CN113861842A - 一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层及其制备方法，涉及涂层技术领域，包括底漆和面漆，底漆：氟‑硅树脂和/或氟‑碳树脂10～20份、环氧树脂和/或丙烯酸树脂20～25份、无机填料10～15份、溶剂40～50份；面漆：聚四氟乙烯粉2～5份、碳黑1～2份、二氧化钛1～3份、改性纳米二氧化硅分散液90～96份。本发明的有益效果是该涂层具有超疏水、绝缘、延迟结冰、减少结冰量、低温脱冰的特点，可以有效解决电力系统绝缘子的覆冰问题，能够应用在绝缘子等电力设备上。

Description

一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂层技术领域，具体涉及一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层及其制备方法。
背景技术
我国绝大多数的输电线路都是直接暴露在外界环境当中的，输电线路上的绝缘子极易受到极端天气的影响，威胁电网安全稳定运行。其中，对电网影响最大、范围最广的应属冰冻灾害，冰灾会导致输电线路绝缘子覆冰，大幅降低绝缘子的绝缘功能，极易引发冰闪问题。目前国内外比较成熟的融冰技术有几十种，按融冰原理可划分为自然外力除冰法、加热融冰法、机械除冰法三类。但是这些方法耗时耗力，且效率低下。
中国专利CN109486418A公开了一种防覆冰涂料，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。中国专利CN104098969AA公开了一种低表面能易除冰的涂料及其制备方法，包括甲组分和乙组分，所述甲组分按质量百分比包括如下成分：氟改性丙烯酸树脂70-80％、疏水SiO2 2-4％、微晶体6-10％、填料8-15％、助剂2-3％；所述乙组分为异氰酸酯三聚体。虽然有超疏水材料防冰的相关报道，但是超疏水防冰主要依靠对冰的低附着力，融冰依然需要在0℃以上，因此亟需一种能够降低融冰温度的超疏水材料。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层及其制备方法。
本发明的技术解决方案如下：
一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层，包括底漆和面漆，所述底漆和面漆分别包括以下重量份数的原料：
底漆：氟-硅树脂和/或氟-碳树脂10～20份、环氧树脂和/或丙烯酸树脂20～25份、无机填料10～15份、溶剂40～50份；
面漆：聚四氟乙烯粉2～5份、碳黑1～2份、二氧化钛1～3份、改性纳米二氧化硅分散液90～96份。
所述底漆涂层是由氟-碳树脂和/或氟-硅树脂、丙烯酸树脂和/或环氧树脂等混合，通过氟-碳树脂和/或氟-硅树脂、丙烯酸树脂和/或环氧树脂的组合，赋予底漆涂层疏水性能，且树脂体系粘附性能优异，可以在不同基材上表现出优异的附着力，从而能够良好的粘附面漆。
本发明的一种具体实施方式中，所述底漆中的无机填料为碳酸钙粉、硫酸钡粉以及重晶石粉中的一种或多种，无机填料的粒径为10～100μm，这种无机填料赋予涂层优异的绝缘性、强度、韧性以及耐磨性能。
本发明的一种具体实施方式中，所述底漆中的溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯和乙醇中的一种或多种。
本发明的一种具体实施方式中，所述面漆中的改性纳米二氧化硅分散液的粒径为100～1000nm，改性纳米二氧化硅分散液为改性二氧化硅颗粒的乙醇或者甲醇分散液。
本发明的一种具体实施方式中，所述改性纳米二氧化硅分散液的固含量为10～15％。
一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层的制备方法，包括下述步骤：
步骤一、底漆制备：先将氟-硅树脂和/或氟-碳树脂、环氧树脂和/或丙烯酸树脂、无机填料和溶剂混合，搅拌均匀，得到底漆涂料；
步骤二、面漆制备：将聚四氟乙烯粉、碳黑、二氧化钛和改性纳米二氧化硅分散液混合，搅拌均匀，得到面漆涂料；
步骤三、喷涂底漆：将步骤一得到的底漆涂料均匀的喷涂于绝缘子上，待底漆涂层表干；
步骤四、喷涂面漆：在步骤三得到的表干底漆涂层上，喷涂步骤二得到的面漆，室温固化40～50h，绝缘子上得到超疏水涂层。
本发明的一种具体实施方式中，所述步骤一中，用分散机以700～900r/min的转速搅拌均匀，得到底漆涂料。
本发明的一种具体实施方式中，所述步骤二中，用分散机以900～1100r/min的转速搅拌均匀，得到面漆涂料。
本发明的一种具体实施方式中，所述步骤三中，等待5～10min后，底漆涂层表干。
本发明的一种具体实施方式中，所述步骤四中，室温固化48h，绝缘子上得到超疏水涂层。室温固化48h时，涂层绝缘性达到最佳，绝缘子的绝缘性达到最佳。
本发明至少具有以下有益效果之一：
本发明中的防冰涂层包括底漆和面漆，底漆涂层是包括氟-碳树脂和/或氟-硅树脂、丙烯酸树脂和/或环氧树脂等混合，通过氟-碳树脂和/或氟-硅树脂、丙烯酸树脂和/或环氧树脂的组合，赋予了底漆涂层疏水性能，且树脂体系粘附性能优异，可以在不同基材上表现出优异的附着力，从而能够良好的粘附面漆；底漆中的无机填料如碳酸钙粉、硫酸钡粉以及重晶石粉等，赋予涂层优异的绝缘性、强度、韧性以及耐磨性能，从而使得形成的底漆涂层主体骨架结构是由耐性优良的树脂和大尺寸的绝缘颗粒组成微米尺寸结构，这种具有一定粗糙度的有机-无机结构赋予涂层优异的强度、韧性、强度等物理性能，嵌入有机树脂中的无机颗粒赋予涂层优异的耐磨性能，同时底漆能够与玻璃、陶瓷以及复合绝缘子具有强附着力，也能够与超疏水体系面漆结合牢固。本发明的面漆包括聚四氟乙烯粉、碳黑、二氧化钛、改性纳米二氧化硅分散液，通过多种组分的搭配形成超疏水体系，使得面漆具有优异的超疏水性能，从而与底漆一起形成吸能超疏水防冰涂层，在有光照时，该涂层在极低温度(如零下摄氏度)下能够对太阳光谱进行吸收，使得涂层表面温度比环境温度高2-5℃，冰层与涂层表面连接处更易融化，从而极易脱冰，因此，本发明的涂层具有超疏水、绝缘、延迟结冰、减少结冰量、低温脱冰的特点，可以有效解决电力系统绝缘子的覆冰问题，能够应用在绝缘子上。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
实施例1
本实施例采用的吸能超疏水防冰涂料包括底漆和面漆：
底漆由以下重量份数的组分组成：20份氟-硅树脂、20份丙烯酸树脂、15份硫酸钡粉、40份乙酸丁酯和5份丙二醇甲醚醋酸酯。
面漆由以下重量份数的组分组成：5份聚四氟乙烯粉、2份碳黑、3份二氧化钛、90份改性纳米二氧化硅的乙醇分散液。
硫酸钡粉的粒径为10～100μm。
改性纳米二氧化硅分散液为纳米改性二氧化硅颗粒的乙醇分散液，粒径为100～1000nm，固含量为10％。
本实施例中该绝缘子用吸能超疏水防冰层的制备方法，包括下列步骤：
步骤一、先将氟-硅树脂、丙烯酸树脂、硫酸钡粉、乙酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯混合，用分散机以800r/min的转速搅拌均匀后得到底漆涂料。
步骤二、然后将聚四氟乙烯粉、碳黑、二氧化钛和改性纳米二氧化硅的乙醇分散液混合，用分散机以1000r/min的转速搅拌均匀后得到面漆涂料。
步骤三、用空气喷枪将得到的底漆涂料均匀的喷涂于绝缘子表面，10min后底漆涂层表干，在表干底漆的涂层上，喷涂面漆涂料。
步骤四、将上述底漆与面漆结合的涂层室温固化48h时，绝缘子表面得到吸能超疏水防冰涂层。
实施例2
本实施例采用的吸能超疏水防冰涂料包括底漆和面漆：
底漆由以下重量份数的组分组成：20份氟-硅树脂、20份丙烯酸树脂、15份碳酸钙粉、43份乙酸丁酯和2份丙二醇甲醚醋酸酯。
面漆由以下重量份数的组分组成：4份聚四氟乙烯粉、2份碳黑、2份二氧化钛、96份改性纳米二氧化硅的乙醇分散液。
碳酸钙粉的粒径为10～100μm。
改性纳米二氧化硅分散液为纳米改性二氧化硅颗粒的甲醇分散液，粒径为100～1000nm，固含量为12％。
本实施例中该绝缘子用吸能超疏水防冰层的制备方法，包括下列步骤：
步骤一、先将氟-硅树脂、丙烯酸树脂、碳酸钙粉、乙酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯混合，用分散机以800r/min的转速搅拌均匀后得到底漆涂料。
步骤二、然后将聚四氟乙烯粉、碳黑、二氧化钛和改性纳米二氧化硅的乙醇分散液混合，用分散机以1000r/min的转速搅拌均匀后得到面漆涂料。
步骤三、用空气喷枪将得到的底漆涂料均匀的喷涂于绝缘子表面，10min后底漆涂层表干。在表干底漆的涂层上，喷涂面漆涂料。
步骤四、将上述底漆与面漆结合的涂层室温固化48h时，绝缘子表面得到吸能超疏水防冰涂层。
实施例3
本实施例采用的吸能超疏水防冰涂料包括底漆和面漆：
底漆由以下重量份数的组分组成：20份氟-硅树脂、25份环氧树脂、10份重晶石粉、40份乙酸丁酯和5份丙二醇甲醚醋酸酯。
面漆由以下重量份数的组分组成：2份聚四氟乙烯粉、1份碳黑、1份二氧化钛、96份改性纳米二氧化硅的乙醇分散液。
重晶石粉的粒径为10～100μm。
改性纳米二氧化硅分散液为纳米改性二氧化硅颗粒的甲醇分散液，粒径为100～1000nm，固含量为13％。
本实施例中该绝缘子用吸能超疏水防冰层的制备方法，包括下列步骤：
步骤一、先将氟-硅树脂、丙烯酸树脂、重晶石粉、乙酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯混合，用分散机以800r/min的转速搅拌均匀后得到底漆涂料。
步骤二、然后将聚四氟乙烯粉、碳黑、二氧化钛和改性纳米二氧化硅的乙醇分散液混合，用分散机以1000r/min的转速搅拌均匀后得到面漆涂料。
步骤三、用空气喷枪将得到的底漆涂料均匀的喷涂于绝缘子表面，10min后底漆涂层表干。在表干底漆的涂层上，喷涂面漆涂料。
步骤四、将上述底漆与面漆结合的涂层室温固化48h时，绝缘子表面得到吸能超疏水防冰涂层。
实施例4
本实施例采用的吸能超疏水防冰涂料包括底漆和面漆：
底漆由以下重量份数的组分组成：18份氟-碳树脂、20份环氧树脂、10份碳酸钙粉、40份乙酸丁酯和2份丙二醇甲醚醋酸酯。
面漆由以下重量份数的组分组成：3份聚四氟乙烯粉、1.5份碳黑、1.5份二氧化钛、92份改性纳米二氧化硅的乙醇分散液。
碳酸钙粉的粒径为10～100μm。
改性纳米二氧化硅分散液为纳米改性二氧化硅颗粒的乙醇分散液，粒径为100～1000nm，固含量为14％。
本实施例中该绝缘子用吸能超疏水防冰层的制备方法，包括下列步骤：
步骤一、先将氟-硅树脂、丙烯酸树脂、重晶石粉、乙酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯混合，用分散机以700r/min的转速搅拌均匀后得到底漆涂料。
步骤二、然后将聚四氟乙烯粉、碳黑、二氧化钛和改性纳米二氧化硅的乙醇分散液混合，用分散机以900r/min的转速搅拌均匀后得到面漆涂料。
步骤三、用空气喷枪将得到的底漆涂料均匀的喷涂于绝缘子表面，10min后底漆涂层表干，在表干底漆的涂层上，喷涂面漆涂料。
步骤四、将上述底漆与面漆结合的涂层室温固化48h时，绝缘子表面得到吸能超疏水防冰涂层。
实施例5
本实施例采用的吸能超疏水防冰涂料包括底漆和面漆：
底漆由以下重量份数的组分组成：5份氟-硅树脂、10份氟-碳树脂、10份环氧树脂、10份丙烯酸树脂、15份硫酸钡粉、44份乙酸丁酯和2份丙二醇甲醚醋酸酯。
面漆由以下重量份数的组分组成：5份聚四氟乙烯粉、1份碳黑、3份二氧化钛、94份改性纳米二氧化硅的乙醇分散液。
硫酸钡粉的粒径为10～100μm。
改性纳米二氧化硅分散液为纳米改性二氧化硅颗粒的甲醇分散液，粒径为100～1000nm，固含量为15％。
本实施例中该绝缘子用吸能超疏水防冰层的制备方法，包括下列步骤：
步骤一、先将氟-硅树脂、丙烯酸树脂、重晶石粉、乙酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯混合，用分散机以900r/min的转速搅拌均匀后得到底漆涂料。
步骤二、然后将聚四氟乙烯粉、碳黑、二氧化钛和改性纳米二氧化硅的乙醇分散液混合，用分散机以1100r/min的转速搅拌均匀后得到面漆涂料。
步骤三、用空气喷枪将得到的底漆涂料均匀的喷涂于绝缘子表面，10min后底漆涂层表干，在表干底漆的涂层上，喷涂面漆涂料。
步骤四、将上述底漆与面漆结合的涂层室温固化48h时，绝缘子表面得到吸能超疏水防冰涂层。
对比例1
与实施例1的区别在于：底漆中不加氟-硅树脂。
其他同实施例1。
对比例2
与实施例1的区别在于：面漆中不加聚四氟乙烯粉。
其他同实施例1。
测试
对实施例1～5以及对比例1～2中提供的样品性能进行测试，测试结果如下表所示：
表1
Figure BDA0003241183900000061
Figure BDA0003241183900000071
Figure BDA0003241183900000081
由表1可以看出，由实施例1～5提供的绝缘子用吸能超疏水防冰涂层的水接触角大于150°，附着力为1级，具有耐老化、耐化学试剂、低温疏水性，结冰量小，脱冰率高，因此实施例1～5提供的绝缘子用吸能超疏水防冰涂层具有吸能超疏水功能，使得使用上述涂层的绝缘子具有明显的延时结冰效果，大大减少结冰量，同时涂层的吸能特性，使涂层即使在极低温度(零下摄氏度)也极易脱冰，使得使用本发明涂层的绝缘子具有防冰的功能。
将实施例1～5与对比例1(未添加氟-硅树脂)、对比例2(未添加聚四氟乙烯粉)进行比较可以看出，实施例1～5的水接触角、延时结冰效果以及脱冰率明显优于对比例1～2，由此说明，是否添加氟-硅树脂以及是否添加聚四氟乙烯粉，均会明显影响影响涂层的疏水性，从而影响涂层的防冰效果，因此，本发明是通过底漆和面漆中各组分共同作用，最终具有吸能超疏水的效果。
以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层，其特征在于，包括底漆和面漆，所述底漆和面漆分别包括以下重量份数的原料：
底漆：氟-硅树脂和/或氟-碳树脂10～20份、环氧树脂和/或丙烯酸树脂20～25份、无机填料10～15份、溶剂40～50份；
面漆：聚四氟乙烯粉2～5份、碳黑1～2份、二氧化钛1～3份、改性纳米二氧化硅分散液90～96份。
2.根据权利要求1所述的一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层，其特征在于，所述底漆中的无机填料为碳酸钙粉、硫酸钡粉以及重晶石粉中的一种或多种，无机填料的粒径为10～100μm。
3.根据权利要求1所述的一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层，其特征在于，所述底漆中的溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯和乙醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层，其特征在于，所述面漆中的改性纳米二氧化硅分散液为改性纳米二氧化硅颗粒的乙醇或者甲醇分散液，其粒径为100～1000nm。
5.根据权利要求4所述的一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅分散液的固含量为10～15％。
6.一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一、底漆制备：先将氟-硅树脂和/或氟-碳树脂、环氧树脂和/或丙烯酸树脂、无机填料和溶剂混合，搅拌均匀，得到底漆涂料；
步骤二、面漆制备：将聚四氟乙烯粉、碳黑、二氧化钛和改性纳米二氧化硅分散液混合，搅拌均匀，得到面漆涂料；
步骤三、喷涂底漆：将步骤一得到的底漆涂料均匀的喷涂于绝缘子上，待底漆涂层表干；
步骤四、喷涂面漆：在步骤三得到的表干底漆涂层上，喷涂步骤二得到的面漆，室温固化40～50h，绝缘子上得到超疏水涂层。
7.根据权利要求6所述的一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，用分散机以700～900r/min的转速搅拌均匀，得到底漆涂料。
8.根据权利要求6所述的一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，用分散机以900～1100r/min的转速搅拌均匀，得到面漆涂料。
9.根据权利要求6所述的一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，等待5～10min后，底漆涂层表干。
10.根据权利要求6所述的一种绝缘子用吸能超疏水防冰涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，室温固化48h，绝缘子上得到超疏水涂层。
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