一种纳米氧化铜超疏水涂料的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于材料学领域，涉及一种纳米氧化铜超疏水涂料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 国家电网拟在2015年建成华北、华东、华中（"三华"）特高压电网，形成"三纵三 横"的环网，从根本上解决我国电网输电损耗大、能源供需分布不合理等制约国民经济发展 的关键瓶颈，而直流特高压输电是满足这种要求的关键技术之一。目前，我国在直流特高压 绝缘材料研发和制造方面与发达国家还有较大差距，关键绝缘材料基本靠进口，受制于人。 绝缘子在电气上起着绝缘的作用，在机械上起着支撑的作用。我国国内空气污染严重、气候 条件复杂;其中污闪和覆冰是造成绝缘子安全事故的两大主要问题，必须加以研究并抑制。 目前，电力系统广泛采用RTV涂料作为防止污闪事故发生的主要措施，RTV因为其优异的憎 水性和憎水迀移性而使得耐污闪的电压大大提高，有效地防止污闪事故发生。但是RTV涂料 的静态接触角低于120°，没有防覆冰效果;RTV涂料属于有机绝缘材料，机械性能较差，在使 用一段时间后容易出现老化、龟裂、剥落、电痕、电蚀损及运行后在较短时间内憎水性丧失 等现象。因此，研究一种新型的既能防污闪又能防覆冰的涂料一直是电力系统中的热点问 题。
[0003] 俗话说荷叶"出淤泥而不染"，这是由于荷叶表面具有粗糙的微观形貌以及疏水的 表皮蜡。这种特殊的结构有助于在荷叶与水滴表面形成一层气膜，进而防止水将荷叶润湿。 水滴在荷叶上形成一个球形(接触角大于150°)，像这样的表面，就是"超疏水表面"。这种超 疏水表面可以有效地防止被污水污染，还具有优异的防污闪和防覆冰性能。受此启发，研究 并制备具有防污闪和防覆冰的超疏水功能表面得到了广泛的关注和重视。
[0004] 文献（Journal of Material Chemical A，2013,1:13869-13877)报道了一种以千 年芋为模板以特制聚合物为涂层的超疏水表面制备方法，该方法的缺点是千年芋的叶片有 尺寸限制，且特制聚合物的制备方法较为复杂。文献(Langmuir，2006，11: 4917-4919)报 道了一种应用飞秒激光制备超疏水表面的方法，该方法的缺点是飞秒激光设备成本昂贵。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种成本低、工艺简单、且无污染的 适合工业化生产的纳米氧化铜超疏水涂料的制备方法，该疏水涂料具有良好的防污闪和防 覆冰性能。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的： 一种纳米氧化铜超疏水涂料的制备方法，包括如下步骤： a.氧化铜纳米颗粒表面的改性 将氧化铜纳米颗粒原料充分溶解在乙醇中至质量浓度为5-20%，向其中加入低表面能 材料充分混合得悬浮液，所述低表面能材料在乙醇中的质量浓度为〇. 5-2%;将悬浮液在充 分搅拌下下反应18-48小时;搅拌反应后烘干，研磨，得改性氧化铜纳米颗粒； b.超疏水涂料的制备 将改性氧化铜纳米颗粒充分溶解在异丙醇中至质量浓度为10-20%，超声波搅拌5-15分 钟，得溶液a;将硅橡胶溶解在异丙醇中至质量浓度为5-10%，超声波搅拌10-20分钟，得溶液 b;在涂料使用前，将溶液a和b按照体积比0.5~1.5:1的比例混合后，制备得到超疏水涂料。
[0007] 进一步的，所述低表面能材料为硫醇或硬脂酸。
[0008] 进一步的，所述低表面能材料为正辛基硫醇或十八烷基硫醇。
[0009] 进一步的，步骤a所述纳米氧化铜颗粒原料粒径为40_200nm。
[0010] 本发明制得的超疏水涂料采用浸渍提拉、喷涂、涂抹等方法进行涂覆，将涂覆完毕 后的基体在室温下干燥30-60min，即可得到超疏水涂层。
[0011] 本发明的有益效果在于:氧化铜纳米颗粒具有的微纳米结构和粗糙度能够与低表 面能材料充分结合，结合性能大大优于传统的二氧化硅和二氧化钛，且成本低;采用低表面 能材料，尤其是硫醇的使用，能够提高涂料的疏水性能。
[0012] 本发明基于改性氧化铜纳米颗粒制备超疏水涂料，改型超疏水涂料可以采用浸渍 提拉、喷涂、涂抹等多种施工方式进行涂覆，且涂覆后室温下干燥不到1小时即可使用，具有 制备简单、成本低，使用方便的优点;本发明制备的超疏水涂料，憎水性强，防污闪和防覆冰 能力高，性能优良，适合大规模生产和应用。
【具体实施方式】
[0013] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施 例中的【具体实施方式】，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做出创造性劳动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。
[00M] 实施例1 a. 氧化铜纳米颗粒表面的改性 将粒径为50nm的氧化铜纳米颗粒原料充分溶解在乙醇溶液中至质量浓度为10%，向其 中加入正辛基硫醇充分混合得悬浮液，正辛基硫醇在乙醇中的质量分数为1%;将悬浮液在 充分搅拌下的情况下反应24小时，然后烘干，研磨得改性氧化铜纳米颗粒； b. 超疏水涂料的制备 将步骤a所得改性氧化铜纳米颗粒充分溶解在异丙醇溶液中至质量分数为10%，超声波 搅拌10分钟后，得溶液a;将硅橡胶充分溶解在异丙醇溶液中至质量分数5%，超声波搅拌10 分钟，得溶液b;在涂料使用前，将溶液a和b按照1:1的比例混合后，制备得到超疏水涂料。
[0015] 实施例1的超疏水涂料采用浸渍提拉方法进行涂覆，将涂覆完毕后的基体在室温 下干燥60min，即可得到超疏水涂层。
[0016] 实施例2 a.氧化铜纳米颗粒表面的改性 将粒径为40nm的氧化铜纳米颗粒充分溶解在乙醇溶液中至质量浓度为15%，向其中加 入正辛基硫醇充分混合得悬浮液，正辛基硫醇在乙醇中的质量分数为1.5%;将悬浮液在充 分搅拌下的情况下反应36小时，然后烘干，研磨得改性氧化铜纳米颗粒； b.超疏水涂料的制备 将步骤a所得改性氧化铜纳米颗粒充分溶解在异丙醇溶液中至质量分数为15%，超声波 搅拌15分钟后，得溶液a;将硅橡胶充分溶解在异丙醇溶液中至质量分数10%，超声波搅拌15 分钟，得溶液b;在涂料使用前，将溶液a和b按照1.5:1的比例混合后，制备得到超疏水涂料。
[0017] 实施例2的超疏水涂料采用喷涂方法进行涂覆，将涂覆完毕后的基体在室温下干 燥45min，即可得到超疏水涂层。
[0018] 实施例3 a. 氧化铜纳米颗粒表面的改性 将粒径为200nm的氧化铜纳米颗粒充分溶解在乙醇溶液中至质量浓度为5%，向其中加 入正辛基硫醇充分混合得悬浮液，正辛基硫醇在乙醇中的质量分数为0.5%;将悬浮液在充 分搅拌下的情况下反应12小时，然后烘干，研磨得改性氧化铜纳米颗粒； b. 超疏水涂料的制备 将步骤a所得改性氧化铜纳米颗粒充分溶解在异丙醇溶液中至质量分数为5%，超声波 搅拌20分钟后，得溶液a;将硅橡胶充分溶解在异丙醇溶液中至质量分数5%，超声波搅拌7分 钟，得溶液b;在涂料使用前，将溶液a和b按照1:1的比例混合后，制备得到超疏水涂料。
[0019] 实施例3的超疏水涂料采用涂膜方法进行涂覆，将涂覆完毕后的基体在室温下干 燥30min，即可得到超疏水涂层。
[0020] 实施例4-6 实施例4-6与实施例1-3不同之处仅在于，低表面能材料选用十八烷基硫醇。
[0021 ] 实施例7-9 实施例7-9与实施例1-3不同之处仅在于，低表面能材料选用硬脂酸。
[0022] 对比例1 对比例1与实施例1不同之处在于，用二氧化硅纳米颗粒原料替代氧化铜纳米颗粒原 料，二氧化娃纳米颗粒粒径为50nm〇
[0023] 对比例2 对比例1与实施例1不同之处在于，用二氧化钛纳米颗粒原料替代氧化铜纳米颗粒原 料，二氧化钛纳米颗粒粒径为50nm〇
[0024] 实验例 将实施例1_ 9和对比例1 - 2制备方法所得的超疏水涂料得到超疏水涂层，进行性能检 测，结果如表1-4。
[0025]效果例的检测中，憎水性检测参见电力行业标准DL/T 864-2004;接触角和滚动角 由JC2000F接触角测量仪测量得;防污闪性能，参见电力行业标准DL/T 627-2012的自洁性 检测方法。
【主权项】
1. 一种纳米氧化铜超疏水涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： a. 氧化铜纳米颗粒表面的改性 将氧化铜纳米颗粒原料充分溶解在乙醇中至质量浓度为5-20%，向其中加入低表面能 材料充分混合得悬浮液，所述低表面能材料在乙醇中的质量浓度为〇. 5-2%;将悬浮液在充 分搅拌下下反应18-48小时;搅拌反应后烘干，研磨得改性氧化铜纳米颗粒； b. 超疏水涂料的制备 将改性氧化铜纳米颗粒充分溶解在异丙醇中至质量浓度为10-20%，超声波搅拌5-15分 钟，得溶液a;将硅橡胶溶解在异丙醇中至质量浓度为5-10%，超声波搅拌10-20分钟，得溶液 b;在涂料使用前，将溶液a和b按照体积比0.5~1.5:1的比例混合后，制备得到超疏水涂料。2. 根据权利要求1所述的一种纳米氧化铜超疏水涂料的制备方法，其特征在于:所述低 表面能材料为硫醇或硬脂酸。3. 根据权利要求2所述的一种纳米氧化铜超疏水涂料的制备方法，其特征在于，所述低 表面能材料为正辛基硫醇或十八烷基硫醇。4. 根据权利要求2所述的一种纳米氧化铜超疏水涂料的制备方法，其特征在于，步骤a 所述纳米氧化铜颗粒原料粒径为40-200nm。
【专利摘要】本发明涉及一种纳米氧化铜超疏水涂料的制备方法，该方法对氧化铜纳米颗粒原料进行改性，然后制成疏水涂料。采用本发明方法制得的疏水涂料具有良好的防污闪性能和防覆冰性能，且制备方法简便，成本低。
【IPC分类】C09D7/12, C09D183/04
【公开号】CN105505204
【申请号】CN201510931444
【发明人】徐雪霞, 王庆, 陈志强, 冯砚厅, 侯双林, 李文彬, 王勇
【申请人】河北省电力建设调整试验所
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月15日