CN115595020B - 青苔抑制涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种青苔抑制涂料及其制备方法，青苔抑制涂料，包括以下质量份数的组分：5份～25份的青苔抑制剂、20份～25份的环糊精、2份～5份的pH调节剂、4份～5份的分散剂、1份～2份的乳化剂；其中，所述青苔抑制剂包括异噻唑啉酮、二溴氰基乙酰胺、2‑溴‑2‑硝基‑1,3‑丙二醇、2‑甲硫基‑4,6‑二乙胺基‑1,3,4‑三嗪和二甲戊乐灵中的一种或两种以上；所述pH调节剂包括碱性化合物，所述pH调节剂将所述青苔抑制涂料的pH值调整至7～9；所述分散剂包括甲醇。本发明的青苔抑制涂料可长期有效抑制青苔。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，更具体地，涉及一种青苔抑制涂料及其制备方法。
背景技术
对于温湿地区，常年多雨雾，大气中漂浮着微生物孢子，这些孢子在变电站GIS(气体绝缘全封闭组合电器)附近随风运动，空气潮湿，苔类、藻类植物极易滋长，一旦GIS附近的环境适合微生物生长，孢子将成长为生物污层。电力设备长期处于这种环境下，表面容易滋长青苔，影响电力设备的外表美观和使用寿命。
苔藓芽苞子飞降粘附在潮湿的GIS设备表面上后，其根部会分泌微量的H+离子，这些H+离子会转换GIS设备表面的金属离子，成为兹生苔藓的养分，苔藓呈海棉状在GIS设备表面长期吸收水分，会使得底下的GIS设备长期湿润，导致褪色、生锈、湿滑。当苔藓逐渐成长蔓延，保水性就日益增高，H+离子转换作用，使得有机质产生碳酸、腐植酸及各种有机酸，在表面产生胶质状的粘土膜而破坏GIS表面。
目前变电站研究清除青苔的方法较少，主要方法有：定期用高压水枪冲洗 GIS表面的青苔、增加光照、绿光干扰法等。在不彻底干预其生长环境的情况下，仅凭人工刷洗、光照，无法长期杜绝青苔滋生。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种针对温湿环境电力设备具有优异防青苔效果的青苔抑制涂料及其制备方法，可长期有效抑制青苔。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种青苔抑制涂料，包括以下质量份数的组分：
5份～25份的青苔抑制剂、20份～25份的环糊精、2份～5份的pH调节剂、4 份～5份的分散剂、1份～2份的乳化剂；
其中，所述青苔抑制剂包括异噻唑啉酮、二溴氰基乙酰胺、2-溴-2-硝基-1,3- 丙二醇、2-甲硫基-4,6-二乙胺基-1,3,4-三嗪和二甲戊乐灵中的一种或两种以上；
所述pH调节剂包括碱性化合物，所述pH调节剂将所述青苔抑制涂料的pH 值调整至7～9；
所述分散剂包括甲醇。
本发明还公开了一种上述青苔抑制涂料的制备方法，包括以下过程：
用分散剂和溶剂溶解青苔抑制剂，得到第一青苔抑制剂溶液；
将乳化剂加入到所述第一青苔抑制剂溶液中，得到第二青苔抑制剂溶液；
将环糊精溶解于去离子水中，加热、搅拌，得到环糊精溶液；
将所述第二青苔抑制剂溶液和pH调节剂加入所述环糊精溶液中，混合后得到涂料溶液。
实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
本发明实施例通过使用环糊精包合青苔抑制剂，环糊精具有疏水的内腔和亲水的表面，环糊精通过内腔包合青苔抑制剂，对青苔抑制剂进行改性，形成包合物，包合物不仅能提高青苔抑制剂的稳定性、缓释性和环境友好性，长期有效抑制青苔滋生，而且能提高青苔抑制剂的分散性和水溶性，在GIS设备表面形成涂层时使青苔抑制剂在涂层中均匀分布，更充分的抑制青苔滋生。
pH调节剂提供涂层碱性环境，抑制青苔滋生。
青苔抑制剂均为药物小分子，可以被环糊精的内腔所容纳，被环糊精包合后，能显著延长缓释效果。
本发明优选甲醇作为分散剂，甲醇分子量较小，为微分散剂，且-OH中的O 原子富电子，易与上述青苔抑制剂的N+相结合，不仅提高青苔抑制剂的分散性，而且使得甲醇分子能与青苔抑制剂分子一起被环糊精包合，提高甲醇的稳定性，避免甲醇挥发污染环境，以及避免甲醇腐蚀铁等活泼金属材料的GIS设备。
具体实施方式
下面将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。
本发明公开了一种青苔抑制涂料，包括以下质量份数的组分：
5份～25份的青苔抑制剂、20份～25份的环糊精、2份～5份的pH调节剂、4 份～5份的分散剂、1份～2份的乳化剂；其中，青苔抑制剂包括异噻唑啉酮、二溴氰基乙酰胺、2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇、2-甲硫基-4,6-二乙胺基-1,3,4-三嗪和二甲戊乐灵中的一种或两种以上；pH调节剂包括碱性化合物，pH调节剂将青苔抑制涂料的pH值调整至7～9；分散剂包括甲醇。
在上述技术方案中，环糊精具有疏水的内腔和亲水的表面，环糊精通过内腔包合青苔抑制剂，对青苔抑制剂进行改性，形成包合物，包合物不仅能提高青苔抑制剂的稳定性、缓释性和环境友好性，长期有效抑制青苔滋生，而且能提高青苔抑制剂的分散性和水溶性，在GIS设备表面形成涂层时使青苔抑制剂在涂层中均匀分布，更充分的抑制青苔滋生。
pH调节剂提供涂层碱性环境，抑制青苔滋生。研究表明，青苔在阴凉、潮湿、酸性环境(pH值5.5以下)下容易滋生。碱性化合物具体可以包括氢氧化钠、氢氧化钙和氢氧化钾等中的一种或两种以上。
本发明通过优选上述青苔抑制剂，对青苔具有毒杀和抑制作用。具体的，异噻唑啉酮，CAS：26172-55-4，化学结构式：二溴氰基乙酰胺，CAS：10222-01-2，化学结构式：/>2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇，CAS：52-51-7，化学结构式：2-甲硫基-4,6-二乙胺基-1,3,4- 三嗪，CAS：1014-70-6，化学结构式：二甲戊乐灵，CAS：40487-42-1，化学结构式：/>上述青苔抑制剂均为药物小分子，可以被环糊精的内腔所容纳，被环糊精包合后，能显著延长缓释效果。
本发明优选甲醇作为分散剂，甲醇分子量较小，为微分散剂，且-OH中的O 原子富电子，易与上述青苔抑制剂的N+相结合，不仅提高青苔抑制剂的分散性，而且使得甲醇分子能与青苔抑制剂分子一起被环糊精包合，提高甲醇的稳定性，避免甲醇挥发污染环境，以及避免甲醇腐蚀铁等活泼金属材料的GIS设备。此外，甲醇易溶于水和有机溶剂，能增强涂料的水溶性，便于提高涂料在GIS设备表面的润湿性。
乳化剂用于提高青苔抑制剂在溶液中的分散稳定性，在一具体实施例中，乳化剂包括吐温80、SP20和聚乙二醇的一种或两种以上。上述乳化剂和分散剂共同作用，提高青苔抑制剂的分散性和稳定性，不仅便于环糊精包合青苔抑制剂，而且在GIS设备表面形成涂层时使青苔抑制剂在涂层中均匀分布，更充分的抑制青苔滋生。
在一较优实施例中，青苔抑制剂包括异噻唑啉酮和二甲戊乐灵，异噻唑啉酮的质量占青苔抑制剂的质量百分比为50％～90％，二甲戊乐灵的质量占青苔抑制剂的质量百分比为10％～50％。通过后续实验数据可知晓：异噻唑啉酮和二甲戊乐灵之间具有协同作用，二者协同不仅提高青苔抑制率，而且显著延长抑制时效。
在一较优实施例中，环糊精包括2-羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)、磺丁基醚β-环糊精(SBE-β-CD)、甲基-β-环糊精(M-β-CD)、磺丁基醚-γ-环糊精(SBE- γ-CD)和(2-羟丙基)-γ-环糊精((2-Hydroxypropyl)-β-CD)中的一种或两种以上，上述具体环糊精均为亲水性环糊精，便于提高涂料溶液的水溶性和润湿性，提高涂料溶液在GIS设备表面的扩展性。
在一具体实施例中，青苔抑制涂料还包括以下质量份数的组分：3份～5份的增强剂和4份～7份的表面活性剂，即在本具体实施例中，青苔抑制涂料包括以下质量份数的组分：
5份～25份的青苔抑制剂、20份～25份的环糊精、2份～5份的pH调节剂、4 份～5份的分散剂、1份～2份的乳化剂、3份～5份的增强剂和4份～7份的表面活性剂。
在上述技术方案中，增强剂用于提高涂料溶液的稳定性，表面活性剂用于提高涂料溶液在被涂覆表面上的润湿性，增强涂料溶液在GIS设备表面的扩展性。
具体的，在一具体实施例中，表面活性剂包括SDS和/或SDBS。
增强剂包括气相纳米二氧化硅、硅藻土和高岭土中的一种或两种以上。
在一具体实施例中，青苔抑制涂料还除锈剂，具体的，在本具体实施例中，青苔抑制涂料包括以下质量份数的组分：
5份～25份的青苔抑制剂、20份～25份的环糊精、2份～5份的pH调节剂、4 份～5份的分散剂、1份～2份的乳化剂、3份～5份的增强剂、4份～7份的表面活性剂和0.5份～1份的除锈剂。
具体的，在一具体实施例中，除锈剂包括苯并三唑和/或乙二醇。
较优的，除锈剂包括乙醇溶液和溶解于乙醇溶液的苯并三唑和乙二醇，苯并三唑和乙二醇的总质量为乙醇溶液的质量的0.5％～2％。苯并三唑和乙二醇可以在乙醇溶液中充分溶解和分散，乙二醇除了具有防锈功能外，还能提高苯并三唑的溶解度，使用含有苯并三唑和乙二醇的乙醇溶液作为除锈剂，可以使除锈剂充分分散在涂料溶液中。
本发明还公开了一种青苔抑制涂料的制备方法，青苔抑制涂料包括以下质量份数的组分：5份～25份的青苔抑制剂、20份～25份的环糊精、2份～5份的pH 调节剂、4份～5份的分散剂、1份～2份的乳化剂和余量溶剂；制备方法包括以下步骤：
S1：用分散剂和溶剂溶解青苔抑制剂，得到第一青苔抑制剂溶液。
在本发明中，首先使用甲醇的微分散剂充分分散青苔抑制剂，在本步骤中，可以使用超声、机械搅拌、涡旋震荡等方法提高青苔抑制剂的分散性。
具体的，溶剂包括己烷、醋酸乙酯、丙酮和乙腈中的一种或两种以上。
S2：将乳化剂加入到第一青苔抑制剂溶液中，得到第二青苔抑制剂溶液。
在本步骤中，也可以使用超声、机械搅拌、涡旋震荡等方法提高乳化剂的分散剂，形成稳定、均匀的乳化液，提高青苔抑制剂在溶液中的稳定性。
较优的，对第二青苔抑制剂溶液进行多级太赫兹辐照，减小添加剂分子之间的范德华力，提高分散效果，且对溶液进行杀菌消毒，提高涂料的保质期。采用太赫兹辐照可以避免损失涂料组分。
在一具体实施例中，多级太赫兹辐照包括第一频段辐照、第二频段辐照和第三频段辐照，第一频段辐照的频率为1.5THz～1.8THz，第二频段辐照的频率为4.5THz～5.0THz，第三频段辐照的频率为8.0THz～9.0THz，每个频段辐照的时间分别为1min～2min。
S3：将环糊精溶解于去离子水中，加热、搅拌，得到环糊精溶液。
在本步骤中，可以采用水浴进行加热。
S4：将第二青苔抑制剂溶液和pH调节剂加入环糊精溶液中，混合后得到涂料溶液。
在本步骤中，pH调节剂提供碱性，环糊精在碱性环境中结构稳定。
在本步骤中，将环糊精溶液置于恒温水浴振荡器中进行超声震荡和加热，边加第一青苔抑制剂溶液边搅拌，完成包合过程。
较优的，对完成包合过程的涂料溶液进行多级太赫兹辐照，不仅增强包合效果，而且对涂料溶液进行杀菌消毒。
在一具体实施例中，多级太赫兹辐照包括第一频段辐照、第二频段辐照、第三频段辐照和第四频段辐照，第一频段辐照的频率为0.8THz～1.0THz，第二频段辐照的频率为1.5THz～1.8THz，第三频段辐照的频率为4.5THz～5.0THz，第四频段辐照的频率为8.0THz～9.0THz，每个频段辐照的时间分别为3min～5 min。
进一步的，制备方法还包括：
S5：将涂料溶液干燥，得到涂料粉末，将涂料溶液加工成粉末，便于运输和保存，保质期更长。
较优的，采用冷冻干燥方法，避免改性和损失涂料组分。
当青苔抑制涂料还包括增强剂和表面活性剂时，较优的，将表面活性剂加入第二青苔抑制剂溶液中混合均匀，将第二青苔抑制剂溶液、增强剂和pH调节剂加入环糊精溶液中混合后得到涂料溶液。
当青苔抑制涂料还包括除锈剂时，将第二青苔抑制剂溶液、增强剂、除锈剂和pH调节剂加入环糊精溶液中混合后得到涂料溶液。
以下为具体实施例。
青苔抑制涂料，包括以下组分：
青苔抑制剂(90wt.％异噻唑啉酮+10wt.％二甲戊乐灵)、环糊精 (60wt.％HP-β-CD+40wt.％SBE-γ-CD)、氢氧化钙、甲醇、聚乙二醇、硅藻土、 SDS和除锈剂(1wt.％苯并三唑/乙二醇(质量比为1:1)的乙醇溶液)，余量为溶剂乙腈。
制备方法包括：
1)将选定重量份数的青苔抑制剂加入到乙腈溶剂中，再加入选定重量份数的分散剂甲醇，涡旋震荡3min至全部溶解，分别加入选定重量份数的乳化剂聚乙二醇以及表面活性剂SDS，混合均匀，得混合液。
2)将步骤1)得到的混合液采用40kHz的超声处理10min，然后利用太赫兹辐照仓进行多级辐照，辐照时输出频率设置3个不同频段：1.6THz、4.8THz -5.0THz、8.5THz，每个频段辐照时间分别为2min。
3)称取选定重量份数的环糊精置于100ml双口圆底烧瓶中，加入去离子水溶解，加入搅拌棒后置于预先设置好温度(70℃)的水浴锅中，至完全溶解，得环糊精溶液。
4)把步骤3)得到的环糊精溶液与步骤2)中得到的混合溶液按照1:1的比例混合，再依次加入氢氧化钙、硅藻土和除锈剂，边加边搅拌，然后置于恒温水浴振荡器(80℃)中振荡超声混匀。
5)利用太赫兹多级辐照仓辐照，太赫兹多级辐照仓输出频率设置4个不同频段1.0THz、1.8THz、5.0THz、9.0THz，每个频段辐照时间为5min，得涂料溶液。
表1给出了各实施例的上述各组分配比，各实施例的组分、制备步骤和制备参数均相同，仅各组分配比不同，表1中的数值单位为：质量百分数。
表1：各实施例的组分配比
将表1各实施例得到的涂料溶液进行性能测试，首先，将制备得到的涂料溶液进行静置试验，静置3天，观察涂料溶液是否发生分层，是否稳定，然后，将涂料溶液分别涂布于各铁片试验板表面，观察制剂扩展性，将各铁片试验板置于相同的环境中，观察青苔抑制效果，若分布有星星点点的少量苔藓芽苞，则抑制效果一般，若无苔藓芽苞，则抑制效果优，当表面开始出现成熟的青苔时，记录此时的天数为药剂缓释有效期。观察铁片表面是否生锈。结果参见表2。
表2：各实施例的性能表征
从表2可以看到：1)实施例1的涂料中无环糊精，药效有效期仅1个月； 2)参考实施例8～14，当青苔抑制剂的质量百分数为3％时，药效有效期也仅1 个月，随着青苔抑制剂的含量逐渐增加，药效有效期逐渐增加，当青苔抑制剂的质量百分数增加到15％以后，药效有效期不再呈现增长趋势，持续保持6个月；3)参考实施例15～18，保持青苔抑制剂含量为15％，使环糊精的含量逐渐增加，当环糊精含量低于20％时，药效有效期不足6个月，当环糊精含量高于 20％时，药效有效期可达到6个月，可见，青苔抑制剂的优选含量为15％～23％，环糊精的优选含量为20％～22％，可使药效缓释有效期达到6个月。4)参考实施例2，当不添加pH调节剂时，抑制效果明显降低，可见，调节涂层pH，可与青苔抑制剂协同作用促进抑制青苔滋生；5)参考实施例4，当未添加甲醇微分散剂时，在局部区域会发现苔藓芽孢，并且芽孢会继续成熟长成苔藓，说明，青苔抑制剂在涂层中的分布不均匀，无法充分抑制青苔滋生。
从表2还可以看出，在较佳实施例中，青苔抑制涂料包括以下质量份数的组分：
5份～23份的青苔抑制剂、20份～22份的环糊精、3份～5份的pH调节剂、4 份～5份的分散剂、1份～2份的乳化剂、1份～5份的增强剂、4份～7份的表面活性剂、1份～2份的乳化剂以及0.5份～1份的防锈剂。
参考表3，其给出了青苔抑制剂组份配比的药效结果。
表3：青苔抑制剂组份配比的药效结果
从表3可以看到：1)当单独使用一种药剂组分时，异噻唑啉酮除藻率最高，为80％，二甲戊乐灵除藻率较低，仅为35％，但见效时间较长；2)当两种药剂组分复配使用时，异噻唑啉酮和二甲戊乐灵相协同作用，不仅显著提高除藻率至90％以上，而且也显著延长了药效时间至30天以上，然而，其它复配组合，除藻率和药效时间均无显著增加，甚至还下降，可见，复配组合并不一定都能产生积极的效果，同时，异噻唑啉酮和二甲戊乐灵复配带来了意想不到的显著的高除藻率和长药效持续时间。
从表3还可以看到：在异噻唑啉酮和二甲戊乐灵的组合中，优选的，异噻唑啉酮的质量百分数为50％～90％，二甲戊乐灵的质量百分数为10％～50％，不仅能提供90％以上的高除藻率，而且提供30天以上的长药效持续时间。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.一种青苔抑制涂料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：
15份～25份的青苔抑制剂、20份～25份的环糊精、2份～5份的pH调节剂、4份～5份的分散剂、1份～2份的乳化剂、1份～1.5份的防锈剂、43.5-44份的乙腈、3份～5份的增强剂和4份～7份的表面活性剂；
其中，所述青苔抑制剂包括异噻唑啉酮和二甲戊乐灵，所述异噻唑啉酮的质量占所述青苔抑制剂的质量百分比为50％～90％，所述二甲戊乐灵的质量占所述青苔抑制剂的质量百分比为10％～50％；所述pH调节剂为氢氧化钙；所述分散剂为甲醇；所述表面活性剂为SDS；所述增强剂为硅藻土；所述环糊精包括2-羟丙基-β-环糊精、磺丁基醚-β-环糊精、甲基-β-环糊精中的一种或两种以上；所述乳化剂为聚乙二醇。
2.一种如权利要求1所述的青苔抑制涂料的制备方法，其特征在于，包括以下过程：
将青苔抑制剂加入到乙腈溶剂中，再加入分散剂甲醇，涡旋震荡3min至全部溶解，分别加入乳化剂聚乙二醇以及表面活性剂，混合均匀，得混合液；
将得到的混合液采用40kHz的超声处理10min，然后利用太赫兹辐照仓进行多级辐照，辐照时输出频率设置3个不同频段：1.6THz、4.8THz-5.0THz、8.5THz，每个频段辐照时间分别为2min；
称取环糊精置于100ml双口圆底烧瓶中，加入去离子水溶解，搅拌后置于70℃的水浴锅中，至完全溶解，得环糊精溶液；
将所述环糊精溶液与所述混合液按照1:1的比例混合，再依次加pH调节剂、增强剂和防锈剂，边加边搅拌，然后置于80℃的恒温水浴振荡器中振荡超声混匀；利用太赫兹多级辐照仓辐照，太赫兹多级辐照仓输出频率设置4个不同频段1.0THz、1.8THz、5.0THz、9.0THz，每个频段辐照时间为5min，得涂料溶液。
3.根据权利要求2所述的青苔抑制涂料的制备方法，其特征在于，还包括将所得涂料溶液干燥，得到涂料粉末。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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