一種防污閃超疏水自清潔涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防污閃超疏水涂料，具體涉及一種防污閃超疏水自清潔涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力設(shè)備外絕緣表面在運(yùn)行過程中會(huì)逐漸積污，在干燥狀態(tài)下，污層電阻很大，流過污層的泄漏電流較小，對(duì)絕緣強(qiáng)度影響不顯著。但在霧、露、毛毛雨、溶雪等氣候條件下，污層受潮濕潤(rùn)，污層中的電解質(zhì)溶解，使污層中的表面電導(dǎo)增加，泄漏電流增大。由于泄漏電流的熱效應(yīng)，在電流密度較大處出現(xiàn)干區(qū)，干區(qū)部分的污層電阻驟增，使干區(qū)承受較高電壓，若干區(qū)表面場(chǎng)強(qiáng)超過空氣擊穿場(chǎng)強(qiáng)，干區(qū)便會(huì)被擊穿，出現(xiàn)跨越干區(qū)的小電弧。隨著濕潤(rùn)程度增加，泄漏電流幅值增大，局部電弧長(zhǎng)度增加，當(dāng)電弧長(zhǎng)度達(dá)到臨界值時(shí)，絕緣表面發(fā)生閃絡(luò)，由這種閃絡(luò)造成的事故稱污閃事故。在絕緣子表面涂覆一層疏水涂料，是提高絕緣子耐污閃能力的一項(xiàng)有效措施。
[0003]近年來(lái)，超疏水涂層的應(yīng)用引起了人們的廣泛關(guān)注。超疏水涂層是指涂層的表面與水的接觸角大于150°的涂層。超疏水涂層的超疏水現(xiàn)象在自然界中廣泛存在，如蜻蜓翅膀、水邑的腿、荷葉等，它們均具有超疏水的特性和自清潔能力。大量的研宄報(bào)道表明，此類超疏水涂層表面是由低表面能物質(zhì)的微納米級(jí)粗糙表面構(gòu)成的。這種具有微納米級(jí)粗燥表面的超疏水涂層應(yīng)用于高壓輸電線路可以使雨水、雪水在涂層表面迅速凝聚成水滴，并快速滾落且同時(shí)帶走表面污染物，保持涂層表面的潔凈，甚至能夠避免因水進(jìn)入電子元件和電路引起的設(shè)備被擊穿或損壞，不僅可以減少水、冰、霜對(duì)電氣設(shè)備、建筑、織物的侵蝕與危害，還可以改善絕緣子的絕緣性能，提高其經(jīng)濟(jì)性和安全性。
[0004]專利CN102618138A公開了一種室溫型電力絕緣子防污閃涂料和其制備方法及電力絕緣子。該方法以具有憎水迀移性能的樹脂、硅丙樹脂、溶劑及流平劑作為硬質(zhì)涂料，催化劑和正硅酸乙酯作為室溫固化劑。該專利中涂料的組分及制備工藝均較復(fù)雜，需在密閉容器中攪拌共混5h，時(shí)間較長(zhǎng)；且其靜態(tài)接觸角僅約為118°C，憎水性能較差。
[0005]專利CN102702965A報(bào)道了一種應(yīng)用于絕緣子的防污閃涂料及其使用方法。其組分包括硅橡膠及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%?30%導(dǎo)電填料碳化硅，所述的硅橡膠分子量大于或等于5000、小于或等于20000 ;使用方法是將其涂覆于絕緣子的絕緣件下表面，涂層厚度在
0.3?0.4mm以內(nèi)。該申請(qǐng)的原料采用了碳化娃，制備成本較高。
[0006]專利CN103965774A介紹了一種防污閃涂料，該涂料由以下重量份數(shù)的成分組成:改性有機(jī)硅樹脂15-25份，納米白炭黑1-12份，云母粉5-10份，氫氧化鋁5_10份，納米聚四氟乙烯微粉15-20份，鈦白粉1-2份，催化劑0.1-1份。該專利需按三個(gè)步驟完成:一、硅醇的制備(原料為甲基三氯硅烷，苯基三氯硅烷，二苯基二氯硅烷和二甲苯)；二、有機(jī)硅化合物的合成(需采用減壓蒸餾將硅醇溶液蒸餾至固含量為45?55% );三、樹脂成品的配置，工藝流程復(fù)雜。
[0007]上述三項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)均存在原料價(jià)格昂貴，且涂層的制備過程復(fù)雜，工藝流程要求苛刻，生產(chǎn)效率較低，成本普遍偏高，使其無(wú)法得到廣泛的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為此，本發(fā)明提供一種防污閃超疏水涂料，該涂料可應(yīng)用于各種基體表面，解決制備工藝流程繁雜、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高、所需設(shè)備昂貴的問題。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0010]一種防污閃超疏水自清潔涂料，包括下述組分:
[0011]硅酮玻璃膠、聚偏氟乙烯粉體顆粒、光催化劑、耐弧劑和有機(jī)溶劑，所述硅酮玻璃膠為有機(jī)溶劑的5?20wt%，所述聚偏氟乙烯粉體顆粒為所述硅酮玻璃膠的10?50wt%，所述光催化劑為所述硅酮玻璃膠的10?50wt%，所述耐弧劑為所述硅酮玻璃膠的5?20wt %。
[0012]優(yōu)選地，所述硅酮玻璃膠為有機(jī)溶劑的5?1wt %，所述聚偏氟乙烯粉體顆粒為所述娃酮玻璃膠的10?35wt%，所述光催化劑為所述娃酮玻璃膠的10?35wt%，所述耐弧劑為所述硅酮玻璃膠的5?1wt%。
[0013]所述硅酮玻璃膠為中性或酸性硅酮玻璃膠，所述酸性硅酮玻璃膠密度為
1.2g.cm-3，拉伸強(qiáng)度為50MPa,伸長(zhǎng)率為155%。所述中性硅酮玻璃膠密度為1.3g.cm-3，拉伸強(qiáng)度為30MPa，伸長(zhǎng)率為240%。
[0014]所述聚偏氟乙烯粉體顆粒粒徑為I納米至100微米，優(yōu)選為聚偏氟乙烯粉體顆粒粒徑為2納米至50微米。
[0015]所述的光催化劑為二氧化鈦、氧化鋅、硫化鎘中的一種或其中幾種的組合。
[0016]所述的耐弧劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂、三氧化二銻中的一種或其中幾種的組合。
[0017]所述的有機(jī)溶劑為二甲苯、四氫呋喃或乙醇中的一種或其中幾種的組合。
[0018]一種防污閃超疏水自清潔涂料的制備方法，包括下述步驟:將硅酮玻璃膠加入有機(jī)溶劑中，完全溶解后加入聚偏氟乙烯粉體顆粒、光催化劑和耐弧劑，充分?jǐn)嚢瑁瞥苫旌戏稚⒁骸?br>[0019]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020](I)本發(fā)明的防污閃超疏水涂料包括硅酮玻璃膠、聚偏氟乙烯粉體顆粒、光催化劑、耐弧劑和有機(jī)溶劑。其中硅酮玻璃膠作為粘結(jié)劑，使涂料較好的粘結(jié)在基底上并提高其阻燃性及耐刮性能，聚偏氟乙烯及光催化劑可提供微納米級(jí)的粗糙表面及抗靜電吸附性和憎水性，使涂料具有超疏水的性能，耐弧劑具有阻燃性及抗電弧的性能；這幾種組分在制備防污閃超疏水自清潔涂料中具有優(yōu)異的協(xié)同作用。采用該涂料制備的涂層表面與水的接觸角大于150°，水滴在其表面極易滾動(dòng)滑落并帶走表面的塵埃，從而使涂層的表面保持清潔，防止發(fā)生污閃。采用該涂料制備的涂層擊穿電壓大于15kV/mm，具有良好的絕緣性，適用于高壓輸電線路絕緣子的防污閃處理。
[0021](2)與現(xiàn)有技術(shù)本相比，本發(fā)明的防污閃超疏水涂層制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，重復(fù)性好，易于大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是實(shí)施例1所得的防污閃超疏水涂層表面的水接觸角狀態(tài)圖；
[0023]圖2是實(shí)施例2所得的防污閃超疏水涂層表面的水接觸角狀態(tài)圖；
[0024]圖3是實(shí)施例3所得的防污閃超疏水涂層表面的水接觸角狀態(tài)圖；
[0025]圖4是實(shí)施例4所得的防污閃超疏水涂層表面的水接觸角狀態(tài)圖；
[0026]圖5是實(shí)施例5所得的防污閃超疏水涂層表面的水接觸角狀態(tài)圖；
[0027]圖6是實(shí)施例6所得的防污閃超疏水涂層表面的水接觸角狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0029]本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)該被理解為限于在此闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例，使得本公開將是徹底和完整的，并且將把本發(fā)明的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明將僅由權(quán)利要求來(lái)限定。
[0030]接觸角數(shù)據(jù)由承德鼎盛JY-82型接觸角儀測(cè)得。
[0031]絕緣性能由美國(guó)MEGGER 30KV高壓絕緣測(cè)試儀MIT30測(cè)得。
[0032]本發(fā)明的目的在于提供一種防污閃超疏水自清潔涂料的制備方法，該涂料可應(yīng)用于各種基體表面，解決制備工藝流程繁雜、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高、所需設(shè)備昂貴的問題。
[0033]本發(fā)明的防污閃超疏水自清潔涂料的制備方法，其特征在于先將硅酮玻璃膠、聚偏氟乙烯粉體、二氧化鈦和氫氧化鋁加入有機(jī)溶劑中，充分?jǐn)嚢瑁瞥苫旌戏稚⒁?，施工時(shí)將分散液均勻的涂覆于基底材料表面，即可得到防污閃超疏水自清潔涂層。
[0034]本發(fā)明所用的硅酮玻璃膠為中性和酸性硅酮玻璃膠，中性硅酮玻璃膠固化時(shí)間較長(zhǎng)，且粘結(jié)能力弱于酸性硅酮玻璃膠，故優(yōu)選用酸性硅酮玻璃膠，其用量為有機(jī)溶劑用量的5?20%。硅酮玻璃膠用量太小，易造成分散液粘度低涂抹不均勻，不易于與基底粘結(jié)；用量太大，分散液粘度增大不利于疏水顆粒的分散，優(yōu)選用量為5?10%。
[0035]本發(fā)明所用的聚偏氟乙烯粉體粒徑在I納米至100微米。粒徑過小則聚偏氟乙烯粉體容易團(tuán)聚，而粒徑過大則聚偏氟乙烯粉體對(duì)涂層的透光性產(chǎn)生不良影響，優(yōu)選粒徑為2納米至50微米，用量為硅酮玻璃膠用量的10?50%。用量過小，容易導(dǎo)致顆粒分布稀疏造成疏水效果差；用量太大，涂層的透光性就會(huì)受到影響，優(yōu)選用量為10?35%。
[0036]本發(fā)明所用的光催化劑為二氧化鈦，其用量為硅酮玻璃膠用量的10?50%。二氧化鈦用量過小，則達(dá)不到光降解和防污閃的效果；用量太多，則會(huì)影響涂層的表面粗糙度，進(jìn)而對(duì)涂層的疏水性造成不利的影響，優(yōu)選用量為10?35%。
[0037]本發(fā)明所用的耐弧劑氫氧化鋁，其用量為硅酮玻璃膠用量的5?20%。氫氧化鋁用量過小，則達(dá)不到耐電弧和絕緣的效果；用量太多，則會(huì)影響涂層的表面粗糙度，進(jìn)而對(duì)涂層的疏水性造成不利的影響，優(yōu)選用量為5?10%。
[0038]本發(fā)明所用的有機(jī)溶劑為二甲苯、四氫呋喃或乙醇，二甲苯沸點(diǎn)高難以去除，而乙醇對(duì)硅酮玻璃膠的溶解能力較低，優(yōu)選溶劑為四氫呋喃。
[0039]實(shí)施例1-8中所述聚偏氟乙烯粉體顆粒的粒徑是平均粒徑，每一樣品中粒徑范圍為I納米至100微米。
[0040]實(shí)施例1
[0041]本實(shí)施例的防污閃超疏水自清潔涂料，包括下述組分:
[0042]酸性硅酮玻璃膠，平均粒徑為250納米的聚偏氟乙烯粉體顆粒，光催化劑二氧化鈦，耐弧劑氫氧化鋁和有機(jī)溶劑四氫呋喃，所述硅酮玻璃膠為有機(jī)溶劑的7wt %，所述聚偏氟乙稀粉體顆粒為所述娃酮玻璃膠的10wt%，所述光催化劑為所述娃酮玻璃膠的35wt%，所述耐弧劑為所述娃酮玻璃膠的10