CN115926518B - 一种电力设备致热缺陷预警检测涂料与贴片制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力设备致热缺陷预警检测涂料与贴片制备方法，制备主要有三个部分：感温变色芯材的制备、微胶囊化包裹、示温贴片喷涂制备与应用，感温变色芯材包括以下组分：结晶紫内酯、双酚A以及特定的温感显色溶剂，所述温感显色熔剂为醇类，本发明的可视检测涂料采用结晶紫内脂、双酚A和特定的温感显色溶剂配制的感温变色芯材，利用微胶囊化包裹制备成电力设备致热缺陷可视检测涂料或者贴片可以防止或延缓变色芯材在大气环境下受到腐蚀导致流失、失效，喷涂、粘接到运行电力设备上，温感变色值为设备致热异常预警阈值，通过感温变色指示被测设备温度，直观反映所测试的设备运行温度，简化设备致热缺陷的检测，实现电力设备致热缺陷温度异常预警指示，且示温变色明显，凭肉眼或者机器视觉容易识别，具有较高的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力设备致热缺陷预警检测涂料与贴片制备方法，属于电网运维检测领域。
背景技术
为了满足人民群众每日在生产生活中对电力的需求，电网需要保证电力的安全生产，在运维过程中检查设备是否存在过热是其重点工作，通常过热可能来自于设备自身，亦可能来源于人为操作，主要原因为短路、过载、触不良、设备内部缺陷发热以及设备散热不佳等因素，电力设备出现了过热，会严重影响电网系统的正常运行，电网运维采用人工巡查和温度检测来确保设备和线路安全稳定，但是很多设备或线路因处位置及周边环境存在遮挡物直接观测困难，为了杜绝过热带来的安全隐患，目前主要利用了红外测温，检测受环境制约因素较大，而示温涂料可以及时地快速通过颜色的变化指示被测试材料的所处温度，当所测试设备发热，颜色变化直观提示运维人员注意潜在风险。
目前应用于电力设备发热故障监测的涂料、贴片较少，目前公开的变色涂料主要包括以下几种：1)以异氤酸酯固化剂与含活泼氢的羟基树脂或氨基树脂按质量比1:3制成的可逆变色涂料，感温变色温度范围为一般为墨绿、中绿、孔雀绿、草绿、黑色、海蓝、宝蓝、金黄、金红、大红、玫瑰红、亮黄、棕黑、桃红、橙红共计14个温度点，由于示温温度点较低，存在相邻温度点间颜色相近，变化不明显，不能有效反映电设备发热故障问题；2)以聚氨醋树脂、热固性丙烯酸树脂和全甲醚化氨基树脂为成膜物质，以感温微胶囊和二氧化钒为热致色变材料，制取的变色涂料具有良好的耐高温、耐老化和阻燃性能，变色温度范围在/>变色不明显，对电力设备致热故障预警效果差。
现有的专利技术CN113462233A一种水性可逆温致变色油墨及其制备方法公开的只适用于38摄氏度左右的感温变色，并且变色粉容易受到破坏，不适合电力设备致热高温、多点预警应用。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种电力设备致热缺陷检测涂料与贴片制备方法，在一定温度范围准确示温，颜色变化明显，采用微胶囊化包裹更方便再加工和应用，同时防止或延缓变色芯材受到环境侵蚀导致流失失效，实现致热超温预警的目的。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种电力设备致热缺陷检测涂料与贴片制备方法，包括以下步骤：
(1)感温变色芯材原料为：结晶紫内酯、双酚A以及特定的温感显色溶剂，所述温感显色溶剂为醇类，所述材料的质量配比为1:(1.0～4.0):(50～100)；
(2)感温变色芯材制备步骤：将结晶紫内酯、双酚A以及特定的温感显色溶剂，按照质量配比为1:(0.8～1.1):100放入丙酮溶剂中，在加热条件下搅拌，直至三种白色粉末完全溶解在溶剂之中，使三者充分混合，烘干后完成感温变色芯材制备；
(3)用不同溶剂的凝固温度不同，进行特定的温感显色溶剂选择，特定的温感显色溶剂用醇凝固温度点与所需变色温度点匹配接近；
(4)微胶囊制备：按照质量比例为6:4配制2份尿素，按照尿素与甲醛质量比例1:10取浓度为35％甲醛溶液，将甲醛溶液加入到二个反应容器中，利用三乙醇胺调节甲醛溶剂的PH值，使其达到8.5～9.0范围内，加热至60℃，加热搅拌过程中加入6份尿素，并保持恒温搅拌40～90分钟，继续提升反应体系温度至90℃，加入4份尿素，反应30分钟后，得到预聚体的微胶囊材料。
(5)按照变色芯材、阿拉伯胶10：1的质量比例，加入纯净水中，利用高剪切力乳化器进行乳化操作10分钟，将预聚体的微胶囊、感温变色粉末芯材按照1:10比例溶于丙酮的，缓慢加入稀盐酸，以此调节溶液中的pH值使其达到2.8-3.2，在90摄氏度保持1小时，进一步用三乙醇胺调节溶液的pH值至8.5～9.0，然后降低反应温度至75摄氏度，关闭加热器，进行洗涤烘干，获取微胶囊包裹的感温变色涂料。
(6)按照质量比例为1:10:10取微胶囊包裹后的示温变色材料、环氧树脂清漆及乙酸乙酯，将微胶囊包裹后的示温变色材料加入环氧树脂清漆及乙酸乙酯中充分混合搅拌，用滚涂方式所制备的涂料涂抹在具有粘附能力胶带的无胶面膜，待干燥后，并剪切好相应形状，制作成适合电力设备致热缺陷预警检测应用贴片；
作为优选，所述步骤(3)制备的贴片，根据电力设备运维检测缺陷规定，设备运行异常超过55℃预警、70℃严重报警、85℃异常危急报警，通过制备55℃、70℃及85℃三种感温变色温度点的贴片进行组合，对运电气设备的在运行中及时异常预警、异常严重报警、异常危急报警。
作为优选，所述温感显色溶剂为醇类。
作为优选，所述温感显色溶剂为十八醇、二十二醇和三十烷醇，温感显色溶剂为十八醇时，结晶紫内酯、双酚A及显色溶剂的质量比为1:(1.0～2.0):(50～80)；温感显色溶剂为二十二醇时，结晶紫内酯、双酚A及显色溶剂的质量比为1:(2.0～4.0):(60～90)；温感显色溶剂为三十烷醇时，结晶紫内酯、双酚A及显色溶剂的质量比为1:(1.0～2.0):(70～100)。
根据电力设备运维判定设备接头温度异常阈值：异常预警55℃，设备温度严重异常为70℃，设备危急温度为85℃，作为优选，所述步骤(1)中，设备温度异常指示材料组成包括：利用十八烷醇55℃凝固温度点制备电力设备致热缺陷预警检测可逆变色材料，温度指示范围为55℃，所述结晶紫内酯、双酚A及特定显色溶剂的质量比为1:(1.0～2.0):(50～80)；利用二十二烷醇70℃凝固温度点制备电力设备致热缺陷严重检测可逆变色材料，温度指示范围为70℃，所述结晶紫内酯、所述双酚A和所述特定显色溶剂三十烷醇质量比为1:(2.0～4.0):(60～90)；利用三十烷醇85℃凝固温度点制备电力设备致热缺陷危急报警检测可逆变色材料，温度指示范围为85℃以上，其中所述结晶紫内酯、双酚A及特定显色溶剂三十烷醇的质量比为1:(1.0～2.0):(70～100)。
在本发明中，感温变色芯材变色原理是温度超过凝固点温度下，变色剂溶解分散在显色溶剂中，出现变色。当温度降低，溶剂逐渐凝固，变色染料和显色剂相互靠近，在显色剂的作用下，变色剂发生结构变化，回复原始颜色，调控溶剂的凝固温度，能够制备在不同温度下感温变色芯材。
关于微胶囊制备：目前感温变色材料对外界环境非常敏感，在使用过程中，大气环境的侵蚀导致感温变色材料流失、失效，为了延长材料使用寿命现有技术主要采用覆膜，由于覆膜后感温变色材料无法与其它材料混合应用；
本发明中的微胶囊制备相是将感温变色材料包埋在微小而密封的胶囊中，加强了感温变色材料的稳定性和耐化学性，同时不影响与其它材料混合使用；
本发明温感变色值为设备致热异常预警阈值，通过感温变色指示被测设备温度，采用异常预警55℃，设备温度严重异常为70℃，设备危急温度为85℃三种材料组合，直观反映所测试的设备运行温度，实现电力设备致热缺陷温度异常不同级别缺陷
有益效果：本发明的电力设备致热缺陷检测用涂料、贴片，通过喷涂、粘接到运行电力设备上，其温感变色值为设备致热异常预警阈值，直观反映所测试的设备运行温度，简化设备致热缺陷的检测，实现电力设备致热缺陷温度异常预警指示。
附图说明
图1：为电力设备致热缺陷预警检测材料从正常温度到温感变色值分子结构变化图；
图2：为电力设备致热缺陷预警检测贴片从正常温度到55℃，70℃，85℃温感变色预警实施效果示意图；
图3：为不同温度下，电力设备致热缺陷预警检测涂料试样颜色变化对比照片，其中(a)为55℃以下蓝色贴片颜色照片、(b)为升温变色变化中间过程照片、(c)为70℃以上涂料颜色。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种电力设备致热缺陷检测涂料与贴片制备方法，包括以下步骤：
1)感温变色芯材原料组成为：结晶紫内酯、双酚A以及特定的温感显色溶剂，所述温感显色溶剂为醇类，所述材料的质量配比为1:2.0:60，取0.01mol的结晶紫内酯，0.01mol的双酚A以及1.0mol的二十二烷醇；
2)将结晶紫内酯、双酚A以及特定的温感显色溶剂，放入50mL的丙酮溶剂中，在加热条件下搅拌，直至三种白色粉末完全溶解在溶剂之中，使三者充分混合，烘干后，即可相应变色粉末芯材；
3)在超过凝固点温度下，变色显色剂能够解分散在特定显色溶剂中，出现变色，温度降低其溶剂凝固，变色剂发生结构变化，又回复初始颜色，利用不同溶剂的凝固温度不同，制备在不同温度下感温变色芯材，所述特定的温感显色溶剂选择的二十二烷醇凝固点为70℃，电力设备致热缺陷严重报警检测感温变色材料从正常温度到温感变色值分子结构变化图，如图1所示；
4)微胶囊制备，称取6克、4克尿素，以及含有10克甲醛成分的浓度为35％甲醛溶液28毫升，将甲醛溶液加入到二个颈烧瓶中，利用三乙醇胺调节甲醛溶剂的PH值，使其达到8.5-9.0范围内，然后加热至60摄氏度，加热搅拌过程中加入尿素6克尿素，并保持恒温搅拌60分钟，继续提升反应体系温度至90℃，加入4克尿素，反应30分钟后，得到预聚体，完成预聚体的微胶囊材料制备；
5)按照变色芯材、阿拉伯胶10：1的质量比例取取变色芯材粉末10克、阿拉伯胶1克，加入50毫升纯净水中，利用高剪切力乳化器进行乳化操作10分钟后，加入上述准备好的预聚体的微胶囊材料，按照预聚体的微胶囊、感温变色粉末芯材1:10比例溶于丙酮的，再乳化10分钟，缓慢加入稀盐酸，以此调节溶液中的pH值为3左右，在90摄氏度保持1小时，继续用三乙醇胺调节溶液的pH值至8.5，然后降低反应温度至75摄氏度，并关闭加热器，之后洗涤烘干后，即得到微胶囊包裹的示温变色材料。
7)示温贴片的制备：按照质量比例为1:10:10取微胶囊包裹后的示温变色材料、环氧树脂清漆及乙酸乙酯，取微胶囊包裹后的示温变色材料10克，加入100毫升环氧树脂清漆，100毫升乙酸乙酯，充分混合搅拌蓝色涂料同时然后充分混合搅拌涂料，用滚涂方式所制备的涂料涂抹在具有粘附能力胶带的无胶面膜，待干燥后，并剪切好相应形状，即完成了电力设备致热缺陷70℃预警检测贴片的制作。
重复步骤(1)-(7)，结晶紫内酯、双酚A以及特定的温感显色溶剂，所述温感显色溶剂为醇类，所述材料的质量配比为1:1.0:50以及质量配比为1:1.0:70，分别制备电力设备致热缺陷55℃预警检测贴片和电力设备致热缺陷85℃预警检测贴片。
在本发明中，选取十八醇、二十二醇及三十烷醇中的一种或三种组合，利用溶剂的不同凝固稳定温度点制备55、70、85摄氏度下的感温变色，适合电力设备的发热预警。
本发明的可视检测涂料采用结晶紫内脂、双酚A和特定的温感显色溶剂配制的感温变色芯材，利用微胶囊化包裹制备成电力设备致热缺陷可视检测涂料或者贴片可以防止或延缓变色芯材流失劣变、失效，喷涂、粘接到运行电力设备上，其温感变色值为设备致热异常预警阈值，通过感温变色指示被测设备温度，直观反映所测试的设备运行温度，判定电气设备是否异常,实现电力设备致热缺陷温度异常预警指示。制备的贴片在电力设备上使用，从55℃，70℃，85℃温感变色预警，实施效果示意图，如图2所示；不同温度下，电力设备致热缺陷预警检测涂料试样颜色变化对比照片，其中(a)为55℃以下蓝色贴片颜色照片、(b)为升温变色变化中间过程照片、(c)为70℃以上涂料颜色，如图3所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种电力设备致热缺陷检测涂料贴片制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）感温变色芯材选用：结晶紫内酯、双酚A以及温感显色溶剂，所述材料的质量配比为1:(1.0～4.0):（50～100），所述温感显色溶剂为醇类，所述温感显色溶剂为十八醇、二十二醇和三十烷醇，温感显色溶剂为十八醇时，结晶紫内酯、双酚A及显色溶剂的质量比为1:(1.0～2.0):(50～80)；温感显色溶剂为二十二醇时，结晶紫内酯、双酚A及显色溶剂的质量比为1:(2.0～4.0):(60～90)；温感显色溶剂为三十烷醇时，结晶紫内酯、双酚A及显色溶剂的质量比为1:(1.0～2.0):(70～100)；
（2）感温变色芯材制备：将结晶紫内酯、双酚A以及温感显色溶剂，按照质量配比为1:(1.0～4.0):（50～100）放入丙酮溶剂中，在加热条件下搅拌，直至三种白色粉末完全溶解在溶剂之中，使三者充分混合，烘干后完成感温变色芯材制备；
（3）微胶囊制备：按照质量比例为6:4配制2份尿素，按照尿素与甲醛质量比例1:10取浓度为35%甲醛溶液，将甲醛溶液加入到二个反应容器中，利用三乙醇胺调节甲醛溶剂的pH值，使其达到8.5～9.0范围内，加热至55-60℃，加热搅拌过程中加入6份尿素，并保持恒温搅拌40～90分钟，继续提升反应体系温度至85-90℃，加入4份尿素，反应25-30分钟后，得到预聚体的微胶囊材料；
（4）按照感温变色芯材、阿拉伯胶10：1的质量比例，加入纯净水中，利用高剪切力乳化器进行乳化操作10分钟，将预聚体的微胶囊、感温变色芯材按照1:10比例溶于丙酮的，缓慢加入稀盐酸，以此调节溶液中的pH值使其达到2.8-3.2，在90摄氏度保持1小时，进一步用三乙醇胺调节溶液的pH值至8.5～9.0，然后降低反应温度至75摄氏度，关闭加热器，进行洗涤烘干，获取微胶囊包裹的感温变色涂料；
（5）按照质量比例为1:10:10取微胶囊包裹后的感温变色涂料、环氧树脂清漆及乙酸乙酯，将微胶囊包裹后的感温变色涂料加入环氧树脂清漆及乙酸乙酯中充分混合搅拌，用滚涂方式所制备的涂料涂抹在具有粘附能力胶带的无胶面膜，待干燥后，并剪切好相应形状，制作成适合电力设备致热缺陷预警检测应用贴片。
2.根据权利要求1所述的电力设备致热缺陷检测涂料贴片制备方法，其特征在于：所述步骤（5）制备的贴片，设备运行异常超过55℃预警、70℃严重报警、85℃异常危急报警，通过制备三种不同感温变色点的感温变色贴片对运电气设备的在运行中及时异常预警、异常严重报警、异常危急报警。
3.根据权利要求2所述电力设备致热缺陷检测涂料贴片制备方法，其特征在于：通过示温点的温度值进行特定的温感显色溶剂选择，特定的温感显色溶剂用醇凝固点为变色温度点。
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