防污闪涂料及其制备方法与流程

本发明涉及电力外绝缘涂料
技术领域：
，特别是指一种防污闪涂料及其制备方法。
背景技术：
：电力行业是涉及国计民生的大业，电力系统的安全稳定运行是国泰民安的基本保障。随着现代工业的发展，环境污染日益严重，大气中各种尘埃含量逐渐增多，尘埃渐渐集结于绝缘体表面，在浓雾、雨、雪、霜等恶劣环境下会湿润尘埃，使绝缘体的绝缘能力显著下降，在运行电压的作用下泄漏电流剧增，以致发生电弧放电，造成污闪事故。目前，防污闪最有效的方法是在绝缘子上喷涂防污闪涂料，其中，室温硫化硅橡胶(RTV)防污闪涂料所用的硅橡胶在室温下就可以固化成型，使用方便，污闪能力强，能广泛适应多种自然污秽和工业污秽环境。使用RTV作为防污闪技术措施，可免除时效短、可靠性低及工作量大的清扫和水洗工作，从而节省大量维护人力和维护费用，其效果远优于调整外绝缘爬距或其他措施，并可节省大量的设备更新费用，具有较好的经济效益。但RTV涂料涂覆到电力设备表面，长时间运行在户外，运行过程中RTV涂层要经受温度变化、湿度变化、紫外线照射、风雨洗刷、放电烧蚀、酸碱腐蚀等多种环境因素的作用,尤其是在特种环境下，如低温严寒地区，严重雾霾地区，不可避免地接受某种劣化因素高强度长时间作用，往往会导致涂层憎水性下降、憎水性丧失、龟裂、电蚀损、剥落等现象，继而在恶劣天气下引发污闪事故。近年来，工业化进程的加快导致了雾霾天气的频繁出现，输电线路绝缘子在此类天气情况下极易发生绝缘能力降低的现象，从而发生污秽闪络事故。对这些污闪事故分析后发现，污闪多发生于冬季凌晨并多伴有强度雾霾天气，温度较低并且环境污秽浓度较大，环境污秽浓度大导致严重污层的积累，继而会导致硅橡胶材料憎水性能下降，而低温环境又使得小分子迁移速度较慢甚至完全迁移不出来，这种情况下硅橡胶材料就丧失了防污闪的关键技术，极易发生污闪，例如2001年东北华北大面积污闪事故，事故的环境特征是：高湿度持续浓雾气候，能见度低，温度-3-7度，湿度60％-90％，空气环境质量差，空气中电解质浓度较高，在污闪的时段里均出现了高峰，绝缘子附盐密度高；另外污闪线路全部是在2000年11月和12月分别进行过清扫，并且很多线路已换为硅橡胶复合绝缘子，这说明短时间内，因气候和环境的影响还是会迅速使表面污秽程度达到较高浓度。对于此类地区冬季雾霾天气是目前最为典型的容易导致污闪的气候特征，一方面由于冬春之间是积污渐增期，另一方面雾气中的电解质的湿沉降又导致绝缘子表面产生快速污染，已存污染和外来污染叠加，在持续的高湿度大雾的湿润作用下导致输变电设备发生污闪。因此，如何快速提高防污闪涂层在低温下的憎水迁移速率显得尤为重要。在防污闪涂料的开发方面国外进行的比较早，20世纪80年代美国等电网开始研制有机硅材料的防污闪涂料，但国外涂料侧重于材料的憎水性，其他性能(如力学性能、阻燃和耐蚀损性)一般，不能适应国内的污染严重和复杂多变的气候，80年代末国内受到启发后开始研制多组分及单组份的室温硫化硅橡胶防污闪涂料，并在一些地区应用和取得了一些效果，但普遍存在力学性能差，附着力低，耐候性差，和憎水迁移性寿命短等问题。到现在为止，对涂料各方面的性能的研究也没有停止过，如中国专利文献CN1690147A公开了一种纳米加强型RTV长效防污闪涂料，该涂料由纳米二氧化硅、端羟基基聚二甲基硅氧烷、交联剂、催化剂、颜料和溶剂制备而成，具有良好的疏水性能并且通过添加纳米材料二氧化硅，增强了涂料的力学性能，使得RTV涂料的耐候性增强，防污闪能力进一步加强。然而该现有技术制成涂层在低温下的迁移性能差，容易在冬季雾霾环境下严重积污并最终丧失绝缘保护的功能。另外，中国专利文献CN103131240A公开了一种自清洁防污闪涂料，该技术很好的构筑一种仿生类荷叶的微纳复合表面，从而实现了自清洁的作用，然而这种自清洁在长期户外运行中，遇到像雾霾这样的极其污染的环境，在没有降雨或大风带走表面的污秽时，一旦表面累积污秽，就会覆盖了表面类荷叶结构，所谓的自清洁作用也就难以发挥。如果这样的情况在冬季雾霾下，表面的污秽易被潮湿的空气润湿，极大的降低了设备的绝缘能力，容易发生污闪事故。并且上述两种公开的防污闪涂料技术都限制了防污闪能力和耐候性，不能满足日益恶劣复杂的环境需求和日益增长的输电负荷高绝缘保障的要求。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种具有较高的憎水性，可根据环境温度实现智能调控，循环使用，高效节能的防污闪涂料及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：一种防污闪涂料，包括以下重量份的组分：端羟基聚二甲基硅氧烷50～200份、白炭黑5～50份、阻燃剂10～60份、颜料0～10份、交联剂5～30份、催化剂0.01～10份、稀释剂50～600份、迁移助剂1～50份、缓释剂0～10份。进一步的，所述的防污闪涂料，包括以下重量份的组分：端羟基聚二甲基硅氧烷100～150份、白炭黑10～30份、阻燃剂30～60份、颜料0.1～8份、交联剂5～25份、催化剂0.01～5份、稀释剂100～500份、迁移助剂5～25份、缓释剂0.5～5份。进一步的，所述迁移助剂包括：长链烷烃分子、烷烃分子改性的偶联剂、硅油、含氟硅油、或长链烷烃改性硅油中的一种或多种。进一步的，所述长链烷烃分子的碳原子数为9～24个，分子量为120～350之间；所述烷烃分子改性的偶联剂为长链烷烃分子接枝改性的烷基三甲氧基硅烷、烷基三乙氧基硅烷、烷基甲氧基二乙氧基硅烷或烷基乙氧基二甲氧基硅烷，所述烷烃改性硅油粘度为50～1000mPa.s。进一步的，所述长链烷烃分子接枝改性的偶联剂为碳原子数为14～20的三甲氧基硅烷、碳原子数为14～20的三乙氧基硅烷、碳原子数为14～20的甲氧基二乙氧基硅烷或碳原子数为14～20的乙氧基二甲氧基硅烷硅烷中的一种或多种。进一步的，所述迁移助剂为长链烷烃分子时，需配套添加缓释剂，所述缓释剂为介孔二氧化硅，孔径为2～10nm。进一步的，所述端羟基聚二甲基硅氧烷的粘度在5000～80000mPa.s；所述白炭黑为疏水性二氧化硅，所述白炭黑比表面积为100～400m2/g。进一步的，所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、十溴联苯、聚磷酸铵、水滑石中的一种或多种；所述颜料为铁红和/或钛白粉；所述稀释剂为甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、四氯乙烯、石油醚中的一种或多种；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡，所述交联剂为KH550、KH560、KH570、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基丁酮肟基硅烷中的一种或多种。上述防污闪涂料的制备方法，包括如下步骤：步骤1：将端羟基聚二甲基硅氧烷与白炭黑、阻燃剂、颜料和迁移助剂在反应釜中充分混合，得到初混胶；步骤2：过辊分散固体胶料，将步骤2所得初混胶过三辊机，制得均匀的基胶；步骤3：捏合机捏合，将步骤2制得的基胶于100～150℃下真空搅拌得基胶；步骤4：将步骤3所得基胶冷却后再加入稀释剂，高速搅拌均匀后，加入交联剂、催化剂，并充分混合搅拌，得涂料。其中，所述步骤1中，迁移助剂为长链烷烃分子时，需先将其加入到缓释剂中，搅拌均匀制得混合物。本发明具有以下有益效果：上述方案中，与RTV相比，所述防污闪涂料中含有迁移助剂，迁移助剂在现有室温硫化硅橡胶基础上提高了防污闪涂料在低温条件下的憎水性迁移能力，同时不影响其他性能的发挥。当环境温度回升到正常温度的时候，迁移助剂又会回到硅橡胶体系中，可重复使用，反应灵敏，节能环保，真正实现了根据环境温度来智能调控迁移能力，并且低温迁移助剂在析出的过程也降低了表层污秽物的附着，具有自清洁作用，并且间接的起到一定的防覆冰效果。附图说明图1为本发明实施例3涂层染污后低温下迁移96小时后的喷水分级图和接触角测试图；图2为对比例1涂层染污后低温下迁移96小时后的喷水分级图和接触角测试图；图3为对比例2涂层染污后低温下迁移96小时后的喷水分级图和接触角测试图；图4为本发明样品有减小污秽附着力作用图(从左到右依次为本发明样品、对比例1样品、对比例2样品)。具体实施方式为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本发明针对现有技术中，传统RTV涂料在低温下迁移性不佳、憎水性低的问题，提供一种具有较高的憎水性，可根据环境温度实现智能调控，循环使用，高效节能的防污闪涂料及其制备方法。提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均视为本发明的保护范围。实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。实施例1一种防污闪涂料，包括以下重量份的组分：粘度为5000mPa.s的端羟基聚二甲基硅氧烷200份、比表面积为200cm2/g的白炭黑50份、氢氧化铝24份、氢氧化镁25份、硼酸锌1份、水滑石10份、甲基三丁酮肟基硅烷25份，二月桂酸二丁基锡10份、甲苯100份、十六烷5份、十四烷三甲氧基硅烷1份、硅油3份、含氟硅油1份、粘度为1000mPa.s烷基改性硅油4份、介孔二氧化硅1份。上述防污闪涂料，通过以下制备方法制得：(1)将组分十六烷5份、介孔二氧化硅1份，搅拌均匀并充分吸收制得混合物；(2)基胶的预混，将粘度为5000mPa.s的端羟基聚二甲基硅氧烷200份、比表面积为200cm2/g的白炭黑50份、氢氧化铝24份、氢氧化镁25份、硼酸锌1份、水滑石10份、硅油3份、含氟硅油1份、粘度为1000mPa.s烷基改性硅油4份和上述(1)中的混合物在反应釜中充分混合，得初混胶；(3)过辊分散固体胶料，将步骤(2)所得初混胶过三辊研磨机，值得均匀的基胶；(4)捏合机捏合，将步骤(3)制得的基胶于100℃下真空搅拌；(5)制备涂料，将步骤(4)基胶冷却后加入甲苯100份，并高速搅拌均匀后，加入甲基三丁酮肟基硅烷25份、二月桂酸二丁基锡8份、十四烷三甲氧基硅烷1份充分混合搅拌，得到涂料。实施例2一种防污闪涂料，包括以下重量份的组分：粘度为10000mPa.s的端羟基聚二甲基硅氧烷100份、比表面积为320cm2/g的白炭黑15份、氢氧化铝20份、十溴联苯7份、水滑石23份、三氧化二锑1份、钛白粉6份、KH5701份、甲基三丁酮肟基硅烷12份、乙烯基三丁酮肟基硅烷3份、辛酸亚锡0.3份，二甲苯300份，十四烷6份、二十烷4份、十八烷三乙氧基硅烷7份、硅油4份、粘度为500mPa.s烷基改性硅油4份、介孔二氧化硅2份。上述防污闪涂料，通过以下制备方法制得：(1)将组分十四烷6份、二十烷4份、介孔二氧化硅2份，搅拌均匀并充分吸收制得混合物；(2)基胶的预混，粘度为10000mPa.s的端羟基聚二甲基硅氧烷100份、比表面积为320cm2/g的白炭黑15份、氢氧化铝20份、十溴联苯7份、水滑石23份、三氧化二锑1份、钛白粉6份、硅油4份、粘度为500mPa.s烷基改性硅油4份和上述(1)中的混合物在反应釜中充分混合，得初混胶；(3)过辊分散固体胶料，将步骤(2)所得初混胶过三辊机，值得均匀的基胶；(4)捏合机捏合，将步骤(3)制得的基胶于120℃下真空搅拌；(5)制备涂料，将步骤(4)基胶冷却后加入二甲苯300份，并高速搅拌均匀后，加入KH5701份、甲基三丁酮肟基硅烷12份、乙烯基三丁酮肟基硅烷3份、辛酸亚锡0.3份、十八烷三乙氧基硅烷7份充分混合搅拌，得到涂料。实施例3一种防污闪涂料，包括以下重量份的组分：粘度为30000mPa.s的端羟基聚二甲基硅氧烷100份、比表面积为400cm2/g的白炭黑18份、氢氧化铝5份、聚磷酸铵10份、水滑石10份、铁红0.1份、甲基三丁酮肟基硅烷5份、四丁酮肟基硅烷2份，KH5502份、二月桂酸二丁基锡0.5份，乙酸乙酯100份、三氯甲烷100份、壬烷5份、十八烷5份、十六烷甲氧基二乙氧基硅烷4份、十四烷乙氧基二甲氧基硅烷3份、硅油1份、介孔二氧化硅6份。上述防污闪涂料，通过以下制备方法制得：(1)将以下组分壬烷5份、十八烷5份、介孔二氧化硅6份搅拌均匀并充分吸收制得混合物；(2)基胶的预混，粘度为30000mPa.s的端羟基聚二甲基硅氧烷100份、比表面积为400cm2/g的白炭黑18份、氢氧化铝5份、聚磷酸铵10份、水滑石10份、铁红0.1份、硅油1份和上述(1)中的混合物在反应釜中充分混合，得初混胶；(3)过辊分散固体胶料，将步骤(2)所得初混胶过三辊机，值得均匀的基胶；(4)捏合机捏合，将步骤(3)制得的基胶于135℃下真空搅拌；(5)制备涂料，将步骤(4)基胶冷却后加入乙酸乙酯100份、三氯甲烷100份，并高速搅拌均匀后，加入甲基三丁酮肟基硅烷5份、四丁酮肟基硅烷2份，KH5502份、二月桂酸二丁基锡0.5份、十六烷甲氧基二乙氧基硅烷4份、十四烷乙氧基二甲氧基硅烷3份、充分混合搅拌，得到涂料。实施例4一种防污闪涂料，包括以下重量份的组分：粘度为50000mPa.s的端羟基聚二甲基硅氧烷100份、比表面积为100cm2/g的白炭黑22份、氢氧化镁15份、氢氧化铝15份、钛白粉4份，甲基三丁酮肟基硅烷2份，四丁酮肟基硅烷3份、二月桂酸二丁基锡0.01份，丙酮50份，丁酮50份、二氯甲烷100份、四氯乙烯200份、十四烷1份、十八烷2份、二十烷三甲氧基硅烷1份、十五烷乙氧基二甲氧基硅烷6份、硅油7份、介孔二氧化硅1份。上述防污闪涂料，通过以下制备方法制得：(1)将以下组分十四烷1份、十八烷2份、介孔二氧化硅1份搅拌均匀并充分吸收制得混合物；(2)基胶的预混，粘度为50000mPa.s的端羟基聚二甲基硅氧烷100份、比表面积为100cm2/g的白炭黑22份、氢氧化镁15份、氢氧化铝15份、钛白粉4份、硅油7份、和上述(1)中的混合物在反应釜中充分混合，得初混胶；(3)过辊分散固体胶料，将步骤(2)所得初混胶过三辊机，值得均匀的基胶；(4)捏合机捏合，将步骤(3)制得的基胶于150℃下真空搅拌；(5)制备涂料，将步骤(4)基胶冷却后加入丙酮50份、丁酮50份、二氯甲烷100份、四氯乙烯200份并高速搅拌均匀后，加入甲基三丁酮肟基硅烷2份，四丁酮肟基硅烷3份，二月桂酸二丁基锡0.01份、二十烷三甲氧基硅烷1份、十五烷乙氧基二甲氧基硅烷6份充分混合搅拌，得到涂料。实施例5一种防污闪涂料，包括以下重量份的组分：粘度为80000mPa.s的端羟基聚二甲基硅氧烷50份、比表面积为150cm2/g的白炭黑5份、聚磷酸胺8份、氢氧化镁27份、氢氧化铝15份、水滑石10份、钛白粉4份，KH5501份、甲基三丁酮肟基硅烷5份、辛酸亚锡1份、甲苯100份、石油醚100份、乙酸乙酯300份、癸烷2份、十八烷4份、十七烷三甲氧基硅烷2份、十四烷甲氧基二乙氧基硅烷1份、十六烷乙氧基二甲氧基硅烷3份、粘度为50mPa.s烷基改性硅油2份、介孔二氧化硅0.5份。上述防污闪涂料，通过以下制备方法制得：(1)将以下组分癸烷1份、十八烷4份、介孔二氧化硅0.5份搅拌均匀并充分吸收制得混合物；(2)基胶的预混，将粘度为80000mPa.s的端羟基聚二甲基硅氧烷50份、比表面积为150cm2/g的白炭黑5份、聚磷酸胺8份、氢氧化镁27份、氢氧化铝15份、水滑石10份、钛白粉4份、粘度为50mPa.s烷基改性硅油2份和上述(1)中的混合物在反应釜中充分混合，得初混胶；(3)过辊分散固体胶料，将步骤(2)所得初混胶过三辊机，值得均匀的基胶；(4)捏合机捏合，将步骤(3)制得的基胶于115℃下真空搅拌；(5)制备涂料，将步骤(4)基胶冷却后加入甲苯100份、石油醚100份、乙酸乙酯300份，并高速搅拌均匀后，加入KH5501份、甲基三丁酮肟基硅烷5份、辛酸亚锡1份、十七烷三甲氧基硅烷2份、十四烷甲氧基二乙氧基硅烷1份、十六烷乙氧基二甲氧基硅烷3份充分混合搅拌，得到涂料。实施例6一种防污闪涂料，包括以下重量份的组分：粘度为70000mPa.s的端羟基聚二甲基硅氧烷150份、比表面积为200cm2/g的白炭黑40份、氢氧化铝30份、四丁酮肟基硅烷15份、二月桂酸二丁基锡0.09份、丁酮50份、石油醚50份、乙酸乙酯100份、十四烷三甲氧基硅烷15份、粘度为800mPa.s烷基改性硅油35份。上述防污闪涂料，通过以下制备方法制得：(1)基胶的预混，将粘度为70000mPa.s的端羟基聚二甲基硅氧烷50份、比表面积为200cm2/g的白炭黑40份、氢氧化铝30份、粘度为800mPa.s烷基改性硅油35份在反应釜中充分混合，得初混胶；(2)过辊分散固体胶料，将步骤(1)所得初混胶过三辊机，值得均匀的基胶；(3)捏合机捏合，将步骤(2)制得的基胶于115℃下真空搅拌；(4)将步骤(3)基胶冷却后加入丁酮50份、石油醚50份、乙酸乙酯100份，并高速搅拌均匀后，加入四丁酮肟基硅烷15份、二月桂酸二丁基锡0.09份、十四烷三甲氧基硅烷15份充分混合搅拌，得到涂料。实施例7一种防污闪涂料，包括以下重量份的组分：粘度为50000mPa.s的端羟基聚二甲基硅氧烷100份、比表面积为200cm2/g的白炭黑25份、氢氧化铝30份、十溴联苯7份、三氧化二锑1.5份、四丁酮肟基硅烷15份、KH5504份、二月桂酸二丁基锡1份、二甲苯100份、乙酸乙酯100份、十八烷基甲氧基二乙氧基硅烷50份。上述防污闪涂料，通过以下制备方法制得：(1)基胶的预混，将粘度为50000mPa.s的端羟基聚二甲基硅氧烷100份、比表面积为200cm2/g的白炭黑25份、氢氧化铝30份、十溴联苯7份、三氧化二锑1.5份、十八烷基甲氧基二乙氧基硅烷30份在反应釜中充分混合，得初混胶；(2)过辊分散固体胶料，将步骤(1)所得初混胶过三辊机，值得均匀的基胶；(3)捏合机捏合，将步骤(2)制得的基胶于100℃下真空搅拌；(4)将步骤(3)基胶冷却后加入二甲苯100份、乙酸乙酯100份并高速搅拌均匀后，加入四丁酮肟基硅烷15份、KH5504份、二月桂酸二丁基锡1份、十八烷基甲氧基二乙氧基硅烷20份充分混合搅拌，得到涂料。对比例1选专利号CN103131240A中公开的实施例3作为对比例1，公开了一种自清洁防污闪涂料，包括以下重量份的组分：端羟基聚二甲基硅氧烷30份、疏水性气相纳米二氧化硅4份、氢氧化铝改性阻燃剂16份、微米消光粉3份、颜料0.6份、酮肟型交联剂乙烯基丁酮肟基硅烷2份、脱肟型催化剂辛酸亚锡0.01份、芳烃类和烷烃的混合溶剂50份。所述端羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为5000～25000mPa.s。对比例2对比例2中的防污闪涂层组分不包含壬烷5份、十八烷5份、十六烷甲氧基二乙氧基硅烷4份、十四烷乙氧基二甲氧基硅烷3份、硅油1份、介孔二氧化硅6份；其余组分与实施例3中组分相同。制备方法与实施例3相同。为了进一步说明本发明的效果，将实施例1～5与对比例1～2进行接触角测量和喷水分级，测试涂料的憎水性。接触角测量和喷水分级都按照DL/T810-2012和DL/T810-2002中关于憎水性测试方法和步骤。接触角采用全自动接触角测试仪进行测试，测试时用微量注射器，将测试水滴在涂层表面，液滴大小为3μl，分别选择同一涂层五个不同区域测试其接触角，并计算平均值，分别得到涂层的接触角。喷水测试中喷水装置应能较好的雾化效果，每次喷水量0.7～1ml，喷水设备喷嘴距离样品25cm，每秒喷水1次，共25次。喷水分级值应在喷完25秒内完成。以上两种测试的环境温度均低于10℃。通过对实施例1～7及对比例1～2所提供的涂料进行涂层后，做同等染污处理，在低温下(-10～10℃)迁移96小时，通过喷水分级法和静态接触角测试憎水性。每个样本做5个重复，当平均接触角大于110°以上，憎水分级在HC2～HC3以上，可认为其表面憎水迁移性良好。附图1-3为实施例3与对比例1-2的喷水分级和静态接触角的效果图片，具体测量数据见下表1所示：表1实施例水接触角(°)喷水分级实施例1129HC2-HC3实施例2125HC2-HC3实施例3135HC2实施例4134HC2实施例5130HC2-HC3实施例6127HC2-HC3实施例7123HC2-HC3对比例193HC4-HC5对比例2101HC3-HC4由上表可知，对比例1和2的静态接触角和喷水分级较低，未达到憎水迁移性常温下的要求水平，而本发明的实施例1～7都表现了较好的憎水性，在低温下也满足了常温下对憎水迁移的要求。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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3