CN105219263A - 特高压线路表面防覆冰涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特高压线路表面防覆冰涂料，包括以下重量份的原料：氟硅树脂45～60份，功能性纳米离子5～10份，TiO₂？5～8份、纳米SiO₂？8～12份，乳化剂0.5～1份，消泡剂0.5～1份，流平剂0.3～1份，硅烷偶联剂1～2份，溶剂20～30份。本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料与水的接触角达到128°～168°；通过与没有涂覆防覆冰涂料相比，涂覆防覆冰涂料后的涂层与覆冰的垂直粘着力降低了76%～91.5%；本发明的特高压线路表面防覆冰涂料的电热效果也比较好，平均温升在10.8～16.5℃，而且还具有良好的耐酸、耐碱性能和绝缘性能。

Description

特高压线路表面防覆冰涂料

技术领域

本发明涉及一种防覆冰涂料，尤其是涉及一种特高压线路表面防覆冰涂料。

背景技术

特高压输电具备超远距离、超大容量低损能耗等优点，建设特高压电网不仅能满足日益增长的电力需求，而且能推进资源的集约开发和高效利用，缓解环境压力，节约土地资源。我国特高压输电线路绵延数千公里，途径大量的山地丘陵等，而山地和丘陵地带容易冰灾事故，而且遭受冰灾事故后修复比较困难，给电力系统带来巨大的直接和间接经济损失。因此，研究和开发防覆冰和除冰的方法是至关重要的，但是一般的除冰方法比如热力除冰、机械除冰等方法不适合特高压输电线路，所以防覆冰涂料的研究备受关注。输电线路的防覆冰涂料主要有两种类型，一种具有超疏水性的防覆冰涂料，这种涂料通过减少过冷却水滴与物体表面的相互作用达到防覆冰的作用；另一种是热力型防覆冰涂料，包括电热型和光热型防覆冰涂料，此类涂料是通过提升覆冰物体的温度达到防覆冰目的。超疏水性的涂料具有优良的憎水性和低的表面能，且无需附加能量，有助于限制冰灾从而达到防覆冰作用，但是基于该涂料的自身的表面结构以及化学成分的原因，并不能完全的阻止输电线路覆冰。而电热型的涂料是在涂料的成膜物质中加入各种导电粒子，将这种电热涂料涂覆于运行中的绝缘子上时，在绝缘子两端电压差的作用下，涂层中会有一定的泄漏电流流过，从而在涂层中产生一定量的焦耳热，使绝缘子表面温度始终高于水滴的冻结温度，从而起到防覆冰的目的，但普通电热涂料表面憎水性差，易积污，在雨雪天气容易造成污闪事故。光热防覆冰涂料主要是在涂料中加入吸光生热物质，使其具备将光能(主要为太阳光)转换为热量的性能，起到防覆冰的作用，但是在雨雪天气，没有阳光的情况下，不能达到防覆冰的效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有超疏水结构和电热效应的防覆冰效果高、绝缘性能好的特高压线路表面防覆冰涂料，并提供特高压线路表面防覆冰涂料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种特高压线路表面防覆冰涂料，包括以下重量份的原料：氟硅树脂45～60份，功能性纳米离子5～10份，TiO₂5～8份、纳米SiO₂8～12份，乳化剂0.5～1份，消泡剂0.5～1份，流平剂0.3～1份，硅烷偶联剂1～2份，溶剂20～30份。

优选的，所述功能性纳米离子为SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料。

优选的，所述SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料的制备包括以下步骤：

步骤1，将碳纳米管添加入混酸中超声分散8～10h，添加去离子水稀释后，用微孔膜过滤后，干燥，即制备得到酸化的碳纳米管；所述碳纳米管与混酸的重量比为1：50～1：60；

步骤2，将酸化的碳纳米管分散在无水乙醇溶液中，利用碱液调节溶液的pH值为8.0～9.0；

步骤3，将正硅酸乙酯和氨丙基三乙氧基硅烷按重量比1：4混合形成混合液，然后与步骤2中溶液混合，室温反应3～4h，用去离子水洗涤至中性，使用微孔膜过滤后，在100～120℃下干燥24～48h，即制备得到SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料。

优选的，所述步骤1中的混酸为浓H₂SO₄和浓HNO₃按重量比3：1～4：1混合而成。

优选的，所述步骤1中的碳纳米管与所述步骤3中混合液的重量比为1：4～1：8。

优选的，所述乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪酸聚氧乙烯酯中的一种。

优选的，所述流平剂为有机硅流平剂，本发明中使用的流平剂为德国毕克BYK-306和BYK-333中的一种，该流平剂能够强烈降低涂料的表面张力，具有良好的底材润湿、良好的防缩孔性能以及增加表面滑爽的性能。

优选的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷中的一种。

优选的，所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、尼龙酸甲酯、丁二酸二甲酯和丙二醇甲醚中的一种。

本发明还提供一种特高压线路表面防覆冰涂料的制备方法，包括以下步骤：将氟硅树脂、功能性纳米离子、纳米TiO₂、纳米SiO₂混合后球磨至粒径为20～50nm；然后与乳化剂、消泡剂、流平剂、硅烷偶联剂以及溶剂混合后超声分散30～50min，即制备得到特高压线路表面防覆冰涂料。

本发明的有益效果是：

本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料使用的主要原料是氟硅树脂，而纳米SiO₂与硅氟树脂具有良好的相容性，利用纳米SiO₂对硅氟树脂进行改性，能够使氟硅树脂表面形成纳米粗糙结构，从而形成超疏水结构，减少在潮湿环境下与水的接触面积，从而降低冰的附着力，实现高的疏水性和优异的防覆冰能力。而纳米TiO₂在紫外光的照射下能产生自由基，对有机物具有很强的降解能力，因此在特高压线路表面防覆冰涂料中添加一定量的TiO₂，可以赋予该特高压线路表面防覆冰涂料一定的自清洁能力。

碳纳米管在一定的电压下具有优良的升温效果，而且还具有良好的传热性能，将碳纳米管添加在特高压线路表面防覆冰涂料中，可以赋予涂料良好的电热效果和传热效果，但是为保证特高压输电线路的安全性，本发明在碳纳米管外面包覆一层纳米SiO₂，既不影响碳纳米管的电热效果和传热效果，而且还保证了碳纳米管的电绝缘性能。

本发明中使用的消泡剂为有机硅消泡剂EFKA-2722、EFKA-2720以及EFKA-3777，这几种消泡剂不仅能够快速消泡，还具有流平的作用。本发明中还使用了流平剂、乳化剂以及硅烷偶联剂等助剂，这些助剂相互作用，可以确保本发明的特高压线路表面防覆冰涂料具有更优异的流平性、稳定性以及爽滑性等。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

一种特高压线路表面防覆冰涂料，包括以下重量份的原料：

氟硅树脂45份，功能性纳米离子10份，纳米TiO₂8份、纳米SiO₂12份，乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚为0.5份，消泡剂EFKA-2722为1份，流平剂BYK-306为0.3份，硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷为1份，溶剂乙酸乙酯为30份。

其中功能性纳米离子为SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料，SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料的制备包括以下步骤：

步骤1，将碳纳米管添加入混酸中超声分散8h，其中混酸为浓H₂SO₄和浓HNO₃按重量比3：1混合而成，碳纳米管与混酸的重量比为1：50，超声分散后添加去离子水进行稀释，用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在100℃烘箱中干燥48h，即制备得到酸化的碳纳米管；

步骤2，将步骤1中酸化的碳纳米管分散在无水乙醇溶液中，利用0.1mol/L的KOH调节溶液的pH值为8.0；

步骤3，将正硅酸乙酯和氨丙基三乙氧基硅烷按重量比1：4混合形成混合液，然后与步骤2中制备的溶液混合，其中碳纳米管与混合液的重量比为1：4，室温反应3h，用去离子水洗涤至中性，使用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在100℃下干燥48h，即制备得到SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料。

本发明的特高压线路表面防覆冰涂料的制备方法，包括以下步骤：将氟硅树脂、功能性纳米离子、纳米TiO₂以及纳米SiO₂混合后使用球磨机球磨至粒径为20～50nm；然后与乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚、消泡剂EFKA-2722、流平剂BYK-306、硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷以及溶剂乙酸乙酯混合后，超声分散30min，即制备得到特高压线路表面防覆冰涂料。

将本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料涂覆在钢化玻璃板上，待涂料中的溶剂完全挥发后，测量该涂料的疏水性，与水的静态接触角为140°，在体积分数为10%的H₂SO₄以及体积分数为10%的NaOH中浸泡7天，涂料表面没有变化，没有起泡、开裂或者起皮现象。

使用HY-6800红外热像仪测试特高压线路表面防覆冰涂料的发热性能，在涂料的两端施加5KV大电压，保持10min，该涂料平均温升为16.5℃。

将两片涂覆有特高压线路表面防覆冰涂料涂层的钢化玻璃片中间加水后相互叠加（叠加面积为6×6cm），放入冰柜中冰冻；然后在垂直方向对其中一片钢化玻璃施加压力，直到将两片钢化玻璃分离，测定该特高压线路表面防覆冰涂料涂层与覆冰层的垂直粘附力，并与没有涂覆特高压线路表面防覆冰涂料的钢化玻璃表面与覆冰层的垂直粘附力作对比，来测定本发明的特高压线路表面防覆冰涂料的防覆冰性能。经测定，涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为1.2N，没有涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为7.1N，该特高压线路表面防覆冰涂料使材料与冰的垂直粘着力降低83%。

实施例2

一种特高压线路表面防覆冰涂料，包括以下重量份的原料：

氟硅树脂48份，功能性纳米离子9份，纳米TiO₂7份，纳米SiO₂11份，乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚为0.6份，消泡剂EFKA-2720为0.9份，流平剂BYK-333为0.4份，硅烷偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷为1.2份，溶剂乙酸丁酯为28份。

其中功能性纳米离子为SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料，SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料的制备包括以下步骤：

步骤1，将碳纳米管添加入混酸中超声分散9h，其中混酸为浓H₂SO₄和浓HNO₃按重量比4：1混合而成，碳纳米管与混酸的重量比为1：52，超声分散后添加去离子水进行稀释，用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在100℃烘箱中干燥48h，即制备得到酸化的碳纳米管；

步骤2，将步骤1中酸化的碳纳米管分散在无水乙醇溶液中，利用0.1mol/L的NaOH调节溶液的pH值为8.5；

步骤3，将正硅酸乙酯和氨丙基三乙氧基硅烷按重量比1：4混合形成混合液，然后与步骤2中制备的溶液混合，其中碳纳米管与混合液的重量比为1：5，室温反应3.5h，用去离子水洗涤至中性，使用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在105℃下干燥40h，即制备得到SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料。

本发明的特高压线路表面防覆冰涂料的制备方法，包括以下步骤：将氟硅树脂、功能性纳米离子、纳米TiO₂以及纳米SiO₂混合后使用球磨机球磨至粒径为20～50nm；然后与乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚、消泡剂EFKA-2720、流平剂BYK-333、硅烷偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷以及溶剂乙酸丁酯混合后，超声分散35min，即制备得到特高压线路表面防覆冰涂料。

将本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料涂覆在钢化玻璃板上，待涂料中的溶剂完全挥发后，测量该涂料的疏水性，与水的静态接触角为155°，在体积分数为10%的H₂SO₄以及体积分数为10%的NaOH中浸泡7天，涂料表面没有变化，没有起泡、开裂或者起皮现象。

采用与实施例1相同的方法测定本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料的发热性能，经测定，涂料的平均温升为16℃。

采用与实施例1相同的方法测定本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料的防覆冰性能，经测定，涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为1N，没有涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为7.1N，该超高压输电线路用防覆冰涂料使材料与冰的垂直粘着力降低85.9%。

实施例3

一种特高压线路表面防覆冰涂料，包括以下重量份的原料：

氟硅树脂50份，功能性纳米离子8份，纳米TiO₂6份，纳米SiO₂10份，乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚为0.7份，消泡剂EFKA-3777为0.8份，流平剂BYK-306为0.5份，硅烷偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷为1.4份，溶剂尼龙酸甲酯为26份。

其中功能性纳米离子为SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料，SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料的制备包括以下步骤：

步骤1，将碳纳米管添加入混酸中超声分散10h，其中混酸为浓H₂SO₄和浓HNO₃按重量比3.5：1混合而成，碳纳米管与混酸的重量比为1：54，超声分散后添加去离子水进行稀释，用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在100℃烘箱中干燥48h，即制备得到酸化的碳纳米管；

步骤2，将步骤1中酸化的碳纳米管分散在无水乙醇溶液中，利用0.1mol/L的NH₃·H₂O调节溶液的pH值为9；

步骤3，将正硅酸乙酯和氨丙基三乙氧基硅烷按重量比1：4混合形成混合液，然后与步骤2中制备的溶液混合，其中碳纳米管与混合液的重量比为1：6，室温反应4h，用去离子水洗涤至中性，使用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在110℃下干燥35h，即制备得到SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料。

本发明的特高压线路表面防覆冰涂料的制备方法，包括以下步骤：将氟硅树脂、功能性纳米离子、纳米TiO₂以及纳米SiO₂混合后使用球磨机球磨至粒径为20～50nm；然后与乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚、消泡剂EFKA-3777、流平剂BYK-306、硅烷偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷以及溶剂尼龙酸甲酯混合后，超声分散40min，即制备得到特高压线路表面防覆冰涂料。

将本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料涂覆在钢化玻璃板上，待涂料中的溶剂完全挥发后，测量该涂料的疏水性，与水的静态接触角为168°，在体积分数为10%的H₂SO₄以及体积分数为10%的NaOH中浸泡7天，涂料表面没有变化，没有起泡、开裂或者起皮现象。

采用与实施例1相同的方法测定本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料的发热性能，经测定，涂料的平均温升为15.2℃。

采用与实施例1相同的方法测定本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料的防覆冰性能，经测定，涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为0.6N，没有涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为7.1N，该超高压输电线路用防覆冰涂料使材料与冰的垂直粘着力降低91.5%。

实施例4

一种特高压线路表面防覆冰涂料，包括以下重量份的原料：

氟硅树脂53份，功能性纳米离子7份，纳米TiO₂5份，纳米SiO₂9份，乳化剂脂肪酸聚氧乙烯酯为0.8份，消泡剂EFKA-2722为0.7份，流平剂BYK-333为0.6份，硅烷偶联剂3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷为1.5份，溶剂丁二酸二甲酯为25份。

其中功能性纳米离子为SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料，SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料的制备包括以下步骤：

步骤1，将碳纳米管添加入混酸中超声分散8.5h，其中混酸为浓H₂SO₄和浓HNO₃按重量比3.2：1混合而成，碳纳米管与混酸的重量比为1：56，超声分散后添加去离子水进行稀释，用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在100℃烘箱中干燥48h，即制备得到酸化的碳纳米管；

步骤2，将步骤1中酸化的碳纳米管分散在无水乙醇溶液中，利用0.1mol/L的NH₃·H₂O调节溶液的pH值为8.4；

步骤3，将正硅酸乙酯和氨丙基三乙氧基硅烷按重量比1：4混合形成混合液，然后与步骤2中制备的溶液混合，其中碳纳米管与混合液的重量比为1：7，室温反应3.5h，用去离子水洗涤至中性，使用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在115℃下干燥32h，即制备得到SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料。

本发明的特高压线路表面防覆冰涂料的制备方法，包括以下步骤：将氟硅树脂、功能性纳米离子、纳米TiO₂以及纳米SiO₂混合后使用球磨机球磨至粒径为20～50nm；然后与氟硅树脂、消泡剂EFKA-2722、流平剂BYK-333、硅烷偶联剂3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷以及溶剂丁二酸二甲酯混合后，超声分散45min，即制备得到特高压线路表面防覆冰涂料。

将本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料涂覆在钢化玻璃板上，待涂料中的溶剂完全挥发后，测量该涂料的疏水性，与水的静态接触角为145°，在体积分数为10%的H₂SO₄以及体积分数为10%的NaOH中浸泡7天，涂料表面没有变化，没有起泡、开裂或者起皮现象。

采用与实施例1相同的方法测定本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料的发热性能，经测定，涂料的平均温升为14℃。

采用与实施例1相同的方法测定本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料的防覆冰性能，经测定，涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为1.1N，没有涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为7.1N，该超高压输电线路用防覆冰涂料使材料与冰的垂直粘着力降低84.5%。

实施例5

一种特高压线路表面防覆冰涂料，包括以下重量份的原料：

氟硅树脂55份，功能性纳米离子6份，纳米TiO₂6份，纳米SiO₂8份，乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚为0.9份，消泡剂EFKA-2720为0.6份，流平剂BYK-306为0.7份，硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷为1.6份，溶剂丙二醇甲醚为24份。

其中功能性纳米离子为SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料，SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料的制备包括以下步骤：

步骤1，将碳纳米管添加入混酸中超声分散9.5h，其中混酸为浓H₂SO₄和浓HNO₃按重量比3.5：1混合而成，碳纳米管与混酸的重量比为1：58，超声分散后添加去离子水进行稀释，用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在100℃烘箱中干燥48h，即制备得到酸化的碳纳米管；

步骤2，将步骤1中酸化的碳纳米管分散在无水乙醇溶液中，利用0.1mol/L的NaOH调节溶液的pH值为8.2；

步骤3，将正硅酸乙酯和氨丙基三乙氧基硅烷按重量比1：4混合形成混合液，然后与步骤2中制备的溶液混合，其中碳纳米管与混合液的重量比为1：8，室温反应3h，用去离子水洗涤至中性，使用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在120℃下干燥24h，即制备得到SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料。

本发明的特高压线路表面防覆冰涂料的制备方法，包括以下步骤：将氟硅树脂、功能性纳米离子、纳米TiO₂、以及纳米SiO₂、混合后球磨至粒径为20～50nm；然后与乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚、消泡剂EFKA-2720、流平剂BYK-306、硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷以及溶剂丙二醇甲醚混合后，超声分散50min，即制备得到特高压线路表面防覆冰涂料。

将本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料涂覆在钢化玻璃板上，待涂料中的溶剂完全挥发后，测量该涂料的疏水性，与水的静态接触角为132°，在体积分数为10%的H₂SO₄以及体积分数10%的NaOH中浸泡7天，涂料表面没有变化，没有起泡、开裂或者起皮现象。

采用与实施例1相同的方法测定本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料的发热性能，经测定，涂料的平均温升为13.2℃。

采用与实施例1相同的方法测定本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料的防覆冰性能，经测定，涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为1.5N，没有涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为7.1N，该超高压输电线路用防覆冰涂料使材料与冰的垂直粘着力降低78.8%。

实施例6

一种特高压线路表面防覆冰涂料，包括以下重量份的原料：

氟硅树脂56份，功能性纳米离子5份，纳米TiO₂5份，纳米SiO₂8.5份，乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚为1份，消泡剂EFKA-3777为0.5份，流平剂BYK-333为0.8份，硅烷偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷为1.8份，溶剂乙酸乙酯为22份。

其中功能性纳米离子为SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料，SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料的制备包括以下步骤：

步骤1，将碳纳米管添加入混酸中超声分散8h，其中混酸为浓H₂SO₄和浓HNO₃按重量比3：1混合而成，碳纳米管与混酸的重量比为1：60，超声分散后添加去离子水进行稀释，用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在100℃烘箱中干燥48h，即制备得到酸化的碳纳米管；

步骤2，将步骤1中酸化的碳纳米管分散在无水乙醇溶液中，利用0.1mol/L的NaOH调节溶液的pH值为8.8；

步骤3，将正硅酸乙酯和氨丙基三乙氧基硅烷按重量比1：4混合形成混合液，然后与步骤2中制备的溶液混合，其中碳纳米管与混合液的重量比为1：4，室温反应3.5h，用去离子水洗涤至中性，使用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在100℃下干燥48h，即制备得到SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料。

本发明特高压线路表面防覆冰涂料的制备方法，包括以下步骤：将氟硅树脂、功能性纳米离子、纳米TiO₂以及纳米SiO₂混合后使用球磨机球磨至粒径为20～50nm；然后与乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚、消泡剂EFKA-3777、流平剂BYK-333、硅烷偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷以及溶剂乙酸乙酯混合后，超声分散35min，即制备得到特高压线路表面防覆冰涂料。

将本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料涂覆在钢化玻璃板上，待涂料中的溶剂完全挥发后，测量该涂料的疏水性，与水的静态接触角为136°，在体积分数为10%的H₂SO₄以及体积分数为10%的NaOH中浸泡7天，涂料表面没有变化，没有起泡、开裂或者起皮现象。

采用与实施例1相同的方法测定本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料的发热性能，经测定，涂料的平均温升为10.8℃。

采用与实施例1相同的方法测定本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料的防覆冰性能，经测定，涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为1.4N，没有涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为7.1N，该超高压输电线路用防覆冰涂料使材料与冰的垂直粘着力降低80%。

实施例7

一种特高压线路表面防覆冰涂料，包括以下重量份的原料：

氟硅树脂58份，功能性纳米离子7.5份，纳米TiO₂7.5份，纳米SiO₂10.5份，乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚为0.8份，消泡剂EFKA-2722为0.6份，流平剂BYK-306为0.9份，硅烷偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷为1.9份，溶剂丙二醇甲醚为21份。

其中功能性纳米离子为SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料，SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料的制备包括以下步骤：

步骤1，将碳纳米管添加入混酸中超声分散8h，其中混酸为浓H₂SO₄和浓HNO₃按重量比4：1混合而成，碳纳米管与混酸的重量比为1：55，超声分散后添加去离子水进行稀释，用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在100℃烘箱中干燥48h，即制备得到酸化的碳纳米管；

步骤2，将步骤1中酸化的碳纳米管分散在无水乙醇溶液中，利用0.1mol/L的NaOH调节溶液的pH值为8.6；

步骤3，将正硅酸乙酯和氨丙基三乙氧基硅烷按重量比1：4混合形成混合液，然后与步骤2中制备的溶液混合，其中碳纳米管与混合液的重量比为1：5，室温反应4h，用去离子水洗涤至中性，使用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在105℃下干燥40h，即制备得到SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料。

该特高压线路表面防覆冰涂料的制备方法，包括以下步骤：将氟硅树脂、功能性纳米离子、纳米TiO₂以及纳米SiO₂混合后使用球磨机球磨至粒径为20～50nm；然后与乳化剂壬基酚聚氧乙烯醚、消泡剂EFKA-2722、流平剂BYK-306，硅烷偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷以及溶剂丙二醇甲醚混合后，超声分散45min，即制备得到特高压线路表面防覆冰涂料。

将本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料涂覆在钢化玻璃板上，待涂料中的溶剂完全挥发后，测量该涂料的疏水性，与水的静态接触角为130°，在体积分数为10%的H₂SO₄以及体积分数为10%的NaOH中浸泡7天，涂料表面没有变化，没有起泡、开裂或者起皮现象。

采用与实施例1相同的方法测定本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料的发热性能，经测定，涂料的平均温升为15.4℃。

采用与实施例1相同的方法测定本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料的防覆冰性能，经测定，涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为1.5N，没有涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为7.1N，该超高压输电线路用防覆冰涂料使材料与冰的垂直粘着力降低79%。

实施例8

一种特高压线路表面防覆冰涂料，包括以下重量份的原料：

氟硅树脂60份，功能性纳米离子6份，纳米TiO₂8份，纳米SiO₂11.5份，乳化剂脂肪酸聚氧乙烯酯为0.9份，消泡剂EFKA-2720为0.8份，流平剂BYK-333为1份，硅烷偶联剂3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷为2份，溶剂乙酸丁酯为20份。

其中功能性纳米离子为SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料，SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料的制备包括以下步骤：

步骤1，将碳纳米管添加入混酸中超声分散10h，其中混酸为浓H₂SO₄和浓HNO₃按重量比3：1混合而成，碳纳米管与混酸的重量比为1：60，超声分散后添加去离子水进行稀释，用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在100℃烘箱中干燥48h，即制备得到酸化的碳纳米管；

步骤2，将步骤1中酸化的碳纳米管分散在无水乙醇溶液中，利用0.1mol/L的NaOH调节溶液的pH值为9；

步骤3，将正硅酸乙酯和氨丙基三乙氧基硅烷按重量比1：4混合形成混合液，然后与步骤2中制备的溶液混合，其中碳纳米管与混合液的重量比为1：6，室温反应3.5h，用去离子水洗涤至中性，使用聚四氟乙烯微孔滤膜（孔径为0.2μm）过滤后，在110℃下干燥30h，即制备得到SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料。

本发明的特高压线路表面防覆冰涂料的制备方法，包括以下步骤：将氟硅树脂、功能性纳米离子、纳米TiO₂以及纳米SiO₂混合后使用球磨机球磨至粒径为20～50nm；然后与乳化剂脂肪酸聚氧乙烯酯、消泡剂EFKA-2720、流平剂BYK-333、硅烷偶联剂3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷以及溶剂乙酸丁酯混合后，超声分散50min，即制备得到特高压线路表面防覆冰涂料。

将本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料涂覆在钢化玻璃板上，待涂料中的溶剂完全挥发后，测量该涂料的疏水性，与水的静态接触角为128°，在体积分数为10%的H₂SO₄以及体积分数为10%的NaOH中浸泡7天，涂料表面没有变化，没有起泡、开裂或者起皮现象。

采用与实施例1相同的方法测定本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料的发热性能，经测定，涂料的平均温升为14℃。

采用与实施例1相同的方法测定本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料的防覆冰性能，经测定，涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为1.7N，没有涂覆有防覆冰涂料的钢化玻璃表面对覆冰层的垂直粘着力为7.1N，该超高压输电线路用防覆冰涂料使材料与冰的垂直粘着力降低76%。

特高压线路表面防覆冰涂料的性能

表1中1～8为本发明实施例1～8制备的特高压线路表面防覆冰涂料，从水接触角、耐酸耐碱性能、附着力性能以及使用该特高压线路表面防覆冰涂料后涂层与冰的垂直粘着力的减少量（%）以及涂料电阻这6个方面来评价特高压线路表面防覆冰涂料的性能，其中硬度采用GB/T6739-2006《铅笔法测定漆膜硬度》进行测定；耐酸性采用体积分数为10%的H₂SO₄浸泡7天，耐碱性采用体积分数为10%的NaOH浸泡7天，附着力采用GB/T9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》来测定。

表1特高压线路表面防覆冰涂料性能测试

由表1可以看出，本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料与水的接触角达到128°～168°，说明本发明的防覆冰涂料具有优异的疏水性能，通过与没有涂覆防覆冰涂料相比，涂覆防覆冰涂料后的涂层与覆冰的垂直粘着力降低了76%～91.5%，而且随着涂层疏水性的增加，涂层与覆冰的垂直粘着力越小，说明本发明制备的特高压线路表面防覆冰涂料具有优异的防覆冰性能；另外本发明中使用了功能性纳米离子展示出很好的电热效果，平均温升在10.8～16.5℃，而且还具有良好的耐酸、耐碱性能和绝缘性能。

Claims (10)

1.一种特高压线路表面防覆冰涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氟硅树脂45～60份，功能性纳米离子5～10份，TiO₂5～8份、纳米SiO₂8～12份，乳化剂0.5～1份，消泡剂0.5～1份，流平剂0.3～1份，硅烷偶联剂1～2份，溶剂20～30份。

2.根据权利要求1所述的一种特高压线路表面防覆冰涂料，其特征在于，所述功能性纳米离子为SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料。

3.根据权利要求2所述的一种特高压线路表面防覆冰涂料，其特征在于，所述SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料的制备包括以下步骤：

步骤1，将碳纳米管添加入混酸中超声分散8～10h，添加去离子水稀释后，用微孔膜过滤后，干燥，即制备得到酸化的碳纳米管；

步骤2，将酸化的碳纳米管分散在无水乙醇溶液中，利用碱液调节溶液的pH值为8.0～9.0；

步骤3，将正硅酸乙酯和氨丙基三乙氧基硅烷按重量比1：4混合形成混合液，然后与步骤2中溶液混合，室温反应3～4h，用去离子水洗涤至中性，使用微孔膜过滤后，在100～120℃下干燥24～48h，即制备得到SiO₂包覆碳纳米管复合纳米材料。

4.根据权利要求3所述的一种特高压线路表面防覆冰涂料，其特征在于，所述步骤1中的混酸为浓H₂SO₄和浓HNO₃按重量比3：1～4：1混合而成。

5.根据权利要求3所述的一种特高压线路表面防覆冰涂料，其特征在于，所述步骤1中的碳纳米管与所述步骤3中混合液的重量比为1：4～1：8。

6.根据权利要求1所述的一种特高压线路表面防覆冰涂料，其特征在于，所述乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪酸聚氧乙烯酯中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种特高压线路表面防覆冰涂料，其特征在于，所述流平剂为有机硅流平剂。

8.根据权利要求1所述的一种特高压线路表面防覆冰涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种特高压线路表面防覆冰涂料，其特征在于，所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、尼龙酸甲酯、丁二酸二甲酯和丙二醇甲醚中的一种。

10.一种如权利要求1所述的特高压线路表面防覆冰涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氟硅树脂、功能性纳米离子、纳米TiO₂、纳米SiO₂混合后球磨至粒径为20～50nm；然后与乳化剂、消泡剂、流平剂、硅烷偶联剂以及溶剂混合后超声分散30～50min，即制备得到特高压线路表面防覆冰涂料。