CN111763583B - 一种硅橡胶复合绝缘子清洗剂 - Google Patents
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Abstract
一种硅橡胶复合绝缘子清洗剂，其成分为主清洗剂30～50％(质量百分数，下同)；渗透剂：10～15％；剥离剂：0.5～2％；助溶剂：0.1～2％；余量为水。本发明的特征在于：采用的清洗剂组分均为绿色环保型有机物，对人体无毒，对环境无害。去污效果显著，渗透力强，能有效剥离复合绝缘子表面结构密实的污秽及缝隙内的污秽杂质，能清洗去除被污秽污染后残留在硅橡胶分子中的杂质离子并恢复硅橡胶的憎水性。同时，本发明的清洗剂溶解性能优良，加工配制简单易操作。
Description
技术领域
本发明属于输配电设备运行安全领域，尤其涉及一种硅橡胶复合绝缘子清洗剂。
背景技术
绝缘子是连接架空输电线路与杆塔的重要构件，其作用是承载输电线缆并使线路与杆塔之间绝缘，防止发生触电跳闸等事故。绝缘子材质可分为玻璃绝缘子、瓷绝缘子和复合绝缘子。复合绝缘子以其抗污闪性能好、质量轻、易于维护等优点在我国的电力系统中得到了广泛的应用。据统计，我国挂网运行的复合绝缘子已超过800万支。复合绝缘子由三部分组成：外绝缘，芯棒和金具。外绝缘是指由硅橡胶制成的伞裙和护套。伞裙的作用是增加爬电距离，防止发生电弧闪络，护套的作用是保护芯棒，防止发生内绝缘击穿等事故。
复合绝缘子最大的优点是伞裙具有优良的憎水特性。硅橡胶的主要成分是聚二甲基硅氧烷(PDMS)，其分子式如图2所示。PDMS分子末端的-CH3为疏水性基团，使得水在硅橡胶表面呈分散的球状，不会粘连成片，从而无法形成放电通道。复合绝缘子在户外运行一段时间后，伞裙表面会积聚一层污秽，这些污秽的来源包括水泥厂、化工厂、采石场等大型工厂生产过程中产生的灰尘、固体颗粒排放物等。污秽的化学成分可分为可溶性盐类和不可溶的硅酸盐等。污秽本身是导电的，尤其是在湿润状态下会显著减弱伞裙的绝缘性能。污秽中的无机盐能与硅橡胶发生反应，使疏水性的-CH3发生水解生产-CH2OH等亲水基团，降低伞裙的憎水性。污秽中的部分化合物还能催化使-Si-O-Si-分子键断裂，使硅橡胶老化，老化后的硅橡胶表面龟裂，形成沟壑，成为藏污纳垢的缝隙。
因此，复合绝缘子需定期采取清洗的方式去除表面积聚的污秽层，保障电网的输电安全。复合绝缘子伞裙表面污秽的清洗具有以下特点：(1)污秽层是长年累月沉积的结果，污秽层普遍密实，与伞裙的结合牢固，难剥离；(2)污秽层中通常都含油脂等有机物，具有一定的油腻感，普通的水冲洗无法清除；(3)污秽与硅橡胶反应后部分无机离子，如钙、镁、钠等已经化合到硅橡胶分子中，这些内嵌的杂质成分不能有效去除的话将会影响伞裙的憎水性。
目前，市面上的复合绝缘子硅橡胶清洗剂一般只能清除小部分结构相对疏松的污秽，能达到上述技术要求的清洗剂寥寥无几。另外，部分清洗剂采用有毒有害化学物质，对生态环境和人身健康都有害。
发明内容
针对复合绝缘子硅橡胶清洗效果不理想的技术问题，本发明的目的是提供一种硅橡胶复合绝缘子清洗剂。
一种硅橡胶复合绝缘子清洗剂，包含主清洗剂、渗透剂、剥离剂和助溶剂和水：
其中，主清洗剂为乙酰氨基糖苷或保留乙酰氨基的糖苷衍生有机物；
所述渗透剂为甲基烯丙基聚氧乙烯醚或保留甲基烯丙基的聚氧乙烯醚类衍生物；
所述剥离剂为双癸基二甲基氯化铵或含二甲基氯化铵的烷烃类；
所述助溶剂为十二烷基硫酸钠、十一烷基硫酸钠、十烷基硫酸钠及其同分异构体中的一种或多种；
各成分的重量包含含量为：
主清洗剂：30～50％；
渗透剂：3～15％；
剥离剂：0.5～2％；
助溶剂：0.1～2％；
余量为水。
硅橡胶复合绝缘子为憎水高分子聚合物，随着使用时间的延长，其表面、孔隙以及老化所致的裂缝处均会沉积大量污秽，影响其憎水性以及绝缘性。这些污秽特别是孔隙以及裂缝处的污秽，清洗难度巨大。为解决硅橡胶复合绝缘子难于清洗的问题，本发明研究发现，采用所述的成分以及比例的联合控制，能够深入孔隙以及裂缝内部，络合污秽成分，且能够修复受损硅橡胶复合绝缘子表面基团，恢复其自身的憎水等性能；不仅如此，本发明所述的清洗剂还有助于意外地改善耐老化、降低积盐再次沉积、改善防污性能的优势。
本发明中，所述的硅橡胶复合绝缘子清洗剂中成分以及比例的协同控制是改善其硅橡胶复合绝缘子的关键。
作为优选，所述的主清洗剂为乙酰氨基糖苷。
作为优选，所述渗透剂为甲基烯丙基聚氧乙烯醚。
作为优选，所述剥离剂为双癸基二甲基氯化铵。
作为优选，所述助溶剂为十二烷基硫酸钠。
作为优选，各成分的重量包含含量为：
主清洗剂：40～50％；
渗透剂：3～15％；
剥离剂：1～1.5％；
助溶剂：0.5～1％；
余量为水。
进一步优选，各成分的重量包含含量为：
主清洗剂：40～47％；
渗透剂：10～15％；
剥离剂：1～1.5％；
助溶剂：0.5～1％；
余量为水。
最优选，各成分的重量包含含量为：
主清洗剂：40％；
渗透剂：10％；
剥离剂：1％；
助溶剂：1％；
余量为水。
本发明还提供了一种所述的硅橡胶复合绝缘子清洗剂的应用，用作清洗剂，用于待处理的硅橡胶复合绝缘子的清洗。
本发明的优点在于：
(1)本发明所述的清洗剂针对硅橡胶复合绝缘子及其污秽特性设计。本发明研究发现，通过所述的四元成分以及比例的联合控制，可以产生协同作用，可以协同改善络合能力，改善裂缝的渗透能力，改善清洁效果，不仅如此，还可有效修复受损硅树脂基团，有效恢复硅树脂复合绝缘子自身憎水性能和绝缘性能。
例如：
采用的主清洗剂，乙酰氨基糖苷中的酰胺基具有较强的络合能力，能与钙、镁、钠等离子形成络合物，将反应嵌入到硅氧烷分子中的杂质离子去除掉。
采用的渗透剂甲基烯丙基聚氧乙烯醚具有良好的渗透性，能够协同乙酰氨基糖苷渗透到达硅橡胶龟裂的缝隙中，清除污秽。甲基烯丙基聚氧乙烯醚分子中的甲基能与硅橡胶发生取代反应，将水解的-CH2OH置换为-CH3，恢复硅橡胶的憎水性。
采用的剥离剂双癸基二甲基氯化铵对结构密实的污秽层有良好的剥离作用，分子中的二甲基氯化铵穿插到污秽层中后发生水合反应膨胀，使污秽疏松化，从而剥离。采用十二烷基硫酸钠作为助溶剂，可有效促进主清洗剂、渗透剂和剥离剂与水的混溶，使清洗剂的配制更加简便易操作。由于主清洗剂的存在，也无需担心十二烷基硫酸钠中游离钠离子对硅橡胶的污染作用。
(2)采用的清洗剂组分均为绿色环保型有机物，对人体无毒，对环境无害。
附图说明
图1为复合绝缘子结构示意图；
图2为聚二甲基硅氧烷分子式；
图3为清洗前后复合绝缘子伞裙表面的憎水性及接触角测试结果；其中，其中，图3a为清洗前的图片以及接触角；实施例1的清洗后的图片以及接触角图片为图3b；实施例2的清洗后的图片以及接触角图片为图3c；对比例1的清洗后的图片以及接触角图片为图3d；对比例2的清洗后的图片以及接触角图片为图3e。
图4为清洗后复合绝缘子伞裙表面的SEM照片；其中，实施例1的清洗后的SEM为图4a；实施例2的清洗后的SEM为图4b；对比例1的清洗后的SEM为图4c；对比例2的清洗后的SEM为图4d。
图5为清洗后复合绝缘子伞裙表面的EDS扫描结果；其中，图5a为实施例1的EDS图；图5b为对比例2的EDS图；
图6为盐雾老化后试样的憎水性及外观照片。其中，图6a为实施例1雾化后的图；图6b为对比例2雾化后的图。
具体实施方式：
下面通过实施例进一步说明本发明。本发明的实施例是用于说明本发明而不是对本发明的限制。
以下案例中，所述的乙酰氨基糖苷为对基苯-N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷(CAS:3459-18-5)，厂家为卡迈舒(上海)生物科技有限公司；
甲基烯丙基聚氧乙烯醚为(分子式CH2＝C(CH3)CH2O(CH2CH2O)nH),河北圣成隆化工有限公司，牌号002。
双癸基二甲基氯化铵，上海绮禾化工有限公司，牌号DDAC80。
十二烷基硫酸钠，郑州煜祥化工产品有限公司，牌号111-250-450。
实施例1
按照以下质量称量各药剂：
乙酰氨基糖苷：400g；
甲基烯丙基聚氧乙烯醚：100g；
双癸基二甲基氯化铵：10g；
十二烷基硫酸钠：10g；
水480g。
将上述各组分在塑料桶中混合，用木棒顺时针将清洗液搅拌均匀，使各组分完全溶解。最终配制而成的即为本发明的一种硅橡胶复合绝缘子清洗剂。
实施例2
与实施例1对比，本实施例中减少了渗透剂甲基烯丙基聚氧乙烯醚的用量比例，按照以下质量称量各药剂：
乙酰氨基糖苷：470g；
甲基烯丙基聚氧乙烯醚：30g；
双癸基二甲基氯化铵：10g；
十二烷基硫酸钠：10g；
水480g。
将上述各组分在塑料桶中混合，用木棒顺时针将清洗液搅拌均匀，使各组分完全溶解，若天气寒冷可将水加热到30～50℃后再混合搅拌，促进组分的快速溶解。最终配制而成的即为本发明的一种硅橡胶复合绝缘子清洗剂。
对比例1
与实施例1对比，本实施例中采用市面常见的一种剥离剂：十二烷基三甲基氯化铵(C15H34N·Cl，厂家：南通润丰石油化工有限公司)替代本发明的双癸基二甲基氯化铵。按照以下质量称量各药剂：
乙酰氨基糖苷：400g；
甲基烯丙基聚氧乙烯醚：100g；
十二烷基三甲基氯化铵：10g；
十二烷基硫酸钠：10g；
水480g。
将上述各组分在塑料桶中混合，用木棒顺时针将清洗液搅拌均匀，使各组分完全溶解。最终配制而成的即为本发明的一种硅橡胶复合绝缘子清洗剂。
对比例2
为与实施例1对比，本实施例中减少主清洗剂：乙酰氨基糖苷的用量。按照以下质量称量各药剂：
乙酰氨基糖苷：200g；
甲基烯丙基聚氧乙烯醚：100g；
双癸基二甲基氯化铵：10g；
十二烷基硫酸钠：10g；
水680g。
将上述各组分在塑料桶中混合，用木棒顺时针将清洗液搅拌均匀，使各组分完全溶解。最终配制而成的即为本发明的一种硅橡胶复合绝缘子清洗剂。
应用例1
分别用实施例1～实施例2中的清洗剂清洗某220kV线路上取下的积污严重的复合绝缘子。清洗步骤如下：先用清水冲洗复合绝缘子表面，将附着的灰尘、鸟粪等易清除的污染物冲洗干净(图片以及接触角见图3a图)。然后用喷壶将清洗剂均匀喷洒在复合绝缘子表面，喷洒的量控制在清洗剂水膜恰好覆盖整个伞裙表面又不至于形成水流淌下。让清洗剂在伞裙表面润湿1～2分钟，再用抹布轻轻拭去伞裙表面的污秽层，最后用清水将表面冲洗干净，在自然条件下风干表面残留的水珠。尽可能选取天气晴朗，气温20℃以上的时段进行清洗，在刮大风、下雨、下雪等恶劣天气不宜进行清洗。清洗前后复合绝缘子的憎水性照片及水滴接触角测试结果如图3所示；其中，实施例1的清洗后的图片以及接触角图片为图3b；其中，实施例2的清洗后的图片以及接触角图片为图3c；对比例1的清洗后的图片以及接触角图片为图3d；对比例2的清洗后的图片以及接触角图片为图3e。对清洗后的复合绝缘子表面进行SEM扫描，扫描照片如图4所示；其中，实施例1的清洗后的SEM为图4a；实施例2的清洗后的SEM为图4b；对比例1的清洗后的SEM为图4c；对比例2的清洗后的SEM为图4d。
4个案例配制的清洗剂，效果最好的是实施例1，清洗后伞裙表面的污秽被彻底去除，露出了材料原本的橘红色，接触角为106.47°。其他三个实施例的清洗剂清洗后伞裙表面仍残留有部分污秽，颜色为暗红色，接触角低于100°，其中减少了主清洗剂的对比例2，接触角只有73.32°。SEM照片显示，实施例1清洗后的伞裙表面几乎无任何杂质，而渗透剂用量不足的实施例2、未使用本发明剥离剂的对比例1的表面残留有零星的杂质未去除。主清洗剂用量不足的对比例2表面还残留了较大面积的片状污垢。图5是对实施例1和对比例2清洗后的复合绝缘子伞裙表面进行的EDS扫描结果，实施例1清洗后表面只有Si、O、C、Al等材料本身含油的元素，以及极其微量的杂质Mg。而对比例2清洗后表面还含有大量的Ca、Mg等杂质，由于主清洗剂用量不足，导致污染渗透到伞裙内的Ca、Mg等杂质离子无法被络合清除，依旧残留在伞裙表面。
应用例2
将实施例1和对比例2清洗后的复合绝缘子伞裙裁剪成10cm×10cm的试验块，放到盐雾试验箱中进行盐雾老化，老化条件参照IEC62217-2012：NaCl浓度为55g/L，喷雾量1.5ml/80cm2/h，压力桶温度47℃，试验室温度35℃，盐水桶温度35℃，循环模式为8h喷雾+16h干燥循环。500h后取出试验观察试验表明的憎水性情况。结果如图6所示。采用本发明配方的实施例1清洗后的试样在500h盐雾老化后表面依然洁净，憎水性良好。而未按本发明配方的对比例2清洗后的试样表面有斑点状的积盐，防污性能较差。
Claims (9)
1.一种硅橡胶复合绝缘子清洗剂，其特征在于，包含主清洗剂、渗透剂、剥离剂和助溶剂和水：
其中，主清洗剂为乙酰氨基糖苷或保留乙酰氨基的糖苷衍生有机物；
所述渗透剂为甲基烯丙基聚氧乙烯醚或保留甲基烯丙基的聚氧乙烯醚类衍生物；
所述剥离剂为双癸基二甲基氯化铵或含二甲基氯化铵的烷烃类；
所述助溶剂为十二烷基硫酸钠、十一烷基硫酸钠、十烷基硫酸钠及其同分异构体中的一种或多种；
各成分的重量包含含量为：
主清洗剂：30～50％；
渗透剂：3～15％；
剥离剂：0.5～2％；
助溶剂：0.1～2％；
余量为水。
2.如权利要求1所述的硅橡胶复合绝缘子清洗剂，其特征在于，所述的主清洗剂为乙酰氨基糖苷。
3.如权利要求1所述的硅橡胶复合绝缘子清洗剂，其特征在于，所述渗透剂为甲基烯丙基聚氧乙烯醚。
4.如权利要求1所述的硅橡胶复合绝缘子清洗剂，其特征在于，所述剥离剂为双癸基二甲基氯化铵。
5.如权利要求1所述的硅橡胶复合绝缘子清洗剂，其特征在于，所述助溶剂为十二烷基硫酸钠。
6.如权利要求1所述的硅橡胶复合绝缘子清洗剂，其特征在于，
各成分的重量包含含量为：
主清洗剂：40～50％；
渗透剂：3～15％；
剥离剂：1～1.5％；
助溶剂：0.5～1％；
余量为水。
7.如权利要求1所述的硅橡胶复合绝缘子清洗剂，其特征在于，
各成分的重量包含含量为：
主清洗剂：40～47％；
渗透剂：10～15％；
剥离剂：1～1.5％；
助溶剂：0.5～1％；
余量为水。
8.如权利要求1所述的硅橡胶复合绝缘子清洗剂，其特征在于，
各成分的重量包含含量为：
主清洗剂：40％；
渗透剂：10％；
剥离剂：1％；
助溶剂：1％；
余量为水。
9.一种权利要求1～8任一项所述的硅橡胶复合绝缘子清洗剂的应用，其特征在于，用作清洗剂，用于待处理的硅橡胶复合绝缘子的清洗。
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