CN111574925B - 一种具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料，由以下原料制成：有机硅树脂、有机溶剂、氧化硅、阻燃剂、交联剂、偶联剂、分散剂、消泡剂、流平剂以及有机硅树脂固化剂；本发明还提供了一种具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料的制备方法；本发明提供的防污闪涂料同时兼具超憎水性和憎水迁移性，提高了防污闪涂层表面的憎水性，确保了防污闪涂层的长期有效性，延长了防污闪涂层的服役寿命，降低了污闪事故的发生概率，从而解决了现有防污闪涂料的憎水性低、表面易沉积污秽物的问题，降低了污闪事故的发生概率。

Description

一种具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及超憎水性防污闪涂料技术领域，尤其是涉及一种具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料及其制备方法。
背景技术
超憎水表面是指憎水角大于150°，滚动角小于10°的表面。近年来，超憎水表面因其独特的超憎水性能和自清洁性能引起了人们的广泛关注，在生产和生活方面都表现出较为广阔的应用前景。
随着大气环境污染日益加重，输电线路的污闪事故频发，严重威胁电网的安全稳定运行。污闪事故的发生主要经过以下几个过程：外绝缘设备表面污秽物的积聚；外绝缘设备表面的润湿；外绝缘表面放电产生干带和湿带；电弧产生，发展至闪络。因此，减少外绝缘设备表面的污秽物积聚量、提高外绝缘设备表面的憎水性对于提高外绝缘设备的绝缘强度，降低污闪事故的发生概率是十分有利的。
RTV防污闪涂料是防止电网大面积污闪事故发生的主力产品之一。RTV防污闪涂料的憎水迁移性是保证其长效防污闪能力的关键因素。但RTV防污闪涂层的初始憎水性仅为110-120°，而且随着运行时间的延长，其憎水性能会不断降低，导致其防污闪能力降低。
因此，开发具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料，提高防污闪涂层表面的憎水性，确保防污闪涂层的憎水性的长期性，对提高外绝缘设备的防污闪能力，降低污闪事故的发生概率具有重要意义，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料。本发明的另外一个目的是提供一种具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料的制备方法。
为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料，由A组分和B组分混合制成，A组分的质量:B组分的质量＝(90～110):1；
其中，A组分由以下质量份的原料制成：8～12份的有机硅树脂、70～80份的有机溶剂、1～5份的氧化硅、5～10份的阻燃剂、1～3份的交联剂、1～5份的偶联剂、0.5～1.5份的分散剂、0.1～1份的消泡剂、0.1～2份的流平剂；
B组分为有机硅树脂固化剂。
优选的，所述有机硅树脂为聚有机硅氧烷树脂。
优选的，所述有机溶剂为二甲苯、甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯中的一种或多种。
优选的，所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、凹凸棒土、有机类氮磷系阻燃剂、十溴二苯醚以及三氧化二锑中一种或多种。
优选的，所述交联剂为酮肟型交联剂，所述酮肟型交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷以及甲基三丙酮肟基硅烷中的一种或两种。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
一种上述中的任意一项所述的一种具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料的制备方法，包括以下依次进行的步骤：
1)制备有机溶剂：按照配方称取有机溶剂后搅拌均匀，然后将搅拌均匀后的有机溶剂分成两份：I份有机溶剂与II份有机溶剂；
2)制备粒子分散液：按照配方将氧化硅以及阻燃剂加入到步骤1)制得的I份有机溶剂中，且通过超声波、剪切或搅拌方式进行分散；
3)制备成膜物分散液：按照配方将有机硅树脂加入到步骤1)制得的II份有机溶剂中，且通过剪切或搅拌方式进行分散；
4)将步骤2)制得的粒子分散液加入到步骤3)制得的成膜物分散液中，再加入交联剂、偶联剂、分散剂、消泡剂与流平剂，搅拌均匀后制得A组分；
5)按照配方将B组分与步骤4)制得的A组分搅拌混合均匀，完成后即制得具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料。
本申请取得了如下的有益的技术效果：
(1)本发明提供的防污闪涂料同时兼具超憎水性和憎水迁移性，提高了防污闪涂层表面的憎水性，确保了防污闪涂层的长期有效性，延长了防污闪涂层的服役寿命，降低了污闪事故的发生概率，从而解决了现有防污闪涂料的憎水性低、表面易沉积污秽物的问题，降低了污闪事故的发生概率。
(2)本发明提供的防污闪涂料的制备工艺简单，一道喷涂即可同时实现防污闪涂层的超憎水性和憎水迁移性，防污闪涂层的表面经过硅藻土染污，充分迁移后可恢复超憎水效果，实现污秽层表面的超憎水性。
(3)本发明可实现防污闪涂层的超憎水效果，提高防污闪涂层的憎水性和抗润湿能力，从而提高防污闪涂层的外绝缘强度；本发明可同时实现防污闪涂层的憎水迁移性，确保防污闪涂层的超憎水性的长期有效性，延长防污闪涂层的服役周期，降低污闪事故的发生概率。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是进一步说明本发明的特征及优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本申请提供了一种具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料，由A组分和B组分混合制成，A组分的质量:B组分的质量＝(90～110):1；
其中，A组分由以下质量份的原料制成：8～12份的有机硅树脂、70～80份的有机溶剂、1～5份的氧化硅、5～10份的阻燃剂、1～3份的交联剂、1～5份的偶联剂、0.5～1.5份的分散剂、0.1～1份的消泡剂、0.1～2份的流平剂；
B组分为有机硅树脂固化剂。
在本申请的一个实施例中，所述有机硅树脂为聚有机硅氧烷树脂。
在本申请的一个实施例中，所述有机溶剂为二甲苯、甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯中的一种或多种。
在本申请的一个实施例中，所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、凹凸棒土、有机类氮磷系阻燃剂、十溴二苯醚以及三氧化二锑中一种或多种。
在本申请的一个实施例中，所述交联剂为酮肟型交联剂，所述酮肟型交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷以及甲基三丙酮肟基硅烷中的一种或两种。
在本申请的一个实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
本申请还提供了一种上述中的任意一项所述的一种具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料的制备方法，包括以下依次进行的步骤：
1)制备有机溶剂：按照配方称取有机溶剂后搅拌均匀，然后将搅拌均匀后的有机溶剂分成两份：I份有机溶剂与II份有机溶剂；
2)制备粒子分散液：按照配方将氧化硅以及阻燃剂加入到步骤1)制得的I份有机溶剂中，且通过超声波、剪切或搅拌方式进行分散，得到粒子分散均匀的体系；
3)制备成膜物分散液：按照配方将有机硅树脂加入到步骤1)制得的II份有机溶剂中，且通过剪切或搅拌方式进行分散；
4)将步骤2)制得的粒子分散液加入到步骤3)制得的成膜物分散液中，再加入交联剂、偶联剂、分散剂、消泡剂与流平剂，搅拌均匀后制得A组分；
5)按照配方将B组分与步骤4)制得的A组分搅拌混合均匀，完成后即制得具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料。
本申请中，分散剂具体为BYK-163等系列润湿分散剂，分散剂可以提高颜料粒子在防污闪涂料体系中的润湿性和分散性。
本申请中，消泡剂具体是BYK-066N，消泡剂可以抑制防污闪涂料体系中气泡的产生，并促进已产生的气泡破裂。
本申请中，流平剂具体是BYK-355等系列流平剂，流平剂是指聚丙烯酸酯类流平剂。
本申请中的超憎水性是如下产生的：本申请中的超憎水表面的构造主要采用的是使用表面能较低的聚有机硅氧烷作为成膜物，并通过添加氧化硅等粒子在防污闪涂层表面构造出粗糙的微-纳结构，从而实现防污闪涂层的超憎水效果。
本申请中的憎水迁移性是如下产生的：本申请中憎水迁移性主要是由聚有机硅氧烷产生的，聚有机硅氧烷在固化的过程中会残存部分小分子，小分子可以迁移到防污闪涂层表面，实现防污闪涂层的憎水迁移性。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
一种具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料，由A组分和B组分混合制成，A组分的质量:B组分的质量＝100:1；
其中，A组分由以下质量份的原料制成：10份的有机硅树脂、78份的二甲苯和乙酸乙酯的混合物(二甲苯和乙酸乙酯的质量比为1:1)、3份的氧化硅、6份的氢氧化铝、2份的甲基三丁酮肟基硅烷交联剂、3份的硅烷偶联剂、1份的BYK-163、0.5份的BYK-066N、1.5份的流平剂BYK-355；
B组分为有机硅树脂固化剂。
上述实施例1的具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料的制备方法，包括以下依次进行的步骤：
1)制备有机溶剂：按照配方称取有机溶剂后搅拌均匀，然后将搅拌均匀后的有机溶剂分成两份：I份有机溶剂与II份有机溶剂；
2)制备粒子分散液：按照配方将氧化硅以及阻燃剂加入到步骤1)制得的I份有机溶剂中，且通过超声波、剪切或搅拌方式进行分散，得到粒子分散均匀的体系；
3)制备成膜物分散液：按照配方将有机硅树脂加入到步骤1)制得的II份有机溶剂中，且通过剪切或搅拌方式进行分散；
4)将步骤2)制得的粒子分散液加入到步骤3)制得的成膜物分散液中，再加入交联剂、偶联剂、分散剂、消泡剂与流平剂，搅拌3h后制得A组分；
5)按照配方将B组分与步骤4)制得的A组分搅拌混合均匀，完成后即制得具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料。
对比例1
本对比例1提供的为玻璃片，作为对比样片，将玻璃片用酒精彻底清洗干净后，烘干，作为对比例1。
对比例2
本对比例2提供的防污闪涂层为RTV防污闪涂层，RTV类防污闪涂料可通过购买直接获得，利用空气喷涂喷枪将RTV类防污闪涂料喷涂到玻璃片上，固化后可得RTV防污闪涂层。
对比例3
本对比例3提供的为普通超憎水防污闪涂层，普通超憎水性防污闪涂料可通过购买直接获得，不具备憎水迁移性，按照防污闪涂料使用说明书，利用空气喷涂喷枪将普通超憎水防污闪涂料喷涂到玻璃片上，固化后可得普通超憎水防污闪涂层。
憎水性检测结果
利用接触角测量仪对上述实施例及对比例中防污闪涂层的憎水角和滚动角进行测量：具体地，使用4μL水滴进行接触角的测量；使用10μL水滴进行防污闪涂层滚动角的测量；对比例1中玻璃片的接触角只有20°，对比例2中RTV防污闪涂层的接触角为118°，实施例1和对比例3中的超憎水防污闪涂层的接触角分别为158.2°和155°，滚动角分别为6.5°和8.5°，明显优于对比例1和对比例2。
利用染污法进行防污闪涂层憎水迁移性的表征，具体操作过程：将硅藻土与氯化钠混合后配制成污液，进行对比例1—3与实施例1中防污闪涂层的染污；染污后的防污闪涂层在室温下静置4天，充分迁移后利用接触角测量仪进行防污闪涂层接触角和滚动角的测量；具体地，使用4μL水滴进行接触角的测量；使用10μL水滴进行防污闪涂层滚动角的测量；对比例1染污后防污闪涂层的憎水性明显降低；对比例2中的RTV防污闪涂层由于具有憎水迁移性，所以染污后防污闪涂层的憎水性较高，接触角可达到130°；对比例3中的普通超憎水防污闪涂层由于没有憎水迁移性，染污后防污闪涂层的憎水性急剧下降，接触角只有60°；而本发明中的实施例1防污闪涂层由于同时具有超憎水性和憎水迁移性，染污后的防污闪涂层仍表现出超憎水效果；这说明本发明中的具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂层即使表面积聚污秽物，仍能保持外绝缘设备的超憎水性，不易发生润湿，从而降低污闪事故的发生概率。
表1实施例1及对比例1—3中防污闪涂层憎水性测量结果
接触角/° 滚动角/° 迁移后接触角/° 迁移后滚动角/°
实施例1 158.2 6.5 156 7.5
对比例1 20 — 18 —
对比例2 118 — 130 —
对比例3 155 8.5 60 —
表1中的“—”是指数值大于90°
用染污后防污闪涂层表面的闪络电压衡量防污闪涂层的防污闪能力，具体操作过程：利用硅藻土和氯化钠的混合物配制污液，进行对比例与实施例中防污闪涂层的染污；染污后的防污闪涂层充分迁移后，在人工环境试验箱内润湿后进行闪络电压测试；对比例1中的玻璃片由于接触角低，极易发生润湿，闪络电压较低只有15.7kV；对比例2中的RTV防污闪涂层闪络电压为26kV；对比例3中的超憎水防污闪涂层闪络电压为18kV；本发明实施例1的防污闪涂层由于迁移后污层表面具有超憎水效果，润湿困难，闪络电压为33.4kV；说明实施例1中的防污闪涂层同时具有超憎水性和憎水迁移性，提高了防污闪涂层表面的憎水性，确保了防污闪涂层的长期有效性，延长了防污闪涂层的服役寿命，降低了污闪事故的发生概率。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料，其特征在于，由A组分和B组分混合制成，A组分的质量:B组分的质量=(90～110):1；
其中，A组分由以下质量份的原料制成： 8～12份的有机硅树脂、 70～80份的有机溶剂、1～5份的氧化硅、 5～10份的阻燃剂、1～3份的交联剂、1～5份的偶联剂、0.5～1.5份的分散剂、0.1～1份的消泡剂、0.1～2份的流平剂；
B组分为有机硅树脂固化剂；
所述有机硅树脂为聚有机硅氧烷树脂；
所述交联剂为酮肟型交联剂，所述酮肟型交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷以及甲基三丙酮肟基硅烷中的一种或两种；
所述偶联剂为硅烷偶联剂；
所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、凹凸棒土、有机类氮磷系阻燃剂、十溴二苯醚以及三氧化二锑中一种或多种；
所述超憎水性防污闪涂料由下述方法制备而成：
1) 制备有机溶剂：按照质量份称取有机溶剂后搅拌均匀，然后将搅拌均匀后的有机溶剂分成两份：I份有机溶剂与II份有机溶剂；
2) 制备粒子分散液：按照质量份将氧化硅以及阻燃剂加入到步骤1)制得的I份有机溶剂中，且通过超声波、剪切或搅拌方式进行分散；
3) 制备成膜物分散液：按照质量份将有机硅树脂加入到步骤1)制得的II份有机溶剂中，且通过剪切或搅拌方式进行分散；
4) 将步骤2)制得的粒子分散液加入到步骤3)制得的成膜物分散液中，再加入交联剂、偶联剂、分散剂、消泡剂与流平剂，搅拌均匀后制得A组分；
5) 按照质量份将B组分与步骤4)制得的A组分搅拌混合均匀，完成后即制得具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料。
2.根据权利要求1所述的一种具有憎水迁移性的超憎水性防污闪涂料，其特征在于，所述有机溶剂为二甲苯、甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯中的一种或多种。
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