一种高自洁型超滑防污闪涂料及其制备方法与流程

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种高自洁型超滑防污闪涂料及其制备方法。

背景技术：

输电线路绝缘子在污物存在的情况下易发生污闪，或在覆冰环境下发生冰闪，严重地影响了输电线路的安全运行，每年因绝缘子污闪和冰闪造成了严重的经济损失，给电力行业带来了巨大的困扰。当前采用室温硫化硅橡胶rtv涂料对绝缘子进行涂覆处理，但是rtv的防污闪、防冰闪效果并不理想，污闪和冰闪事件仍旧频繁发生。造成闪络事件的原因是rtv涂层在长时间运行后易积污，污物残留在涂层表面导致其电导率升高；同时rtv涂层表面的水滴不易滚落，自清洁效果较差，长时间经历雨、露、霜、雾、雪的侵蚀使得涂层局部润湿，润湿的高电导率表面会导致泄漏电流增加，当达到甚至超过临界电流值时，电弧贯穿两级并引发闪络，造成接地停电事故。rtv绝缘子在盐分浓度高的沿海地区或电厂附近更易发生闪络。此外，rtv涂层绝缘子在低温冻雨条件下容易覆冰，并且绝缘子串之间易形成连锁冰桥，融冰时润湿的高电导率表面易诱发冰闪。近些年来，兴起了采用超疏水涂料涂覆绝缘子表面形成防污闪涂层的解决方案，超疏水涂层的静态接触角大于150°、滚动角小于10°，其自清洁效果能够使表面的水滴滚动并冲走污物，起到一定的防污闪效果。但是超疏水涂层由于存在微纳米级粗糙多孔结构，涂层稳定性差，尤其是在经历外界的雨蚀、风蚀、砂蚀及覆冰作用后，其微观粗糙结构易被破坏，低表面能性亦会丧失，此时涂层便会失效。大多数超疏水涂层在3～6个月的户外运行后便失去超疏水性，甚至逐步失效为亲水状态，导致涂层绝缘子丧失防污闪性。

因此，需要开发具有高自洁性的憎水滑移型防污闪涂层，该涂层稳定性好，形成的涂层绝缘子具有良好的自洁性，污物难停留在表面；并且具有受猪笼草启发的超滑性，即憎水等级高，对水滴具有较低的滚动角，水滴的滑动能将污物带走，起到良好的自清洁效果，实现防污闪的作用；还具有一定的防覆冰效果，能减少覆冰量，避免冰闪事件的发生。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高自洁型超滑防污闪涂料及其制备方法，形成单组分的新型防污闪涂料，该涂料喷涂形成的涂层具有良好的自洁性、超滑性、防污闪性以及防覆冰性；还具有良好的耐腐蚀性和耐老化性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种高自洁型超滑防污闪涂料，其特征在于：由润滑油、氟碳树脂、溶剂、疏水sio2、聚四氟乙烯ptfe、硅烷偶联剂制备而成，各原料所占质量百分数为：润滑油4～12％、氟碳树脂10～15％、溶剂68～80％、疏水sio2为1～6％、聚四氟乙烯为1～5％、硅烷偶联剂0.2～1.5％。

按照上述技术方案，各原料所占质量百分数最佳为：润滑油6.96～11.24％、氟碳树脂11.24～12.6％、溶剂71.16～77.2％、疏水sio2为1.54～3％、聚四氟乙烯为1.8～2.25％、硅烷偶联剂0.77～1.11％。

按照上述技术方案，所述疏水sio2的制备方法为：按sio2、醇水溶液(醇水质量比为1～3:1)、硅烷偶联剂各原料所占质量百分数为：sio24～6％、醇水溶液92.2～95％、硅烷偶联剂0.6～1.8％，称取sio2、醇水溶液和硅烷偶联剂；将sio2搅拌分散在醇水溶液中，与硅烷偶联剂进行6～8h水解反应，得到疏水化改性的sio2乳浊液，经离心、洗涤和烘干后，得到疏水sio2，备用。

所述的醇为甲醇、乙醇、丙醇或者异丙醇中的一种或者几种按任意配比的混合物；所述的硅烷偶联剂为六甲基二硅氮烷、十六烷基三甲氧基硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷或者全氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或者几种按任意配比的混合物。

按照上述技术方案，所述的一种高自洁型超滑防污闪涂料的制备方法，其特征在于包含以下步骤：

(1)按各原料所占质量百分数为：润滑油4～12％、氟碳树脂10～15％、溶剂68～80％、疏水sio2为1～6％、聚四氟乙烯为1～5％、硅烷偶联剂0.2～1.5％，选取润滑油、氟碳树脂、溶剂、疏水sio2、聚四氟乙烯、硅烷偶联剂，备用；

(2)将润滑油加入到溶剂中，再加入疏水sio2，超声并搅拌均匀，形成混合溶液；

(3)将氟碳树脂、聚四氟乙烯(ptfe颗粒)、硅烷偶联剂依次加入到混合溶液中，经过常温或者40～50℃加热、超声及搅拌，形成均匀的乳浊液，得到高自洁型超滑防污闪涂料。

所述超声的功率为180w～200w、频率为40hz～60hz。

所述搅拌的速度为2000转/分钟。

按照上述技术方案，所述的润滑油是由羟基硅油、甲基硅油、小分子硅油、全氟聚醚油中的一种或者几种按任意配比的混合物。

按照上述技术方案，所述的溶剂是由乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异戊酯、丁酮、环己酮、甲苯或二甲苯中的一种或者几种按任意配比的混合物。

按照上述技术方案，所述的中疏水sio2粒径为10nm～1000nm。

按照上述技术方案，所述的硅烷偶联剂是由全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷中的一种或者几种按任意配比的混合物。

按照上述技术方案，所述的小分子硅油是指粘度低于150cst的硅油。

按照上述技术方案，所述的高自洁型超滑防污闪涂料的应用，其特征在于：按高自洁型超滑防污闪涂料与抛射剂的质量配比为1：0.4-0.6，将高自洁型超滑防污闪涂料和抛射剂通过气雾罐灌装，并喷涂至输电线路绝缘子的表面，喷射压力0.5～0.7mpa，在输电线路绝缘子的表面形成高自洁性、防污闪的超滑涂层。所述抛射剂为二甲醚、丁烷、二氟乙烷中的一种或者几种按任意配比的混合物。

刷涂、喷涂和浸涂等是现有的常规施工方法。本发明采用气雾罐喷涂的方式，具有便捷、轻量化的特点。

所述的高自洁性是指涂料涂覆在基材上并固化后，采用玻璃微珠法测试，自洁等级为1级，具有良好的自洁性。所述的防污闪性是指涂层绝缘子在涂污(盐密为0.1mg/cm²、灰密0.5mg/cm²的污秽度)后进行污耐压测试，其闪络电压与裸露绝缘子的闪络电压之比大于2.0，具有防污闪性。所述的超滑性是指涂层的喷水分级为hc1级，且涂层对水滴的滚动角＜10°，对污物具有良好的自清洁效果，能起到防污闪、防覆冰的效果。所述的耐腐蚀性是指涂层经3％的酸、碱和盐浸泡1d后，不发生脱落、起皮、起泡和变色。所述的耐老化性是指涂层在经历1000h紫外老化和1000h盐雾老化后，不发生起皮、开裂、腐蚀和脱落的现象。

长效超滑性的实现过程：新型防污闪涂层表层和内部含有大量具有低表面能性的润滑油，表层的润滑油充当润滑层的作用，同时涂层对润滑层因分子间作用力而有一定的吸附和固着作用，使其保持良好的稳定性。当水滴接触倾斜(只需不到10°的倾斜角度)的超滑涂层表面时，会自动滑离；涂层表层的润滑油在长时间的水滴冲刷后逐渐消耗，但涂层内部的润滑油会逐渐迁移至表面，对表层润滑层进行补充，实现自补充功能，从而涂层能维持持久的水滴滑移性。因此，本发明提供的高自洁型超滑防污闪涂层具有长效的憎水滑移性。

本发明的有益效果：本发明制得的涂料采用气雾罐喷涂至绝缘子的表面，涂料在常温下能快速自干固化，形成的涂层具有良好的自洁性，自洁等级为1级；具有良好的超滑性，憎水等级为hc1级，滚动角低于10°，水滴滑动并带走污物使其具有良好的自清洁效果；涂层绝缘子具有防污闪性，涂污后涂层绝缘子与裸露绝缘子的闪络电压之比大于2.0；具有良好的防覆冰性能，覆冰量较裸露绝缘子少50％以上；还具有良好的耐化学腐蚀性以及耐老化性，在3％酸、碱、盐中浸泡1d后不发生脱落、起皮、起泡和变色，在1000h紫外老化和1000h盐雾老化后不发生脱落、起皮、开裂、变色、腐蚀等现象。该新型防污闪涂料制备方法简单、易行；涂料采用气雾罐灌装，喷涂施工简便，省时省力；并且该防污闪涂层弥补了超疏水涂层强度和持久性的不足，能够起到长效防污闪、防冰闪的作用。

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

一种高自洁型超滑防污闪涂料，由羟基硅油(润滑油)、甲基硅油(润滑油)、小分子硅油(润滑油)、氟碳树脂、乙酸丁酯(溶剂)、疏水sio2、聚四氟乙烯ptfe、全氟癸基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂)制备而成，各原料所占质量百分数为：羟基硅油(润滑油)3.6％、甲基硅油(润滑油)3.6％、小分子硅油(润滑油)3.6％、氟碳树脂12.6％、乙酸丁酯(溶剂)71.9％、疏水sio2为1.8％、聚四氟乙烯ptfe为1.8％、全氟癸基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂)1.1％。所述的小分子硅油是指粘度低于150cst的硅油。

按照上述技术方案，所述疏水sio2的制备方法为：按sio2、醇水溶液(醇水质量比为1:1)、硅烷偶联剂各原料所占质量百分数为：sio26％、醇水溶液92.2％、硅烷偶联剂1.8％，称取sio2、醇水溶液和硅烷偶联剂；将sio2搅拌分散在醇水溶液中，与硅烷偶联剂进行6h水解反应，得到疏水化改性的sio2乳浊液，经离心、洗涤和烘干后，得到疏水sio2，备用。所述的醇为甲醇；所述的硅烷偶联剂为六甲基二硅氮烷。

上述的一种高自洁型超滑防污闪涂料的制备方法，包含以下步骤：

(1)按上述各原料配比，选取润滑油、氟碳树脂、溶剂、疏水sio2、聚四氟乙烯ptfe、硅烷偶联剂，备用；

(2)将润滑油加入到溶剂中，再加入疏水sio2，超声并搅拌均匀，形成混合溶液；

(3)将氟碳树脂、聚四氟乙烯(ptfe颗粒)、硅烷偶联剂依次加入到混合溶液中，经过常温或者40℃加热、超声及搅拌15～20min，形成均匀的乳浊液，得到高自洁型超滑防污闪涂料。

所述超声的功率为180w～200w、频率为40hz～60hz；所述搅拌的速度为2000转/分钟。

上述的高自洁型超滑防污闪涂料的应用，按高自洁型超滑防污闪涂料与抛射剂的质量配比为1：0.4-0.6，将高自洁型超滑防污闪涂料和抛射剂通过气雾罐灌装，并喷涂至输电线路绝缘子的表面，喷射压力0.5-0.7mpa，输电线路绝缘子的表面形成高自洁性、防污闪的超滑涂层。

实施例2

一种高自洁型超滑防污闪涂料，由羟基硅油(润滑油)、甲基硅油(润滑油)、氟碳树脂、乙酸乙酯(溶剂)、乙酸丁酯(溶剂)、疏水sio2、聚四氟乙烯ptfe、全氟癸基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂)制备而成，各原料所占质量百分数为：羟基硅油(润滑油)3.1％、甲基硅油(润滑油)3.86％、氟碳树脂11.6％、乙酸乙酯(溶剂)38.6％、乙酸丁酯(溶剂)38.6％、疏水sio2为1.54％、聚四氟乙烯ptfe为1.93％、全氟癸基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂)0.77％。

按照上述技术方案，所述疏水sio2的制备方法为：按sio2、醇水溶液(醇水质量比为2:1)、硅烷偶联剂各原料所占质量百分数为：sio25％、醇水溶液94％、硅烷偶联剂1％，称取sio2、醇水溶液和硅烷偶联剂；将sio2搅拌分散在醇水溶液中，与硅烷偶联剂进行7h水解反应，得到疏水化改性的sio2乳浊液，经离心、洗涤和烘干后，得到疏水sio2，备用。所述的醇为乙醇；所述的硅烷偶联剂为十六烷基三甲氧基硅烷。

上述的一种高自洁型超滑防污闪涂料的制备方法，包含以下步骤：

(1)按各原料配比，选取润滑油、氟碳树脂、溶剂、疏水sio2、聚四氟乙烯ptfe、硅烷偶联剂，备用；

(2)将润滑油加入到溶剂中，再加入疏水sio2，超声并搅拌均匀，形成混合溶液；

(3)将氟碳树脂、聚四氟乙烯(ptfe颗粒)、硅烷偶联剂依次加入到混合溶液中，经过常温或者45℃加热、超声及搅拌15～20min，形成均匀的乳浊液，得到高自洁型超滑防污闪涂料。

所述超声的功率为180w～200w、频率为40hz～60hz；所述搅拌的速度为2000转/分钟。

上述的高自洁型超滑防污闪涂料的应用，按高自洁型超滑防污闪涂料与抛射剂的质量配比为1：0.4-0.6，将高自洁型超滑防污闪涂料和抛射剂通过气雾罐灌装，并喷涂至输电线路绝缘子的表面，喷射压力0.5-0.7mpa，输电线路绝缘子的表面形成高自洁性、防污闪的超滑涂层。

实施例3

一种高自洁型超滑防污闪涂料，由羟基硅油(润滑油)、小分子硅油(润滑油)、氟碳树脂、二甲苯(溶剂)、乙酸丁酯(溶剂)、疏水sio2、聚四氟乙烯ptfe、硅烷偶联剂制备而成，各原料所占质量百分数为：羟基硅油(润滑油)9.34％、小分子硅油(润滑油)1.9％、氟碳树脂11.24％、二甲苯(溶剂)22.47％、乙酸丁酯(溶剂)48.69％、疏水sio2为3％、聚四氟乙烯为2.25％、硅烷偶联剂1.11％。

所述的小分子硅油是指粘度低于150cst的硅油。

所述疏水sio2的制备方法为：按sio2、醇水溶液(醇水质量比为3:1)、硅烷偶联剂各原料所占质量百分数为：sio24％、醇水溶液95％、硅烷偶联剂1.0％，称取sio2、醇水溶液和硅烷偶联剂；将sio2搅拌分散在醇水溶液中，与硅烷偶联剂进行8h水解反应，得到疏水化改性的sio2乳浊液，经离心、洗涤和烘干后，得到疏水sio2，备用。所述的醇为丙醇和异丙醇的混合物，丙醇、异丙醇的质量各占1/2；所述的硅烷偶联剂为全氟癸基三甲氧基硅烷和全氟辛基三乙氧基硅烷的混合物，全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷的质量各占1/2。

上述的一种高自洁型超滑防污闪涂料的制备方法，包含以下步骤：

(1)按原料配比，选取润滑油、氟碳树脂、溶剂、疏水sio2、聚四氟乙烯、硅烷偶联剂，备用；

(2)将润滑油加入到溶剂中，再加入疏水sio2，超声并搅拌均匀，形成混合溶液；

(3)将氟碳树脂、聚四氟乙烯(ptfe颗粒)、硅烷偶联剂依次加入到混合溶液中，经过常温或者50℃加热、超声及搅拌15～20min，形成均匀的乳浊液，得到高自洁型超滑防污闪涂料。

所述超声的功率为180w～200w、频率为40hz～60hz。所述搅拌的速度为2000转/分钟。

上述的高自洁型超滑防污闪涂料的应用，按高自洁型超滑防污闪涂料与抛射剂的质量配比为1：0.4-0.6，将高自洁型超滑防污闪涂料和抛射剂通过气雾罐灌装，并喷涂至输电线路绝缘子的表面，喷射压力0.5-0.7mpa，输电线路绝缘子的表面形成高自洁性、防污闪的超滑涂层。

对比例1

超疏水涂料的制备方法包括如下步骤：

首先将3.5份氟碳树脂加入到20份乙酸丁酯中，再加入1.3份疏水sio2，超声搅拌均匀；再往溶液中加入0.5份ptfe颗粒，0.3份全氟癸基三甲氧基硅烷，经40℃加热、超声及搅拌15～20min，形成半透明乳浊液，即为超疏水涂料。将涂料通过气雾罐灌装，并喷涂至绝缘子表面，形成接触角为153°、滚动角为7.3°的超疏水涂层。

对比例2

超疏水涂料的制备方法包括如下步骤：

首先将3份氟碳树脂加入到6份二甲苯和13份乙酸丁酯混合的溶剂中，再加入1.0份疏水sio2，超声并搅拌均匀；再加入0.8份ptfe颗粒，0.3份十六烷基三甲氧基硅烷，经常温下超声及搅拌15～20min，形成乳浊液，即为超疏水涂料。将涂料通过气雾罐喷涂的方式涂覆到绝缘子表面，形成接触角为154°、滚动角为7.6°的超疏水涂层。

本发明实施例1-3与对比例1-2中提供的瓷绝缘子涂层的性能测试结果如下表所示：

表1涂层绝缘子的性能测试结果

注：憎水性hc1级高于hc2级；附着力1级高于2级；滚动角越低表明水滴越容易滑动。

表2涂层绝缘子的户外运行测试

注：憎水等级hc1至hc7级时，憎水效果逐级递减。

由上表可知，由本发明提供的高自洁型超滑防污闪涂料形成的绝缘子涂层具有超滑(超滑性)、高自洁、耐腐蚀和耐候的特性，并且其户外运行寿命远高于相应的超疏水涂层，具有持久的耐用性。超滑防污闪涂层绝缘子表面的灰尘无法附着，涂层表面的水滴能够将表层灰尘带走，从而使得本发明提供的高自洁型超滑防污闪涂层绝缘子具有防污闪、防冰闪(防覆冰性)、涂层寿命长的技术特点。

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。