專利名稱：一種用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料及其用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一類防覆冰納米復合涂料及用途，具體涉及一種用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料及其用途，屬于化學化工、材料技術領域。
背景技術：
最近幾年，由于受全球氣候變化的影響，氣候條件不確定因素增多，極端氣候事件出現(xiàn)的頻次、強度均呈增加趨勢，電網(wǎng)在災害性天氣條件下發(fā)生故障明顯增加，尤其近年來輸電線路發(fā)生跳閘故障明顯增加，嚴重威脅著線路的安全運行。覆冰和積雪是一種自然現(xiàn)象，然而對于電力系統(tǒng)覆冰則是自然災害，線路覆冰嚴重威脅著電力系統(tǒng)的安全運行。輸電線路覆冰對電力系統(tǒng)造成的危害包括引起導線舞動、斷線、桿塔倒塌以及引發(fā)閃絡等機械及電氣事故。輸電線路覆冰積雪嚴重威脅著電力及通信網(wǎng)絡的安全可靠運行。一般來說，導線的覆冰現(xiàn)象是由于各種氣象原因而形成的，其中主要包括溫度、濕度、冷暖空氣對流、環(huán)流和風速等因素。冬季雨中含有過冷的水滴，這種水滴極不穩(wěn)定，因沒有結晶核的存在而以液態(tài)形式存在，一旦下落到導線上，導線將作為結晶核的作用而使過冷水滴迅速結冰并且覆蓋在導線上，形成所謂的覆冰。從形成機理來看，覆冰可以分為如下幾種(1)大氣中的水汽在過飽和時附著和升華凝結，形成的放射狀的結晶稱為霧凇。一般來說，霧凇形成時水滴比相互緊密結合所需要的時間提前凍結，形成了包含許多空隙或者氣泡的干燥的冰。因此，這樣的冰密度較小，也比較松散。(2)大氣中的過冷水滴在導線的迎風面形成清澈光滑透明的覆冰稱為雨凇。這類水滴凍結的時間比碰撞的時間要長。因此，形成的覆冰光滑而緊密，密度較大，并且與導線的附著力強。(3)過冷水滴在迎風面形成透明與不透明交替重疊或類似毛玻璃的冰層。這類覆冰的附著力也比較大，一般難以除去。覆冰的危害是人們有目共睹的，人們也努力尋找經(jīng)濟適用、環(huán)保、可操作性強的防治覆冰的方法。目前，防覆冰涂料研制是防覆冰的主要方向之一。主要包括光熱型防覆冰涂料、電熱型防覆冰涂料 和憎水型涂料三類。光熱型防覆冰涂料通過吸收太陽光而提高導線的溫度，從而使導線溫度在水的冰點以上，從而達到防覆冰的要求。這類涂料由于受天氣原因限制，在冰雪的天氣，一般光線都不強，很難起到應有的作用，故而研究較少，應用前景較小。電熱型防覆冰涂料通過導線上的電熱而保持導線的溫度，從而使導線在水的冰點以上。這類涂料一般是在涂料中摻入少量導電物質，從而使涂層形成一半導體層，導線形成微小的漏泄電流從而產(chǎn)生電熱。此類涂料由于對電能的損耗較大，應用前景有一定的限制。因此，光熱型和電熱型防覆冰涂料的實用性較差。然而，憎水型涂料通過降低水或冰與導線之間的結合力，從而防止結冰。該類型涂料通過在基材表面涂防覆冰的涂料，減少冰對基材表面的附著力和表面的覆冰量，再利用風和自然力的作用使冰容易脫離基材表面。此類方法簡單易行、成本低，在很多地方可以起到減少冰災的作用。即便在極端條件下需采用人工除冰時,也因為冰對基材表面附著力小,工作難度可大為減少。納米涂料一般由納米材料與有機涂料復合而成，更嚴格地講應稱作納米復合涂料。納米復合涂料必須滿足兩個條件一是至少有一種材料的尺度在I IOOnm之間,二是納米相使涂料性能得到顯著提高或增加了新功能，二者缺一不可。廣義上講，納米涂層材料包括兩種金屬納米涂層材料和無機納米涂層材料。金屬納米涂層材料主要是指材料中含有納米晶相，無機納米涂層材料則是由納米粒子之間的熔融、燒結復合而得。通常所說的納米涂料均為有機納米復合涂料。現(xiàn)有涂料技術主要分為兩大方向超疏水表面及超親水表面。所謂的超疏水表面可以透過表面的納米微結構，再涂上一層氟碳或氟硅樹脂來達成。超疏水表面雖具有抗污易潔作用，但油潰或雨水仍會在疏水性表面形成小滴的污潰或水垢，不容易從表面掉落，干燥后就很難清除。超親水表面可透過改變基材之表面物理結構，或是涂布親水材料來完成。一般常見之親水性材料包含界面活性劑、沸石、或光觸媒等材料。但界面活性劑壽命短，何能真正作到讓包括為金屬、玻璃、玻璃陶瓷、電力纜線等具有防污、防覆冰及高耐磨損，將是本領域相關人員所極力企求的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料及其用途，它解決了現(xiàn)有的防覆冰涂料在防污、防覆冰及耐磨損等方面的不足。為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案為一種用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料，按照重量百分比計，它包括高分子樹脂10% 15%、二氧化鈦20% 25%，二氧化硅30% 35%，類鉆碳為3% 5% ;溶劑為19% 32%。本發(fā)明的用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料還包括氟化物，氟化物的加入量為
3% 5%。所述的高分子樹脂為至少一種的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙火布和聚碳酸酷。所述的類鉆碳，按照重量百分比計，它包括碳50% 60%，硅20% 30%，鍺10% 20%。所述的氟化物為氟化鈣、氟化鈉、螢石和氟磷灰石，優(yōu)選氟磷灰石。所述的溶劑，按照重量百分比計，它包括水60°/Γ70%，氨水30°/Γ40%。本發(fā)明的用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料的制備方法首先按照重量百分比計，分別稱取高分子樹脂10% 15%、二氧化鈦20% 25%，二氧化硅30% 35%，類鉆碳為3% 5% ；溶劑為199Γ32% ;然后將高分子樹脂、二氧化鈦、二氧化硅和類鉆碳復方混合均勻，研磨，使其顆粒粒徑為riOOnm ;最后將混合研磨均勻后的原料加入到溶劑，充分攪拌，即得所述的用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料。本發(fā)明中的類鉆碳，具有鉆石特性的碳硅類混合物(類似金剛石、納米鉆石等)，混合后提升涂料的硬度、耐磨損及抗腐蝕性。本發(fā)明制備的用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料用于電力系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡的輸電線路、導線、導線金具、桿塔、拉線、拉線固定件的應用。涂料的使用可以采用刷涂、擦涂、手工輥筒施工、空氣噴槍或無空氣噴槍噴涂、靜電噴涂、熱噴涂、輥涂、浸涂等常規(guī)的施工方法。

本發(fā)明的涂料使高壓電線具有防污、防覆冰及高耐磨損等優(yōu)點，是一種長期、高效、方便、經(jīng)濟而切實可行的主動抗冰雪災害方法，實現(xiàn)延緩和阻止過冷水滴高壓輸電線路上結冰。高壓線路在雨雪天氣不產(chǎn)生覆冰或產(chǎn)生微量覆冰。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明制備的用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料具有以下優(yōu)點(I)本發(fā)明制備的用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料具有優(yōu)良單向導熱性。根據(jù)導線的載流量對3根導線施加相同的電流并進行導線溫升試驗，其中在1#、2#導線的表面涂有不同厚度的本發(fā)明所制備的于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料，3#導線為沒有涂本發(fā)明所制備的于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料，測試的環(huán)境溫度為irc，測試結果見表I。表I不同導線的溫升試驗結果
權利要求
1.一種用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料，其特征在于按照重量百分比計，它包括高分子樹脂10% 15%、二氧化鈦20% 25%，二氧化硅30% 35%，類鉆碳為3% 5%，溶劑為19% 32%。
2.如權利要求1所述的種用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料，其特征在于還包括氟化物，氟化物的加入量為3°/Γ5%。
3.如權利要求1或2所述的一種用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料，其特征在于所述的高分子樹脂為至少一種的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯和聚碳酸酯。
4.如權利要求1或2所述的一種用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料，其特征在于所述的類鉆碳，按照重量百分比計，它包括碳50% 60%，硅20% 30%，鍺10% 20%。
5.如權利要求1或2所述的一種用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料，其特征在于所述的氟化物為氟化鈣、氟化鈉、螢石、氟磷灰石的任意一種或幾種。
6.如權利要求5所述的一種用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料，其特征在于所述的氟化物為氟磷灰石。
7.如權利要求1或2所述的一種用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料，其特征在于所述的溶劑，按照重量百分比計，它包括水60°/Γ70%，氨水30°/Γ40%。
8.一種用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料的制備方法，其特征在于首先按照重量百分比計，分別稱取高分子樹脂10% 15%、二氧化鈦20% 25%，二氧化硅30% 35%，類鉆碳為39Γ5% ;溶劑為199Γ32% ;然后將高分子樹脂、二氧化鈦、二氧化硅和類鉆碳混合均勻，研磨，使其顆粒粒徑為riOOnm ;最后將混合研磨均勻后的原料加入到溶劑，充分攪拌，即得所述的用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料的制備方法，其特征在于所述的高分子樹脂為至少一種的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯和聚碳酸酯；所述的類鉆碳，按照重量百分比計，它包括碳50%飛0%，硅209Γ30%，鍺109Γ20% ;所述的氟化物為氟化鈣、氟化鈉、螢石和氟磷灰石；所述的溶劑，按照重量百分比計，它包括水60% 70%，氨水30% 40%。
10.權利要求1所述的用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料在電力系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡的輸電線路、導線、導線金具、桿塔、拉線、拉線固定件的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料及其用途，首先按照重量百分比計，分別稱取高分子樹脂10%~15%、二氧化鈦20%~25%，二氧化硅30%~35%，類鉆碳為3%~5%；溶劑為19%~32%；然后將高分子樹脂、二氧化鈦、二氧化硅和類鉆碳復方混合均勻，研磨，使其顆粒粒徑為1~100nm，最后將混合研磨均勻后的原料加入到溶劑，充分攪拌，即得所述的用于高壓輸電線路防覆冰的納米涂料。本發(fā)明的涂料使高壓電線具有防污、防覆冰及高耐磨損等優(yōu)點，是一種長期、高效、方便、經(jīng)濟而切實可行的主動抗冰雪災害方法，實現(xiàn)延緩和阻止過冷水滴高壓輸電線路上結冰，高壓線路在雨雪天氣不產(chǎn)生覆冰或產(chǎn)生微量覆冰。
文檔編號C09K3/18GK103059650SQ20121057425
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權日2012年12月26日
發(fā)明者崔玉新, 謝士雷, 張榮澤 申請人:山東山大世紀科技有限公司