专利名称：特高压用氟硅橡胶长效防污闪涂料及其制备方法
技术领域：
本发明提供了一种特高压用氟硅橡胶长效防污闪涂料(以下简称
FRTV涂料)及其制备方法，应用于特高压变电站及特高压线路外绝 缘设备，属于特高压外绝缘防污领域。
背景技术：
我国国土幅员辽阔，能源资源多分布在中西部和北部，而负荷多 分布东部和南部。特高压电网的最大特点是大容量、远距离输电，能 够实现能源资源大范围优化配置，保障可靠的电力供应。国家电网公 司结合本国国情以加快建设坚强智能电网为发展目标，建设特高压电 网为骨干网架。本发明紧随国家电网公司的发展目标，研发出安全、 长效、清洁的特高压用氟硅橡胶长效防污闪涂料，降低电网污闪事故 发生，保障社会和人民群众安全用电。
输变电设备外绝缘表面长期遭受大气中的各种污秽物以及雨雪、 冰冻等自然灾害时，在湿度较大情况下积污层中的可溶盐溶于水中， 此时设备外绝缘表面就会覆盖了一层连续的水膜，从而增大外绝缘表 面电导，导致憎水性丧失并发生闪络。
电力系统最重要的防污闪措施是涂刷防污闪涂料。目前，防污闪 涂料主要有RTV和PRTV涂料，在户外挂网运行中发现污染较重地 区和在冰冻气候下，涂层的憎水性、耐油性、耐酸碱能力不强，抗老 化能力不够，涂层很容易失效。2008年，中国南方遭遇的雪灾，覆 冰导致输电线路倒杆，供电中断；2005年，华中地区因输电线路覆 冰造成电网解裂；由于工业污秽，2001年2-4月湖南省东南部、山 西省中部太原市断路器相继发生闪络故障。硅橡胶是RTV和PRTV防污闪涂料的基料，主要成分是聚硅氧 烷，其主链Si-0链，有较高的键能为447kJ/mo1，表现出化学稳定 性好，不容易被外力破坏。硅橡胶的侧链含有甲基，具有较低表面能 为23mN/m，此外Si-O-Si键角大，Si-O键键长长164pm，因此主链 旋转自由，整个分子呈非极性，使表面具有了憎水性。目前所使用的 以硅橡胶为主料的RTV和PRTV涂料，憎水角没有超过14(T .而具有 特高压输变电防覆冰效果需符合两个条件第一、具有强憎水性，即 有较大的憎水角；第二、具有低表面能，即水、冰在涂层表面的张力 低或粘附力小。
因此寻找一种比硅橡胶具有更低的表面能，憎水性更好的物质一 一氟硅橡胶。氟硅橡胶侧链上含有全氟基团，由于氟的电负性很大， 是所有元素中电负性最大的，C-F键能很高为448kJ/md，氟硅橡胶 具有比硅橡胶更低的表面能仅为10mN/m，与水有更大的接触角，使 冰在涂料表面的张力低或粘附力小，可使冰在自然力的作用下脱落。 C-F键长很短为0.138nm，氟原子的体积较氢原子大，氟原子对其核 外电子及成键电子云的束缚作用较强，不易极化，使得带负电的氟原 子把主链四周包围起来，形成高度的立体屏蔽效应，使其分子内部结 构紧密的排列，表现出优异的憎水性和自洁性。
在本发明提出之前，公开号CN 1321712A "—种RTV单组分 憎水长效防污闪涂料"，该涂料添加了少量的单一碱式阻燃剂，低于 涂料固体含量的40%，阻燃级别很低，阻燃级别难以达到FV-O级。
另外，公开号CN 1847339A "防污闪涂料的制备方法"，该涂 料使用硅橡胶为主料，憎水角114° ，憎水性虽然符合DL/T627-2004 标准，无法满足特高压输变电和防覆冰对憎水性的要求。
发明内容
本发明的第一个目的在于克服RTV和PRTV防污闪涂料现有技 术的不足，提供一种特高压用氟硅橡胶长效防污闪涂料，以提高特高 压外绝缘防污闪性能，保障特高压电力系统的稳定安全运行，本发明 的第二个目的是提供生产制备本发明涂料的方法。 实现本发明的技术方案如下(按质量百分比)
氟硅橡胶5 30°/。；硅橡胶10 30%;纳米级气相白炭黑4 8%;复合阻燃剂0. 5 8%;固化剂0.2 0.5%;催化剂0.01 0.05%;抗氧化剂0.02 0.08%;流平剂2 8%;消泡剂0.2 0.4%; 颜料0. 1 0.5°/。；溶剂30 60%。
本发明所述的复合阻燃剂，由无机物氢氧化铝和有机物十溴 联苯醚组成，其中无机物氢氧化铝1 6%;有机物十溴联苯醚0.5 3%。
本发明在配方中采用氟硅橡胶和硅橡胶并用为基料，添加纳米级
气相白炭黑、复合阻燃剂，使涂层的电气性能和机械性能较RTV和 PRTV涂料有相当大的提高，具体表现如下
1)本发明的特高压用防污闪涂料是氟硅橡胶和硅橡胶并用；氟 硅橡胶粘度为1000 40000mPa*s;硅橡胶粘度1000 20000mPa"。 氟的电负性很大，C-F键能高，表现出优异的憎水性和抗污闪能力及 很强的耐油性、耐酸碱性和自洁性。氟原子的加入，使涂料具有低的 表面能，冰在其表面的附着力减小，可在自然力作用下脱落，起到防 覆冰的作用。试验结果显示涂层憎水角可达140°以上，抗污闪电压提 高2.5倍，使用寿命长达30年以上。氟硅橡胶和硅橡胶分子结构 氟硅橡胶分式结构式 硅橡胶分式结构式<formula>formula see original document page 7</formula>
2) 本发明在制备中添加纳米级气相白炭黑(比表面积100
300m2/g)，由于气相白炭黑有较小的比表面积，与主体有类似的硅氧 骨架，纳米级气相白炭黑填补到FRTV间隙中，有很好的填补作用， 使得涂层之间的结合力增大，大大提高了涂层的机械性能。
3) 本发明在制备中采用无机物和有机物并用的复合阻燃剂。无 机物为氢氧化铝受热分解生成氧化铝和水，吸收热量为196712 kJ / kg，是一种环保阻燃剂。有机物是十溴联苯醚，它的热稳定性好，是 一种高效阻燃剂。复合阻燃剂的加入，阻燃性由RTV的FV-l级提高 到FV-O级而且对环境不会造成污染。加入复合阻燃剂量较少，对涂 料的机械性能影响不大。
一种制备本发明特高压用氟硅橡胶长效防污闪涂料的方法
1) 将所需粉体原料放入干燥箱中，在10(TC下干燥24小时；
2) 按比例将原材料氟硅橡胶、硅橡胶、纳米级气相白炭黑按一 定顺序加入到CH槽行混合机，搅拌60 120分钟；
3) 混合均匀的浆料放入真空反应釜中，在真空状态下搅拌2 4 小时，真空度-0.08MPa;
4) 向混合好的浆料中加入溶剂在高剪切分散机内低速分散20 60分钟，使浆料和溶剂充分溶合；
5) 按要求，将氢氧化铝、十溴联苯醚、抗氧化剂、流平剂、颜 料均匀地、缓慢地加入正在搅拌的浆料，搅拌时间2 5小时；
6) 将分散后的浆料放入带有循环冷却系统的篮式分散研磨机中研磨2 4小时；
7) 将研磨好的浆料加入有氮气保护的搅拌反应釜中，缓慢加入 消泡剂、催化剂，充分搅拌1 2小时后，氮气保护下取出浆料；
8) 取出的浆料放入防爆高剪切混合乳化机，加入固化剂后，高 速分散0. 5-15分钟;
9)过滤，得到所需要的涂料。
本发明的特高压用氟硅橡胶长效防污闪涂料通过科学严谨的试 验配方，而且降低了全部使用氟硅橡胶的经济成本。同时在配方中加 入纳米级气相白炭黑和无机物、有机物并用的复合阻燃剂，提高了涂 料的憎水性、耐油性、阻燃性以及自洁性，并对防覆冰有显著成效。 涂料室温固化后涂层表面光洁，涂层的使用寿命可达30年以上。
实施例
实施例l
将纳米级气相白炭黑(比表面积200m7g)、氢氧化铝、十溴联苯 醚、颜料铁红在IO(TC下干燥24小时；取氟硅橡胶(粘度5500mPa*s) 10、硅橡胶(粘度4500mPa") 30、纳米级气相白炭黑6加入到CH 槽行混合机，搅拌60分钟后取出；放入真空搅拌反应釜中，边搅拌 边抽真空3小时，真空度-0.08MPa;取出浆料放入高剪切分散机内， 加入溶剂卤代垸45低速分散20分钟；氢氧化铝4、十溴联苯醚1、 抗氧化剂叔丁基对苯二酚0. 06、流平剂3、颜料铁红0. 3缓慢加入正 在搅拌的浆料，搅拌时间3小时；研磨2小时；在氮气保护下加入消 泡剂0.2、催化剂二丁基二月硅酸锡0.04，搅拌l小时；取出浆料放 入防爆高剪切混合乳化机，加入固化剂甲基三丁酮肟基硅垸0.4，高 速分散3分钟；过滤，密封，得到所需要的涂料。实施例2
将纳米级气相白炭黑(比表面积200m7g)、氢氧化铝、十溴联苯 醚、颜料铁红在10(TC下干燥24小时；取氟硅橡胶(粘度5500mPa' s) 10、硅橡胶(粘度4500mPa*s) 25、纳米级气相白炭黑6加入到 CH槽行混合机，搅拌60分钟后取出；放入真空搅拌反应釜中，边搅 拌边抽真空3小时，真空度-0. 08MPa;取出浆料放入高剪切分散机内， 加入溶剂卤代烷50低速分散20分钟；氢氧化铝4、十溴联苯醚l、 抗氧化剂叔丁基对苯二酚0. 06、流平剂3、颜料铁红0. 3缓慢加入正 在搅拌的浆料，搅拌时间3小时；研磨2小时；在氮气保护下加入消 泡剂0. 2、催化剂二丁基二月硅酸锡0. 04，搅拌1小时；取出浆料放 入防爆高剪切混合乳化机，加入固化剂甲基三丁酮肟基硅烷0.4，高
速分散3分钟；过滤，密封，得到所需要的涂料。
实施例3
将纳米级气相白炭黑(比表面积200m7g)、氢氧化铝、十溴联苯 醚、颜料铁红在10(TC下干燥24小时；取氟硅橡胶(粘度5500mPa' s) 5、硅橡胶(粘度4500mPa") 25、纳米级气相白炭黑8加入到 CH槽行混合机，搅拌60分钟后取出；放入真空搅拌反应釜中，边搅 拌边抽真空3小时，真空度-0.08MPa;取出浆料，放入高剪切分散机 内，加入溶剂卤代垸55低速搅拌分散20分钟；氢氧化铝3、十溴联 苯醚l、抗氧化剂叔丁基对苯二酚0. 06、流平剂2、颜料铁红0.3缓 慢加入正在搅拌的浆料，搅拌时间3小时；研磨2小时；在氮气保护 下加入消泡剂0. 2、催化剂二丁基二月硅酸锡0. 04，搅拌1小时；取
出浆料放入防爆高剪切混合乳化机，加入固化剂甲基三丁酮肟基硅垸 0.4，高速分散3分钟；过滤，密封，得到所需要的涂料。实施例4
将纳米级气相白炭黑(比表面积200m7g)、氢氧化铝、十溴联苯 醚、颜料铁红在10(TC下干燥24小时；取氟硅橡胶(粘度5500mPa' s) 5、硅橡胶(粘度4500mPa's) 30、纳米级气相白炭黑6加入到 CH槽行混合机，搅拌60分钟；取出，放入真空搅拌反应釜中，边搅 袢边抽真空3小时，真空度-0.08MPa;取出浆料，放入高剪切分散机 内，加入溶剂卤代烷50低速搅拌分散20分钟；氢氧化铝4、十溴联 苯醚l、抗氧化剂叔丁基对苯二酚0. 06、流平剂3、颜料铁红0.3缓 慢加入正在搅拌的浆料，搅拌时间3小时；研磨2小时；在氮气保护 下加入消泡剂0.2、催化剂二丁基二月硅酸锡0.04，搅拌l小时；取
出浆料放入防爆高剪切混合乳化机，加入固化剂甲基三丁酮肟基硅烷 0.4，高速分散3分钟；过滤，密封，得到所需要的涂料。
权利要求
1.特高压用氟硅橡胶长效防污闪涂料，其配方按质量百分比，其特征在于氟硅橡胶5～30％；硅橡胶10～30％；纳米级气相白炭黑4～8％；复合阻燃剂0.5～8％；固化剂0.2～0.5％；催化剂0.01～0.05％；抗氧化剂0.02～0.08％；流平剂2～8％；消泡剂0.2～0.4％；颜料0.1～0.5％；溶剂30～60％。
2. 根据权利要求l所述的特高压用氟硅橡胶长效防污闪涂料，其特征在于氟硅橡胶和硅橡胶并用为基料，其中氟硅橡胶粘度1000 40000mPa*s;硅橡胶粘度为1000 20000mPa's。
3. 根据权利要求l所述的特高压用氟硅橡胶长效防污闪涂料，其 特征在于纳米级气相白炭黑比表面积150 300m2/g。
4. 根据权利要求l所述的特高压用氟硅橡胶长效防污闪涂料，其特征在于所述的复合阻燃剂，由无机物氢氧化铝和有机物十溴联苯 醚组成，其中无机物氢氧化铝1 6%;有机物十溴联苯醚0.5 3%。
5. —种制备权利要求1所述的特高压用氟硅橡胶长效防污闪涂料的方法-1) 将所需粉体原料放入干燥箱中，在10(TC下干燥24小时；2) 按比例将原材料氟硅橡胶、硅橡胶、纳米级气相白炭黑按一 定顺序加入到CH槽行混合机，搅拌60 120分钟；3) 混合均匀的浆料放入真空反应釜中，在真空状态下搅拌2 4 小时，真空度-0.08MPa;4) 向混合好的浆料中加入溶剂在高剪切分散机内低速分散20 60分钟，使浆料和溶剂充分溶合；5) 按要求，将氢氧化铝、十溴联苯醚、抗氧化剂、流平剂、颜 料均匀地、缓慢地加入正在搅拌的浆料，搅拌时间2 5小时；6) 将分散后的浆料放入带有循环冷却系统的篮式分散研磨机中 研磨2 4小时；7) 将研磨好的浆料加入有氮气保护的搅拌反应釜中，缓慢加入 消泡剂、催化剂，充分搅拌1 2小时后，氮气保护下取出浆料；8) 取出的浆料放入防爆高剪切混合乳化机，加入固化剂后，高 速分散0. 5-15分钟；9)过滤，得到所需要的涂料。
全文摘要
本发明提供一种特高压用氟硅橡胶长效防污闪涂料及其制备方法，这种氟硅橡胶长效防污闪涂料(简称FRTV)其配方按质量百分比，氟硅橡胶5～30％；硅橡胶10～30％；纳米级气相白炭黑4～8％；复合阻燃剂0.5～8％；固化剂0.2～0.5％；催化剂0.01～0.05％；抗氧化剂0.02～0.08％；流平剂2～8％；消泡剂0.2～0.4％；颜料0.1～0.5％；溶剂30～60％。所述的复合阻燃剂，由无机物氢氧化铝和有机物十溴联苯醚组成，其中无机物氢氧化铝1～6％；有机物十溴联苯醚0.5～3％。本发明提供的涂料制备工艺简单，具有良好的耐候性、耐油性，更长的使用寿命。
文档编号C09D183/06GK101597463SQ20091006315
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月14日 优先权日2009年7月14日
发明者刘江钒, 叶春勇, 杜忠东, 查宜萍, 董中强, 袁明仁, 进 谭, 郑志强 申请人:国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司