CN115403967A - 一种防凝露闪络涂料及其施工工艺 - Google Patents

一种防凝露闪络涂料及其施工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防凝露闪络涂料及其施工工艺，涂料包括以下甲组分：氟碳树脂、羟基丙烯酸树脂、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸丁酯、乙二醇丁醚、二甲苯、消泡剂、流平剂、分散剂、空心微珠、气相二氧化硅、云母粉、色浆；包括以下重量份计的乙组分：六亚甲基二异氰酸酯三聚体、聚异氰酸酯HDI三聚体、乙酸丁酯、三甲苯。本发明通过在氟碳树脂基体中添加不同种类的填料和其他结构的组分，构造出微纳米结构，使得氟碳涂料具备疏水性，其表面饱和湿润后水滴分布稀疏，从而提升了闪络电压，增加了环网柜运行的安全性。本发明还提供了一种施工工艺，在环网柜基材表面形成纳微结构疏水涂层，发挥防凝露闪络的作用。

Description

一种防凝露闪络涂料及其施工工艺
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种防凝露闪络涂料及其施工工艺。
背景技术
环网柜长期处于潮湿、闷热的工作环境中时，水汽会在其内部大量聚集，形成凝露，从而使得绝缘设备表面的绝缘介质加速劣化，极易发生漏电、污闪、闪络等现象，引起电路跳闸或是电气设备损坏，对电力系统的运行造成威胁。目前，解决这一问题最为广泛应用的方法就是在环网柜内部添加自动加湿除热装置，采用温湿度传感器实时监控开关柜内部的湿度与温度。其他措施包括添加除湿剂减少水分、用风机加强空气交换、胶泥封堵减少水汽进入和使用防凝露涂料抑制凝露产生等，但这些方法都无法有效解决凝露问题，且实施手段复杂，增加施工成本。因此，本发明提供了一种环网柜防凝露涂料及其施工方法，解决环网柜凝露问题，且使用配套的施工工艺简便，可使防凝露涂料在环网柜中发挥作用，以填补防凝露涂料在环网柜中的应用这一领域的空缺。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种防凝露闪络涂料。
本发明的另一目的在于提供上述防凝露闪络涂料的施工工艺。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种防凝露闪络涂料，包括以下重量份计的甲组分：氟碳树脂35-40份、羟基丙烯酸树脂3-5份、丙二醇甲醚醋酸酯10-20份、乙酸丁酯8-10份、乙二醇丁醚1-3份、二甲苯1-3份、消泡剂0.2-0.5份、流平剂0.2-0.5份、分散剂0.3-0.5份、空心微珠20-30份、气相二氧化硅3-5份、云母粉2-5份、色浆3-4.5份；
包括以下重量份计的乙组分：六亚甲基二异氰酸酯三聚体45-48份、聚异氰酸酯HDI三聚体2-5份、乙酸丁酯40-45份、三甲苯10-15份。
作为优选方案，所述甲组份和乙组分按照质量比(11-12)：1配比。
作为优选方案，所述空心微珠为粒径400目的空心微珠和粒径300目的空心微珠按照质量比1:1配比的混合物。
作为优选方案，所述云母粉的粒径为3000目。
作为优选方案，所述色浆为白色浆、黑色浆、黄色浆按照质量比20-25:1-5:10-15的配比。
作为优选方案，所述氟碳树脂为四氟乙烯基氟碳树脂。
作为优选方案，所述羟基丙烯酸树脂为德谦Hypomer FS-4660。
作为优选方案，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
作为优选方案，所述流平剂为有机改性聚硅氧烷流平剂。
作为优选方案，所述分散剂为碱性聚氨酯共聚物。
本发明采用粒径400目的空心微珠和粒径300目的空心微珠按照一定配比混合，采用纳米级结构气相二氧化硅，孔隙率高达90％以上，孔径分布在2～50nm，比表面积为800～1000m2/g，采用纳米级云母粉，三者结合，可以使涂层结构更加均匀致密，提高隔热性能。云母粉一方面提高了复合材料的热稳定性，另一方面在空心微珠之间填充，改进涂料的柔韧性。
上述防凝露闪络涂料的施工工艺，包括以下步骤：
1.打磨清除基材表面漆膜、油污、铁锈等残留物，保持基材表面洁净干燥；
2.喷涂两道上述防凝露闪络涂料，间隔2-3h；有气喷涂压力为2-4bar，喷涂距离15-20cm，可喷涂3-4枪，干膜厚度40-60μm；
3.常温下晾置0.5-2h，保护涂覆表面，避免污染。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
氟碳树脂具有突出的耐候性和耐腐蚀性，是一种优异的户外环境防护涂料基体，然而若其憎水性无法满足涂层表面防凝露的需求。本发明通过在氟碳树脂基体中添加不同种类和尺寸的填料和其他结构的组分，构造出微纳米结构，使得氟碳涂料具备疏水性，其表面饱和湿润后水滴分布稀疏，从而提升了闪络电压，增加了环网柜运行的安全性。并且，填料填补了基体的空隙，使得涂层内部形成相互连结的整体，不仅提高隔热性能，还提高了涂层的强度、附着力、柔韧性等综合性能。
本发明通过合适的施工工艺，可在环网柜基材表面形成纳微结构疏水涂层，起到良好的隔热功效，延缓凝露成核长大，有效提升了涂层表面闪络电压，增加了运行的安全性闪络的发生，并且附着力、柔韧性、附着力等综合性能良好。
附图说明
图1是实施例1的马口铁板在潮湿环境放置一小时时表面照片；其中，右图为对比例1的马口铁板表面照片。
图2是实施例1的马口铁板在潮湿环境放置70min时表面照片；其中，右图为对比例1的马口铁板表面照片。
图3是实施例1的马口铁板在潮湿环境放置80min时表面照片；其中，右图为对比例1的马口铁板表面照片。
图4是实施例1的马口铁板在14.5kV下发生闪络的过程图。
图5是对比例1和2的马口铁板分别在13.0kV、13.2kV下发生闪络的过程图；其中，左列4张图为对比例1样板在13.0kV时发生的闪络过程，右列4张图为对比例2样板在13.2kV时发生的闪络过程。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
1.涂料的制备
甲组分：氟碳树脂(上海东氟-HLR-6)35份，羟基丙烯酸树脂(德谦-Hypomer FS-4660)5份，丙二醇甲醚醋酸酯20份，乙酸丁酯8份，乙二醇丁醚1份，二甲苯1份，消泡剂(BYK-066N)0.2份，流平剂(德谦835)0.2份，分散剂(TEGO-710)0.3份，400目空心微珠10份，300目空心微珠10份，气相二氧化硅(德固赛R-974)3份，3000目云母粉2份，白色浆2份，黑色浆0.1份，黄色浆1份；
乙组分：固化剂(拜耳-N3390)45份，固化剂(Asahi-KASEI-TPA-100)2份，乙酸丁酯40份，三甲苯10份。
甲组分和乙组分按质量比11：1均匀混合，得到防凝露闪络涂料。
2.施工
1)基材表面预处理：打磨清除马口铁板表面漆膜、油污、铁锈等残留物，保持表面洁净干燥；
2)喷涂防凝露闪络涂料，喷涂两道，间隔2h；有气喷涂压力为2.0bar，喷涂距离15cm，喷涂3枪，干膜厚度40μm；
3)检查涂覆质量，保护涂覆表面，避免污染，在常温下(25℃)晾置1h。
实施例2
1.涂料的制备
甲组分：氟碳树脂(上海东氟-HLR-6)40份，羟基丙烯酸树脂(德谦-Hypomer FS-4660)3份，丙二醇甲醚醋酸酯10份，乙酸丁酯10份，乙二醇丁醚3份，二甲苯3份，消泡剂(BYK-066N)0.5份，流平剂(德谦835)0.5份，分散剂(TEGO-710)0.5份，400目空心微珠15份，300目空心微珠15份，气相二氧化硅(德固赛R-974)5份，3000目云母粉5份，白色浆2.5份，黑色浆0.5份，黄色浆1.5份；
乙组分：固化剂(拜耳-N3390)48份，固化剂(Asahi-KASEI-TPA-100)5份，乙酸丁酯45份，三甲苯15份。
甲组分和乙组分按质量比12：1均匀混合，得到防凝露闪络涂料。
2.施工
1)基材表面预处理：打磨清除马口铁板表面漆膜、油污、铁锈等残留物，保持表面洁净干燥；
2)喷涂防凝露闪络涂料，喷涂两道，间隔3h；有气喷涂压力为4bar，喷涂距离20cm，喷涂4枪，干膜厚度60μm；
3)检查涂覆质量，保护涂覆表面，避免污染，在常温下(25℃)晾置1h。
对比例1未添加云母粉
1.涂料的制备
甲组分：氟碳树脂(上海东氟-HLR-6)40份，羟基丙烯酸树脂(德谦-Hypomer FS-4660)3份，丙二醇甲醚醋酸酯10份，乙酸丁酯10份，乙二醇丁醚3份，二甲苯3份，消泡剂(BYK-066N)0.5份，流平剂(德谦835)0.5份，分散剂(TEGO-710)0.5份，400目空心微珠15份，300目空心微珠15份，气相二氧化硅(德固赛R-974)5份，白色浆2.5份，黑色浆0.5份，黄色浆1.5份；
乙组分：固化剂(拜耳-N3390)48份，固化剂(Asahi-KASEI-TPA-100)5份，乙酸丁酯45份，三甲苯15份。
甲组分和乙组分按质量比12：1均匀混合，得到防凝露闪络涂料。
2.施工
1)基材表面预处理：打磨清除马口铁板表面漆膜、油污、铁锈等残留物，保持表面洁净干燥；
2)喷涂防凝露闪络涂料，喷涂两道，间隔3h；有气喷涂压力为4bar，喷涂距离20cm，喷涂4枪，干膜厚度60μm；
3)检查涂覆质量，保护涂覆表面，避免污染，在常温下(25℃)晾置1h。
对比例2未添加空心微珠和气相二氧化硅
1.涂料的制备
甲组分：氟碳树脂(上海东氟-HLR-6)40份，羟基丙烯酸树脂(德谦-Hypomer FS-4660)3份，丙二醇甲醚醋酸酯10份，乙酸丁酯10份，乙二醇丁醚3份，二甲苯3份，消泡剂(BYK-066N)0.5份，流平剂(德谦835)0.5份，分散剂(TEGO-710)0.5份，3000目云母粉5份，白色浆2.5份，黑色浆0.5份，黄色浆1.5份；
乙组分：固化剂(拜耳-N3390)48份，固化剂(Asahi-KASEI-TPA-100)5份，乙酸丁酯45份，三甲苯15份。
甲组分和乙组分按质量比12：1均匀混合，得到防凝露闪络涂料。
2.施工
1)基材表面预处理：打磨清除马口铁板表面漆膜、油污、铁锈等残留物，保持表面洁净干燥；
2)喷涂防凝露闪络涂料，喷涂两道，间隔3h；有气喷涂压力为4bar，喷涂距离20cm，喷涂4枪，干膜厚度60μm；
3)检查涂覆质量，保护涂覆表面，避免污染，在常温下(25℃)晾置1h。
对比例3氟碳树脂改为羟基丙烯酸树脂
1.涂料的制备
甲组分：羟基丙烯酸树脂(德谦-Hypomer FS-4660)43份，丙二醇甲醚醋酸酯10份，乙酸丁酯10份，乙二醇丁醚3份，二甲苯3份，消泡剂(BYK-066N)0.5份，流平剂(德谦835)0.5份，分散剂(TEGO-710)0.5份，400目空心微珠15份，300目空心微珠15份，气相二氧化硅(德固赛R-974)5份，3000目云母粉5份，白色浆2.5份，黑色浆0.5份，黄色浆1.5份；
乙组分：固化剂(拜耳-N3390)48份，固化剂(Asahi-KASEI-TPA-100)5份，乙酸丁酯45份，三甲苯15份。
甲组分和乙组分按质量比12：1均匀混合，得到防凝露闪络涂料。
2.施工
1)基材表面预处理：打磨清除马口铁板表面漆膜、油污、铁锈等残留物，保持表面洁净干燥；
2)喷涂防凝露闪络涂料，喷涂两道，间隔3h；有气喷涂压力为4bar，喷涂距离20cm，喷涂4枪，干膜厚度60μm；
3)检查涂覆质量，保护涂覆表面，避免污染，在常温下(25℃)晾置1h。
对比例4施工过程中喷涂改为刷涂
1.涂料的制备
甲组分：氟碳树脂(上海东氟-HLR-6)40份，羟基丙烯酸树脂(德谦-Hypomer FS-4660)3份，丙二醇甲醚醋酸酯10份，乙酸丁酯10份，乙二醇丁醚3份，二甲苯3份，消泡剂(BYK-066N)0.5份，流平剂(德谦835)0.5份，分散剂(TEGO-710)0.5份，400目空心微珠15份，300目空心微珠15份，气相二氧化硅(德固赛R-974)5份，3000目云母粉5份，白色浆2.5份，黑色浆0.5份，黄色浆1.5份；
乙组分：固化剂(拜耳-N3390)48份，固化剂(Asahi-KASEI-TPA-100)5份，乙酸丁酯45份，三甲苯15份。
甲组分和乙组分按质量比12：1均匀混合，得到防凝露闪络涂料。
2.施工
1)基材表面预处理：打磨清除马口铁板表面漆膜、油污、铁锈等残留物，保持表面洁净干燥；
2)分两次刷涂防凝露闪络涂料，间隔3h，干膜厚度60μm；
3)检查涂覆质量，保护涂覆表面，避免污染，在常温下(25℃)晾置1h。
性能检测
1、将实施例、对比例涂有涂层的马口铁板放置在实验室自制的凝露实验箱中，控制冷台表面10℃、箱内温度20℃、箱内湿度90％，模拟潮湿环境；观察材料的表面形态，使用高速摄像机观察1h，放大倍率为21倍，每2分钟进行一次拍摄，拍摄1h及之后10min、20min的凝露情况，结果如图1-3所示。
图中可以看出，在一个小时的高湿环境下，实施例1的马口铁板涂层表面仅出现了微小的露珠，并且在之后露珠粒径基本没有改变，露珠粒径远小于对比例1马口铁板涂层表面的水珠粒径(图1)。高湿环境中放置70min时，对比例1马口铁板涂层表面露珠逐渐长大合并(图2)，80min时已在马口铁板涂层表面形成一层水膜(图3)。
2、将实施例和对比例的马口铁板测试涂层表面的静态的接触角，并将冷凝环境中放置1h前后的马口铁板经测温枪测试(放置前温度为25℃)，结果见表1。
表1
Figure BDA0003871595450000081
测温结果显示，在冷凝环境中放置一小时后，实验例1和2的两个马口铁板表面温度均在20℃左右，而对比例的试板已经冷却，尤其是对比例1，与冷台表面温度持平。
基于液滴成核凝结机理，冷凝液滴的生长过程和表面接触角有着很大的关系，较大的接触角会增强冷凝传热，具有较大的接触热阻，会减小成核密度，可以有限减少液滴的凝结。对比例1中的涂料未添加云母粉，施工后难以在基材表面建筑起一层微纳结构，无法制备一种疏水表面；对比例2中的涂料未添加空心微珠和气相二氧化硅，这使涂层缺少了隔热性能，无法降低表面冷凝传热的速率，虽然有疏水性，但隔热效果相较于实施例明显减弱；对比例3基体树脂改为羟基丙烯酸树脂，该树脂涂料附着力强但并无疏水性，测得的表面接触角在80度左右，达不到疏水防凝露的效果；对比例4中采用了常规刷涂方法涂覆涂料，但是由此制备得到的涂层表面疏水性差，原因可能是涂料中添加的纳米颗粒如气相二氧化硅，触变性强，降低了涂料流动性，喷涂可以得到更为均匀的涂层。
3、将实施例1、2和对比例1、2的马口铁板进行闪络电压测试。在试板涂层两端粘贴1cm宽铜片电极，将其表面润湿后在两个铜电极间施加交流电压，以0.1kV/s的速度匀速升压，直至样板表面发生闪络，用摄像机记录样板表面的闪络过程，结果如图4-5所示。
实施例1和2的马口铁板的闪络电压为14.5kV、14.6kV，对比例1、2的马口铁板的闪络电压为13.0kV、13.2kV。涂覆防凝露闪络涂料的实验例1和2的马口铁板表面的闪络电压明显高于对比例1和2的马口铁板表面的闪络电压。
从马口铁板表面的闪络图片可以看出，实施例马口铁板涂层表面的液滴呈现球形，且分布稀疏，水滴与表面之间的吸引力相对较低，只有边缘处相邻的水滴部分合并，发生了轻微闪络。对比例1中，因其上未能形成疏水结构的表面，液滴半径更大，甚至呈现膜状，施加电压后，局部小电弧相互连通并引起表面闪络，持续的放电使得水滴在热能作用下迅速化为水蒸气逸出，直至表面水膜烧干。对比例2表面出现了滴状冷凝，表明其具有疏水性，但与实施例相比，明显地，表面液滴密度更大，使得水滴在施加电场的作用拉伸并合并，直至形成一条导电通路，随之发生闪络。
对比例3和对比例4的闪络过程同对比例1试板相似，表面凝露很快连成一片，在两端加压至10.0kV、11.5kV时多处出现电弧，直至表面水膜被烧干。
4、将实施例、对比例涂有涂层的马口铁板进行附着力、柔韧性、防涂鸦性、耐温变性性能进行了测试，结果见表2。
测试标准或方法如下：
附着力：GB/T 9286-1998色漆和清漆漆膜的划格试验；
柔韧性：GB/T 6742-2007色漆和清漆弯曲试验(圆柱轴)；
防涂鸦性：JG/T 304-2011建筑用防涂鸦抗粘贴涂料；
耐温变性性能：JG/T 25-2017建筑涂料涂层耐温变性试验方法。
表2
Figure BDA0003871595450000101
以上所述是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种防凝露闪络涂料，其特征在于，包括以下重量份计的甲组分：氟碳树脂35-40份、羟基丙烯酸树脂3-5份、丙二醇甲醚醋酸酯10-20份、乙酸丁酯8-10份、乙二醇丁醚1-3份、二甲苯1-3份、消泡剂0.2-0.5份、流平剂0.2-0.5份、分散剂0.3-0.5份、空心微珠20-30份、气相二氧化硅3-5份、云母粉2-5份、色浆3-4.5份；包括以下重量份计的乙组分：六亚甲基二异氰酸酯三聚体45-48份、聚异氰酸酯HDI三聚体2-5份、乙酸丁酯40-45份、三甲苯10-15份。
2.根据权利要求1所述防凝露闪络涂料，其特征在于，所述甲组份和乙组分按照质量比(11-12)：1配比。
3.根据权利要求1所述防凝露闪络涂料，其特征在于，所述空心微珠为粒径400目的空心微珠和粒径300目的空心微珠按照质量比1:1配比的混合物。
4.根据权利要求1所述防凝露闪络涂料，其特征在于，所述云母粉的粒径为3000目。
5.根据权利要求1所述防凝露闪络涂料，其特征在于，所述色浆为白色浆、黑色浆、黄色浆按照质量比20-25:1-5:10-15的配比。
6.根据权利要求1所述防凝露闪络涂料，其特征在于，包括以下各项中至少一项：
所述氟碳树脂为四氟乙烯基氟碳树脂；
所述消泡剂为有机硅消泡剂；
所述流平剂为有机改性聚硅氧烷流平剂；
所述分散剂为碱性聚氨酯共聚物。
7.权利要求1-6任一项所述防凝露闪络涂料的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1.打磨清除基材表面漆膜、油污、铁锈等残留物，保持基材表面洁净干燥；
2.喷涂两道上述防凝露闪络涂料，间隔2-3h；有气喷涂压力为2-4bar，喷涂距离15-20cm，可喷涂3-4枪，干膜厚度40-60μm；
3.常温下晾置0.5-2h，保护涂覆表面，避免污染。
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