[发明专利]一种含电解质防覆冰涂料

说明书

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。(2)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。(3)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Stefan 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 M，Raps D，et al.Are Superhydrophobic Surfaces Best forIce-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％。

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、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-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：