专利名称：一种含电解质防覆冰涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防覆冰涂料，属于材料技术领域。
背景技术：
随着现代工业的迅猛发展，对电网供电的可靠性要求越来越高。覆冰和积雪是一 种自然现象，然而对于电力系统覆冰则是自然灾害，线路覆冰严重威胁着电力系统的安全 运行。输电线路覆冰对电力系统造成的危害包括导线舞动、断线、杆塔倒塌、闪络等机械及 电气事故。输电线路覆冰积雪严重威胁着电力及通信网络的安全可靠运行。一般来说，导线的覆冰现象是由于各种气象原因而形成的，其中主要包括温度、湿 度、冷暖空气对流、环流和风速等因素。冬季雨中含有过冷的水滴，这种水滴极不稳定，因没 有结晶核的存在而以液态形式存在，一旦下落到导线上，导线将作为结晶核的作用而使过 冷水滴迅速结冰并且覆盖在导线上，形成所谓的覆冰。从形成机理来看，覆冰可以分为如下 几种(1)大气中的水汽在过饱和时附着和升华凝结，形成的放射状的结晶称为雾凇。一般 来说，雾凇形成时水滴比相互紧密结合所需要的时间提前冻结，形成了包含许多空隙或者 气泡的干燥的冰。因此，这样的冰密度较小，也比较松散。( 大气中的过冷水滴在导线的 迎风面形成清澈光滑透明的覆冰称为雨凇。这类水滴冻结的时间比碰撞的时间要长。因此， 形成的覆冰光滑而紧密，密度较大，并且与导线的附着力强。( 过冷水滴在迎风面形成透 明与不透明交替重叠或类似毛玻璃的冰层。这类覆冰的附着力也比较大，一般难以除去。覆冰的危害是人们有目共睹的，人们也努力寻找经济适用、环保、可操作性强的防 治覆冰的方法。到目前为止，国内外都在积极探寻有效的防覆冰涂料，主要包括光热型防覆 冰涂料、电热型防覆冰涂料和憎水型涂料三类。光热型防覆冰涂料通过吸收太阳光而提高 导线的温度，从而使导线温度在水的冰点以上，从而达到防覆冰的要求。这类涂料由于受天 气原因限制，在冰雪的天气，一般光线都不强，很难起到应有的作用，故而研究较少，应用前 景较小。电热型防覆冰涂料通过导线上的电热而保持导线的温度，从而使导线在水的冰点 以上。这类涂料一般是在涂料中掺入少量导电物质，从而使涂层形成一半导体层，导线形成 微小的漏泄电流从而产生电热。此类涂料由于对电能的损耗较大，应用前景有一定的限制。 憎水型涂料通过降低水或冰与导线之间的结合力，从而防止结冰。由于一般憎水的也比较 憎冰，就算冰在其表面附着结合力也不强，后续处理也方便的多。截止到目前为止，憎水型防覆冰涂料还是防覆冰涂料研制的主要方向。如 CN1010358106A, CN101230224A、US20020139956A1 和 CN101514270A 等采用有机氟硅高 分子材料制备出防覆冰涂料，该涂料能有效降低水和冰在导线表面的附着力。但是最近 有学者，如Mefan Jung等详细研究了各种含氟低表面能材料后发现虽然超疏水材料 能延长结冰时间，但是一般在半小时左右就会结冰JungS，Dorrestijn Μ, Raps D，et al. Are Superhydrophobic Surfaces Best forlce-phobicity[J]. Langmuir. 2011,27(6) 3059-3066.，说明超疏水材料在抗覆冰中应用效果有限。尤其制得注意的是，很多电网公 司的大量现场实践说明，在恶劣气候环境条件下，超疏水涂料并不能有效防止覆冰。
发明内容
本发明针对我国电力系统覆冰发生率高，危害性大的特点，提供一种性能好的防 覆冰涂料。本发明提供的含电解质防覆冰涂料，由有机硅改性聚电解质、氟硅改性丙烯酸酯、 纳米材料、溶剂、颜料、流平剂、阻燃剂和防腐杀菌剂组成，各物质按质量百分比计，有机娃 改性聚电解质5-90 %，氟硅改性丙烯酸酯0-80 %，纳米材料0. 1-20 %，溶剂0_60 %，颜料 0-30 %，流平剂0-5 %，阻燃剂0-10 %，防腐杀菌剂0-3 %。所述有机硅改性聚电解质，首先由有机硅单体与聚电解质单体发生聚合反应，然 后中和至中性得到；有机硅单体选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯基三 甲氧基硅烷、丙烯基三乙氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰 氧丙基三甲氧基硅烷或甲基丙烯酰氧丙基三(异丙氧基)硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、三 氟丙基甲基二氯硅烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、三氟甲基三甲 基硅烷、1Η，1Η，2Η，2Η-全氟辛基三甲(乙)氧基硅烷中的一种或一种以上的混合物。有机硅单体与聚电解质单体发生聚合反应，制备有机硅改性聚电解质过程中，聚 电解质单体可以为阴离子单体，阴离子单体结构式如下所示
权利要求
1.一种含电解质防覆冰涂料，其特征在于其由有机硅改性聚电解质、氟硅改性丙烯 酸酯、纳米材料、溶剂、颜料、流平剂、阻燃剂和防腐杀菌剂组成，各物质按质量百分比计，有 机硅改性聚电解质5-90 %，氟硅改性丙烯酸酯0-80 %，纳米材料0. 1-20 %，溶剂0_60 %，颜 料0-30 %，流平剂0-5 %，阻燃剂0-10 %，防腐杀菌剂0-3 %。
2.根据权利要求1所述的防覆冰涂料，其特征在于所述有机硅改性聚电解质，首先由 有机硅单体与聚电解质单体发生聚合反应，然后中和至中性得到；有机硅单体选自乙烯基 三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷、丙烯基三乙氧基硅烷、Y -甲基 丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷或甲基丙烯酰氧丙基三 (异丙氧基)硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基甲基二氯硅烷、三氟丙基甲基环三硅 氧烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、三氟甲基三甲基硅烷、1扎1!1，2!1，2!1-全氟辛基三甲(乙) 氧基硅烷中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求2所述的防覆冰涂料，其特征在于所述聚电解质单体为阴离子单体， 阴离子单体结构式如下所示
4.根据权利要求2所述的防覆冰涂料，其特征在于所述聚电解质单体为阳离子单体， 阳离子单体结构式如下所示
5.根据权利要求1所述的防覆冰涂料，其特征在于所述的氟硅改性丙烯酸酯，由有机氟单体、有机硅单体与丙烯酸酯单体发生聚合反应得到，有机硅单体选自乙烯基三甲氧 基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷、丙烯基三乙氧基硅烷、Y -甲基丙烯酰 氧丙基三甲氧基硅烷、Y -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷或甲基丙烯酰氧丙基三(异丙 氧基)硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基甲基二氯硅烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、 十三氟辛基三甲氧基硅烷、三氟甲基三甲基硅烷、1H，1H，2H，2H-全氟辛基三甲(乙)氧基硅 烷中的一种或一种以上的混合物；有机氟单体选自三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基甲基二氯硅烷、三氟丙基甲基环 三硅氧烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、三氟甲基三甲基硅烷、1H，1H，2H，2H-全氟辛基三甲 (乙)氧基硅烷以及具有下列结构的氟单体中的一种或一种以上的混合物1彡m彡18 ；x、n、m为整数。
6.根据权利要求1所述的防覆冰涂料，其特征在于所述的纳米材料的粒径大小范围 为5nm 50 μ m之间。
全文摘要
本发明公开了一种含电解质防覆冰涂料，由有机硅改性聚电解质、氟硅改性丙烯酸酯、纳米材料、溶剂、颜料、流平剂、阻燃剂和防腐杀菌剂组成，各物质按质量百分比计，有机硅改性聚电解质5-90%，氟硅改性丙烯酸酯0-80%，纳米材料0.1-20%，溶剂0-60%，颜料0-30%，流平剂0-5%，阻燃剂0-10%，防腐杀菌剂0-3%。将上述各物质及用量混匀研磨即得防覆冰涂料。在高压电缆、铁塔、通信线路和飞行器表面等部件涂刷防覆冰涂料，可有效防止其覆冰。此方法在工程上简单易行、方便控制、成本较低，使用效果良好。
文档编号C09D7/12GK102140288SQ201110123470
公开日2011年8月3日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者刘兴海, 张方方, 罗运柏, 胡铭杰, 黄艳芬, 黄驰 申请人:武汉大学