CN105295725A - 电力设施紧固件保护的高性能紧蚀涂料 - Google Patents
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Abstract
一种电力设施紧固件保护的高性能紧蚀涂料，由纳米金属铜粉、纳米金属镍粉、纳米二硫化钨粉末和超细尼龙粉末经表面改性后，加入高碱值复合磺酸钙基润滑脂中，用三辊研磨机混合研磨得到高性能紧蚀涂料；该紧蚀涂料用于紧固件保护涂层，具有极高的防腐蚀、防松动、防生锈、防咬死性能，可被广泛应用在输变电线路紧固件中，提高紧固件的服役可靠性，延长紧固件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于电力设施紧固件防护涂料技术领域，具体涉及一种电力设施紧固件保护的高性能紧蚀涂料。在化学腐蚀和化学侵蚀的外界环境下，该紧蚀涂料可广泛应用在电力设施紧固件形成保护涂层，以提高紧固件的服役可靠性，延长紧固件的使用寿命。
背景技术
随着工业的快速发展,紧固件的需求量日益增加,对紧固件的防护技术也提出了更高的要求。电力系统紧固件常常长期暴露在外部环境中，导致紧固件腐蚀非常严重，腐蚀导致紧固件难以拆卸，咬死，连接强度下降，甚至丧失等问题出现，给紧固件正常服役和维护保养造成很大的困难。在一些关键部位使用的紧固件腐蚀失效后甚至会造成灾难性事故，因此紧固件的腐蚀防护是一个需要给予高度重视的问题。
通常，紧固件防护层应满足以下性能要求：(1)耐腐蚀性。不同环境条件下使用的紧固件，对防护涂镀层的耐蚀性有不同的要求。(2)旋合性能。螺栓、螺母等紧固件都需要满足旋合性要求。对于有螺纹的紧固件来说，这是一个挑战和难题，紧固件防护涂层的厚度必须控制在允许的范围内，而薄的涂镀层对防护性能会受到影响。因此，紧固件用防护涂镀层不能太厚，同时还必须具有足够的耐腐蚀性，这是一种很高的要求，也是紧固件防护涂镀层的特点之一。(3)摩擦性能。紧固件表面防护层的摩擦性能对应用起着至关重要的作用。(4)力学性能。紧固件表面处理工艺过程不应对其力学性能产生不利的影响，如导致高强度紧固件的氢脆，或由于热加工导致强度降低等。
目前，电力系统工程中紧固件比较常用的防腐涂镀层有热浸镀锌、磷化处理、锌合金涂层、达克罗涂层等。但是，上述的几种防护方法中都存在各自的问题。热浸镀锌厚度通常较大，螺纹等处容易积液导致涂层过厚，从而影响公差配合和旋合性；磷化处理的表面耐蚀性能一般，适用于设备内部环境条件不太苛刻的地方，或是用做紧固件表面的底涂层，总之，目前还没有出现一种既具有优异的防腐蚀性能，而且还要有较好的防松动、防生锈、防咬死性能的紧蚀涂料，以全面提高电力设施紧固件的服役可靠性，延长紧固件的使用寿命。
发明内容
针对电力设施紧固件对保护涂层的特殊要求，本发明提供一种使紧固件具有防腐蚀、防松动、防生锈、防咬死的高性能紧蚀涂料。
为了实现本发明的目的，所采用的技术方案为：一种电力设施紧固件保护的高性能紧蚀涂料，其特征是：由纳米金属铜粉、纳米金属镍粉、纳米二硫化钨粉末和超细尼龙粉末经表面改性后，加入高碱值复合磺酸钙基润滑脂中，用三辊研磨机混合研磨得到高性能紧蚀涂料；
上述方法所用的原材料为：
(1)皂脂：高碱值磺酸钙T106D
(2)基础油：新疆产150BS
(3)转化剂：异丙醇，十二烷基苯磺酸
(4)微粒碳酸钙CaCO3,粒径：0.05-10μm，分析纯
(5)复合剂：氢氧化钙Ca(OH)2，分析纯；硼酸H3BO3，分析纯；十二羟基硬脂酸
(6)纳米Cu，纳米Ni，纳米WS2，超细尼龙粉末
(7)硅烷偶联剂KH550，乙醇
具体合成工艺如下：
(1)在常压反应器中，将9/10的基础油150BS与高碱值磺酸钙基脂T106D以1：2的配比称量装样，同时加入少量水和0.7%微粒碳酸钙，缓慢升温，在55～60℃温度下，依次缓慢加入1.4%异丙醇和2.0%的12-烷基苯磺酸转化剂，反应时间2h；
(2)继续加热升温至130℃，控制好升温速度，保持30分钟；
(3)再向体系中加入余量1/10的基础油、氢氧化钙乳液和稠化剂硼酸，搅拌均匀，升温皂化，保持约90分钟；再加入2%的12-羟基硬脂酸，进一步升温至120℃皂化，保持约90分钟；
(4)继续升温至190-200℃，保持150分钟，再降温至65℃，得到高碱值复合磺酸钙基润滑脂待用；
(5)另取0.2%的纳米金属粉末铜和0.2%的纳米金属粉末镍、1%-4%的超细尼龙粉末和0.4%的纳米二硫化钨粉加入到硅烷偶联剂KH550和乙醇的混合液中，超声分散4h，离心数次，干燥,得到改性的纳米粉末混合物；
(6)用三辊研磨机，将步骤（4）得到的润滑脂与步骤（5）得到的改性纳米粉末混合物混合、研磨数次，得到高性能紧蚀涂料；
以上各百分比都是以基础油重量为基准计算的重量百分比。
高碱值复合磺酸钙基润滑脂是近年在欧美市场发展起来的一种新型高效润滑产品，它是由高碱值的磺酸钙皂与脂肪酸钙皂和无机钙盐复合稠化基础油而制得。本发明选择高粘度的基础油与高碱值磺酸钙基脂以一定比例配比，在12-烷基苯磺酸转化剂等作用下升温一段时间，经稠化后生成复合磺酸钙基脂。因此它具有优良的高低温性能、机械安定性、抗水性、抗腐蚀性、优异的防锈性能和极压抗磨性。
铜镍纳米粒子作为金属填料具有良好的防腐蚀性能，将其添加到基体中来能够改善其耐腐蚀性和极压性。另外纳米粒子添加到油脂中具有分散稳定，不易沉淀的优点，因此还可有效改善基体的性能。
二硫化钨纳米粉末作为一种新型的润滑材料，具有优良润滑特性，它不仅适用于通常的润滑条件，而且也可用于高温，高压及有腐蚀介质等苛刻的工作条件中。二硫化钨不溶于水﹑油﹑醇等有机溶剂中，除氧化性极强的硝酸、氢氟酸外，不溶于一般的酸、碱溶液，在大气中的分解温度也非常高。基于此，本发明将二硫化钨纳米粉末作为固体润滑填料应用到电力紧固件的涂料中。
超细尼龙粉末具有优异的力学性能和耐磨性，本发明将其作为功能填料加入机体中均匀分散后，能在油脂中形成一定的网络结构，有效改善基体的稳定性和耐磨性，同时也能有效提高体系的极压性能。
本发明将上述的粉末填料经硅烷偶联剂处理干燥后，在三辊研磨机上与制得的复合磺酸钙基质均匀混合后得到高分子润滑脂涂料。粉末填料经表面包覆改性后，极大地提高其在润滑脂中的分散效果。
纳米金属铜粉、纳米金属镍粉、纳米二硫化钨粉末和超细尼龙粉末这四种功能填料发挥各自的优异特性，其表面包覆有机物后，增加了填料与润滑脂的相互作用，从而增加了涂料的稳定性能，并赋予体系新的性能。
本发明利用多种纳米功能填料改性复合磺酸钙基润滑脂得到高性能紧蚀涂料，使之可以被应用于高压线固件的防腐蚀，防松动、防生锈、防咬死，为电力系统开辟新材料的空间。
与现有技术相比，本发明的产品制备路线简单，工艺成熟，使用方便，其滴点和锥入度分别能达到200℃和310（1/10mm）以上，极压值可达到920N以上，比目前所使用涂料的性能指标都有明显提高，并且具有良好的抗烟雾等浸蚀性能，可有效提高电力设施中紧固件的服役可靠性。
具体实施方式
原材料
(1)皂脂：高碱值磺酸钙T106D
(2)基础油：新疆产150BS
(3)转化剂：异丙醇、十二烷基苯磺酸
(4)微粒碳酸钙CaCO3,粒径：0.05-10μm，分析纯
(5)复合剂：氢氧化钙Ca(OH)2，分析纯；硼酸H3BO3，分析纯；十二羟基硬脂酸
(6)纳米Cu，纳米Ni，纳米WS2，超细尼龙粉末
(7)硅烷偶联剂KH550，乙醇
1.2合成工艺
(1)在常压反应器中，将9/10的基础油150BS与高碱值磺酸钙基脂T106D以1：2的配比称量装样，同时加入少量水和0.7%微粒碳酸钙，缓慢升温，在55～60℃温度下，依次缓慢加入1.4%异丙醇和2.0%的12-烷基苯磺酸转化剂，反应时间2h；
(2)继续加热升温至130℃，控制好升温速度，保持30分钟；
(3)再向体系中加入余量1/10的基础油、氢氧化钙乳液和稠化剂（硼酸），搅拌均匀，升温皂化，保持约90分钟。再加入2%的12-羟基硬脂酸，进一步升温至120℃皂化，保持约90分钟；
(4)继续升温至190-200℃，保持150分钟，再降温至65℃，得到润滑脂待用；
(5)另取纳米金属粉末Cu（0.2%）和Ni（0.2%），超细尼龙粉末（1%-4%）和纳米WS2（0.4%）加入到硅烷偶联剂KH550和乙醇的混合液中，超声分散4h，离心数次，干燥,得到改性的纳米粉末混合物；
(6)用三辊研磨机，将步骤（4）得到的润滑脂与步骤（5）得到的改性纳米粉末混合物混合、研磨数次，得到高分子润滑脂涂料。
备注：上述硅烷偶联剂KH550和乙醇的用量为本领域技术人员公知的常识，可以按照每克粉体滴加1~2滴KH550在10mL乙醇溶液中。
检测方法和标准
用GB/T269-91《润滑脂和石油脂锥入度测定法》测定样品锥入度；用SH/T0202-1992《润滑脂极压性能测定法(四球机法)》测定样品极压性能；用GB/T3498-1983《润滑脂宽温度范围滴点测定法》测定样品滴点。
检测结果
经反复实测，各批次产品均满足如下技术指标：
Claims (1)
1.一种电力设施紧固件保护的高性能紧蚀涂料，其特征是：由纳米金属铜粉、纳米金属镍粉、纳米二硫化钨粉末和超细尼龙粉末经表面改性后，加入高碱值复合磺酸钙基润滑脂中，用三辊研磨机混合研磨得到高性能紧蚀涂料；
上述方法所用的原材料为：
(1)皂脂：高碱值磺酸钙T106D
(2)基础油：新疆产150BS
(3)转化剂：异丙醇，十二烷基苯磺酸
(4)微粒碳酸钙CaCO3,粒径：0.05-10μm，分析纯
(5)复合剂：氢氧化钙Ca(OH)2，分析纯；硼酸H3BO3，分析纯；十二羟基硬脂酸
(6)纳米Cu，纳米Ni，纳米WS2，超细尼龙粉末
(7)硅烷偶联剂KH550，乙醇
具体合成工艺如下：
(1)在常压反应器中，将9/10的基础油150BS与高碱值磺酸钙基脂T106D以1：2的配比称量装样，同时加入少量水和0.7%微粒碳酸钙，缓慢升温，在55～60℃温度下，依次缓慢加入1.4%异丙醇和2.0%的12-烷基苯磺酸转化剂，反应时间2h；
(2)继续加热升温至130℃，控制好升温速度，保持30分钟；
(3)再向体系中加入余量1/10的基础油、氢氧化钙乳液和稠化剂硼酸，搅拌均匀，升温皂化，保持约90分钟；再加入2%的12-羟基硬脂酸，进一步升温至120℃皂化，保持约90分钟；
(4)继续升温至190-200℃，保持150分钟，再降温至65℃，得到高碱值复合磺酸钙基润滑脂待用；
(5)另取0.2%的纳米金属粉末铜和0.2%的纳米金属粉末镍、1%-4%的超细尼龙粉末和0.4%的纳米二硫化钨粉加入到硅烷偶联剂KH550和乙醇的混合液中，超声分散4h，离心数次，干燥,得到改性的纳米粉末混合物；
(6)用三辊研磨机，将步骤（4）得到的润滑脂与步骤（5）得到的改性纳米粉末混合物混合、研磨数次，得到高性能紧蚀涂料；
以上各百分比都是以基础油重量为基准计算的重量百分比。
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Citations (2)
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| CN104074281A (zh) * | 2014-07-01 | 2014-10-01 | 国家电网公司 | 一种输电杆塔紧固件化学固持复层包覆复合保护方法 |
| CN104946097A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-09-30 | 国家电网公司 | 一种低温用不粘性矿脂防蚀膏 |
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2015
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Patent Citations (2)
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| CN104074281A (zh) * | 2014-07-01 | 2014-10-01 | 国家电网公司 | 一种输电杆塔紧固件化学固持复层包覆复合保护方法 |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 杨贤辉等: "电力系统紧固件用新型高分子涂层材料制备与性能研究", 《绝缘材料》 * |
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