摘要：涂覆ＲＴＶ硅橡胶涂料是电力工业的重要防污闪技术之一，研制一种高性能长效防污闪涂料成为电力工业安全的迫切要求。介绍了ＲＴＶ硅橡胶涂料组成特点以及技术要求，综述了国内外ＲＴＶ硅橡胶涂料的研究进展。指出，对硅橡胶进行改性和利用纳米技术对涂料改性已成为提高ＲＴＶ硅橡胶防污闪涂料综合性能的重要手段。
 
关键词：ＲＴＶ硅橡胶涂料，防污闪，纳米填料

电力工业是关系国家安全和工农业正常发展的基础产业。随着我国工业的快速发展，环境污染日趋严重，使输变电线路的绝缘性下降，污闪事故频发，造成了严重的大范围停电事故，给工农业生产带来严重损失，其危害堪比自然灾害。随着我国“十二五规划”的出台，加强全国特超高压输电线路的建设和升级成为电力工业发展的重中之重，这对于线路的防污闪要求进一步加强，研究开发高性能的防污闪技术成为电力安全的迫切要求［１］。
 
当前，涂覆室温硫化硅橡胶涂料是主要防污闪技术之一［２－４］。室温硫化硅橡胶涂料，简称ＲＴＶ硅橡胶涂料，其性能稳定、憎水性强，涂敷在瓷绝缘子表面，可明显提高绝缘子的耐污闪能力，在严重污秽区仍具有较强的防污闪性能，具有多年内免维护的优异性能，是一种长效的防污闪涂料，另外，涂敷方便，在电力防污闪方面得到了广泛的应用。笔者从ＲＴＶ硅橡胶涂料的组成、技术要求以及研究现状等方面分析了ＲＴＶ硅橡胶涂料的研究进展。
 
１ＲＴＶ硅橡胶防污闪涂料基本组成

ＲＴＶ硅橡胶涂料是由硅橡胶、交联剂和填充剂等组分复配制备而成。即以聚硅氧烷为基料，采用白炭黑等补强填料进行补强，加入氢氧化铝等填料提高涂料的耐烧蚀等性能，针对防污闪的技术要求引入特殊助剂，制成性能优异的ＲＴＶ防污闪涂料。ＲＴＶ硅橡胶涂料按交联机理可分为缩合型和加成型两种。由于多数加成型产品需要在稍微加热的条件下方能快速固化，当前，缩合型ＲＴＶ硅橡胶涂料是硅橡胶防污涂料的主体。ＲＴＶ硅橡胶按其缩合交联时脱除的副产物又分为脱醋酸型、脱酮肟型、脱丙酮型、脱胺型及脱醇型等。脱醇型ＲＴＶ硅橡胶硫化时仅脱出醇（ＲＯＨ），不腐蚀电器或金属零部件，因而，国外ＲＴＶ硅橡胶涂料多脱醇型产品，使用方便快捷，但价格不菲。
 
２ＲＴＶ防污闪涂料技术要求

 一般而言，ＲＴＶ防污闪涂料的耐沾污性主要通过憎水性和憎水迁移性来界定。为保证涂料的长期耐沾污性，憎水迁移性是ＲＴＶ涂料防污闪长效性能的关键技术指标。

２．１憎水性

根据表面化学理论可知，与水的表面张力差值越大的物质，憎水性越好，所以实现涂层的耐污能力最基本的要求是涂层具有较低的表面能。除氟碳聚合物以外，有机硅材料是表面张力最小的物质，故含氟聚合物和有机硅材料是制备防污闪涂料的最佳基料。由于氟碳聚合物的价格较高，所以一般选择有机硅作为ＲＴＶ防污闪涂料的基料。
 
“荷叶出淤泥而不染”在于荷叶的表面结构。涂层的疏水性还受涂层结构的影响，在ＲＴＶ硅橡胶防污闪涂料方面，对于涂层的结构设计研究较少，随着研究者对于涂层结构的认识以及对于涂层结构设计的深入，硅橡胶防污闪涂料的研究必将更加深入［５－６］。

２．２憎水长效性

防污闪涂料另一关键要求是保持涂料的长期疏水疏油性，也就要求涂料具有优良的憎水长效性。为获得憎水长效性，有两种思路，一种是使污物不能附着在涂层表面，这一般通过低表面能和特殊的表面结构来实现。另外一种思路是能够使污物及时疏水化，一般是在涂料中加入小分子量的聚硅氧烷来实现，研究工作者一般认为主要机理在于有机硅小分子首先进行扩散至涂料表面，小分子和污物结合，实现疏水性能［７－８］。近年，研究者通过防污闪涂料的应用试验以及结果分析进一步验证了防污闪涂料的憎水长效性机理，该领域的研究有待于涂层内部组成和微相结构的深入研究［９］。
 
３ＲＴＶ涂料的研究现状

ＲＴＶ硅橡胶防污闪涂料的研究始于美国太平洋煤气与电力公司，在重污区应用试验后其憎水性长达６年；后来，美国道康宁公司使ＲＴＶ硅橡胶防污闪涂料产业化，实现批量供应，并不断推出改进产品，目前在美国、台湾、韩国等国家使用非常广泛［１０］。德国瓦克公司通过使用胺基烷氧基硅烷作为交联剂制备出脱醇型ＲＴＶ硅橡胶防污闪涂料，使涂料的综合性能得到提高。
 
国内从事ＲＴＶ防污闪涂料研究的主要单位有清华大学和西北电力研究所等单位。国内ＲＴＶ硅橡胶防污闪涂料多以脱酮肟型产品为主，已经大范围应用推广，可满足２２０ｋＶ电网运行的需要。随着超高压工程的开展，对于ＲＴＶ硅橡胶防污闪涂料的性能提出了更高的要求，要求涂料具有更高的机械强度，更加优越的电性能，尤其要求涂料的憎水长效性达１０年以上。针对这一迫切要求，近期研究主要集中在以下几个方面。
 
３．１基体树脂

 当前有机硅橡胶以聚二甲基硅氧烷为主体树脂。随着防污体系的研究深入，改性有机硅橡胶逐渐深入。氟硅改性有机硅橡胶，由于氟的存在，其表面张力比普通的聚硅氧烷低，并且由于Ｃ－Ｆ键的解离能高，其热稳定性和抗老化性得以提高，其耐水和耐油等性能均得到提高，多用于污染较为严重的区域［１１－１３］。张超灿等考察了小分子长链氟硅氧烷（Ｆ－１０９）和端羟基氟硅生胶（ＨＦＳＲ）对室温硫化硅橡胶防污闪涂料性能的影响。结果发现，含氟组分的加入提高了防污闪涂层的憎水性、憎水恢复性和憎水迁移性。对涂层的阻燃性能和力学性能没有影响，涂层表面对水的接触角提高６．２％，力学、阻燃和表面性能都满足《国家电网公司跨区电网输变电设备外绝缘用防污闪涂料使用指导原则（试用）》的要求［１１］。侯波涛等介绍了氟硅橡胶以及氟硅橡胶防污闪涂料的性质、应用状况和国内发展状况和动态，重点阐述了硅橡胶／氟硅橡胶并用配方、工艺以及并用胶性能，国内厂家生产情况。分析结果表明，室温硫化氟硅橡胶应用到防污闪涂料体系中在实验室取得了不错的效果，但是因氟硅橡胶价格昂贵，其应用推广进展较慢。考虑到其性能上的优势，其应用研究还需大力推进［１２］。
 
杨源龙等介绍一种室温固化硅氟聚合物长效防污闪涂料，用它喷涂后的瓷绝缘子表面具有优异的润滑性和很强的憎水性，从而可以显著提高绝缘子的耐污性能。通过人工加速光老化试验，涂层电性能试验、绝缘子人工污秽试验、自然污秽试验和挂网试运行，表明其是一种理想的防污闪涂料［１３］。
 
侧光交联官能团改性聚硅氧烷是另一类重要的聚硅氧烷，其在涂料领域具有广阔的应用前景。
王生杰指出将光敏性基团作为侧基或端基引入聚硅氧烷大分子中，在紫外光辐射下固化，充分结合了有机硅的高性能与光固化的高效［１４］。

张国彬等通过含硅氢键的超支化聚合物和乙烯基三烯丙基硅烷在铂炭催化剂作用下反应制备了可紫外光固化的超支化聚硅氧基硅烷，在光引发剂的作用下可以通过紫外线照射发生自由基交联，其具有良好的粘结性能［１５］。在侧链上引入环氧基时，也有助于提高涂层附着力［１６－１７］。
 
３．２交联剂

除对于聚硅氧烷改性外，研究新型交联剂也是ＲＴＶ硅橡胶防污闪涂料的研究热点［１８－２０］，不同结构和性能的交联剂对提高涂料的综合性能具有重要的影响，当前已有多种新型交联剂出现。北京化学所谢泽民课题组研究了新型聚硅氧烷交联剂（ＰＣＡ）与沉淀法ＳｉＯ２协同增强室温硫化硅橡胶及其增强机理。发现ＰＣＡ的引入可有效降低ＰＣＡ／ＳｉＯ２／ＰＤＭＳ硅橡胶的黏度，提高硫化胶的拉伸强度，保持良好的扯断伸长率，体系中原位生成的ＳｉＯ２粒子和掺杂的ＳｉＯ２粒子与ＰＤＭＳ聚合物之间有强烈的相互作用，协同补强效果好。韩雁明等制备了一种新型交联剂（ＰＭＯＳ）并将其作为ＲＴＶ硅橡胶涂料的固化剂，研究发现，将聚甲基甲氧基硅氧烷（ＰＭＯＳ）作为交联剂，可在硅橡胶体系中原位形成一种高交联密度的ＰＭＯＳ相，这种结构可对硅橡胶产生显著地增强作用。
 
３．３纳米填料

纳米填料增强改性ＲＴＶ硅橡胶涂料是提高涂料的综合性能的方法之一。纳米颗粒具有小尺寸和大表面积的特点，利用其纳米效应，可显著提高ＲＴＶ硅橡胶涂层的机械性能。采用白炭黑［２１－２２］、纳米碳酸钙［２３］、纳米三氧化锑［２４］、纳米硅酸盐［２５］等填料中的一种或复合体系改性ＲＴＶ硅橡胶涂层的性能已有较多报道。白炭黑是增强ＲＴＶ硅橡胶涂层机械性能的主要填料，其增强作用尤为突出。郭亚林等用纳米白炭黑增强硅橡胶，在填料质量分数为６％时，硫化胶的拉伸强度达２．８ＭＰａ，断裂伸长率达９７％［２２］；纳米层状硅酸盐由于其特殊的结构，在制备高性能涂层方面有较为广泛的应用，蔡登科等将纳米层状硅酸盐应用于ＲＴＶ涂料的增强，研究发现利用其纳米层状结构极大地提高了ＲＴＶ硅橡胶的综合力学性能［２５］。
 
利用不同填料的性能不同，复合改性ＲＴＶ硅橡胶涂层的研究具有较为广泛的前景。气相白炭黑与聚四氟乙烯蜡［２６］、气相白炭黑和氧化铝［２７］、气相白炭黑和纳米碳酸钙复合改性ＲＴＶ硅橡胶涂料性能的研究均有报道［２８］。曾凡辉等采用聚四氟乙烯蜡和气相白炭黑互配，利用聚四氟乙烯蜡的表面能低的特点降低涂膜表面能，减小涂层与风沙、空气等介质间的摩擦系数，提高涂膜耐沾污能力。探索不同填料以及其组合对于涂料性能的影响具有较为重要的研究意义，寻求适合超高压系统使用的改性体系成为研究的重要方向之一。
 
最近，研究发现纳米技术的应用对于提高硅橡胶涂层的阻燃性能也有极大的促进作用。蔡登科等发现纳米ＳｉＯ２提高硅橡胶涂料的机械性能的同时，有效的阻碍Ｏ２分子的渗透，对于涂层耐电弧能力的提高产生了积极作用［２９］。蓝磊等发现以具有平面取向、大尺寸比效应的纳米层状硅酸盐在提高涂料的机械性能的同时，对于涂层的阻燃性具有极大的促进作用［３０］。
 近来，采用填料改性硅橡胶的耐老化的研究已有较多报道。采用稀土氧化物、氧化铁、硅酸盐以及纳米ＳｉＯ２、纳米ＴｉＯ２、碳化硅、碳酸钙等均可提高硅橡胶的耐老化性能。彭亚岚等对纳米氧化铈提高硅橡胶的耐热空气老化性能进行了研究［３１］。强军锋等分析了氧化铈作为耐热添加剂提高硅橡胶的耐热老化性能的机理［２７］。
 
３．４ＲＴＶ涂料的附着力

由于硅橡胶的表面能较低，ＲＴＶ硅橡胶涂料的附着力低是该类涂料存在的共性问题。为提高涂料的附着力一般需要加入合适的有机硅烷偶联剂，尤其以氨丙基硅烷偶联剂为主，比如γ－氨丙基三乙氧基硅烷、γ－氨丙基三甲氧基硅烷或Ｎ－（β－氨乙基）－γ－氨丙基三甲氧基硅烷等，由于偶联剂常含有强极性基团，为保证体系的绝缘性，要控制偶联剂的用量。另外，为提高涂料的粘附力可通过在聚合物侧链上引入环氧基团或三甲氧基硅烷基团。
 
４结语

ＲＴＶ防污闪涂料在电力防污闪工作中起着重要的作用，应对环境的变化，开发更佳性能的ＲＴＶ防污闪涂料成为当前迫切需要解决的问题之一。针对当前ＲＴＶ涂料存在涂层使用寿命短、附着力差等问题，涂料综合性能不能满足超高压电力工程的进一步发展的需要，笔者建议可从以下方面入手：一方面，对于有机硅橡胶进行改性，将有机氟、环氧基团、丙烯酸等功能性基团引入到硅橡胶中，提高基体的性能；另一方面，利用纳米科技，探索纳米技术在ＲＴＶ防污闪涂料中的应用方法和工艺，实现ＲＴＶ硅橡胶涂层组成和结构的有效控制，构建涂层的微纳米“荷叶”结构，全面提高涂料综合性能，达到一步到位的长效防污闪效果。