专利名称：防覆冰涂料组合物的制作方法
防覆冰涂料组合物发明领域本发明涉及用于输变电线路自然被动除冰，通过在基材表面涂防覆冰的涂 料，减少冰对基材表面的附着力和表面的覆冰量，再利用风和自然力的作用使 冰容易脱离基材表面。防覆冰涂料可以用于高压电缆、铁塔、通信线路、风力 发电的浆叶、飞机、船舶等，具有广阔的应用前景。防覆冰涂料不仅对金属基体 有很好的结合力、较高的热传导性，更重要的是其外层表面具有低表面张力、高 憎水、憎冰性和光谱吸热性能，可最大限度地减少水和的附着力,使其极易脱落， 从而达到防止凝冰和除冰的目的。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。
背景技术：
输电线路的覆冰和积雪威胁着电力及通信网络的安全运行。在俄罗斯、加 拿大、美国、日本、英国、芬兰、冰岛及我国北部和中西部高寒地带,输电线路 覆冰导致的电路损害以及由此引发的安全事故,常常给当地的生活和生产带来 极大的不便，并造成巨大的经济损失。覆冰常引起输电线路倒杆(塔)、断线和 绝缘子闪络等重大事故，对电力系统的安全运行产生严重危害。我国是输电线 路覆冰严重的国家之一，线路冰害事故发生的概率居世界前列。2008年春节前,我国南方数省、市持续大范围雨雪天气，使得输电线路和 设备严重覆冰，导致大范围电力系统瘫痪,造成巨大的经济损失，给社会稳定造 成了严重危害。因此，开展防覆冰技术研究,开发可靠的防覆冰技术，采用有针 对性的预防措施和处理方法，已成为一个重要而紧迫的课题，对提高电力系统 的安全运行具有非常重要的价值。国内外防覆冰的基本方法防覆冰是一个世界性难题，冰灾多发国家如加拿大、美国早已成立了专门 的研究机构，对解决覆冰问题进行大量研究。目前国内外通常采用机械除冰、 涂撒防结冰剂、加热除冰和自然被动法除冰4种除冰方法。l)机械除冰。通过人工操作，采用适当的除冰机械进行除冰，其特点是运 行成本低，但被动性强、效率低、工作强度大且受天气和地形限制，只能作为一种应急方法,既不安全，又不十分有效。2) 涂撒防结冰剂。通过对基材表面涂撒防结冰剂,降低冰点。防结冰剂一 般是液体或盐类，对土壤有污染、对路面腐蚀，只能临时涂撒，时效短。在路 面除冰使用较多，效果也明显。3) 加热除冰。通过对基材表面加热除冰，例如对飞机表面通过热风、热油 或机身表面发热元件通电加热进行飞机表面快速除冰。对于输电线而言，有加 拿大Manitoba水电局采用的短路电流融冰法和我国武汉高压研究所研发的低 居里磁线融冰法。这两种具体方法是当输电线覆冰时，对输电线采取人工短路， 靠电热自动加热输电线，使输电线由覆冰自行融化。具体做法是，根据输电线 的电压(可以分段进行)，在输电线接入变压器之前短路(或者加一个负载)， 调节出适当的加热电流进行融冰。但短路融冰必须满足3个条件:①需要有足够 的持续的电力，这需电力系统正常运行保障。在这次南方冰雪灾区,电力系统瘫 痪,此方法无法实施；②需要作好安全防护工作及短路所造成的负载破坏的防 患；③需要报经上级主管部门及消防安全部门进行指导及监督的安全工作。4) 自然被动除冰。是通过在基材表面涂防覆冰的涂料,减少冰对基材表面 的附着力和表面的覆冰量，再利用风和自然力的作用使冰容易脱离基材表面。 此类方法简单易行、成本低，在很多地方可以起到减少冰灾的作用。即便在极 端条件下需采用人工除冰时，也因冰对基材表面附着力小，工作难度可大为减 少。在研究过所有的防覆冰过程后，我们发现可以在高压电缆、铁塔、通信线 路等部件上预先涂上一种低表面能的防覆冰涂料，可以用于长久防止覆冰。低 表面能涂料具有很低的表面能。普通的油漆涂料其表面能大多大于30达因/厘 米。而低表面能涂料的表面能小于25达因/厘米，水接触角大于100度小于120 度。这种涂料不仅对金属基体有很好的结合力、较高的热传导性更重要的是其 外层表面具有低表面张力、高憎水憎冰性，可最大限度地减少水和冰的附着力， 使其极易脱落，从而达到防止凝冰和除冰的目的。此方法在工程上简单易行,方 便控制。发明概述本发明的目的是简易的方法处理高压电缆、铁塔、通信线路等部件涂刷低表面能防覆冰涂料，防覆冰涂料是将带有机硅引入氟碳树脂中，对其进行改性， 使之具有耐盐雾、抗冲击、附着力强、耐候性好、疏水防覆冰的功能。发明内容低表面能防覆冰涂料其主要成分为线型的聚硅氧垸骨架上带有氟碳侧基，一CF3在涂膜中将取向表面，即吸取了线型聚硅氧垸的高弹性及高流动 性，又吸取了氟碳基团的超低表面能特性；一CH2 CH2—是必须的,它可以 增加分子对水及热的稳定性；其中的对低表面能不利的因素一CH2 CF2— 偶极子被限制在表面之下，而正好对增加附着力有利。改性有机硅是有机硅 树脂研究的主要方向之一，它可以克服有机硅树脂的许多不足，并赋与其许 多新的优良特性，使之得到更广泛的应用。化学改性是改善有机硅性能的主 要方法,通过在有机硅分子中引入其它结构的分子链或化学基团，可以使有机 硅的性能发生变化,其中性能的改变与引入分子的性质有关，用不同结构的化 合物与有机硅分子发生反应就可得到性能各异的有机硅树脂。基于下述条件得到满足，氟碳改性有机硅涂层的防覆冰效能可以得到发 挥①有机硅聚合物应具有线性的、高弹性的、流动性的骨架，且骨架上应具 有足够的表面活性侧基以降低表面能；②有机硅聚合物应具有与物理柔韧性 相一致的最低的弹性模量；③有机硅聚合物在环境中应相对稳定而且能抵抗 水解，因为水解会引起涂层消磨并且使表面粗糙度增加；④涂层厚度适宜； ⑤涂层表面达到分子水平的光滑以避免可导致机械联锁的粘液渗透。本发明中所需用的低表面能防覆冰涂料包含以下任选的低表面能组分含 氟聚合物树脂、含硅聚合物树脂、含氟表面活性剂、含硅表面活性剂。含氟聚合物可以是具有氟官能团的任何聚合物，这种聚合物包括但不限于 氟代烯烃，基于偏二氟乙烯、偏三氟乙烯的聚合物，氟乙烯基醚，含氟聚合物 可以是热型或热溶性聚合物。优选含氟聚合物树脂是聚四氟乙烯、聚三氟偏乙烯，所述组合物一般还包 含其他丙烯酸类、醇酸类环氧性酚醛类聚酯类树脂的组合。目的是改善含氟聚 合物树脂的成膜性和附着力。成膜性树脂包含聚四氟乙烯，特别适用于本发明 的可商购的聚四氟乙烯的一个例子是特氟隆⑧(从杜邦公司获得)。
含硅聚合物可以是具有硅官能团的任何聚合物。这种聚合物包括甲基硅树 脂、苯基硅树脂。
含氟表面活性剂可以是含氟官能团的任何化合物，这些化合物包括全氟丁 酸、全氟辛酸、含氟烷基磺酸钠、含氟氧杂酰胺季胺盐、全氟酸三甘油酯。
含硅表面活性剂可以是包括硅官能团的任何表面活性剂，这种聚合物包括 聚醚改性聚硅氧垸、氟烃基改性聚硅氧烷、羧烃基改性聚硅氧烷、巯烃基改性 聚硅氧烷。
低表面能涂料的涂膜方式可以是刷涂、浸涂、喷涂。
低表面能涂料的干燥可以是常温干燥和高温干燥。常温干燥指在室温自然
条件下，无雨、无雪、无雾下干燥，高温干燥指在50 45(TC之间高温烘干。
具体实施例方式
以下实施例将对本发明作进一步的说明，但不是用于限制本发明的范围， 任何熟悉本发明技术领域者，在不违背本发明的精神下所得以达成的修饰及变 化，均属于本发明的范围。
实施例1
防覆冰涂料组成
氟碳树脂35
含氟烷基磺酸钠2.7
氢氧化铝3.3
纳米二氧化硅2.0
纳米碳酸钙2.0
稀土催干剂0.3
溶剂54.7
实施例2氟碳树脂 35
全氟酸三甘油酯 2.5
氢氧化铝 3.0
纳米二氧化硅 2.0
纳米碳酸钙 2.0
稀土催干剂 0.3
溶剂 55.2
聚二甲泰硅氧烷100份，有机溶剂100 150份，导电填料12 15份，碳纤维粉化份，氢氧化铝15 30份，二 氧化硅3份，氧化锌3份和硅烷偶联剂7份。
权利要求
1.防覆冰组合物包含以下任选的低表面能组分含氟聚合物树脂、含氟表面活性剂、含硅表面活性剂。
2. 如权利要求1中防粘贴防涂鸦涂料组合物，其特征在于其表面能低于 25达因/厘米，水接触角大于100。小于120° 。
3. 如权利要求1中低表面能物质的含量占涂料总量的1%~70%。
4. 如权利要求1中低表面能物质包含有以下的任选低表面能组份含氟 聚合物树脂、含氟表面活性剂、含硅表面活性剂(包括氟硅表面活性剂)。
5. 如权利要求l中，被保护器具的涂装，可以是喷涂、刷涂、浸涂方式， 可以室温干燥或烘干。
6. 防粘贴防涂鸦组合物还包括纳米粉1-5%，金属催干剂0.1-2%，溶剂 20-80%，氢氧化铝2-7%。
全文摘要
本发明涉及一种防覆冰涂料其主要成分为含氟聚合物树脂20-70％，含氟表面活性剂1-7％，含氢氧化铝2-7％，纳米粉1-5％，金属催干剂0.1-2％，溶剂20-80％。在高压电缆、铁塔、通信线路等部件上涂刷防覆冰涂料组合物，防覆冰涂料组合物可发挥其最佳防覆冰效果，减少冰对基材表面的附着力和表面的覆冰量，再利用风和自然力的作用使冰容易脱离基材表面。防覆冰涂料不仅对金属基体有很好的结合力、较高的热传导性，更重要的是其外层表面具有低表面张力、高憎水、憎冰性，可最大限度地减少水和的附着力，使其极易脱落，从而达到防止凝冰和除冰的目的。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C09D127/12GK101514270SQ20091007144
公开日2009年8月26日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者赵国志 申请人:哈尔滨金士源科技有限公司