CN109486418A - 一种防覆冰涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防覆冰涂料及其制备方法。按照质量百分含量为100％计，该防覆冰涂料由30％‑55％的有机硅树脂、5％‑30％的含氟微粉以及添加剂组成。通过将低表面能有机硅树脂与含氟微粉有机结合，不仅协同降低了涂料的表面能，提高了涂料的强度和耐候性，同时还提高了涂料的憎水性，进而提高了涂料的防覆冰性能，能够防止在雨雪、低温等环境中基底表面形成覆冰造成的覆冰危害，可应用于电网设施，例如电网输电线、电网铁搭、通讯光缆、电网绝缘子等领域。

Description

一种防覆冰涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及防覆冰涂料，具体涉及一种防覆冰涂料及其制备方法。

背景技术

高压电网线路、塔架、绝缘子、通信光缆等在雨雪、低温等条件下易形成覆冰而导致电网垂直负载过重，继而发生倒塔、断线、直至整体结构垮塌而使电网瘫痪从而直接威胁到电力通信网的稳定和各类相关行业的安全运行。目前应用于电网系统的传统除冰方法包括(1)人工除冰、(2)机械除冰、(3)热除冰、(4)电磁波除冰等，但这些除冰的方法存在着诸如效率低、费用高、作业危险、适用范围局限等缺点而不能成为有效解决电力领域防覆冰难题的方法。因而开发应用于整个电力领域的防覆冰技术已成为重要课题，其中开发新型防覆冰涂料就是一种经济有效的方法。

近年来，防覆冰涂料的防冰设计思路一般有两种：一种是利用热源来提高被涂覆物表面的温度，防止过冷结冰；另一种是尽量减小冰与衬底间的结合力，使其易于脱离和除掉。防覆冰涂料可分为以下4类：(1)电热型涂料、(2)光热型涂料、(3)憎水性涂料、(4)超疏水仿生涂料。

有机硅树脂的主链十分柔顺，比同分子量的碳氢化合物具有更低的表面张力和表面能。同时，主链的Si-O键键能为452kJ/mol，因此不易被紫外光和臭氧所分解，进而具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照耐候能力。

而超细含氟具有优良的耐化学性(耐强酸、强碱)、良好的电绝缘性、极高阻燃性、极好的自润滑性、防水性、高耐候性、抗老化性、具有良好的耐紫外、抗划痕、耐刮伤的特性、使用温度范围广(-200-+300℃)，并具有良好的不粘性和重涂性等优点。

在有机硅树脂中添加超细含氟微粉不仅可以提高涂料的强度和耐候性，同时还可以调高涂料的憎水性，提高涂料的防覆冰性能。

发明内容

本发明提供一种防覆冰涂料，该涂料具有低表面能与憎水性，能够防止在雨雪、低温等环境中基底表面形成覆冰造成的覆冰危害。

本发明提供的技术方案为：一种防覆冰涂料，按照质量百分含量为100％计，各组分及其质量百分含量如下：

有机硅树脂 30％-55％

含氟微粉 5％-30％

余量为添加剂。

所述的有机硅树脂不限，优选为使主链柔顺、具有低表面能的有机硅树脂，包括聚二甲基硅氧烷，聚硅氮烷，甲基苯基硅树脂，甲基MQ硅树脂等中的一种或两种以上的组合。

所述的含氟微粉是指含有氟元素的聚合物微粉末，其具有良好的疏水性能，包括但不限于聚四氟乙烯微粉，聚偏氟乙烯微粉，聚全氟乙丙烯微粉，铁氟龙微粉中的一种或几种的组合。

所述含氟微粉颗粒的粒径小于10μm。

作为优选，所述含氟微粉的质量百分含量为10％-20％。

所述的添加剂包括但不限于纳米陶瓷颗粒、纳米二氧化硅、颜料、防沉淀剂、分散剂、流平剂和稀释剂中的一种或者几种。

所述的颜料包括但不限于钛白粉。

所述的防沉淀剂包括但不限于有机改性膨润土，蓖麻油衍生物，气相二氧化硅，聚烯烃微粒，聚酰胺防沉剂，改性钛酸酯偶联剂。

所述的分散剂包括但不限于全氟表面活性剂。

所述的流平剂包括但不限于丙烯酸烷基脂-不饱和胺共聚物，GL流平剂，磷酸脂型流平剂，丙烯酸系流平剂。

所述的稀释剂包括但不限于乙酸丁酯，二正丁基醚，二甲苯。

作为优选，所述添加剂中，纳米陶瓷颗粒的质量百分含量为5-10％、纳米二氧化钛的质量百分含量为5-10wt％、颜料的质量百分含量为5-10wt％、防沉淀剂的质量百分含量为1-5wt％、分散剂的质量百分含量为1-5wt％、流平剂的质量百分含量为1-2wt％，稀释剂的质量百分含量为5-20wt％。

本发明还提供一种上述低表面能防覆冰涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将含氟微粉分散到有机硅树脂中得到料A；

(2)将添加剂加入到料A中分散得到料B；

(3)将料B研磨得到料C，即为所述防覆冰涂料。

所述步骤(1)中，含氟微粉分散到有机硅树脂的方式不限，优选为超声、高速搅拌、高能球磨。

作为优选，高速搅拌速度为300-1200rpm，时间为10-24h。

作为优选，球磨转速为100-1000rpm，时间为10-24h。

所述步骤(3)中，研磨方式不限，包括两辊轧机或卧式球磨机研磨。作为优选，所述研磨后细度为10μm-50μm。

与现有技术相比，本发明采用有机硅树脂与含氟微粉得到防覆冰涂料，具有如下有益效果：

(1)有机硅树脂的主链十分柔顺，比同分子量的碳氢化合物具有更低的表面张力和表面能。同时，主链的Si-O键键能较大，不易被紫外光和臭氧所分解，因此具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照耐候能力。

超细含氟微粉具有优良的耐化学性(耐强酸、耐强碱)、良好的电绝缘性、高阻燃性、良好的自润滑性、防水性、高耐候性、抗老化性、良好的耐紫外、抗划痕，以及耐刮伤的特性，使用温度范围广，一般在-200至300℃范围，并具有良好的不粘性和重涂性等优点。

本发明通过将低表面能有机硅树脂与含氟微粉有机地结合，不仅协同降低了涂料的表面能，提高了涂料的强度和耐候性，同时还提高了涂料的憎水性，进而提高了涂料的防覆冰性能。

(2)本发明的防覆冰涂料对水的静态接触角大于或者等于110°，能够防止在雨雪、低温等环境中基底表面形成覆冰造成的覆冰危害，可应用于电网设施，例如电网输电线、电网铁搭、通讯光缆、电网绝缘子等领域。

(3)在实际使用中，将本发明的防覆冰涂料喷涂、涂敷，或者采用固化剂固化在基底表面即可，使用简单，防覆冰效果显著。

附图说明

图1是实施例1中聚四氟微粉含量为20wt％的聚硅氮烷防覆冰涂料涂覆在金属基底表面测得的静态接触角测试结果。

图2是实施例2中聚四氟微粉含量为26wt％的聚硅氮烷防覆冰涂料涂覆在金属基底表面的静态接触角测试结果。

图3是实施例3中聚四氟微粉含量为5％的聚二甲基硅氧烷防覆冰涂料涂覆在金属基底表面的静态接触角测试结果。

图4是是对比实施例1中不涂覆防覆冰涂料的金属基底表面的静态接触角测试结果。

具体实施方式

下面结合实施例与附图对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

实施例1：

本实施例中，防覆冰涂料的组分及其质量百分含量如下：

聚硅氮烷树脂 40％

聚四氟乙烯微粉 20％

纳米陶瓷颗粒 5％

纳米二氧化硅 10％

钛白粉 5％

有机改性膨润土 2％

全氟表面活性剂 2％

丙烯酸烷基脂-不饱和胺共聚物 1％

乙酸丁酯 15％

该防覆冰涂料的制备方法如下：

(1)将40g的聚硅氮烷树脂与20g的聚四氟乙烯微粉通过高速搅拌机进行混料，搅拌速度为500rpm，得到料A1。

(2)向料A1中加入5g的纳米陶瓷颗粒，10g的纳米二氧化硅，5g的颜料，2g的防沉淀剂，2g的分散剂，1g的流平剂和15g的稀释剂，高速搅拌混料，得到料B1。

本实施例中，基底材料为316不锈钢板。首先对基底进行喷砂或打磨处理，表面粗糙度达到Ra2.5级。对处理后的基底表面进行超声清洗并用丙酮擦拭除油。

将上述制得的防腐涂料通过两辊轧机研磨至细度40μm，得到料C1，将料C1喷涂在上述清洗后的基底表面，厚度为50μm，常温干燥5h。

对上述喷涂后的基底进行接触角测试，测试结果如图1所示，测得水的静态接触角为128.72°。

实施例2：

本实施例中，防覆冰涂料的组分及其质量百分含量如下：

聚硅氮烷树脂 34％

聚四氟乙烯微粉 26％

纳米陶瓷颗粒 5％

纳米二氧化硅 10％

钛白粉 5％

气相二氧化硅 2％

全氟表面活性剂 2％

磷酸脂型流平剂 1％

二正丁基醚 15％

该防覆冰涂料的制备方法如下：

(1)将34g的聚硅氮烷树脂与26g的聚四氟乙烯微粉通过高速搅拌机进行混料，搅拌速度为500rpm，得到料A2。

(2)向料A2中加入5g的纳米陶瓷颗粒，10g的纳米二氧化硅，5g的颜料，2g的防沉淀剂，2g的分散剂，1g的流平剂和15g的稀释剂，高速搅拌混料，得到料B2。

本实施例中，基底材料为316不锈钢板。首先对基底进行喷砂或打磨处理，表面粗糙度达到Ra2.5级。对处理后的基底表面进行超声清洗并用丙酮擦拭除油。

将上述制得的防腐涂料通过两辊轧机研磨至细度40μm，得到料C2，将料C2喷涂在上述清洗后的基底表面，厚度为50μm，常温干燥5h。

对上述喷涂后的基底进行接触角测试，测试结果如图2所示，测得水的静态接触角为142.18°。

实施例3：

本实施例中，防覆冰涂料的组分及其质量百分含量如下：

聚二甲基硅氧烷树脂 55％

聚四氟乙烯微粉 5％

纳米陶瓷颗粒 5％

纳米二氧化硅 10％

钛白粉 5％

有机改性膨润土 2％

分散剂 2％

流平剂 1％

稀释剂 15％

该防覆冰涂料的制备方法如下：

(1)将55g的聚二甲基硅氧烷树脂与5g的聚四氟乙烯微粉通过高速搅拌机进行混料，搅拌速度为500rpm，得到料A3。

(2)向料A3中加入5g的纳米陶瓷颗粒，10g的纳米二氧化硅，5g的颜料，2g的防沉淀剂，2g的分散剂，1g的流平剂和15g的稀释剂，高速搅拌混料，得到料B3。

本实施例中，基底材料与实施例1中的基底材料完全相同，均为316不锈钢板。

本实施例中，对该基底进行与实施例1完全相同的清洗处理，即，首先对基底进行喷砂或打磨处理，表面粗糙度达到Ra2.5级。对处理后的基底表面进行超声清洗并用丙酮擦拭除油。

将上述制得的防腐涂料通过两辊轧机研磨至细度40μm，得到料C3，将料C3喷涂在上述清洗后的基底表面，厚度为50μm，常温干燥5h。

对上述喷涂后的基底进行接触角测试，测试结果如图3所示，测得水的静态接触角为115.77°。

对比实施例2：

本实施例中，基底材料与实施例1中的基底材料完全相同，均为316不锈钢板。

本实施例中，对该基底进行与实施例1完全相同的清洗处理，即，首先对基底进行喷砂或打磨处理，表面粗糙度达到Ra2.5级。对处理后的基底表面进行超声清洗并用丙酮擦拭除油。

本实施例中，上述清洗处理后的基底表面不喷涂防覆冰涂料，直接进行接触角测试，测试结果如图4所示，测得水的静态接触角为82.76°，接近为超疏水材料。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防覆冰涂料，其特征是：按照质量百分含量为100％计，各组分及其质量百分含量如下：

有机硅树脂30％-55％

含氟微粉5％-30％

余量为添加剂。

2.如权利要求1所述的防覆冰涂料，其特征是：所述有机硅树脂包括聚二甲基硅氧烷，聚硅氮烷，甲基苯基硅树脂，甲基MQ硅树脂中的一种或两种以上的组合。

3.如权利要求1所述的防覆冰涂料，其特征是：所述含氟微粉包括聚四氟乙烯微粉，聚偏氟乙烯微粉，聚全氟乙丙烯微粉，铁氟龙微粉中的一种或几种的组合。

4.如权利要求1所述的防覆冰涂料，其特征是：所述含氟微粉的颗粒粒径小于10μm。

5.如权利要求1所述的防覆冰涂料，其特征是：所述含氟微粉的质量百分含量为10％-20％。

6.如权利要求1所述的防覆冰涂料，其特征是：所述添加剂包括纳米陶瓷颗粒、纳米二氧化硅、颜料、防沉淀剂、分散剂、流平剂和稀释剂中的一种或者几种。

7.如权利要求6所述的防覆冰涂料，其特征是：所述添加剂中，纳米陶瓷颗粒的质量百分含量为5-10％、纳米二氧化钛的质量百分含量为5-10wt％、颜料的质量百分含量为5-10wt％、防沉淀剂的质量百分含量为1-5wt％、分散剂的质量百分含量为1-5wt％、流平剂的质量百分含量为1-2wt％，稀释剂的质量百分含量为5-20wt％。

8.如权利要求1至所述的防覆冰涂料，其特征是：对水的静态接触角大于或者等于110°。

9.如权利要求1至8中任一权利要求所述的防覆冰涂料的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)将含氟微粉分散到有机硅树脂中得到料A；

(2)将添加剂加入到料A中分散得到料B；

(3)将料B研磨得到料C，即为所述防覆冰涂料。

10.如权利要求9所述的防覆冰涂料的制备方法，其特征是：所述步骤(1)中，含氟微粉分散到有机硅树脂的方式为超声、搅拌，或者球磨；

作为优选，搅拌速度为300-1200rpm，时间为10-24h；

作为优选，球磨转速为100-1000rpm，时间为10-24h。