本发明属于涂料组合物
技术领域：
，具体涉及一种电气设备防污闪涂料及其制备方法。
背景技术：
：我国经济的发展离不开电力事业的发展，经济的发展使得人们对电力系统供电可靠性需求逐渐加大。要获得可靠的供电系统首先需要保障供电系统的安全性。电气设备外绝缘作为电力系统的重要组成部分，是保证电力系统稳定的重点。污闪和雨闪是威胁外绝缘稳定的两个主要因素，其中，国内外学者已经对污闪进行了系统深入的研究。各国电网均采取了大量的防污闪措施，如输电线路调爬和复合绝缘子的大规模使用等。超疏水表面以其特有的超疏水性能，在电力系统外绝缘防冰、防污闪等领域具有良好的潜在应用。一般认为，表面水滴静态接触角达到150°，滚动角小于5°，就认为该表面具有超疏水特性。自然界中存在着大量的呈现超疏水特性的表面，如荷叶、水黾腿、蝉翼、蝴蝶翅膀等。当把外绝缘表面超疏水化处理后，降落的雨滴将以球状外形立在表面，且容易从表面滑落，无法在伞裙边缘形成连续水帘，对外绝缘表面的绝缘距离无影响，从而保证了外绝缘性能，防止雨闪事故的发生。现有研究表明，要得到超疏水表面须满足两个条件：一是具有极低的表面能，二是具有一定的粗糙度。其一，表面材料的润湿性是决定亲水和疏水的前提，因此，低表面能物质是疏水性的基本条件。其二，表面粗糙的微米与纳米相结合的双微观结构是材料表面超疏水性的重要基础。公开号为cn101597463a的专利文献公开了一种特高压用氟硅橡胶长效防污闪涂料及其制备方法，这种氟硅橡胶长效防污闪涂料(简称frtv)其配方按质量百分比，氟硅橡胶：5~30%；硅橡胶：10~30%；纳米级气相白炭黑：4~8%；复合阻燃剂：0.5~8%；固化剂：0.2~0.5%；催化剂：0.01~0.05%；抗氧化剂：0.02~0.08%；流平剂：2~8%；消泡剂：0.2~0.4%；颜料：0.1~0.5%；溶剂：30~60%，所述的复合阻燃剂，由无机物氢氧化铝和有机物十溴联苯醚组成，其中无机物氢氧化铝：1~6%；有机物十溴联苯醚：0.5~3%。该发明提供的涂料制备工艺简单，具有良好的耐候性、耐油性，更长的使用寿命。该防污闪涂料疏水性能一般，而且制备方法虽然步骤简单，但是实际操作难度大。公开号为cn103849116a的专利文献公开了一种疏水性树脂组合物及其制备方法和应用，该疏水性树脂组合物含有环氧树脂和聚硅氧烷，聚硅氧烷通过偶联剂与至少部分环氧树脂连接在一起，偶联剂具有至少两个异氰酸酯基，至少部分环氧树脂具有羟基，聚硅氧烷具有能够提供质子的基团，偶联剂的一端通过第一偶合部分与至少部分环氧树脂共价连接在一起，偶联剂的另一端通过第二偶合部分与聚硅氧烷共价连接在一起，第一偶合部分由偶联剂中的异氰酸酯基与环氧树脂中的羟基形成，第二偶合部分由偶联剂中的异氰酸酯基与聚硅氧烷中的能够提供质子的基团形成。将所述疏水性树脂组合物与原砂混合、固化制备的压裂支撑剂不仅具有高的堵水能力，而且具有较高的抗破碎强度，但是存在防污闪性能一般，制作成本高，使用经济价值不高等问题。技术实现要素：有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供电气设备防污闪涂料，以提高电气设备的疏水性能。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种电气设备防污闪涂料，由下述重量份的原料制备而成：室温硫化硅橡胶30-45份、氟化改性有机硅树脂6-15份、正丁醇5-10份、环己酮5-15份、碳酸二甲酯10-20份、二（γ-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺0.5-1.2份、填料8-16份和助剂0.2-1.0份。优选地，所述填料为纳米氧化亚铜或纳米二氧化钛。优选地，所述助剂为分散剂和/或流平剂。优选地，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠或十四烷基苯磺酸钠。优选地，所述流平剂为丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯。优选地，所述填料通过如下方法进行改性：称取填料，加入75%的乙醇溶液中，溶解，加入表面活性剂，充分搅拌后超声振荡一定时间t1，得第一溶液；量取1/4所述第一溶液，调节ph值为弱酸性，再加入偶联剂，搅拌一定时间t2，加入剩余的所述第一溶液中，加热回流，充分反应，得到第二溶液；然后将所述第二溶液离心，舍去上层液体，干燥，研磨，得改性后的填料。优选地，所述一定时间t1为15-20分钟，所述一定时间t2为12-15分钟。优选地，所述表面活性剂为氟碳表面活性剂fc-4430，加入量为所述填料质量的2-3%。优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂，加入量为所述填料质量的9-10%。优选地，所述电气设备防污闪涂料的制备方法，具体为：分别称取室温硫化硅橡胶、氟化改性有机硅树脂、环己酮和碳酸二甲酯，混合，70-75℃搅拌30-35分钟；接着加入正丁醇、填料和助剂，恒温搅拌1-2小时；最后加入固化剂，恒温搅拌50-60分钟，冷却，即得。本发明相比现有技术，其有益效果如下：本发明将室温硫化硅橡胶和氟化改性有机硅树脂进行混拼，使室温硫化硅橡胶的表面性能更加优良，疏水性以及耐腐蚀性能得以提升，同时氟化改性有机硅树脂表面能低，附着性能差，导致涂层易剥落、起层，因此在混拼时合理控制氟化改性有机硅树脂的使用量、选择合适的溶剂以及其他涂料成分非常重要。本发明通过长期研究与实践，控制室温硫化硅橡胶和氟化改性有机硅树脂的重量配比为3-5：1，在提高涂料表面疏水性以及耐蚀性能的基础上，增强涂料的附着性。而且，本发明采用正丁醇、环己酮和碳酸二甲酯作为混合溶剂，通过成分搭配与用量调整，所得涂料铺展顺利，挥发速率适中，表观优异，干燥速度快。本发明采用二（γ-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺作为固化剂，提高氟化改性有机硅树脂与室温硫化硅橡胶的固化性能，还添加了填料和助剂，其中填料采用纳米氧化亚铜，并通过采用表面活性剂和偶联剂对填料进行表面改性处理，降低了填料的表面能，提高填料在涂料中的分散性和稳定性，改善填料的表面疏水性，添加至涂料组合物中，增强涂料的机械性能和附着强度，获得了较好的改性效果。本发明在改性过程中，优选表面活性剂为氟碳表面活性剂fc-4430，优选加入量为填料质量的2-3%，最优选加入量为填料质量的2-3%；优选偶联剂为硅烷偶联剂，优选加入量为填料质量的9-10%，最优选加入量为填料质量的9.8%，通过上述优化，利用表面活性剂提高了无水乙醇对填料粒子表面的润湿性，进而提高了偶联剂与纳米粒子表面的有效连接，使得偶联剂形成网状膜覆盖于纳米粒子的表面，使纳米粒子取得有机改性。助剂采用分散剂和/流平剂，简化制备工艺，提高涂膜的流平性。本发明防污闪涂料涂覆于电气设备的表面能够形成超疏水表面，且具有良好的自清洁能力，有效地防止电气设备污闪的发生。具体实施方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。实施例1一种电气设备防污闪涂料，由下述重量份的原料制备而成：室温硫化硅橡胶30份、氟化改性有机硅树脂6份、正丁醇5份、环己酮5份、碳酸二甲酯10份、二（γ-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺0.5份、填料8份和助剂0.2份。本发明中，氟化改性有机硅树脂参阅文献：氟化改性硅树脂制备的超疏水涂层防覆冰性能[j].翟广坤,李曙林,陈素素,尚柏林.工程科学学报.2018-07-10中氟化硅树脂的制备，不再赘述。填料为纳米氧化亚铜。助剂为分散剂，分散剂为十二烷基苯磺酸钠。填料通过如下方法进行改性：称取填料，加入75%的乙醇溶液中，溶解，加入氟碳表面活性剂fc-4430，加入量为填料质量的2%，充分搅拌后超声振荡15分钟，得第一溶液；量取1/4第一溶液，调节ph值为弱酸性，再加入硅烷偶联剂，加入量为填料质量的9%，搅拌12分钟，加入剩余的第一溶液中，加热回流，充分反应，得到第二溶液；然后将第二溶液离心，舍去上层液体，干燥，研磨，得改性后的填料。具体的，本发明采用冰乙酸调节ph值为4.5。电气设备防污闪涂料的制备方法，具体为：分别称取室温硫化硅橡胶、氟化改性有机硅树脂、环己酮和碳酸二甲酯，混合，70℃搅拌30分钟；接着加入正丁醇、填料和助剂，恒温搅拌1小时；最后加入固化剂，恒温搅拌50分钟，冷却，即得。使用时，将本发明制备的涂料涂覆在电气设备的表面，涂覆厚度为0.7~1.0㎜。本发明所指电气设备包括但不限于：配电柜、电容器、避雷器、电缆、绝缘子等。实施例2一种电气设备防污闪涂料，由下述重量份的原料制备而成：室温硫化硅橡胶45份、氟化改性有机硅树脂15份、正丁醇10份、环己酮15份、碳酸二甲酯20份、二（γ-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺1.2份、填料16份和助剂1.0份。填料为纳米二氧化钛。助剂为流平剂，流平剂为丙烯酸甲酯。填料通过如下方法进行改性：称取填料，加入75%的乙醇溶液中，溶解，加入氟碳表面活性剂fc-4430，加入量为填料质量的3%，充分搅拌后超声振荡20分钟，得第一溶液；量取1/4第一溶液，调节ph值为弱酸性，再加入硅烷偶联剂，加入量为填料质量的10%，搅拌15分钟，加入剩余的第一溶液中，加热回流，充分反应，得到第二溶液；然后将第二溶液离心，舍去上层液体，干燥，研磨，得改性后的填料。具体的，本发明采用冰乙酸调节ph值为4.3。优选地，电气设备防污闪涂料的制备方法，具体为：分别称取室温硫化硅橡胶、氟化改性有机硅树脂、环己酮和碳酸二甲酯，混合，75℃搅拌35分钟；接着加入正丁醇、填料和助剂，恒温搅拌2小时；最后加入固化剂，恒温搅拌60分钟，冷却，即得。实施例3一种电气设备防污闪涂料，由下述重量份的原料制备而成：室温硫化硅橡胶32份、氟化改性有机硅树脂8份、正丁醇6份、环己酮7份、碳酸二甲酯12份、二（γ-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺0.6份、填料9份和助剂0.4份。填料为纳米氧化亚铜。助剂为分散剂和流平剂，分散剂为十二烷基苯磺酸钠，流平剂为丙烯酸甲酯。填料通过如下方法进行改性：称取填料，加入75%的乙醇溶液中，溶解，加入氟碳表面活性剂fc-4430，加入量为填料质量的2.5%，充分搅拌后超声振荡18分钟，得第一溶液；量取1/4第一溶液，调节ph值为弱酸性，再加入硅烷偶联剂，加入量为填料质量的9.8%，搅拌15分钟，加入剩余的第一溶液中，加热回流，充分反应，得到第二溶液；然后将第二溶液离心，舍去上层液体，干燥，研磨，得改性后的填料。具体的，本发明采用冰乙酸调节ph值为4.5。优选地，电气设备防污闪涂料的制备方法，具体为：分别称取室温硫化硅橡胶、氟化改性有机硅树脂、环己酮和碳酸二甲酯，混合，72℃搅拌32分钟；接着加入正丁醇、填料和助剂，恒温搅拌1.5小时；最后加入固化剂，恒温搅拌55分钟，冷却，即得。实施例4一种电气设备防污闪涂料，由下述重量份的原料制备而成：室温硫化硅橡胶35份、氟化改性有机硅树脂9份、正丁醇8份、环己酮8份、碳酸二甲酯15份、二（γ-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺0.8份、填料10份和助剂0.5份。填料为纳米氧化亚铜。助剂为分散剂和流平剂，分散剂为十二烷基苯磺酸钠，流平剂为丙烯酸乙酯。填料通过如下方法进行改性：称取填料，加入75%的乙醇溶液中，溶解，加入氟碳表面活性剂fc-4430，加入量为填料质量的2.3%，充分搅拌后超声振荡18分钟，得第一溶液；量取1/4第一溶液，调节ph值为弱酸性，再加入硅烷偶联剂，加入量为填料质量的9.3%，搅拌13分钟，加入剩余的第一溶液中，加热回流，充分反应，得到第二溶液；然后将第二溶液离心，舍去上层液体，干燥，研磨，得改性后的填料。具体的，本发明采用冰乙酸调节ph值为4.6。优选地，电气设备防污闪涂料的制备方法，具体为：分别称取室温硫化硅橡胶、氟化改性有机硅树脂、环己酮和碳酸二甲酯，混合，75℃搅拌32分钟；接着加入正丁醇、填料和助剂，恒温搅拌1.5小时；最后加入固化剂，恒温搅拌55分钟，冷却，即得。实施例5一种电气设备防污闪涂料，由下述重量份的原料制备而成：室温硫化硅橡胶40份、氟化改性有机硅树脂10份、正丁醇8份、环己酮10份、碳酸二甲酯18份、二（γ-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺1.0份、填料12份和助剂0.7份。填料为纳米氧化亚铜。助剂为分散剂和流平剂，分散剂为十四烷基苯磺酸钠，流平剂为丙烯酸甲酯。填料通过如下方法进行改性：称取填料，加入75%的乙醇溶液中，溶解，加入氟碳表面活性剂fc-4430，加入量为填料质量的2.6%，充分搅拌后超声振荡16分钟，得第一溶液；量取1/4第一溶液，调节ph值为弱酸性，再加入硅烷偶联剂，加入量为填料质量的9.5%，搅拌14分钟，加入剩余的第一溶液中，加热回流，充分反应，得到第二溶液；然后将第二溶液离心，舍去上层液体，干燥，研磨，得改性后的填料。具体的，本发明采用冰乙酸调节ph值为4.4。电气设备防污闪涂料的制备方法，具体为：分别称取室温硫化硅橡胶、氟化改性有机硅树脂、环己酮和碳酸二甲酯，混合，72℃搅拌33分钟；接着加入正丁醇、填料和助剂，恒温搅拌2小时；最后加入固化剂，恒温搅拌50分钟，冷却，即得。实施例6一种电气设备防污闪涂料，由下述重量份的原料制备而成：室温硫化硅橡胶42份、氟化改性有机硅树脂12份、正丁醇9份、环己酮12份、碳酸二甲酯18份、二（γ-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺1.0份、填料14份和助剂0.8份。填料为纳米二氧化钛。助剂为分散剂和流平剂，分散剂为十四烷基苯磺酸钠，流平剂为丙烯酸乙酯。填料通过如下方法进行改性：称取填料，加入75%的乙醇溶液中，溶解，加入氟碳表面活性剂fc-4430，加入量为填料质量的2.8%，充分搅拌后超声振荡16分钟，得第一溶液；量取1/4第一溶液，调节ph值为弱酸性，再加入硅烷偶联剂，加入量为填料质量的9.6%，搅拌15分钟，加入剩余的第一溶液中，加热回流，充分反应，得到第二溶液；然后将第二溶液离心，舍去上层液体，干燥，研磨，得改性后的填料。具体的，本发明采用冰乙酸调节ph值为4.3。优选地，电气设备防污闪涂料的制备方法，具体为：分别称取室温硫化硅橡胶、氟化改性有机硅树脂、环己酮和碳酸二甲酯，混合，70℃搅拌35分钟；接着加入正丁醇、填料和助剂，恒温搅拌1小时；最后加入固化剂，恒温搅拌60分钟，冷却，即得。实施例7一种电气设备防污闪涂料，由下述重量份的原料制备而成：室温硫化硅橡胶43份、氟化改性有机硅树脂14份、正丁醇9份、环己酮14份、碳酸二甲酯18份、二（γ-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺1.2份、填料16份和助剂0.9份。本实施例所用填料、助剂、填料的改性以及制备方法与实施例3相同，不再赘述。实施例8一种电气设备防污闪涂料，由下述重量份的原料制备而成：室温硫化硅橡胶38份、氟化改性有机硅树脂9份、正丁醇7份、环己酮9份、碳酸二甲酯12份、二（γ-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺0.9份、填料9份和助剂0.6份。本实施例所用填料、助剂、填料的改性以及制备方法与实施例3相同，不再赘述。对比例1该对比例一种电气设备防污闪涂料，与实施例1基本相同，所不同的是：省略氟化改性有机硅树脂的使用。对比例2该对比例一种电气设备防污闪涂料，与实施例3基本相同，所不同的是：调整室温硫化硅橡胶和氟化改性有机硅树脂的加入比例为1.5：1，即：室温硫化硅橡胶24份、氟化改性有机硅树脂16份。对比例3该对比例一种电气设备防污闪涂料，与实施例3基本相同，所不同的是：使用二乙烯三胺替换二（γ-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺。对比例4该对比例一种电气设备防污闪涂料，与实施例3基本相同，所不同的是：填料通过如下方法进行改性：称取填料，加入75%的乙醇溶液中，溶解，冰乙酸调节ph值为4.4，再加入硅烷偶联剂，加入量为填料质量的6%，50℃机械搅拌2小时，离心，舍去上层液体，干燥，研磨，得改性后的填料。对比例5该对比例一种电气设备防污闪涂料，与实施例3基本相同，所不同的是：填料通过如下方法进行改性：称取填料，加入75%的乙醇溶液中，溶解，加入六偏磷酸钠，加入量为填料质量的3%，充分搅拌后超声振荡20分钟，得第一溶液；量取1/4第一溶液，冰乙酸调节ph值为5.2，再加入硅烷偶联剂，加入量为填料质量的11%，搅拌15分钟，加入剩余的第一溶液中，加热回流，充分反应，得到第二溶液；然后将第二溶液离心，舍去上层液体，干燥，研磨，得改性后的填料。效果评价为了对比分析实施例1~3及对比例1~5防污闪涂料的疏水性能，做如下方面的效果检测。1、静态接触角测试：采用接触角测定仪测量涂层表面对水的接触角，测试方法为液滴法，即将液滴通过注射器针头滴在载玻片上，使用切线法读出接触角。分别测量不少于5个位置，取平均值。2、附着力测试：采用划圈法附着力测试仪测定涂层的附着力。3、耐水性能测试：将涂覆防污闪涂料的冷扎钢板的完全浸泡自来水中，720h后取出试件观察，若无起层、发泡、脱落现象，则为合格。表1样品的静态接触角、附着力及耐水性测试结果样品接触角/°附着力/级耐水性实施例11531合格实施例21521合格实施例31571合格对比例11151合格对比例21372起层、脱落现象对比例31312合格对比例41183起层、发泡、脱落现象对比例51442合格表1可以看出，本发明实施例1~3的接触角大于150°，附着力均为1级，720小时耐水性实验无起层、发泡和脱落现象。与实施例1相比，对比例1的疏水性能有所下降，显示出混拼氟化改性有机硅树脂能够显著提高涂料的疏水性能。与实施例3相比，对比例2调整室温硫化硅橡胶和氟化改性有机硅树脂的加入比例，实质上氟化改性有机硅树脂的加入量相对增加，致使涂料附着力下降，而结果显示，涂料的疏水性以及耐水性也有所下降，这可能是基体材料与其它涂料成分之间的作用发生变化导致的。与实施例3相比，对比例3改变固化剂，涂料的静态接触角下降，附着性能变差，说明并不是所有的固化剂都适用于本发明，并获得良好的技术效果。与实施例3相比，对比例4改变填料的改性方法，仅采用偶联剂进行改性，涂料的静态接触角下降至118°，附着力以及耐水性劣化严重，这说明该对比例中填料的改性方法不当，改性效果较差，致使涂料性能恶化。与实施例3相比，对比例5改变填料的改性方法，分散剂替换为六偏磷酸钠，并对部分参数进行了调整，结果显示，涂料附着力下降，静态接触角变化较小，说明该改性方法不及本发明。上述实验及测试结果显示，本发明各原料配合得当，反应体系稳定，涂料性能显著。4、耐酸碱性测试：将涂覆实施例1-3制备的疏水涂层的试件浸泡在盛有ph分别为l和14的强酸和强碱性溶液的密封烧杯中0~12d，分别在0、1、3、6和12d取出1次，在室温下除去表面溶剂，然后分别测量水滴和正十六烷在其表面的接触角，溶液的ph值通过硝酸和氨水进行调节。表2耐酸碱测试结果表2显示，本发明实施例1-3制备的涂层可以长时间(12d)经受强酸和强碱的考验，并且仍保持良好的疏水/疏油性能；而且涂层对强酸的稳定性略优于强碱。5、自清洁性能的测试：用油污将实施例1-3制备的涂层表面污染，测定其表面接触角的变化；再将其置于紫外灯下照射6h后，测定涂层表面疏水性的恢复情况。表3自清洁性测试结果：样品涂层未污染前静态接触角/°被油污染后静态接触角/°照射后静态接触角/°实施例115375127实施例215272126实施例315780130表3显示，涂层被油污染后，静态接触角显著下降；经6小时紫外灯照射，静态接触角又显著上升，说明随着紫外灯的照射，涂层表面的疏水性能逐渐恢复，显示本发明防污闪涂料具有良好的自洁性能，有助于涂层疏水性能的保持。上述测试结果显示，本发明防污闪涂料具有良好的疏水性能，静态接触角可以达到157°，呈现出良好的自滚动效果，用于电气设备的外防护能够一定程度上提高防污闪效果。虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本
技术领域：
的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。当前第1页12