一種山區(qū)特高壓線路表面防覆冰納米涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種特高壓輸電線路防覆冰涂料，尤其是設(shè)及一種山區(qū)特高壓線路表 面防覆冰納米涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國經(jīng)濟(jì)連續(xù)高速增長的同時(shí)，能源問題日益成為經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展的瓶頸。國 家電網(wǎng)公司立足我國能源分布和生產(chǎn)力發(fā)展不平衡的基本國情，規(guī)劃建設(shè)交流1000千伏 和直流±800千伏特高壓電網(wǎng)，W求在更大范圍內(nèi)優(yōu)化配置電力資源，實(shí)現(xiàn)我國有限能源 資源的高效利用。由于特高壓輸電線路輸電距離遠(yuǎn)，在一些地形復(fù)雜的山區(qū)，特高壓輸電線 路的跨度、導(dǎo)線的直徑W及離地的高度會(huì)進(jìn)一步的提高，山區(qū)特殊復(fù)雜的地理W及環(huán)境條 件使特高壓輸電線路更容易遭受導(dǎo)線覆冰，而特高壓輸電線覆冰是電網(wǎng)破壞的一個(gè)重要因 素，為了使特高壓輸電系統(tǒng)具有足夠的安全性和可靠度，減輕冰雪給輸電系統(tǒng)帶來的損失， 加強(qiáng)山區(qū)特高壓輸電線的防覆冰材料的研究既有重要的理論價(jià)值，又有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì) 價(jià)值。現(xiàn)有技術(shù)中的防覆冰材料根據(jù)防覆冰的原理不同可分為電熱型材料、光熱型材料W 及超疏水型材料，電熱型材料是通過在原料中增加一定的導(dǎo)電材料，使防覆冰材料在微小 泄漏電流的作用下具有良好的電熱性能，從而能在低溫環(huán)境下有效地阻止冰在絕緣子表面 的凍結(jié)，但是泄漏電流有可能會(huì)給特高壓線路帶來很大的安全隱患；光熱型材料是加入一 些吸光傳熱型的材料，但是在沒有陽光的天氣，其作用效果不佳；而超疏水材料是利用降 低冰和輸電線路之間的附著力從而實(shí)現(xiàn)防覆冰的作用的，對比電熱型材料和光熱型材料來 說，效果好，而且比較安全，但是超疏水材料對于比較嚴(yán)重冰災(zāi)來說不能完全解決特高壓輸 電線路的覆冰問題。
[0003] 中國專利CN104530974A公開了一種防覆冰涂料，由A組分和B組分組成，A組分 和B組分的質(zhì)量比為（4-7) :1，A組分的質(zhì)量百分比組成包括：固含量為20-70%的氣娃樹 脂20-80%，消泡劑0. 05-2%，流平劑0. 05-2%，流變助劑0. 05-2%，光穩(wěn)定劑0. 05-5%，消光劑 0. 05-2%，催干劑0. 05-2%，金紅石鐵白粉10-60%，分散劑0. 1-20%，A溶劑20-70% ;B組分的 質(zhì)量百分比組成包括：多異氯酸醋固化劑20-80%，B溶劑20-80%。該發(fā)明的防覆冰涂料形 成的防覆冰涂層表面能低，疏水性好，能夠有效降低基材的冰黏附強(qiáng)度；但是對于比較嚴(yán)重 冰災(zāi)來說，僅僅靠增強(qiáng)材料的疏水性不能完全解決問題。中國專利CN101928498B公開了一 種氣娃改性丙締酸樹脂疏水防腐涂料，所述涂料包括按重量配比計(jì)的A組分和B組分；所述 A組分包括將疏水樹脂45-70、顏填料5-40、溶劑6-30、抗老化劑1-3、分散劑1-5、防沉劑 0.5-2經(jīng)混合、研磨、攬拌制備而成；所述B組分包括固化劑5-8。該涂料具有疏水性好、附 著力好等特征，但是不能解決嚴(yán)重冰災(zāi)的覆冰問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種兼具超疏水結(jié)構(gòu)和光熱效應(yīng)的山 區(qū)特高壓線路表面防覆冰納米涂料，并提供山區(qū)特高壓線路表面防覆冰納米涂料的制備方 法。 陽〇化]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案： 一種山區(qū)特高壓線路表面防覆冰納米涂料，包括W下重量份的原料：氣娃樹脂30~50份，碳納米管2~5份，納米Ni2~5份，類鉆碳6~8份，吸光顏料5~8份，納米Ti〇24~ 6份、納米Si〇28~12份，乳化劑0. 5~1份，消泡劑0. 5~1份，流平劑0. 3~1份，硅烷 偶聯(lián)劑1~2份，防腐劑1~2份，溶劑20~30份。
[0006] 優(yōu)選的，所述吸光顏料的制備方法包括W下步驟： 步驟 1，將Fe(N03)3· 9&0、Μη(N03)2· 6&0、Cu(N03)2· 3&0W及邸TA溶于去離子水中，F(xiàn)e(N03)3· &0、Μη(N03)2· 6&0與Cu(N03)2的摩爾比為1 :3 :2,邊攬拌邊添加氨水，調(diào)節(jié)抑 值為6. 0~7. 5,然后置于60~80°C水浴攬拌3~化，制備得到凝膠；其中去離子水的添 加量W能夠?qū)⒒?N03)3· 9&0、Μη(N03)2· 6&0、Cu(N03)2·抓2〇W及邸TA完全溶解為準(zhǔn)； 步驟2,將步驟1制備的凝膠在100~130°C下干燥成干凝膠后，在干凝膠上添加無水 乙醇，將干凝膠點(diǎn)燃，制備得到黑色粉末； 步驟3,將步驟2中制備的黑色粉末在600°C~900°C溫度下般燒4~化，即制備得到 吸光顏料。
[0007] 優(yōu)選的，所述步驟1中邸TA與金屬離子化Mn2+Xu2+總量的摩爾比為1~2 :1。
[0008] 優(yōu)選的，所述乳化劑為壬基酪聚氧乙締酸、烷基酪聚氧乙締酸、脂肪醇聚氧乙締酸 和脂肪酸聚氧乙締醋中的一種。
[0009] 優(yōu)選的，所述消泡劑為有機(jī)娃消泡劑，本發(fā)明中使用的消泡劑為有機(jī)娃消泡劑 EFKA-2010、EFKA-2720W及EFKA-2570中的一種，運(yùn)幾種消泡劑不僅能夠快速消泡，還具有 流平的作用。
[0010] 優(yōu)選的，所述流平劑為有機(jī)娃流平劑，本發(fā)明中使用的有機(jī)娃流平劑為BYK-300， BYK-302W及BYK-333中的一種，能夠降低涂料的表面張力，提供比較好的底材潤濕，而且 還能增加涂料的表面滑爽性，改善防粘接性能，賦予涂料更好的光澤。
[0011] 優(yōu)選的，所述硅烷偶聯(lián)劑為乙締基Ξ乙氧基硅烷、氨丙基Ξ乙氧基硅烷、丫-氨丙 基Ξ甲氧基硅烷和3-(甲基丙締酷氧）丙基Ξ甲氧基硅烷中的一種；硅烷偶聯(lián)劑可W改善 涂料與基材的附著力。
[0012] 優(yōu)選的，所述防腐劑為甲基異嚷挫嘟酬和苯并異嚷挫嘟-3-酬按重量比3~5 : 1~3復(fù)配而成；將甲基異嚷挫嘟酬和苯并異嚷挫嘟-3-酬進(jìn)行復(fù)配，能夠擴(kuò)大防腐劑的防 腐殺菌范圍，減少防腐劑的用量，提高防腐劑的穩(wěn)定性。
[0013] 優(yōu)選的，所述溶劑為乙酸乙醋、乙酸下醋、尼龍酸甲醋、下二酸二甲醋和丙二醇甲 酸中的一種。
[0014] 本發(fā)明還提供一種山區(qū)特高壓線路表面防覆冰納米涂料的制備方法，包括W下步 驟：將氣娃樹脂、碳納米管、納米Ni、類鉆碳、吸光顏料、納米Ti〇2W及納米Si〇2混合后球磨 至粒徑為20~50nm;然后與乳化劑、消泡劑、流平劑、硅烷偶聯(lián)劑、防腐劑W及溶劑混合后 高速分散1~化，即制備得到山區(qū)特高壓線路表面防覆冰納米涂料。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明制備的山區(qū)特高壓線路表面防覆冰納米涂料使用的主要原料是氣娃樹脂，而納 米Si〇2與娃氣樹脂具有良好的相容性，使用納米SiO2對娃氣樹脂進(jìn)行改性，能夠在氣娃樹 脂表面形成納米或運(yùn)亞微米的突起，運(yùn)些突起互相連接，從而形成超疏水結(jié)構(gòu)，能夠減少在 潮濕環(huán)境下與水的接觸面積，有利于使滴落在超疏水結(jié)構(gòu)上的過冷卻水滴迅速滾落，從而 降低覆冰的附著力，實(shí)現(xiàn)高的疏水性和優(yōu)異的防覆冰能力。而納米Ti〇2在紫外光的照射 下能產(chǎn)生自由基，對有機(jī)物具有很強(qiáng)的降解能力，因此在特高壓輸電線路用防覆冰涂料中 添加一定量的納米Ti化，可W賦予該山區(qū)特高壓線路表面防覆冰納米涂料一定的自清潔能 力，另外由于納米Ti〇2分子結(jié)構(gòu)中存在大量的不飽和鍵和不同狀態(tài)的徑基，可與氣娃樹脂 的基團(tuán)發(fā)生鍵合作用，從而改善材料的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。
[0016] 本發(fā)明在山區(qū)特高壓線路表面防覆冰納米涂料中添加吸光顏料，該吸光顏料是W 邸TA為馨合劑，采用溶膠-凝膠的方法WFe(N03)3· 9&0、Μη(N03)2· 6&0和Cu(N03)2· 3&0 為原料，經(jīng)過燃燒和般燒工藝制備而成的復(fù)合金屬氧化物，由于鐵、儘和銅為半導(dǎo)體材料， 存在光學(xué)帶隙Eg,能夠吸收能量較高的可見光和近紅外范圍的福射從而發(fā)生電子躍遷，與 晶格的散射作用導(dǎo)致晶格振動(dòng)，將光能轉(zhuǎn)化成熱能，因此本發(fā)明的山區(qū)特高壓線路表面防 覆冰納米涂料具有良好的光熱轉(zhuǎn)換效果。而本發(fā)明中添加的納米Ni也是半導(dǎo)體材料，同樣 也具有良好的光熱轉(zhuǎn)換效果。
[0017] 本發(fā)明制備的涂料中使用的碳納米管是良好的導(dǎo)熱材料，而且碳納米管在低壓下 即可表現(xiàn)出良好的升溫性能，有利于涂料內(nèi)部的熱傳導(dǎo)和電熱轉(zhuǎn)換。
[0018] 控制吸光顏料、納米NiW及碳納米管在涂料中的用量，使吸光顏料和納米Ni均勻 的分散在氣娃樹脂涂料中，不相互連接，能保證涂料的絕緣性能，從而確保山區(qū)特高壓輸電 線路的安全性。
[0019] 本發(fā)明制備的涂料中還使用一定量的類鉆碳，該類鉆碳中包括按重量百分比計(jì)的 碳50%~60%，娃40~50%，類鉆碳能夠提高材料的硬度和耐磨性。