一种山区特高压线路表面防覆冰纳米涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种特高压输电线路防覆冰涂料，尤其是设及一种山区特高压线路表 面防覆冰纳米涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 我国经济连续高速增长的同时，能源问题日益成为经济稳定持续发展的瓶颈。国 家电网公司立足我国能源分布和生产力发展不平衡的基本国情，规划建设交流1000千伏 和直流±800千伏特高压电网，W求在更大范围内优化配置电力资源，实现我国有限能源 资源的高效利用。由于特高压输电线路输电距离远，在一些地形复杂的山区，特高压输电线 路的跨度、导线的直径W及离地的高度会进一步的提高，山区特殊复杂的地理W及环境条 件使特高压输电线路更容易遭受导线覆冰，而特高压输电线覆冰是电网破坏的一个重要因 素，为了使特高压输电系统具有足够的安全性和可靠度，减轻冰雪给输电系统带来的损失， 加强山区特高压输电线的防覆冰材料的研究既有重要的理论价值，又有重要的经济和社会 价值。现有技术中的防覆冰材料根据防覆冰的原理不同可分为电热型材料、光热型材料W 及超疏水型材料，电热型材料是通过在原料中增加一定的导电材料，使防覆冰材料在微小 泄漏电流的作用下具有良好的电热性能，从而能在低溫环境下有效地阻止冰在绝缘子表面 的冻结，但是泄漏电流有可能会给特高压线路带来很大的安全隐患；光热型材料是加入一 些吸光传热型的材料，但是在没有阳光的天气，其作用效果不佳；而超疏水材料是利用降 低冰和输电线路之间的附着力从而实现防覆冰的作用的，对比电热型材料和光热型材料来 说，效果好，而且比较安全，但是超疏水材料对于比较严重冰灾来说不能完全解决特高压输 电线路的覆冰问题。
[0003] 中国专利CN104530974A公开了一种防覆冰涂料，由A组分和B组分组成，A组分 和B组分的质量比为（4-7) :1，A组分的质量百分比组成包括：固含量为20-70%的氣娃树 脂20-80%，消泡剂0. 05-2%，流平剂0. 05-2%，流变助剂0. 05-2%，光稳定剂0. 05-5%，消光剂 0. 05-2%，催干剂0. 05-2%，金红石铁白粉10-60%，分散剂0. 1-20%，A溶剂20-70% ;B组分的 质量百分比组成包括：多异氯酸醋固化剂20-80%，B溶剂20-80%。该发明的防覆冰涂料形 成的防覆冰涂层表面能低，疏水性好，能够有效降低基材的冰黏附强度；但是对于比较严重 冰灾来说，仅仅靠增强材料的疏水性不能完全解决问题。中国专利CN101928498B公开了一 种氣娃改性丙締酸树脂疏水防腐涂料，所述涂料包括按重量配比计的A组分和B组分；所述 A组分包括将疏水树脂45-70、颜填料5-40、溶剂6-30、抗老化剂1-3、分散剂1-5、防沉剂 0.5-2经混合、研磨、揽拌制备而成；所述B组分包括固化剂5-8。该涂料具有疏水性好、附 着力好等特征，但是不能解决严重冰灾的覆冰问题。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种兼具超疏水结构和光热效应的山 区特高压线路表面防覆冰纳米涂料，并提供山区特高压线路表面防覆冰纳米涂料的制备方 法。 阳〇化]为达到上述目的，本发明采用W下技术方案： 一种山区特高压线路表面防覆冰纳米涂料，包括W下重量份的原料：氣娃树脂30~50份，碳纳米管2~5份，纳米Ni2~5份，类钻碳6~8份，吸光颜料5~8份，纳米Ti〇24~ 6份、纳米Si〇28~12份，乳化剂0. 5~1份，消泡剂0. 5~1份，流平剂0. 3~1份，硅烷 偶联剂1~2份，防腐剂1~2份，溶剂20~30份。
[0006] 优选的，所述吸光颜料的制备方法包括W下步骤： 步骤 1，将Fe(N03)3· 9&0、Μη(N03)2· 6&0、Cu(N03)2· 3&0W及邸TA溶于去离子水中，Fe(N03)3· &0、Μη(N03)2· 6&0与Cu(N03)2的摩尔比为1 :3 :2,边揽拌边添加氨水，调节抑 值为6. 0~7. 5,然后置于60~80°C水浴揽拌3~化，制备得到凝胶；其中去离子水的添 加量W能够将化(N03)3· 9&0、Μη(N03)2· 6&0、Cu(N03)2·抓2〇W及邸TA完全溶解为准； 步骤2,将步骤1制备的凝胶在100~130°C下干燥成干凝胶后，在干凝胶上添加无水 乙醇，将干凝胶点燃，制备得到黑色粉末； 步骤3,将步骤2中制备的黑色粉末在600°C~900°C溫度下般烧4~化，即制备得到 吸光颜料。
[0007] 优选的，所述步骤1中邸TA与金属离子化Mn2+Xu2+总量的摩尔比为1~2 :1。
[0008] 优选的，所述乳化剂为壬基酪聚氧乙締酸、烷基酪聚氧乙締酸、脂肪醇聚氧乙締酸 和脂肪酸聚氧乙締醋中的一种。
[0009] 优选的，所述消泡剂为有机娃消泡剂，本发明中使用的消泡剂为有机娃消泡剂 EFKA-2010、EFKA-2720W及EFKA-2570中的一种，运几种消泡剂不仅能够快速消泡，还具有 流平的作用。
[0010] 优选的，所述流平剂为有机娃流平剂，本发明中使用的有机娃流平剂为BYK-300， BYK-302W及BYK-333中的一种，能够降低涂料的表面张力，提供比较好的底材润湿，而且 还能增加涂料的表面滑爽性，改善防粘接性能，赋予涂料更好的光泽。
[0011] 优选的，所述硅烷偶联剂为乙締基Ξ乙氧基硅烷、氨丙基Ξ乙氧基硅烷、丫-氨丙 基Ξ甲氧基硅烷和3-(甲基丙締酷氧）丙基Ξ甲氧基硅烷中的一种；硅烷偶联剂可W改善 涂料与基材的附着力。
[0012] 优选的，所述防腐剂为甲基异嚷挫嘟酬和苯并异嚷挫嘟-3-酬按重量比3~5 : 1~3复配而成；将甲基异嚷挫嘟酬和苯并异嚷挫嘟-3-酬进行复配，能够扩大防腐剂的防 腐杀菌范围，减少防腐剂的用量，提高防腐剂的稳定性。
[0013] 优选的，所述溶剂为乙酸乙醋、乙酸下醋、尼龙酸甲醋、下二酸二甲醋和丙二醇甲 酸中的一种。
[0014] 本发明还提供一种山区特高压线路表面防覆冰纳米涂料的制备方法，包括W下步 骤：将氣娃树脂、碳纳米管、纳米Ni、类钻碳、吸光颜料、纳米Ti〇2W及纳米Si〇2混合后球磨 至粒径为20~50nm;然后与乳化剂、消泡剂、流平剂、硅烷偶联剂、防腐剂W及溶剂混合后 高速分散1~化，即制备得到山区特高压线路表面防覆冰纳米涂料。
[0015] 本发明的有益效果是： 本发明制备的山区特高压线路表面防覆冰纳米涂料使用的主要原料是氣娃树脂，而纳 米Si〇2与娃氣树脂具有良好的相容性，使用纳米SiO2对娃氣树脂进行改性，能够在氣娃树 脂表面形成纳米或运亚微米的突起，运些突起互相连接，从而形成超疏水结构，能够减少在 潮湿环境下与水的接触面积，有利于使滴落在超疏水结构上的过冷却水滴迅速滚落，从而 降低覆冰的附着力，实现高的疏水性和优异的防覆冰能力。而纳米Ti〇2在紫外光的照射 下能产生自由基，对有机物具有很强的降解能力，因此在特高压输电线路用防覆冰涂料中 添加一定量的纳米Ti化，可W赋予该山区特高压线路表面防覆冰纳米涂料一定的自清洁能 力，另外由于纳米Ti〇2分子结构中存在大量的不饱和键和不同状态的径基，可与氣娃树脂 的基团发生键合作用，从而改善材料的热稳定性和化学稳定性。
[0016] 本发明在山区特高压线路表面防覆冰纳米涂料中添加吸光颜料，该吸光颜料是W 邸TA为馨合剂，采用溶胶-凝胶的方法WFe(N03)3· 9&0、Μη(N03)2· 6&0和Cu(N03)2· 3&0 为原料，经过燃烧和般烧工艺制备而成的复合金属氧化物，由于铁、儘和铜为半导体材料， 存在光学带隙Eg,能够吸收能量较高的可见光和近红外范围的福射从而发生电子跃迁，与 晶格的散射作用导致晶格振动，将光能转化成热能，因此本发明的山区特高压线路表面防 覆冰纳米涂料具有良好的光热转换效果。而本发明中添加的纳米Ni也是半导体材料，同样 也具有良好的光热转换效果。
[0017] 本发明制备的涂料中使用的碳纳米管是良好的导热材料，而且碳纳米管在低压下 即可表现出良好的升溫性能，有利于涂料内部的热传导和电热转换。
[0018] 控制吸光颜料、纳米NiW及碳纳米管在涂料中的用量，使吸光颜料和纳米Ni均匀 的分散在氣娃树脂涂料中，不相互连接，能保证涂料的绝缘性能，从而确保山区特高压输电 线路的安全性。
[0019] 本发明制备的涂料中还使用一定量的类钻碳，该类钻碳中包括按重量百分比计的 碳50%~60%，娃40~50%，类钻碳能够提高材料的硬度和耐磨性。