用于玻璃絕緣子防污閃自清潔涂料的制備方法
【專利摘要】本發明涉及涂料領域，旨在提供一種用于玻璃絕緣子防污閃自清潔涂料的制備方法。該方法包括：步驟A：將鈦酸丁酯、正硅酸乙酯加入乙二醇中并在室溫下密封攪拌，然后倒入丙酮中劇烈攪拌后陳化，過濾得到的沉淀物洗滌后分散在去離子水中；然后在80℃水浴攪拌，再將沉淀物過濾，干燥獲得具有納米粗糙表面結構的硅鈦復合微球；步驟B：將硅鈦復合微球分散到乙醇水溶液中，形成硅鈦復合微球分散液，再加入納米氧化物顆粒、硅烷偶聯劑，調節pH值為3，在水浴條件下反應；最后有機硅改性氟樹脂，繼續反應，獲得用于玻璃絕緣子防污閃自清潔涂料；與現有技術相比，本發明有效提高了涂層機械性能和耐老化性能，延長其使用壽命；有效增強了涂層的憎水性能。
【專利說明】用于玻璃絕緣子防污閃自清潔涂料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明是關于涂料領域，特別涉及用于玻璃絕緣子防污閃自清潔涂料的制備方法。
【背景技術】
[0002]玻璃絕緣子表面為高能面，具有親水性，其表面易被水浸潤會形成連續水膜，當表面附著污穢物中的可溶物質逐漸溶于水膜后，會在表面形成一層導電膜，使絕緣子的絕緣水平大大降低，在電力場的作用下出現強烈放電的污閃現象。污閃在電力系統中已成為嚴重威脅設備和電網安全運行的災難性故障。此外，玻璃材料長時間接觸水、污物等情況下，會導致堿金屬的溶出，從而使玻璃表面出現裂紋，引起力學性能下降。目前，國內電力系統普遍采用的防污閃措施有定期人工清掃、加強絕緣配置、帶電機械干清掃、帶電水沖洗、加裝輔助傘裙、合理配置外絕緣爬距、采用半導體釉絕緣子、采用防污閃有機涂料等。在這些措施中，人工清掃費時費力；帶電水沖洗和機械干清掃效率低下；在絕緣子表面涂敷防污閃涂料是解決污閃問題的最經濟有效方法。目前，應用最多的是硫化硅橡膠防污閃涂料。由于防污閃涂料的主體為有機高分子材料，存在機械性能差、易磨損；且長期暴露于戶外，受到紫外線照射、電磁場 以及風沙等作用，易產生老化現象，造成涂料使用壽命降低。而涂料的憎水性能則與涂層的化學成分和微觀結構密切相關，當前主要是利用低表面能的含氟材料使涂層獲得良好的憎水性能，而通過增加表面粗糙度則可進一步提高涂層憎水性，構造該類表面結構已成為研究的熱點。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種用于玻璃絕緣子防污閃自清潔涂料的制備方法。
[0004]為解決上述技術問題，本發明的解決方案是:
[0005]提供一種用于玻璃絕緣子防污閃自清潔涂料的制備方法，包括以下步驟:
[0006]步驟A:將鈦酸丁酯、正硅酸乙酯加入乙二醇中，并在室溫下密封攪拌10h_20h，得到乙二醇化的先驅體溶液；然后將其迅速倒入含水量為0.2%~2%的丙酮中，劇烈攪拌
0.5h~1.5h后，陳化2h，過濾獲得白色沉淀物；用無水乙醇和去離子水依次洗滌沉淀物5次后，分散在質量是其100倍的去離子水中；然后在80°C水浴攪拌3h~10h，再將沉淀物過濾，在50°C下干燥獲得具有納米粗糙表面結構的硅鈦復合微球；
[0007]所述鈦酸丁酯和正硅酸乙酯的摩爾比為10:1~1: 1，鈦酸丁酯與乙二醇的質量比為1: 10~1: 20，鈦酸丁酯與丙酮的質量比為15:~11: 2 ;
[0008]步驟B:以質量百分比濃度為95%的乙醇水溶液作為分散液，將步驟A中制得的硅鈦復合微球分散到分散液中，形成固含量為5%的娃鈦復合微球分散液,再加入質量為分散液總質量1%~3%的納米氧化物顆粒；然后按硅烷偶聯劑與硅鈦復合微球質量比為1:1~3: I加入硅烷偶聯劑，用鹽酸調節pH值為3，在50°C~80°C水浴條件下反應2h~IOh ;最后按有機娃改性氟樹脂與娃鈦復合微球質量比為50:1~10:1加入有機娃改性氟樹月旨，繼續反應2h~5h，獲得用于玻璃絕緣子防污閃自清潔涂料；
[0009]其中，所述有機硅改性氟樹脂的制備方法為:將含氟丙烯酸酯單體、甲基丙烯酸甲酯、二甲基甲酰胺、乙烯基三乙氧基硅烷、2，2-偶氮二異丁腈按質量比為I: I: 1.2: 0.8: 0.02混合，水浴攪拌加熱到70°C，反應4h，將該混合物自然冷卻至400C，在攪拌下加入乙醇與丁酮體積比為3: I的混合溶劑，獲得固含量為10%~30%的有機硅改性氟樹脂。
[0010]本發明中，步驟A中乙二醇化的先驅體溶液迅速倒入丙酮后，其攪拌速率為1200r/min ~2000r/min。
[0011]本發明中，步驟B中所述納米氧化物顆粒的粒徑為30nm~80nm，是二氧化硅、二氧化鈦、三氧化二鋁納米顆粒中的至少一種。
[0012]本發明中，步驟B中所述硅烷偶聯劑是乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或丙烯基三甲氧基硅烷中的至少一種。
[0013]本發明的實現原理:本發明合成的有機無機納米復合材料可以更有效地結合高分子材料的柔韌性和無機材料的剛性，利用有機硅可增強復合材料成膜特性和涂層柔軟性；利用無機納米顆粒可充實膜層、吸收紫外線，提高涂層機械性能和耐老化性能，延長其使用壽命。通過在涂料中引入具有納米粗糙表面結構的硅鈦復合微球，最終可在氟改性有機硅涂層表面構造出類似荷葉表面的微/納粗糙結構，即在疏水性涂層表面產生微米級的凸起，而在凸起的表面則是由納米顆粒堆積形成的納米粗糙結構，從而進一步提高涂層的憎水性能。
[0014]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0015]1、有效提高了涂層機械性能和耐老化性能，延長其使用壽命；
[0016]2、有效增強了涂層的憎水性能。
【具體實施方式】
[0017]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步詳細描述:
[0018]用于玻璃絕緣子防污閃自清潔涂料的制備方法，包括以下步驟:
[0019]步驟A:將鈦酸丁酯、正硅酸乙酯加入乙二醇中，并在室溫下密封攪拌10h_20h，得到乙二醇化的先驅體溶液；然后將其迅速倒入含水量為0.2%~2%的丙酮中，劇烈攪拌
0.5h~1.5h后，陳化2h，過濾獲得白色沉淀物；用無水乙醇和去離子水依次洗滌沉淀物5次后，分散在質量是其100倍的去離子水中；然后在80°C水浴攪拌3h~10h，再將沉淀物過濾，在50°C下干燥獲得具有納米粗糙表面結構的硅鈦復合微球；
[0020]所述鈦酸丁酯和正硅酸乙酯的摩爾比為10:1~1: 1，鈦酸丁酯與乙二醇的質量比為1: 10~1: 20，鈦酸丁酯與丙酮的質量比為15:~11: 2 ;
[0021]步驟B:以質量百分比濃度為95%的乙醇水溶液作為分散液，將步驟A中制得的硅鈦復合微球分散到分散液中，形成固含量為5%的娃鈦復合微球分散液,再加入質量為分散液總質量1%~3%的納米氧化物顆粒；然后按硅烷偶聯劑與硅鈦復合微球質量比為1:1~3: I加入硅烷偶聯劑，用鹽酸調節pH值為3，在50°C~80°C水浴條件下反應2h~IOh ;最后按有機娃改性氟樹脂與娃鈦復合微球質量比為50:1~10:1加入有機娃改性氟樹月旨，繼續反應2h~5h，獲得用于玻璃絕緣子防污閃自清潔涂料；
[0022]其中，所述有機硅改性氟樹脂的制備方法為:將含氟丙烯酸酯單體、甲基丙烯酸甲酯、二甲基甲酰胺、乙烯基三乙氧基硅烷、2，2-偶氮二異丁腈按質量比為I: I: 1.2: 0.8: 0.02混合，水浴攪拌加熱到70°C，反應4h，將該混合物自然冷卻至400C，在攪拌下加入乙醇與丁酮體積比為3: I的混合溶劑，獲得固含量為10%~30%的有機硅改性氟樹脂。
[0023]下面的實施例可以使本專業的專業技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。分別通過8個實施例成功制得用于玻璃絕緣子防污閃自清潔涂料，各實施例中的試驗數據見下表1。
[0024]表1實施例數據表
[0025]
【權利要求】
1.用于玻璃絕緣子防污閃自清潔涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟A:將鈦酸丁酯、正硅酸乙酯加入乙二醇中，并在室溫下密封攪拌10h-20h，得到乙二醇化的先驅體溶液；然后將其迅速倒入含水量為0.2%~2%的丙酮中，劇烈攪拌0.5h~1.5h后，陳化2h，過濾獲得白色沉淀物；用無水乙醇和去離子水依次洗滌沉淀物5次后，分散在質量是其100倍的去離子水中；然后在80°C水浴攪拌3h~10h，再將沉淀物過濾，在50 °C下干燥獲得具有納米粗糙表面結構的硅鈦復合微球； 所述鈦酸丁酯和正硅酸乙酯的摩爾比為10:1~1: 1，鈦酸丁酯與乙二醇的質量比為1: 10~1: 20，鈦酸丁酯與丙酮的質量比為1: 5~1: 12; 步驟B:以質量百分比濃度為95%的乙醇水溶液作為分散液，將步驟A中制得的硅鈦復合微球分散到分散液中，形成固含量為5%的娃鈦復合微球分散液,再加入質量為分散液總質量1%~3%的納米氧化物顆粒；然后按硅烷偶聯劑與硅鈦復合微球質量比為1:1~3: 1加入硅烷偶聯劑，用鹽酸調節pH值為3，在50°C~80°C水浴條件下反應2h~IOh ;最后按有機娃改性氟樹脂與娃鈦復合微球質量比為50:1~10:1加入有機娃改性氟樹月旨，繼續反應2h~5h，獲得用于玻璃絕緣子防污閃自清潔涂料； 其中，所述有機硅改性氟樹脂的制備方法為:將含氟丙烯酸酯單體、甲基丙烯酸甲酯、二甲基甲酰胺、乙烯基三乙氧基硅烷、2，2-偶氮二異丁腈按質量比為1: 1: 1.2: 0.8: 0.02混合，水浴攪拌加熱到70°C，反應4h，將該混合物自然冷卻至40°C，在攪拌下加入乙醇與丁酮體積比為3: I的混合溶劑，獲得固含量為10%~30%的有機硅改性氟樹脂。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A中，乙二醇化的先驅體溶液迅速倒入丙酮后，其攪拌速率為1200r/min~2000r / min。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B中，所述納米氧化物顆粒的粒徑為30nm~80nm，是二氧化硅、二氧化鈦、三氧化二鋁納米顆粒中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B中，所述硅烷偶聯劑是乙烯基三氯硅烷、乙烯基二乙氧基硅烷或丙烯基二甲氧基硅烷中的至少一種。
【文檔編號】C08F220/22GK103614044SQ201310602053
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】申乾宏, 吳春春, 張啟龍, 楊輝, 汪海風, 程笛 申請人:浙江大學