CN101735701A

CN101735701A - 架空导线防覆冰涂料及制备方法

Info

Publication number: CN101735701A
Application number: CN200910227836A
Authority: CN
Inventors: 高志伟; 陈晏育; 李海桥; 俞蓉华; 郑宇清; 刁嘉; 刘彦芳
Original assignee: BEIJING IWHR Corp (BIC); DATONG ULTRAHIGH PRESSURE ELECTRIC POWER SUPPLY Co OF NORTH CHINA GRID Co Ltd
Current assignee: BEIJING IWHR Corp (BIC); DATONG ULTRAHIGH PRESSURE ELECTRIC POWER SUPPLY Co OF NORTH CHINA GRID Co Ltd
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2010-06-16

Abstract

本发明涉及一种特种涂料，具体为一种架空导线防覆冰涂料及制备方法。解决导线表面结冰的技术问题，是由下列重量比例的原料组成：0.5％-10％的乙基氯硅烷、0.1％-2％的四乙基硅酸酯、0.1％-0.5％的氢氟酸溶液、50％-65％的乙醇溶剂、0.5％-20％的硅酸、1％-20％的ZnO、0.1％-5％的硅丙乳液、0.5％-10％固化剂；可以有效防止导线表面结冰。

Description

架空导线防覆冰涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种特种涂料，具体为一种架空导线防覆冰涂料及制备方法。

背景技术

在俄罗斯、加拿大、美国、日本、英国、芬兰、冰岛及我国北部和中西部高寒地带，输电线路的结冰和积雪是一种常见的现象。尤其是线路上结冰活覆冰常引起输电线路倒杆(塔)、断线和绝缘子闪络等重大事故，严重威胁着电力系统的安全运行。并造成巨大的经济损失。我国是输电线路覆冰严重的国家之一，线路冰害事故发生的概率居世界前列。仅2005年春节期间，在湖南、湖北以及重庆酋阳地区，由于连日持续大范围雨雪天气，出现了50年来最严重的冰灾，输电线路大面积覆冰，导致一些输电铁塔不堪重负而倒塔断线，使电力设施遭到毁灭性破坏，17条供电线路陷于瘫痪，影响生活和生产长达一个多月，损失难以估量。尤其是从2008年1月10日开始，我国南方大部分地区出现长时间持续的大强度、大范围低温雨雪冰冻天气，导致输电线路发生倒塔、断线、舞动、覆冰闪络和脱冰跳跃等多种灾害，给湖南、江西、安徽、湖北、贵州、广西等16个省(自治区、直辖市)的电网造成建国以来罕见的严重损坏。

因此，开展防覆冰技术的研究，提出一些有针对性的预防措施和处理方法，对提高电力系统的安全运行有积极意义和应用价值。特别是随着西部大开发中水电资源建设规模的扩大，超长距离的输送电很可能要穿越高寒、高湿及高海拔地区，线路覆冰灾害问题将更加突出，导线防冰除冰技术已成为西电东送工程中的关键技术之一。因此，除了开发出各种除冰技术以及器械外，还应当开发相应的防覆冰技术，将导线表面结冰的机会降低。已成为一个重要而紧迫的课题。

防覆冰技术的思路是通过在架空导线表面涂装一层涂料，使水滴雾滴不能附着到导线表面，从而防止导线表面形成冰层。根据前期的研究结果，单纯依靠超疏水表面涂料对推迟大滴冻雨结成冰圈有明显效果，但细滴冻雨会很快变成细小冰珠层，一旦细小冰珠层将超疏水表面彻底隔离，即可形成薄层冰圈。一旦形成薄层冰圈，涂料的疏水表面就对延缓结冰彻底失去作用。但如果超疏水涂料同时具有一定的发热功能，则细小的冻雨滴就有机会变成较大的水珠，可以借助于重力或风力滚落。即便不能全部滚落，剩下的较大水珠也会被冻成较大冰珠。这种大冰珠比细小雨滴凝成的细小冰珠与导线具有更小的接触面积和接触强度，因此可以在轻微的机械力作用下脱离导线。从2008年1-2月的冰灾情况看，很多重灾区的结冰在10天左右达到了50-100毫米，因此每天的结冰速度在5-10毫米，由此可以粗略地推算出每小时的结冰速度为0.2-0.4毫米。因此单纯依靠超疏水表面的涂料无法实现防覆冰的目的，而使涂料增加了发热功能之后可大大延缓结成冰圈的时间，这时再辅以机械除冰可解决导线冰层结圈长厚的问题。因此，开发出一种适用于输电线路防覆冰的涂料防覆的涂料就成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为了解决导线表面结冰的技术问题而提供了一种架空导线防覆冰涂料及制备方法。

本发明是由以下技术方案实现的，架空导线防覆冰涂料，是由下列重量比例的原料组成：(0.5％-10％)的乙基氯硅烷、(0.1％-2％)的四乙基硅酸酯(或乙基硅酸酯聚合物)、(0.1％-0.5％)的氢氟酸溶液、(50％-65％)的乙醇溶剂、(0.5％-20％)的硅酸、(1％-20％)的ZnO、(0.1％-5％)的硅丙乳液、(0.5％-10％)固化剂。

制备方法步骤为：第一步：乙基氯硅烷和四乙基硅酸酯混合溶解于乙醇(常用浓度70-100％)溶剂中；第二步：然后加入硅酸胶体，标准室温(25摄氏度)和标准大气压力下搅拌30分钟；第三步：接着加入浓度为50％氢氟酸溶液，反应控制温度为40-90摄氏度，搅拌反应1-3小时后，加入ZnO和硅丙乳液，继续搅拌反应30分钟，最后自然冷却至室温；第四步：最后边搅拌边加入固化剂，继续搅拌30分钟后得到最终产品。

所述的有机氟硅复合高分子材料粘度为1-2000mm²/s、羟值为1-99％，或分子量为100-1010克/摩尔。

涂料表面能低于20达因/厘米，水接触角大于150℃，小于180℃。被保护器具可以采用刷涂、喷涂、浸涂方式，可以室温干燥或烘干。

所述的固化剂为三甲氧基甲基硅烷、三乙氧基甲基硅烷、乙烯基三甲氧基甲基硅烷、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、107固化水或氨丙基三乙氧基硅烷，中的任意一种。

所述硅酸胶体溶液(预分散体)为1-100nm的纳米材料，具有以下化学结构式：

其中R1，R2，R3，R4为氢原子、羟基、烷基、胺烷基、羟烷基、烷氧基

(CH₂)_KCF₂H，(CH₂)_K(CF₂)CF₂H，(CH₂)_KO(CH₂)_p(CF₂)_lCF₂H，

(CH₂)_KS(CH₂)_p(CF₂)_lCF₂H，(CH₂)_KCH₂＝CHCOO(CH₂)_p(CF₂)_lCF₂H，

(CH₂)_KCH₂＝CHCOO(CH₂)_p(CF₂)_l(CF₂)CF₂H

(CH₂)_KCH₂＝CHCOO(CH₂)_p(CF₂)_lCF₃，(CH₂)_K(CF₂)_lOC(CH₃)_q＝CH₂

(CH₂)_KNH(CH₂)(CF₂)_lCF₃，(CH₂)_KCF₃，(CH₂)_KS(CH₂)_p(CF₂)_lCF₃，(CH₂)_K(CF₂)_l(CH₂)_KNH₂，

(CH₂)_K(CF₂)_l(CH₂)_KOH，

(CH₂)_K(CF₂)_l(CH₂)_KSH，

(CH₂)_K(CF₂)_l(CH₂)_KCl，

(CH₂)_KCH₂＝CHCOO(CH₂)p(CF₂)_lCF₃或

(CH₂)_K(CF₂)_l(CH₂)_pSi(OCH₂CH₃)₃

其中m，n，l为除零外的自然数，k，p，q为自然数。

有机氟硅复合高分子材料具有式2、式3、式4、式5、式6、式7、式8、式9、式10或式11的化学结构式。

式2

式3

式4

式5

式6

式7

式8

式9

式10

式11

其中m，n，t，w为自然数。

实验效果检测：制备好的产品溶解于去离子水中，浓度为10％左右，然后喷涂至架空导线上，自然干化3天，调节冰箱温度至零下25-30摄氏度，测定冰箱内的空气湿度饱和的状态下，恒定温度后，将喷涂干化的导线作为实验对象、未喷涂的导线作为对比对象放置冰箱内，在冰箱内停留3天后检测导线冰冻情况，喷涂过的导线没有冰冻现象，而未喷涂的导线则被表面结冰。

具体实施方式

实施例1，一种架空导线防覆冰涂料，是由下列重量比例的原料组成：0.5％的乙基氯硅烷、2％的四乙基硅酸酯或乙基硅酸酯聚合物、0.1％的氢氟酸溶液、65％的乙醇溶剂、0.5％的硅酸、20％的ZnO、5％的硅丙乳液、6.9％的固化剂。

制备方法步骤为：第一步：乙基氯硅烷和四乙基硅酸酯混合溶解于浓度为70-100％的乙醇溶剂中；第二步：然后加入硅酸胶体，标准室温(25摄氏度)和标准大气压力下搅拌30分钟；第三步：接着加入浓度为50％的氢氟酸溶液，反应控制温度为40-90摄氏度，搅拌反应1小时后，加入ZnO和硅丙乳液，继续搅拌反应30分钟，最后自然冷却2小时至室温；第四步：最后边搅拌边加入固化剂，继续搅拌30分钟后得到最终产品。

固化剂为三甲氧基甲基硅烷、三乙氧基甲基硅烷、乙烯基三甲氧基甲基硅烷、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、107固化水或氨丙基三乙氧基硅烷中的任意一种。

实验效果检测，制备好的产品溶解于去离子水中，浓度为9％，然后喷涂至导线上，自然干化3天，调节冰箱温度至零下25摄氏度，测定冰箱内的空气湿度饱和的状态下，恒定温度后，将喷涂干化的导线和未喷涂的导线放置冰箱内，在冰箱内停留3天后检测导线冰冻情况，喷涂过的导线没有冰冻现象，而未喷涂的导线则被冰冻。

实施例2，一种架空导线防覆冰涂料，是由下列重量比例的原料组成：10％的乙基氯硅烷、0.1％的四乙基硅酸酯、0.5％的氢氟酸溶液、60％的乙醇溶剂、18.3％的硅酸、1％的ZnO、0.1％的硅丙乳液、10％固化剂。

制备方法同实施例1，

实验效果检测，制备好的产品溶解于去离子水中，浓度为5％，然后喷涂至导线上，自然干化3天，调节冰箱温度至零下30摄氏度，测定冰箱内的空气湿度饱和的状态下，恒定温度后，将喷涂干化的导线和未喷涂的导线放置冰箱内，在冰箱内停留3天后检测导线冰冻情况，喷涂过的导线没有冰冻现象，而未喷涂的导线则出冰冻等结冰现象。

实施例3，一种架空导线防覆冰涂料，是由下列重量比例的原料组成：5％的乙基氯硅烷、1％的四乙基硅酸酯、0.3％的氢氟酸溶液、55％的乙醇溶剂、13％的硅酸、14.7％的ZnO、3％的硅丙乳液、8％的固化剂。

制备方法同实施例1，

实验效果检测，制备好的产品溶解于去离子水中，浓度为7％，然后喷涂至导线上，自然干化3天，调节冰箱温度至零下30摄氏度，测定冰箱内的空气湿度饱和的状态下，恒定温度后，将喷涂干化的导线和未喷涂的导线放置冰箱内，在冰箱内停留3天后检测导线冰冻情况，喷涂过的导线没有冰冻现象，而未喷涂的导线则出冰冻等结冰现象。

Claims

1.一种架空导线防覆冰涂料，其特征是由下列重量比例的原料组成：0.5％-10％的乙基氯硅烷、0.1％-2％的四乙基硅酸酯、0.1％-0.5％的氢氟酸溶液、50％-65％的乙醇溶剂、0.5％-20％的硅酸、1％-20％的ZnO、0.1％-5％的硅丙乳液、0.5％-10％固化剂；

制备方法步骤为：第一步：乙基氯硅烷和四乙基硅酸酯混合溶解于乙醇溶剂中；第二步：然后加入硅酸胶体，标准室温和标准大气压力下搅拌30分钟；第三步：接着加入浓度为50％氢氟酸溶液，反应控制温度为40-90摄氏度，搅拌反应1-3小时后，加入ZnO和硅丙乳液，继续搅拌反应30分钟，最后自然冷却至室温；第四步：最后边搅拌边加入固化剂，继续搅拌30分钟后得到最终产品。