一种应用于输电线路的防冰涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种应用于输电线路的防冰涂层及其制备方法。该防冰涂层包括附着于导线本体上的聚能层和附着于聚能层上的高透自清洁层。该聚能层中包括10‑60％的光聚能吸收材料、5‑50％的磁致发热材料和10‑50％的成膜基料。该高透自清洁层中包括80‑95％的高透自清洁材料和5‑20％纳米增强增透材料。该防冰涂层适用于输电线路，具有较好的防覆冰效果，持续时间长，可减少导线上的覆冰量并延缓覆冰形成；在户外应用时，可有效避免蒙尘；由于其与导线本体的粘附性好、机械性能好，长期应用时也不会发生剥落现象。而且本发明专利技术防冰涂层可以直接在导线上制备形成，操作简单，无需进行线路改造，价格低廉，可以产生巨大的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于输电线路的防冰涂层及其制备方法
本专利技术属于功能材料领域，尤其涉及一种应用于输电线路的防冰涂层及其制备方法。
技术介绍
输电线路覆冰严重威胁全球电力网络的安全运行。加拿大、俄罗斯、美国、挪威、瑞典、捷克、日本、英国、芬兰、冰岛及我国北部和中西部高寒地带，输电线路覆冰导致电路损害以及由之引发的安全事故，严重影响人们生产生活，造成巨大经济损失。因此，线路覆冰灾害问题的防治意义重大。现有的防覆冰涂料作用都有限，目前研究最多的超疏水涂料虽然具有很好的防水、防污性能，但是试验研究证明(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)，超疏水涂料防覆冰能力差，有效期短，有了裂缝或防冰微观结构被破坏后容易使水渗透到股线间，形成结冰，难以长期、高效地维持防冰效果。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耗，不利于电能的输送。因此，目前亟需开发研究一种更高效、经济的防冰材料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种应用于输电线路的防冰涂层，同时还提供该防冰涂层的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种应用于输电线路导线的防冰涂层，所述防冰涂层包括聚能层和高透自清洁层，所述聚能层位于导线本体上，所述高透自清洁层位于聚能层上。上述的防冰涂层，优选的，所述聚能层的厚度为0.5-3mm，所述高透自清洁层的厚度为1-4mm。上述的防冰涂层，优选的，为了使聚能层保持较好的光吸收率及光磁致发热性能，所述聚能层主要由以下重量百分比的原料制备而成：光聚能吸收材料10-60％、磁致发热材料5-50％、成膜基料10-50％。上述的防冰涂层，优选的，所述光聚能吸收材料中包括以下重量百分比的组分：Fe2O31-20％、Co2O35-20％、MnO0-30％、Al2O31-20％、NiO1-30％、CuO1-10％、La2O30.1-2％、Y2O30.1-2％；所述磁致发热材料为Fe、Mn、Ni、Co的氧化物中的一种或多种；所述成膜基料为硅酸钾、硅酸钠、聚氨酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、硅酸酯中的一种或多种。上述的防冰涂层，优选的，所述高透自清洁层主要由以下重量百分比的原料制备而成：高透自清洁材料80-95％、纳米增强增透材料5-20％。上述的防冰涂层，优选的，所述高透自清洁涂层材料为烷基硅烷、氟烷基硅烷、烷基二硅氮烷中的一种或多种；所述纳米增强增透材料为纳米二氧化硅溶胶、纳米三氧化铝溶胶、纳米氧化钛溶胶、纳米氧化锆溶胶、纳米氧化锌溶胶、纳米氧化铈溶胶中的一种或多种。本专利技术的防冰涂层，主要基于利用光聚能吸收材料高效聚集环境中的光能，采用自然光高效聚能后产生的热能进行防冰，实现防冰应用。本专利技术利用磁致发热材料来增强热能密度，改善覆冰期间环境中的光能有限尤其是夜间少光的情况下的覆冰现象，并针对不同的防冰等级调节材料的应用量，如针对覆冰较严重、温度较低、阳光较少的地区设计聚能层时添加20-50％的磁致发热材料，而针对覆冰较少、温度较高、阳光较充足的地区在聚能层中添加5-20％的磁致发热材料，以减少材料磁致发热导致的线路损耗，实现兼顾高效性和经济性的防冰应用。本专利技术利用高透自清洁层，来改善自然环境中涂层材料表面容易脏污、出现蒙尘的现象，避免导致透光率急剧降低，同时使光聚能材料可持续保持光能吸收，获得长期、综合高效的防冰效果。本专利技术还研究发现，高透自清洁涂层材料虽然具有较好的光透过性，但机械强度不够，造成防冰应用时容易被剥落，以及容易在外力下被破坏。因此，本专利技术还创造性地提出应用添加具有机械增强和光增透功能的增强增透材料，来增强涂层材料的机械强度。而常用的涂层材料机械增强剂如白炭黑、碳酸钙、氧化镁等透光能力差，应用时使高透自清洁涂层材料失去透光能力，不能应用于本专利技术中。。作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种上述的防冰涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)将光聚能吸收材料、磁致发热材料和成膜基料通过机械混合，在1000-1500r/min的转速下高速分散1-3小时，获得制备聚能层的组合物A；将高透自清洁材料和纳米增强增透材料通过机械混合，在1000-1500r/min的转速下高速分散0.5-1小时，获得制备高透自清洁层的组合物B；(2)将组合物A涂覆于导线本体表面，待其风干后于导线本体表面获得聚能层，再将组合物B涂覆于聚能层表面，待其风干后于聚能层表面获得高透自清洁层。上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中光聚能吸收材料的制备方法包括以下具体操作步骤：将Fe2O3、Co2O3、MnO、Al2O3、NiO、CuO、La2O3、Y2O3混合后用砂磨法均匀研磨至颗粒粒径小于1微米，得到混合粉末，将粉末在900-1200℃下煅烧4-8小时，自然冷却后，再利用砂磨法均匀研磨至颗粒粒径小于500纳米，得到光聚能吸收材料。上述的制备方法，优选的，所述涂覆方式为喷涂、漆涂或浸涂；在进行涂覆前，先采用乙醇和丙酮清洗所述导线本体的表面，并对导线本体进行表面光滑处理。上述的制备方法，优选的，所述步骤(2)中涂覆组合物A后需风干3-5小时，涂覆组合物B后需风干10-12小时。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的防冰涂层，通过利用光聚能吸收材料聚集环境中的光能，利用磁致发热材料增强热能密度，利用高透自清洁层持续保持光能吸收，最终获得高效的综合防冰效果；通过调节磁致发热材料的用量，可以设计应用于不同覆冰程度地区的防冰。本专利技术的防冰涂层适用于输电线路，具有较好的防覆冰效果，并且持续时间长，可以大大减少导线上的覆冰量并延缓覆冰的形成；在户外应用时，可有效避免蒙尘；由于其与导线本体的粘附性好、机械性能好，长期应用时也不会发生剥落现象。而且本专利技术防冰涂层可以直接在导线上制备形成，操作简单，无需进行线路改造，价格低廉，可以产生巨大的经济效益。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术中防冰涂层的结构示意图。图例说明：1、导线本体；2、聚能层；3、高透自清洁层。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。本专利技术的应用于输电线路的防冰涂层，该防冰涂层包括聚能层2和高透自清洁层3，聚能层2位于导线本体1上，高透自清洁层3位于聚能层2上，其结构示意图如图1所示。以重量百分比计，聚能层中包含10-60％光聚能吸收材料、5-50％磁致发热材料、10-30％成膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于输电线路的防冰涂层，其特征在于，所述防冰涂层包括聚能层和高透自清洁层，所述聚能层位于导线本体上，所述高透自清洁层位于聚能层上。

【技术特征摘要】
1.一种应用于输电线路的防冰涂层，其特征在于，所述防冰涂层包括聚能层和高透自清洁层，所述聚能层位于导线本体上，所述高透自清洁层位于聚能层上。2.根据权利要求1所述的防冰涂层，其特征在于，所述聚能层的厚度为0.5-3mm，所述高透自清洁层的厚度为1-4mm。3.根据权利要求1或2所述的防冰涂层，其特征在于，所述聚能层主要由以下重量百分比的原料制备而成：光聚能吸收材料10-60％、磁致发热材料5-50％、成膜基料10-50％。4.根据权利要求3所述的防冰涂层，其特征在于，所述光聚能吸收材料中包括以下重量百分比的组分：Fe2O31-20％、Co2O35-20％、MnO0-30％、Al2O31-20％、NiO1-30％、CuO1-10％、La2O30.1-2％、Y2O30.1-2％；所述磁致发热材料为Fe、Mn、Ni、Co的氧化物中的一种或多种；所述成膜基料为硅酸钾、硅酸钠、聚氨酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、硅酸酯中的一种或多种。5.根据权利要求1或2所述的防冰涂层，其特征在于，所述高透自清洁层主要由以下重量百分比的原料制备而成：高透自清洁材料80-95％、纳米增强增透材料5-20％。6.根据权利要求5所述的防冰涂层，其特征在于，所述高透自清洁涂层材料为烷基硅烷、氟烷基硅烷、烷基二硅氮烷中的一种或多种；所述纳米增强增透材料为纳米二氧化硅溶胶、纳米三氧化铝溶胶、纳米氧化钛溶胶、纳米氧化锆溶胶、纳米氧化锌溶胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆佳政，陈宝辉，方针，金灵华，李波，吴传平，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力公司防灾减灾中心，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43