一种应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料及其制备方法。
背景技术
电力绝缘子在污物存在下易发生污闪，或在覆冰环境下发生冰闪，当前采用室温硫化硅橡胶RTV涂层对绝缘子进行涂覆处理，以期望达到防污闪、防冰闪的效果。但是RTV的防污闪效果并不理想，疏水性能不够高(对水的静态接触角仅为110°，滚动角大于10°)，大部分水滴不能及时滚落，自清洁效果较差；同时在盐分浓度高的地区易发生闪络，同时在低温下容易覆冰，致使融冰过程发生冰闪，给电力行业带来了严重的困扰，每年因污闪和冰闪造成的损失严重。因此，需要一种具有超疏水特性的涂料，使得绝缘子具有良好的自清洁效果，污物很难在涂层表面停留，同时涂层的超疏水性能使其具有良好的防覆冰效果，减少覆冰量，避免冰闪情况的发生。
发明内容
针对现有绝缘子遇到的问题，本发明的目的在于提供一种应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料及其制备方法，该涂料防覆冰效果显著，具有良好的自清洁效果、防腐蚀作用。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料，其特征在于由丙烯酸树脂、溶剂、氟碳树脂、有机硅树脂、氟硅烷偶联剂、聚四氟乙烯(PTFE颗粒)、疏水化改性的SiO2、异氰酸酯制备而成，各原料所占质量百分数为：丙烯酸树脂2～7％、溶剂55～67.5％、氟碳树脂13～18％、有机硅树脂0.5～2％、氟硅烷偶联剂1～4％、聚四氟乙烯(PTFE颗粒)13～16％、疏水化改性的SiO2%202～5％、异氰酸酯1～5％。
所述溶剂是乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯或二甲苯中的一种或多种按任意配比的混合物。
所述疏水化改性的SiO2的制备：按SiO2、醇水溶液(醇水质量比为2～4:1)、氟硅烷偶联剂各原料所占质量百分数为：SiO2%204％～6％、醇水溶液92％～95.5％、氟硅烷偶联剂0.5％～2％，称取SiO2、醇水溶液和氟硅烷偶联剂；将SiO2分散在醇水溶液中，与氟硅烷偶联剂进行水解反应，得到疏水化改性的SiO2(微、纳米颗粒)。
一种应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)制备疏水化改性的SiO2：按SiO2、醇水溶液(醇水质量比为2～4:1)、氟硅烷偶联剂各原料所占质量百分数为：SiO2%204％～6％、醇水溶液92％～95.5％、氟硅烷偶联剂0.5％～2％，称取SiO2、醇水溶液和氟硅烷偶联剂；将SiO2分散在醇水溶液中，与氟硅烷偶联剂进行水解反应，得到疏水化改性的SiO2(微、纳米颗粒)；
2)按各原料所占质量百分数为：丙烯酸树脂2～7％、溶剂55～67.5％、氟碳树脂13～18％、有机硅树脂0.5～2％、氟硅烷偶联剂1～4％、聚四氟乙烯(PTFE颗粒)13～16％、疏水化改性的SiO2%202～5％、异氰酸酯1～5％，选取丙烯酸树脂、溶剂、氟碳树脂、有机硅树脂、氟硅烷偶联剂、聚四氟乙烯(PTFE颗粒)、疏水化改性的SiO2、异氰酸酯，备用；
①甲组分的制备：将丙烯酸树脂加入到溶剂中，再加入氟碳树脂、有机硅树脂、氟硅烷偶联剂，形成甲组分；
②乙组分的制备：将聚四氟乙烯(PTFE颗粒)、疏水化改性的SiO2共混，形成乙组分；
③丙组分的制备：异氰酸酯(固化剂)作为丙组分；
3)将甲组分、乙组分、丙三组分共混，经过常温或者40～50℃下加热、超声及搅拌(加热搅拌)，形成乳浊液，得到应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料。
步骤1)中，所述SiO2的粒径范围为10nm～1000nm。
步骤1)中，醇水溶液中醇、水的质量比为2～4：1。
步骤1)中，所述的醇为乙醇、甲醇或者异丙醇中的一种或者几种按任意配比的混合物。
步骤1)中，所述的氟硅烷偶联剂为全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷中的一种或者几种按任意配比的混合物。
步骤2)中，所述溶剂是乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯或二甲苯中的一种或多种按任意配比的混合物。
步骤2)中，所述丙烯酸树脂是羟基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种按任意配比的混合物。
步骤3)中，所述超声的功率为180w～200w、频率为40Hz～60Hz，超声时间为10min～15min。
应用：将上述应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料涂到绝缘子(绝缘子本体)的外表面上，形成的涂料涂层。
本发明具有较强的附着力：1、反应生成聚氨酯预聚体：丙烯酸树脂与异氰酸酯混合，经加热搅拌后形成聚氨酯预聚体，该预聚体对基材具有较强的附着力；2、反应生成氟碳改性的聚氨酯预聚体：在氟碳树脂中加入异氰酸酯，经加热搅拌后形成氟碳改性的聚氨酯预聚体，该预聚体同样对基材具有较强的附着力。
所述的耐腐蚀性是指涂料涂覆在基材上后，在一定浓度的酸碱盐溶液中浸泡一定的时间，涂层取出后不发生脱落、起泡或者起皱。所述的防覆冰性是指涂层绝缘子和裸露绝缘子在-5℃～-0.5℃的环境温度，连续降雨(-1℃～0℃过冷水)条件下进行2h覆冰测试。要求涂层绝缘子覆冰重量比裸露绝缘子减少40％以上。
所述的超疏水性是指涂层对水的静态接触角＞150°，滚动角＜10°的涂层，涂层的憎水性达到HC1级，同时具有自清洁性能，能够达到良好的防污效果。
本发明的有益效果是：能够有效应对户外绝缘子的污闪和冰闪问题，同时起到防腐蚀作用。该涂层绝缘子的防覆冰效果显著，覆冰量减少60％以上，同时在酸碱盐中浸泡一段时间后，涂层不发生脱落、变色、起泡或起皱等现象。该涂层对水的静态接触角＞150°，滚动角＜10°，具有良好的自清洁效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1
一种应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)制备疏水化改性的SiO2：按SiO2、醇水溶液(醇水质量比为2:1)、氟硅烷偶联剂各原料所占质量百分数为：SiO2%204％、醇水溶液95.5％、氟硅烷偶联剂0.5％，称取SiO2、醇水溶液和氟硅烷偶联剂；将SiO2分散在醇水溶液中，与氟硅烷偶联剂进行水解反应，得到疏水化改性的SiO2(微、纳米颗粒)；
所述SiO2的粒径范围为10nm～1000nm；醇水溶液中醇、水的质量比为2：1；所述的醇为乙醇；所述的氟硅烷偶联剂为全氟辛基三乙氧基硅烷；
2)按各原料所占质量百分数为：丙烯酸树脂2％、溶剂67.5％、氟碳树脂13％、有机硅树脂0.5％、氟硅烷偶联剂1％、聚四氟乙烯(PTFE颗粒)13％、疏水化改性的SiO2%202％、异氰酸酯1％，选取丙烯酸树脂、溶剂、氟碳树脂、有机硅树脂、氟硅烷偶联剂、聚四氟乙烯(PTFE颗粒)、疏水化改性的SiO2、异氰酸酯，备用；
所述溶剂是乙酸乙酯；所述丙烯酸树脂是羟基丙烯酸树脂；
①甲组分的制备：将丙烯酸树脂加入到溶剂中，再加入氟碳树脂、有机硅树脂、氟硅烷偶联剂，形成甲组分；
②乙组分的制备：将聚四氟乙烯(PTFE颗粒)、疏水化改性的SiO2共混，形成乙组分；
③丙组分的制备：异氰酸酯(固化剂)作为丙组分；
3)将甲组分、乙组分、丙三组分共混，经过40℃下加热、超声及搅拌(加热搅拌)，形成乳浊液，得到应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料。
步骤3)中，所述超声的功率为180w～200w、频率为40Hz～60Hz，超声时间为10min～15min。
应用：将上述应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料涂到绝缘子(绝缘子本体)的外表面上，形成的涂料涂层。
实施例2
一种应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)制备疏水化改性的SiO2：按SiO2、醇水溶液(醇水质量比为4:1)、氟硅烷偶联剂各原料所占质量百分数为：SiO2%206％、醇水溶液92％、氟硅烷偶联剂2％，称取SiO2、醇水溶液和氟硅烷偶联剂；将SiO2分散在醇水溶液中，与氟硅烷偶联剂进行水解反应，得到疏水化改性的SiO2(微、纳米颗粒)；
所述SiO2的粒径范围为10nm～1000nm；醇水溶液中醇、水的质量比为4：1；所述的醇为甲醇；所述的氟硅烷偶联剂为全氟癸基三乙氧基硅烷；
2)按各原料所占质量百分数为：丙烯酸树脂3％、溶剂55％、氟碳树脂13％、有机硅树脂2％、氟硅烷偶联剂1％、聚四氟乙烯(PTFE颗粒)16％、疏水化改性的SiO2%205％、异氰酸酯5％，选取丙烯酸树脂、溶剂、氟碳树脂、有机硅树脂、氟硅烷偶联剂、聚四氟乙烯(PTFE颗粒)、疏水化改性的SiO2、异氰酸酯，备用；
所述溶剂是乙酸丁酯；所述丙烯酸树脂是丙烯酸树脂；
①甲组分的制备：将丙烯酸树脂加入到溶剂中，再加入氟碳树脂、有机硅树脂、氟硅烷偶联剂，形成甲组分；
②乙组分的制备：将聚四氟乙烯(PTFE颗粒)、疏水化改性的SiO2共混，形成乙组分；
③丙组分的制备：异氰酸酯(固化剂)作为丙组分；
3)将甲组分、乙组分、丙三组分共混，经过50℃下加热、超声及搅拌(加热搅拌)，形成乳浊液，得到应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料。
步骤3)中，所述超声的功率为180w～200w、频率为40Hz～60Hz，超声时间为10min～15min。
应用：将上述应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料涂到绝缘子(绝缘子本体)的外表面上，形成的涂料涂层。
实施例3
一种应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)制备疏水化改性的SiO2：按SiO2、醇水溶液(醇水质量比为3:1)、氟硅烷偶联剂各原料所占质量百分数为：SiO2%205％、醇水溶液94％、氟硅烷偶联剂1％，称取SiO2、醇水溶液和氟硅烷偶联剂；将SiO2分散在醇水溶液中，与氟硅烷偶联剂进行水解反应，得到疏水化改性的SiO2(微、纳米颗粒)；
所述SiO2的粒径范围为10nm～1000nm；醇水溶液中醇、水的质量比为3：1；所述的醇为异丙醇；所述的氟硅烷偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷；
2)按各原料所占质量百分数为：丙烯酸树脂7％、溶剂55％、氟碳树脂18％、有机硅树脂2％、氟硅烷偶联剂2％、聚四氟乙烯(PTFE颗粒)13％、疏水化改性的SiO2%202％、异氰酸酯1％，选取丙烯酸树脂、溶剂、氟碳树脂、有机硅树脂、氟硅烷偶联剂、聚四氟乙烯(PTFE颗粒)、疏水化改性的SiO2、异氰酸酯，备用；
所述溶剂是甲苯；所述丙烯酸树脂是甲基丙烯酸甲酯；
①甲组分的制备：将丙烯酸树脂加入到溶剂中，再加入氟碳树脂、有机硅树脂、氟硅烷偶联剂，形成甲组分；
②乙组分的制备：将聚四氟乙烯(PTFE颗粒)、疏水化改性的SiO2共混，形成乙组分；
③丙组分的制备：异氰酸酯(固化剂)作为丙组分；
3)将甲组分、乙组分、丙三组分共混，经过常温或者45℃下加热、超声及搅拌(加热搅拌)，形成乳浊液，得到应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料。
步骤3)中，所述超声的功率为180w～200w、频率为40Hz～60Hz，超声时间为10min～15min。
应用：将上述应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料涂到瓷绝缘子(绝缘子本体)的外表面上，形成的涂料涂层。
实施例4
一种应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)制备疏水化改性的SiO2：按SiO2、醇水溶液(醇水质量比为3:1)、氟硅烷偶联剂各原料所占质量百分数为：SiO2%205％、醇水溶液94％、氟硅烷偶联剂1％，称取SiO2、醇水溶液和氟硅烷偶联剂；将SiO2分散在醇水溶液中，与氟硅烷偶联剂进行水解反应，得到疏水化改性的SiO2(微、纳米颗粒)；
所述SiO2的粒径范围为10nm～1000nm；醇水溶液中醇、水的质量比为3：1；所述的醇为乙醇和异丙醇，乙醇、异丙醇的质量各占1/2；所述的氟硅烷偶联剂为全氟辛基三乙氧基硅烷和全氟癸基三乙氧基硅烷，全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷的质量各占1/2；
2)按各原料所占质量百分数为：丙烯酸树脂2％、溶剂60％、氟碳树脂14％、有机硅树脂1％、氟硅烷偶联剂4％、聚四氟乙烯(PTFE颗粒)14％、疏水化改性的SiO2%203％、异氰酸酯2％，选取丙烯酸树脂、溶剂、氟碳树脂、有机硅树脂、氟硅烷偶联剂、聚四氟乙烯(PTFE颗粒)、疏水化改性的SiO2、异氰酸酯，备用；
所述溶剂是乙酸乙酯、乙酸丁酯的混合物，乙酸乙酯、乙酸丁酯的质量各占1/2；所述丙烯酸树脂是由羟基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂的混合物，羟基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂的质量各占1/2；
①甲组分的制备：将丙烯酸树脂加入到溶剂中，再加入氟碳树脂、有机硅树脂、氟硅烷偶联剂，形成甲组分；
②乙组分的制备：将聚四氟乙烯(PTFE颗粒)、疏水化改性的SiO2共混，形成乙组分；
③丙组分的制备：异氰酸酯(固化剂)作为丙组分；
3)将甲组分、乙组分、丙三组分共混，经过常温或者40～50℃下加热、超声及搅拌(加热搅拌)，形成乳浊液，得到应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料。
步骤3)中，所述超声的功率为180w～200w、频率为40Hz～60Hz，超声时间为10min～15min。
应用：将上述应用于绝缘子防覆冰的耐腐蚀超疏水涂料涂到瓷绝缘子(绝缘子本体)的外表面上，形成的涂料涂层。
本发明实施例1-4中提供的瓷绝缘子的性能测试如下表所示：
由上表可知，由本发明提供的耐腐蚀、防覆冰超疏水涂料形成的绝缘子涂层具有超疏水、耐化学腐蚀、不易沾灰、防覆冰的能力，使得使用上述涂层的绝缘子中灰尘无法在表面附着，且涂层表面的水会将表层灰尘带走，从而使得本发明提供的绝缘子具有防污闪、防冰闪、寿命长的技术特点。说明：憎水性中HC1大于HC2，自洁性中1级大于2级。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
