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[据涂料涂装资讯网2月29日报道] 胡小华 1 , 魏锡文 1 , 陈　蓓 2 , 谢　敏 1 , 陈宣呈 1 (1 . 重庆大学化学化工学院 , 400044; 2 . 重庆大学资源与环境科学学院 , 400044) 摘　要 : 用改性的硅溶胶 - 苯丙乳液为基料 , 吸光性能良好的 FeMnCuOx 为颜料 , 制备疏水防冰涂料。对所制备的涂料进行了性能检测和应用实验 , 结果表明 : 该涂料具有一定防覆冰性能 , 在 - 20 ～ 0 ℃和较高相对湿度的实验室条件下具有减缓铝线表面结冰的作用 , 同时该涂料还具有较好的结合力和耐候性。 关键词 : 防覆冰涂料 ; 输电导线 ; 硅溶胶 ; 乳液 0 　引　言 输电线路的覆冰和积雪严重威胁着电力和通信网络的安全运行 , 目前尚无可靠的方法加以解决 , 较有前途的方案是采用防覆冰专用涂料 [ 1 ] , 其主要组成为具有高疏水性的基料和特定吸光传热性能的颜料。现有的氟塑料、硅橡胶等疏水涂料 , 虽然防水性较好 , 但无明显的防覆冰作用 , 尤其在气温低 , 水雾呈过冷却的情况下 , 防冰效果更差 [ 2 ] ; 美国 Martin Corp 等利用 F - 6331 铁黑作发射体 , 水玻璃作成膜物 [ 3 ] , 所得涂膜的吸收率提高 , 但防水性能不好 ; 日本 Des cem te Itd .用 C 、 Al 作发射体 , Boris Kidric It 1 利用有机炭黑配合 SiO 2 作发射体 , 提高了光谱选择性 , 但是传热和保温效果仍显不足 [ 4 ] ; 用丙烯酸酯改性的硅氧烷树脂作成膜物 , 提高了选择性 , 但成本较贵 [ 5 ] ; 也有报道用有机硅改性丙烯酸树脂为粘结剂 , 以 Fe 2 O 3 - Cr 2 0 3 和 MnO 2 为颜料 , 或用 为颜料 , 乙丙橡胶或氟树脂为粘结剂 , 但形成的涂膜易老化变形 , 使用寿命短 [ 6 - 7 ] 。这些结果表明 , 要获得性能良好的有实用价值的防覆冰涂层 , 在成膜物质的选择、配套颜料的制备、涂料合成工艺以及相关因素的影响等方面还有大量的工作有待开展。 1 　实验部分 本文采用改性硅溶胶 - 苯丙乳液为成膜物质 , 在适当条件下发生反应生成具有网状结构的疏水性基料 , 然后加入过渡金属复合氧化物 FeMnCuO x 颜料制成有一定防覆冰性能的涂料。具体做法是 : 先用氟硅酸盐将硅溶胶改性 , 增加其耐水性和成膜能力 ; 然后和适量苯丙乳液混合 , 加入分散剂搅拌均匀再用球磨机充分研磨分散 , 并于低速搅拌下加入增稠剂、成膜剂、消泡剂搅拌均匀 , 同时 , 通过水热反应合成过渡金属复合氧化物 FeMnCuO x , 测定并确定其性能 , 在高速分散机中进行分散达到所需粒径 ; 最后 , 将颜料、基料和其他必要的添加剂混合 , 充分搅拌分散制成涂料 , 涂覆在已经表面处理过的铝导线上固化成膜 , 然后进行性能检测。 2 　结果和讨论 2. 1 　颜料粒径的影响 颜料粒径大小对涂料的性能影响很大。通常 , 当涂层厚度增大时 , 其吸收率也会随着增加 , 直到趋近于一稳定值。因此 , 要保持低的发射率和高的吸收率 , 就要求吸热涂层厚度要薄。这也要求所用的颜料 FeMnCuO x 粒径要小。通常涂料用颜料适宜的粒径范围在亚微米至微米水平。根据对防覆冰涂料的试验 , 所用颜料也应以微米级别为宜。图 1 是用 RISE- 2008 型激光粒径仪测定所制颜料粒径分布的结果 , 分布曲线表明该颜料的平均粒径为 10 μ m 左右。 2. 2 　防腐蚀性能及其检测 防覆冰涂料应有利于大气环境中导线的防腐蚀性能的改善 , 为此 , 用电化学工作站测定了不同颜基比涂料的腐蚀电压。图 2 表明 , 有涂料保护铝导线的腐蚀电压要明显高于裸铝导线的腐蚀电压 ( - 1.3441 V) ; 而在不同颜基比的涂料中 , 颜基比的增大腐蚀电压也相应地增加 , 当颜基比为 40% 时其腐蚀电压最大 ( - 0.7488 V) , 颜基比为 10% 腐蚀电压最小 ( - 0.7521 V) 。考虑到涂料本身的质量对输电导线的影响 , 本文最终所选颜基比为 30% 。 2. 3 　涂料防冰性能检测 将裸导线和涂覆涂料的导线分别精确称质量后 , 同时放入冰箱。在冰箱下部搁置一盛水容器 ( 为降低冰的凝固点 , 在水里加入少量的 CaCl 2 ) , 同时在导线上方固定一滴水装置 , 该装置底部开若干小孔 , 使小水滴能不断滴落到导线上 , 实验中适时换掉水箱内结冰的水 , 以保证冰箱内的湿度 , 更好地模拟实际情况。在 - 20 ～ 0 ℃之间 , 每隔 5 ℃ 取一个实验点 , 实验时间皆为 12 h 。 在相同温度下 , 被涂覆导线的相对覆冰量要比裸导线的小 , - 10 ℃ 时被涂覆导线的覆冰量约为裸导线的 1 /5, 以后也大体保持在这一水平。从外观看这一温度区域经 12 h 低温高湿处理后被涂覆导线上基本只有水滴和很薄的白雾 , 而裸导线表面已凝结出针尖状的冰凌 , 这说明被涂覆导线表面的涂料有很好的疏水性 , 能有效地抑制导线表面的结冰 , 并且涂料能减小冰的附着力 , 使冰容易在重力的作用下脱落。 总体看裸导线的覆冰量要比被涂覆导线增加的多 , 温度在 - 5 ～ 0 ℃之间时 , 体系开始的相对湿度在 80% 左右 , 这个过程是导线覆冰量的湿增长过程 , 所以覆冰量有很大程度的增加 ; 当温度下降到 - 10 ～ - 5 ℃ 之间时 , 是湿增长与干增长的临界过程 , 这个时候水分充足、过冷却水容易结冰 , 此时覆冰量的增长远远超过湿增长过程 ; 当温度下降到 - 10 ℃ , 由于环境中的过冷却水已全部冻结 , 体系相对湿度下降得快 , 导线表面的增质量和失质量逐渐趋于平衡 , 因此干增长过程中覆冰量基本没有变化。 2. 4 　涂膜其他性能 涂膜其他性能见表 2 。 3 　结　语 采用改性硅溶胶 - 苯丙乳液为基料 , 吸光性能良好的 FeMnCuO x 为颜料的疏水防冰涂料 , 在 - 20 ～ 0 ℃ 的实验室条件下对静态 ( 未通电和考虑风速 ) 铝导线有一定的防冰效果 , 是值得研发的一种具有发展前景的防覆冰涂料。