一种50～200℃多变色不可逆示温材料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及一种宽温度范围内多变色不可逆示温材料及其制备方法与其在电网中的应用。

背景技术：

目前，数据化与信息化已成为时代的发展趋势，电力也随之影响到了生活中的方方面面，小到个人的衣食住行，大到国家的国防安全，无一处不需要电力的供应，电力系统的正常运行关系着国计民生与国家安全。因此，电力系统的安全与稳定值得引起重视。随着电力事业的发展，电网的复杂程度在不断提高，电力传输和变电运行过程中产生了大量问题：电路中的电力损耗转化为热能，在变压器中，变压器的铁芯、线圈、金属夹件等的温度有不同程度的升高；在传输过程中，触指接触部位刀口、隔离开关触头、设备线夹与隔离开关连接处等发热。一旦设备老化破损或出现短路故障，就会产生大量的热导致温度异常，如果不及时排查故障，就可能会引发事故，造成不可估量的损失。早一秒发现故障点，就可以挽回大量财产甚至挽救生命，所以找到一个快速有效的故障排查方法势在必行。

目前已使用的过热故障检测方法有热电偶测温以及红外测温，但二者均有不可忽视的缺陷：热电偶测温需要与被测介质充分进行热交换,因此会破坏原有的温度场，同时存在测温延迟现象；红外测温由于受测量距离、粉尘和水气等外界因素的影响,故其误差较大，同时存在设备昂贵、使用要求较高的缺点。因此我们需要开发出一种简单、有效、价格低廉的新型测温方法。

示温涂料作为一种以颜色变化来指示物体表面温度变化及分布的特种功能性涂料，使用方便，效果明显，很适合用于长时间连续工作器件和复杂结构元件的表面测温。目前不可逆示温涂料被应用于管道、航空发动机、汽油机活塞等表面的温度测量，并取得了显著的成效，但示温涂料应用在电力系统中的例子还较为少有，尚待尝试。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种50～200℃多变色不可逆示温材料及其制备方法与应用，该示温材料可用于监测排查输电、变电、配电过程中的异常过热状况。如，变电站刀闸老化后，闸嘴节点温度可达到70～80℃，此时设备仍可以运行，但已产生了安全隐患，该处的示温涂料颜色会发生变化，提醒工作人员对设备进行检修或降温，避免事故的发生。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种50～200℃多变色不可逆示温材料，以质量百分数计，由以下组分组成：有色颜料：25～28%，填料1：8～8.4%，填料2：16～16.7%，树脂基料：48～50%，其中：

所述有色颜料为硫酸钴、硫酸铜和硫酸锰的混合物，硫酸钴、硫酸铜和硫酸锰的质量比为0.25~1：3：3，硫酸钴、硫酸铜、硫酸锰在中温长时间下发生得失结晶水，并发生化合反应形成多元复杂金属盐，导致颜色的变化；

所述填料1为氧化铝和氧化钛的混合物，氧化铝和氧化钛的质量比为1~2:1~2；

所述填料2为滑石粉和高岭土的混合物，滑石粉和高岭土的质量比为1~2:1~2；

所述树脂基料为环氧树脂或有机硅树脂中的一种。

上述50～200℃多变色不可逆示温材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、配料：按配比量称取各种组分，首先加入有色颜料，将固体颗粒研磨粉碎，然后加入填料1和填料2混合均匀，最后加入树脂基料搅拌制成色浆；

步骤二、研磨混合：将色浆转入高速球磨机中进行研磨分散，球磨1～3小时，制得多变色不可逆示温材料，该材料可应用在电力系统过热故障分析中；

步骤三、涂覆样品：将制备的示温材料涂敷在马口铁板上，控制涂层厚度为35µm，在室温下晾干；

步骤四、测试记录：晾干后测试涂片的变色性能，用照相机、色差仪记录涂片在设定温度下煅烧冷却后的颜色和色度参数rgb值，并计算煅烧前后涂片的色差，色度参数rgb分别代表红色、绿色、蓝色的数值，色差、oc的数值越大，代表煅烧前后变色越明显，色板如图1所示。

本发明通过测定实时温度下涂层颜色的相关数据，定量研究涂层颜色指标与涂层温度两者之间的关系，建立颜色变化与涂层温度之间的数学模型。将温度变化模型编入程序之中，设计一种集涂层照片捕捉、照片颜色分析、计算温度等功能于一体的智能化集成系统，相机可以实时监测涂层颜色，通过颜色分析软件将颜色信息转化为温度数据，传输到远程监测屏前。工作人员在终端处可以实时监测整个电力系统的过热情况，可以瞬时完成大量数据的采集分析，并且保证测量温度的准确性，从而加速智能电网工程的推进，实现智能线路一个历史性的飞跃。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明的示温材料性质稳定、使用方便、成本低廉，将其应用在电力系统过热故障分析中，能有效降低故障排查难度，及时解决问题。如，将涂料涂覆在电力设备表面，当设备发生过热故障时，涂料会发生明显的颜色变化，检修人员可以通过观察电力设备表面涂料的颜色变化来判断故障发生的位置，从而做到精确排查，节约成本和时间。

2、本发明通过实验建立了涂料颜色与温度之间的数学模型，借助模型，可以通过观察涂料颜色准确的测算涂层温度，进而做到对电力系统各个部分温度的实时监控。

3、本发明50～200℃多变色不可逆示温材料的技术指标如表1所示。

表1

附图说明

图1为多变色不可逆示温材料色板；

图2为实施例1～3中的多变色不可逆示温材料的变色效果；

图3为实施例3中的多变色不可逆示温材料的颜色值与温度的数学模型。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

实施例1

本实施例中，多变色不可逆示温材料的配方为：硫酸钴0.2g、硫酸铜0.6g、硫酸锰0.6g、氧化铝0.2g、氧化钛0.2g、滑石粉0.4g、高岭土0.4g、环氧树脂2.4g。具体制备方法如下：

步骤一、称取硫酸钴0.2g、硫酸铜0.6g、硫酸锰0.6g、氧化铝0.2g、氧化钛0.2g、滑石粉0.4g、高岭土0.4g，将固体颗粒研磨粉碎。

步骤二、将固体粉末与2.4g环氧树脂混合，搅拌均匀制成色浆。

步骤三、将色浆转入高速球磨机中进行研磨分散，球磨两小时，制得不可逆示温材料。

步骤四、将不可逆示温材料用溶剂调和至合适粘稠度，用涂膜器将制备的涂料涂敷在马口铁板上，控制涂层厚度为30μm，烘干备用。

步骤五、用照相机、色差仪记录烘干后涂片的原始颜色和色度参数rgb值，然后将涂片于50～200℃范围内，每隔10℃进行一次煅烧，煅烧时间为5分钟。自然冷却至室温，并依次用照相机、色差仪记录其颜色与色度参数。变色效果如图2所示。

实施例2

本实施例中，多变色不可逆示温材料的配方为：硫酸钴0.2g、硫酸铜0.6g、硫酸锰0.6g、氧化铝0.2g、氧化钛0.2g、滑石粉0.4g、高岭土0.4g、有机硅树脂2.4g。具体制备方法如下：

步骤一、称取硫酸钴0.2g、硫酸铜0.6g、硫酸锰0.6g、氧化铝0.2g、氧化钛0.2g、滑石粉0.4g、高岭土0.4g，将固体颗粒研磨粉碎。

步骤二、将固体粉末与2.4g有机硅树脂混合，搅拌均匀制成色浆。

步骤三、将色浆转入高速球磨机中进行研磨分散，球磨两小时，制得不可逆示温材料。

步骤四、将不可逆示温材料用溶剂调和至合适粘稠度，用涂膜器将制备的涂料涂敷在马口铁板上，控制涂层厚度为30μm，烘干备用。

步骤五、用照相机、色差仪记录烘干后涂片的原始颜色和色度参数rgb值，然后将涂片于50～200℃范围内，每隔10℃进行一次煅烧，煅烧时间为5分钟。自然冷却至室温，并依次用照相机，色差仪记录其颜色与色度参数。变色效果如图2所示。

实施例3

本实施例中，多变色不可逆示温材料的配方为：硫酸钴0.05g、硫酸铜0.6g、硫酸锰0.6g、氧化铝0.2g、氧化钛0.2g、滑石粉0.4g、高岭土0.4g、环氧树脂2.4g。具体制备方法如下：

步骤一、称取硫酸钴0.05g、硫酸铜0.6g、硫酸锰0.6g、氧化铝0.2g、氧化钛0.2g、滑石粉0.4g、高岭土0.4g，将固体颗粒研磨粉碎。

步骤二、将固体粉末与2.4g环氧树脂混合，搅拌均匀制成色浆。

步骤三、将色浆转入高速球磨机中进行研磨分散，球磨两小时，制得不可逆示温材料。

步骤四、将不可逆示温材料用溶剂调和至合适粘稠度，用涂膜器将制备的涂料涂敷在马口铁板上，控制涂层厚度为30μm，烘干备用。

步骤五、用照相机、色差仪记录烘干后涂片的原始颜色和色度参数rgb值，然后将涂片于50～200℃范围内，每隔10℃进行一次煅烧，煅烧时间为5分钟。自然冷却至室温，并依次用照相机，色差仪记录其颜色与色度参数。变色效果如图2所示，不同温度下的颜色值rgb值如表2所示，颜色值与温度的数学模型如图3所示。

表2