[发明专利]防覆冰纳米复合涂料及用途

说明书

技术领域

本发明涉及一类防覆冰纳米复合涂料及用途。本发明属于化学化工、材料技术领域。 

背景技术

随着现代工业的迅猛发展，对电网供电的可靠性要求越来越高。覆冰和积雪是一种自然现象，然而对于电力系统覆冰则是自然灾害，线路覆冰严重威胁着电力系统的安全运行。输电线路覆冰对电力系统造成的危害包括引起导线舞动、断线、杆塔倒塌以及引发闪络等机械及电气事故。输电线路覆冰积雪严重威胁着电力及通信网络的安全可靠运行。 

输电线路的覆冰和积雪威胁着电力及通信网络的安全运行。在俄罗斯、加拿大、美国、日本、英国、芬兰、冰岛及我国北部和中西部高寒地带，输电线路覆冰导致的电路损害以及由之引发的安全事故，常常给当地人们的生活和生产带来极大的不便，并造成巨大的经济损失。我国是输电线路覆冰严重的地区之一，线路冰害事故发生的概率居于世界前列。输电线路覆冰事故在我国比较广泛，许多地区输电线路都曾发生过冰害事故。最近30年来，大面积冰害事故在全国各地时有发生。 

覆冰是由非常复杂的天气过程和微物理过程相结合而形成，按形成条件以及危害程度分类有雨淞覆冰、混合凇覆、冰雾凇覆冰、白霜、积雪等基本类型。混合凇是一个复合覆冰过程，首先是雨凇，然后雾凇，是一种交替冰的形式，生长速度快，对导线危害特别严重。 

导线覆冰是在大气温度接近或低于0℃时，有低温水滴及湿雪降水并被冰结在温度接近或低于0℃的物体上的白色透明或不透明的冰层。若被覆冰物是导线，则称之导线覆冰。覆冰的形成与空气湿度有很大的关系，比如南方冬天天气潮湿，像两湖、江浙、广西贵州等地下的不仅是雪，而是雨夹雪和比雪更可怕的冻雨，边降边冻，能立即黏附在裸露物的外表，形成越来越厚的坚硬冰层，并且不易铲除。 

一般电力线路在设计时允许承受10-20毫米的覆冰厚度，当导线表面的覆冰越积越厚，超过设计标准时，导线在承受几百公斤到几吨的荷载的情况下，这时导线自重及所覆的冰重产生的拉力将通过导线、导线金具、绝缘子传递给杆塔，杆塔又将拉力传给拉线，只要导线、金具、绝缘子、杆塔、拉线、拉线绝缘子、拉线固定件等其中一个环节承受不住所受拉力， 就将会出现倒塔和断线的事故，这种事故往往会扩展至一个耐张段，有时一个耐张段的覆冰重量有时竞达40多吨，铁塔主材或包钢螺栓承受不了如此大的拉力而折断主材，或拉断包钢螺栓，导致铁塔主材拉折，铁塔部分倒下，并将波及一个耐张段，引起严重的后果，造成停电事故。 

导线覆冰严重影响着高压输电线路的安全运行，覆冰带来了安全生产方面的危害，并加大了维护工作量，增加了企业成本，减少了供电收入。因此有效地避免和防止冰灾对高压输电线路造成的危害，是电力企业必须要面对的课题。 

对于输电线路，除冰防冰方法可分为四类：即热力除冰、防冰方法，机械除冰方法，被动防冰方法和其他防冰方法。到目前为止，国内外研究和探索的防冰、除冰方法主要有憎水性涂料防冰方法、机械除冰装置、短路电流融冰方法、过负载电路熔冰技术、低居里材料防冰技术、气动脉冲除冰技术及电磁脉冲除冰方法等，这些方法在工程实践中都有应用实例，并取得了一定的效果。 

利用憎水性和憎冰性涂料达到防覆冰目的是被动方法之一。在导线或绝缘子表面及铁塔上部覆涂具有憎水性能的涂料，降低冰与积覆物体表面的附着力，虽不能完全防止冰的形成，但可使冻雨或雪等在冻结或粘结到导线或绝缘子之前就可在自然力，如风或导线及绝缘子摆动时的力的作用下即能滑落，或者使冰或雪在导线或绝缘子上的附着力明显降低，同样可以达到防止覆冰、减少线路出现冰害事故的目的。 

目前没有从根本上阻止冰形成的涂料，涂料的作用是最大限度的减少冰的附着力，减少覆冰量并使其极易脱落和除去。然而不是所有涂料都具有防冰效果。具有防冰效果的涂料具有以下特性： 

(1)低表面能，即冰在涂料表面的张力低或冰在其表面的粘附力小； 

(2)强憎水性能，即水滴在其表面的接触角大。 

目前用于防冰涂料研究有烷烃、烯烃、有机硅等类化合物，如丙烯酸烘漆、聚四氟乙烯及有机硅漆等。