CN114574066B - 一种电力设备用抗温耐盐防腐材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电力设备用抗温耐盐防腐材料及其制备方法和应用，所述电力设备用抗温耐盐防腐材料的制备原料包括特定的酚醛树脂、对羟基苯甲酸、AM/AMPS共聚物、增强剂、稳定剂和硫脲的组合，通过在酚醛树脂基体中添加特定份数的对羟基苯甲酸作为交联剂，增强其交联密度，再搭配特定份数的AM/AMPS共聚物、增强剂、稳定剂和硫脲的组合，使得所述抗温耐盐防腐材料的具有较高的储能模量，证明其具有优异的抗温性能、耐盐性能以防腐性能，可以应用于户外电力设备连接部位，具有很高的应用价值。

Description

一种电力设备用抗温耐盐防腐材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于防腐材料技术领域，具体涉及一种电力设备用抗温耐盐防腐材 料及其制备方法和应用。
背景技术
根据每年一次的变电设备缺陷数据观察，可以发现，其中发热缺陷约占变 电设备缺陷的15％，并且其中的1/3发热缺陷集中在迎峰度夏期间，这就对夏 季设备可靠性运行提出了更高的要求；同时，由于发热缺陷的处理十分复杂， 随着在电网容量持续增大，负荷水平居高不下的情况下，如何提高设备的可靠 性、减少维护次数，节约维护时间和成本，是目前面临的难题。
酚醛树脂是指酚与醛在酸性或碱性催化剂存在下缩聚而成的树脂性聚合 物，酚醛树脂材料是一种优异的防火、保温、防噪、轻质的节能材料，因此， 常常作为防腐、吸音等材料来使用。CN106832754A公开了一种改性酚醛树脂 材料；所述改性酚醛树脂由热熔性酚醛树脂混合物经发泡和固化得到，所述酚 醛树脂混合物包括：热熔性酚醛树脂、绝缘子硅橡胶微粉、发泡剂、固化剂、 改性蒙脱土、六次甲基四胺和偶联剂；该发明提供的一种改性酚醛树脂材料能 有效的解决传统酚醛树脂中含有较多游离态甲醛的技术缺陷，且其制备方法具 有工艺简单、成本低廉的优点。CN109679131A公开了一种石墨烯改性酚醛树 脂纳米薄膜材料及制备方法，将热固性酚醛树脂和已二酸加入容器中搅拌均匀， 制得混合溶液；将混合溶液与KH550进行充分反应，反应完毕获得反应产物； 将石墨烯分散到乙醇中形成分散液，将分散液加到反应产物中，搅拌均匀后制 得料液；预热上述料液，然后加入表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚、正戊烷并搅 拌均匀，搅拌均匀后制得物料液；将物料液在50～80℃下发泡即可得到酚醛树 脂纳米薄膜材料。该发明得到的纳米复合涂层具有孔径小、质量轻、强度高、 尺寸稳定性好、耐化学腐蚀的优点。CN105925100A公开了一种电力电网户外设备用耐腐蚀涂料及其制备方法，以纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，环氧改性 硅树脂，乳化硅油，多壁碳纳米管，石棉粉，硅酸锌，沸石粉，石墨烯，聚酰 亚胺，甲基丙烯酸六氟丁酯-丙烯酸酯共聚物乳液，有机硅改性氟碳树脂，羟乙 基纤维素，丙烯酸，2,4,6-三(二甲基氨甲基)苯酚等为原料，经过分布混合的方 法，制备出一种耐腐蚀，耐磨，能够自清洁的电力电网户外设备用涂料。
但是，上述现有技术中提供的酚醛树脂材料难以同时兼具优异的抗温性能、 耐盐性能以及防腐性能，因此应用在电力设备中仍然具有一定的风险，可靠性 有待进一步提高。
因此，开发一种兼具优异抗温、耐盐以及防腐性能的酚醛树脂材料，是本 领域急需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电力设备用抗温耐盐防 腐材料，所述电力设备用抗温耐盐防腐材料的制备原料包括特定份数的酚醛树 脂、对羟基苯甲酸、AM/AMPS共聚物、增强剂、稳定剂和硫脲的组合；所述 电力设备用抗温耐盐防腐材料可应用于户外电力设备连接部位的外表面，防止 设备腐蚀，具有优异的抗温、耐盐和防腐效果。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种电力设备用抗温耐盐防腐材料，所述电力设备 用抗温耐盐防腐材料的制备原料按照重量份包括如下组分：
Figure BDA0003391422330000021
Figure BDA0003391422330000031
所述酚醛树脂可以为91重量份、92重量份、93重量份、94重量份、95重 量份、96重量份、97重量份、98重量份或99重量份等。
所述对轻基苯甲酸可以为9.1重量份、9.2重量份、9.3重量份、9.4重量份、 9.5重量份、9.6重量份、9.7重量份、9.8重量份或9.9重量份等。
所述AM/AMPS共聚物可以为0.55重量份、0.6重量份、0.65重量份、0.7 重量份、0.75重量份、0.8重量份、0.85重量份、0.9重量份或0.95重量份等。
所述增强剂可以为1.02重量份、1.04重量份、1.06重量份、1.08重量份、 1.1重量份、1.12重量份、1.14重量份、1.16重量份或1.18重量份等。
所述稳定剂可以为0.22重量份、0.24重量份、0.26重量份、0.28重量份、 0.3重量份、0.32重量份、0.34重量份、0.36重量份或0.38重量份等。
所述硫脲可以为5.1重量份、5.2重量份、5.3重量份、5.4重量份、5.5重 量份、5.6重量份、5.7重量份、5.8重量份或5.9重量份等。本发明提供的电力 设备用抗温耐盐防腐材料的制备原料中包含特定份数的酚醛树脂、对羟基苯甲 酸、AM/AMPS共聚物、增强剂、稳定剂和硫脲的组合；采用酚醛树脂为基体， 添加特定份数的羟基苯甲酸作为交联剂，可以提升酚醛树脂的交联密度，进一 步提升其表观粘度，进而使得材料具有更为优异的抗温性能；同时在基体中还 添加有特定份数的AM/AMPS共聚物、增强剂、稳定剂和硫脲的组合，进一步 提升了体系的稳定性，使其在具有优异的抗温性能的同时，还具有优异的抗盐 性能和抗剪切性能，最终得到了兼具优异抗温、耐盐以及抗剪切性能的电力设 备用抗温耐盐防腐材料。
优选地，所述酚醛树脂为水溶性酚醛树脂。
优选地，所述酚醛树脂通过如下方法制备得到，所述方法包括：将甲醛、 苯酚和催化剂进行反应，得到所述酚醛树脂。
优选地，所述甲醛和苯酚的质量比为(2～3):1，例如2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1、2.5:1、2.6:1、2.7:1、2.8:1或2.9:1等。
优选地，所述催化剂包括氢氧化钠。
优选地，所述氢氧化钠在所有反应原料中的质量占比为5～15％，例如6％、 7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％或14％等。
优选地，所述反应在升温的条件下进行。
优选地，所述升温的方法包括：将体系升温至40～60℃(例如42℃、44℃、 46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、56℃或58℃等)，保温20～40min(例如22min、 24min、26min、28min、30min、32min、34min、36min或38min等)，再 将体系升温至60～80℃(例如62℃、64℃、66℃、68℃、70℃、72℃、74℃、 76℃或78℃等)，保温20～40min(例如22min、24min、26min、28min、30 min、32min、34min、36min或38min等)，完成所述升温。
优选地，所述增强剂包括三乙醇胺、二三乙醇胺或乙二醇中的任意一种或 至少两种的组合。
优选地，所述稳定剂包括二月桂酸二丁基锡和/或二马来酸二丁基锡。
优选地，所述电力设备用抗温耐盐防腐材料的制备原料中还包括水。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述电力设备用抗温耐盐防腐材料 的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将对羟基苯甲酸和酚醛树脂在水中混合，得到交联剂溶液；
(2)将步骤(1)得到的交联剂溶液、AM/AMPS共聚物、增强剂、稳定 剂和硫脲混合，得到所述电力设备用抗温耐盐防腐材料。
优选地，步骤(1)所述混合的温度为20～40℃，例如22℃、24℃、26℃、 28℃、30℃、32℃、34℃、36℃或38℃等。
优选地，步骤(1)所述混合在搅拌的条件下进行。
优选地，步骤(1)所述混合的时间不少于1h，例如2h、3h、4h、5h、 6h、7h、8h或9h等。
优选地，步骤(2)所述混合的温度为120～140℃，例如122℃、124℃、126℃、 128℃、130℃、132℃、134℃、136℃或138℃等。
优选地，步骤(2)所述混合的时间为1～3h，例如1.2h、1.4h、1.6h、1.8 h、2h、2.2h、2.4h、2.6h或2.8h等。
作为本发明的优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在20～40℃以及搅拌的条件下将对羟基苯甲酸和酚醛树脂在水中混合 不少于1h，得到交联剂溶液；
(2)120～140℃下将步骤(1)得到的交联剂溶液、AM/AMPS共聚物、增 强剂、稳定剂和硫脲混合1～3h，得到所述抗温耐盐防腐材料。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的电力设备用抗温耐盐防腐材 料在户外电力设备连接部位的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的电力设备用抗温耐盐防腐材料的制备原料包括特定份数的酚 醛树脂、对羟基苯甲酸、AM/AMPS共聚物、增强剂、稳定剂和硫脲的组合； 通过选择酚醛树脂为基体，添加特定份数的对轻基苯甲酸作为基体交联剂，提 升酚醛树脂的交联密度和表观粘度，使其具有优异的抗温性能；搭配添加特定 份数的AM/AMPS共聚物、增强剂、稳定剂和硫脲的组合形成胶体材料，有助 于增强所述交替材料的稳定性，使其在不同环境下仍具有较高的储能模量，说 明本发明提供的电力设备用抗温耐盐防腐材料具有优异的抗温性能、耐盐性能 以及防腐性能，完全可以应用于户外电力设备连接部位，有助于降低电力设备 发生缺陷的概率。
附图说明
图1为实施例1和实施例2得到的抗温耐盐防腐材料的温度-表观黏度曲线 图，其中1-实施例1,2-实施例2；
图2为实施例1得到的抗温耐盐防腐材料在不同环境下应用的角频率-储能 模量曲线；
图3为实施例1得到的抗温耐盐防腐材料的封堵前水测渗透率和突破压力 梯度曲线；
图4为实施例1和实施例2得到的抗温耐盐防腐材料剪切速率-表观黏度曲 线图，其中1-实施例1，2-实施例2；
图5为实施例1得到的抗温耐盐防腐材料成胶之后的三段式剪切触变曲线；
图6为实施例1得到的抗温耐盐防腐材料成胶液之后的三段式剪切触变曲 线。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员 应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限 制。
制备例1
一种酚醛树脂，其制备方法包括：将质量比为2.5:1的甲醛和苯酚在50℃ 下搅拌30min，加入氢氧化钠(氢氧化钠在所有反应原料中的质量占比为10％) 和水(水的添加量为所有反应原料中的总质量的2倍)搅拌1h，升温至75℃ 继续反应30min，得到所述酚醛树脂。
制备例2
一种酚醛树脂，其制备方法包括：将质量比为3:1的甲醛和苯酚在60℃下 搅拌20min，加入氢氧化钠(氢氧化钠在所有反应原料中的质量占比为5％)和 水(水的添加量为所有反应原料中的总质量的2倍)搅拌1h，升温至75℃继 续反应20min，得到所述酚醛树脂。
制备例3
一种酚醛树脂，其制备方法包括：将质量比为2:1的甲醛和苯酚在40℃下 搅拌40min，加入氢氧化钠(氢氧化钠在所有反应原料中的质量占比为15％) 和水(水的添加量为所有反应原料中的总质量的2倍)搅拌1h，升温至80℃ 继续反应40min，得到所述酚醛树脂。
实施例1
一种电力设备用抗温耐盐防腐材料，其制备原料按照重量份包括如下组分：
Figure BDA0003391422330000071
本实施例提供的电力设备用抗温耐盐防腐材料的制备方法包括如下步骤：
(1)在30℃以及搅拌的条件下将对羟基苯甲酸和酚醛树脂(制备例1)在 水中混合1h，得到交联剂溶液；
(2)将步骤(1)得到的交联剂溶液、AM/AMPS共聚物(市售产品即可)、 三乙醇胺、二月桂酸二丁基锡和硫脲在130℃下混合2h，得到所述电力设备用 抗温耐盐防腐材料。
实施例2
一种电力设备用抗温耐盐防腐材料，其与实施例1的区别在于，采用制备 例2得到的酚醛树脂替换制备例1得到的酚醛树脂，三乙醇胺的添加量为0.3 重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
实施例3
一种电力设备用抗温耐盐防腐材料，其与实施例1的区别在于，采用制备 例3得到的酚醛树脂替换制备例1得到的酚醛树脂，三乙醇胺的添加量为0.1 重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例1
一种电力设备用抗温耐盐防腐材料，其与实施例1的区别在于，三乙醇胺 的添加量为0.05重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例2
一种电力设备用抗温耐盐防腐材料，其与实施例1的区别在于，不添加三 乙醇胺，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
性能测试：
(1)采用采用奥地利AntonPaar公司生产的MCR102流变仪的锥板测量单 元(CP50)，对本发明材料的储能模量进行测定，角频率在100～0.1rad/s。测试 实施例1～3和对比例1～2得到的抗温耐盐防腐材料的储能模量，测试结果如表 1所示：
表1
储能模量/mPa
实施例1 1885
实施例2 1856
实施例3 1821
对比例1 1720
对比例2 1675
根据表1数据可以看出，本发明提供的抗温耐盐防腐材料具有较高的储能 模量，储能模量增加，表明该材料更稳定，说明其抗温耐盐防腐较为优异。
(2)耐温性测试：本发明提供的抗温耐盐防腐材料的黏弹性对温度较为敏 感，随着温度的升高，本发明材料的网状结构会逐渐发生变化从而影响本发明 材料的性能。因此实验在角频率(100～0.1rad/s)、pH(pH＝7.2)的条件下，考 察了实施例1和实施例2得到的抗温耐盐防腐材料在不同温度下的粘度，测试 结果如图1所示。
(3)将实施例1得到的抗温耐盐防腐材料应用于电力设备中，测试碱性 (pH＝8.1)、酸性(pH＝4.1)以及中性(pH＝7.2)条件下的储能模量，测试结果 如图2所示，从图2可以看出，本发明提供的抗温耐盐防腐材料在酸性、中性 以及碱性条件下均具有较高的储能模量，说明具有较好的抗温耐盐防腐性能。
(4)将实施例1得到的抗温耐盐防腐材料应用于电力设备中，选取不同空 隙率的填砂管，进行堵水实验，测量复配体系的突破压力、突破压力梯度及封 堵率测试其封堵率和突破压力梯度，测试结果如图3所示，从图3可以看出， 复配体系对不同渗透率的填砂管都有较好的封堵效果，对5种不同渗透率的填 砂管封堵率都在99.3％以上，渗透率由435mD降至0.62mD，封堵率高达99.86％ 本发明提供的抗温耐盐防腐材料具有较高的封堵率。
(5)稳定性测试：剪切触变测试：实施例1和实施例2得到的抗温耐盐防 腐材料先在剪切速率为1s-1下的条件下，剪切100s，然后增大剪切速率，使试 样在将剪切速率为100s-1的条件下，持续剪切200s，最后又重新将剪切速率减 小至1s-1，使试样在剪切速率在1s-1的条件下，在继续剪切400s，测试结果如 图4所示。
(5)实施例1得到的复配体系成胶之后的三段式剪切触变曲线和实施例1 得到的复配体系成胶液的三段式剪切触变曲线如图5和图6所示。说明复配体 系成胶液的剪切触变性能较好，其结构可在很短的时间内恢复，因此建议采用 成胶液进行封堵。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种电力设备用抗温耐盐防腐 材料及其之制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本 发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本 发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方 式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (16)

1.一种电力设备用抗温耐盐防腐材料，其特征在于，所述电力设备用抗温耐盐防腐材料的制备原料按照重量份由如下组分组成：
Figure FDA0003990776300000011
所述增强剂包括三乙醇胺、二三乙醇胺或乙二醇中的任意一种或至少两种的组合；
所述稳定剂包括二月桂酸二丁基锡和/或二马来酸二丁基锡。
2.根据权利要求1所述的电力设备用抗温耐盐防腐材料，其特征在于，所述酚醛树脂为水溶性酚醛树脂。
3.根据权利要求1所述的电力设备用抗温耐盐防腐材料，其特征在于，所述酚醛树脂通过如下方法制备得到，所述方法包括：将甲醛、苯酚和催化剂进行反应，得到所述酚醛树脂。
4.根据权利要求3所述的电力设备用抗温耐盐防腐材料，其特征在于，所述甲醛和苯酚的质量比为(2～3):1。
5.根据权利要求3所述的电力设备用抗温耐盐防腐材料，其特征在于，所述催化剂包括氢氧化钠。
6.根据权利要求5所述的电力设备用抗温耐盐防腐材料，其特征在于，所述氢氧化钠在所有反应原料中的质量占比为5～15％。
7.根据权利要求3所述的电力设备用抗温耐盐防腐材料，其特征在于，所述反应在升温的条件下进行。
8.根据权利要求7所述的电力设备用抗温耐盐防腐材料，其特征在于，所述升温的方法包括：将体系升温至40～60℃，保温20～40min，再将体系升温至60～80℃，保温20～40min，完成所述升温。
9.根据权利要求1所述的电力设备用抗温耐盐防腐材料，其特征在于，所述电力设备用抗温耐盐防腐材料的制备原料中还包括水。
10.一种如权利要求1～9任一项所述电力设备用抗温耐盐防腐材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将对羟基苯甲酸和酚醛树脂在水中混合，得到交联剂溶液；
(2)将步骤(1)得到的交联剂溶液、AM/AMPS共聚物、增强剂、稳定剂和硫脲混合，得到所述电力设备用抗温耐盐防腐材料。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的温度为20～40℃。
12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合在搅拌的条件下进行。
13.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的时间不少于1h。
14.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合的温度为120～140℃。
15.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合的时间为1～3h。
16.一种如权利要求1所述的电力设备用抗温耐盐防腐材料在户外电力设备连接部位的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1392890A (zh) * 2000-07-25 2003-01-22 三井化学株式会社 可固化组合物及其用途
CN1436806A (zh) * 2002-02-09 2003-08-20 中国科学院理化技术研究所 光化学改性制备反应性丙烯酰胺和2－丙烯酰胺基2－甲基丙磺酸盐共聚物材料的方法
CN108587288A (zh) * 2018-02-07 2018-09-28 合肥安力电力工程有限公司 一种导电防腐涂料及其制备方法

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