一种聚烯烃塑料绝缘子用憎水迁移剂的制作方法

1.本发明是一种聚烯烃塑料绝缘子用憎水迁移剂，属于输电线路绝缘子材料技术领域。


背景技术：

2.绝缘子是输电线路中连接铁塔与电线的绝缘设备，其伞套材料必须具有较好的憎水性以及憎水性迁移特性，以使伞套材料表面的憎水性透过附着于伞套上的污层，使污层表面具有憎水性，从而一定程度上避免绝缘子在脏污潮湿条件下发生沿面闪络导致污闪停电事故。
3.含氟材料是一种耐候性优异的憎水材料，原因在于：氟原子获得一个电子可形成稳定的负一价结构，成键后的键能大，如碳
‑
氟键的键能可达450kj/mol以上，化学稳定性极其优异，且表面能低、憎水性好。许多研究利用含氟化合物的憎水和耐候性等特性来改性其他材料，如发明专利申请cn107418147a公开了一种憎水性电气绝缘环氧树脂组合物，在原料中添加含氟改性剂和含硅改性剂，所述含氟改性剂采用分子量不超过850的低分子量氟化物，为六氟环丙烷、六氟环丙烷的二聚体、六氟环丙烷的三聚体、六氟环丙烷的四聚体或十二氟庚醇中的一种或多种，目的是提升环氧树脂组合物的憎水性能，以用作绝缘子的伞裙材料。发明专利cn105111364b公开了一种含氟丙烯酸酯共聚物整理剂，由氟代单体、非氟代的丙烯酸酯类单体等聚合制成，所述氟代单体为甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯或甲基丙烯酸十二氟庚酯中的一种，在聚丙烯酸酯侧链中引入有机氟，可有效降低聚合物的表面张力，提高材料的耐候性、热稳定性和化学稳定性，得到良好的拒水拒油和防污性。
4.发明专利cn110423394b公开了一种具有长效憎水特性的聚烯烃绝缘子材料，由40
‑
55份聚乙烯、30
‑
50份聚丙烯、0.2
‑
0.5份抗氧剂、0.5
‑
1.5份硅酮、0.2
‑
0.5份光稳定剂和1
‑
10份改性硅油组合物等组成，所述改性硅油组合物由脂肪酸与侧链氨基硅油反应得到，作为聚烯烃绝缘材料的憎水迁移剂使用，然而该技术中的改性硅油组合物为液态，会被雨水冲刷流失，影响憎水周期。
5.然而，现有含氟材料及技术，不能直接用作聚烯烃塑料绝缘子的憎水迁移剂，原因在于：现有的小分子含氟材料大都为液态，且与聚烯烃塑料相容性差，加入后容易迁移析出，导致聚烯烃塑料降低长期憎水功能；如直接使用一些含氟的聚合物，如含氟的丙烯酸酯共聚物、聚偏二氟乙烯等高分子树脂，该类高分子树脂不能迁出到聚烯烃材料表面，也不具备憎水性迁移功能特性，即不能使附着在绝缘子表面的污秽具备憎水性，容易引起输电线路绝缘子污闪事故。


技术实现要素：

6.本发明是一种聚烯烃塑料绝缘子用憎水迁移剂，与聚烯烃材料相容性良好，室温下呈现固态，迁移到聚烯烃材料表面后，不易被雨水冲刷流失，特别能使附着在聚烯烃绝缘
子表面的污秽具备憎水性，可赋予聚烯烃材料长期的憎水性、憎水性迁移及防污性能。
7.本发明的聚烯烃塑料绝缘子用憎水迁移剂的技术方案：按重量份计，原料组成包括15
‑
40份脂肪胺和60
‑
85份全氟烷基丙烯酸酯，经化学反应得到固态产品；所述的脂肪胺由1
‑
5份二异辛胺、1
‑
5份十二胺和20
‑
35份十八胺组成；所述的全氟烷基丙烯酸酯为全氟丁基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯和全氟癸基乙基丙烯酸酯的一种或多种。
8.所述的憎水迁移剂的制备步骤：在反应瓶中按比例加入脂肪胺和全氟烷基丙烯酸酯单体，充入氮气(或氩气)保护，在30
‑
80℃下搅拌反应数小时，用红外光谱监测到丙烯酸酯化合物中双键的特征峰(大约1560cm
‑1)消失后，停止反应，冷却得到所述的憎水迁移剂。
9.本发明的原理及有益效果：
10.所述的憎水迁移剂，由不同分子量、分子结构的脂肪胺和不同氟含量的全氟烷基丙烯酸酯，通过胺与丙烯酸酯官能团的点击反应而成，该制备方法具有反应快速、无溶剂、产率高、无后续处理过程等优点。制成的憎水迁移剂的分子结构，一端为全氟烷基，具有优异的憎水性和耐候性；另一端为饱和碳氢结构的脂肪烃，与聚烯烃树脂的分子结构类似，具有很好的互容性。因此，本发明作为一种新颖的憎水迁移剂加入到聚烯烃材料中，可赋予聚烯烃材料憎水性、憎水性迁移及防污性能，具有很好地防止输电线路聚烯烃绝缘子表面污闪的作用。
11.进一步，为使憎水迁移剂具有不同的表面迁出时间，从而使得聚烯烃绝缘子表面具有长期有效的憎水性和憎水性迁移特性，本技术方案：(1)利用不同分子量的脂肪胺与不同的全氟烷基丙烯酸酯的反应，制备出不同氟含量的化合物，以有效调控憎水迁移剂与聚烯烃的相互作用，从而具有不同迁出时间；(2)利用二异辛胺的支化结构，与聚烯烃分子链产生缠绕现象，以控制憎水迁移剂的迁出时间；(3)憎水迁移剂在室温下为固态，既显著延长了在绝缘子伞套材料中憎水迁移剂的迁移时间，又避免了现有技术中憎水迁移剂一般为液态，容易迁出于材料表面且易被雨水冲刷掉，导致材料憎水有效性不够持久的弊端。
具体实施方式
12.实施例1
13.一种聚烯烃塑料绝缘子用憎水迁移剂的技术方案：按重量份计，原料组成包括34份脂肪胺和66份全氟烷基丙烯酸酯，所述的脂肪胺由3份二异辛胺、3份十二胺和28份十八胺组成，所述的全氟烷基丙烯酸酯为全氟辛基乙基丙烯酸酯。
14.所述的憎水迁移剂的制备步骤：在反应瓶中按比例加入各种胺和全氟烷基丙烯酸单体，充入氮气(或氩气)保护，在70℃下搅拌反应2小时，用红外光谱监测到丙烯酸酯化合物中双键的特征峰(大约1560cm
‑1)消失，停止反应，冷却得到所述的憎水迁移剂。
15.使用时，在聚烯烃粒料中，加入1％重量份数的憎水迁移剂，充分混合搅拌5分钟，双螺杆挤出(180
‑
200℃)、水冷、热风干燥造粒，在注塑机中注入模具成型，得到聚烯烃绝缘子材料。主要憎水性及憎水性迁移性能包括：(1)喷水法分级为hc1级、水接触角为103
°
；(2)水中浸泡96小时后保持hc等级为1、水接触角为101
°
；(3)在模拟污秽下(标准灰密nsdd＝0.5mg/cm2，盐密sdd＝0.1mg/cm2)，憎水性迁移96小时后，hc等级为3、水接触角90
°
。(4)用丙酮清洁材料表面，擦去表面憎水剂，室温放置时间0、4、8、12、24小时，水接触角分别为
92
°
、95
°
、97
°
、102
°
，表明憎水迁移剂从内部迁移至材料表面。
16.实施例2
17.一种聚烯烃塑料绝缘子用憎水迁移剂的技术方案：按重量份计，原料组成包括25份脂肪胺和75份全氟烷基丙烯酸酯，所述的脂肪胺由2份二异辛胺、2份十二胺和21份十八胺组成，所述的全氟烷基丙烯酸酯由25份全氟丁基乙基丙烯酸酯、25份全氟己基乙基丙烯酸酯、25份全氟辛基乙基丙烯酸酯组成。
18.所述的憎水迁移剂的制备步骤：在反应瓶中按比例加入各种胺和全氟烷基丙烯酸单体，充入氮气(或氩气)保护，在70℃下搅拌反应2小时，用红外光谱监测到丙烯酸酯化合物中双键的特征峰(大约1560cm
‑1)消失，停止反应，冷却得到所述的憎水迁移剂。
19.使用时，在聚烯烃粒料中，加入1％重量份数的憎水迁移剂，充分混合搅拌5分钟，双螺杆挤出(180
‑
200℃)、水冷、热风干燥造粒，在注塑机中注入模具成型，得到聚烯烃绝缘子材料。主要憎水性能包括：(1)喷水法分级为hcl级、水接触角为107
°
；(2)水中浸泡96小时后，保持hc等级为1、水接触角为103
°
；(3)在模拟污秽下(标准灰密nsdd＝0.5mg/cm2，盐密sdd＝0.1mg/cm2)，憎水性迁移96小时后，hc等级为3、水接触角为92
°
；(4)用丙酮清洁材料表面，擦去表面憎水剂，室温放置时间为0、4、8、12、24小时，水接触角分别为94
°
、96
°
、98
°
、103
°
，表明憎水迁移剂从内部可迁移至材料表面。
20.空白对比：不含憎水迁移剂的聚烯烃绝缘子样品的主要憎水性能为：(1)喷水法分级为hc1级、水接触角为91
°
；(2)水中浸泡96小时后，保持hc等级为1、水接触角为88
°
；(3)在模拟污秽下(标准灰密nsdd＝0.5mg/cm2，盐密sdd＝0.1mg/cm2)，憎水性迁移96小时后，hc等级为4、水接触角为70
°
；(4)用丙酮清洁材料表面，室温放置时间为0、4、8、12、24小时，水接触角分别为90
°
、91
°
、91
°
、91
°
21.上述实施例与空白样品的对比说明：仅加入1％的憎水迁移剂，可使聚烯烃材料表面的水接触角从90
°
增大至100
°
及以上；水中浸泡96小时后，水接触角仍保持在100
°
以上；进一步，憎水性可迁移至附着于表面的污层，污层的水接触角从70
°
提升到90
°
，可减少雨水与材料表面的接触面，并使雨水成水滴状迅速流淌，显著提高绝缘子的耐污闪能力。