专利名称：一种用于防污闪涂料的组合物及防污闪涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于防污闪涂料的组合物及防污闪涂料，具体涉及一种经含氟聚 硅氧烷改性后的用于防污闪涂料的组合物及防污闪涂料。
背景技术：
污闪是指电气设备绝缘表面附着的污秽物在潮湿条件下，其可溶物质逐渐溶于 水，在绝缘表面形成一层导电膜，使绝缘子的绝缘水平大大降低，在电力场的作用下出现强 烈放电的现象。由于电力系统超高压输电及直流输电技术的广泛采用，污闪在电力系统中 已成为严重威胁设备和电网安全运行的灾难性故障，被列为电力系统头号安全大敌，防止 污闪事故发生成为电网安全运营的第一要务。20世纪80年代以前的主要防污闪措施是清扫，少量使用硅油和地蜡，以及小规模 调爬等。目前，全国各地区仍坚持“调、扫、涂”综合治理的原则，但调爬、清扫均受到资金、 气候、人员、技术条件、生产安排等诸多因素的制约，难以达到防污闪的理想效果。这种传统 的人工清扫，不仅需要设备停电，耗费大量的人力物力，而且清扫也难以避免污闪事故的频 繁发生，线路的防污闪能力主要还应靠设备本身的绝缘配置来实现。我国从60年代初开展防污闪涂料的研究工作，经过40年的探索，先后筛选出硅 油、硅脂、长效硅脂、地蜡等防污闪涂料，并积累了比较丰富的运行使用经验。进入80年代， 又出现了新型防污闪涂料-室温硫化硅橡胶RTV(Room temperature vulcanized silicone rubber)涂料。RTV涂料是由有机硅橡胶、填充剂和添加剂，经化学、物理过程改性制造而成 的，其能够防污闪的主要原因在于RTV本身具有十分优良的憎水性和憎水迁移性。RTV硅橡 胶涂料作为常温硫化的防污闪涂料，国外在上一世纪70年代中期就开始实际应用，如美国 太平洋煤气电力公司在1973年就开始研究使用RTV涂料，至1982年公开报道，RTV涂料在 严重污秽条件下运行6年仍保持憎水性。在盐雾污染较严重的区域对66kV带电线路上的 绝缘子表面喷涂0. 5mm厚的RTV涂层，6年后跟踪观察，尽管绝缘子表面结上一层尘垢，但 仍然具有很高的憎水性和绝缘性能。RTV具有长效、防污性能好、施工简易等优异特性，因 此在短短十年内迅速推广使用，取得较好的防污闪效果。20世纪80年代中后期，我国的线 路、变电站开始试用合成绝缘子和RTV防污闪涂料。目前RTV已经逐渐取代了硅油、硅脂等 防污闪涂料，在今后较长一段时期内，RTV防污闪涂料将成为电力设备，特别是变电设备日 益重要的防污闪产品，大规模推广使用RTV涂料成为一个趋势。然而，尽管RTV涂料的引入缓解了电力系统日趋严重的污闪问题，但是作为长期 的防污闪材料，其性能仍然偏低，这主要表现在以下几个方面(1)机械强度的问题。室温 硫化硅橡胶的机械性能越来越受到人们的重视，因为涂料与瓷瓶表面的附着力、耐磨能力、 耐腐蚀性能等直接影响它的使用效果和寿命。在运行中，如果附着力不够大，由于风力及维 修保养过程中外力的作用，可能使涂层与瓷瓶表面脱离。就RTV而言，其自身的机械性能， 如伸长率、断裂强度和撕裂强度都较低。没有任何填充剂的聚二甲基硅氧烷的拉伸强度仅 为0. 5MPa，断裂伸长率仅为35%。RTV在实际使用过程中出现的起皮、龟裂、脱落等现象不仅与附着力有关，还与RTV的强度及韧性密切相关。强度低及韧性差会使RTV在外界应力 作用下发生断裂。(2)灰尘的吸附和堆积。由于硅橡胶的优良弹性、柔软表面以及硅橡胶良 好的电绝缘性，RTV表面容易堆积灰尘，虽然RTV有很好的憎水迁移性，但是当疏松的污秽 达到一定的厚度之后，污秽的内部就容易形成水流的通道及大面积滞留区，最终可能形成 闪络通道，导致污闪事故的发生。(3)老化性。RTV防污闪涂料属有机绝缘材料，与瓷绝缘 子等无机材料相比较，老化性能明显不足。RTV的老化分为自然老化和电老化。作为绝缘材 料，电晕放电和电弧属于电老化，是引起RTV涂料老化的最主要原因。另外，自然环境条件 如紫外线照射、污秽、雨水、高温或严寒等也会使RTV涂料自然老化。老化性能直接影响RTV 涂料的使用寿命。通常采用的办法是在RTV中添加填料，通过改进其机械性能及抗漏电起 痕和电蚀损能力来改善使用效果和延长使用寿命。这些措施确实能在一定程度上改善RTV 的使用效果，但不能带来根本性的变化。同时，由于RTV在户外环境下工作，不仅承受电场 和风力等作用，还要承受温度变化、雨雪冰霜和日照等大气条件的作用，大气老化也是户外 绝缘材料老化的重要因素。而RTV的大气老化性能通过添加常规的无机填料是不能得到明 显改善的。因此，为了降低因污闪跳闸及清扫维护引起的停电损失，必须使用免清洗、自恢复 的长效防污闪涂料，所以有必要开发长效防污闪涂料，使之由临时性、补救性产品升级为正 式性、持久性产品。
发明内容
针对目前防污闪的形势，特别是南方电网雨水多、工业尘埃大、酸雨及盐分现象严 重的情况及现有的防污闪涂料存在的一些难点和不足之处，本发明在传统RTV涂料的基础 上对一些新的材料进行了探索，将采用互穿网络(IPN)技术(即两种或两种以上不同的聚 合物通过互相贯穿缠绕，使网络间发生化学交联而构成的新的立体网络结构聚合物)将端 羟基含氟聚硅氧烷引入RTV，同时采用二甲基硅油对纳米材料进行了表面改性，将亲水的纳 米二氧化硅和纳米碳酸钙修饰成憎水性的纳米材料，使之与RTV能够很好的复合，研制开 发了强疏水型纳米复合长效防污闪涂料(H-PRTV)。该涂料具有长效防污闪的特性，大大提 高了涂层的憎水性和憎水迁移性、抗撕裂强度、剪切强度、耐酸碱性、自洁性和老化性。其性 能指标是根据电力设备运行的实际需要并结合氟化有机硅材料的发展水平设计的，在保证 设备长期防污闪性能的前提下，能够最大限度地降低设备运行维护方面的要求及限制。本发明提供了一种用于防污闪涂料的组合物，按重量份数计，该组合物包含端羟 基聚硅氧烷25 40份，端羟基含氟聚硅氧烷5 15份、纳米二氧化硅6. 0 8. 0份，纳米 碳酸钙2. 5 3. 5份，交联剂4. 8 5. 5份，润湿剂3. 5 4. 5份，硅烷偶联剂0. 8 1. 3 份和催化剂0. 2 0. 4份。在上述组合物中，纳米二氧化硅的粒度可以为40 60nm ；纳米碳酸钙的粒度可以 为 40 80nm ；在上述组合物中，交联剂可以为酮肟交联剂，优选为甲基三丁酮酮肟基硅烷。交联 剂也称硫化剂，是RTV涂料中很关键的成分。交联剂的种类有很多，有酮肟型、酮醇型等等。 通过试验，我们采用多种结构的酮肟进行复配，经过复配的交联剂的反应速度适当，性能稳 定，适合用于RTV。硅烷偶联剂可以提高涂料的附着力。润湿剂优选为二甲基硅油；催化剂优选为钼催化剂。RTV涂料属有机材料，其耐候性先天弱于瓷、玻璃等无机材料，当RTV涂料长时间 受酸雨浸泡后，环境中存在的水、乙醇、酸、碱等能进一步促进聚硅氧烷的Si-O键断裂，从 而使RTV涂料的憎水性及憎水迁移性下降。为防止酸雨的过渡侵蚀，本发明在设计长效防 污闪涂料(PRTV)时，引入了耐酸碱能力极强的端羟基含氟聚硅氧烷，其结构如式I所示。添 加端羟基含氟聚硅氧烷将显著提高涂料的耐候性、热稳定性、耐老化性和耐沾污性等。
权利要求
一种用于防污闪涂料的组合物，按重量份数计，该组合物包含端羟基聚硅氧烷25～40份，端羟基含氟聚硅氧烷5～15份、纳米二氧化硅6.0～8.0份，纳米碳酸钙2.5～3.5份，交联剂4.8～5.5份，润湿剂3.5～4.5份，硅烷偶联剂0.8～1.3份和催化剂0.2～0.4份。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒度为40 60nmo
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述纳米碳酸钙的粒度为40 80nmo
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其特征在于，所述交联剂为酮肟交联 剂，优选为甲基三丁酮酮肟基硅烷。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其特征在于，所述润湿剂为二甲基硅油。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其特征在于，所述催化剂为钼催化剂。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的组合物，其特征在于，按重量份数计，所述组合 物还包含阻燃剂9. 0 11. 0份、颜料0. 4 0. 7份、稀释剂20 40份和/或催干剂0. 03 0. 06 份。
8.根据权利要求7所述的组合物，其特征在于，所述阻燃剂选自铝镁复合阻燃剂、氢氧 化铝和氢氧化镁中的一种或多种，优选为铝镁复合阻燃剂。
9.根据权利要求7或8所述的组合物，其特征在于，所述颜料为炭黑和/或铁红。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的组合物，其特征在于，所述稀释剂选自120#、 200#、D30和D40中的一种或多种，优选为120#和/或D30。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的组合物，其特征在于，所述催干剂为辛酸亚锡 和/或二月桂酸酯二丁基锡。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的组合物制备的防污闪涂料。
全文摘要
本发明提供一种用于防污闪涂料的组合物及防污闪涂料，按重量份数计，该组合物包含端羟基聚硅氧烷25～40份，端羟基含氟聚硅氧烷5～15份、纳米二氧化硅6.0～8.0份，纳米碳酸钙2.5～3.5份，交联剂4.8～5.5份，润湿剂3.5～4.5份，硅烷偶联剂0.8～1.3份和催化剂0.2～0.4份。该涂料具有长效防污闪的特性，大大提高了涂层的憎水性和憎水迁移性、抗撕裂强度、剪切强度、耐酸碱性、自洁性和老化性，其性能指标是根据电力设备运行的实际需要并结合有机硅氟材料的发展水平设计的，在保证设备长期防污闪性能的前提下，能够最大限度地降低设备运行维护方面的要求及限制。
文档编号C09D183/08GK101942200SQ20091015783
公开日2011年1月12日 申请日期2009年7月7日 优先权日2009年7月7日
发明者周玉, 张国明, 朱进长, 梁家强, 樊顺盛, 汪洋, 申国辉, 黄滢 申请人:佛山市皇冠化工有限公司