一种水性氟碳防污闪涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种水性氟碳防污闪涂料及其制备方法和应用，该涂料以质量百分比计包括以下组分：氟碳乳液40％～60％，纳米功能填料10％～30％，水15％～30％，分散剂0.5％～1％，成膜助剂2％～5％，增稠剂0.5％～1％，流平剂0.1％～0.4％，消泡剂0.2％～0.5％，杀菌剂0.2％～0.5％，pH调节剂0.5％～1.5％，丙二醇5％～10％和固化剂0.1％～0.3％。其制备方法是将各组分搅拌混合均匀得到水性氟碳防污闪涂料。本发明专利技术的涂料是一种制备方法简单、耐久、耐酸碱、实用性好、机械强度高、自清洁的水性氟碳防污闪涂料，其制备方法简单方便、成本低廉，应用于输电线绝缘子上具有很好的防污闪性能。

【技术实现步骤摘要】
一种水性氟碳防污闪涂料及其制备方法和应用
本专利技术属于涂料
，具体涉及一种具有疏水功能的水性氟碳防污闪涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着工业排放量的增大和城乡大气污染日益严重，大气中的环境污染物逐渐增多，污秽物沉积于绝缘子表面易造成污闪事故。据统计，我国每年因污闪事故所造成的经济损失年均已达到近10亿，损失电量超过1亿kw.h。传统的防污闪涂层材料为有机硅油、有机硅脂、地蜡等，它们的使用寿命不长，附着力不强，容易龟裂、起皮、粉化等缺点，运行维护工作量大。因此，研制一种能解决以上问题的新型防污闪涂层材料具有重要意义。目前，氟碳涂料主要以油性氟碳涂料为主，已广泛应用于航空航天、船舶、桥梁、车辆等高新领域，其在涂装过程中有机溶剂的挥发，严重污染了大气，破坏生态环境。而如今环境保护越来越受到重视，涂料的发展将以无污染、无公害、节约能源、经济高效为原则，水性氟碳涂料将取代传统的溶剂型涂料，成为未来涂料的主流。迄今为止，具有疏水功能的水性氟碳防污闪涂料尚未被报道，因此，开发和提供一种制备方法简单、性能优良、绿色环保的水性氟碳防污闪涂料是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种制备方法简单、耐久、耐酸碱、实用性好、机械强度高、自清洁的水性氟碳防污闪涂料及其制备方法和应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为一种水性氟碳防污闪涂料，所述水性氟碳防污闪涂料以质量百分比计包括以下组分：上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述纳米功能填料为水性纳米功能填料；所述水性纳米功能填料为三维海胆型TiO2、SiO2、蜡粉中的一种或多种。上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，其特征在于，所述SiO2的粒径为20nm～50nm；所述蜡粉为PTFE，粒径为2μm～5μm。上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述三维海胆型TiO2是由TiO2纳米棒组装而成的微球，所述TiO2纳米棒的直径为8nm～12nm；所述三维海胆型TiO2的粒径为500nm～1μm。上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述三维海胆型TiO2的制备方法包括以下步骤：(1)在冰水浴中将体积比为1∶4～6的TiCl4溶液与去离子水混合均匀，得到混合溶液A；(2)在冰水浴中将体积比为1∶5～8的钛酸四丁酯(TBT)溶液与环己烷混合均匀，得到混合溶液B；(3)将体积比为1∶8～10的混合溶液A与混合溶液B混合均匀，得到混合溶液C；(4)将混合溶液C置于反应釜中，于60℃～150℃下反应10h～18h，得到三维海胆型TiO2。上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述TiCl4溶液的质量浓度为95％～99％；所述钛酸四丁酯溶液的质量浓度为95％～99％。上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述氟碳乳液为水性氟碳乳液；所述分散剂为水性分散剂；所述成膜助剂为水性成膜助剂；所述增稠剂为水性增稠剂；所述流平剂为水性流平剂；所述消泡剂为水性消泡剂；所述杀菌剂为水性杀菌剂；所述固化剂为水性固化剂。上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述水性氟碳乳液为ZH-01氟碳乳液和DF-01氟碳乳液中的一种或两种。上述水性氟碳乳液是由三氟氯乙烯和功能性单体制备而成，所述功能性单体为乙烯基醚或乙烯基酯。上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述水性氟碳乳液中氟含量为11.5wt％～35.5wt％。上述的水性氟碳防污闪涂料中，优选的，所述水性分散剂为SN-5040分散剂、HDFSJ-01分散剂、P-19分散剂和CX018分散剂中的一种或多种；所述水性成膜助剂为TEXANOL成膜助剂、C12成膜助剂、T-12成膜助剂和SX-12成膜助剂中的一种或多种；所述水性增稠剂为ZT-60增稠剂、RM-8W增稠剂、T-280增稠剂和DR-802增稠剂中的一种或多种；所述水性流平剂为RM-2020流平剂、TB-120流平剂和D-3000流平剂中的一种或多种；所述水性消泡剂为NXZ消泡剂、DF-681F消泡剂和T2-1509消泡剂中的一种或多种；所述水性杀菌剂为T-128杀菌剂和BT-20杀菌剂中的一种或两种；所述水性固化剂为己二酸二酰肼；所述pH调节剂为稀盐酸或稀醋酸。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的水性氟碳防污闪涂料的制备方法，包括以下步骤：按质量百分比，往水中依次加入分散剂、丙二醇、氟碳乳液、纳米功能填料、pH调节剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂、流平剂、杀菌剂、固化剂，搅拌均匀，得到水性氟碳防污闪涂料。本专利技术的制备方法中，所述搅拌的条件是：温度为20℃～35℃，转速为500～1000转/分钟。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种上述的水性氟碳防污闪涂料或上述的制备方法制得的水性氟碳防污闪涂料在输电线路绝缘子上的应用。本专利技术的创新点在于：本专利技术提供了一种水性氟碳防污闪涂料，以水性氟碳乳液为主要成膜剂，将水性纳米功能填料添加到水性氟碳乳液中，能使水性氟碳乳液的性能和使用寿命得到大幅度提高，克服单纯有机涂层和无机涂层的缺陷，使其兼具有机材料、无机材料、纳米材料的综合性质。本专利技术通过加入纳米功能填料，提高涂层的疏水能力，有效防止污闪事故的发生，并且涂层的硬度、耐久性、耐酸碱性、机械性能、自清洁性能等都有所提高。由于氟碳树脂中C-F键键能很大，且分子间的范德华力很弱，导致氟碳涂层表面能极低，表现出疏水亲油的性质，涂层很难被水浸湿，污染物易附着在涂层表面，利用超疏水和超亲水技术可以使污染物不易附着于涂层表面，从而可以减少污闪事故的发生。超疏水表面以其疏水、防污、自清洁等特性备受人们关注，具有很大的应用价值。一般说来，超疏水表面可以通过两种方式来实现：一种是在疏水表面构建粗糙结构；一种是在粗糙表面上修饰低表面能物质。本专利技术通过加入具有纳米材料特有的性质纳米功能填料，在涂层表面形成乳突结构，在疏水表面构建粗糙结构，进而获得超疏水表面，使涂料具有疏水、防污、自清洁功能，具有很好的防污闪性能。本专利技术中以三维海胆型TiO2颗粒为纳米功能填料，其中三维海胆型TiO2是由纳米级的TiO2纳米棒聚集组装再生长而形成的微米级颗粒，其特定的三维海胆型形貌，使其相较于其它形貌的TiO2更易于形成微纳二元粗糙结构，更有利于获得超疏水结构，通过加入三维海胆型TiO2可在涂层表面形成微纳二元乳突结构，提高涂层的疏水能力。将本专利技术涂料涂覆于输电线绝缘子上，由于涂层的疏水性能，溶有污秽物的水就不能在涂层表面形成水膜，就无法形成导电膜，放点现象就无法发生，从而防止污闪事故的发生。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术提供了一种水性氟碳防污闪涂料，各组分均为水性，满足以无污染、无公害、节约能源、经济高效的涂料发展原则，是一种绿色环保型涂料。相较于油性涂料，本专利技术的水性氟碳防污闪涂料是以水作为稀释剂而无挥发性有机溶剂，无毒无味的环保产品，未来必成为涂料的主流产品，且其外观更好，不易发黄，更易施工，其它性能也不亚于油性涂料。(2)本专利技术提供了一种水性氟碳防污闪涂料，通过加入纳米功能填料，构筑疏水结构，使涂料具有疏水、防污、自清洁功能，具有很好的防污闪性能。本专利技术中，纳米功能填料具有纳米材料特有的性质，由于其尺寸小，将其分散在涂层后，在微观上就可在涂层表面形成乳突结构，从而获得超疏水结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性氟碳防污闪涂料，其特征在于，所述水性氟碳防污闪涂料以质量百分比计包括以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种水性氟碳防污闪涂料，其特征在于，所述水性氟碳防污闪涂料以质量百分比计包括以下组分：所述纳米功能填料为水性纳米功能填料；所述水性纳米功能填料为三维海胆型TiO2；所述三维海胆型TiO2是由TiO2纳米棒组装而成的微球，所述TiO2纳米棒的直径为8nm～12nm；所述三维海胆型TiO2的粒径为500nm～1μm；所述三维海胆型TiO2的制备方法包括以下步骤：(1)在冰水浴中将体积比为1∶4～6的TiCl4溶液与去离子水混合均匀，得到混合溶液A；(2)在冰水浴中将体积比为1∶5～8的钛酸四丁酯溶液与环己烷混合均匀，得到混合溶液B；(3)将体积比为1∶8～10的混合溶液A与混合溶液B混合均匀，得到混合溶液C；(4)将混合溶液C置于反应釜中，于60℃～150℃下反应10h～18h，得到三维海胆型TiO2。2.根据权利要求1所述的水性氟碳防污闪涂料，其特征在于，所述TiCl4溶液的质量浓度为95％～99％；所述钛酸四丁酯溶液的质量浓度为95％～99％。3.根据权利要求1～2中任一项所述的水性氟碳防污闪涂料，其特征在于，所述氟碳乳液为水性氟碳乳液；所述分散剂为水性分散剂；所述成膜助剂为水性成膜助剂；所述增稠剂为水性增稠剂；所述流平剂为水性流平剂；所述消泡剂为水性消泡剂；所述杀菌剂为水性杀菌剂；所述固化剂为水性固化剂。4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周艺，刘海，朱志平，刘玉环，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43