一种防雾霾型防污闪涂料及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明公开一种防雾霾型防污闪涂料及其制备方法和应用，属于化工涂料技术领域。本发明防雾霾型防污闪涂料采用白炭黑和MQ树脂作为补强材料。本发明提供的防雾霾型防污闪涂料较传统RTV型涂料具有“双疏”的技术优势，即既疏水也疏油，既对灰尘颗粒物具有自清洁的作用，又能防止有机污垢的粘附，并且耐候耐盐雾腐蚀，从而使其具备防“雾霾”的性能。
【专利说明】
一种防雾霾型防污闪涂料及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明属于化工涂料技术领域，具体涉及一种防雾霾型防污闪涂料及其制备方法 和应用。
【背景技术】
[0002] 电力工业是关系国家安全和工农业发展的基础，因而，电力设备及输变电路的安 全运行至关重要。在实际的应用中，除在变电站、输变电路配置方面精心考虑外，绝缘设备， 如绝缘子、绝缘套等外涂覆防污闪绝缘涂料也是目前较为常用的方法。而绝缘设备外所涂 覆的防污闪绝缘涂料中，基于室温硫化硅橡胶(RTV)是使用最多的基体材料，诸如RTV-I、 RTV-II，PRTV等系列的防污闪涂料正在被广泛的应用。
[0003] 而随着国内环境污染问题日趋严重，"雾霾"等极端天气下的污闪现象时有发生， 这使得常规的防污闪涂料面临严峻考验。据调查，雾霾天气的环境特点是灰尘颗粒物浓度 较大，颗粒物中有机化合物浓度较高;并且雾水电导率较高，雾中盐的浓度较大，容易对材 料进行腐蚀。传统的以硅橡胶为主体材料的防污闪涂料疏水性较好而耐候性一般，灰尘无 机颗粒物和有机物在其表面很难清除，并且在雾霾的高电导率的雾的环境下容易开裂老 化，并且污秽程度的增长改变了 RTV涂层原有的憎水特性，增加了污闪发生的可能性。由于 雾霾的危害，2014年初银东直流输变电线路刷涂了 PRTV防污闪涂料，仍然发生了较为严重 的局部放电导致降压运行;2014年河南的部分变电站发生了污闪现象，造成了短时间的停 电。这些事故的频频发生，无疑促使我们在防污闪的设计过程中需要充分考虑"雾霾"的作 用。
[0004] 本领域技术人员一直致力于寻求一种具有良好疏水性能的基础上又同时具有优 异疏油性，耐候性和自洁性能的防污闪涂料，中国专利文献CN1690147A公开了一种纳米加 强型RTV长效防污闪涂料，该涂料由纳米二氧化硅、端羟基基聚二甲基硅氧烷、交联剂、催化 剂、颜料和溶剂制备而成，具有良好的疏水性能并且通过添加纳米材料二氧化硅，增强了涂 料的力学性能，使得RTV涂料的耐候性增强，防污闪能力进一步加强。然而该现有技术制成 涂层没有抗粘附的自清洁作用并且疏油性能差，容易在雾霾环境下严重积污并最终丧失绝 缘保护的功能。
[0005] 硅橡胶具有优良疏水性，并且由于其具有良好的粘弹性，表面粘滞力较大，其柔软 表面比较容易堆积灰尘和油垢，虽然可以通过调整配方使得涂层表面生成类荷叶的微纳复 合结构，可以减少灰尘颗粒的滞留，改善自洁性能，然这对有机污垢还是行不通的，有机化 合物分子一般比较复杂，且分子链较长，容易深入硅橡胶交联的网络结构中，或容易与硅橡 胶分子链段和链端缠连一起而滞留在涂层表面，当受到环境紫外或空气中的臭氧等氧化物 氧化后变成亲水性的盐和氧化物，达到一定程度，就完全改变了RTV原有的绝缘性和憎水迀 移性，结果很容易形成水流的通道及大面积水带，并最终导致污闪事故的发生。而这种现象 归根结底是由现有的RTV涂料本身在疏油方面的能力较差造成的，并且其耐候性能也有待 提高，中国专利文献CN103131240A公开了一种自清洁防污闪涂料，该技术很好的通过一种 仿生类荷叶的微纳复合表面而实现了自清洁的作用，然而其在疏油能力方面有一定的欠 缺，而如今频繁的雾霾天气中含有大量的有机物，所以把疏油技术融入防污闪配方是当今 迎合雾霾实际必须要考虑的。并且上述两种公开的防污闪涂料技术都只采用了纳米白碳黑 单一的补强措施，使得涂料整体有机成分相对含量降低，限制了防污闪能力和耐候性，不能 满足日益恶劣复杂的环境需求和日益增长的输电负荷高绝缘保障的要求。
【发明内容】
[0006] 因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的RTV防污闪涂料不能保证 在良好疏水性能的基础上又同时具有优异疏油性，耐候性和自洁性能的缺陷，从而提供一 种防雾霾型防污闪涂料及其制备方法和应用。
[0007] 为此，本发明提出如下技术方案：
[0008] -种防雾霾型防污闪涂料，采用白炭黑和MQ树脂作为补强材料。
[0009] 所述的涂料还包括
[0010] 主体材料，为端羟基聚二甲基硅氧烷；
[0011] 以及低表面能添加剂，为全氟聚醚。
[0012] 所述端羟基聚二甲基硅氧烷的粘度在5000-80000之间，数均分子量在20000-40000之间；
[0013] 所述全氟聚醚为全氟聚醚酸、全氟聚醚醇、全氟聚醚丙烯酸酯中的一种或一种以 上；
[0014] 所述MQ树脂为甲基MQ树脂、乙烯基MQ树脂、含氣MQ树脂中的一种或一种以上；
[0015] 所述白炭黑为疏水性气相二氧化硅。
[0016] 所述全氟聚醚酸、全氟聚醚醇、全氟聚醚丙烯酸酯的数均分子量在500-5000之间； [0017] 所述端羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为10000-50000之间；
[00?8] 所述白炭黑比表面积在100-400m2/g之间。
[0019] 所述全氟聚醚酸、全氟聚醚醇、全氟聚醚丙烯酸酯的分子量在1000-2000之间；
[0020] 所述白炭黑比表面积在200-300m2/g之间。
[0021 ] 所述MQ树脂为甲基MQ树脂，所述甲基MQ树脂的M/Q比值为0.1-1.2。
[0022] 所述甲基MQ树脂的M/Q比值为0 · 3-0 · 6。
[0023] 所述涂料，其特征在于，还包括阻燃剂、颜料、交联剂、催化剂、稀释剂、添加剂；
[0024] 各成分的重量份配比为：端羟基聚二甲基硅氧烷100份，白炭黑10-30份，阻燃剂 30-60份，颜料0.1-5份，交联剂1-10份，催化剂0.1-3份，稀释剂50-50份，添加剂1-5份，全氟 聚醚1-10份，MQ树脂1-10份。
[0025] 所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、十溴联苯中的一种或一种以上；
[0026]所述颜料为铁红和/或钛白粉；
[0027]所述稀释剂为甲苯、二甲苯、二氯甲烷、丙酮、丁酮、四氯乙烯等中的一种或一种以 上；
[0028] 所述交联剂为选自KH550、KH560、KH570、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基丁酮肟基硅 烧中的一种或一种以上的硅烷偶联剂；
[0029]所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和/辛酸亚锡；
[0030] 所述添加剂选自流平助剂、分散助剂、消泡助剂中的一种或一种以上。
[0031] -种防雾霾型防污闪涂料的制备方法，包括如下步骤：（1)基胶的预混:将端羟基 聚二甲基硅氧烷与白炭黑、阻燃剂、颜料在反应釜中充分混合，得混合物；
[0032] (2)除低分子:将步骤(1)所得混合物于100-120°C下真空搅拌得预混料；
[0033] (3)交联剂、催化剂的共混合：向步骤(2)的预混料中加入交联剂和催化剂，并继续 混合搅拌得中间料。
[0034] (4)稀释剂、全氟聚醚、MQ树脂、添加剂的混合：向步骤(3)的中间料中加入稀释剂、 全氟聚醚、MQ树脂、添加剂，并充分混合搅拌，得涂料；
[0035] 所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、十溴联苯中的一种或一种以上；
[0036]所述颜料为铁红和/或钛白粉；
[0037]所述稀释剂为甲苯、二甲苯、二氯甲烷、丙酮、丁酮、四氯乙烯等中的一种或一种以 上；
[0038] 所述交联剂为选自KH550、KH560、KH570、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基丁酮肟基硅 烧中的一种或一种以上的硅烷偶联剂；
[0039]所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和/或辛酸亚锡；
[0040]所述添加剂选自流平助剂、分散助剂、消泡助剂中的一种或一种以上。
[0041 ]上述的涂料的应用。
[0042]本发明提供的防雾霾型防污闪涂料较传统RTV型涂料具有"双疏"的技术优势，即 既疏水也疏油，既对灰尘颗粒物具有自清洁的作用，又能防止有机污垢的粘附，并且耐候耐 盐雾腐蚀，从而使其具备防"雾霾"的性能。
[0043]本发明中所述"防雾霾"主要从"双疏"特性及耐候耐盐雾腐蚀和自洁方面予以证 明，即既疏油又疏水，即对无机有机化合物均不易粘黏以及具有自洁的特性。所述憎油性， 通过测试石蜡、正己烷、正癸烷等有机化合物在涂料表面的接触角来表示。当接触角大于50 °C以上，可认为其表面憎油。
[0044]所述腐蚀环境下的憎水憎油丧失性，通过测试涂料在中性盐雾环境下暴露240h， 取出后，静止放置12小时，再测试涂料的水接触角与油接触角，并计算其衰减率。衰减率在 10%以内，则可认为其憎水憎油性能优异。
[0045] 自洁性能检测标准参考电力技术标准DL/T627-2012
[0046] 本发明中的耐候性是在原有耐候基础上增加了耐雾霾老化的耐候性，本发明针对 耐雾霾环境高电导率雾的方面进行验证，盐雾实验目的就是验证耐候性。
[0047] 本发明技术方案，具有如下优点：
[0048] 1.本发明提供的防雾霾型防污闪涂料，在传统白炭黑补强的基础上，引入MQ树脂 补强，使涂料固化后交联密度更大，强度更高，对酸渗透腐蚀的抵抗能力更强，该技术方案 所得的防污闪涂料在保证具有良好疏水性能的基础上又同时具有优异疏油性，耐候性和自 洁性能；
[0049] 2.本发明提供的防雾霾型防污闪涂料，在以耐候性优异的聚二甲基硅氧烷为基体 材料的基础上，引入表面张力更低的全氟聚醚，全氟聚醚除疏水外，对有机化合物也具有不 沾的作用，同时，全氟聚醚由于与聚二甲基硅氧烷相容性差，倾向于向表面迀移，使涂料表 面的表面能进一步降低，对有机化合物的自清洁作用更强，同时也引入具有增强作用的白 炭黑和MQ树脂，在保持常规防污闪涂料性能的基础上，具备了憎油、以及更强的自洁性能， 具备了防雾霾的特征；
[0050] 3.本发明提供的防雾霾型防污闪涂料较传统RTV型涂料在有机化合物易清洁、耐 酸，耐候性以及疏水性能方面具有优势，从而使其具备防"雾霾"的性能。
【附图说明】
[0051 ]为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对具体 实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的 附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0052] 图1为本发明实施例1涂层的油接触角示意图；
[0053] 图2为对比实施例1涂层的油接触角示意图。
【具体实施方式】
[0054]提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方 式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其 他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的 保护范围之内。
[0055] 实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验 步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得 的常规试剂产品。
[0056] 各实施例中的百分比如无特别指出，均为重量百分比，所用的原料均为市售可商 购的常用商品。
[0057]试剂来源说明：
[0058] 端羟基聚二甲基硅氧烷，购自山东东岳有机硅材料有限公司，粘度2万，型号：
[0059] 白炭黑：购自Evonik Deguass，型号：R972〇
[0060] 阻燃剂:氢氧化铝，购自淄博永鼎工贸有限公司。
[0061 ]铁红:购自霸州市百利联颜料制品有限公司。
[0062] 交联剂:KH550，KH560，KH570，甲基三丁酮肟基硅烷，乙基三丁酮肟基硅烷，购自龙 口市起源新材料科技有限公司。
[0063]催化剂:二月桂酸二丁基锡，购自北京化学试剂厂。
[0064]甲苯:购自北京化学试剂厂。
[0065]二甲苯:购自北京化学试剂厂。
[0066] 全氟聚醚醇:购自成都晨光博达有限公司，型号:FSC-0301-0002。
[0067] 全氟聚醚酸:购自成都晨光博达有限公司，型号:FSC-0306-0002。
[0068] 甲基MQ树脂:购自成都晨光博达有限公司，M/Q值1.0。
[0069]各实施例成分配比见表1
[0070]表1.各实施例成分重量份配比
[0071]
[0072] 各实施例中的组分选取与配比见表2 [0073]表2.各实施例组分选取与配比（重量份） [0074]
[0075]
[0076]
[0077] 实施例1-5防雾霾型防污闪涂料均是通过如下方法制备得到的:
[0078] (1)基胶的预混：按选定的重量份数将端羟基聚二甲基硅氧烷/主体材料与白炭 黑、阻燃剂、颜料等在反应釜中充分混合，搅拌速率400转/分钟，搅拌时间4h，得混合物； [0079] (2)除低分子:将混合物于100-150 °C下真空搅拌2h得预混料；
[0080] (3)交联剂、催化剂的共混合：向预混料中加入选定的重量份数的交联剂和催化 剂，并继续混合搅拌，搅拌速率400转/分钟，搅拌时间2h，得中间料。
[0081] (4)稀释剂、全氟聚醚、MQ树脂、添加剂的混合：向中间料中加入选定的重量份数的 稀释剂、全氟聚醚、MQ树脂、添加剂，并充分混合搅拌，搅拌速率400转/分钟，搅拌时间2h，得 防雾霾型防污闪涂料，并灌装、出料。
[0082] 实施例6
[0083] 主体材料为端羟基聚二甲基硅氧烷100重量份；
[0084] 补强材料为白炭黑和MQ树脂，用量见表1
[0085] (1)基胶的预混:按选定的重量份数将主体材料与白炭黑、阻燃剂在反应釜中充分 混合，搅拌速率400转/分钟，搅拌时间4h，得混合物；
[0086] (2)除低分子:将混合物于100-150°C下真空搅拌2h得预混料；
[0087] (3)交联剂、催化剂的共混合：向预混料中加入选定的重量份数的交联剂和催化 剂，并继续混合搅拌，搅拌速率400转/分钟，搅拌时间2h，得中间料。
[0088] (4)稀释剂、MQ树脂的混合:向中间料中加入选定的重量份数的稀释剂、MQ树脂，并 充分混合搅拌，搅拌速率400转/分钟，搅拌时间2h，得防雾霾型防污闪涂料，并灌装、出料。 [0089] 试验例.实施例1-6所制备的防雾霾型防污闪涂料的效果验证
[0090]本发明涂料的憎油性，通过测试正十六烷、正己烷、正癸烷等有机化合物在涂料表 面的接触角来表示。当接触角大于50°C以上，可认为其表面憎油。
[0091]接触角采用全自动水接触角测试仪进行测试，测试时用微量注射器，将测试液体 如水或者正十六烷滴在涂层表面，液滴大小为3μ1，分别选择同一涂层五个不同区域测试其 接触角，并计算平均值，分别得到涂层的水和油接触角。
[0092]本发明涂料的腐蚀环境下的憎水憎油丧失性，通过测试涂料在中性盐雾环境下暴 露240h，取出后，静止放置12小时，再测试涂料的水接触角与油接触角，并计算其衰减率。衰 减率在10%以内，则可认为其憎水憎油性能优异。
[0093]本发明涂料自洁性能检测标准参考电力技术标准DL/T627-2012。
[0094] 本发明涂料的耐候性是在原有耐候性基础上增加了耐雾霾老化的耐候性，本发明 针对耐雾霾环境高电导率雾的方面进行验证，盐雾实验目的就是验证耐候性。
[0095] 具体测试数据如下表3所示(附图为实施例1中涂料的水接触角和油接触角照片） [0096]表3.本发明各实施例涂料的效果验证数据
[0097]
[0098] 对比例1
[0099] (1)对比例中的防污闪涂料是根据中国专利文献CN 103131240A实施例2所公开的 涂料的配方以及制备方法所得。
[0100] (2)对比例1所得的防污闪涂料的效果数据，水接触角130°，油接触角32°，盐雾试 验后水接触角125°，油接触角30°。
[0101] 对比例1的检测数据的获得所使用的检测手段和检测条件跟实施例1-5的检测手 段和检测条件完全相同。
[0102] 通过对比，显然对比例1尽管水接触角较高，但油接触角才30°左右，并未达到疏油 效果，且在盐雾试验后，本发明中的涂料水接触角、油接触角均未出现明显下降，这说明本 发明涂料优于对比例中涂料。
[0103] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对 于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【主权项】
1. 一种防雾霾型防污闪涂料，其特征在于，采用白炭黑和MQ树脂作为补强材料。2. 根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，还包括 主体材料，为端羟基聚^甲基硅氧烷； 以及低表面能添加剂，为全氟聚醚。3. 根据权利要求1所述的涂料，其特征在于， 所述端羟基聚二甲基硅氧烷的粘度在5000-80000之间，数均分子量在20000-40000之 间； 所述全氟聚醚为全氟聚醚酸、全氟聚醚醇、全氟聚醚丙烯酸酯中的一种或一种以上； 所述MQ树脂为甲基MQ树脂、乙烯基MQ树脂、含氣MQ树脂中的一种或一种以上； 所述白炭黑为疏水性气相二氧化硅。4. 根据权利要求3所述的涂料，其特征在于， 所述全氟聚醚酸、全氟聚醚醇、全氟聚醚丙烯酸酯的数均分子量在500-5000之间； 所述端羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为10000-50000之间； 所述白炭黑比表面积在100_400m2/g之间。5. 根据权利要求4所述的涂料，其特征在于， 所述全氟聚醚酸、全氟聚醚醇、全氟聚醚丙烯酸酯的分子量在1000-2000之间； 所述白炭黑比表面积在200_300m2/g之间。6. 根据权利要求1-5任一所述的涂料，其特征在于，所述MQ树脂为甲基MQ树脂，所述甲 基MQ树脂的M/Q比值为0.1-1.2。7. 根据权利要求6所述的涂料，其特征在于，所述甲基MQ树脂的M/Q比值为0.3-0.6。8. 根据权利要求1-7任一所述的涂料，其特征在于，还包括阻燃剂、颜料、交联剂、催化 剂、稀释剂、添加剂； 各成分的重量份配比为:端羟基聚二甲基硅氧烷100份，白炭黑10-30份，阻燃剂30-60 份，颜料0.1-5份，交联剂1-10份，催化剂0.1-3份，稀释剂50-50份，添加剂1-5份，全氟聚醚 1-10份，MQ树脂1-10份。9. 根据权利要求8所述的涂料，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸 锌、十溴联苯中的一种或一种以上； 所述颜料为铁红和/或钛白粉； 所述稀释剂为甲苯、二甲苯、二氯甲烷、丙酮、丁酮、四氯乙烯等中的一种或一种以上； 所述交联剂为选自KH550、KH560、KH570、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基丁酮肟基硅烷中 的一种或一种以上的硅烷偶联剂； 所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和/或辛酸亚锡； 所述添加剂选自流平助剂、分散助剂、消泡助剂中的一种或一种以上。10. -种防雾霾型防污闪涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 基胶的预混:将端羟基聚二甲基硅氧烷与白炭黑、阻燃剂、颜料在反应釜中充分混 合，得混合物； (2) 除低分子:将步骤(1)所得混合物于100-150°C下真空搅拌得预混料； (3) 交联剂、催化剂的共混合：向步骤(2)的预混料中加入交联剂和催化剂，并继续混合 搅拌得中间料。 (4)稀释剂、全氟聚醚、MQ树脂、添加剂的混合：向步骤(3)的中间料中加入稀释剂、全氟 聚醚、MQ树脂、添加剂，并充分混合搅拌，得涂料； 所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、十溴联苯中的一种或一种以上； 所述颜料为铁红和/或钛白粉； 所述稀释剂为甲苯、二甲苯、二氯甲烷、丙酮、丁酮、四氯乙烯等中的一种或一种以上； 所述交联剂为选自KH550、KH560、KH570、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基丁酮肟基硅烷中 的一种或一种以上的硅烷偶联剂； 所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和/或辛酸亚锡； 所述添加剂选自流平助剂、分散助剂、消泡助剂中的一种或一种以上。11.权利要求1-9任一所述的涂料的应用。
【文档编号】C09D183/06GK106085219SQ201610515334
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】王国刚, 张宗波, 王建辉, 滕济林, 赵悦菊, 张培林, 李惠宇, 钟根元
【申请人】北京国电富通科技发展有限责任公司, 中国科学院化学研究所