CN110117455A - 一种wpu/ptfe复合疏水涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种WPU/PTFE复合疏水涂层及其制备方法，包括以下步骤：在PTFE乳液中加入硅烷偶联剂，搅拌处理，然后将加入偶联剂的PTFE乳液加入水性聚氨酯中，搅拌均匀制得涂料乳液；将制备的涂料乳液均匀涂覆在需要涂刷的基体表面，室温风干，待不流淌后放热加热箱中烘干，随炉冷却后取出，制得WPU/PTFE复合疏水涂层。本发明制备工艺简单，成本低，对基本材料没有严格的要求，涂层适用性强，不仅可以应用于高压线的表面防电晕，也可以应用于电气设备表面的防水。可以适用与防腐和疏水的材料表面，特别对电力线表面的防电晕放电有较大的应用前景。

Description

一种WPU/PTFE复合疏水涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于表面工程领域，涉及到一种制备疏水涂层材料，本发明还涉及该疏水涂层的制备方法。
背景技术
高压电线在雨天，导线表面的水滴在电场作用下发生畸变，使空气电离，产生电晕，电晕消耗了较多的电能，也会引起放电和噪音，形成噪音污染，影响高压电线周围的居民的健康，裂纹高压线一般为裸露铝导线，在经过有环境污染的区域，高压线会发生腐蚀，影响高压线的使用寿命。
大多数疏水涂料为油性涂料，油性涂料在制备、存放、使用过程中容易挥发易燃气体，存在较大的安全隐患，用水性疏水涂料将是代替油性疏水涂料是一种趋势。水性聚氨酯(WPU)在聚氨酯分子中引入亲水基团，可以用来代替有机溶剂，已在化工防腐、外墙涂料、皮革上光等方面得到了广泛应用，但水性聚氨酯的润湿角约为70°左右，不能达到疏水的要求；聚四氟乙烯(PTFE)为良好的自清洁材料，其润湿角可达130°，但聚四氟乙烯固化温度高，不容易与基体粘结，很难单独作为涂料使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种疏水涂层材料，解决普通涂料材料疏水性差，水在表面容易铺开，渗入涂层的内部，破坏涂层；这种涂层在高压线表面可以减少水珠的形成和畸变，减少高压线的电晕放电。本发明的另一个目的是提供上述水涂层的制备方法。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种WPU/PTFE复合疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：
在PTFE乳液中加入硅烷偶联剂，搅拌处理，然后将加入偶联剂的PTFE乳液加入水性聚氨酯中，搅拌均匀制得涂料乳液；
将制备的涂料乳液均匀涂覆在需要涂刷的基体表面，室温风干，待不流淌后放热加热箱中烘干，随炉冷却后取出，制得WPU/PTFE复合疏水涂层。
水性聚氨酯与PTFE乳液的质量比分别为(5～7):(3～5)。
水性聚氨酯与PTFE乳液的质量比分别为6:4。
涂料乳液均匀涂覆的厚度为0.2-0.3mm。
加热箱中烘干时间为0.3-1小时。
所述基体表面为电力线表面。
一种WPU/PTFE复合疏水涂层，由所述的制备方法制得。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的制备方法，选择聚四氟乙烯(PTFE)为良好的自清洁材料，其润湿角可达130°，但聚四氟乙烯固化温度高，不容易与基体粘结，很难单独作为涂料使用。为此，通过偶联剂调节使水性聚氨酯与聚四氟乙烯联接，实现了聚氨酯与聚四氟乙烯的互溶性。制备的涂层的润湿角可达106.07°，附着力为0级。在3％的盐水中测试的腐蚀速率仅仅为0.022058mm/a。本发明制备工艺简单，成本低，对基本材料没有严格的要求，涂层适用性强，不仅可以应用于高压线的表面防电晕，也可以应用于电气设备表面的防水。可以适用与防腐和疏水的材料表面，特别对电力线表面的防电晕放电有较大的应用前景。
附图说明
图1未加偶联剂WPU/PTFE复合涂层宏观照片，(e)WPU/PTFE比6:4，(f)WPU/PTFE比5:5；
图2 WPU/PTFE添加偶联剂复合涂层宏观形貌；
图3为SDC-200型接触角测定仪测定的涂层润湿角。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明的目的是提供一种疏水涂层材料，解决普通涂料材料疏水性差，水在表面容易铺开，渗入涂层的内部，破坏涂层；这种涂层在高压线表面可以减少水珠的形成和畸变，减少高压线的电晕放电。为此本发明的目的是制备一种疏水涂料，这种涂料表面有较强的疏水性能，雨水在涂料表面无法停留，很难形成畸变的水滴，减少电晕放电，并且，这种涂层有一定的防腐性能，可以减轻大气对高压线的腐蚀。
本发明的另一个目的是提供上疏水涂层的制备方法。为此，本文将水性聚氨酯与聚四氟乙烯互混，通过偶联剂调节使水性聚氨酯与聚四氟乙烯联接，实现对水性聚氨酯的表面改性，达到输电线表面防腐和疏水的要求，制备的涂层润湿角达到110°。不仅可以应用于高压线的表面防电晕，也可以应用于电气设备表面的防水。
本发明的技术方案是，疏水涂层材料，由水性聚氨酯、聚四氟乙烯树脂乳液和3-氨丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂)组成。
本发明所采用的另一个技术方案是，在电力线表面制备疏水涂层的方法，具体按以下步骤进行：
步骤1.在PTFE乳液中加入1％硅烷偶联剂，搅拌20-30分钟，然后将加入偶联剂的PTFE按一定比例加入水性聚氨酯中，水性聚氨酯与聚四氟乙烯的质量比分别为6:4，搅拌20-30分钟。
步骤2.均匀涂覆步骤1制备的涂料在需要涂刷的基体表面(例如电力线表面)，厚度根据要求而定，一般在0.2-0.3mm.在室温下放置1-2小时,待其自然风干，不流淌后放热加热箱中烘干0.3-1小时后，随炉冷却后取出。
实施例1
步骤1.在PTFE乳液中加入1％硅烷偶联剂，搅拌20分钟，然后将加入偶联剂的PTFE按一定比例加入水性聚氨酯中，水性聚氨酯与聚四氟乙烯的质量比分别为6:4，搅拌20分钟。
步骤2.均匀涂覆步骤1制备的涂料在需要涂刷的基体表面(例如电力线表面)，厚度根据要求而定，一般在0.2mm.在室温下放置1小时,待其自然风干，不流淌后放热加热箱中烘干0.3小时后，随炉冷却后取出。
实施例2
步骤1.在PTFE乳液中加入1％硅烷偶联剂，搅拌25分钟，然后将加入偶联剂的PTFE按一定比例加入水性聚氨酯中，水性聚氨酯与聚四氟乙烯的质量比分别为6:4，搅拌25分钟。
步骤2.均匀涂覆步骤1制备的涂料在需要涂刷的基体表面(例如电力线表面)，厚度根据要求而定，一般在0.25mm.在室温下放置1.5小时,待其自然风干，不流淌后放热加热箱中烘干0.5小时后，随炉冷却后取出。
实施例3
步骤1.在PTFE乳液中加入0.08％硅烷偶联剂，搅拌30分钟，然后将加入偶联剂的PTFE按一定比例加入水性聚氨酯中，水性聚氨酯与聚四氟乙烯的质量比分别为6:4，搅拌30分钟。
步骤2.均匀涂覆步骤1制备的涂料在需要涂刷的基体表面(例如电力线表面)，厚度根据要求而定，一般在0.3mm.在室温下放置2小时,待其自然风干，不流淌后放热加热箱中烘干1小时后，随炉冷却后取出。
实施例4
步骤1.在PTFE乳液中加入0.1％硅烷偶联剂，搅拌25分钟，然后将加入偶联剂的PTFE按一定比例加入水性聚氨酯中，水性聚氨酯与聚四氟乙烯的质量比分别为5:4，搅拌25分钟。
步骤2.均匀涂覆步骤1制备的涂料在需要涂刷的基体表面(例如电力线表面)，厚度根据要求而定，一般在0.25mm.在室温下放置1.5小时,待其自然风干，不流淌后放热加热箱中烘干0.5小时后，随炉冷却后取出。
实施例6
步骤1.在PTFE乳液中加入0.05％硅烷偶联剂，搅拌30分钟，然后将加入偶联剂的PTFE按一定比例加入水性聚氨酯中，水性聚氨酯与聚四氟乙烯的质量比分别为7:4，搅拌30分钟。
步骤2.均匀涂覆步骤1制备的涂料在需要涂刷的基体表面(例如电力线表面)，厚度根据要求而定，一般在0.3mm.在室温下放置2小时,待其自然风干，不流淌后放热加热箱中烘干1小时后，随炉冷却后取出。
将本发明实施例制备的复合涂层进行测试，测试结果如下：
图1是未加偶联剂WPU/PTFE复合涂层宏观照片；
图2是添加偶联剂WPU/PTFE的复合涂层宏观形貌。由图1可见，在不添加偶联剂时，当WPU与PTFE的质量比小于或等于5:5时，经过高温固化，复合涂层表面有气泡产生，且肉眼可见水性聚氨酯树脂与聚四氟乙烯并未均匀混合。容易形成气泡。
图2可见，加入偶联剂之后，聚氨酯(WPU)与聚四氟乙烯(PTFE)的互溶性增强，涂层未出现气泡；且涂层流平性变好。
图3为SDC-200型接触角测定仪测定的涂层润湿角为106.07°，测试的涂层附着力为0级。在3％的盐水中测试的腐蚀速率仅仅为0.022058mm/a。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种WPU/PTFE复合疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在PTFE乳液中加入硅烷偶联剂，并搅拌处理，然后将加入偶联剂的PTFE乳液加入水性聚氨酯中，搅拌均匀制得涂料乳液；
将制备的涂料乳液均匀涂覆在需要涂刷的基体表面，室温风干，待不流淌后放热加热箱中烘干，随炉冷却后取出，制得WPU/PTFE复合疏水涂层。
2.根据权利要求1所述的WPU/PTFE复合疏水涂层的制备方法，水性聚氨酯与PTFE乳液的质量比分别为(5～7):4。
3.根据权利要求1或2所述的WPU/PTFE复合疏水涂层的制备方法，水性聚氨酯与PTFE乳液的质量比分别为6:4。
4.根据权利要求1所述的WPU/PTFE复合疏水涂层的制备方法，硅烷偶联剂的添加质量为PTFE乳液的0.1～1％。
5.根据权利要求1所述的WPU/PTFE复合疏水涂层的制备方法，涂料乳液均匀涂覆的厚度为0.2-0.3mm。
6.根据权利要求1所述的WPU/PTFE复合疏水涂层的制备方法，加热箱中烘干时间为0.3-1小时。
7.根据权利要求1所述的WPU/PTFE复合疏水涂层的制备方法，基体表面为电力线表面。
8.一种WPU/PTFE复合疏水涂层，其特征在于，由权利要求1至7任意一项所述的制备方法制得。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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