CN115558414A - 一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料及其制备方法 - Google Patents

一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于涂料技术领域，提供一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料及其制备方法，按重量份包括：聚甲基硅氧烷55～60份；有机稀土配合物20～30份；憎水性助剂6～10份；催化剂0.5～1份；交联剂1～5份；偶联剂2～5份；颜料1～6份；在制备过程中仅需要高压反应釜制备，工艺简单，反应速度快，有效提高工作效率以及降低了生产成本；在制备过程中加入交联剂，可以实现分子间链、链反应，通过在反应过程中交替和重复产生的化学键而使反应持续进行，达到快速聚合的目的；本发明采用稀土有机化合物，增强了涂料的改性，由于稀土有机物纳米颗粒尺寸较小，能极大提高涂料的耐磨性及光滑程度，在保持良好抗污闪能力的同时，抗老化性能提高30％。

Description

一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料及其制备方法。
背景技术
绝缘子污闪是电力系统最常见的事故，关系到电力系统的安全可靠运行。绝缘子的污闪是一个概率性发生的事故，目前在实际运行中，仍有污闪事故的发生。国外学者对绝缘子的污闪机理和污闪特性进行了相关深入的研究，分析了影响绝缘子污闪的关键因素，并进一步提出提高绝缘子污闪电压的技术措施，为绝缘子的可靠运行提供理论依据。绝缘子污闪放电是一个涉及到电、热和化学等的错综复杂的变化过程，其主要过程包括：1)绝缘子积污过程，绝缘子积污过程是一个长期的缓慢过程，与绝缘子所在的地理环境、天气和绝缘子形状有关。2)绝缘子表面受潮主要受到天气的影响。3)染污绝缘子表面局部放电。在外加电压作用下，绝缘子表面局部电场畸变点首先发生局部放电。
从国内外电力行业数十年的运行经验看，在电气设备的绝缘外表面上涂刷RTV硅橡胶防污闪涂料，能显著提高污闪电压，并且由于其施工方便、维护简单，因而RTV硅橡胶防污闪涂料得到了广泛的研究和使用。
但是目前被广泛使用的传统RTV硅橡胶防污闪涂料主要存在涂层实施工艺复杂、生产成本较高、固化性能较差等缺点。此外，现有的RTV硅橡胶防污闪涂料长期在雾、露、毛毛雨、融雪等恶劣的天气情况下，其外绝缘强度会大大降低，容易出现起皮、粉化、脱落等老化现象。
发明内容
为弥补上述现有技术的不足，本发明提供一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料及其制备方法，通过采用稀土有机化合物，增强了涂料的改性，使其保持良好抗污闪能力以及抗老化性。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明提供一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料，按重量份包括：聚甲基硅氧烷55～60份；有机稀土配合物20～30份；憎水性助剂6～10份；催化剂0.5～1份；交联剂1～5份；偶联剂2～5份；颜料1～6份。
所述聚甲基硅氧烷作为基胶，在RTV涂料中是一种比较常见的成分，具有电绝缘性、耐高低温性和憎水性。
进一步的，所述有机稀土配合物包括有机稀土谷氨酸咪唑配合物(Ln(Glu)3ImCl3)和有机稀土三元有机配合物(Ln(acac)3phen)的混合物。
进一步的，所述有机稀土谷氨酸咪唑配合物和有机稀土三元有机配合物的质量比为1∶0～1；稀土离子为Ln＝La，Ce，Pr，Nd，Sm，Pm或Eu。
进一步的，所述憎水性助剂包括硬脂酸锌、硬脂酸钙中的至少一种。
进一步的，所述催化剂包括二丁基锡二月桂酸酯。
进一步的，所述交联剂包括甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷和氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，三者按质量比为1∶0.1～0.5∶0.05～0.2。
进一步的，所述偶联剂包括三羟甲基丙烷三硬脂酸酯、四乙氧基硅烷和乙烯基溴化镁，三者的质量比为1∶0.2～0.8∶0.01～0.1。
本发明提供一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料的制备方法，所述方法包括：
分别按重量份称取聚甲基硅氧烷、有机稀土配合物和憎水性助剂，将其混合、分散、研磨后倒入高压反应釜中充分混合反应20-30分钟，接着先加入颜料，密闭搅拌均匀，再加入交联剂、偶联剂和催化剂，继续在高压反应釜中充分混合反应20-40分钟后包装，即得成品。
进一步的，所述分散通过搅拌分散机，所述搅拌分散机的转速500～1200rpm。
进一步的，所述高压反应釜的真空度为-0.05～0.05MPa，转速为900～1500rpm。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明在制备过程中仅需要高压反应釜制备，工艺简单，反应速度快，有效提高工作效率以及降低了生产成本；
(2)本发明在制备过程中加入交联剂，可以实现分子间链、链反应，通过在反应过程中交替和重复产生的化学键而使反应持续进行，达到快速聚合的目的；
(3)本发明采用稀土有机化合物，增强了涂料的改性，由于稀土有机物纳米颗粒尺寸较小，因而能极大提高涂料的耐磨性及光滑程度，在保持良好抗污闪能力的同时，其抗老化性能提高30％；
(4)本发明能够长期适用在雾、露、毛毛雨、融雪等恶劣的天气情况下，不出现起皮、粉化、脱落等老化现象，相较于现有RTV硅橡胶防污闪涂料具有明显的进步。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
当以范围、优选范围、或者优选的数值上限以及下限的形式表述某个量、浓度或其它值或参数的时候，应当理解相当于具体揭示了通过将任意一对范围上限或优选数值与任意范围下限或优选数值结合起来的任何范围，而不考虑该范围是否具体揭示。除非另外指出，本文所列出的数值范围值在包括范围的端点，和该范围之内的所有整数和分数。
除非另外说明，本文中所有的百分比、份数、比值等均是按重量计。
本文的材料、方法和实施例均是示例性的，并且除非特别说明，不应理解为限制性的，且未作说明的材料均可以通过商业途径获得。
本发明提供一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料，按重量份包括：聚甲基硅氧烷55～60份；有机稀土配合物20～30份；憎水性助剂6～10份；催化剂0.5～1份；交联剂1～5份；偶联剂2～5份；颜料1～6份。
所述聚甲基硅氧烷作为基胶，在RTV涂料中是一种比较常见的成分，具有电绝缘性、耐高低温性和憎水性。
所述有机稀土配合物包括有机稀土谷氨酸咪唑配合物(Ln(Glu)3ImCl3)和有机稀土三元有机配合物(Ln(acac)3phen)的混合物。所述有机稀土谷氨酸咪唑配合物和有机稀土三元有机配合物的质量比为1∶0～1；稀土离子为Ln＝La，Ce，Pr，Nd，Sm，Pm或Eu。
所述憎水性助剂包括硬脂酸锌、硬脂酸钙中的至少一种。
所述催化剂包括二丁基锡二月桂酸酯。
所述交联剂包括甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷和氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，三者按质量比为1∶0.1～0.5∶0.05～0.2。
所述偶联剂包括三羟甲基丙烷三硬脂酸酯、四乙氧基硅烷和乙烯基溴化镁，三者的质量比为1∶0.2～0.8∶0.01～0.1。
本发明还提供一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料的制备方法，所述方法包括：
分别按重量份称取聚甲基硅氧烷、有机稀土配合物和憎水性助剂，将其混合、分散、研磨后倒入高压反应釜中充分混合反应20-30分钟，接着先加入颜料，密闭搅拌均匀，再加入交联剂、偶联剂和催化剂，继续在高压反应釜中充分混合反应20-40分钟后包装，即得成品。
所述分散通过搅拌分散机，所述搅拌分散机的转速500～1200rpm。
所述高压反应釜的真空度为-0.05～0.05MPa，转速为900～1500rpm。
实施例1
本实施例提供一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料，按重量份包括：聚甲基硅氧烷55份；有机稀土配合物30份；憎水性助剂6份；催化剂0.5份；交联剂2份；偶联剂3.5份；颜料3份。
制备方法为：
按照重量份称取聚甲基硅氧烷55份；有机稀土配合物30份；憎水性助剂6份；催化剂0.5份；交联剂2份；偶联剂3.5份；颜料3份；将55份的聚甲基硅氧烷、30份有机稀土配合物、6份憎水性助剂混合、分散、研磨后倒入高压反应釜中，并抽真空-0.05MPa，控制转速1500rpm，充分混合反应20分钟；接着先加入3份颜料，密闭搅拌均匀，再加入2份交联剂、3.5份偶联剂和0.5份催化剂，继续在高压反应釜中充分混合反应20分钟后包装，最终制得本发明涂料。
实施例2
本实施例提供一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料，按重量份包括：聚甲基硅氧烷60份；有机稀土配合物20份；憎水性助剂10份；催化剂1份；交联剂3份；偶联剂4份；颜料2份。
制备方法为：
按照重量份称取聚甲基硅氧烷60份；有机稀土配合物20份；憎水性助剂10份；催化剂1份；交联剂3份；偶联剂4份；颜料2份；将60份的聚甲基硅氧烷、20份有机稀土配合物、10份憎水性助剂混合、分散、研磨后倒入高压反应釜中，并抽真空-0.01MPa，控制转速900rpm，充分混合反应30分钟，接着先加入2份颜料，密闭搅拌均匀，再加入3份交联剂、4份偶联剂和1份催化剂，继续在高压反应釜中充分混合反应40分钟后包装，最终制得本发明涂料。
实施例3
本实施例提供一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料，按重量份包括：聚甲基硅氧烷58份；有机稀土配合物26份；憎水性助剂8份；催化剂0.8份；交联剂3份；偶联剂3份；颜料1.2份。
制备方法为：
按照重量份称取聚甲基硅氧烷58份；有机稀土配合物26份；憎水性助剂8份；催化剂0.8份；交联剂3份；偶联剂3份；颜料1.2份；将58份的聚甲基硅氧烷、26份有机稀土配合物、8份憎水性助剂混合、分散、研磨后倒入高压反应釜中，并抽真空0.05MPa，控制转速1200rpm，充分混合反应25分钟，接着先加入1.2份颜料，密闭搅拌均匀，再加入3份交联剂、3份偶联剂和0.8份催化剂，继续在高压反应釜中充分混合反应30分钟后包装，最终制得本发明涂料。
对实施例1-3得到的改进型防污闪涂料进行以下标准进行测试。
表干时间：GB/T13477.5-2002建筑密封材料试验方法、第5部分表干时间的测定。
自洁性：DL/T627绝缘子用常温固化硅橡胶防污闪涂料。
阻燃性：GB/T10707橡胶燃烧性能的测定。
光洁度：GB/T 13288.4-2013涂覆涂料前钢材表面处理、喷射清理后的钢材表面粗糙度特性、第4部分：ISO表面粗糙度比较样块的校准和表面粗糙度的测定方法、触针法。
耐磨度：喷砂冲击试验法。
实施例1-3制备得到的改进型防污闪涂料以及常规RTV涂料涂覆后性能对比如表一所示。
表1
Figure BDA0003869834460000071
由表1可知，实施例1制备得到的改进型防污闪涂料的测试结果为：表干时间16min；可燃性测试为FV-0等级；自洁系数98.45％；涂层堆积为无；涂层光洁度为优；耐磨度为0.20g；在25℃的酸、碱、盐试剂(浓度4％)中浸泡24h无起皱、起泡、脱落和变色现象；
实施例2制备得到的改进型防污闪涂料的测试结果为：表干时间16min；可燃性测试为FV-0等级；自洁系数98.45％；涂层堆积为无；涂层光洁度为优；耐磨度为0.20g；在25℃的酸、碱、盐试剂(浓度4％)中浸泡24h无起皱、起泡、脱落和变色现象；
实施例3制备得到的改进型防污闪涂料的测试结果为：表干时间19min；可燃性测试为FV-0等级；自洁系数98.12％；涂层堆积为无；涂层光洁度为优；耐磨度为0.20g；在25℃的酸、碱、盐试剂(浓度4％)中浸泡24h无起皱、起泡、脱落和变色现象；
常规RTV涂料的测试结果为：表干时间28min；可燃性测试为FV-1等级；自洁系数81.75％；涂层堆积为有；涂层光洁度为差；耐磨度为0.12g；在25℃的酸、碱、盐试剂(浓度4％)中浸泡24h有起皱、起泡、脱落和变色现象，边缘较严重。
综上所述，通过本发明制备得到的改进型防污闪涂料，涂覆在清洁、干燥的绝缘子表面，具有优异的阻燃特性和固化特性，自洁系数≥98％，在酸、碱、盐试剂的作用下，无起皱、起泡、脱落和变色现象，相较于常规RTV涂料在保持良好抗污闪能力的同时，极大提高了涂料抗老化性能。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料，其特征在于，按重量份包括：聚甲基硅氧烷55～60份；有机稀土配合物20～30份；憎水性助剂6～10份；催化剂0.5～1份；交联剂1～5份；偶联剂2～5份；颜料1～6份。
2.根据权利要求1所述的一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料，其特征在于，所述有机稀土配合物包括有机稀土谷氨酸咪唑配合物(Ln(Glu)3ImCl3)和有机稀土三元有机配合物(Ln(acac)3phen)的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料，其特征在于，所述有机稀土谷氨酸咪唑配合物和有机稀土三元有机配合物的质量比为1：0～1；稀土离子为Ln＝La，Ce，Pr，Nd，Sm，Pm或Eu。
4.根据权利要求1所述的一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料，其特征在于，所述憎水性助剂包括硬脂酸锌、硬脂酸钙中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料，其特征在于，所述催化剂包括二丁基锡二月桂酸酯。
6.根据权利要求1所述的一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料，其特征在于，所述交联剂包括甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷和氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，三者按质量比为1：0.1～0.5：0.05～0.2。
7.根据权利要求1所述的一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料，其特征在于，所述偶联剂包括三羟甲基丙烷三硬脂酸酯、四乙氧基硅烷和乙烯基溴化镁，三者的质量比为1：0.2～0.8：0.01～0.1。
8.一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备所述权利要求1-7中任一所述的纳米防污闪涂料，所述方法包括：
分别按重量份称取聚甲基硅氧烷、有机稀土配合物和憎水性助剂，将其混合、分散、研磨后倒入高压反应釜中充分混合反应20-30分钟，接着先加入颜料，密闭搅拌均匀，再加入交联剂、偶联剂和催化剂，继续在高压反应釜中充分混合反应20-40分钟后包装，即得成品。
9.根据权利要求8所述的一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料的制备方法，其特征在于，所述分散通过搅拌分散机，所述搅拌分散机的转速500～1200rpm。
10.根据权利要求8所述的一种电气设备稀土有机物改性纳米防污闪涂料的制备方法，其特征在于，所述高压反应釜的真空度为-0.05～0.05MPa，转速为900～1500rpm。
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