一种在防爆灯具表面制备绝缘疏水防尘涂膜的方法

技术领域

本发明属于防爆灯具技术领域，具体涉及一种在防爆灯具表面制备绝缘疏水防尘涂膜的方法。

背景技术

防爆灯具是具有防爆性能的一类照明灯具，主要有隔爆型防爆灯具、安全型防爆灯具、移动型防爆灯具等。防爆灯具是指用于可燃性气体和粉尘存在的危险场所，能防止灯内部可能产生的电弧、火花和高温引燃周围环境里的可燃性气体和粉尘，从而达到防爆要求的灯具。

聚脲涂料是新型的环保涂料，广泛应用于各种材料防护领域。相比于其他材料，聚脲具有无溶剂、自固化、优异的耐水性能、耐化学腐蚀性能、高的拉伸强度，耐老化性能等。针对绝缘涂料都具有耐水性和耐腐蚀性能差的问题，将聚脲防水涂料与现有的绝缘涂料复合使用，能够有效的提高整个绝缘结构的耐水性和绝缘性能。

本发明通过将疏水气相二氧化硅和纳米四氧化三钴分散到溶剂乙酸丁酯中，并通过添加十七氟癸基三乙氧基硅烷，制备了疏水防尘组分；采用马来酸二乙酯对端氨基聚醚和扩链剂进行改性，得到改性端氨基聚醚和扩链剂，以六亚甲基二异氰酸酯三聚体为聚脲的A组份，改性端氨基聚醚和扩链剂为聚脲的R组份，制备聚脲涂膜；再经过紫外激光刻蚀处理，涂膜表现出优异的疏水特性、防尘性和绝缘性。

发明内容

本发明的目的是针对现有问题，提供了一种在防爆灯具表面制备绝缘疏水防尘涂膜的方法，按照本发明方法在防爆灯具表面制备涂膜，具有优异的绝缘性能、疏水性能和防尘性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种在防爆灯具表面制备绝缘疏水防尘涂膜的方法，具体生产工艺如下：

第一步：将疏水技术应用于防爆灯具的表面，可显著提高防爆灯具的防尘性，从而有效提高防爆灯具的使用寿命；以乙酸丁酯为溶剂，加入无机纳米颗粒疏水气相二氧化硅和纳米四氧化三钴来构造粗糙结构，纳米四氧化三钴提供的粗糙结构对表面润湿性有所改变，并通过添加十七氟癸基三乙氧基硅烷赋予表面低的表面能，制备了疏水防尘组分；向10-13份乙酸丁酯中加入1.7-2.3份疏水气相二氧化硅颗粒和0.7-1份纳米四氧化三钴，磁力搅拌55-65min后超声分散30-40min，再滴加0.1-0.13份十七氟癸基三乙氧基硅烷，在60-65℃水浴中密封搅拌2-3h，得到疏水防尘组分；

第二步：以马来酸二乙酯对端氨基聚醚和扩链剂进行改性，其中马来酸二乙酯与端氨基聚醚、扩链剂发生迈克加成反应，使伯胺变成接有具有吸电子效应的酯基基团仲胺，同时酯基基团也具有位阻效应，能有效降低其与异氰酸酯的反应速度；聚脲的反应原理是胺基上的活泼氢原子与异氰酸酯反应，-NH-上的氢原子转移到-NCO上的氮原子上，而其他基团则转移到-NCO上的碳原子上，生成脲键；先将10-20份端氨基聚醚、10-20份扩链剂混合，通入氮气后，升温至50-60℃，缓慢滴加40-80份马来酸二乙酯后，再升温至80-85℃，保温反应2-4h，降温出料，将其与5-10份六亚甲基二异氰酸酯三聚体进行配料，再加入（1）中所得疏水防尘组分，充分搅拌混合均匀后，将其涂刷在防爆灯具表面成膜，室温固化，制得涂膜；

第三步：通过紫外激光刻蚀再加工处理赋予涂膜表面更好的粗糙结构，经过刻蚀后的涂膜表现出优异的疏水特性、防尘性和绝缘性，所制备绝缘疏水防尘涂膜过程简单、成本低、无污染；将（2）中所得涂膜在紫外激光下进行直写刻蚀处理，在防爆灯具表面制得绝缘疏水防尘涂膜。

进一步的，步骤（2）中，端氨基聚醚为D2000或ED600，扩链剂为二乙基甲苯二胺或二甲硫基甲苯二胺，涂膜厚度为0.07mm-0.11mm。

进一步的，步骤（3）中，紫外激光波长为355nm，功率为6-7W，刻蚀次数为10次。

本发明相比现有技术具有以下优点：

（1）将疏水技术应用于防爆灯具的表面，可显著提高防爆灯具的防尘性，从而有效提高防爆灯具的使用寿命；以乙酸丁酯为溶剂，加入无机纳米颗粒疏水气相二氧化硅和纳米四氧化三钴来构造粗糙结构，纳米四氧化三钴提供的粗糙结构对表面润湿性有所改变，并通过添加十七氟癸基三乙氧基硅烷赋予表面低的表面能，制备了疏水防尘组分。

（2）以马来酸二乙酯对端氨基聚醚和扩链剂进行改性，其中马来酸二乙酯与端氨基聚醚、扩链剂发生迈克加成反应，使伯胺变成接有具有吸电子效应的酯基基团仲胺，同时酯基基团也具有位阻效应，能有效降低其与异氰酸酯的反应速度；

聚脲的反应原理是胺基上的活泼氢原子与异氰酸酯反应，-NH-上的氢原子转移到-NCO上的氮原子上，而其他基团则转移到-NCO上的碳原子上，生成脲键；并通过添加疏水防尘组分，充分搅拌混合均匀后，将其涂刷在防爆灯具表面成膜，室温固化，制得涂膜。

（3）通过紫外激光刻蚀再加工处理赋予涂膜表面更好的粗糙结构，经过刻蚀后的涂膜表现出优异的疏水特性、防尘性和绝缘性，所制备绝缘疏水防尘涂膜过程简单、成本低、无污染。

具体实施方式

下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种在防爆灯具表面制备绝缘疏水防尘涂膜的方法，具体生产工艺如下：

第一步：以乙酸丁酯为溶剂，加入无机纳米颗粒疏水气相二氧化硅和纳米四氧化三钴来构造粗糙结构，纳米四氧化三钴提供的粗糙结构对表面润湿性有所改变，并通过添加十七氟癸基三乙氧基硅烷赋予表面低的表面能；

疏水防尘组分的配制：向10份乙酸丁酯中加入1.7份疏水气相二氧化硅颗粒和0.7份纳米四氧化三钴，磁力搅拌55min后超声分散30min，再滴加0.1份十七氟癸基三乙氧基硅烷，在60℃水浴中密封搅拌3h，得到疏水防尘组分；

第二步：以马来酸二乙酯对端氨基聚醚和扩链剂进行改性，其中马来酸二乙酯与端氨基聚醚、扩链剂发生迈克加成反应，使伯胺变成接有具有吸电子效应的酯基基团仲胺，同时酯基基团也具有位阻效应，能有效降低其与异氰酸酯的反应速度；聚脲的反应原理是胺基上的活泼氢原子与异氰酸酯反应，-NH-上的氢原子转移到-NCO上的氮原子上，而其他基团则转移到-NCO上的碳原子上，生成脲键；

涂膜的制备：先将10份端氨基聚醚、10份扩链剂混合，通入氮气后，升温至50℃，缓慢滴加40份马来酸二乙酯后，再升温至80℃，保温反应4h，降温出料，将其与5份六亚甲基二异氰酸酯三聚体进行配料，再加入（1）中所得疏水防尘组分，充分搅拌混合均匀后，将其涂刷在防爆灯具表面成膜，室温固化，制得涂膜；

其中，端氨基聚醚为D2000或ED600，扩链剂为二乙基甲苯二胺或二甲硫基甲苯二胺，涂膜厚度为0.07mm；

第三步：通过紫外激光刻蚀再加工处理赋予涂膜表面更好的粗糙结构，经过刻蚀后的涂膜表现出优异的疏水特性、防尘性和绝缘性，所制备绝缘疏水防尘涂膜过程简单、成本低、无污染；

紫外激光刻蚀处理：将（2）中所得涂膜在紫外激光下进行直写刻蚀处理，紫外激光波长为355nm，功率为6W，刻蚀次数为10次，在防爆灯具表面制得绝缘疏水防尘涂膜。

按照本实施例方法在防爆灯具表面制备绝缘疏水防尘涂膜，涂膜的表面水接触角达到148º，具有良好疏水性能，同时疏水涂膜展示出显著的防尘性，防尘能力为5级，绝缘等级为1级。

实施例2

一种在防爆灯具表面制备绝缘疏水防尘涂膜的方法，具体生产工艺如下：

第一步：疏水防尘组分的配制：向13份乙酸丁酯中加入2.3份疏水气相二氧化硅颗粒和1份纳米四氧化三钴，磁力搅拌65min后超声分散40min，再滴加0.13份十七氟癸基三乙氧基硅烷，在65℃水浴中密封搅拌2h，得到疏水防尘组分；

第二步：涂膜的制备：先将20份端氨基聚醚、20份扩链剂混合，通入氮气后，升温至60℃，缓慢滴加80份马来酸二乙酯后，再升温至85℃，保温反应2h，降温出料，将其与10份六亚甲基二异氰酸酯三聚体进行配料，再加入（1）中所得疏水防尘组分，充分搅拌混合均匀后，将其涂刷在防爆灯具表面成膜，室温固化，制得涂膜；

其中，端氨基聚醚为D2000或ED600，扩链剂为二乙基甲苯二胺或二甲硫基甲苯二胺，涂膜厚度为0.11mm；

第三步：紫外激光刻蚀处理：将（2）中所得涂膜在紫外激光下进行直写刻蚀处理，紫外激光波长为355nm，功率为7W，刻蚀次数为10次，在防爆灯具表面制得绝缘疏水防尘涂膜。

按照本实施例方法在防爆灯具表面制备绝缘疏水防尘涂膜，涂膜的表面水接触角达到147º，具有良好疏水性能，同时疏水涂膜展示出显著的防尘性，防尘能力为4级，绝缘等级为1级。

涂膜疏水性能：采用接触角测试仪对涂膜的接触角测试，所用测试液体为二次蒸馏水、甘油、乙二醇，测试模式：座滴法，每个涂膜表面分别找取五个点测试涂膜的接触角值；

按照本发明实施例方法在防爆灯具表面制备涂膜，具有优异的绝缘性能、疏水性和防尘性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。