乳液，其氟含量为12wt％，购于上海东氟化工科技有限公司；水性纳米功能填料为质量比为1∶1的三维海胆型TiO2和蜡粉，其中三维海胆型TiO2是由直径为8nm～12nm的TiO2纳米棒组装而成的微球，粒径为1μm，蜡粉的型号为PTFE，粒径为2μm，购于北京市华通瑞驰有限公司；水性分散剂为SN-5040分散剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性成膜助剂为TEXANOL成膜助剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性增稠剂为ZT-60增稠剂，购于广州市臻泰贸易有限公司；水性流平剂为RM-2020流平剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性消泡剂为NXZ消泡剂，购于广州恒宇化工有限公司；水性杀菌剂为T-128杀菌剂，购于广州恒宇化工有限公司；pH调节剂为0.1mol/L的稀醋酸；水性固化剂为己二酸二酰肼。
本实施中，三维海胆型TiO2的制备方法同实施例1。
上述水性氟碳防污闪涂料中，水性氟碳乳液为ZH-01氟碳乳液和DF-01氟碳乳液中的一种或两种，氟碳乳液中氟含量为11.5wt％～35.5wt％；水性分散剂为SN-5040分散剂、HDFSJ-01分散剂、P-19分散剂和CX018分散剂中的一种或多种；水性成膜助剂为TEXANOL成膜助剂、C12成膜助剂、T-12成膜助剂和SX-12成膜助剂中的一种或多种；水性增稠剂为ZT-60增稠剂、RM-8W增稠剂、T-280增稠剂和DR-802增稠剂中的一种或多种；水性流平剂为RM-2020流平剂、TB-120流平剂和D-3000流平剂中的一种或多种；水性消泡剂为NXZ消泡剂、DF-681F消泡剂和T2-1509消泡剂中的一种或多种；水性杀菌剂为T-128杀菌剂和BT-20杀菌剂中的一种或两种；水性固化剂为己二酸二酰肼；pH调节剂为稀盐酸或稀醋酸，均能获得相同或相似的技术效果。
一种上述本实施例的水性氟碳防污闪涂料的制备方法，按各组分的所占质量百分比称取原料，包括以下步骤：
(1)在水中加入分散剂并搅拌，使分散剂均匀分散在水中。
(2)在步骤(1)所得的溶液中投入丙二醇并搅拌，使丙二醇均匀分散。
(3)在步骤(2)所得的溶液中投入氟碳乳液并搅拌，使氟碳乳液均匀分散。
(4)在步骤(3)所得的溶液中投入纳米功能填料并搅拌，使功能填料均匀分散。
(5)在步骤(4)所得的溶液中投入pH调节剂并搅拌，使pH调节剂均匀分散。
(6)在步骤(5)所得的溶液中投入消泡剂并搅拌，使消泡剂均匀分散。
(7)在步骤(6)所得的溶液中投入成膜助剂并搅拌，使成膜助剂均匀分散。
(8)在步骤(7)所得的溶液中投入增稠剂并搅拌，使增稠剂均匀分散。
(9)在步骤(8)所得的溶液中投入流平剂并搅拌，使流平剂均匀分散。
(10)在步骤(9)所得的溶液中投入杀菌剂并搅拌，使杀菌剂均匀分散。
(11)在步骤(10)所得的溶液中投入固化剂并搅拌，使固化剂均匀分散，得到水性氟碳防污闪涂料。
上述制备过程的各步骤中的搅拌速度均为800转/分钟，且搅拌均在20℃～35℃下进行。
上述制备过程的各步骤中，搅拌速度为500～1000转/分钟，均能获得相同或相似的技术效果。
对比例1：
一种水性氟碳涂料，各组分均为水性，以质量百分比计包括以下组分：氟碳乳液60％，水25％，分散剂0.8％，成膜助剂3％，增稠剂0.8％，流平剂0.3％，消泡剂0.4％，杀菌剂0.4％，pH调节剂1％，丙二醇8％和固化剂0.3％。
对比例1中的水性氟碳涂料中，氟碳乳液为DF-01氟碳乳液，其氟含量为12wt％，购于上海东氟化工科技有限公司；分散剂为SN-5040分散剂，购于广州恒宇化工有限公司；成膜助剂为TEXANOL，增稠剂为ZT-60成膜助剂，购于广州恒宇化工有限公司；增稠剂为ZT-60增稠剂，购于广州市臻泰贸易有限公司；流平剂为RM-2020流平剂，购于广州恒宇化工有限公司；消泡剂为NXZ消泡剂，购于广州恒宇化工有限公司；杀菌剂为T-128杀菌剂，购于广州恒宇化工有限公司；pH调节剂为稀醋酸；固化剂为己二酸二酰肼。
对比例2：
一种水性氟碳涂料，各组分均为水性，以质量百分比计包括以下组分：氟碳乳液55％，水25％，纳米功能填料为5％，分散剂0.8％，成膜助剂3％，增稠剂0.8％，流平剂0.3％，消泡剂0.4％，杀菌剂0.4％，pH调节剂1％，丙二醇8％和固化剂0.3％。
对比例2中的水性氟碳涂料中，氟碳乳液为DF-01氟碳乳液，其氟含量为12wt％，购于上海东氟化工科技有限公司；纳米功能填料为TiO2，购于广州华力森贸易有限公司；分散剂为SN-5040分散剂，购于广州恒宇化工有限公司；成膜助剂为TEXANOL成膜助剂，购于广州恒宇化工有限公司；增稠剂为ZT-60增稠剂，购于广州市臻泰贸易有限公司；流平剂为RM-2020流平剂，购于广州恒宇化工有限公司；消泡剂为NXZ消泡剂，购于广州恒宇化工有限公司；杀菌剂为T-128杀菌剂，购于广州恒宇化工有限公司；pH调节剂为稀醋酸；固化剂为己二酸二酰肼。
实施例6：
实施例1～5中的水性氟碳防污闪涂料在输电线路绝缘子上的应用。
分别将实施例1～5中的水性氟碳防污闪涂料在常温干燥的环境下喷涂于绝缘子基材表面，涂层的厚度为0.3mm，性能表征结果见表1。
分别将对比例1～2中的水性氟碳涂料在常温干燥的环境下喷涂于绝缘子基材表面，涂层的厚度为0.3mm，性能表征结果见表1。
涂层的静态水接触角由上海中晨数字技术设备有限公司的JC-2000C接触角测量仪测定。涂层的体积电阻率由北京北方华测科技有限公司的HEST-121体积电阻率测量仪测定。涂层的附着力由美国3M公司的Scotch610附着力测试胶带测定。涂层的表面形貌由荷兰FEI公司的Quanta200扫描电子显微镜测定。
图1～5分别是实施例1～5中的水性氟碳防污闪涂料的涂层表面形貌图，图6和图7分别是对比例1和对比例2中的水性氟碳涂料的涂层表面形貌图。对比图1～7可看到，图6是未加入纳米功能填料的涂层，表面平整，未有微纳乳突的粗糙结构，疏水性能较差。图1～5和图7中的涂层都有微纳乳突结构形成，但是大小分布各有所异。其中图2和图4中涂层的微纳乳突结构分布很少也不均匀，对疏水性能改善有限。图1和图3中涂层表面可明显看到有微纳乳突结构。图5中涂层表面有很多微米级和纳米级的颗粒分布，形成大量微纳乳突结构，对疏水性能有很大提升。对比图1和图7，图7中涂层纳米功能填料加入过少，形成的微纳乳突结构少，疏水性能也相对弱。
表1实施例1～5中的水性氟碳防污闪涂料和对比例1～2中的水性氟碳涂料的性能对比
性能参数 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2
静态水接触角/° 116 88 102 93 124 82 105
体积电阻率/Ω·m 1.82×109 8.26×109 2.56×109 8.59×109 4.48×109 1.14×109 1.76×109
附着力/级 0 2 3 1 0 2 1
从表1中的数据可看出，加入纳米功能填料后，涂层的性能都有一定的改善。从疏水性能看，对于单一功能填料，三维海胆型TiO2比SiO2和蜡粉PTFE好，但弱于三维海胆型TiO2/PTFE的复合填料；从体积电阻率看，各填料虽有不同，但都处于同一数量级；从附着力看，同样是三维海胆型TiO2对涂层有较大的改善。综合考虑，三维海胆型TiO2/PTFE复合填料对于涂层的性能改善最好，且其对于涂层的耐久性、耐酸碱性、机械强度、自清洁能力等性能都有很大的提升。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水性氟碳防污闪涂料，其特征在于，所述水性氟碳防污闪涂料以质量百分比计包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的水性氟碳防污闪涂料，其特征在于，所述纳米功能填料为水性纳米功能填料；所述水性纳米功能填料为三维海胆型TiO2、SiO2、蜡粉中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的水性氟碳防污闪涂料，其特征在于，所述SiO2的粒径为20nm～50nm；所述蜡粉为PTFE，粒径为2μm～5μm。
4.根据权利要求2所述的水性氟碳防污闪涂料，其特征在于，所述三维海胆型TiO2是由TiO2纳米棒组装而成的微球，所述TiO2纳米棒的直径为8nm～12nm；所述三维海胆型TiO2的粒径为500nm～1μm。
5.根据权利要求4所述的水性氟碳防污闪涂料，其特征在于，所述三维海胆型TiO2的制备方法包括以下步骤：
(1)在冰水浴中将体积比为1∶4～6的TiCl4溶液与去离子水混合均匀，得到混合溶液A；
(2)在冰水浴中将体积比为1∶5～8的钛酸四丁酯溶液与环己烷混合均匀，得到混合溶液B；
(3)将体积比为1∶8～10的混合溶液A与混合溶液B混合均匀，得到混合溶液C；
(4)将混合溶液C置于反应釜中，于60℃～150℃下反应10h～18h，得到三维海胆型TiO2。
6.根据权利要求5所述的水性氟碳防污闪涂料，其特征在于，所述TiCl4溶液的质量浓度为95％～99％；所述钛酸四丁酯溶液的质量浓度为95％～99％。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的水性氟碳防污闪涂料，其特征在于，所述氟碳乳液为水性氟碳乳液；所述分散剂为水性分散剂；所述成膜助剂为水性成膜助剂；所述增稠剂为水性增稠剂；所述流平剂为水性流平剂；所述消泡剂为水性消泡剂；所述杀菌剂为水性杀菌剂；所述固化剂为水性固化剂。
8.根据权利要求7所述的水性氟碳防污闪涂料，其特征在于，所述水性氟碳乳液为ZH-01氟碳乳液和DF-01氟碳乳液中的一种或两种；所述水性氟碳乳液中氟含量为11.5wt％～35.5wt％；所述水性分散剂为SN-5040分散剂、HDFSJ-01分散剂、P-19分散剂和CX018分散剂中的一种或多种；所述水性成膜助剂为TEXANOL成膜助剂、C12成膜助剂、T-12成膜助剂和SX-12成膜助剂中的一种或多种；所述水性增稠剂为ZT-60增稠剂、RM-8W增稠剂、T-280增稠剂和DR-802增稠剂中的一种或多种；所述水性流平剂为RM-2020流平剂、TB-120流平剂和D-3000流平剂中的一种或多种；所述水性消泡剂为NXZ消泡剂、DF-681F消泡剂和T2-1509消泡剂中的一种或多种；所述水性杀菌剂为T-128杀菌剂和BT-20杀菌剂中的一种或两种；所述水性固化剂为己二酸二酰肼；所述pH调节剂为稀盐酸或稀醋酸。
9.一种如权利要求1～8中任一项所述的水性氟碳防污闪涂料的制备方法，包括以下步骤：按质量百分比，往水中依次加入分散剂、丙二醇、氟碳乳液、纳米功能填料、pH调节剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、流平剂、杀菌剂、固化剂，搅拌均匀，得到水性氟碳防污闪涂料。
10.一种如权利要求1～8中任一项所述的水性氟碳防污闪涂料或权利要求9中所述的制备方法制备的水性氟碳防污闪涂料在输电线路绝缘子上的应用。
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