一种水性氟碳防污闪涂料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种具有疏水功能的水性氟碳防污闪涂料及 其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 随着工业排放量的增大和城乡大气污染日益严重，大气中的环境污染物逐渐增 多，污秽物沉积于绝缘子表面易造成污闪事故。据统计，我国每年因污闪事故所造成的经济 损失年均已达到近10亿，损失电量超过1亿kw.h。传统的防污闪涂层材料为有机硅油、有 机硅脂、地蜡等，它们的使用寿命不长，附着力不强，容易龟裂、起皮、粉化等缺点，运行维护 工作量大。因此，研制一种能解决以上问题的新型防污闪涂层材料具有重要意义。
[0003]目前，氟碳涂料主要以油性氟碳涂料为主，已广泛应用于航空航天、船舶、桥梁、车 辆等高新领域，其在涂装过程中有机溶剂的挥发，严重污染了大气，破坏生态环境。而如今 环境保护越来越受到重视，涂料的发展将以无污染、无公害、节约能源、经济高效为原则，水 性氟碳涂料将取代传统的溶剂型涂料，成为未来涂料的主流。迄今为止，具有疏水功能的水 性氟碳防污闪涂料尚未被报道，因此，开发和提供一种制备方法简单、性能优良、绿色环保 的水性氟碳防污闪涂料是非常有必要的。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种制备方法简单、耐久、 耐酸碱、实用性好、机械强度高、自清洁的水性氟碳防污闪涂料及其制备方法和应用。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种水性氟碳防污闪涂料，所述 水性氟碳防污闪涂料以质量百分比计包括以下组分：
[0006] 氟碳乳液 40%~60%, 纳米功能填料 10%~30%， 水 15% ~30%， 分散剂 0.5%~1%， 成膜助剂 2%~5%, 增稠剂 0.5%~1%, 流平剂 0.1%~0.4%, 消泡剂 0.2%~0.5%， 杀菌剂 0.2%~0.5%,
[0007] pH调节剂 0.5%~〗.5%, 丙二醇 5%~10%,和 固化剂 0.1%~0.3%。
[0008] 上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述纳米功能填料为水性纳米功能填料； 所述水性纳米功能填料为三维海胆型Ti02、Si02、蜡粉中的一种或多种。
[0009] 上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，其特征在于，所述Si〇d^粒径为20nm~ 50nm;所述蜡粉为PTFE，粒径为2ym~5ym。
[0010] 上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述三维海胆型Ti02是由Ti02纳米棒 组装而成的微球，所述Ti02m米棒的直径为8nm~12nm;所述三维海胆型TiO2的粒径为 500nm~1um〇
[0011] 上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述三维海胆型Ti02的制备方法包括以 下步骤：
[0012] (1)在冰水浴中将体积比为1 : 4~6的TiCl4溶液与去离子水混合均勾，得到混 合溶液A;
[0013] (2)在冰水浴中将体积比为1 : 5~8的钛酸四丁酯（TBT)溶液与环己烷混合均 匀，得到混合溶液B;
[0014] (3)将体积比为1 : 8~10的混合溶液A与混合溶液B混合均匀，得到混合溶液 C；
[0015] (4)将混合溶液C置于反应釜中，于60°C~150°C下反应10h~18h，得到三维海 胆型Ti02。
[0016] 上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述TiCl4溶液的质量浓度为95 %~ 99%;所述钛酸四丁酯溶液的质量浓度为95%~99%。
[0017] 上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述氟碳乳液为水性氟碳乳液；所述分散 剂为水性分散剂；所述成膜助剂为水性成膜助剂；所述增稠剂为水性增稠剂；所述流平剂 为水性流平剂；所述消泡剂为水性消泡剂；所述杀菌剂为水性杀菌剂；所述固化剂为水性 固化剂。
[0018] 上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述水性氟碳乳液为ZH-01氟碳乳液和 DF-01氟碳乳液中的一种或两种。
[0019] 上述水性氟碳乳液是由三氟氯乙烯和功能性单体制备而成，所述功能性单体为乙 烯基醚或乙烯基醋。
[0020] 上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述水性氟碳乳液中氟含量为 11. 5wt% ~35. 5wt%。
[0021] 上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述水性分散剂为SN-5040分散剂、 HDFSJ-01分散剂、P-19分散剂和CX018分散剂中的一种或多种；所述水性成膜助剂为 TEXAN0L成膜助剂、C12成膜助剂、T-12成膜助剂和SX-12成膜助剂中的一种或多种；所述 水性增稠剂为ZT-60增稠剂、RM-8W增稠剂、T-280增稠剂和DR-802增稠剂中的一种或多 种；所述水性流平剂为RM-2020流平剂、TB-120流平剂和D-3000流平剂中的一种或多种； 所述水性消泡剂为NXZ消泡剂、DF-681F消泡剂和T2-1509消泡剂中的一种或多种；所述水 性杀菌剂为T-128杀菌剂和BT-20杀菌剂中的一种或两种；所述水性固化剂为己二酸二酰 肼；所述pH调节剂为稀盐酸或稀醋酸。
[0022] 作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的水性氟碳防污闪涂料的制备方 法，包括以下步骤：按质量百分比，往水中依次加入分散剂、丙二醇、氟碳乳液、纳米功能填 料、pH调节剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、流平剂、杀菌剂、固化剂，搅拌均勾，得到水性氟碳 防污闪涂料。
[0023] 本发明的制备方法中，所述搅拌的条件是：温度为20 °C~35 °C，转速为500~ 1〇〇〇转/分钟。
[0024] 作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的水性氟碳防污闪涂料或上述 的制备方法制得的水性氟碳防污闪涂料在输电线路绝缘子上的应用。
[0025] 本发明的创新点在于：
[0026] 本发明提供了一种水性氟碳防污闪涂料，以水性氟碳乳液为主要成膜剂，将水性 纳米功能填料添加到水性氟碳乳液中，能使水性氟碳乳液的性能和使用寿命得到大幅度提 高，克服单纯有机涂层和无机涂层的缺陷，使其兼具有机材料、无机材料、纳米材料的综合 性质。本发明通过加入纳米功能填料，提高涂层的疏水能力，有效防止污闪事故的发生，并 且涂层的硬度、耐久性、耐酸碱性、机械性能、自清洁性能等都有所提高。
[0027] 由于氟碳树脂中C-F键键能很大，且分子间的范德华力很弱，导致氟碳涂层表面 能极低，表现出疏水亲油的性质，涂层很难被水浸湿，污染物易附着在涂层表面，利用超疏 水和超亲水技术可以使污染物不易附着于涂层表面，从而可以减少污闪事故的发生。超疏 水表面以其疏水、防污、自清洁等特性备受人们关注，具有很大的应用价值。一般说来，超疏 水表面可以通过两种方式来实现：一种是在疏水表面构建粗糙结构；一种是在粗糙表面上 修饰低表面能物质。本发明通过加入具有纳米材料特有的性质纳米功能填料，在涂层表面 形成乳突结构，在疏水表面构建粗糙结构，进而获得超疏水表面，使涂料具有疏水、防污、自 清洁功能，具有很好的防污闪性能。
[0028] 本发明中以三维海胆型Ti02颗粒为纳米功能填料，其中三维海胆型1102是由纳米 级的110 2纳米棒聚集组装再生长而形成的微米级颗粒，其特定的三维海胆型形貌，使其相 较于其它形貌的1102更易于形成微纳二元粗糙结构，更有利于获得超疏水结构，通过加入 三维海胆型110 2可在涂层表面形成微纳二元乳突结构，提高涂层的疏水能力。将本发明涂 料涂覆于输电线绝缘子上，由于涂层的疏水性能，溶有污秽物的水就不能在涂层表面形成 水膜，就无法形成导电膜，放点现象就无法发生，从而防止污闪事故的发生。
[0029] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0030] (1)本发明提供了一种水性氟碳防污闪涂料，各组分均为水性，满足以无污染、无 公害、节约能源、经济高效的涂料发展原则，是一种绿色环保型涂料。相较于油性涂料，本发 明的水性氟碳防污闪涂料是以水作为稀释剂而无挥发性有机溶剂，无毒无味的环保产品， 未来必成为涂料的主流产品，且其外观更好，不易发黄，更易施工，其它性能也不亚于油性 涂料。
[0031] (2)本发明提供了一种水性氟碳防污闪涂料，通过加入纳米功能填料，构筑疏水结 构，使涂料具有疏水、防污、自清洁功能，具有很好的防污闪性能。本发明中，纳米功能填料 具有纳米材料特有的性质，由于其尺寸小，将其分散在涂层后，在微观上就可在涂层表面形 成乳突结构，从而获得超疏水结构。
[0032] (3)本发明的水性氟碳防污闪涂料中采用水性氟碳乳液作为主要成膜物，耐候性 好、附着力强、机械性能好。本发明的水性氟碳乳液中，氟碳树脂的分子间作用力很弱，直接 导致氟碳涂层表面能极低，涂层很难被水和有机物浸湿，因此，氟碳涂层材料具有强耐水、 耐污、耐腐蚀性；另外，由于氟原子的极化率小，表现在氟碳树脂上为高度绝缘性，因此氟碳 涂料具有高度的化学惰性和热稳定性。
[0033] (4)本发明的制备方法简单方便、成本低廉，采用机械搅拌的方法即可得到水性氟 碳防污闪涂料，易于实现工业上的应用。
[0034] (5)本发明的水性氟碳防污闪涂料应用于输电线绝缘子上，具有很好的防污闪性 能。
【附图说明】
[0035] 图1为本发明实施例1中的水性氟碳防污闪涂料的涂层表面形貌图。
[0036] 图2为本发明实施例2中的水性氟碳防污闪涂料的涂层表面形貌图。
[0037] 图3为本发明实施例3中的水性氟碳防污闪涂料的涂层表面形貌图。
[0038] 图4为本发明实施例4中的水性氟碳防污闪涂料的涂层表面形貌图。
[0039] 图5为本发明实施例5中的水性氟碳防污闪涂料的涂层表面形貌图。
[0040] 图6为对比例1中的水性氟碳涂料的涂层表面形貌图。
[0041] 图7为对比例2中水性氟碳涂料的涂层表面形貌图。
【具体实施方式】
[0042] 以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而 限制本发明的保护范围。
[0043] 以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
[0044] 实施