防污闪氟碳涂料的制备及应用研究_黄静

家标准 ＤＬ ／ Ｔ ６２７—２０１２ 要求，涂层水性接触角超过 １２０°，体积电阻率、击穿场强、耐漏电起痕及电蚀
损、相对介电常数与介电强度等电气性能满足防污闪要求；带电运行试验表明：涂覆防污闪氟碳涂料
工
的绝缘子污秽严重程度可控制在 Ｅ１ 内，运行中未出现刷状放电情况。 试验表明：新型防污闪氟碳涂
艺
涂料的使用寿命一般为 ３ ～ ５ ａ。 为了提高 ＲＴＶ 涂料 三甲氧基硅烷，哈尔滨雪氟佳硅化学有限公司；偶联
的使用寿命，研发出电力设备外绝缘用持久性就地成 剂 ＴＭ－ＪＴＢＴ：钛酸异丁酯，仪征天扬化工有限公司；
技
型防污闪复合涂料（ ＰＲＴＶ） 防污闪涂料，ＰＲＴＶ 涂料 固化剂 ＨＤＩ 三聚体：惠州市雷博化工；十七氟癸基三
ＳｉＯ２：比表面积（ １２０ ± ２０） ｍ２ ／ ｇ，平均一次粒子粒径 １５ ｎｍ，日本德山化工（ 浙江） 有限公司；纳米级聚四 氟乙烯蜡粉：平均粒径 ４������ ０ ～ ５������ ０ μｍ，工业级，北京市
选择耐候性能优异的 ＦＥＶＥ 氟碳树脂为成膜物，且加 入具有抗紫外线耐老化性能的金红石型纳米 ＴｉＯ２， 以确保防污闪氟碳涂料优异的耐老化性能。 偶联剂
作［１］ 。 自 ２０ 世纪 ８０ 年代室温硫化硅橡胶（ ＲＴＶ） 防 （ ＦＣ－４４３０） ： 上海向岚化工；二月桂酸二丁基锡：上
污闪涂料应用以来，ＲＴＶ 因其优异的憎水性及憎水 海齐硕实业有限公司；ＳＩＬＲＥＳ ＢＳ １３０６ 型憎水性添加
工
性迁移性成为使用最为广泛的防污闪涂料，但 ＲＴＶ 剂：德国 Ｗａｃｋｅｒ 公司；偶联剂 Ｇ５０２：十二氟庚基丙基
氟碳树脂 自制混合溶剂
３０ ～ ５０ ３５ ～ ４５
碳涂料一直都是重防腐领域的研究热点。 以 ＦＥＶＥ
颜填料
１０ ～ ４０
氟碳树脂为成膜物质制备的防污闪氟碳涂料，虽然解
偶联剂
２ ～ １０
决了现用的硅橡胶涂料寿命短的问题，但是其憎水性 能及韧性仍弱于 ＲＴＶ 涂料、ＰＲＴＶ 涂料 ［３－６］ ；为此，本
［ 基金项目］ 湖南省科技厅科技计划重要项目（２０１３ＧＫ２００６） ∗通信联系人
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黄 静等：防污闪氟碳涂料的制备及应用研究
ｃｈａｒｇｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｃｏａｔｅｄ ｗｉｔｈ ａｎｔｉ－ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｆｌａｓｈｏｖｅｒ ｆｌｕｏｒｏｃａｒ⁃ ｂｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ ｇａｖｅ ａ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｆｉｌｔｈｙ ｓｅｖｅｒｉｔｙ ｏｆ Ｅ１ ａｎｄ ｃａｕｓｅｄ ｎｏ ｂｒｕｓｈ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｄｕｒｉｎｇ ｏｐｅｒａ⁃ ｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｏｖｅｌ ａｎｔｉ－ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｆｌａｓｈｏｖｅｒ ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｃｏａｔｉｎｇ ｈａｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ ｃｏａｔｉｎｇｓ； ａｎｔｉ－ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｆｌａｓｈｏｖｅｒ； ｉｎｓｕｌａｔｏｒ； ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ； ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ
Ａｎｔｉ－Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｆｌａｓｈｏｖｅｒ Ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇｓ
Ｈｕａｎｇ Ｊｉｎｇ１， Ｚｈｏｕ Ｙｏｎｇｙａｎ２， Ｚｈｕ Ｚｈｉｐｉｎｇ１， Ｌｉ Ｌｉ２， Ｚｈｏｎｇ Ｘｉａｎ１，Ｚｈｏｕ Ｙｉ１
（１． Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０１１４， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１００８０， Ｃｈｉｎａ）
料性能优良，可以应用于高压绝缘子防污闪。
wk.baidu.com
艺
关键词：氟碳涂料；防污闪；绝缘子；偶联剂；憎水性
技
中图分类号：ＴＱ ６３５������ ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５３－４３１２（２０１４）０５－００２５－０６
术
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
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黄 静等：防污闪氟碳涂料的制备及应用研究
的加入，可以提高颜填料的分散性，使颜填料与有机 相更好地协同作用以提高涂层的性能。 气泡的产生 会降低涂层的电气绝缘性能，从而降低涂层的防污闪 性能。 因此，本研究主要从偶联剂的优化、改性纳米 填料的添加及消泡等三方面研究来提高涂层的防污 闪性能。
分含量不变的情况下，比较偶联剂 ＴＭ－ＪＴＢＴ 与 Ｇ５０２ 份改性处理后的金红石型纳米 ＴｉＯ２ 与钛酸酯偶联剂
助剂 固化剂
０������ ０３ ～ ３ ３ ～ １０
研究从氟碳涂层的微纳结构着手，选择憎水性优良的 颜填料，并以偶联剂改性颜填料理化特性，添加系列 功能性助剂，制备了一种新型防污闪氟碳涂料。
１ 防污闪氟碳涂料的制备
制备程序：将树脂和溶剂混合均匀后加入颜填料 及偶联剂，采用篮式研磨机研磨 １ ｈ 后加入表面活性 剂、催化剂及憎水性添加剂，继续研磨 １������ ５ ｈ，加入固 化剂机械搅拌均匀即可涂覆。
ｃａｒｂｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ
表面积和较高的比表面能，极易团聚，不易在介质中分 散，影响材料的填充效果。 偶联剂可以使无机纳米粒
隙中就会触发界面处高分子的降解、脆化，导致涂层
工
子均匀分散在整个体系中，最终在涂层表面形成均匀
失效［１４］ 。 本研究通过十七氟癸基三甲氧基硅烷改性
艺
分布的微纳米级凸起物，提高涂层的憎水性能［８－９］ 。 钛酸酯偶联剂分子的对称性比硅烷偶联剂分子好，且
术
具备 ＲＴＶ 防污闪涂料的增水性及憎水迁移性，但其 甲氧基硅烷（ ＴＳＬ ８２３３） ：南京道宁化工有限公司。
硬度差且难复涂、难除去，给后期的检修与维护带来 １������ ２ 涂料的制备
麻烦。
表 １ 为常温固化防污闪氟碳涂料的基本配方。
为改善现有防污闪涂料存在的缺陷，本研究采用 ＦＥＶＥ 树脂为成膜物质制备了一种新型防污闪氟碳 涂料。 氟碳树脂涂层具有优异的耐腐蚀性、耐候性、
第 ４４ 卷第 ５ 期 ２０１４ 年 ５ 月
涂料工业 ＰＡＩＮＴ ＆ ＣＯＡＴＩＮＧＳ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
Ｖｏｌ．４４ Ｎｏ．５ Ｍａｙ ２０１４
防污闪氟碳涂料的制备及应用研究
黄 静１，周永言２，朱志平∗１，李 丽２，钟 娴１，周 艺１ （１．长沙理工大学，长沙 ４１０１１４；２． 广东电网公司电力科学研究院，广州 ５１００８０）
１������ １ 主要原料
有机涂层老化降解是由内外因素引起的，但内在 因素即涂层各组分的性能及其配方起决定作用。 为
ＦＥＶＥ 树脂：ＧＫ５７０，固含量 ５５％ ～ ６５％，氟含量 解决 ＲＴＶ 涂层耐老化性能差的问题，通过对光氧化
为 ３５％ ～ ４０％， 大 金 氟 涂 料 （ 上 海） 有 限 公 司； 气 相 降解机理与树脂的水解性机理分析，防污闪氟碳涂料
输变电设备绝缘子的污闪是一种常见的事故，它 严重影响了输变电线路的安全、经济运行，防止绝缘
华通 瑞 驰 技 工 贸 公 司； 纳 米 金 红 石 型 ＴｉＯ２： 纯 度 ９９������ ８％，平 均 原 级 粒 径 为 ２５ ｎｍ， 比 表 面 积 为 ２０ ～
子的污闪 是 保 证 电 力 系 统 线 路 安 全 运 行 的 重 要 工 ８０ ｍ２ ／ ｇ，无锡拓博达钛白制品有限公司；表面活性剂
金红石型纳米 ＴｉＯ２ 制得疏水性金红石型纳米 ＴｉＯ２， 并将其加入体系。 试验过程为：将溶解于混合溶剂中
技
分子极性更小，因而钛酸酯偶联剂改性纳米无机粒子 的氟碳树脂 ＦＥＶＥ、纳米级 ＳｉＯ２ 及微米级 ＰＴＶＥ 粉至
术
的亲油化度更高，反应更充分［１０－１３］ 。 本研究在其他组 篮式研磨机中研磨 １ ｈ，转速为 ３０ ～ ４０ ｒ ／ ｓ，加入 ２ ～ ３
２ 结果与讨论
２������ １ 偶联剂的优化
在涂料体系中加入纳米粒子，不仅可以提高涂层
的韧性还可以增强涂层的憎水性能［７］ 。 但是，无机纳
图 １ 不同偶联剂用量对涂层憎水性的影响
米材料本身的极性和颗粒细微化，使其具有极大的比
Ｆｉｇ．１ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｏｎ ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｆｌｕｏｒｏ⁃
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｎｏｖｅｌ ａｎｔｉ－ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｆｌａｓｈｏｖｅｒ ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｆｌｕ⁃ ｏｒｏｃａｒｂｏｎ ｒｅｓｉｎ ａｓ ｂｉｎｄｅｒ ａｎｄ ｎａｎｏ－ＳｉＯ２， ｍｉｃｒｏ－ＰＴＦＥ， ｎａｎｏ－ｒｕｔｉｌｅ－ＴｉＯ２ ａｓ ｆｉｌｌｅｒ ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｔｏ ｔｉｔａｎａｔｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｂ⁃ ｌｅｍｓ ｏｆ ｓｈｏｒｔ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ａｎｄ ｒｅｃｏａｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ａｎｔｉ－ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｆｌａｓｈｏｖｅｒ ｃｏａｔｉｎｇｓ． Ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｔｅｓｔ， ｏｕｔｄｏｏｒ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｒｇｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｏｆ ａｎｔｉ－ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｆｌａｓｈｏｖｅｒ ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ ｗｅｒｅ ｐｒｏｃｅｅｄｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｎａ⁃ ｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｓｔａｎｄａｒｄ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｗｅａｔｈｅｒａｂｉｌｉｔｙ， ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ， ａｄｈｅｓｉｏｎ ａｎｄ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｖｅｌ ａｎｔｉ － ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｆｌａｓｈｏｖｅｒ ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ ｗｅｒｅ ｑｕａｌｉｆｉｅｄ ｔｏ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄｓ． Ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔａｃｔ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ｃｏａｔｉｎｇ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ １２０°． Ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ （ ｅ． ｇ． ｖｏｌｕｍｅ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ， ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈ， ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｎｄ ｅｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ， ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ａｎｄ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ， ｅｔｃ．） ｍｅｔ ｔｈｅ ａｎｔｉｆｏｕｌｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ． Ｔｈｅ
表 １ 防污闪氟碳涂料的配方体系 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｔｉ－ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｆｌａｓｈｏｖｅｒ
ｃｏａｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ
耐磨性、耐溶剂性，使用寿命长，且具有表面能较低、 组分名称
质量份 ／ 份
双疏等诸多优点，被广泛应用于桥梁保护、海洋防腐 及建筑外墙等 ［２］ ，１０ 多年来，以 ＦＥＶＥ 树脂制备的氟
摘 要：针对现有防污闪涂料寿命短、难复涂的问题，以 ＦＥＶＥ 氟碳树脂为成膜物，以纳米气相
ＳｉＯ２、微米聚四氟乙烯蜡粉、纳米金红石型 ＴｉＯ２ 等为填料，与钛酸酯偶联剂及其他功能助剂制备了一 种新型防污闪氟碳涂料。 按国家与电力行业相关标准对其进行了理化与电气性能检测、户外曝晒及
带电运行试验。 试验结果表明：新型防污闪氟碳涂料的耐候性、耐化学药品性、附着力、硬度等符合国