本發(fā)明涉及一種高效防污閃復(fù)合涂料及其制備方法，屬于應(yīng)用在電力設(shè)施上的氟碳涂料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著大氣污染的日益嚴(yán)重，輸變電線路的運(yùn)行環(huán)境也日益惡化，污閃事故頻頻發(fā)生，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)供電的安全與連續(xù)運(yùn)行。污閃是指電氣設(shè)備絕緣表面附著的污穢物，在潮濕條件下，其中的可溶性物質(zhì)會逐漸溶于水，從而在絕緣表面形成一層導(dǎo)電膜，使電氣設(shè)備的表面絕緣水平大大降低，并在電力場作用下出現(xiàn)強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象。為保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行，目前采用的防污閃措施較多。普遍的方法有：一）帶電干掃、帶電水沖洗或春秋兩季的停電清掃；二）采用硅油、硅脂等表面涂料，以便合理地調(diào)節(jié)外絕緣的爬電比距；三）使用防閃增爬裙、噴涂RTV、PRTV等防污閃涂料；四）使用干劑清洗、絕緣劑清洗等。但是這些措施均存在這樣或那樣的不足，或在很大程度上增加成本投入、增加施工風(fēng)險，或是防污閃效果不理想。因此開發(fā)出一種高效、持續(xù)且性能穩(wěn)定的防污閃材料，已成為高壓電力行業(yè)防污閃的重要課題。
二氧化鈦光催化技術(shù)是二十世紀(jì)末發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，其在環(huán)境保護(hù)、國防軍事、建筑材料、醫(yī)療衛(wèi)生和果蔬保鮮等眾多領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景。應(yīng)用在環(huán)境治理上的光催化技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一、因利用太陽能而具有低碳、環(huán)保和廉價的特點(diǎn)；二、使有機(jī)污染物能在室溫下完全氧化成無毒的CO2和H2O，不產(chǎn)生二次污染，綠色環(huán)保；三、光催化劑屬于無機(jī)半導(dǎo)體氧化物，催化劑自身無毒。
氟碳涂料是以含氟樹脂為主要成膜物的系列涂料的統(tǒng)稱，是在氟樹脂基礎(chǔ)上經(jīng)過改性、加工而成的一種新型涂層材料，其主要特點(diǎn)是樹脂中含有大量的F-C鍵，鍵能485kJ.mol-1，因此F-C鍵難易斷裂。氟原子高的電負(fù)性使得核外電子和成鍵電子云被束縛，氟原子的極化率低，氟碳化合物的介電常數(shù)和損耗因子均很小，使得其具有高溫穩(wěn)定性、化學(xué)惰性及絕緣性。氟碳涂料特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)特性使其具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕、耐熱、耐老化、潤滑性、絕緣性等性能。因此，氟碳涂料被廣泛應(yīng)用于建筑、防腐、高速公路、鐵路橋梁、交通車輛、船舶及海洋工程設(shè)施等領(lǐng)域，具有極大的應(yīng)用價值。氟碳涂料中氟碳涂層有極低的表面能、極小的摩擦系數(shù)，導(dǎo)致其對無機(jī)污染物具有較好的防污效果，但如果當(dāng)其表面有機(jī)污染物漸漸累積再與無機(jī)污染物相互累積疊加后，其防污性能將不能持續(xù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有防污閃技術(shù)存在的不足，并結(jié)合氟碳涂料以及二氧化鈦光催化技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種高效防污閃復(fù)合涂料及其制備方法，該涂料解決了高壓輸電線及絕緣子表面有機(jī)和無機(jī)污染物的累積問題，使表面設(shè)置了該涂料的高壓輸電線及絕緣子，能夠長期、穩(wěn)定地保持自清潔功能，進(jìn)而有效提高高壓輸電線及絕緣子的防污閃性能，保障輸電線路的安全運(yùn)行。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種高效防污閃復(fù)合涂料，其特征在于由下列體積比的組分制成：
酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂 29～90%
TiO2/SiO2復(fù)合溶膠 5～65%
分散劑 0.5～1.0%
丙三醇 0.8～1.0%
硅烷偶聯(lián)劑 3.5～4.0%
上述組分總和為100%。
所述酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂通過下列方法制備：在勻速攪拌的混合溶液Ⅰ中，按混合溶液Ⅰ體積的0.2～0.7%加入引發(fā)劑，得混合溶液Ⅱ，其中：混合溶液Ⅰ的體積比為：醋酸丁酯?乙醇?水=60～70 : 25～30 : 5～10；再在混合溶液Ⅱ中，分別按混合溶液Ⅱ體積的12～25%、9～15%加入氟烯烴單體、烷基乙烯基醚，充分?jǐn)嚢?-3h后，以60滴/min的速度滴加混合溶液Ⅲ，該混合溶液Ⅲ的體積比是：酚醛樹脂?乙醇=30～45 ? 55～70，滴加完畢后繼續(xù)攪拌1.5-2.5h，即得到酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂。
所述TiO2/SiO2復(fù)合溶膠通過下列方法制備：在45～55℃的水浴中，按體積比V鈦酸丁酯?VCH3CH2OH =0.5～1.0 ? 5～5.5，將鈦酸丁酯緩慢滴加到攪拌著的乙醇中，攪拌15min后，用稀硝酸調(diào)節(jié)溶液pH至4～6，繼續(xù)攪拌1.5h后，得鈦酸丁酯與乙醇的混合液；按體積比V正硅酸乙酯?V鈦酸丁酯/CH3CH2OH = 0.2～0.7 : 5.5～6.5，將正硅酸乙酯緩慢滴加至鈦酸丁酯與乙醇的混合液中，繼續(xù)攪拌7～9h后，常溫下靜置2～3h，即得到TiO2/SiO2復(fù)合溶膠。
所述分散劑為XL250、BYK-P1045、PONW597、D4040中的一種或多種，且多種組合的比例是任意的。
所述硅烷偶聯(lián)劑為KH550、KH560、KH850中的一種。
所述丙三醇為市購分析純產(chǎn)品。
所述乙醇為市購的分析純產(chǎn)品。
所述鈦酸丁酯、正硅酸乙酯均為市購化學(xué)純產(chǎn)品。
所述引發(fā)劑為：過氧化苯甲酰、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基-1-丙酮、苯偶酰二甲基縮酮中的一種，市購的化學(xué)純產(chǎn)品。
所述氟烯烴單體為四氟乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯中的一種。
所述烷基乙烯基醚為十二烷基乙烯基醚、十八烷基乙烯基醚、環(huán)己基乙烯基醚中的一種或多種，且多種組合的比例是任意的。
所述醋酸丁酯、酚醛樹脂均為市購工業(yè)純產(chǎn)品。
本發(fā)明提供的高效防污閃復(fù)合涂料通過下列方法制備：
1）按下列體積比的組分備料：
酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂 29.2%
TiO2/SiO2復(fù)合溶膠 65%
分散劑 1.0%
丙三醇 0.8%
硅烷偶聯(lián)劑 4.0%
上述組分總和為100%；
2）以2ml/min的速度，將TiO2/SiO2復(fù)合溶膠、分散劑、丙三醇滴加至勻速攪拌的酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂中，在50℃下充分?jǐn)嚢?h，再加入硅烷偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌2.5h，即得到防污閃復(fù)合涂料。
所述TiO2/SiO2復(fù)合溶膠經(jīng)檢測具有丁達(dá)爾效應(yīng)。
本發(fā)明具備的顯著優(yōu)點(diǎn)在于：
a、本發(fā)明以TiO2為主體與SiO2制備復(fù)合溶膠，能對太陽光的吸收波長紅移至可見光區(qū)，顯著提高了光催化性能，更有效地降解有機(jī)污染物；
b、本發(fā)明所用的酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂，能有效提高憎水性能，從而減少無機(jī)污染物在其表面附著；
c、本發(fā)明制備的防污閃復(fù)合涂料用在高壓輸電線及絕緣子表面后，經(jīng)太陽光照射，能有效分解高壓輸電線及絕緣子表面的有機(jī)污染物，從而減小有機(jī)污染物與無機(jī)污染物之間的相互作用，同時復(fù)合涂料本身擁有極小的表面能，使無機(jī)污染物的粘附能力大大降低，在風(fēng)吹、雨淋等自然外力的作用下，均能保持高壓輸電線及絕緣子表面潔凈，從而大大減少高壓輸電線及絕緣子等高壓電力設(shè)施的污閃，同時降低供配電線路的運(yùn)行維護(hù)成本；
d、本發(fā)明制備生產(chǎn)工藝簡單、便捷，原料及制備方法均為環(huán)保型，不會對環(huán)境和參與人員造成損害。
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
本發(fā)明所用原料再無特殊說明的情況下，均為市購常規(guī)產(chǎn)品。
實(shí)施例1
一種高效防污閃復(fù)合涂料的制備方法，包括下列各步驟：
1）TiO2/SiO2復(fù)合溶膠的制備：在45℃的水浴中，按體積比V鈦酸丁酯?VCH3CH2OH =0.5?5.5，將鈦酸丁酯緩慢滴加到攪拌著的分析純乙醇中，攪拌15min后，用稀硝酸調(diào)節(jié)溶液pH至4，繼續(xù)攪拌1.5h后，得鈦酸丁酯與乙醇的混合液；按體積比V正硅酸乙酯?V鈦酸丁酯/CH3CH2OH =0.2:6.5，將正硅酸乙酯緩慢滴加至鈦酸丁酯與乙醇的混合液中，繼續(xù)攪拌7h后，常溫下靜置2h，即得到TiO2/SiO2復(fù)合溶膠，經(jīng)檢測具有丁達(dá)爾效應(yīng)；
2）酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂制備：在勻速攪拌的混合溶液Ⅰ中，按混合溶液Ⅰ體積的0.2%加入化學(xué)純的引發(fā)劑——過氧化苯甲酰，得混合溶液Ⅱ，其中：混合溶液Ⅰ的體積比為：醋酸丁酯?乙醇?水=60:30:10；再在混合溶液Ⅱ中，分別按混合溶液Ⅱ體積的12%、15%加入氟烯烴單體——四氟乙烯、烷基乙烯基醚——十二烷基乙烯基醚，充分?jǐn)嚢?-3h后，以60滴/min的速度滴加混合溶液Ⅲ，該混合溶液Ⅲ的體積比是：酚醛樹脂?乙醇=30? 70，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2.5h，即得到酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂；
3）按下列體積比的組分備料：
步驟（2）的酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂 89.7%
步驟（1）的TiO2/SiO2復(fù)合溶膠 5%
分散劑 1.0%
丙三醇 0.8%
硅烷偶聯(lián)劑 3.5%
以2ml/min的速度，將TiO2/SiO2復(fù)合溶膠、分散劑、丙三醇滴加至勻速攪拌的酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂中，在45℃下充分?jǐn)嚢?h，再加入硅烷偶聯(lián)劑——KH550，繼續(xù)攪拌2h，即得到防污閃復(fù)合涂料。
實(shí)施例2
一種高效防污閃復(fù)合涂料的制備方法，包括下列各步驟：
1）TiO2/SiO2復(fù)合溶膠的制備：在50℃的水浴中，按體積比V鈦酸丁酯?VCH3CH2OH =1.0?5，將鈦酸丁酯緩慢滴加到攪拌著的分析純乙醇中，攪拌15min后，用稀硝酸調(diào)節(jié)溶液pH至5，繼續(xù)攪拌1.5h后，得鈦酸丁酯與乙醇的混合液；按體積比V正硅酸乙酯?V鈦酸丁酯/CH3CH2OH =0.7:5.5，將正硅酸乙酯緩慢滴加至鈦酸丁酯與乙醇的混合液中，繼續(xù)攪拌9h后，常溫下靜置3h，即得到TiO2/SiO2復(fù)合溶膠，經(jīng)檢測具有丁達(dá)爾效應(yīng)；
2）酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂制備：在勻速攪拌的混合溶液Ⅰ中，按混合溶液Ⅰ體積的0.7%加入化學(xué)純的引發(fā)劑——2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉基-1-丙酮，得混合溶液Ⅱ，其中：混合溶液Ⅰ的體積比為：醋酸丁酯?乙醇?水=70:25:5；再在混合溶液Ⅱ中，分別按混合溶液Ⅱ體積的25%、9%加入氟烯烴單體——偏氟乙烯、烷基乙烯基醚——十八烷基乙烯基醚，充分?jǐn)嚢?-3h后，以60滴/min的速度滴加混合溶液Ⅲ，該混合溶液Ⅲ的體積比是：酚醛樹脂?乙醇=45? 55，滴加完畢后繼續(xù)攪拌1.5h，即得到酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂；
3）按下列體積比的組分備料：
步驟（2）的酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂 70.8%
步驟（1）的TiO2/SiO2復(fù)合溶膠 24%
分散劑 0.5%
丙三醇 0.9%
硅烷偶聯(lián)劑 3.8%
以2ml/min的速度，將TiO2/SiO2復(fù)合溶膠、分散劑、丙三醇滴加至勻速攪拌的酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂中，在60℃下充分?jǐn)嚢?h，再加入硅烷偶聯(lián)劑——KH560，繼續(xù)攪拌2.5h，即得到防污閃復(fù)合涂料。
實(shí)施例3
一種高效防污閃復(fù)合涂料的制備方法，包括下列各步驟：
1）TiO2/SiO2復(fù)合溶膠的制備：在55℃的水浴中，按體積比V鈦酸丁酯?VCH3CH2OH =0.8?5.2，將鈦酸丁酯緩慢滴加到攪拌著的分析純乙醇中，攪拌15min后，用稀硝酸調(diào)節(jié)溶液pH至6，繼續(xù)攪拌1.5h后，得鈦酸丁酯與乙醇的混合液；按體積比V正硅酸乙酯?V鈦酸丁酯/CH3CH2OH =0.5:6.0，將正硅酸乙酯緩慢滴加至鈦酸丁酯與乙醇的混合液中，繼續(xù)攪拌8h后，常溫下靜置3h，即得到TiO2/SiO2復(fù)合溶膠，經(jīng)檢測具有丁達(dá)爾效應(yīng)；
2）酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂制備：在勻速攪拌的混合溶液Ⅰ中，按混合溶液Ⅰ體積的0.5%加入化學(xué)純的引發(fā)劑——苯偶酰二甲基縮酮，得混合溶液Ⅱ，其中：混合溶液Ⅰ的體積比為：醋酸丁酯?乙醇?水=65:28:8；再在混合溶液Ⅱ中，分別按混合溶液Ⅱ體積的20%、12%加入氟烯烴單體——氟乙烯、烷基乙烯基醚——環(huán)己基乙烯基醚和十二烷基乙烯基醚，充分?jǐn)嚢?-3h后，以60滴/min的速度滴加混合溶液Ⅲ，該混合溶液Ⅲ的體積比是：酚醛樹脂?乙醇=40? 60，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2.5h，即得到酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂；
3）按下列體積比的組分備料：
步驟（2）的酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂 29.2%
步驟（1）的TiO2/SiO2復(fù)合溶膠 65%
分散劑 1.0%
丙三醇 0.8%
硅烷偶聯(lián)劑 4.0%
以2ml/min的速度，將TiO2/SiO2復(fù)合溶膠、分散劑、丙三醇滴加至勻速攪拌的酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂中，在50℃下充分?jǐn)嚢?h，再加入硅烷偶聯(lián)劑——KH850，繼續(xù)攪拌2.5h，即得到防污閃復(fù)合涂料。
下面通過對比試驗(yàn)對本發(fā)明的技術(shù)效果加以證明：
取12個潔凈的普通玻璃絕緣子，將其分為四個組，三個絕緣子為一組，第1-3組的每個絕緣子表面均對應(yīng)涂覆實(shí)施例1-3的防污閃復(fù)合涂料3ml，待其表面干燥后，在1-3組絕緣子表面噴涂下列體積比的混合油：V菜籽油：V煤焦油=5 : 3，且每一組的三個絕緣子表面分別噴涂3.5ml、2.0ml、0.3ml混合油；在第四組的三個普通玻璃絕緣子表面僅分別噴涂3.5ml、2.0ml、0.3ml上述相同的混合油；待其基本風(fēng)干后，將三組涂有防污閃復(fù)合涂料和混合油的絕緣子、一組僅涂有混合油的普通絕緣子，共同置于冶煉廠附近高臺上進(jìn)行自然積污對比試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以檢測其鹽密、灰密表示。四組對比試驗(yàn)結(jié)果如表1所示：
表1 自然積污樣品鹽密、灰密測試結(jié)果
由表中對比試驗(yàn)測試結(jié)果可以看出：
實(shí)施例1的酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂占比例較多，TiO2/SiO2復(fù)合溶膠占比較少，其對比試驗(yàn)結(jié)果為有機(jī)污染物混合油涂覆量越多，其鹽密、灰密值越大，防污閃效果越差，因此實(shí)施例1的配方更適用于有機(jī)污染少、但無機(jī)污染嚴(yán)重的區(qū)域；
實(shí)施例3的酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂占比例較少，TiO2/SiO2復(fù)合溶膠占比較多，其對比試驗(yàn)結(jié)果為有機(jī)污染物混合油涂覆量越多，其鹽密、灰密值越小，防污閃效果越好，因此實(shí)施例3的配方更適用于無機(jī)污染少、但有機(jī)污染嚴(yán)重的區(qū)域；
實(shí)施例2的酚醛樹脂/FEVE氟碳樹脂和TiO2/SiO2復(fù)合溶膠占比例相對較為適中，其鹽密、灰密介于實(shí)施例1和實(shí)施例3之間，因此更適用于有機(jī)污染和無機(jī)污染相對均衡的區(qū)域。
普通絕緣子表面未進(jìn)行任何防污閃涂料的涂覆，其防污閃性能遠(yuǎn)低于本發(fā)明的防污閃復(fù)合涂料。
同時我們可以根據(jù)不同的污染物區(qū)域以及不同的污染程度制備生產(chǎn)出與之相適應(yīng)的高效防污閃復(fù)合涂料。