[发明专利]一种光热疏水防覆冰防脱落涂层材料、其制备和应用

说明书

本发明属于功能材料技术领域，更具体地，涉及一种光热疏水防覆冰防脱落涂层材料、其制备和应用。本发明提供的光热转换疏水防覆冰涂层中包含的改性丙烯酸酯和改性纳米粒子，使得涂层材料中丙烯酸酯与纳米粒子之间，以及它们与金属基材之间引入了超分子相互作用、配位相互作用以及氢键作用等强相互作用，从而使得涂层材料组分与金属线或者金属板材表面具有较好的粘接性能，提高了该疏水涂层材料的防脱落性能。通过与传统的采用含氟聚合物以及多层结构防覆冰涂层相比较，证实本发明提供的涂层材料相对于传统材料具有较好的粘结防脱落性能，在电线热胀冷缩时，树脂表面不易产生裂缝，且不易从电线表面脱落。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，更具体地，涉及一种光热疏水防覆冰防脱落涂层材料、其制备和应用。

背景技术

随着超特高压输电线路的建设和发展，高压输电线路遍布各地，其使用环境复杂，尤其在高海拔地区，高压输电线路覆冰问题的危害很大，严重时会大大降低设备供电能力，影响用户的电力需求，甚至会发生危险的事故。因此研究解决高压线路防覆冰问题对与高压输电具有重要意义。而现有的防覆冰涂料作用主要是通过引入疏水基团对树脂或者纳米填料进行改性后制备的，虽然这样得到的超疏水涂料具有很好的防水防污，且具有一定的防覆冰能力(蒋兴良等，憎水性涂料在输电线路防冰中的应用前景，南方电网技术，2008，2(2)，13-18)，但是其超疏水涂料防覆冰能力有限，其有效期与树脂基体材料在表面脱落而终止。这主要是因为高压线的热胀冷缩容易在涂层表面产生裂缝，使水容易进入电线表面，防冰效果持续性差。此外，中国专利申请CN105283931A介绍了一种在输电线上涂覆压电材料的防覆冰方法，通过压电涂层在所述电缆的外表面处引起电阻加热的方法进行除冰，但该方法会显著加大电缆的线路损，不利于电能的输送。中国专利申请CN108102511A制备了一种电线表面用的吸能防覆冰涂料，该涂料有三层结构组成，虽然很大程度提高了涂料在电线表面的附着性能，但是涂料的施工步骤复杂，不利于户外施工。因此，目前亟需开发研究一种更快速、高效、防脱落的防覆冰涂料。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种光热疏水防覆冰防脱落涂层材料、其制备和应用，通过对丙烯酸树脂和纳米粒子的疏水改性，在防覆冰涂层材料中引入超分子相互作用、配位相互作用以及氢键作用等强相互作用，提高了涂层材料的疏水和防脱落性能，解决了现有技术防覆冰涂层材料因高压线的热胀冷缩在涂层表面产生裂缝，使水容易进入电线表面，防冰效果持续性差、寿命短等的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种光热疏水防覆冰防脱落涂层材料，按照重量份计，包含：改性丙烯酸树脂15-50份；疏水改性无机纳米粒子1-15份；疏水改性光热转换纳米粒子0.5-15份；润湿分散剂0.3-6份；消泡剂0.3-5份；流平剂0.5-5份；溶剂10-70份；使用时，该光热疏水防覆冰防脱落涂层材料涂敷于金属基材表面，所述改性丙烯酸树脂、所述纳米粒子与所述金属基材两两之间具有氢键、超分子、配位或极性中的一种或多种相互作用，以提高所述涂层材料的防脱落性能；所述纳米粒子为所述疏水改性无机纳米粒子和/或所述疏水改性光热转换纳米粒子。

优选地，所述改性丙烯酸酯为采用含有聚二甲基硅氧烷、环糊精、偶氮苯、硼酸、金刚烷、吡啶类、螯合剂、多元胺、羟基、巯基、双键、多巴胺和单宁酸中一种或多种的聚合单体进行共聚改性或接枝改性得到。

优选地，所述改性丙烯酸酯为采用含有环糊精、偶氮苯、硼酸、金刚烷、吡啶类、螯合剂、多元胺、多巴胺和单宁酸结构中一种或多种的聚合单体进行共聚改性或接枝改性得到。进一步优选为采用含有吡啶类、多巴胺、苯硼酸和单宁酸类结构中一种或多种的聚合单体进行共聚改性或接枝改性得到。

优选地，所述涂层材料其初始接触角大于100°，耐酸碱，其剥离强度不小于0.20N/m。

优选地，所述疏水改性纳米粒子为疏水改性二氧化硅纳米粒子、疏水改性氧化锌纳米粒子、疏水改性炭黑纳米粒子、疏水改性蒙脱土或者疏水改性高岭土中的任一种或多种。