一种输电线路用吸能超疏水超疏油防冰涂料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种输电线路用吸能超疏水超疏油防冰涂料及其制备方法 (Energy-absorbing super-hydrophobic super-oleophobic anti-icing coating for power transmission line and preparation method thereof ) 是由 陈�田 尹桂来 周龙武 李唐兵 刘衍 邹阳 龙国华 彭诗怡 于 2021-09-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种输电线路用吸能超疏水超疏油防冰涂料及其制备方法,涉及涂料涂层技术领域,包括：氟改性有机硅树脂30-70份、聚四氟乙烯分散液5-30份、纳米二氧化钛1-5份、碳纳米管1-10份、改性氧化铁黑5-20份,硅烷偶联剂0.1-2份、分散剂0.1-1份、流平剂0.1-1份、消泡剂0.1-2份、全氟硅油0.01-0.5份混合制成；本发明的有益效果是一种输电线路用吸能超疏水超疏油防冰涂料具有优良的附着力、防冰性能,用在输电线路杆塔、导线和绝缘子上,能有效减少覆冰导致的电力事故。(The invention discloses an energy-absorbing super-hydrophobic super-oleophobic anti-icing coating for a power transmission line and a preparation method thereof, which relate to the technical field of coating coatings and comprise the following steps: 30-70 parts of fluorine modified organic silicon resin, 5-30 parts of polytetrafluoroethylene dispersion liquid, 1-5 parts of nano titanium dioxide, 1-10 parts of carbon nano tube, 5-20 parts of modified iron oxide black, 0.1-2 parts of silane coupling agent, 0.1-1 part of dispersing agent, 0.1-1 part of flatting agent, 0.1-2 parts of defoaming agent and 0.01-0.5 part of perfluorosilicone oil; the energy-absorbing super-hydrophobic super-oleophobic anti-icing coating for the power transmission line has excellent adhesive force and anti-icing performance, and can effectively reduce power accidents caused by icing when being used on a power transmission line tower, a lead and an insulator.)
技术领域
本发明涉及防冰涂料技术领域，具体涉及一种输电线路用吸能超疏水超疏油防冰涂料以及该涂料的制备方法。
背景技术
我国绝大多数的输电线路都是直接暴露在外界环境当中的，因此极易受到极端天气的影响，威胁电网安全稳定运行。其中，对电网影响最大、范围最广的应属冰冻灾害，冰灾会导致输电线路覆冰甚至引发电网大范围停电乃至崩溃。
目前国内外比较成熟的融冰技术有几十种，按融冰原理可划分为自然外力除冰法、加热融冰法、机械除冰法三类。但是这些除冰方法浪费大量的人力物力且除冰效率低下。超疏水涂料防覆冰是近几年一直在研究的新型防冰方法。
虽然有超疏水涂料在输电线路领域的相关报道，但是由于超疏水涂层需要接触空气中的一些油灰，超疏水性能很快丧失，因此超疏水涂层无法进行大规模长时间的使用，之前的关于输电线路用超疏水涂料防冰的报道仅仅是处于理论和实验室阶段，无法在现场进行大规模应用。
因此亟需一种耐候性佳、可大规模应用的超疏水材料用于输电线路防冰领域。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种用于输电线路的吸能超疏水超疏油防冰涂料及其制备方法，旨在通过使涂层具有水接触角大于150°，水滚动角小于10°，油接触角大于150°的特点，使涂层具有超疏水、超疏油性，能够经受住户外油灰考验，大幅增加超疏水涂层户外耐候性。
本发明的技术解决方案如下：
一种输电线路用吸能超疏水超疏油防冰涂料，包括以下重量份数的原料：氟改性有机硅树脂30-70份、聚四氟乙烯分散液5-30份、纳米二氧化钛1-5份、碳纳米管1-10份、改性氧化铁黑5-20份、偶联剂0.1-2份、分散剂0.1-1份、流平剂0.1-1份、消泡剂0.1-2份、全氟硅油0.01-0.5份。
本发明的一种
具体实施方式
，所述聚四氟乙烯分散液包括以下重量份数的原料：聚四氟乙烯粉20-70份、乙酸丁酯10-30份、丙二醇甲醚醋酸酯5-15份、正己烷1-10份、分散剂0.1-1份，其中聚四氟乙烯粉粒径为0.1-10μm。
本发明的一种具体实施方式，所述聚四氟乙烯分散液制备方法包括：
S1、将乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、正己烷混合均匀得到混合溶剂；
S2、边搅拌边向混合溶剂中依次加入分散剂、聚四氟乙烯粉；
S3、以2000-3000r/min的速度搅拌30-60min，搅拌完后超声30-60min，得到聚四氟乙烯分散液。
本发明的一种具体实施方式，所述纳米二氧化钛为疏水改性纳米二氧化钛，其粒径为10-20nm。
本发明的一种具体实施方式，所述碳纳米管的管径为1-2nm，管长为4-6μm。
本发明的一种具体实施方式，所述改性氧化铁黑为Fe3O4/SiO2微纳米复合粒子。
本发明的一种具体实施方式，所述偶联剂为3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲氧丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、三异硬脂酸太酸异丙酯、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧)钛酸酯中的一种或多种。
一种输电线路用吸能超疏水超疏油防冰涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、向聚四氟乙烯分散液中加入纳米二氧化钛、碳纳米管、改性氧化铁黑，高速搅拌20-40min，制得混合液；
步骤二、向混合液中依次加入氟改性有机硅树脂、偶联剂、分散剂、流平剂、消泡剂、全氟硅油，中速搅拌20-40min，即得。
本发明的一种具体实施方式，步骤一中，以1500-2000r/min的速度搅拌30min；步骤二中，以800-1000r/min的速度搅拌30min。
本发明至少具有以下有益效果之一：
本发明中以氟改性有机硅树脂作为主体树脂，并添加聚四氟乙烯分散液、纳米二氧化钛、碳纳米管、改性氧化铁黑、偶联剂、分散剂、流平剂、消泡剂和全氟硅油，通过各组分的共同作用，使涂层不仅具有防腐、防潮、附着力佳、耐磨、耐紫外等特点；而且氟改性有机硅树脂、聚四氟乙烯分散液、纳米二氧化钛、碳纳米管、改性氧化铁黑和全氟硅油等的作用使得涂层具有超疏水疏油和吸能的性能，涂层的超疏水疏油特性使水珠和油灰无法在涂层表面附着，而该涂层独有的吸能特性，在有光照时，即使温度在零下摄氏度，涂层表面温度会比环境温度高2℃-5℃，从而使得冰层与涂层表面连接处更易融化，从而起到防覆冰的作用，因此，本发明中防冰涂料处理后的输电线路上的导线、杆塔、绝缘子具有优异的防冰性能，可大幅减少因为覆冰导致的电力事故。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1
一种输电线路用吸能超疏水超疏油防冰涂料制备方法如下：
步骤一、向22份聚四氟乙烯分散液中加入纳米二氧化钛5份、碳纳米管5份、改性氧化铁黑10份，搅拌速度1500r/min，高速搅拌30min，制得混合液；
步骤二、向混合液中依次加入57份氟改性有机硅树脂、2份3-氨基丙基三甲氧基硅烷、1份分散剂5040、1份流平剂BYK-300、1.5份消泡剂YS-202消泡剂，0.5份全氟硅油，搅拌速度800r/min，中速搅拌30min后即可制备完毕，得到防冰涂料。
其中，聚四氟乙烯分散液的制备方法包括：
S1、称取聚四氟乙烯粉60份、乙酸丁酯23份、丙二醇甲醚醋酸酯12份、正己烷4份、分散剂5040 1份备用；将乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、正己烷混合均匀得到混合溶剂；
S2、边搅拌边向混合溶剂中依次加入分散剂5040、聚四氟乙烯粉；
S3、搅拌速度3000r/min，高速搅拌30min，搅拌完后超声30min得到聚四氟乙烯分散液。
其中，所述纳米二氧化钛为疏水改性纳米二氧化钛，其粒径为10-20nm。
其中，所述碳纳米管的管径为1-2nm，管长为4-6μm。
其中，所述改性氧化铁黑为Fe3O4/SiO2微纳米复合粒子。
实施例2
一种输电线路用吸能超疏水超疏油防冰涂料制备方法如下：
步骤一、向30份聚四氟乙烯分散液中加入纳米二氧化钛3份、碳纳米管8份、改性氧化铁黑20份，搅拌速度1600r/min，高速搅拌30min，制得混合液；
步骤二、向混合液中依次加入35份氟改性有机硅树脂、1份γ-(甲氧丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷0.5份分散剂5040、0.5份流平剂BYK-300、1.7份消泡剂YS-202消泡剂、0.3份全氟硅油，搅拌速度850r/min,中速搅拌30min后即可制备完毕，得到防冰涂料。
其中，聚四氟乙烯分散液的制备方法包括：
S1、称取聚四氟乙烯粉60份、乙酸丁酯25份、丙二醇甲醚醋酸酯11.5份、正己烷3份、分散剂5040 0.5份备用；将乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、正己烷混合均匀得到混合溶剂；
S2、边搅拌边向混合溶剂中依次加入分散剂、聚四氟乙烯粉；
S3、搅拌速度3000r/min，高速搅拌30min，搅拌完后超声30min得到聚四氟乙烯分散液。
其中，所述纳米二氧化钛为疏水改性纳米二氧化钛，其粒径为10-20nm。
其中，所述碳纳米管的管径为1-2nm，管长为4-6μm。
其中，所述改性氧化铁黑为Fe3O4/SiO2微纳米复合粒子。
实施例3
一种输电线路用吸能超疏水超疏油防冰涂料制备方法如下：
步骤一、向26份聚四氟乙烯分散液中加入纳米二氧化钛5份、碳纳米管3份、改性氧化铁黑12份，搅拌速度1700r/min，高速搅拌30min，制得混合液；
步骤二、向混合液中依次加入50份氟改性有机硅树脂、1份3-氨基丙基三甲氧基硅烷、0.5份分散剂5040、0.5份流平剂BYK-300、1.5份消泡剂YS-202消泡剂，0.5份全氟硅油，搅拌速度900r/min,中速搅拌30min后即可制备完毕，得到防冰涂料。
其中，聚四氟乙烯分散液的制备方法为：
S1、称取聚四氟乙烯粉70份，乙酸丁酯15份、丙二醇甲醚醋酸酯10份、正己烷4份，分散剂5040 1份备用；
S2、将乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、正己烷混合均匀得到混合溶剂；
S3、边搅拌边向混合溶剂中依次加入分散剂5040、聚四氟乙烯粉；
S4、搅拌速度3000r/min，高速搅拌30min，搅拌完后超声30min得到聚四氟乙烯分散液。
其中，所述纳米二氧化钛为疏水改性纳米二氧化钛，其粒径为10-20nm。
其中，所述碳纳米管的管径为1-2nm，管长为4-6μm。
其中，所述改性氧化铁黑为Fe3O4/SiO2微纳米复合粒子。
实施例4
一种输电线路用吸能超疏水超疏油防冰涂料制备方法如下：
步骤一、向15份聚四氟乙烯分散液中加入纳米二氧化钛2份、碳纳米管2份、改性氧化铁黑8份，搅拌速度1900r/min，高速搅拌30min，制得混合液；
步骤二、向混合液中依次加入45份氟改性有机硅树脂、0.8份3-氨基丙基三甲氧基硅烷、0.3份分散剂5040、0.3份流平剂BYK-300、0.6份YS-202消泡剂，0.2份全氟硅油，搅拌速度950r/min，中速搅拌30min后即可制备完毕，得到防冰涂料。
其中，聚四氟乙烯分散液的制备方法包括：
S1、称取聚四氟乙烯粉50份，乙酸丁酯12份，丙二醇甲醚醋酸酯8份，正己烷2份，分散剂5040 0.8份备用；将乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、正己烷混合均匀得到混合溶剂；
S2、边搅拌边向混合溶剂中依次加入分散剂5040、聚四氟乙烯粉；
S3、搅拌速度3000r/min，高速搅拌30min，搅拌完后超声30min得到聚四氟乙烯分散液。
其中，所述纳米二氧化钛为疏水改性纳米二氧化钛，其粒径为10-20nm。
其中，所述碳纳米管的管径为1-2nm，管长为4-6μm。
其中，所述改性氧化铁黑为Fe3O4/SiO2微纳米复合粒子。
实施例5
一种输电线路用吸能超疏水超疏油防冰涂料制备方法如下：
步骤一、向70份聚四氟乙烯分散液中加入纳米二氧化钛1份、碳纳米管1份、改性氧化铁黑5份，搅拌速度2000r/min，高速搅拌30min，制得混合液；
步骤二、向混合液中依次加入30份氟改性有机硅树脂、1.5份3-氨基丙基三甲氧基硅烷、1份分散剂5040、0.7份流平剂BYK-300、0.7份YS-202消泡剂，0.5份全氟硅油，搅拌速度1000r/min，中速搅拌30min后即可制备完毕，得到防冰涂料。
其中，聚四氟乙烯分散液的制备方法包括：
S1、称取聚四氟乙烯粉30份，乙酸丁酯10份，丙二醇甲醚醋酸酯5份，正己烷1份，分散剂0.1份备用；将乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、正己烷混合均匀得到混合溶剂；
S2、边搅拌边向混合溶剂中依次加入分散剂5040、聚四氟乙烯粉；
S3、搅拌速度3000r/min，高速搅拌30min，搅拌完后超声30min得到聚四氟乙烯分散液。
其中，所述纳米二氧化钛为疏水改性纳米二氧化钛，其粒径为10-20nm。
其中，所述碳纳米管的管径为1-2nm，管长为4-6μm。
其中，所述改性氧化铁黑为Fe3O4/SiO2微纳米复合粒子。
对比例1
与实施例1的区别在于：将原料氟改性有机硅树脂换成非改性的有机硅树脂，将原料聚四氟乙烯分散液换成聚四氟乙烯粉。
其他与实施例1相同。
对比例2
与实施例1的区别在于：不添加原料改性氧化铁黑、全氟硅油、碳纳米管。
其他与实施例1相同。
测试
对实施例1～5以及对比例1～2中提供的样品性能进行测试，测试结果如下表1所示：
表1本实施例1-3中提供的吸能超疏水超疏油防冰涂层的性能测试如下：
由表1可以看出，由实施例1～5涂料涂层的水接触角大于150°，正十二烷接触角大于119°，水滚动角小于10°，附着力为1级，具有耐老化、耐磨性、耐化学试剂、耐腐蚀性，结冰量小，脱冰率高，因此实施例1～5提供的提供的输电线路用吸能超疏水超疏油防冰涂料形成的涂料涂层具有超双疏、防覆冰功能，使得使用上述涂料涂层的输电线路具有明显的延时结冰效果，大大减少结冰量，使得使用本发明涂层的输电线路具有防冰的功能。
将实施例1～5与对比例1(采用非改性的有机硅树脂和聚四氟乙烯粉)、对比例2(未添加改性氧化铁黑、全氟硅油、碳纳米管)进行比较可以看出，实施例1～5的各项性能明显优于对比例1～2，由此说明，是否对有机硅树脂进行氟改性，以及是否对聚四氟乙烯粉进行分散处理，以及是否添加改性氧化铁黑、全氟硅油、碳纳米管，均会明显影响影响涂层的疏水疏油性，从而影响涂层的防冰效果，因此，本发明是通过各组分共同作用，最终具有吸能超疏水超疏油的效果。
以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
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