CN106380945A - 一种防污闪超疏水涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防污闪超疏水涂料及其制备方法与应用，属于涂料领域，其制备方法具体包括以下步骤：(1)将纳米二氧化硅粒子加入含有聚二甲基硅氧烷的有机溶剂中至所述纳米二氧化硅粒子均匀分散，待所述有机溶剂挥发后制得低表面能纳米二氧化硅粒子；(2)将步骤(1)中制得的低表面能纳米二氧化硅粒子与粘结剂加入有机溶剂中，搅拌制得防污闪超疏水涂料。该方法工艺流程简单，对设备要求低，且原材料来源广泛，成本低廉，制得的防污闪超疏水涂料具有憎水性能优异、耐老化性能强、自修复效果好、污闪电压高等优点，用于重雾霾地区输变电设备的外绝缘防护。

Description

一种防污闪超疏水涂料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于涂料领域，具体涉及一种防污闪超疏水涂料及其制备方法与应用。
背景技术
随着中国经济的发展，环境污染问题日趋严重，电力设备原有外绝缘配置已难以满足防污闪需求，电力系统逐渐引入防污闪涂料作为抑制污闪事故的主要措施。
传统的硅油、地蜡等材料具有一定防污闪效果，但有效期过短，仅3-6月，使用期间容易粘附污秽，清洗困难，失效后清除困难，未被电力系统广泛接受。
80年代中后期，电力系统开始引入室温硫化硅橡胶涂料(RTV涂料)与持久性室温硫化硅橡胶涂料(PRTV涂料)，硅橡胶类涂料具有一定憎水性能，水滴接触角大于90°，能够常温硫化且具有防污闪性能，被电力系统采纳作为防污闪涂料进行应用推广。但大量应用结果表明，在长期户外运行条件下，硅橡胶类有机高分子会不可避免的发生老化，出现表面硬化、粉化、龟裂、憎水性显著下降，引起涂料失效。
超疏水涂料作为新型电力设备外绝缘保护涂料，具有传统涂料不具备的超憎水(水滴接触角大于150°)性能，水滴极易滑落，水滴在滚落过程中能够带走表面污秽颗粒，保持表面“自清洁”特性，在防污闪涂料领域的应用越来越多。加之，近年来我国中东部人口及工业密集城市频繁出现大范围雾霾天气，其对输变电设备的影响也越来越引起关注，雾霾天气增加了电力设备表面污秽累积量，并同时加速污秽的湿润过程，显著降低输变电设备外绝缘安全水平。因此，基于超疏水效应的输变电设备防污闪涂料能够有效减少雾霾天气下外绝缘表面污秽量累积，保证优良的绝缘能力。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于：(1)提供一种防污闪超疏水涂料的制备方法；(2)提供一种防污闪超疏水涂料；(3)提供一种防污闪超疏水涂料的应用。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种防污闪超疏水涂料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将纳米二氧化硅粒子加入含有聚二甲基硅氧烷的有机溶剂中至所述纳米二氧化硅粒子均匀分散，待所述有机溶剂挥发后制得低表面能纳米二氧化硅粒子；
(2)将步骤(1)中制得的低表面能纳米二氧化硅粒子与粘结剂加入有机溶剂中，搅拌制得防污闪超疏水涂料。
进一步，步骤(1)中，所述有机溶剂为正庚烷、乙醇、丙酮或正丁烷中的一种。
进一步，步骤(2)中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、环氧树脂或丙烯酸树脂中的一种；所述有机溶剂为丙酮、丁酮或乙二醇中的一种。
进一步，步骤(1)中，所述纳米二氧化硅粒子、聚二甲基硅氧烷和有机溶剂三者的质量比为4～16:25～40:2～10。
进一步，步骤(1)中，所述含有聚二甲基硅氧烷的有机溶剂由二甲基硅氧烷与有机溶液混合后以100～300r/min机械搅拌10～20min制得。
进一步，步骤(1)中，所述纳米二氧化硅粒子均匀分散通过机械搅拌15min后超声5～10min实现，搅拌速度为100～300r/min，超声频率为1～1.5kHz。
进一步，步骤(2)中，所述步骤(1)中制得的低表面能纳米二氧化硅粒子、粘结剂和有机溶剂三者的质量比为1～3:2～5:1～2。
进一步，步骤(2)中，所述搅拌的条件为在40～110℃下以100～300r/min搅拌50～70min。
2、采用所述方法制备的防污闪超疏水涂料。
3、防污闪超疏水涂料在雾霾天气下输变电设备中的应用。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种防污闪超疏水涂料及其制备方法与应用。该方法工艺流程简单，对设备要求低，且原材料来源广泛，成本低廉，制得的防污闪超疏水涂料具有优异的憎水性能，可以有效减少雾霾污秽颗粒的累积，用于重雾霾地区输变电设备的外绝缘防护；其耐老化性能强，污闪电压高，确保了输变电设备外绝缘的长期工作性能；自修复效果好，因运输、施工过程中造成的涂料表面机械损伤，可按照原配方，采用喷涂方法修补涂层。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为超疏水涂料所制备涂层式样的静态接触角观测图；
图2为超疏水涂料所制备涂层式样的SEM图(放大倍数为50000倍)；
图3为超疏水涂层绝缘子室外自然积污4个月后，涂层的超疏水性能；
图4为雾霾环境下，超疏水涂层绝缘子表面实时积污状态。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
(1)按纳米二氧化硅粒子、聚二甲基硅氧烷和正庚烷三者的质量比为4:40:10，将纳米二氧化硅粒子加入含有聚二甲基硅氧烷的正庚烷中，以100r/min机械搅拌15min后，在超声频率为1kHz条件下超声5min，使纳米二氧化硅粒子均匀分散，待所述正庚烷挥发后制得低表面能纳米二氧化硅粒子。其中，所述含有聚二甲基硅氧烷的正庚烷由二甲基硅氧烷与正庚烷混合后以100r/min机械搅拌10min制得。
(2)按步骤(1)中制得的低表面能纳米二氧化硅粒子、聚偏氯乙烯和丙酮三者的质量比为1:5:2，将三者混合后在70℃下以100r/min机械搅拌50min，制得防污闪超疏水涂料。
实施例2
(1)按纳米二氧化硅粒子、聚二甲基硅氧烷和乙醇三者的质量比为8:35:8，将纳米二氧化硅粒子加入含有聚二甲基硅氧烷的乙醇中，以200r/min机械搅拌15min后，在超声频率为1.25kHz条件下超声7min，使纳米二氧化硅粒子均匀分散，待所述乙醇挥发后制得低表面能纳米二氧化硅粒子。其中，所述含有聚二甲基硅氧烷的乙醇由二甲基硅氧烷与乙醇混合后以200r/min机械搅拌15min制得。
(2)按步骤(1)中制得的低表面能纳米二氧化硅粒子、环氧树脂和丁酮三者的质量比为2:4:1.5，将三者混合后在40℃下以200r/min机械搅拌60min，制得防污闪超疏水涂料。
实施例3
(1)按纳米二氧化硅粒子、聚二甲基硅氧烷和丙酮三者的质量比为12:30:5，将纳米二氧化硅粒子加入含有聚二甲基硅氧烷的丙酮中，以200r/min机械搅拌15min后，在超声频率为1.25kHz条件下超声9min，使纳米二氧化硅粒子均匀分散，待所述丙酮挥发后制得低表面能纳米二氧化硅粒子。其中，所述含有聚二甲基硅氧烷的丙酮由二甲基硅氧烷与丙酮混合后以200r/min机械搅拌15min制得。
(2)按步骤(1)中制得的低表面能纳米二氧化硅粒子、丙烯酸树脂和乙二醇三者的质量比为2:3:1，将三者混合后在92℃下以200r/min机械搅拌60min，制得防污闪超疏水涂料。
实施例4
(1)按纳米二氧化硅粒子、聚二甲基硅氧烷和正丁烷三者的质量比为16:25:2，将纳米二氧化硅粒子加入含有聚二甲基硅氧烷的正丁烷中，以300r/min机械搅拌15min后，在超声频率为1.5kHz条件下超声10min，使纳米二氧化硅粒子均匀分散，待所述正丁烷挥发后制得低表面能纳米二氧化硅粒子。其中，所述含有聚二甲基硅氧烷的正丁烷由二甲基硅氧烷与正丁烷混合后以300r/min机械搅拌20min制得。
(2)按步骤(1)中制得的低表面能纳米二氧化硅粒子、聚偏氟乙烯和丁酮三者的质量比为3:2:1，将三者混合后在110℃下以300r/min机械搅拌70min，制得防污闪超疏水涂料。
图1为超疏水涂料所制备涂层式样的静态接触角观测图，由图可知，10微升水滴站立于超疏水涂层表面，水滴静态接触角达到155°，水滴易于滚落，涂层具有优异疏水性能。
图2为超疏水涂料所制备涂层式样经放大50000倍后的SEM图，由图可知，超疏水涂层表面具有微纳二元复合粗糙结构，微米级突起颗粒表面分布着更小尺度突起结构，涂层表面粗糙度高，有利于降低水滴接触面积，进而增强涂层的憎水性能。
图3为超疏水涂层绝缘子室外自然积污4个月后，涂层的超疏水性能，由图可知，涂层仍保持超疏水性能，水滴呈柱状通道迅速滚落，表面保持干燥状态。
图4为雾霾环境下，超疏水涂层绝缘子表面实时积污状态，由图可知，超疏水涂层绝缘子表面水滴呈分立状态，没有形成连续水膜，污秽颗粒吸附于水滴形成污秽水滴并呈现深色，涂层表面保持高绝缘能力。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种防污闪超疏水涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将纳米二氧化硅粒子加入含有聚二甲基硅氧烷的有机溶剂中至所述纳米二氧化硅粒子均匀分散，待所述有机溶剂挥发后制得低表面能纳米二氧化硅粒子；
(2)将步骤(1)中制得的低表面能纳米二氧化硅粒子与粘结剂加入有机溶剂中，搅拌制得防污闪超疏水涂料。
2.如权利要求1所述的一种防污闪超疏水涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机溶剂为正庚烷、乙醇、丙酮或正丁烷中的一种。
3.如权利要求1所述的一种防污闪超疏水涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、环氧树脂或丙烯酸树脂中的一种；所述有机溶剂为丙酮、丁酮或乙二醇中的一种。
4.如权利要求1～3任一项所述的一种防污闪超疏水涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述纳米二氧化硅粒子、聚二甲基硅氧烷和有机溶剂三者的质量比为4～16:25～40:2～10。
5.如权利要求1～3任一项所述的一种防污闪超疏水涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含有聚二甲基硅氧烷的有机溶剂由二甲基硅氧烷与有机溶液混合后以100～300r/min机械搅拌10～20min制得。
6.如权利要求1～3任一项所述的一种防污闪超疏水涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述纳米二氧化硅粒子均匀分散通过机械搅拌15min后超声5～10min实现，搅拌速度为100～300r/min，超声频率为1～1.5kHz。
7.如权利要求1～3任一项所述的一种防污闪超疏水涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述步骤(1)中制得的低表面能纳米二氧化硅粒子、粘结剂和有机溶剂三者的质量比为1～3:2～5:1～2。
8.如权利要求1～3任一项所述的一种防污闪超疏水涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述搅拌的条件为在40～110℃下以100～300r/min搅拌50～70min。
9.采用权利要求1～8任一项所述方法制备的防污闪超疏水涂料。
10.如权利要求9所述的防污闪超疏水涂料在雾霾天气下输变电设备中的应用。
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