專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于延緩電力系統(tǒng)接地網(wǎng)腐蝕的涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)接地網(wǎng)防腐蝕技術(shù)，具體涉及一種用于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)防腐蝕的涂層及其制備方法。
背景技術(shù)：
在發(fā)、變電系統(tǒng)中，接地網(wǎng)是重要的基礎(chǔ)部分之一，其品質(zhì)好壞直接關(guān)系到設(shè)備、 人身和電網(wǎng)運(yùn)行的安全。據(jù)分析，在電網(wǎng)安全事故中，因接地網(wǎng)材料腐蝕造成的事故占有相當(dāng)比例，因此，有效控制接地網(wǎng)的腐蝕對(duì)于提高供電系統(tǒng)的安全具有重要意義。目前，常規(guī)防護(hù)接地網(wǎng)腐蝕的方法包括采用銅材、陰極保護(hù)、周邊用含緩蝕劑的膨潤(rùn)土填充等方法，這幾種方法均有技術(shù)復(fù)雜、保護(hù)區(qū)域不均勻或成本較高的問(wèn)題。英、美等國(guó)家也有采用防腐導(dǎo)電涂料的做法，其主要組分包括鎳粉、石墨粉等，但是從實(shí)踐結(jié)果來(lái)看易出現(xiàn)導(dǎo)電性不穩(wěn)定的問(wèn)題。以納米碳為填料以及應(yīng)用導(dǎo)電聚合物也有嘗試，但是聚合物的抗老化性能有待提高?？傊?，用于接地網(wǎng)的防護(hù)技術(shù)亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)防腐蝕的涂層，以實(shí)現(xiàn)有效提高接地網(wǎng)材料的耐環(huán)境腐蝕能力，延長(zhǎng)接地網(wǎng)系統(tǒng)無(wú)故障運(yùn)行周期，從而改進(jìn)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行保障水平。本發(fā)明的另一目的是提供上述用于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)防腐蝕的涂層的制備方法。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種用于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)防腐蝕的涂層，由以下各原料制成的溶膠0. Γ0. 6mol含有烷氧基的金屬有機(jī)化合物、1. (Γ4. Omol醇溶劑、(TO. 0015mol酸度調(diào)節(jié)劑，占最終涂層總質(zhì)量0.廣40%的固體微粒和0. 00Γ0. 005mol催化劑；所述的含有烷氧基的金屬有機(jī)化合物為正硅酸乙酯、鈦酸丁酯、四丁基鋯、Y -氨丙基三乙氧基硅烷的一種或多種的任意比例混合， 所述的醇溶劑為乙醇，所述的酸度調(diào)節(jié)劑為乙酸，所述的固體微粒為包括但不限于金屬鋁、 金屬鋅、氧化鋅或四氧化三鐵；所述的催化劑為磷酸、硝酸或有機(jī)酸。常用的有機(jī)酸包括丙酸、乙二酸和丁酸等。一種制備上述的用于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)防腐蝕的涂層的方法控溫(T80°C，攪拌下，在容器中依次加入乙醇、含有烷氧基的金屬有機(jī)化合物和催化劑，待含有烷氧基的金屬有機(jī)化合物初步水解后，再緩緩加入固體微粒，待體系充分混合后，攪拌0. 5^24h使混合物反應(yīng)，停止攪拌繼續(xù)反應(yīng)廣24h，成為溶膠。上述用于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)防腐蝕的涂層的使用方法將經(jīng)過(guò)完全前處理的金屬接地網(wǎng)型材浸入溶膠中，停留片刻，然后勻速將其平穩(wěn)地從溶膠中提拉出來(lái)，溶膠在型材表面凝膠化而成膜；控溫(T60°C，控相對(duì)濕度80%，空氣中干燥10mirT4h后，轉(zhuǎn)移至加熱爐中， 在氮?dú)夥毡Ｗo(hù)下，控制升溫速率為5°C /min，直至125°C，然后保溫30min，隨后自然冷卻，即可。
所述的勻速為1 20cm/min。涂層的涂覆方式為浸涂、噴涂、旋涂或刷涂。本發(fā)明的涂層為采用溶膠_凝膠法制備有機(jī)_無(wú)機(jī)雜化材料，控制要素包括以下幾方面有機(jī)/無(wú)機(jī)摩爾比、溶劑/固體份摩爾比、體系的酸度、催化劑的種類(lèi)和用量、水解時(shí)間、所選醇溶劑的種類(lèi)、溫度以及濕度等因素。主要原料為至少一種含有烷氧基的金屬有機(jī)化合物，如正硅酸乙酯、鈦酸丁酯、四丁基鋯、Y “氨丙基三乙氧基硅烷等，并加入固體微粒，通過(guò)水解縮聚反應(yīng)生成雜化溶膠。用該溶膠制備涂層，基本工藝流程為基體表面處理 —涂覆一干燥一必要的后處理。涂覆方式包括浸涂、噴涂、旋涂、刷涂或其它合適的技術(shù)。涂層的厚度由溶膠粘度和涂覆次數(shù)來(lái)控制。有益效果與現(xiàn)有的防腐技術(shù)相比，本發(fā)明的用于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)防腐蝕的涂層具有的突出優(yōu)點(diǎn)包括該涂層為二氧化硅基的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合涂層，可以有效提高接地網(wǎng)材料的耐環(huán)境腐蝕能力，維持材料表面的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，延長(zhǎng)接地網(wǎng)系統(tǒng)無(wú)故障運(yùn)行周期，從而改進(jìn)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行保障水平。同時(shí)，涂層的使用不會(huì)顯著影響接地網(wǎng)組件的整體電阻，可以滿(mǎn)足電網(wǎng)系統(tǒng)的日常運(yùn)行要求，對(duì)制造和運(yùn)行成本沒(méi)有顯著影響，具有良好的適用性。經(jīng)過(guò)模擬試件土壤掩埋加速試驗(yàn)證明，試件的表面狀態(tài)基本穩(wěn)定，能夠滿(mǎn)足使用要求。


圖1是實(shí)施例1的各溶膠的原料組成和使用量圖； 圖2是實(shí)施例4的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(腐蝕率-耐蝕性類(lèi)別)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋。實(shí)施例1
控溫(TSOtMOiTlOOOrpm攪拌下，在容器中依次加入設(shè)計(jì)量的乙醇、正硅酸乙酯 (TEOS)以及催化劑，待TEOS初步水解后，再緩緩加入一定量的Y-氨丙基三乙氧基硅烷， 以及設(shè)計(jì)品種和設(shè)計(jì)量的固體微粒，待體系充分混合后，攪拌0. 5^24h使混合物反應(yīng)，之后停止攪拌，令混合物繼續(xù)反應(yīng)廣24h，成為溶膠。具體各溶膠的原料組成和使用量入圖1所示。實(shí)施例2
將經(jīng)過(guò)完全前處理的金屬接地網(wǎng)型材浸入實(shí)施例1中的任一溶膠中，停留片刻(約廣60min)，然后以精確控制的均勻速度，例如1 20cm/min，將其平穩(wěn)地從溶膠中提拉出來(lái)，隨著溶劑揮發(fā)，溶膠在型材表面凝膠化而成膜。將其置于(T60°C、相對(duì)濕度80%的空氣中充分干燥10mirT4h后，轉(zhuǎn)移至加熱爐中，在氮?dú)夥毡Ｗo(hù)下，控制升溫速率為5°C /min，直至125°C，并保溫30min,隨后自然冷卻，即可。型材前處理的目的在于徹底清除其表面附著的污物和氧化物，并使之活化。主要處理方式包括溶劑除油、必要的酸洗以及清潔步驟，一般可以按照金屬零件表面前處理的通行方法進(jìn)行。實(shí)施例3
涂覆方式也可以采用噴涂、旋涂和刷涂的方式實(shí)現(xiàn)。涂覆方式的選擇取決于型材的結(jié)構(gòu)。噴涂適用于無(wú)法移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，實(shí)施噴涂時(shí)將實(shí)施例1中的任一溶膠置于噴槍中， 以壓力為0. 2^1. OMPa的壓縮空氣為載氣，用與常規(guī)涂料噴涂施工的相近要領(lǐng)將溶膠噴涂于經(jīng)過(guò)完全前處理的結(jié)構(gòu)件表面，空氣中干燥l(T20min后視需要噴涂第二層并重復(fù)3、 遍，然后置于(T60°C、相對(duì)濕度80%的空氣中經(jīng)過(guò)10mirT4h充分干燥后，用局部加熱裝置使工件在在氮?dú)夥毡Ｗo(hù)下，控制升溫速率為5°C /min，直至125°C，并保溫30min，隨后自然冷卻。旋涂適用于平板型材，實(shí)施旋涂時(shí)將經(jīng)過(guò)完全前處理的工件水平固定于旋轉(zhuǎn)裝置上，保持轉(zhuǎn)速3(T200rpm，令實(shí)施例1中的任一溶膠以1. (Γ30. Oml/min的速率垂直滴于工件平面的幾何中心，使之均勻向工件外緣分布。旋涂結(jié)束后的后續(xù)處理同噴涂方式。刷涂適用于固定結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜外形的工件，刷涂的施工方式類(lèi)似于普通涂料的刷涂施工。將實(shí)施例1中的任一溶膠刷涂于經(jīng)過(guò)完全前處理的工件表面，初步干燥后視需要重復(fù)刷涂若干層。刷涂結(jié)束后的后續(xù)處理同噴涂方式。 實(shí)施例4模擬試件土壤掩埋加速試驗(yàn)
(1)基質(zhì)土選取上海浦東地區(qū)典型土壤(有機(jī)質(zhì)<3%)，pH4. 5 6. 5，含水率(wt%) 20 30，電阻率(Ω · cm) 5 15。(2)方法任選實(shí)施例2或3涂層處理后的金屬接地網(wǎng)型材，埋深0. 5m，溫度30°C， 進(jìn)行土壤掩埋加速試驗(yàn)0. 3^2. 4y。( 3 )評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如圖2和表1所示。表1評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(腐蝕率_評(píng)價(jià))
權(quán)利要求
1.一種用于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)防腐蝕的涂層，其特征在于，由以下各原料制成的溶膠: 0. Γ0. 6mol含有烷氧基的金屬有機(jī)化合物、1. (Γ4. Omol醇溶劑、(TO. 0015mol酸度調(diào)節(jié)劑， 占最終涂層總質(zhì)量0.廣40%的固體微粒和0. 00Γ0. 005mol催化劑；所述的含有烷氧基的金屬有機(jī)化合物為正硅酸乙酯、鈦酸丁酯、四丁基鋯、Y“氨丙基三乙氧基硅烷的一種或多種的任意比例混合，所述的醇溶劑為乙醇，所述的酸度調(diào)節(jié)劑為乙酸，所述的固體微粒為金屬鋁、金屬鋅、氧化鋅或四氧化三鐵；所述的催化劑為磷酸、硝酸或有機(jī)酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)防腐蝕的涂層，其特征在于所述的有機(jī)酸為丙酸、乙二酸或丁酸。
3.一種制備權(quán)利要求1所述的用于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)防腐蝕的涂層的方法，其特征在于控溫(T80°C，攪拌下，在容器中依次加入乙醇、含有烷氧基的金屬有機(jī)化合物和催化劑，待含有烷氧基的金屬有機(jī)化合物初步水解后，再緩緩加入固體微粒，待體系充分混合后，攪拌0. 5 24h使混合物反應(yīng)，停止攪拌繼續(xù)反應(yīng)廣24h，成為溶膠。
4.權(quán)利要求1所述用于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)防腐蝕的涂層的使用方法，其特征在于將經(jīng)過(guò)完全前處理的金屬接地網(wǎng)型材浸入溶膠中，停留片刻，然后勻速將其平穩(wěn)地從溶膠中提拉出來(lái)，溶膠在型材表面凝膠化而成膜；控溫(T60°C，控相對(duì)濕度80%，空氣中干燥 10mirT4h后，轉(zhuǎn)移至加熱爐中，在氮?dú)夥毡Ｗo(hù)下，控制升溫速率為5°C /min,直至125°C，然后保溫30min，隨后自然冷卻，即可。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)防腐蝕的涂層的使用方法，其特征在于所述的勻速為1 20cm/min。
6.權(quán)利要求1所述用于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)防腐蝕的涂層的使用方法，其特征在于涂層的涂覆方式為浸涂、噴涂、旋涂或刷涂。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于電力系統(tǒng)接地網(wǎng)防腐蝕的涂層，由以下各原料制成的溶膠0.1~0.6mol含有烷氧基的金屬有機(jī)化合物、1.0~4.0mol醇溶劑、0~0.0015mol酸度調(diào)節(jié)劑，占最終涂層總質(zhì)量0.1~40%的固體微粒和0.001~0.005mol催化劑；所述的含有烷氧基的金屬有機(jī)化合物為正硅酸乙酯、鈦酸丁酯、四丁基鋯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷的一種或多種的任意比例混合，所述的醇溶劑為乙醇，所述的酸度調(diào)節(jié)劑為乙酸。該涂層為二氧化硅基的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合涂層，可以有效提高接地網(wǎng)材料的耐環(huán)境腐蝕能力，維持材料表面的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，延長(zhǎng)接地網(wǎng)系統(tǒng)無(wú)故障運(yùn)行周期，從而改進(jìn)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行保障水平。經(jīng)過(guò)模擬試件土壤掩埋加速試驗(yàn)證明，試件的表面狀態(tài)基本穩(wěn)定，能夠滿(mǎn)足使用要求。
文檔編號(hào)C09D1/00GK102268199SQ201110146160
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者孫陽(yáng)盛, 張華 , 李澄, 王加余, 胡孝昀, 謝邦鵬 申請(qǐng)人:孫陽(yáng)盛, 張華 , 李澄, 王加余, 胡孝昀, 謝邦鵬