CN104789003A - 一种室外高压电力设施防污涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种室外高压电力设施防污涂料的制备方法，先制备TiO₂溶胶和SiO₂溶胶，再将二者按比例在常温下匀速搅拌混合，得到SiO₂-TiO₂的混合溶胶，再在所得混合溶胶中加入润湿剂，并持续搅拌，即得到室外高压电力设施防污涂料。本发明制备工艺简单、操作方便、原料易得、制备过程中不产生对环境有害的物质，防污性能以及耐候性优良，可彻底将有机污染物降解，减少无机颗粒在其表面的沉积，不产生二次污染，大大降低输变电线路运行维护成本、减少工伤事故发生；本发明制备的防污涂料与玻璃绝缘子基底、铁制品基底具有良好的附着性，同时在太阳光照下具有良好的光自洁性能，有效防止污秽的沉积，使室外高压电力设施表面保持洁净。

Description

一种室外高压电力设施防污涂料的制备方法

技术领域

本发明属于无机材料和电力技术领域，涉及一种室外高压电力设施防污涂料的制备方法。

背景技术

由于玻璃绝缘子表层的机械强度高，表面不易发生裂缝，玻璃的电气强度一般在整个运行期间保持不变，并且其老化过程比瓷要缓慢得多，因此玻璃绝缘子逐渐得到了广泛应用。同时，钢化玻璃的机电性能比瓷的高得多，制造同等类的绝缘子，其尺寸和重量比瓷绝缘子要小得多。但是，玻璃绝缘子同样存在积污的问题，且随着环境污染日益严重，绝缘子表面因积污而导致的污闪事故频发。另外，输电线路中变电站的设备设施、铁塔等积污、受潮腐蚀后其防污闪能力会大大下降。目前大部分铁塔使用镀锌铁塔，虽然具有较好的耐腐蚀性能，但仍然存在积污问题。

目前常用RTV涂料涂覆绝缘子，但易被腐蚀和老化，也不能防止污秽在绝缘子表面堆积，更达不到自清洁功效。

发明内容

为解决现有涂料存在耐腐性能不佳，难以实现自清洁等问题，本发明提供一种室外高压电力设施防污涂料的制备方法。

本发明通过下列技术方案实现：一种室外高压电力设施防污涂料的制备方法，经过下列各步骤：

（1）TiO₂溶胶的制备：在60℃水浴条件下，按体积比V_钛酸丁酯：V_{水解抑制剂溶液}=（1～1.2）:（4～4.5），将钛酸丁酯缓慢滴加到剧烈搅拌的水解抑制剂溶液中，经充分混合后再用浓度为2.5mol/L的硝酸调节溶液pH=3～5，继续搅拌8～16h，即得到透明清亮的TiO₂溶胶；

（2）SiO₂溶胶的制备：按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_无水乙醇=（0.5～1.5）:（2～4），将正硅酸乙酯与无水乙醇在剧烈搅拌下混合，再按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_去离子水=（0.5～1.5）:（1～3）缓慢滴入去离子水，然后按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_硝酸溶液=（0.5～1.5）:（0.02～0.08）滴入质量浓度为68%的硝酸溶液，继续搅拌5～6h，即得到透明均一的SiO₂溶胶；

（3）将步骤（2）所得SiO₂溶胶与步骤（1）所得TiO₂溶胶按体积比为（1～10）:100，在常温下匀速搅拌混合，搅拌时间为10～30min，即得到SiO₂-TiO₂的混合溶胶；

（4）按体积比V_润湿剂：V_混合溶胶=（1～5）:100，在步骤（3）所得混合溶胶中加入润湿剂，并持续搅拌10～20min，即得到室外高压电力设施防污涂料。

所述步骤（1）中的水解抑制剂溶液是水解抑制剂与蒸馏水按（30～35）:（1～1.5）的体积比混合后所得混合溶液。

所述水解抑制剂为无水乙醇与冰醋酸按体积比V_无水乙醇：V_冰醋酸=（15～25）:（0.5～1.5）混合后的混合物。

所述步骤（4）中的润湿剂为丙二醇或甘油。

所述步骤（4）所得室外高压电力设施防污涂料在绝缘子表面进行喷涂时，喷涂量为30～50mL/m²。

所述步骤（4）所得室外高压电力设施防污涂料在铁塔、室外配电柜或配电箱表面喷涂时，喷涂量为60～90mL/m²。

本发明利用光催化技术，是在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术，二次污染小，运行成本低和利用太阳光中紫外光为反应光源等优点。TiO₂具有良好的抗光腐蚀性和光催化活性，而且性能稳定，价廉易得，无毒无害，是目前公认的最佳光催化剂。将TiO₂水溶液喷涂在绝缘子、铁塔等供配电设备表面，不仅能保持其表面长期洁净，同时还能起到提高其耐污闪能力，保证电网安全运行。本发明具备的显著优点在于：

a、在TiO₂溶胶中加入SiO₂溶胶以及润湿剂后能显著提高其粘附性和亲水性能，从而提高TiO₂的光自洁性能以及持久性；

b、本发明制备工艺简单、操作方便、原料易得、制备过程中不产生对环境有害的物质；

c、本发明制备的防污涂料经喷涂或刷涂的方式在室外高压电力设施表面，自然风干成膜。在室外高压电力设施表面形成的薄膜与传统RTV涂料相比具有更优良的防污性能以及耐候性，可彻底将有机污染物降解为H₂O和CO₂，减少无机颗粒在其表面的沉积，不产生二次污染，可大大降低输变电线路运行维护成本、减少工伤事故发生；

d、本发明制备的防污涂料与玻璃绝缘子基底、铁制品基底具有良好的附着性，同时在太阳光照下具有良好的光自洁性能，可以有效防止污秽的沉积，使室外高压电力设施表面保持洁净，降低供配电线路的运行和维护成本、减少工伤事故发生。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

（1）TiO₂溶胶的制备：在60℃水浴条件下，按体积比V_钛酸丁酯：V_{水解抑制剂溶液}=1:4.2，将钛酸丁酯缓慢滴加到剧烈搅拌的水解抑制剂溶液中，经充分混合后再用浓度为2.5mol/L的硝酸调节溶液pH=3，继续搅拌12h，即得到透明清亮的TiO₂溶胶；其中，水解抑制剂溶液是水解抑制剂与蒸馏水按32:1.2的体积比混合后所得混合溶液；所述水解抑制剂为无水乙醇与冰醋酸按体积比V_无水乙醇：V_冰醋酸=20:1混合后的混合物；

（2）SiO₂溶胶的制备：按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_无水乙醇=1:3，将正硅酸乙酯与无水乙醇在剧烈搅拌下混合，再按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_去离子水=1:2缓慢滴入去离子水，然后按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_硝酸溶液=1:0.05滴入质量浓度为68%的硝酸溶液，继续搅拌6h，即得到透明均一的SiO₂溶胶，溶胶中SiO₂固含量为3～40wt%；

（3）将步骤（2）所得SiO₂溶胶与步骤（1）所得TiO₂溶胶按体积比为1:100，在常温下匀速搅拌混合，搅拌时间为20min，即得到SiO₂-TiO₂的混合溶胶；

（4）按体积比V_润湿剂：V_混合溶胶=5:100，在步骤（3）所得混合溶胶中加入丙二醇，并持续搅拌20min，即得到室外高压电力设施防污涂料。

实施例2

（1）TiO₂溶胶的制备：在60℃水浴条件下，按体积比V_钛酸丁酯：V_{水解抑制剂溶液}=1.2:4，将钛酸丁酯缓慢滴加到剧烈搅拌的水解抑制剂溶液中，经充分混合后再用浓度为2.5mol/L的硝酸调节溶液pH=4，继续搅拌16h，即得到透明清亮的TiO₂溶胶；其中，水解抑制剂溶液是水解抑制剂与蒸馏水按30:1.5的体积比混合后所得混合溶液；所述水解抑制剂为无水乙醇与冰醋酸按体积比V_无水乙醇：V_冰醋酸=15:0.5混合后的混合物；

（2）SiO₂溶胶的制备：按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_无水乙醇=1.5:4，将正硅酸乙酯与无水乙醇在剧烈搅拌下混合，再按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_去离子水=1.5:3缓慢滴入去离子水，然后按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_硝酸溶液=1.5:0.08滴入质量浓度为68%的硝酸溶液，继续搅拌5h，即得到透明均一的SiO₂溶胶，溶胶中SiO₂固含量为3～40wt%；

（3）将步骤（2）所得SiO₂溶胶与步骤（1）所得TiO₂溶胶按体积比为5:100，在常温下匀速搅拌混合，搅拌时间为30min，即得到SiO₂-TiO₂的混合溶胶；

（4）按体积比V_润湿剂：V_混合溶胶=3:100，在步骤（3）所得混合溶胶中加入甘油，并持续搅拌15min，即得到室外高压电力设施防污涂料。

实施例3

（1）TiO₂溶胶的制备：在60℃水浴条件下，按体积比V_钛酸丁酯：V_{水解抑制剂溶液}=1.1:4.5，将钛酸丁酯缓慢滴加到剧烈搅拌的水解抑制剂溶液中，经充分混合后再用浓度为2.5mol/L的硝酸调节溶液pH=3，继续搅拌8h，即得到透明清亮的TiO₂溶胶；其中，水解抑制剂溶液是水解抑制剂与蒸馏水按35:1的体积比混合后所得混合溶液；所述水解抑制剂为无水乙醇与冰醋酸按体积比V_无水乙醇：V_冰醋酸=25:1.5混合后的混合物；

（2）SiO₂溶胶的制备：按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_无水乙醇=0.5:2，将正硅酸乙酯与无水乙醇在剧烈搅拌下混合，再按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_去离子水=0.5:1缓慢滴入去离子水，然后按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_硝酸溶液=0.5:0.02滴入质量浓度为68%的硝酸溶液，继续搅拌6h，即得到透明均一的SiO₂溶胶，溶胶中SiO₂固含量为3～40wt%；

（3）将步骤（2）所得SiO₂溶胶与步骤（1）所得TiO₂溶胶按体积比为10:100，在常温下匀速搅拌混合，搅拌时间为10min，即得到SiO₂-TiO₂的混合溶胶；

（4）按体积比V_润湿剂：V_混合溶胶=1:100，在步骤（3）所得混合溶胶中加入丙二醇，并持续搅拌10min，即得到室外高压电力设施防污涂料。

实施例4

（1）TiO₂溶胶的制备：在60℃水浴条件下，按体积比V_钛酸丁酯：V_{水解抑制剂溶液}=1.2:4.5，将钛酸丁酯缓慢滴加到剧烈搅拌的水解抑制剂溶液中，经充分混合后再用浓度为2.5mol/L的硝酸调节溶液pH=5，继续搅拌9h，即得到透明清亮的TiO₂溶胶；其中，水解抑制剂溶液是水解抑制剂与蒸馏水按35:1.5的体积比混合后所得混合溶液；所述水解抑制剂为无水乙醇与冰醋酸按体积比V_无水乙醇：V_冰醋酸=15:0.5混合后的混合物；

（2）SiO₂溶胶的制备：按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_无水乙醇=1.5:3，将正硅酸乙酯与无水乙醇在剧烈搅拌下混合，再按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_去离子水=1.5:1缓慢滴入去离子水，然后按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_硝酸溶液=1.5:0.08滴入质量浓度为68%的硝酸溶液，继续搅拌6h，即得到透明均一的SiO₂溶胶，溶胶中SiO₂固含量为3～40wt%；

（3）将步骤（2）所得SiO₂溶胶与步骤（1）所得TiO₂溶胶按体积比为9:100，在常温下匀速搅拌混合，搅拌时间为25min，即得到SiO₂-TiO₂的混合溶胶；

（4）按体积比V_润湿剂：V_混合溶胶=2:100，在步骤（3）所得混合溶胶中加入丙二醇，并持续搅拌12min，即得到室外高压电力设施防污涂料。

实施例5

（1）TiO₂溶胶的制备：在60℃水浴条件下，按体积比V_钛酸丁酯：V_{水解抑制剂溶液}=1:4，将钛酸丁酯缓慢滴加到剧烈搅拌的水解抑制剂溶液中，经充分混合后再用浓度为2.5mol/L的硝酸调节溶液pH=4，继续搅拌10h，即得到透明清亮的TiO₂溶胶；其中，水解抑制剂溶液是水解抑制剂与蒸馏水按32:1的体积比混合后所得混合溶液；所述水解抑制剂为无水乙醇与冰醋酸按体积比V_无水乙醇：V_冰醋酸=18:1混合后的混合物；

（2）SiO₂溶胶的制备：按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_无水乙醇=1:4，将正硅酸乙酯与无水乙醇在剧烈搅拌下混合，再按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_去离子水=1:1缓慢滴入去离子水，然后按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_硝酸溶液=1:0.03滴入质量浓度为68%的硝酸溶液，继续搅拌5h，即得到透明均一的SiO₂溶胶，溶胶中SiO₂固含量为3～40wt%；

（3）将步骤（2）所得SiO₂溶胶与步骤（1）所得TiO₂溶胶按体积比为8:100，在常温下匀速搅拌混合，搅拌时间为12min，即得到SiO₂-TiO₂的混合溶胶；

（4）按体积比V_润湿剂：V_混合溶胶=4:100，在步骤（3）所得混合溶胶中加入丙二醇，并持续搅拌18min，即得到室外高压电力设施防污涂料。

实施例6

（1）TiO₂溶胶的制备：在60℃水浴条件下，按体积比V_钛酸丁酯：V_{水解抑制剂溶液}=1:4.3，将钛酸丁酯缓慢滴加到剧烈搅拌的水解抑制剂溶液中，经充分混合后再用浓度为2.5mol/L的硝酸调节溶液pH=5，继续搅拌16h，即得到透明清亮的TiO₂溶胶；其中，水解抑制剂溶液是水解抑制剂与蒸馏水按33:1的体积比混合后所得混合溶液；所述水解抑制剂为无水乙醇与冰醋酸按体积比V_无水乙醇：V_冰醋酸=22:1混合后的混合物；

（2）SiO₂溶胶的制备：按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_无水乙醇=1.2:3，将正硅酸乙酯与无水乙醇在剧烈搅拌下混合，再按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_去离子水=1.2:2缓慢滴入去离子水，然后按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_硝酸溶液=1.2:0.04滴入质量浓度为68%的硝酸溶液，继续搅拌5h，即得到透明均一的SiO₂溶胶，溶胶中SiO₂固含量为3～40wt%；

（3）将步骤（2）所得SiO₂溶胶与步骤（1）所得TiO₂溶胶按体积比为4:100，在常温下匀速搅拌混合，搅拌时间为23min，即得到SiO₂-TiO₂的混合溶胶；

（4）按体积比V_润湿剂：V_混合溶胶=3:100，在步骤（3）所得混合溶胶中加入甘油，并持续搅拌12min，即得到室外高压电力设施防污涂料。

下面通过自然积污试验，进一步表述本发明所得防污涂料的有益效果：

1、在表面干净的LXHP₄-70玻璃绝缘子上表面，用喷嘴直径为0.5mm的喷枪均匀喷涂一层实施例1所得防污涂料，喷涂量为30～50mL/m²，喷涂后自然风干，制得防污绝缘子1#。采用同样的方式在相同型号的绝缘子表面分别喷涂实施例2～6所得防污涂料，制得防污绝缘子2～6#。

将1~6#绝缘子以及常规市购的绝缘子上表面分别涂抹2mL菜籽油，将其放置在室外围墙上面进行自然积污试验，两个月后分别测试其盐密、灰密值，测试结果如表1所示：

表1  绝缘子样品的盐密、灰密值

从上表中可以看出涂覆本发明所得防污涂料的绝缘子的盐密平均值为0.0020g/m²、灰密平均值为0.00795g，均小于常规市购绝缘子的盐密值0.0029g/m²、灰密值0.0085g，由此可以说明涂覆本发明所得防污涂料能减少污秽在绝缘子表面沉积。

2、采用刷涂的方式在镀锌铁塔规格相同的横担表面分别涂覆实施例1～6所得的防污涂料，横担规格为10cm×60cm，喷涂量为60～90mL/m²，得到防污横担A～F。

将横担A～F与未刷涂防污涂料的普通镀锌横担悬挂于昆明东川四方地110KV变电站28#铁塔上进行自然积污试验。积污前，横担A～F与未刷涂防污涂料的普通镀锌横担的表面洁净程度与色泽均一致；积污两个月后，普通镀锌横担表面累积大量污染物，而横担A～F表面几乎没有累积污染物。实验结果说明，涂覆本发明所得防污涂料能够达到防污的目的，同时也具有防腐及自清洁的功效。

Claims (6)

1.一种室外高压电力设施防污涂料的制备方法，其特征在于经过下列各步骤：

（1）TiO₂溶胶的制备：在60℃水浴条件下，按体积比V_钛酸丁酯：V_{水解抑制剂溶液}=（1～1.2）:（4～4.5），将钛酸丁酯缓慢滴加到剧烈搅拌的水解抑制剂溶液中，经充分混合后再用浓度为2.5mol/L的硝酸调节溶液pH=3～5，继续搅拌8～16h，即得到透明清亮的TiO₂溶胶；

（2）SiO₂溶胶的制备：按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_无水乙醇=（0.5～1.5）:（2～4），将正硅酸乙酯与无水乙醇在剧烈搅拌下混合，再按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_去离子水=（0.5～1.5）:（1～3）缓慢滴入去离子水，然后按体积比V_{正硅酸乙酯}：V_硝酸溶液=（0.5～1.5）:（0.02～0.08）滴入质量浓度为68%的硝酸溶液，继续搅拌5～6h，即得到透明均一的SiO₂溶胶；

（3）将步骤（2）所得SiO₂溶胶与步骤（1）所得TiO₂溶胶按体积比为（1～10）:100，在常温下匀速搅拌混合，搅拌时间为10～30min，即得到SiO₂-TiO₂的混合溶胶；

（4）按体积比V_润湿剂：V_混合溶胶=（1～5）:100，在步骤（3）所得混合溶胶中加入润湿剂，并持续搅拌10～20min，即得到室外高压电力设施防污涂料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的水解抑制剂溶液是水解抑制剂与蒸馏水按（30～35）:（1～1.5）的体积比混合后所得混合溶液。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述水解抑制剂为无水乙醇与冰醋酸按体积比V_无水乙醇：V_冰醋酸=（15～25）:（0.5～1.5）混合后的混合物。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中的润湿剂为丙二醇或甘油。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）所得室外高压电力设施防污涂料在绝缘子表面进行喷涂时，喷涂量为30～50mL/m²。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）所得室外高压电力设施防污涂料在铁塔、室外配电柜或配电箱表面喷涂时，喷涂量为60～90mL/m²。