CN115710538B - 一种自乳化清洗材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自乳化清洗材料及其制备方法与应用，材料包括以下重量份组分：环保植物油55～65份，高HLB值表面活性剂8～15份，酯类表面活性剂5～10份，环保羧酸二甲酯5～8份，氟硅聚合物3～6份，无机纳米抗菌剂1～4份，络合剂1～3份、聚羧酸盐分散剂1～4份、杀菌防腐剂1～2份，水2～6份，将所述的自乳化清洗材料用于直流换流站外绝缘设备的清洗。与现有技术相比，本发明在具有较高的清洗效率的同时，在绝缘设备表层生成修复层，提高绝缘子疏水性和电绝缘性，提高耐磨性和自清洁能力，延长清理周期。
Description
技术领域
本发明涉及清洗剂技术领域，具体涉及一种自乳化清洗材料及其制备方法与应用。
背景技术
换流站户外绝缘设备的可靠运行，是跨区直流输电系统稳定的前提条件。受换流站直流电场的影响，直流绝缘子及套管表面更容易积累污秽，且累积效应明显，增加了运维管理单位防污闪工作的难度。在一定程度上，积污引起设备泄露电流量上升，甚至提高了设备污闪、雨闪的概率，威胁到电网的长期运行安全。因此，及时有效的清除电气绝缘设备表面的污秽，是降低污闪事故发生概率、确保电网安全运行的必要手段。
绝缘子表面沉积的污秽，来源于该地大气环境的污染，还与绝缘子本身的结构、表面性能有着密切的关系，当然也受大气条件的洗涤。有研究结果表明，绝缘子的污秽物质分为：极性水溶性残留物、非极性水溶性残留物、非极性非水溶性残留物。其中不可溶性无机物主要是二氧化硅与氧化铝，可溶性无机物主要是硫酸钙、氯化钠，有机物主要为动植物的油脂和矿物油，绝缘子表面污秽层厚度约20微米，堆积较为紧密，硅橡胶层老化缝隙中有污秽渗入。同时，使用年限较长的复合绝缘子表层，还有微生物滋生。
传统的绝缘子去污手段主要有高压水冲洗、人工清扫、延长杆清扫等方式。绝缘子水冲洗使用较为广泛，一般对水冲压力、角度要求较高，并且冲洗后的灰密去除效果无法有效保证。延长杆清扫存在因力矩原因，不利于在地面控制，存在擦洗死角问题，并且顽固性灰密难以彻底清除。采用人工清除，绝缘子层与层之间的缝隙中的灰尘不易清除，清灰效果不佳且效率低下；有些地区采用绝缘子清洗剂进行擦洗，这种清洗剂大多含有卤代烃(如二氯甲烷、三氯乙烯等)、苯类溶剂(如甲苯、二甲苯)、丙酮、甲乙酮等有机溶剂，对人体皮肤的腐蚀性强且对环境的危害性比较大，还会造成RTV涂层硅橡胶的开裂，进一步加速其绝缘性能丧失；市场上也出现一些水性清洗剂，但清洗效果不佳，仅能去除表面的浮灰和少量水溶性污秽物，对绝缘设备表面污秽较厚且致密的部分难以清除。
发明内容
本发明的目的是一种自乳化清洗材料及其制备方法与应用，可用于直流换流站外绝缘设备清洗。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种自乳化清洗材料，包括以下重量份组分：环保植物油55～65份，高HLB值表面活性剂8～15份，酯类表面活性剂5～10份，环保羧酸二甲酯5～8份，氟硅聚合物3～6份，无机纳米抗菌剂1～4份，络合剂1～3份、聚羧酸盐分散剂1～4份、杀菌防腐剂1～2份，水2～6份。
优选地，所述的环保植物油为棕榈油、椰子油、大豆油、菜籽油、棉籽油、米糠油、花生油、玉米油、蓖麻油中的一种或几种。
用于外绝缘设备清洗剂的原材料，要求既可以再生又可以降解，且不会危害人体，不向环境中挥发有害物等。矿物油、石蜡油等均为石油产品，虽然价格便宜且具备一定的清洗效果，但属于不可再生资源，不利于可持续发展；合成有机高分子类比如硅油、合成酯等材料，用于此配方体系中，同样有较好的清洗效果，但合成工艺复杂且原材料价格高，不属于绿色低碳产品。综合比较，选用天然的植物油，可以满足上述诸多要求，成为本发明清洗材料的首选。
优选地，所述的环保羧酸二甲酯为丙二酸二甲酯、丁二酸二甲酯、丙二酸二甲酯、己二酸二甲酯、尼龙酸二甲酯、庚二酸二甲酯、甲基丁二酸二甲酯、2-甲基戊二酸二甲酯、3,3-二甲基戊二酸二甲酯、3-甲基戊烯二酸二甲酯、C4-C6混合二元酸二甲酯、顺-4-环己烯-1,2-二羧酸二甲酯、1,2-环己二甲酸二甲酯、环丙二甲酸二甲酯中的至少一种。
优选地，所述的高HLB值表面活性剂的HLB值在13以上，具有较强的亲水性。
优选地，所述的高HLB值表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚(TX-8、TX-9、TX-10)、曲拉通(X114、X100、X102)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-7、AEO-9、AEO-12)、仲醇聚氧乙烯醚(SAEO-9)、异辛醇聚氧乙烯醚(JFC-E、JFC-SF)、异构十醇聚氧乙烯醚(XL80、XL90)、异构十三醇聚氧乙烯醚(TO-8、TO-9、TO-10、TO-13)、聚乙二醇脂肪酸酯(PEG400ML、PEG600ML、PEG600MO、EL-60、EL-90、HEL-60、HEL-90)、脂肪胺聚氧乙烯醚(AC1210、AC1212)、烷基糖苷(APG0810、APG1012)中的一种或多种的混合物。
优选地，所述的酯类表面活性剂HLB值为3-7，具有较好的疏水性。
优选地，所述的酯类表面活性剂为失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯、失水山梨醇三油酸酯、甘油单油酸酯、丙二醇单油酸酯、三羟甲基丙烷油酸酯、新戊二醇油酸酯、季戊四醇单油酸酯、季戊四醇单异硬脂酸酯、季戊四醇单月桂酸酯、聚甘油-2异硬脂酸酯、聚甘油-5异硬脂酸酯、聚甘油-2月桂酸酯、聚甘油-4月桂酸酯、新戊二醇月桂酸酯、异辛醇硬脂酸酯、辛酸十二烷基酯、辛酸十六烷基酯、油酸月桂酯中的一种或多种的混合物，此类表面活性剂多为油状液体。
优选地，将高HLB值表面活性剂和低HLB值的酯类表面活性剂复配使用，使复配后的表面活性剂的平均HLB值在9～10之间。
优选地，所述的氟硅聚合物由含变性基团的硅氧烷与烯丙基全氟聚醚反应得到。
进一步优选地，所述的氟硅聚合物为以全氟己烷碘、双端Z型全氟聚醚烯丙基醚与三甲氧基氢硅烷为原材料合成的一种全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷，具有如下化学结构：
其中：m＝10～20，n＝8～15，x＝2～7，分子量为2500～4000，0.1wt％溶液的表面张力小于20×10-3N/m。这种类型的全氟聚醚硅氧烷也属于一种有机硅表面活性剂，具有良好的疏水疏油性、耐摩擦性和增透性，具有低摩擦系数以及低表面张力等优势。0.1％的全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷表面张力均小于20×10-3N/m，低于一般的碳烃链表面活性剂的表面张力35×10-3N/m，其优异的浸润性能可促使清洗材料在污秽物快速润湿，同时优异的铺展性可进一步提高清洗材料的清洗效能。同时，其中的三硅氧烷水解之后生成的活性硅羟基，有利于促进硅氧烷与RTV涂层表面有机硅树脂交联，恢复绝缘子RTV涂层的疏水性和绝缘性，同时赋予RTV涂层更好的耐磨性和防污性能。
优选地，所述的无机纳米抗菌剂为粒径为10-100nm的微粒。
优选地，所述的无机纳米抗菌剂包括纳米TiO2、纳米ZnO、纳米MgO、纳米CaO、TiO-Ag复合纳米粒子中的至少一种。
优选地，所述的络合剂为柠檬酸、酒石酸、乳酸、葡萄糖酸、羟基乙酸、乙二胺四乙酸、丁二酸、甘氨酸、羟基乙酸、马来酸、苹果酸、二乙烯三胺五醋酸、酒石酸钾、酒石酸钠、酒石酸钾钠、柠檬酸、柠檬酸铵、柠檬酸钠、柠檬酸钾、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、葡萄糖酸、葡萄糖酸钠、丁二酸、甘氨酸、羟基乙酸、醋酸、马来酸钠、苹果酸钠、醋酸钠、二乙烯三胺五醋酸钠中的至少一种。
优选地，所述的聚羧酸盐分散剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、丙烯酸/马来酸的共聚物、丙烯酸/丙烯酰胺的共聚物、丙烯酸/马来酸的共聚物的钠盐、聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸-甲基丙烯磺酸钠-甲基丙烯酰胺基二乙酸的共聚物和马来酸-甲基丙烯磺酸钠-甲基丙烯酰胺基二乙酸的共聚物中的至少一种。
优选地，所述的杀菌防腐剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT)、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CMIT)、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)、N-甲基1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(MBIT)、N-正丁基1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(BBIT)、N-正辛基1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(OBIT)或碘代丙炔基氨基甲酸丁脂。
一种自乳化清洗材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将环保植物油、酯类表面活性剂、高HLB值表面活性剂、氟硅聚合物在40-50℃时混合均匀；
S2：将聚羧酸盐分散剂、络合剂溶解在水中，并缓慢加入S1溶液中，得到乳液状液体；
S3：继续加入环保羧酸二甲酯，搅拌均匀，乳液状液体变为透明状，继续搅拌10-15min；
S4：最后加入杀菌防腐剂、无机纳米抗菌剂，搅拌均匀得到浅黄色半透明的油液，即为所述的自乳化清洗材料。
一种自乳化清洗材料的应用，将所述的自乳化清洗材料用于直流换流站外绝缘设备的清洗。
进一步优选地，清洗方法为：将清洗材料按照10％的比例兑水稀释，可以得到发蓝光的稳定的水包油型乳液，乳液的平均粒径为0.5-1.0um，粒径分布均匀，且可以保持半年不分层。固化清洗材料的喷淋方式，并与清擦机器人装备相结合，喷在绝缘子表面的清洗材料停留20-30秒，使表面性剂与污秽充分接触、润湿、乳化，结合机器人毛刷来回刷洗6次，促使污秽去除，再利用清水喷淋清洗绝缘料表面20～30秒，去除清洗材料的残留，加快绝缘材料憎水性恢复。
本发明将高HLB值表面活性剂与低HLB值表面活性剂复配使用，使复配后表面活性剂的HLB值在9～10之间，此时将自乳化清洗材料原液与水按照体积比1:10配置，即可得到稳定发蓝光的乳液。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明清洗材料在具有较高的清洗效率的同时，在绝缘设备表层生成修复层，提高绝缘子疏水性和电绝缘性，提高耐磨性和自清洁能力，延长清理周期；
2.本发明清洗材料可加水自乳化，使用时加水稀释搅即可得到稳定的水包油乳液，不含危害人体的组分且不向环境中挥发有害物，专门针对磁场吸附的灰尘灰垢比正常的附着力强三倍以上、效果不理想的情况，兼顾绝缘子陶瓷、玻纤、硅橡胶、金属部件等不同部位的清洗，可适用于喷淋、高压冲洗以及人工擦洗等不同的工艺要求；
3.未污染绝缘设备RTV涂层的上、下表面的表面张力分别为25.1×10-3N/m和41.2×10-3N/m；绝缘涂层被污染后，上、下表面的表面张力都降低到23.8×10-3N/m；本发明清洗材料选用的助剂表面张力低于20×10-3N/m，表面活性剂的表面张力为23～25×10-3N/m，加水自乳化后整个清洗材料的表面张力介于18×10-3N/m与23×10-3N/m之间，与污染后RTV涂层表面张力接近，有助于清洗材料在绝缘设备污秽物表面的快速且充分润湿，羧酸二甲酯的渗透作用可以使污秽从绝缘子表面脱落；聚羧酸盐具有阻垢分散的效果，可以把污秽物中的难溶的硅酸盐、钙盐等变成疏松、分散的软垢，进一步分散在清洗剂中；各种添加剂相互间有协同增效作用，能够充分分解和包裹污染物，并将污秽物分散在清洗液中，使污秽物容易被冲走，从而使设备达到深度清洁效果；
4.本发明添加全氟聚醚硅氧烷，具有良好的疏水疏油性、耐摩擦性和增透性，具有低摩擦系数以及低表面张力等优势(0.1％的全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷表面张力均低于20×10-3N/m)，除了可显著提高清洗效果以外，三硅氧烷水解之后生成的活性硅羟基，有利于促进硅氧烷与RTV涂层表面有机硅树脂交联，具有良好的修复性，恢复绝缘子RTV涂层的疏水性和绝缘性，同时赋予RTV涂层更好的耐磨性和自清洁能力，有效减小绝缘子后续的存污机率；氟元素的电负性极高，可以抵抗紫外线对分子结构的破坏，有极好的光泽性、柔韧性、附着性和抗冲击性，具有良好的耐酸碱性、耐溶剂性、耐紫外线、耐候性等，可在恶劣环境中使用；无机纳米抗菌剂和有机杀菌防霉剂共同作用，可造成微生物细胞膜成分破坏或产生功能障碍，使微生物失去分裂增殖能力而死亡，赋予直流换流站外绝缘设备(尤其是RTV涂层)优异的防微生物性能，延长绝缘子的使用寿命，延长清理周期。
附图说明
图1为洁净的绝缘子表面对水、正庚烷的接触图；
图2为污秽的绝缘子表面对水、正庚烷的接触图；
图3为实施例1清洗后绝缘子表面对水、正庚烷的接触图；
图4为实施例2清洗后绝缘子表面对水、正庚烷的接触图；
图5为实施例3清洗后绝缘子表面对水、正庚烷的接触图；
图6为实施例4清洗后绝缘子表面对水、正庚烷的接触图；
图7为对比例1清洗后绝缘子表面对水、正庚烷的接触图；
图8为对比例2清洗后绝缘子表面对水、正庚烷的接触图；
图9为对比例3清洗后绝缘子表面对水、正庚烷的接触图；
图10为对比例4清洗后绝缘子表面对水、正庚烷的接触图；
图11为对比例5清洗后绝缘子表面对水、正庚烷的接触图；
图12为对比例6清洗后绝缘子表面对水、正庚烷的接触图；
图13为污秽的绝缘子表面光学显微镜照片(X30)；
图14为实施例1清洗后绝缘子表面光学显微镜照片(X30)；
图15为对比例1清洗后绝缘子表面光学显微镜照片(X30)；
图16为对比例2清洗后绝缘子表面光学显微镜照片(X30)；
图17为本发明清洗的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种可自乳化的直流换流站外绝缘设备新型清洗材料，由以下重量份的组分组成：棕榈油45份，大豆油15份，异辛醇聚氧乙烯醚(JFC-E)6份、异构十醇聚氧乙烯醚(XL90)7份，失水山梨醇单油酸酯10份，甲基戊二酸二甲酯5份，全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷4份，纳米氧化锌2份，柠檬酸铵1份，聚环氧琥珀酸2份，1,2-苯并异噻唑啉-3-酮1份，水3份。
本实施例中的全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷，m＝20，n＝15，x＝3，分子量为约3500，0.1％溶液的表面张力小于11.5×10-3N/m。
制备方法：
S1：按质量份数计，将棕榈油45份，大豆油15份，JFC-E 6份、XL90 7份，失水山梨醇单油酸酯10份，全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷4份，在40-50℃时混合均匀；
S2：将柠檬酸铵1份，聚环氧琥珀酸2份，溶解在3份水中，并缓慢加入S1溶液中，可得到乳液状液体；
S3：继续加入甲基戊二酸二甲酯5份、搅拌均匀，乳液状液体变为透明状，继续搅拌10-15min；
S4：最后加入纳米氧化锌2份，1,2-苯并异噻唑啉-3-酮1份，搅拌均匀即可得到浅黄色半透明的油液。
实施例2
一种可自乳化的直流换流站外绝缘设备新型清洗材料，由以下重量份的组分组成：椰子油30份，菜籽油30份，曲拉通(X100)6份，脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)6份、聚甘油-2异硬脂酸酯10份，尼龙酸二甲酯5份，全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷5份，纳米TiO2 2份，酒石酸钠1份，聚丙烯酸钠1份，N-正丁基1,2-苯并异噻唑啉-3-酮1份，水3份。
本实施例中的全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷，m＝16，n＝12，x＝4，分子量为约3000，0.1％溶液的表面张力小于11.8×10-3N/m。
制备方法：
S1：按质量份数计，将椰子油30份，菜籽油30份，X100 6份，AEO-9 6份，聚甘油-2异硬脂酸酯10份，全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷5份，在40-50℃时混合均匀；
S2：将酒石酸钠1份，聚丙烯酸钠1份，溶解在3份水中，并缓慢加入S1溶液中，可得到乳液状液体；
S3：继续加入尼龙酸二甲酯5份、搅拌均匀，乳液状液体变为透明状，继续搅拌10-15min；
S4：最后加入纳米TiO2 2份，N-正丁基1,2-苯并异噻唑啉-3-酮1份，搅拌均匀即可得到浅黄色半透明的油液。
实施例3
一种可自乳化的直流换流站外绝缘设备新型清洗材料，由以下重量份的组分组成：米糠油30份，棉籽油28份，异辛醇聚氧乙烯醚(JFC-6)6份、异构十三醇聚氧乙烯醚(TO-9)7份，失水山梨醇单油酸酯9份，甲基丁二酸二甲酯6份，全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷4份，纳米ZnO 2份，柠檬酸铵1份，聚丙烯酸钠2份，1,2-苯并异噻唑啉-3-酮1份，水4份。
本实施例中的全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷，m＝15，n＝15，x＝4，分子量为约3000，0.1％溶液的表面张力小于11.8×10-3N/m。
制备方法：
S1：按质量份数计，将米糠油30份，棉籽油28份，JFC-6 6份，TO-9 7份，失水山梨醇单油酸酯9份，全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷4份，在40-50℃时混合均匀；
S2：将酒柠檬酸铵1份，聚丙烯酸钠2份，溶解在4份水中，并缓慢加入S1溶液中，可得到乳液状液体；
S3：继续加入尼龙酸二甲酯5份、搅拌均匀，乳液状液体变为透明状，继续搅拌10-15min；
S4：最后加入纳米ZnO 2份，1,2-苯并异噻唑啉-3-酮1份，搅拌均匀即可得到浅黄色半透明的油液。
实施例4
一种可自乳化的直流换流站外绝缘设备新型清洗材料，由以下重量份的组分组成：棕榈油25份，大豆油35份，曲拉通(X100)5份、异构十醇聚氧乙烯醚(XL90)7份，异辛醇单硬脂酸酯8份，戊二酸二甲酯7份，全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷3份，TiO-Ag复合纳米粒子2份，EDTA四钠1份，丙烯酸/马来酸的共聚物的钠盐2份，1,2-苯并异噻唑啉-3-酮1份，水4份。
本实施例中的全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷，m＝15，n＝10，x＝3，分子量为约2500，0.1％溶液的表面张力小于12.3×10-3N/m。
制备方法：
S1：按质量份数计，将棕榈油25份，大豆油35份，X100 5份，XL90 7份，异辛醇单硬脂酸酯8份，全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷3份，在40-50℃时混合均匀；
S2：将EDTA四钠1份，丙烯酸/马来酸的共聚物的钠盐2份，溶解在4份水中，并缓慢加入S1溶液中，可得到乳液状液体；
S3：继续加入戊二酸二甲酯7份、搅拌均匀，乳液状液体变为透明状，继续搅拌10-15min；
S4：最后加入TiO-Ag复合纳米粒子2份，1,2-苯并异噻唑啉-3-酮1份，搅拌均匀即可得到浅黄色半透明的油液。
对比例1
一种水基绝缘子表面污秽清洗剂，主要含有羟基乙叉二膦酸二钠、聚丙烯酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚等。
对比例2
一种具有修复功能的硅橡胶复合绝缘子专用清洗剂：有机复合溶剂(含二氯甲烷、甲苯)80-90份，有机硅表面活性剂1-10份，端羟基聚二甲基硅氧烷1-10份、交联剂0.1-3份、硅烷偶联剂0.1-5份。
对比例3
一种可自乳化的直流换流站外绝缘设备新型清洗材料，由以下重量份的组分组成：棕榈油45份，大豆油15份，异辛醇聚氧乙烯醚(JFC-E)9份、异构十醇聚氧乙烯醚(XL90)7份，失水山梨醇单油酸酯12份，甲基戊二酸二甲酯5份，纳米氧化锌2份，柠檬酸铵1份，聚环氧琥珀酸2份，1,2-苯并异噻唑啉-3-酮1份，水4份。
制备方法同实施例1。
对比例3与实施例1的主要区别是：实施例1添加了全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷，而对比例3将此氟硅聚合物用5份非离子表面活性剂替代。
对比例4
一种可自乳化的直流换流站外绝缘设备新型清洗材料，由以下重量份的组分组成：棕榈油45份，大豆油15份，脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9 10份，失水山梨醇单油酸酯12份，甲基戊二酸二甲酯5份，全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷4份，柠檬酸铵1份，聚环氧琥珀酸2份，1,2-苯并异噻唑啉-3-酮1份，水5份。
制备方法同实施例1。
对比例4与实施例1的主要区别是：实施例1添加了两种异构醇聚氧乙烯醚，而对比例4只采用单一的直链脂肪醇聚氧乙烯醚，对比例4未添加无机纳米抗菌剂。
对比例5
一种自乳化绝缘设备清洗剂，主要成分为矿物油50-60份，高HLB值表面活性剂8～15份，酯类表面活性剂5～10份，醇醚溶剂5-8份，氟硅聚合物4-6份，有机螯合剂1-3份、聚羧酸盐分散剂2-4份、杀菌防霉剂1～2份，水2～5份；
制备方法同实施例1。
对比例5与实施例1的主要区别是：实施例1采用环保植物油，而对比例5换成石油基的矿物油为主材料。
对比例6
一种自乳化绝缘设备清洗剂，主要成分为二甲基硅油50-60份，高HLB值表面活性剂8～15份，酯类表面活性剂5～10份，醇醚溶剂5-8份，氟硅聚合物4-6份，有机螯合剂1-3份、聚羧酸盐分散剂2-4份、杀菌防霉剂1～2份，水2～5份；
制备方法同实施例1。
对比例6与实施例1的主要区别是：实施例1采用环保植物油，而对比例6换成合成型二甲基硅油为主材料。
实验室内基本性能参数测试：
一、乳液测试
将实施例、对比例的清洗剂稀释10倍，目测乳液外观，测试乳液pH值，自然放置评价其稳定性(也可用离心机4000rad/min的速率离心10min)。
用自动表/界面张力仪，测定实施例和对比例的表面张力值。
二、金属腐蚀性、RTV开裂性测试
将实施例、对比例的绝缘清洗剂稀释10倍，将铁件、铝合金件、复合绝缘子的RTV涂层在上述溶液中浸泡12小时。
腐蚀性评价：主要从金属试片的失重和表面颜色的变化来评定清洗剂对金属的腐蚀性能。当金属试片表面出现明显的颜色变化或失重大于2mg时，可以判定此金属试片被腐蚀。
RTV涂层的开裂性：主要用肉眼以及光学显微镜观察RTV涂层的表面是否开裂。
表1对比例1-6和实施例1-4水稀释液对照表
从表1可知，本发明提供的加水自乳化乳液，10倍兑水稀释后均为发蓝光的微乳液。在20℃下放置6个月后，实施例和对比例均无分层现象，乳液稳定性好；在绝缘设备材料蚀性试验中，本发明研制的产品均未出现铁件生锈以及铝合金腐蚀现象，也未使RTV涂层的表面开裂；而对比例1、对比例2的清洗剂中易腐蚀性材料，尤其是对比例2的混合溶剂中有二氯甲烷、甲苯等有机溶剂，明显使RTV涂层开裂。
三、外绝缘设备清洗效果测试
将实施例1～4、对比例1～6的提供的清洗剂，10倍兑水稀释后，采用喷淋方式，并与清擦机器人装备相结合，确保喷在绝缘子表面的清洗材料保持停留20～30秒，结合机器人毛刷来回刷洗6次，促使污秽去除，再利用清水喷淋清洗绝缘材料表面20～30秒，去除清洗材料的残留，进行下一步的测试，清洗的工艺流程图如图17所示。
①清洗效率的评估，为直观表达清洗结果，定义清洗效率η1、η2为优化清洗工艺的量化指标，η1反映电导率的变化即污秽可溶物的清洗效果。η2反映灰密的变化即污秽不溶物的清洗效果。
计算公式如下：
G1、G2分别为绝缘子片刷洗前、后溶液电导率，μS/m。
NSDD1、NSDD2分别为绝缘子片刷洗前、后灰密值，mg/cm2。
②如图1～12所示，用RTV涂层与水、正庚烷的接触角，表征RTV表面的电绝缘性能的恢复效果；测试新的绝缘子、污秽绝缘子以及实施例、对比例清洗后绝缘子的表面张力值。
四、抗菌性能具体测试条件如下：
检测标准：GB/T 21866-2008。
抗菌涂料抗菌性测定法和抗菌效果按照抗菌效果的程度，抗菌涂料分为Ⅰ级和Ⅱ级两个等级，Ⅰ级适用于抗菌性能要求高的场所，Ⅱ级适用于有抗菌性能要求的场所。
表2对比例1-6和实施例1-4的清洗效果
从表2可以看出，实施例1～4提供的清洗剂，可溶性污秽清洗效率η1与不溶性污秽清洗效率η2的清洗效果均在94％以上；对比例1的水性清洗剂，对可溶性污秽清洗效率η1较高，但是不溶性污秽清洗效率η2的值仅为80％；对比例2的溶剂修复型清洗剂结果正好相反，对不溶性污秽清洗效率η2可达90％以上，但可溶性污秽清洗效率η1仅为84％左右。用实施例1～4提供的清洗材料清洗绝缘子表面，对水的接触角均在100°左右，对正庚烷的接触角在5°左右，与洁净的(未使用的新绝缘子)绝缘子相差无几；洁净的绝缘子表面张力是23.2mN/m，实施例1～4的清洗剂清洗之后，绝缘子的表面张力值恢复到23mN/m左右甚至更低。
对比例3中未添加全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷，用相同质量份的非离子表面活性剂替代，从结果来看可溶性污秽清洗效率η1的值比实施例1相差不大，但不溶性污秽清洗效率η2的值明显低于实施例1，且清洗后绝缘子的表面张力值原高于洁净的绝缘子，说明本发明使用的氟硅聚合物超低的表面张力对清洗过程的润湿、清洗效果以及降低绝缘设备的表面张力有突出贡献。对比例4使用单一的直链脂肪醇聚氧乙烯醚，对可溶性污秽清洗效率η1明显比实施例1差，说明异构醇型的表面活性剂有很好的渗透效果并能提高清洗效率。
对比例5、对比例6中，将主要材料环保植物油分别替换为矿物油、二甲基硅油，从效果测试中可以看出，使用二甲基硅油的综合清洗效果与RTV涂层的表面张力略优实施例，但考虑到二甲基硅油是合成型高分子材料，原材料成本比较高，大量使用会造成资源的浪费；使用矿物油为主要清洗材料，综合清洗效果比实施例1略差，但优与对比例1和对比例2，考虑到矿物油的原材料成本廉价且可以使用工业生产中的一些废油，在要求不高的一些场合使用，不失为一种降成本的良好选择。
表3对比例1-6和实施例1-4的清洗效果
从表3和附图13～16的光学显微镜照片可以看出，实施例1提供的清洗剂，可以沉积在绝缘子表面，形成一层修复层，对比例1提供的清洗剂，可以清洗绝缘子表层的大部分污秽物，但是没有修复效果；对比例2提供的清洗剂，清洗能力有限，未完全清除表面的污秽物，但具有比较好的修复效果。
综合比较：实施例1～4提供的清洗剂，不但具备优异的清洗能力，且可以修复有机硅橡胶表层被腐蚀与凹凸不平的部分，绝缘子RTV涂层的表面张力已基本恢复到洁净绝缘子的水平，进一步恢复有机硅橡胶层的憎水性与憎水迁移性，修复其电绝缘性；其中添加的纳米抗菌剂，具有长效杀灭微生物的能力。
综合以上的数据对比可知，本发明提供的可自乳化的清洗剂，具有超低的表面张力，能有效润湿绝缘设备表面的污秽，组分相互间协同增效作用，可进一步保正清洗材料优异的渗透和清洁能力，针对磁场吸附的灰尘灰垢比正常的附着力强三倍以上、效果不理想的情况，兼顾复合绝缘子的不同部位与不同材质的进行清洗；修复交联剂可在绝缘设备形成一层厚度可控的修复层，恢复其表面的憎水性，提高绝缘涂层的耐磨性和自清洁能力，并具有防微生物性能，可延长清理周期；采用既可再生又可降解的环保材料，具有十分显著的环境效益和经济效益。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种用于直流换流站外绝缘设备清洗的自乳化清洗材料，其特征在于，以重量计，由环保植物油55~65份，高HLB值表面活性剂8~15份，酯类表面活性剂 5~10份，环保羧酸二甲酯5~8份，氟硅聚合物3~6份，无机纳米抗菌剂1~4份，络合剂1~3份、聚羧酸盐分散剂1~4份、杀菌防腐剂1~2份，水2~6份组成；
所述环保植物油为棕榈油、椰子油、大豆油、菜籽油、棉籽油、米糠油中的一种或几种；
所述高HLB值表面活性剂的HLB值在13以上；所述的高HLB值表面活性剂为曲拉通、脂肪醇聚氧乙烯醚、异辛醇聚氧乙烯醚、异构十醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚中的一种或多种的混合物，其中包含异构醇聚氧乙烯醚；
所述酯类表面活性剂的HLB值为3-7，其为失水山梨醇单油酸酯、聚甘油-2异硬脂酸酯、异辛醇硬脂酸酯中的一种或多种的混合物；
所述环保羧酸二甲酯为尼龙酸二甲酯、甲基丁二酸二甲酯、2-甲基戊二酸二甲酯、3,3-二甲基戊二酸二甲酯中的至少一种；
所述氟硅聚合物为以全氟己烷碘、双端 Z 型全氟聚醚烯丙基醚与三甲氧基氢硅烷为原材料合成的一种全氟聚醚烷烃三甲氧基硅烷，具有如下化学结构：
；
其中：m=10~20，n=8~15，x=2~7，分子量为2500~4000，0.1％溶液的表面张力小于20×10-3N/m；
所述无机纳米抗菌剂为纳米TiO2、纳米ZnO、TiO-Ag复合纳米粒子中的至少一种，其是粒径为10-100nm的微粒；
所述络合剂为酒石酸钠、柠檬酸铵、乙二胺四乙酸四钠中的至少一种；
所述聚羧酸盐分散剂为聚丙烯酸钠、丙烯酸/马来酸的共聚物的钠盐中的至少一种；
所述杀菌防腐剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮或N-正丁基1,2-苯并异噻唑啉-3-酮；
所述自乳化清洗材料的制备方法包括以下步骤：
S1：将环保植物油、酯类表面活性剂、高HLB值表面活性剂、氟硅聚合物在40-50℃时混合均匀；
S2：将聚羧酸盐分散剂、络合剂溶解在水中，并加入S1溶液中，得到乳液状液体；
S3：继续加入环保羧酸二甲酯，搅拌均匀，乳液状液体变为透明状，继续搅拌10-15min；
S4：最后加入杀菌防腐剂、无机纳米抗菌剂，搅拌均匀得到所述的自乳化清洗材料。
2.一种如权利要求1所述的用于直流换流站外绝缘设备清洗的自乳化清洗材料的应用，将所述的自乳化清洗材料用于直流换流站外绝缘设备的清洗。
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Patent Citations (2)
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