CN110157224A - 一种制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法，具体步骤如下：步骤一，将纳米二氧化硅在催化剂条件下用硅烷进行疏水化处理，得到纳米陶瓷树脂；步骤二，将纳米陶瓷树脂中加入超疏水填料、疏水阻燃剂和颜料并且在高速分散机中分散，即可得到成品。本发明制备的纳米陶瓷防污闪涂料具有更高的硬度和更强机械强度，避免了硅橡胶防污闪涂料极易损坏的现象；同时，纳米陶瓷防污闪涂料克服了硅橡胶防污闪涂料防水性易丧失的缺陷，具有更好的防水性；纳米陶瓷防污闪涂料不会出现硅橡胶防污闪涂料常出现的“返粘”现象，其防污性明显优于硅橡胶防污闪涂料。

Description

一种制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体是一种制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法。

背景技术

防污闪涂料是一种新型电气功能材料，专为电网及各发、输、用电客户持久彻底地消除设备污闪隐患而设计，其主要成分为室温硫化硅橡胶。该涂料呈液体状，绝缘子上涂复了该涂料后，表面会形成一层硅橡胶薄膜。该薄膜不但有优良的电绝缘性能，而且具有特殊的表面张力极低的性能，使薄膜具有极强憎水性和憎水迁移性、薄膜表面的憎水性可以迁移到污秽表面，使表面沉积物也具有憎水性。在潮湿及污秽条件下，涂膜很难受潮，极大地降低了污秽对涂膜的附着力，减少了污秽在薄膜的沉积率，也使污秽在薄膜上不易形成坚固的污垢；这样，在细雨浓雾污染的环境下，涂膜表面及污层只凝聚成细小的水球，不会形成连续的水膜，从而有效地扼制了汇漏电流，提高了绝缘子的耐污闪能力。但是，以硅橡胶为成膜物的防污闪涂料在使用上仍然很多方面存在不足，如防水性易丧失（在水中72小时即丧失），机械强度差，在线路和设备维护时极易损坏；由于硅橡胶防污闪涂料一般采用有机锡做催化剂，在受热或紫外线照射下有机锡加速硅橡胶的降解，发生“返粘”现象，防污闪涂料表面一旦发生“返粘”，极易粘附灰尘，使其防污性、防水性丧失殆尽，甚至完全丧失防污闪的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法，具体步骤如下：

步骤一，将纳米二氧化硅在催化剂条件下用硅烷进行疏水化处理，得到纳米陶瓷树脂；

步骤二，将纳米陶瓷树脂中加入超疏水填料、疏水阻燃剂和颜料并且在高速分散机中分散，即可得到成品。

作为本发明进一步的方案：纳米二氧化硅的粒径为1-100nm，纳米二氧化硅的比表面积为25-500m2/g，纳米二氧化硅包括但不限于沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅、碱性溶胶二氧化硅和酸性溶胶二氧化硅。

作为本发明进一步的方案：催化剂包括酸和碱，催化剂的添加量为纳米二氧化硅重量的1-1000000ppm。

作为本发明进一步的方案：酸包括但不限于有机酸和无机酸，有机酸包括但不限于甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、辛酸、己二酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、马来酸、酒石酸、苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、戊酸、己酸、癸酸、硬脂酸、软脂酸和丙烯酸中的至少一种，无机酸包括但不限于盐酸、硝酸、硼酸、氢氰酸、氢氟(卤)酸、亚硝酸、 高卤酸、卤酸、亚卤酸、次卤酸和偏铝酸中的至少一种，碱包括但不限于有机碱和无机碱，无机碱包括但不限于烧碱、固体烧碱、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铅、氢氧化钴、氢氧化铬、氢氧化锆、氢氧化镍、氢氧化铵、纯碱、碳酸钠(一水、七水、十水)、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾、硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂中的至少一种，有机碱包括但不限于三乙胺、三乙烯二胺（DABCO）、DBU、DBN、DMAP、吡啶、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺、TMG叔丁醇钾/钠、正丁基锂、KHMDS、NaHMDS和LDA中的至少一种。

作为本发明进一步的方案：硅烷的添加量为纳米二氧化硅重量的1-55%，硅烷包括但不限于甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲氧基氢硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、N-(β-氨乙基)- γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-（2-氨乙基）-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、环氧丙基三乙氧基硅烷、β-（3，4-环氧环己基）乙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、r-巯丙基三乙氧基硅烷、r-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、七甲基三硅氧烷、双- [3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和十六烷基三甲氧基硅烷中的至少一种。

作为本发明进一步的方案：超疏水填料的添加量为纳米陶瓷树脂重量的1-15%，超疏水填料包括但不限于疏水二氧化硅、疏水碳酸钙、疏水氧化铝，疏水硫酸钡、疏水云母粉等。

作为本发明进一步的方案：疏水阻燃剂的添加量为纳米陶瓷树脂重量的10-35%，疏水阻燃剂包括但不限于疏水氢氧化铝、疏水氢氧化镁等。

作为本发明进一步的方案：填料的添加量为纳米陶瓷树脂重量的5-55%，填料包括但不限于碳酸钙（重钙、轻钙）、重晶石粉（硫酸钡）、滑石粉、高岭土（瓷土地）、多孔粉石英（二氧化硅）、白碳黑、沉淀硫酸钡、云母粉、硅灰石、膨润土各类彩砂和玻璃微珠中的至少一种。

作为本发明进一步的方案：颜料包括无机颜料和有机颜料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的纳米陶瓷防污闪涂料具有更高的硬度和更强机械强度，避免了硅橡胶防污闪涂料极极易损坏的现象；同时，纳米陶瓷防污闪涂料克服了硅橡胶防污闪涂料防水性易丧失的缺陷，具有更好的防水性；纳米陶瓷防污闪涂料不会出现硅橡胶防污闪涂料常出现的“返粘”现象，其防污性明显优于硅橡胶防污闪涂料。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

取纳米二氧化硅30份，醋酸1份，十八烷基三甲氧基硅烷10份，通过高速分散机充分混合，加入甲基三甲氧基硅烷1份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米陶瓷树脂。将纳米陶瓷树脂、疏水二氧化硅、疏水硅微粉、甲基三甲氧基硅烷、疏水氢氧化铝、钛白粉、纳米二氧化硅和氧化铁红以45:10:12:5:15:10:11:2的质量比在高速分散机充分混合即得成品。

实施例2

取纳米二氧化硅40份，醋酸1份，二辛基二甲氧基硅烷15份，通过高速分散机充分混合，加入十六烷基三乙氧基硅烷1份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米陶瓷树脂。将纳米陶瓷树脂、疏水二氧化硅、疏水硅微粉、甲基三甲氧基硅烷、疏水氢氧化铝、600硫酸钡粉、800碳酸钙、3000目滑石粉、纳米二氧化硅和氧化铁黄以55:10:8:1:15:10:10:2:5的质量比在高速分散机充分混合即得成品。

实施例3

取纳米二氧化硅40份，醋酸1份，二甲基二甲氧基硅烷20份，通过高速分散机充分混合，加入十二烷基三甲氧基硅烷1份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米陶瓷树脂。将纳米陶瓷树脂、反光粉、320目硅微粉、甲基三甲氧基硅烷、80-100目彩砂、800目碳酸钙粉、320目氧化铝和纳米二氧化硅以55:5:20:5:35:20:10:2的质量比在高速分散机充分混合即得成品。

实施例4

取纳米二氧化硅40份，醋酸1份，二苯基二甲氧基硅烷20份，通过高速分散机充分混合，加入十八烷基三甲氧基硅烷5份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米陶瓷树脂。将纳米陶瓷树脂、疏水二氧化硅、疏水硅微粉、甲基三甲氧基硅烷、2000滑石粉、800目碳酸钙、320目氧化铝和纳米二氧化硅以65:20:4:5:35:30:10:2的质量比在高速分散机充分混合即得成品。

本发明公开的制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法制备的纳米陶瓷防污闪涂料具有如下特点：

很高的硬度和很强的机械强度：目前市场上的防污闪涂料都是以硅橡胶为成膜物，硬度和机械强度差，在线路和设备维护过程中极易损坏。本发明揭示的方法制备的纳米陶瓷防污闪涂料所制备的纳米陶瓷防污闪涂料具有更好的硬度和机械强度，在线路和设施维护过程中不易损坏。

更好的防污性：本发明揭示的方法制备的纳米陶瓷防污闪涂料不会发生“返粘”现象，漆膜表面坚硬干爽，不易沾灰，具有更好的防污性。

更好的防水性：本发明揭示的方法制备的纳米陶瓷防污闪涂料在水中数月防水性也不丧失。

附着力：本发明揭示的方法制备的纳米陶瓷防污闪涂料在成膜时和玻璃或陶瓷绝缘子表面不仅有物理的“锚固”附着作用，同时纳米颗粒的表面羟基与绝缘子表面羟基进行化学缩合反应，与之产生化学键，因此涂膜的附着力更强。

纳米陶瓷树脂的主要成分为纳米二氧化硅，与玻璃绝缘子、陶瓷绝缘子的成分基本相同，纳米二氧化硅表面的活性羟基在催化剂的催化下可以与玻璃绝缘子、陶瓷绝缘子表面的羟基发生缩合反应，形成Si-O-Si化学键，使二者形成牢固的化学结合，由此形成的防污闪涂层具有更好的附着力、硬度和机械强度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一，将纳米二氧化硅在催化剂条件下用硅烷进行疏水化处理，得到纳米陶瓷树脂；

步骤二，将纳米陶瓷树脂中加入超疏水填料、疏水阻燃剂、其它填料和颜料并且在高速分散机中分散，即可得到成品。

2.根据权利要求1所述的制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径为1-100nm，纳米二氧化硅的比表面积为25-500m2/g，纳米二氧化硅包括但不限于沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅、碱性溶胶二氧化硅和酸性溶胶二氧化硅。

3.根据权利要求1所述的制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法，其特征在于，所述催化剂包括酸和碱，催化剂的添加量为纳米二氧化硅重量的1-1000000ppm。

4.根据权利要求3所述的制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法，其特征在于，所述酸包括但不限于有机酸和无机酸，有机酸包括但不限于甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、辛酸、己二酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、马来酸、酒石酸、苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、戊酸、己酸、癸酸、硬脂酸、软脂酸和丙烯酸中的至少一种，无机酸包括但不限于盐酸、硝酸、硼酸、氢氰酸、氢氟(卤)酸、亚硝酸、 高卤酸、卤酸、亚卤酸、次卤酸和偏铝酸中的至少一种，碱包括但不限于有机碱和无机碱，无机碱包括但不限于烧碱、固体烧碱、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铅、氢氧化钴、氢氧化铬、氢氧化锆、氢氧化镍、氢氧化铵、纯碱、碳酸钠(一水、七水、十水)、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾、硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾中的至少一种，有机碱包括但不限于三乙胺、三乙烯二胺（DABCO）、DBU、DBN、DMAP、吡啶、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺、TMG叔丁醇钾/钠、正丁基锂、KHMDS、NaHMDS和LDA中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法，其特征在于，所述硅烷的添加量为纳米二氧化硅重量的1-55%，硅烷包括但不限于甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲氧基氢硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、N-(β-氨乙基)- γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-（2-氨乙基）-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、环氧丙基三乙氧基硅烷、β-（3，4-环氧环己基）乙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、r-巯丙基三乙氧基硅烷、r-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、七甲基三硅氧烷、双- [3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和十六烷基三甲氧基硅烷中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法，其特征在于，所述超疏水填料的添加量为纳米陶瓷树脂重量的1-15%，超疏水填料包括但不限于疏水二氧化硅、疏水碳酸钙、疏水氧化铝，疏水硫酸钡和疏水云母粉。

7.根据权利要求1所述的制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法，其特征在于，所述疏水阻燃剂的添加量为纳米陶瓷树脂重量的10-35%，疏水阻燃剂包括但不限于疏水氢氧化铝和疏水氢氧化镁。

8.根据权利要求1所述的制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法，其特征在于，所述其它填料的添加量为纳米陶瓷树脂重量的5-55%，填料包括但不限于碳酸钙（重钙、轻钙）、重晶石粉（硫酸钡）、滑石粉、高岭土（瓷土地）、多孔粉石英（二氧化硅）、白碳黑、沉淀硫酸钡、云母粉、硅灰石、膨润土各类中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的制备纳米陶瓷防污闪涂料的方法，其特征在于，所述颜料包括无机颜料和有机颜料。