一种抗老化涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种抗老化涂料及其制备方法。

背景技术：

2.绝缘子、套管等外绝缘设备的应用环境常为室外，其表面的涂层在阳光的照射下容易出现粉化现象，不利于外绝缘设备的绝缘，因此需要在外绝缘设备表面涂覆具有抗老化性能的绝缘涂料。
3.中国专利cn113549383a《一种高性能抗老化涂料制备方法》公开了一种高性能抗老化涂料，该涂料是以过聚丙烯酸脂、纳米蒙脱土和重质碳酸钙等成分制备而成；中国专利cn113493622a《一种耐光、抗老化的水性丙烯酸酯类涂料及其制备方法》公开了一种将水性丙烯酸树脂、杂多酸、复合纳米颗粒结合，并添加乳化剂和润湿剂制备而成的抗老化涂料；中国专利cn112322126a《一种抗老化涂料及其制备方法》公开的涂料以丙烯酸乳液为主要原料，添加多壁碳纳米管、羟乙基纤维素、纳米二氧化钛等，制备抗老化涂料。这些专利主要是利用亲水性的有机树脂作为基体，或者掺杂离子类物质，虽然这类涂料具有抗老化效果，但同时具有导电性和亲水性，而绝缘子、套管等外绝缘设备表面的涂料需要具有绝缘性能和疏水性，因此这些抗老化涂料无法应用于外绝缘设备。

技术实现要素：

4.本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种抗老化涂料，该涂料具有良好的抗老化效果和疏水性。
5.本发明的另一目的在于提供上述抗老化涂料的制备方法。
6.本发明的目的通过下述技术方案实现：一种抗老化涂料，包括以下重量份计的组分：10～15份rtv室温硫化硅橡胶、2～3份疏水性气相二氧化硅、0.5～1份氢氧化铝、1～2份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3～5份盐酸、5～8份纳米氧化锌。
7.优选地，所述纳米氧化锌的粒径为30
±
10nm。
8.优选地，所述疏水性气相二氧化硅的粒径为15～20nm。
9.优选地，所述盐酸的浓度为10-15％。
10.上述抗老化涂料的制备方法，包括以下步骤：
11.(1)将rtv室温硫化硅橡胶、疏水性气相二氧化硅、氢氧化铝混合均匀，得到聚合物前驱体；
12.(2)将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、稀盐酸混合并反应，加入纳米氧化锌，得到疏水压电纳米氧化锌；
13.(3)将所述疏水压电纳米氧化锌与所述聚合物前驱体混合，得到抗老化涂料。
14.优选地，步骤(1)所述混合均匀的温度为15℃-45℃。
15.优选地，步骤(2)所述反应的温度为50℃-75℃。
16.优选地，步骤(2)所述反应的时间为3-10min。
17.优选地，步骤(3)所述混合为机械搅拌10-20min。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
19.本发明采用rtv室温硫化硅橡胶作为基体，加入疏水性气相二氧化硅，提高rtv基体的表面粗糙度，赋予涂料良好的绝缘性能和疏水性；通过添加氢氧化铝提高涂料阻燃性能，同时改善涂料的拉伸强度和抗冲击性能；γ-氨丙基三乙氧基硅烷在酸性条件下发生水解生成活性硅醇，活性硅醇与纳米氧化锌表面的羟基反应，得到疏水压电纳米氧化锌，疏水压电纳米氧化锌上具有γ-氨丙基三乙氧基硅烷的氨基，氨基的两个活泼氢能与rtv室温硫化硅橡胶发生键和，提高疏水压电纳米氧化锌在聚合物前驱体中的分散性，进一步提高疏水性；并且，疏水压电纳米氧化锌的禁带宽为3.2ev，其对应的吸收波长为388nm，对280-400nm的紫外线具有较好的吸收效果。因此，本发明的涂料具有良好的抗老化性能和疏水性。
附图说明
20.图1是实施例1疏水压电纳米氧化锌的疏水性检测结果图。
21.图2是实施例1涂层的照片图。
22.图3是对比例1疏水压电纳米氧化锌的疏水性检测结果图。
23.图4是对比例2疏水压电纳米二氧化钛的疏水性检测结果图。
24.图5是对比例2涂层经紫外照射后的照片图。
25.图6是对比例3涂层的照片图。
26.图7是对比例3的涂层疏水性检测结果图。
27.图8是对比例4的涂层照片图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例1
30.(1)取10份rtv室温硫化硅橡胶(河北中联华宇电力，rtv-1)、2份疏水性气相二氧化硅纳米颗粒(粒径为15nm)、0.5份氢氧化铝于烧杯中，15℃、500r/min磁力搅拌，得到聚合物前驱体；
31.(2)取1份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3份稀盐酸溶液(浓度为12％(v/v))于烧杯中，50℃下搅拌3min，此时γ-氨丙基三乙氧基硅烷在酸性条件下水解生成活性硅醇，之后加入5份纳米氧化锌(cas号：1314-13-2)，γ-氨丙基三乙氧基硅烷接枝到纳米氧化锌表面，得到疏水压电纳米氧化锌(结构见式i)。
32.(3)将疏水压电纳米氧化锌加入(1)中得到的聚合物前驱体中，机械搅拌10min，得到抗老化涂料。采用涂料在玻璃基材表面涂布0.5mm，得到的涂层见图2。可以看出，涂层表面较为光滑，涂料中疏水压电纳米氧化锌的分散性较好。采用接触角测量仪(德国kruss，dsa100)检测，涂层的接触角为120.2
°
(图1)，说明涂料疏水性良好。
[0033][0034]
实施例2
[0035]
(1)取15份rtv室温硫化硅橡胶、3份疏水性气相二氧化硅纳米颗粒(粒径为20nm)、1份氢氧化铝于烧杯中，15℃、500r/min磁力搅拌，得到聚合物前驱体；
[0036]
(2)取2份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、5份稀盐酸溶液(浓度为12％(v/v))于烧杯中，50℃下搅拌3min，此时γ-氨丙基三乙氧基硅烷在酸性条件下水解生成活性硅醇，之后加入8份纳米氧化锌，γ-氨丙基三乙氧基硅烷接枝到纳米氧化锌表面，得到疏水压电纳米氧化锌；
[0037]
(3)将疏水压电纳米氧化锌加入(1)中得到的聚合物前驱体中，机械搅拌10min，得到抗老化涂料。采用涂料在玻璃基材表面涂布0.5mm，得到的涂层表面光滑。经检测，涂层的接触角为125.6
°
，说明涂料疏水性良好。
[0038]
对比例1
[0039]
(1)取10份rtv室温硫化硅橡胶、2份疏水性气相二氧化硅纳米颗粒(粒径为15nm)、0.5份氢氧化铝于烧杯中，磁力搅拌，15℃、500r/min磁力搅拌，得到聚合物前驱体；
[0040]
(2)取0.5份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3份稀盐酸溶液(浓度为体积比8％)于烧杯中，50℃下搅拌3min，此时γ-氨丙基三乙氧基硅烷在酸性条件下发生水解生成活性硅醇，之后加入5份纳米氧化锌，γ-氨丙基三乙氧基硅烷接枝到纳米氧化锌表面，得到疏水压电纳米氧化锌。γ-氨丙基三乙氧基硅烷含量过少并且盐酸浓度太低，导致γ-氨丙基三乙氧基硅烷水解为活性硅醇的量很少，因此不能与纳米氧化锌的羟基很好地反应，进一步导致了疏水压电纳米氧化锌的疏水性下降；
[0041]
(3)将疏水压电纳米氧化锌加入(1)中得到的聚合物前驱体中，机械搅拌10min，得到抗老化涂料。采用涂料在玻璃基材表面涂布0.5mm，得到的涂层表面具有颗粒感，这是因为活性硅醇的量较少，纳米氧化锌并未完全被改性，有部分产生团聚，在涂料中分散性略差。经检测，涂层的接触角为100.5
°
(图3)，说明涂料疏水性能较一般。
[0042]
对比例2
[0043]
(1)取10份rtv室温硫化硅橡胶、2份疏水性气相二氧化硅纳米颗粒(粒径为15nm)、0.5份氢氧化铝于烧杯中，磁力搅拌，15℃、500r/min磁力搅拌，得到聚合物前驱体；
[0044]
(2)取0.5份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3份稀盐酸溶液(浓度为体积比12％)于烧杯中，50℃下搅拌3min，此时γ-氨丙基三乙氧基硅烷在酸性条件下发生水解生成活性硅醇，之后加入5份纳米二氧化钛，得到疏水纳米二氧化钛；
[0045]
(3)将疏水纳米二氧化钛加入(1)中得到的聚合物前驱体，机械搅拌10min，得到抗老化涂料。采用涂料在玻璃基材表面涂布0.5mm，得到的涂层表面具有颗粒感。经检测，涂层
的接触角为95.6
°
(图4)，说明涂料疏水性较差。这是由于纳米二氧化钛具有光致亲水性，添加了改性后的纳米二氧化钛的涂料暴露在太阳光下疏水性会变差。将涂层在50w的紫外光下照射800h，涂层表面产生了微小的裂纹，涂层状态见图5，说明涂料的抗紫外性能较差。
[0046]
对比例3
[0047]
(1)取10份rtv室温硫化硅橡胶、2份疏水性气相二氧化硅纳米颗粒(粒径为15nm)、0.5份氢氧化铝于烧杯中，15℃、500r/min磁力搅拌，得到聚合物前驱体；
[0048]
(2)取1份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3份稀盐酸溶液(浓度为12％(v/v))于烧杯中，50℃下搅拌3min，此时γ-氨丙基三乙氧基硅烷在酸性条件下发生水解生成活性硅醇，之后加入10份纳米氧化锌，得到疏水压电纳米氧化锌；
[0049]
(3)将疏水压电纳米氧化锌加入(1)中得到的聚合物前驱体，机械搅拌10min，得到抗老化涂料。采用涂料在玻璃基材表面涂布0.5mm，得到的涂层表面有颗粒团聚现象(图6)，这是因为添加的压电纳米氧化锌含量过多会导致涂料粘度变大，同时导致压电纳米氧化锌接枝率下降，进而降低涂层的疏水性以及颗粒在涂料中的分散性，导致涂料表面有颗粒团聚。经检测，涂层的接触角为97.7
°
(图7)，说明涂料疏水性较差。
[0050]
对比例4
[0051]
(1)取10份rtv室温硫化硅橡胶、5份疏水性气相二氧化硅纳米颗粒(粒径为15nm)、3份氢氧化铝于烧杯中，15℃、500r/min磁力搅拌，得到聚合物前驱体；
[0052]
(2)取1份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3份稀盐酸溶液(浓度为12％(v/v))于烧杯中，50℃下搅拌3min，此时γ-氨丙基三乙氧基硅烷在酸性条件下发生水解生成活性硅醇，之后加入5份纳米氧化锌，得到疏水压电纳米氧化锌；
[0053]
(3)将疏水压电纳米氧化锌加入(1)中得到的聚合物前驱体，机械搅拌10min，得到抗老化涂料。采用涂料在玻璃基材表面涂布0.5mm，得到的涂层表面固化后脆化进而出现裂缝，涂层与基底的附着力十分弱，手指触碰就会出现掉粉现象(图8)，这是因为由于二氧化硅、氢氧化铝含量过高导致涂层固化后脆化，进而出现裂缝，涂层与基底的附着力十分弱，手指触碰就会出现掉粉现象。
[0054]
老化测试
[0055]
将实施例1、2对比例1-4的涂层进行800h人工紫外老化试验测试(在50w的紫外光下照射800h)，参照国家标准gbt 1766-2008《漆和清漆涂层老化的评级方法》来检测涂层的变以及粉化情况；其中，涂层的变程度和变等级参照gbt 1766-2008中4.2.2节“目视比法”进行评估；涂层的粉化等级参照gbt 1766-2008中4.3.1节“天鹅绒布法粉化等级的评定”进行评估。
[0056]
表1
[0057]
样品变程度粉化程度实施例100实施例200对比例110对比例222对比例323对比例445
[0058]
由表1可知，实施例1、2的涂层无变且无粉化，抗老化性能优于对比例1-4，说明适量疏水压电纳米氧化锌均匀地分散在在涂料中之后，具有优异的屏蔽紫外线的作用，起到抗老化的效果；同时，疏水压电纳米氧化锌上具有γ-氨丙基三乙氧基硅烷的氨基，氨基的两个活泼氢能与rtv室温硫化硅橡胶发生键和，起到了类似补强剂的效果，进一步提高疏水性。
[0059]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种抗老化涂料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：10～15份rtv室温硫化硅橡胶、2～3份疏水性气相二氧化硅、0.5～1份氢氧化铝、1～2份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3～5份稀盐酸、5～8份纳米氧化锌。2.根据权利要求1所述抗老化涂料，其特征在于，所述疏水性气相二氧化硅的粒径为15～20nm。3.根据权利要求1所述抗老化涂料，其特征在于，所述纳米氧化锌的粒径为30
±
10nm。4.根据权利要求1所述抗老化涂料，其特征在于，所述稀盐酸的浓度为10-15％。5.权利要求1-4任一项所述抗老化涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将rtv室温硫化硅橡胶、疏水性气相二氧化硅、氢氧化铝混合均匀，得到聚合物前驱体；(2)将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、稀盐酸混合并反应，加入纳米氧化锌，得到疏水压电纳米氧化锌；(3)将所述疏水压电纳米氧化锌与所述聚合物前驱体混合，得到抗老化涂料。6.根据权利要求5所述抗老化涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合均匀的温度为15℃-45℃。7.根据权利要求5所述抗老化涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述反应的温度为50℃-75℃。8.根据权利要求5所述抗老化涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述反应的时间为3-10min。

技术总结

本发明公开了一种抗老化涂料及其制备方法。抗老化涂料包括以下重量份计的组分：10～15份RTV室温硫化硅橡胶、2～3份疏水性气相二氧化硅、0.5～1份氢氧化铝、1～2份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3～5份稀盐酸、5～8份纳米氧化锌。本发明的涂料具有良好的抗老化性能和疏水性。本发明的涂料具有良好的抗老化性能和疏水性。本发明的涂料具有良好的抗老化性能和疏水性。