[發(fā)明專利]一種納米二氧化硅/硅丙復(fù)合抗覆冰涂料及其制備方法和應(yīng)用

無效

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• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102558993A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉東;黃偉;劉芳;高志華;陰麗華
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: C09D133/04
• 分類號: C09D133/04;C09D133/12;C09D7/12;C09D5/32;C08F220/14;C08F220/18;C08F220/06;C08F2/44;C08K9/00;C08K3/36
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種疏水性環(huán)保涂料及其制備方法，尤其是一種納米二氧化硅/硅丙復(fù)合抗覆冰涂料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

2008年1月到2月間，我國南方大部分地區(qū)和西北地區(qū)東部的13個省(區(qū)、市)連續(xù)遭受了四次罕見的持續(xù)大范圍低溫、雨雪和冰凍極端天氣襲擊，造成南方電網(wǎng)和國家電網(wǎng)公司36,740條10千伏及以上電力線路、1,743座變電站停運(yùn)，各電壓登記線路桿塔倒塌及損壞97萬多處，導(dǎo)致3,348萬戶、1億多人口停電，給經(jīng)濟(jì)、社會和人民生活造成了極為嚴(yán)重的影響。全國電力系統(tǒng)直接經(jīng)濟(jì)損失為400億元，占全國雪災(zāi)造成損失的22.3％。因此，開展防覆冰技術(shù)研究，開發(fā)可靠的防覆冰技術(shù)，采用有針對性的預(yù)防措施和處理方法，已成為一個重要而緊迫的課題，對提高電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有非常重要的價值。

目前常用的除冰方法有熱力除冰法和機(jī)械除冰法。這些方法由于受成本、地域的限制，無法有效進(jìn)行，因此開發(fā)防覆冰涂料開始得到人們的關(guān)注。

但是，現(xiàn)有的抗覆冰涂料，僅具有疏水作用，抗覆冰效果不明顯，當(dāng)冰層一旦形成，覆冰的增長速率急劇增加。如李照磊發(fā)明的“一種抗電網(wǎng)冰凍災(zāi)害涂料”，雖然提高了涂料的附著力、柔韌性，對水的接觸角較大，具有明顯的疏水性，但是沒有關(guān)于抗覆冰的直觀研究，僅從涂料的憎水效果做了檢測。鄢國平發(fā)明的防覆冰納米涂料在憎水和疏水性上有很大的提高，較強(qiáng)的憎水性改變了導(dǎo)線上的覆冰狀態(tài)，涂料表面形成的軟冰薄層易在風(fēng)力的作用下脫落，但涂料不具備自行消冰的作用。郭向陽發(fā)明的涂有特氟龍涂料的導(dǎo)線，具有耐腐蝕、不沾水和油的特性，延緩了導(dǎo)線的使用壽命，但沒有從根本上解決冰層形成后如何除去的途徑。張輝耀發(fā)明的水性全氟烷基氟碳乳液涂覆電纜上，疏水角大，表面能低，具有疏水疏油、抗沾污等性能，8h低溫環(huán)境下涂層表面形成少量不連續(xù)微小冰珠。這說明該涂料具有很好的防結(jié)冰作用，但自然環(huán)境中低溫時間更長久，一旦冰層形成，則覆冰現(xiàn)象仍會嚴(yán)重發(fā)生。

對于輸電線路的冰雪災(zāi)害，要長期、高效、方便、經(jīng)濟(jì)的解決問題，應(yīng)以防、除并舉。本發(fā)明針對現(xiàn)有的防覆冰涂料存在的局限性，提出以下設(shè)計(jì)思路。首先，具有較強(qiáng)的疏水性，防止水的粘覆結(jié)冰。其次，一旦冰層形成，在吸光顏料的作用下，迅速融化，結(jié)合涂層疏水性，水滴易脫落。通過以上作用產(chǎn)生良好的抗覆冰效用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于使高壓線表面形成一種防、除并舉的抗覆冰涂層，用于低溫環(huán)境中高壓線的抗覆冰，并提供一種納米二氧化硅/硅丙復(fù)合抗覆冰涂料及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明提供一種納米二氧化硅/硅丙復(fù)合抗覆冰涂料，其組成為納米二氧化硅/硅丙復(fù)合乳液、吸光顏料、增稠劑、分散劑、消泡劑和溶劑水，各組分及含量按質(zhì)量百分比為：納米二氧化硅/硅丙復(fù)合乳液50％～75％，吸光顏料25％～35％，消泡劑0.2％～1％，分散劑1％～3％，增稠劑1％～2％，其余量為溶劑水。

本發(fā)明還提供一種所述納米二氧化硅/硅丙復(fù)合抗覆冰涂料的制備方法，所述方法包括以下步驟：

1)按組分比，在溶劑水中加入納米二氧化硅/硅丙復(fù)合乳液、吸光顏料、增稠劑、分散劑、消泡劑，低速攪拌至粉末潤濕；

2)將混合后的物料通過砂磨機(jī)磨至粒徑≤20μm得二氧化硅/硅丙復(fù)合涂料。

所述的納米二氧化硅/硅丙復(fù)合乳液由硬單體、軟單體、有機(jī)硅單體、乳化劑、緩釋劑以及引發(fā)劑聚合而成，制備方法如下：

1)室溫下，將納米二氧化硅粉末加入乙醇溶液中，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至3～4，混合物經(jīng)高速攪拌、超聲分散、水浴加熱后，洗滌干燥得預(yù)處理過的納米二氧化硅粉末；

2)室溫下，將制備納米二氧化硅/硅丙復(fù)合乳液所需總水量60％～75wt％的水與規(guī)定組分比的硬單體、軟單體、有機(jī)硅單體和占乳化劑總量40％～60wt％的乳化劑加入容器中，高速攪拌形成穩(wěn)定白色預(yù)乳化液。所述硬單體為甲基丙烯酸酯或甲基丙烯酸類單體，如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸中的至少一種；所述軟單體為丙烯酸酯類或丙烯酸類單體，如丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯和丙烯酸等中的至少一種。所述有機(jī)硅單體為烷氧基類硅烷、丙烯酰氧基類硅烷或羥基類硅烷，如一甲基三(甲)乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧丙基三(甲氧基)硅烷、六甲基環(huán)三硅氧烷，三甲基羥基硅烷、八甲基環(huán)四硅氧烷等中的至少一種；