CN105694696A - 一种改性氟碳清漆及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改性氟碳清漆及其应用，该清漆包括以下组分及重量份含量：含氟树脂80-120份以及固化剂5-30份，所述的含氟树脂为氟硅共聚树脂，该氟硅共聚树脂中氟元素的质量含量为10-38％，硅元素的质量含量为0.1-35％；所述的改性氟碳清漆涂覆在电力设备表面上用于防止结冰。与现有技术相比，本发明改性氟碳清漆具有优异的疏水性，组分配方中未采用二氧化钛，从而消除二氧化钛的光催化负面影响，最大限度的延长疏水效果有效期，用于涂覆电力设备表面，防冰效果显著，具有很好的市场应用前景。

Description

一种改性氟碳清漆及其应用
技术领域
本发明涉及清漆技术领域，具体涉及一种改性氟碳清漆及其应用。
背景技术
冷表面上的结冰、结霜现象广泛存在于航空、低温制冷、热泵空调、风力发电机叶片等领域。冰霜层的存在使设备传热效率降低，压损增加，对系统产生较大的影响，甚至导致系统失效。所以这类设备需要定期或不定期的进行除冰、除霜操作，这给生产、生活带来了很多不便。除冰、除霜过程需要耗费大量的能源和人力，因此结冰、结霜问题受到人们的广泛关注。因此，人们探索了各种抑冰霜的方法，其中在表面涂以涂料防护就是一种有效和便利的方法。
风力发电是环保新能源的重要组成部分，但叶片表面结冰会严重降低发电效率，甚至对发电机组造成损伤。叶片表面结冰已经成为影响风力发电领域进一步发展的严重问题。增加叶片表面涂层的疏水性是降低叶片表面结冰的一个有效途径。
目前，业内常见的方案是用超疏水的氟树脂做成面漆，以增加叶片表面疏水性，但该方案存在一个明显的缺点，即疏水性最长在2年左右即消失殆尽，而叶片设计寿命为20年，远达不到预期的效果。因为目前使用的叶片面漆都含有大量金红石型二氧化钛粉体(警示漆除外)。现有涂料中加入二氧化钛，用以提高涂层的遮盖力，使得在紫外光照射下，内层涂料不会受明显的紫外损伤，但是二氧化钛本身具有明显的光催化效果，即使经过表面包覆处理后，其光催化效果仍较为明显。相对于内层涂料的损坏，表层受损更加严重，正常暴晒几个月后，涂层表面在二氧化钛光催化的作用下即发生轻微的紫外老化，这种变化用常规涂料检测手段几乎无法辨识。因为其光泽度、色差以及其它常规涂料检测指标都几无变化。但涂层表面的疏水性会发生极大的变化，会由超疏水型逐渐变为亲水型，从而丧失防冰效果。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种疏水效果强且持久的改性氟碳清漆及其应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种改性氟碳清漆，该清漆包括以下组分及重量份含量：含氟树脂80-120份以及固化剂5-30份，固化剂数量过少时会使涂层固化不完全，降低附着力；固化剂过多时会使有效成分氟与硅的相对含量降低，从而对疏水性能产生潜在的负面影响，因此本发明所采用的含量较为合理。
作为优选的技术方案，所述的含氟树脂为氟硅共聚树脂。
作为优选的技术方案，所述的氟硅共聚树脂中氟元素的质量含量为10-38％，硅元素的质量含量为0.1-35％。
作为优选的技术方案，所述的固化剂为脂肪族异氰酸酯类固化剂。
脂肪族异氰酸酯类固化剂选自(BayerDesmodur3300)。脂肪族异氰酸酯固化剂可与氟硅树脂中的羟基反应，生成聚氨酯键，从而生成一个高分子的含氟与硅的聚氨酯膜。
所述的清漆还包括0-6份助剂及35-45份溶剂。
所述的助剂包括0-3份消泡剂和0-3份抗老化剂。
所述的消泡剂包括乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯中的一种或多种。
所述的抗老化剂包括三烷基酚、亚磷酸酯或2-羟基二苯甲酮一种或多种。
所述的溶剂为酯类有机溶剂或酮类有机溶剂中的一种或其混合物。
所述的酯类有机溶剂包括醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯或醋酸戊酯中的一种或多种。
所述的酮类有机溶剂包括丙酮、甲基丁酮或甲基异丁酮中的一种或多种。
改性氟碳清漆的应用，所述的改性氟碳清漆涂覆在电力设备表面上用于防冰。
所述的电力设备包括风力发电机叶片、配电柜箱或电缆。
本发明改性氟碳清漆的组分中不含有二氧化钛，从而消除二氧化钛的光催化负面影响，最大限度的延长疏水效果有效期。
本发明中，氟硅共聚树脂为氟树脂和有机硅树脂共聚混炼而成的合成树脂，其中，氟元素的含量为10～38％，硅元素的含量为0.1～35％。氟硅共聚树脂具有卓越的耐候性、耐高低温性、防水性和放油性，这是由于氟硅共聚树脂涂膜具有极低的表面张力，具有良好的疏水性、憎冰性急耐候性，可降低冰在涂层表面的附着力，使冰在形成之前自然滑落，从而有效地抑制冷表面的结冰现象。
本发明改性氟碳清漆在实际涂覆时，先在待涂覆电力设备表面涂覆一层100-500微米的实色漆，待实色漆干燥后，再在实色漆涂层的表面涂覆一层20-200微米的氟碳清漆，氟碳清漆涂层用于防止电力设备表面挂冰。
与现有技术相比，本发明采用了实色漆与氟碳清漆相结合的配套，具有以下特点：
1)由于氟碳清漆无色透明，所以氟碳清漆的涂层无遮盖力，用作冷表面旧涂层维护升级时不改变原来冷表面的颜色，涂层完全干燥后整体显现实色漆的色相；
2)由于涂有氟碳清漆的冷表面与水的接触角大于90°，空气中的水汽很难凝结在冷表面，从而有效的降低了冷表面的结冰程度，检测结果显示，防冰效果极佳。
3)用氟硅共聚树脂代替常规的氟树脂，使清漆的疏水性大大增强；
4)本发明未采用二氧化钛，从而消除二氧化钛的光催化负面影响，最大限度的延长疏水效果有效期。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种改性氟碳清漆，包括氟硅共聚树脂、脂肪族异氰酸酯固化剂和助剂，其中，含氟树脂、脂肪族异氰酸酯固化剂和助剂的配比如下：
氟硅共聚树脂100重量份，
脂肪族异氰酸酯固化剂18重量份，
醋酸丁酯40重量份，
其中，氟硅共聚树脂为氟树脂和有机硅树脂共聚混炼而成的合成树脂，其中，氟元素的含量为24％，硅元素的含量为15％。
制备时，先将氟硅共聚树脂、脂肪族异氰酸酯固化剂物理混合均匀后，再加入醋酸丁酯即可施工。
在实际应用时，将该改性氟碳清漆涂覆在风力发电机叶片表层，防止冷表面结冰。
实施例2
采用与实施例1相同的清漆成分，不同之处在于采用不同的比例，具体如下：
氟硅共聚树脂80重量份，
脂肪族异氰酸酯固化剂5重量份，
醋酸丁酯35重量份，
其中，氟硅共聚树脂为氟树脂和有机硅树脂共聚混炼而成的合成树脂，其中，氟元素的含量为38％，硅元素的含量为0.1％。
本实施例的制备方法和应用同实施例1。
实施例3
采用与实施例1相同的清漆成分，不同之处在于采用不同的比例，具体如下：
氟硅共聚树脂120重量份，
脂肪族异氰酸酯固化剂30重量份，
醋酸乙酯45重量份，
其中，氟硅共聚树脂为氟树脂和有机硅树脂共聚混炼而成的合成树脂，其中，氟元素的含量为10％，硅元素的含量为35％。
本实施例的制备方法和应用同实施例1。
实施例4
采用与实施例1相同的清漆成分，不同之处在于采用不同的比例，具体如下：
其中，氟硅共聚树脂为氟树脂和有机硅树脂共聚混炼而成的合成树脂，其中，氟元素的含量为10％，硅元素的含量为35％。本实施例的制备方法和应用同实施例1。
本实施例的制备方法和应用同实施例1。
实施例5
采用与实施例1相同的清漆成分，不同之处在于采用不同的比例，具体如下：
其中，氟硅共聚树脂为氟树脂和有机硅树脂共聚混炼而成的合成树脂，其中，氟元素的含量为20％，硅元素的含量为15％。本实施例的制备方法和应用同实施例1。
本实施例的制备方法和应用同实施例1。
将实施例1～5所得清漆和市售的FEVE涂料进行1000QUV-B试验，该试验的条件为5小时光照，5小时冷凝，温度50-60℃，辐射强度0.71w/m2，结果如表1所示。
表11000QUV-B试验结果
组别 初始接触角(度) 试验后接触角(度)
实施例1 105 85
实施例2 105 86
实施例3 105 85
实施例4 105 84
实施例5 105 88
FEVE涂料 105 70
测试结果显示：本发明与市售的FEVE涂料的初始接触角均为105度，接触角越大，涂料的疏水性越大，防冰性能越好，所以在初期，本发明的清漆与现有的FEVE涂料的防冰性能相当。但是，由于FEVE涂料中添加二氧化钛，二氧化钛本身具有明显的光催化效果，所以在光照5h后，涂层表面在二氧化钛光催化的作用下加速老化，使接触角急剧下降。
本发明的清漆中并未添加二氧化钛，而是采用氟硅共聚树脂和脂肪族异氰酸酯固化剂作为主要成分，氟硅共聚树脂具有卓越的耐候性、耐高低温性、防水性和放油性，这是由于氟硅共聚树脂涂膜具有极低的表面张力，具有良好的疏水性、憎冰性急耐候性，可降低冰在涂层表面的附着力，使冰在形成之前自然滑落，从而有效地抑制冷表面的结冰现象；另外，脂肪族异氰酸酯固化剂可与氟硅树脂中的羟基反应，生成聚氨酯键，从而生成一个高分子的含氟与硅的聚氨酯膜，提高涂料的疏水性，经试验，本发明的清漆接触角有所下降，但比现有的FEVE明显要小，说明本发明的防冰性能更加持久。
实施例6
采用与实施例5相同的配方以及制备方法，将所得的清漆涂覆于配电柜箱表面，经试验测定，该配电柜箱具有良好的防冰性能，且防冰性能很持久。
实施例7
采用与实施例5相同的配方以及制备方法，将所得的清漆涂覆于电缆表面，经试验测定，该电缆具有良好的防冰性能，且防冰性能很持久。

Claims (9)

1.一种改性氟碳清漆，其特征在于，该清漆包括以下组分及重量份含量：含氟树脂80-120份以及固化剂5-30份。
2.根据权利要求1所述的一种改性氟碳清漆，其特征在于，所述的含氟树脂为氟硅共聚树脂。
3.根据权利要求2所述的一种改性氟碳清漆，其特征在于，所述的氟硅共聚树脂中氟元素的质量含量为10-38％，硅元素的质量含量为0.1-35％。
4.根据权利要求1所述的一种改性氟碳清漆，其特征在于，所述的固化剂为脂肪族异氰酸酯类固化剂。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种改性氟碳清漆，其特征在于，所述的清漆还包括0-6份助剂及35-45份溶剂。
6.根据权利要求5所述的一种改性氟碳清漆，其特征在于，所述的助剂包括0-3份消泡剂和0-3份抗老化剂。
7.根据权利要求5所述的一种改性氟碳清漆，其特征在于，所述的溶剂为酯类有机溶剂、酮类有机溶剂中的一种或其混合物。
8.如权利要求1所述的改性氟碳清漆的应用，其特征在于，所述的改性氟碳清漆涂覆在电力设备表面上用于防止结冰。
9.根据权利要求8所述的改性氟碳清漆的应用，其特征在于，所述的电力设备包括风力发电机叶片、配电柜箱或电缆。
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