CN109181389A - 一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，利用聚二甲基硅氧烷制成的分散液接枝改性粒径分布均匀纳米二氧化硅粒子，降低纳米二氧化硅粒子的表面能，再利用氨丙基三乙氧基硅烷中的羟基和低表面能的二氧化硅粒子之间缩合反应，得到的分散液在绝缘子上通过自组装形成过程、形貌和大小的调控，达到良好的超憎水、超自洁、防污染的效果，还利用化学反应制得二氧化硅包覆亚麻油的微胶囊乳液，添加到涂料中当涂层破损后，胶囊破裂，亚麻油被释放出来在空气的作用下聚合成膜，起到防腐蚀的效果，本发明提供的防污闪涂料制备方法简单、成本低、原料来源广，具有很好的自洁、疏水和高耐久性特点，能够避免输电线路污闪故障，应用前景广。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法。
背景技术
输电线路的可靠性直接影响电力系统的安全稳定运行，而绝缘子故障是威胁输电线路可靠性的重要原因。经年来，随着输电线路电压等级的不断提升，承担机械支撑和电气绝缘作用的绝缘子已成为输电线路运行的薄弱环节。绝缘子运行时耐受运行电压、雷电过电压和操作过电压的作用，同时随着我国大气环境污染状况的加剧，绝缘子表面污秽沉积量也逐年增大。在雨、雾、露、雪、冰等恶劣条件下，表面沉积污秽湿润使得绝缘子的绝缘性能大幅下降，从而引起绝缘子串污秽闪络事故。据统计在我国发生的输电线路停电事故中，污闪跳闸率仅次于雷击跳闸率，位居第二。电力系统一旦污闪跳闸，短时间内难以重合闸，易造成电网大面积、长时间的停电事故，给国民经济带来巨大的损失。因此，必须通过采用新型高性能抗污闪涂层来解决输电线路污闪故障，以期保障我国电力安全。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，包括以下具体步骤：
（1）将正硅酸乙酯加到无水乙醇溶液中溶解得到混合液，将混合液倒入装有电动搅拌桨、滴液漏斗和冷凝管的反应容器中，将蒸馏水和氨水按照体积比2：7混合配制待用，开启电动搅拌器，同时打开滴液漏斗并调节流量，使配制的氨水溶液以15mL/min的速度均匀滴入反应容器中，滴加完毕后继续搅拌1h得到二氧化硅溶胶，将得到的二氧化硅溶胶在120℃的干燥箱中干燥24h，然后研磨并过300目筛；
（2）将聚二甲基硅氧烷和二月桂酸二丁基锡加到装有电动搅拌器的烧瓶中，再加入正庚烷并机械搅拌10min，搅拌结束后将步骤（1）制备的纳米二氧化硅加到以上混合液中，机械搅拌15min后超声波振动1min，然后在室温下静置36h，加热使溶剂挥发，得到聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅粒子；
（3）将步骤（2）制备的纳米二氧化硅粒子在室温下分散于无水乙醇中，超声分散3min，然后置于60℃的水浴中一边搅拌一边加入氨丙基三乙氧基硅烷和酸性超纯水，恒温保持2h并不断机械搅拌，获得纳米二氧化硅粒子分散液；
（4）将十二烷基磺酸钠和乳化剂OP-10加到去离子水中搅拌溶解，同时将亚麻油、四乙氧基硅烷和十八烷基三甲氧基硅烷按照配比混合得到混合液，再将两者混合液混合并以2000r/min的转速强力搅拌15-18min，搅拌结束后置于细胞粉碎机中超声细乳化形成细乳液，所有过程均在冰水浴中进行，超声结束后，在室温下调整细乳液的pH值为7.5，然后以1000r/min的转速室温下搅拌24h得到二氧化硅包覆亚麻油微胶囊；
（5）将步骤（4）制备的产物加到步骤（3）制备的纳米二氧化硅粒子分散液中，搅拌混匀后将清洗干净的绝缘子浸渍其中，提拉成膜，然后在烘箱中120℃下干燥20min，即可获得二氧化硅超疏水涂层的绝缘子。
一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，步骤（1）中所述的正硅酸乙酯、无水乙醇和待用氨水的体积比为0.30-0.33：3.3-3.5：0.18-0.20。
一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，步骤（2）中所述的聚二甲基硅氧烷、二月桂酸二丁基锡、正庚烷和步骤（1）中制备的纳米二氧化硅的质量比为：0.5-0.55：0.05-0.07：34-35：5.0-5.3。
一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，步骤（3）中所述的步骤（2）中制备的二氧化硅粒子、无水乙醇、氨丙基三乙氧基硅烷和酸性超纯水的质量比为5.5-5.8：118-120：0.50-0.52：4.9-5.2。
一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，步骤（3）中所述的酸性超纯水的制备方法为，在超纯水中加入醋酸调节pH值为5。
一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，步骤（3）中所述的置于60℃的水浴中一边搅拌一边加入氨丙基三乙氧基硅烷和酸性超纯水中，搅拌速度为600-800r/min。
一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，步骤（4）中所述的十二烷基磺酸钠、乳化剂OP-10、四乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、亚麻油、去离子水的质量比为0.25-0.28：0.75-0.77：9-9.5：1.8-2.2：9-10：100-105。
一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，步骤（5）中所述的步骤（4）中制备的产物添加量为步骤（3）中制备的纳米二氧化硅粒子分散液重量的30-45wt%。
本发明的优点是：本发明根据纳米二氧化硅具有对抗紫外线、优异抗老化、强度、耐化学性能强功能，并且具有球形微结构特性，因此通过利用凝胶-溶胶法制备出粒径分布均匀的纳米二氧化硅颗粒，其次利用聚二甲基硅氧烷制成的分散液接枝改性纳米二氧化硅粒子，降低纳米二氧化硅粒子的表面能，同时又利用氨丙基三乙氧基硅烷中的羟基和低表面能的二氧化硅粒子之间缩合反应，得到表面修饰的氨丙基三乙氧基硅烷的低表面能纳米二氧化硅粒子分散液，该分散液在绝缘子上通过自组装形成过程、形貌和大小的调控，在绝缘子的表面构建多级微观尺寸复合粗糙结构，类似荷叶表面的单个微米尺度突起的形貌，达到良好的超憎水、超自洁、防污染的效果，还利用四乙氧基硅烷水解形成为氧化硅壳层，通过乳化剂的挥发制得二氧化硅空心微球，对亚麻油进行包覆制得微胶囊乳液，添加到涂料中当涂层破损后，胶囊破裂，亚麻油被释放出来在空气的作用下聚合成膜，起到防腐蚀的效果，本发明提供的防污闪涂料制备方法简单、成本低、原料来源广，具有很好的自洁、防腐、疏水和高耐久性特点，能够避免输电线路污闪故障，应用前景广。
具体实施方式
一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，包括以下具体步骤：
（1）将正硅酸乙酯加到无水乙醇溶液中溶解得到混合液，将混合液倒入装有电动搅拌桨、滴液漏斗和冷凝管的反应容器中，将蒸馏水和氨水按照体积比2：7混合配制待用，其中正硅酸乙酯、无水乙醇和待用氨水的体积比为0.3：3.5：0.2，开启电动搅拌器，同时打开滴液漏斗并调节流量，使配制的氨水溶液以15mL/min的速度均匀滴入反应容器中，滴加完毕后继续搅拌1h得到二氧化硅溶胶，将得到的二氧化硅溶胶在120℃的干燥箱中干燥24h，然后研磨并过300目筛；
（2）将聚二甲基硅氧烷和二月桂酸二丁基锡加到装有电动搅拌器的烧瓶中，再加入正庚烷并机械搅拌10min，搅拌结束后将步骤（1）制备的纳米二氧化硅加到以上混合液中，其中聚二甲基硅氧烷、二月桂酸二丁基锡、正庚烷和步骤（1）中制备的纳米二氧化硅的质量比为0.5：0.06：34：5.1，机械搅拌15min后超声波振动1min，然后在室温下静置36h，加热使溶剂挥发，得到聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅粒子；
（3）将步骤（2）制备的纳米二氧化硅粒子在室温下分散于无水乙醇中，超声分散3min，然后置于60℃的水浴中以600r/min的转速一边搅拌一边加入氨丙基三乙氧基硅烷和酸性超纯水，其中步骤（2）中制备的二氧化硅粒子、无水乙醇、氨丙基三乙氧基硅烷和酸性超纯水的质量比为5.5：118：0.50：5.1，酸性超纯水的制备方法为在超纯水中加入醋酸调节pH值为5，恒温保持2h并不断机械搅拌，获得纳米二氧化硅粒子分散液；
（4）将十二烷基磺酸钠和乳化剂OP-10加到去离子水中搅拌溶解，同时将亚麻油、四乙氧基硅烷和十八烷基三甲氧基硅烷按照配比混合得到混合液，其中十二烷基磺酸钠、乳化剂OP-10、四乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、亚麻油、去离子水的质量比为0.25：0.75：9：2：9.5：100，再将两者混合液混合并以2000r/min的转速强力搅拌15-18min，搅拌结束后置于细胞粉碎机中超声细乳化形成细乳液，所有过程均在冰水浴中进行，超声结束后，在室温下调整细乳液的pH值为7.5，然后以1000r/min的转速室温下搅拌24h得到二氧化硅包覆亚麻油微胶囊；
（5）向步骤（3）制备的纳米二氧化硅粒子分散液中加入自身重量的30wt%的步骤（4）制备的产物，搅拌混匀后将清洗干净的绝缘子浸渍其中，提拉成膜，然后在烘箱中120℃下干燥20min，即可获得二氧化硅超疏水涂层的绝缘子。
Claims (8)
1.一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
（1）将正硅酸乙酯加到无水乙醇溶液中溶解得到混合液，将混合液倒入装有电动搅拌桨、滴液漏斗和冷凝管的反应容器中，将蒸馏水和氨水按照体积比2：7混合配制待用，开启电动搅拌器，同时打开滴液漏斗并调节流量，使配制的氨水溶液以15mL/min的速度均匀滴入反应容器中，滴加完毕后继续搅拌1h得到二氧化硅溶胶，将得到的二氧化硅溶胶在120℃的干燥箱中干燥24h，然后研磨并过300目筛；
（2）将聚二甲基硅氧烷和二月桂酸二丁基锡加到装有电动搅拌器的烧瓶中，再加入正庚烷并机械搅拌10min，搅拌结束后将步骤（1）制备的纳米二氧化硅加到以上混合液中，机械搅拌15min后超声波振动1min，然后在室温下静置36h，加热使溶剂挥发，得到聚二甲基硅氧烷修饰的纳米二氧化硅粒子；
（3）将步骤（2）制备的纳米二氧化硅粒子在室温下分散于无水乙醇中，超声分散3min，然后置于60℃的水浴中一边搅拌一边加入氨丙基三乙氧基硅烷和酸性超纯水，恒温保持2h并不断机械搅拌，获得纳米二氧化硅粒子分散液；
（4）将十二烷基磺酸钠和乳化剂OP-10加到去离子水中搅拌溶解，同时将亚麻油、四乙氧基硅烷和十八烷基三甲氧基硅烷按照配比混合得到混合液，再将两者混合液混合并以2000r/min的转速强力搅拌15-18min，搅拌结束后置于细胞粉碎机中超声细乳化形成细乳液，所有过程均在冰水浴中进行，超声结束后，在室温下调整细乳液的pH值为7.5，然后以1000r/min的转速室温下搅拌24h得到二氧化硅包覆亚麻油微胶囊；
（5）将步骤（4）制备的产物加到步骤（3）制备的纳米二氧化硅粒子分散液中，搅拌混匀后将清洗干净的绝缘子浸渍其中，提拉成膜，然后在烘箱中120℃下干燥20min，即可获得二氧化硅超疏水涂层的绝缘子。
2.根据权利要求1所述的一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的正硅酸乙酯、无水乙醇和待用氨水的体积比为0.30-0.33：3.3-3.5：0.18-0.20。
3.根据权利要求1所述的一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的聚二甲基硅氧烷、二月桂酸二丁基锡、正庚烷和步骤（1）中制备的纳米二氧化硅的质量比为：0.5-0.55：0.05-0.07：34-35：5.0-5.3。
4.根据权利要求1所述的一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的步骤（2）中制备的二氧化硅粒子、无水乙醇、氨丙基三乙氧基硅烷和酸性超纯水的质量比为5.5-5.8：118-120：0.50-0.52：4.9-5.2。
5.根据权利要求1所述的一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的酸性超纯水的制备方法为，在超纯水中加入醋酸调节pH值为5。
6.根据权利要求1所述的一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的置于60℃的水浴中一边搅拌一边加入氨丙基三乙氧基硅烷和酸性超纯水中，搅拌速度为600-800r/min。
7.根据权利要求1所述的一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述的十二烷基磺酸钠、乳化剂OP-10、四乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、亚麻油、去离子水的质量比为0.25-0.28：0.75-0.77：9-9.5：1.8-2.2：9-10：100-105。
8.根据权利要求1所述的一种长效超憎水超自洁防污闪涂料的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述的步骤（4）中制备的产物添加量为步骤（3）中制备的纳米二氧化硅粒子分散液重量的30-45wt%。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190111 |
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