CN107936735A - 一种防覆冰型铁塔 - Google Patents

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Abstract

一种防覆冰型铁塔，属于电力铁塔技术领域，包括铁塔本体和设置在铁塔本体外表面的保护层，保护层的原料组成包括，按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液20‑30份，磺化油0.1‑0.2份，丙二醇1‑3份，丙二醇丁醚3‑5份，纯丙硅乳液60‑70份，三氯苯酚钠0.05‑0.1份，聚硅氧烷0.1‑0.2份，聚四氟乙烯5‑10份，蓖麻籽碳化粉0.1‑0.2份，羟丙基淀粉醚0.3‑0.5份，纳米氧化硅0.2‑0.4份，硅酸镁铝0.05‑0.1份，玉米花粉0.05‑0.1份，环糊精0.05‑0.1份，调pH值至8‑9。本发明防覆冰型铁塔防覆冰性好，使用寿命长，具有抗渗、防水、质量轻、柔韧性好、强度高的优点。

Description

一种防覆冰型铁塔
技术领域
本发明属于铁塔技术领域，涉及一种防覆冰型铁塔，本发明防覆冰型铁塔防覆冰性能好，使用寿命长，具有抗渗、防水、质量轻、柔韧性好、强度高的优点。
背景技术
输电线路由于长期暴露在野外，某些自然条件会对其造成不利影响，如发生大范围的低温、雨雪、冰冻自然灾害等，在这些灾害中，受损最为严重的是输电系统，输电系统的瘫痪造成巨大的损失。
铁塔是高压输电系统中用于配合绝缘子串悬挂导线的基础设施，在低温、雨雪和冰冻气候条件下，其表面易产生覆冰，造成铁塔所受载荷超标，引起铁塔发生局部变形或损坏，严重时甚至引起铁塔倒塌，破坏输电线路基础设施，并使输电线路完全瘫痪，导致停电事故，同时，对铁塔上产生的覆冰进行清除，也会耗费极大的人力物力，不利于输电线路的低成本运行，为防止或延缓覆冰的形成，现有技术采用铁塔表面镀锌，使用蒸汽管道为塔身加热等措施，上述措施成本高、实现困难、不易推广使用，因此后续又有采用涂覆防覆冰涂料，但是现有的防覆冰涂料效果差，且易被风沙等在表面形成划痕，降低使用寿命和效果。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，设计了一种防覆冰型铁塔，本发明保护层防覆冰效果好，使用寿命长，提高了输电线路运行的稳定性和安全性，降低了运行成本，易于推广使用。
本发明为实现其目的采用的技术方案是：
一种防覆冰型铁塔，包括管塔杆本体和设置在铁塔本体外表面的保护层，保护层的原料组成包括，按按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液20-30份，磺化油0.1-0.2份，丙二醇1-3份，丙二醇丁醚3-5份，纯丙硅乳液60-70份，三氯苯酚钠0.05-0.1份，聚硅氧烷0.1-0.2份，聚四氟乙烯5-10份，蓖麻籽碳化粉0.1-0.2份，羟丙基淀粉醚0.3-0.5份，纳米氧化硅0.2-0.4份，硅酸镁铝0.05-0.1份，玉米花粉0.05-0.1份，环糊精0.05-0.1份，调pH值至8-9。
一种防覆冰型铁塔，保护层的原料组成包括，按按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液30份，磺化油0.1份，丙二醇2.85份，丙二醇丁醚5份，纯丙硅乳液60份，三氯苯酚钠0.05份，聚硅氧烷0.2份，聚四氟乙烯5份，蓖麻籽碳化粉0.2份，羟丙基淀粉醚0.5份，纳米氧化硅0.4份，硅酸镁铝0.1份，玉米花粉0.1份，环糊精0.1份，调pH值至8。
一种防覆冰型铁塔，保护层的原料组成包括，按按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液26份，磺化油0.15份，丙二醇2.5份，丙二醇丁醚4.5份，纯丙硅乳液65份，三氯苯酚钠0.1份，聚硅氧烷0.15份，聚四氟乙烯8份，蓖麻籽碳化粉0.1份，羟丙基淀粉醚0.5份，纳米氧化硅0.35份，硅酸镁铝0.05份，玉米花粉0.1份，环糊精0.05份，调pH值至8.5。
一种防覆冰型铁塔，保护层的原料组成包括，按按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液20份，磺化油0.2份，丙二醇3份，丙二醇丁醚5份，纯丙硅乳液70份，三氯苯酚钠0.05份，聚硅氧烷0.2份，聚四氟乙烯10份，蓖麻籽碳化粉0.2份，羟丙基淀粉醚0.4份，纳米氧化硅0.3份，硅酸镁铝0.1份，玉米花粉0.05份，环糊精0.1份，调pH值至9。
按重量份数计，所述保护层原料还包括聚磷酸铵5-7.5份，三聚氰胺1-1.5份，季戊四醇0.5-1份，膨胀石墨0.3-0.8份。
利用保护层原料制备成保护层物料，通过将保护层物料直接刷涂在铁塔管壁外表面或通过发泡热挤出工艺形成保护层。
通过发泡热挤出工艺形成保护层包括以下步骤：将保护层的原料组成在挤塑机中混合、加热成浆料，向浆料中注入工业氮气形成混合均匀的含气体的浆料，含气体的浆料在挤塑模具中挤出成型，出模后释压，气体膨胀，形成发泡保护层。
本发明的有益效果是：
本发明防覆冰型铁塔防覆冰效果好，抗腐蚀性好、耐磨性好，使得铁塔得到了更好的保护，使用更加安全、可靠。通过各原料的搭配和比例的复配，使得保护层表面光滑，当雨水或冰雪随风等飘落到铁塔表面时，该保护层产生荷叶效应，雨水、冰雪直接滚落到地面，而避免了在铁塔上覆冰，杜绝了冬季冰雪造成铁塔破坏的问题。
本发明保护层原料中磺化油起润湿的作用，促进各成分间的混合交融，还具有去污和增溶的效果。
环糊精的加入，利用其外缘亲水的特性，可以促进与纯丙硅乳液与各成分间的结合，增强分子间的作用力；通过与羟丙基淀粉醚联用，可以提高物料的整体性，利于施工，提高保护层的延展性和塑性，并使形成的保护层具有自愈能力，当摩擦等使保护层存在细小划痕时，保护层可自行复合，避免了划痕的潜在危害，如随着时间的推移，划痕开裂，潮气、水分等进入破坏保护层内部结构，划痕后期变大影响保护层的寿命等，当遇到冬季风雪天气时，严重影响防覆冰效果；同时环糊精的加入与丙二醇丁醚、纳米氧化硅、纯丙硅乳液共同作用，可形成具有包络物物化性质的复合物，该作用可以减少氧化，钝化光敏性和热敏性，提高保护层的耐老化性。
三氯苯酚钠起到杀菌的作用，通过加入玉米花粉可以强化杀菌效果，提高杀菌效果2-3倍，使得到的保护层还具备抑菌性，该效果使得浸泡在雨水中的铁塔根部不受侵害，防止根部损害造成腐蚀。
蓖麻籽碳化粉、纳米氧化硅、聚硅氧烷和聚四氟乙烯共同加入到纯丙硅乳液中，可以提高保护层的光滑度，降低保护层表面张力，使保护层表面张力仅为水理论表面张力的2/5左右，当雨水等降落到铁塔后直接滚落而不会附着在铁塔表面，同时还可吸附异味，当铁塔所用环境存在空气污染时，该吸附作用可以起到一定的净化空气的作用。
硅酸镁铝的加入具有触变性的流变效果，而且在成膜过程中和纯丙硅乳液相互作用，形成网络互穿结构，提高保护层致密度的同时，有效的阻碍了其他物质对于保护层的破坏作用，极大程度上提高了耐盐雾耐酸耐碱等性能，而聚硅氧烷的加入可以进一步提高抗腐蚀性。
纳米氧化硅、玉米花粉、环糊精联用，使得由纯丙硅乳液得到的保护层具有耐高温、高压，防水抗渗性，抗冻性。
本发明为进一步提高阻燃性能，增加了聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、膨胀石墨，聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇一旦在保护层受热时膨胀，填满涂层填料间的细小空间，减缓热量的传递速率，形成发泡层。膨胀石墨用量的控制使膨胀石墨在180℃左右时受热膨胀，“鳞片”状炭体体积增大数百倍，变成“蠕虫”状炭体。此物理过程是吸热过程，而且由于“蠕虫”状炭体的密度较小，且生成的膨胀物具有较好的稳定性，覆盖在基材表面使发泡层保持有效的骨架成分，从而在发泡层中起到吸收热量、增强纤维的作用，并且发泡层均匀受热，达到长期稳定的隔热目的。
通过本发明各原料的选择和比例的搭配，使用时，刷涂在铁塔本体表面即可，保护层的厚度极薄，大大减轻了对铁塔的附加重量，节省了成本和原料。但是，由于保护层特别薄，其强度和柔韧性需要兼得，为解决保护层超薄所带来的上述问题，我们经过长期的研究和一系列的探索，通过将羟丙基淀粉醚与玉米花粉联用，加入到纯丙硅乳液中，解决了上述问题，既保证了保护层的强度和硬度，又使保护层具有可弯折的柔韧性，刷涂到铁塔管壁外表面形成保护层后，不易发生开裂。
本发明还可以通过发泡热成型工艺加工成具有发泡结构的耐腐蚀保护体，再通过常规的工艺将耐腐蚀保护体包裹在铁塔外侧形成保护层，该发泡结构增加了铁塔的厚度，但不增加其重量，由于发泡结构进一步提高了铁塔的耐寒性，外观更光滑。当采用发泡工艺形成耐保护体后，利用粘结层将耐保护体包裹在铁塔的外表面形成保护层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种防覆冰型铁塔，保护层的原料组成包括，按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液30份，磺化油0.1份，丙二醇2.85份，丙二醇丁醚5份，纯丙硅乳液60份，三氯苯酚钠0.05份，聚硅氧烷0.2份，聚四氟乙烯5份，蓖麻籽碳化粉0.2份，羟丙基淀粉醚0.5份，纳米氧化硅0.4份，硅酸镁铝0.1份，玉米花粉0.1份，环糊精0.1份，调pH值至8。
实施例2
一种防覆冰型铁塔，保护层的原料组成包括，按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液26份，磺化油0.15份，丙二醇2.5份，丙二醇丁醚4.5份，纯丙硅乳液65份，三氯苯酚钠0.1份，聚硅氧烷0.15份，聚四氟乙烯8份，蓖麻籽碳化粉0.1份，羟丙基淀粉醚0.5份，纳米氧化硅0.35份，硅酸镁铝0.05份，玉米花粉0.1份，环糊精0.05份，聚磷酸铵5份，三聚氰胺1份，季戊四醇0.5份，膨胀石墨0.3份，调pH值至8.5。
实施例3
一种防覆冰型铁塔，保护层的原料组成包括，按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液20份，磺化油0.2份，丙二醇3份，丙二醇丁醚5份，纯丙硅乳液70份，三氯苯酚钠0.05份，聚硅氧烷0.2份，聚四氟乙烯10份，蓖麻籽碳化粉0.2份，羟丙基淀粉醚0.4份，纳米氧化硅0.3份，硅酸镁铝0.1份，玉米花粉0.05份，环糊精0.1份，调pH值至9。
实施例4
一种防覆冰型铁塔，保护层的原料组成包括，按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液25份，磺化油0.1份，丙二醇1份，丙二醇丁醚3份，纯丙硅乳液69.57份，三氯苯酚钠0.05份，聚硅氧烷0.1份，聚四氟乙烯6份，蓖麻籽碳化粉0.2份，羟丙基淀粉醚0.3份，纳米氧化硅0.2份，硅酸镁铝0.05份，玉米花粉0.1份，环糊精0.05份，调pH值至8.3。
实施例5
一种防覆冰型铁塔，保护层的原料组成包括，按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液27份，磺化油0.15份，丙二醇2份，丙二醇丁醚4份，纯丙硅乳液65.17份，三氯苯酚钠0.1份，聚硅氧烷0.15份，聚四氟乙烯7份，蓖麻籽碳化粉0.1份，羟丙基淀粉醚0.4份，纳米氧化硅0.3份，硅酸镁铝0.08份，玉米花粉0.05份，环糊精0.1份，聚磷酸铵7.5份，三聚氰胺1.5份，季戊四醇1份，膨胀石墨0.8份，调pH值至8.6。
实施例6
一种防覆冰型铁塔，保护层的原料组成包括，按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液29份，磺化油0.2份，丙二醇1.5份，丙二醇丁醚3.5份，纯丙硅乳液63.91份，三氯苯酚钠0.08份，聚硅氧烷0.2份，聚四氟乙烯9份，蓖麻籽碳化粉0.15份，羟丙基淀粉醚0.5份，纳米氧化硅0.4份，硅酸镁铝0.1份，玉米花粉0.08份，环糊精0.08份，聚磷酸铵7份，三聚氰胺1.3份，季戊四醇0.7份，膨胀石墨0.6份，调pH值至8.7。
实施例7
一种防覆冰型铁塔，保护层的原料组成包括，按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液23份，磺化油0.1份，丙二醇2.5份，丙二醇丁醚4.5份，纯丙硅乳液68.09份，三氯苯酚钠0.05份，聚硅氧烷0.1份，聚四氟乙烯8.5份，蓖麻籽碳化粉0.2份，羟丙基淀粉醚0.35份，纳米氧化硅0.25份，硅酸镁铝0.1份，玉米花粉0.05份，环糊精0.1份，调pH值至8.4。
实施例8
一种防覆冰型铁塔，保护层的原料组成包括，按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液28份，磺化油0.15份，丙二醇3份，丙二醇丁醚3份，纯丙硅乳液64.14份，三氯苯酚钠0.1份，聚硅氧烷0.15份，聚四氟乙烯6.5份，蓖麻籽碳化粉0.2份，羟丙基淀粉醚0.45份，纳米氧化硅0.35份，硅酸镁铝0.08份，玉米花粉0.05份，环糊精0.08份，聚磷酸铵6份，三聚氰胺1.2份，季戊四醇0.8份，膨胀石墨0.5份，调pH值至8.2。
本发明防覆冰型铁塔保护层物料可通过常规工艺制备，更优的方式是下述方法：
(1)、羟乙基纤维素水溶液的制备
按如下质量百分含量备料：羟乙基纤维素2～2.8％，水97.205～98％；之后，先将水加入至高速分散机内，其高速分散机的转速为350-400r/min，再加入羟乙基纤维素进行搅拌30-40min，高速分散机的转速为1400-1500r/min，待搅拌为透明状态或半透明状态后，搅拌5-6min后，调pH值至8-9，搅拌均匀，静置得到羟乙基纤维素水溶液备用；
(2)取羟乙基纤维素水溶液、磺化油、丙二醇、丙二醇丁醚、纯丙硅乳液、三氯苯酚钠、羟丙基淀粉醚、纳米氧化硅、硅酸镁铝、玉米花粉、环糊精按比例加入至低速分散机中，其低速分散机转速为300-400r/min，搅拌时间为30-40min，备用：
(3)向步骤(2)中按比例加入聚硅氧烷、聚四氟乙烯、蓖麻籽碳化粉，低速分散机转速为100-200r/min，搅拌时间为10-20min，得到保护层物料。
本发明蓖麻籽碳化粉是将蓖麻籽置于炭化炉中，在620℃下炭化处理3.4小时，取出，然后粉碎得到的。根据需要在步骤(2)中同时加入聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、膨胀石墨进行分散。
本发明保护层的制备：
1、利用保护层原料制备成保护层物料，通过将保护层物料直接刷涂在铁塔表面形成保护层。
2、通过发泡热挤出工艺形成保护层包括以下步骤：
选择机筒注气孔孔径为0.5-1.5mm的挤塑机，将保护层的原料组成在挤塑机中混合、加热成浆料；向浆料中注入压力为1.0-6.0MPa工业氮气形成混合均匀的含气体的浆料；含气体的浆料在挤塑模具中挤出成型，出模后释压，气体膨胀，形成发泡保护层。
本发明防覆冰型铁塔的性能如下：
表1
表2
本防覆冰型铁塔解决的是在冬季风雪严重的情况下，铁塔易结冰，产生安全隐患，如不及时清除就有倒塌的危险，易造成电力事故的问题。本防覆冰型铁塔通过利用各组分间的搭配，形成铁塔保护层。该保护层表面光滑，当风雪落在铁塔上化成水后，由于疏水性、抗附着性使得水还没来得及结成冰的时候，就被排走；由于保护层表面附着力极低、与冰和水的结合力很差，即使有部分成冰，也不会挂留在铁塔表面，而是直接顺滑至地面，解决了铁塔结冰的问题。

Claims (7)

1.一种防覆冰型铁塔，包括铁塔本体和设置在铁塔本体外表面的保护层，其特征在于，保护层的原料组成包括，按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液20-30份，磺化油0.1-0.2份，丙二醇1-3份，丙二醇丁醚3-5份，纯丙硅乳液60-70份，三氯苯酚钠0.05-0.1份，聚硅氧烷0.1-0.2份，聚四氟乙烯5-10份，硅酸镁铝0.05-0.1份，蓖麻籽碳化粉0.1-0.2份，羟丙基淀粉醚0.3-0.5份，纳米氧化硅0.2-0.4份，玉米花粉0.05-0.1份，环糊精0.05-0.1份，调pH值至8-9。
2.根据权利要求1所述的一种防覆冰型铁塔，其特征在于，保护层的原料组成包括，按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液30份，磺化油0.1份，丙二醇2.85份，丙二醇丁醚5份，纯丙硅乳液60份，三氯苯酚钠0.05份，聚硅氧烷0.2份，聚四氟乙烯5份，蓖麻籽碳化粉0.2份，羟丙基淀粉醚0.5份，纳米氧化硅0.4份，硅酸镁铝0.1份，玉米花粉0.1份，环糊精0.1份，调pH值至8。
3.根据权利要求1所述的一种防覆冰型铁塔，其特征在于，保护层的原料组成包括，按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液26份，磺化油0.15份，丙二醇2.5份，丙二醇丁醚4.5份，纯丙硅乳液65份，三氯苯酚钠0.1份，聚硅氧烷0.15份，聚四氟乙烯8份，蓖麻籽碳化粉0.1份，羟丙基淀粉醚0.5份，纳米氧化硅0.35份，硅酸镁铝0.05份，玉米花粉0.1份，环糊精0.05份，调pH值至8.5。
4.根据权利要求1所述的一种防覆冰型铁塔，其特征在于，保护层的原料组成包括，按重量份数计，羟乙基纤维素水溶液20份，磺化油0.2份，丙二醇3份，丙二醇丁醚5份，纯丙硅乳液70份，三氯苯酚钠0.05份，聚硅氧烷0.2份，聚四氟乙烯10份，蓖麻籽碳化粉0.2份，羟丙基淀粉醚0.4份，纳米氧化硅0.3份，硅酸镁铝0.1份，玉米花粉0.05份，环糊精0.1份，调pH值至9。
5.根据权利要求1所述的一种防覆冰型铁塔，其特征在于，按重量份数计，所述保护层原料还包括聚磷酸铵5-7.5份，三聚氰胺1-1.5份，季戊四醇0.5-1份，膨胀石墨0.3-0.8份。
6.根据权利要求1所述的一种防覆冰型铁塔，其特征在于，利用保护层原料制备成保护层物料，通过将保护层物料直接刷涂在铁塔管壁外表面或通过发泡热挤出工艺形成保护层。
7.根据权利要求6所述的一种防覆冰型铁塔，其特征在于，通过发泡热挤出工艺形成保护层包括以下步骤：将保护层的原料组成在挤塑机中混合、加热成浆料，向浆料中注入工业氮气形成混合均匀的含气体的浆料，含气体的浆料在挤塑模具中挤出成型，出模后释压，气体膨胀，形成发泡保护层。
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