長效憎水遷移劑的研制及應(yīng)用

史小報，李新寶，馬建國

（1.山西省電力公司培訓(xùn)中心臨汾基地，山西 臨汾 041000；2.晉城供電分公司，山西 晉城 048000）

長效憎水遷移劑的研制及應(yīng)用

史小報1，李新寶2，馬建國2

（1.山西省電力公司培訓(xùn)中心臨汾基地，山西 臨汾 041000；2.晉城供電分公司，山西 晉城 048000）

以WD-70和七甲基三硅氧烷為主要原料，通過硅氫加成反應(yīng)合成長效憎水遷移劑，將其與小分子量硅油復(fù)配制備長效RTV防污閃涂料，并對其進(jìn)行了憎水性、憎水遷移性、力學(xué)性能和電性能等測試。結(jié)果表明，含長效憎水轉(zhuǎn)移劑的RTV防污閃涂料的外觀及硫化后的力學(xué)性能、電性能、憎水性能等均可以滿足現(xiàn)行RTV防污閃涂料標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)際使用的需求，并可以延長RTV防污閃涂料的使用壽命。

RTV涂料；污閃；憎水性；加速老化

0 引言

RTV防污閃涂料在我國電力行業(yè)已經(jīng)有了將近25年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對提高電力行業(yè)陶瓷絕緣子的無防護(hù)使用壽命，防止大霧、雨雪或潮濕天氣絕緣子發(fā)生放電具有重要意義。電力行業(yè)報導(dǎo)的防污閃RTV涂料使用壽命一般為4～5年，防污閃RTV涂料使用壽命一般和憎水轉(zhuǎn)移劑的含量有關(guān)，目前對憎水轉(zhuǎn)移劑的處理方法一般是通過物理方法包埋在涂料中，在擴(kuò)散力作用下向表面遷移，起到防污閃作用[1]。研制可長期使用、無需維護(hù)的RTV防污閃涂料，可減少絕緣子表面RTV涂料的涂刷次數(shù)，降低工作量，減少涂料損耗，會帶來極大的經(jīng)濟(jì)效益。

本文對RTV涂料中的聚硅氧烷進(jìn)行化學(xué)改性，將長效憎水遷移劑通過化學(xué)鍵鏈接到交聯(lián)聚硅氧烷中。這種化學(xué)鍵在環(huán)境因素影響下可離解，釋放出小分子聚硅氧烷，作為憎水轉(zhuǎn)移劑。這樣憎水轉(zhuǎn)移劑不僅受擴(kuò)散力，也受化學(xué)鍵的束縛作用控制，可以減緩作為憎水轉(zhuǎn)移功能的小分子聚硅氧烷的析出速度，使其能在更長時間內(nèi)對表面污染顆粒起憎水轉(zhuǎn)移作用，延長RTV防污閃涂料的使用壽命。

1 試驗(yàn)方法

1.1 原料

WD-70（γ-（甲基丙烯酰氧） 丙基三甲氧基硅烷），七甲基三硅氧烷，聚二甲基硅氧烷(107膠)，氣相法白炭黑，輕質(zhì)碳酸鈣，重質(zhì)碳酸鈣，有機(jī)錫（二丁基爾月桂酸錫），交聯(lián)劑（WD-922，甲基三乙酰氧基硅烷），小分子量硅油。

1.2 長效憎水遷移劑的合成

將WD-70與七甲基三硅氧烷按一定比例于三口燒瓶中混合，加入催化劑后，80℃隔絕水分反應(yīng)8 h后真空分餾即得到長效憎水遷移劑，其結(jié)構(gòu)經(jīng)過紅外圖譜驗(yàn)證。[2]

1.3 單組份RTV防污閃涂料制備

將107膠、重鈣和增強(qiáng)填料按配方比例加入行星攪拌器中并升溫到120℃，混煉3 h后抽真空2 h，加入配方比例的硫化劑、交聯(lián)劑、長效憎水遷移劑混煉，再抽真空后取出成品密封包裝，得到RTV防污閃涂料。[2-3]

1.4 固化試驗(yàn)

為了研究不同的憎水遷移劑對涂料的憎水性及憎水遷移性的影響，本試驗(yàn)選用市場RTV防污閃涂料常用的憎水遷移劑小分子量硅油和本試驗(yàn)合成的長效憎水遷移劑，采用相同的加工流程得到4種RTV防污閃涂料樣品，見表1。

表1 4種RTV防污閃涂料樣品的組成

將以上4種RTV防污閃涂料樣品倒入聚四氟乙烯模具中，將涂料在模具中鋪平，在25℃、相對濕度40%～75%左右條件下進(jìn)行固化。在固化過程中觀察記錄涂料表干時間和完全固化時間。

1.5 性能測試

按照RTV涂料標(biāo)準(zhǔn)《絕緣子用常溫固化硅橡膠防污閃涂料》（DL/T627-2004），[4]對涂料進(jìn)行了介電強(qiáng)度、裂強(qiáng)度試驗(yàn)、剪切強(qiáng)度試驗(yàn)（附著力試驗(yàn)）、憎水性、憎水性的喪失特性、憎水性的恢復(fù)時間和憎水遷移性試驗(yàn)（HC值法）測試。涂料電性能檢測結(jié)果見表2，憎水性檢測結(jié)果見表3，老化性能檢測結(jié)果見表4。

2 老化試驗(yàn)

對于RTV防污閃涂料的壽命，目前尚無標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法做出判斷。基于RTV防污閃涂料的壽命和憎水轉(zhuǎn)移劑的消耗量相關(guān)的觀點(diǎn)，本項(xiàng)目特別設(shè)計憎水轉(zhuǎn)移劑加速老化試驗(yàn)，即在80℃條件下進(jìn)行重復(fù)涂污—憎水遷移—涂污試驗(yàn)，消耗憎水轉(zhuǎn)移劑。試驗(yàn)中通過評價憎水遷移后的最終測試次數(shù)和恢復(fù)時間，比較憎水轉(zhuǎn)移劑消耗的快慢，以及樣品的壽命長短。

將硅藻土按灰密1.0 mg/cm2均勻地涂刷在試品表面上，恒溫80℃放置2 h，用噴霧法測試其表面憎水性，測定HC分級值。如果2 h內(nèi)難以恢復(fù)，則延長測試時間直至最終恢復(fù)HC值為1～2，但時間延長不超過8 h。

每次憎水性恢復(fù)后，將試片取出，清洗表面的硅藻土，晾干后再重新涂布硅藻土，重復(fù)上述測試過程，直到試片的憎水性在8 h難以恢復(fù)（HC恢復(fù)至1～2）。記錄測試次數(shù)為最終測試次數(shù)以及每次恢復(fù)的時間。

本試驗(yàn)特別設(shè)計了加速老化試驗(yàn)。據(jù)文獻(xiàn)[5]中報道，溫度為80℃時憎水轉(zhuǎn)移劑的滲出速度快，因此試驗(yàn)溫度定為80℃。通過最終測試次數(shù)和每次恢復(fù)時間可以評價樣品的壽命長短。

2.1 條件固化實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)樣品1-4均為色澤均勻的粘稠性液體，無明顯機(jī)械雜質(zhì)和絮狀物；硫化涂層平整光滑且無氣泡。試片表干時間在30～45 min之間，深度硫化時間≤24 h，符合要求。這說明憎水遷移劑的加入對涂層的固化沒有負(fù)面影響。

2.2 電性能檢測

表2 RTV防污閃涂料電性能檢測

測試結(jié)果表明，憎水遷移劑的加入不影響RTV防污閃涂料的各項(xiàng)性能，滿足介電強(qiáng)度＞18 kV/mm，撕裂強(qiáng)度＞3 kN/m，剪切強(qiáng)度＞0.8 MPa的要求。

2.3 憎水性和憎水遷移性試驗(yàn)（HC值法）

表3RTV防污閃涂料憎水性

憎水性試驗(yàn)：測試表明，4種樣品的憎水性分級HC值均為HC1，其表面憎水性能符合要求。

憎水喪失特性試驗(yàn)：樣品浸泡96 h后，憎水性喪失特性分級HC值除樣品1外，其他均為HC1～HC2，且其憎水性恢復(fù)至HC1時所要的時間小于24 h，符合要求。

憎水恢復(fù)性能試驗(yàn)中，將硅藻土以灰密1.0 mg/cm2均勻地涂刷在試品表面上，放置96 h后測其HC值。樣品1 HC值為HC2～HC3，其余樣品HC值為HC1～HC2，符合要求。從肉眼觀察，3號樣品效果稍差。

綜上所述，和常用憎水遷移劑小分子量硅油相比，長效憎水遷移劑的加入對RTV防污閃涂料的力學(xué)和電學(xué)性能沒有影響，對憎水性、憎水恢復(fù)特性、憎水恢復(fù)時間和憎水遷移性均比對照組效果好，但比加入小分子量硅油的樣品效果稍差，特別是憎水遷移性能，可看出明顯差別。其憎水遷移速率較現(xiàn)在常用的憎水遷移劑慢，耐老化時間長，在實(shí)際應(yīng)用中存在不足。

2.4 老化試驗(yàn)

表4 老化性能測試結(jié)果

測試結(jié)果表明，1號樣品憎水性基本沒有恢復(fù)；加入小分子硅油的2號樣品，憎水性恢復(fù)快，但恢復(fù)次數(shù)少；加入長效憎水遷移劑的3號樣品憎水性恢復(fù)最好，但是恢復(fù)時間較長；而長效憎水遷移劑和小分子量硅油復(fù)配得到的4號樣品憎水性恢復(fù)快，恢復(fù)次數(shù)多。

這說明長效憎水遷移劑和對照樣品相比，確實(shí)表現(xiàn)出一定的憎水遷移效果（樣品3）。但是，和小分子量硅油相比，單獨(dú)使用長效憎水遷移劑，其憎水劑遷移速度慢，前者（樣品2） 10 h，后者則為3～7 h。而和小分子量硅油復(fù)配后（樣品4），其憎水速度加快，而且憎水遷移老化試驗(yàn)的次數(shù)大大增加。說明復(fù)配之后具有非常好的效果，壽命將較單獨(dú)使用小分子量硅油作為憎水遷移劑有所延長。這就是說，4號樣品用于生產(chǎn)中，其使用周期將比一般的憎水遷移劑要長，適合實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。

3 結(jié)論

用合成的長效憎水遷移劑所配制得到的RTV防污閃涂料，無論從外觀，還是硫化后的力學(xué)性能、電性能、憎水性能等，均可以滿足現(xiàn)行RTV防污閃涂料標(biāo)準(zhǔn)。憎水老化試驗(yàn)表明，將其與小分子量硅油復(fù)配使用時，RTV防污閃涂料的憎水劑遷移性能更加優(yōu)良，可以使RTV防污閃涂料的使用壽命有所延長。

［1］ 陳智巧.絕緣子防污閃涂料的研制［D］.長沙：湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，2008．

［2］ 幸松民，王一珞.有機(jī)硅合成工藝及產(chǎn)品應(yīng)用［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2000．

［3］ 孫結(jié)中，蔣學(xué)軍.電力設(shè)備防污閃復(fù)合納米RTV涂料的研制［J］.廣西電力，2006（3）：1-5．

［4］ DL/T627-2004，絕緣子用常溫固化硅橡膠防污閃涂料［S］.北京：中國電力出版社，2004.

［5］ S.M.Gubanski，J.G.Wankowicz,LossandRecoveryofdrophobicity on RTV Coating Surfaces:Loss of Hydrophobicity［J］.IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，1995，2(3)：506～507．

Development of Long-lasting Transfer of Hydrophobicity and Its Application on RTV Anti-Pollution Coatings

SHI Xiao-bao1，LI Xin-bao2，MA Jian-guo2
（1.Linfen Base of Shanxi Electric Power Corporation Training Center，Linfen，Shanxi 041000，China;2.Jincheng Power Supply Company，Jincheng，Shanxi048000，China）

Long-lasting RTV(Room Temperature Vulcanized)anti-pollution coatings is prepared from low molecular silicone oil and long-lasting transfer of hydrophobicity which is made from heptamethyltrisiloxane and WD-70 via hydrosilation.The test of the RTV coatings with long-lasting transfer of hydrophobicity showed no negative effects on the properties of RTV coatings,such as the mechanical strength，the electric properties,the hydrophobicity,as well as the coating surface.Further more，the ageing test showed that it could prolong the effective time against pollution comparing with that of RTV coatings only with low molecular polydimethylsiloxanes.

RTV coatings；pollution flashover；hydrophobicity；ageing accelerated

TM853

B

1671-0320（2011）04-0015-03

2011-03-04，

2011-05-23

史小報（1962-），男，山西沁水人，1983年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，高級工程師，從事輸電線路運(yùn)行管理工作；

李新寶（1964-），男，山西屯留人，1992年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，高級工程師，從事輸電線路運(yùn)行管理工作；

馬建國（1971-），男，山西晉城人，2007年畢業(yè)于中央黨校函授學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理專業(yè)，工程師，從事輸電線路運(yùn)行管理工作。