一种用于电线冬季防积雪结冻的涂料的制作方法

本发明涉及电力防护涂料，具体是指一种用于电线冬季防积雪结冻的涂料。

背景技术：

1、冬季低温、雨雪、冻雨天气是影响电力线路安全稳定运行的核心灾害因素，我国南方高寒山区、北方严寒地区冬季极易出现电线积雪、覆冰现象。电线表面积雪结冰后，会大幅增加线缆负重，引发线缆弧垂增大、杆塔倾斜、导线断裂、金具损坏等故障，严重时会造成大面积停电、电力系统瘫痪，给工农业生产和居民生活带来巨大经济损失，同时严重威胁电网运行安全。

2、目前行业内电线防覆冰、除积雪技术主要分为机械除冰、热力融冰、化学防冰涂料三大类。其中，机械除冰依靠人工、机械振打、激光除冰等方式，存在作业风险高、效率低、易损伤线缆表层结构、无法提前预防积雪结冰的问题，属于被动除冰技术，治标不治本；热力融冰多采用通电加热、外敷加热带等方式，需要持续消耗电能，能耗成本高，长期运行能源损耗大，且外接设备易受低温老化、风雪损坏，维护成本高昂，不符合节能环保的电力运维发展理念。

3、化学防冰涂料是当前主流的主动防护技术，凭借施工便捷、防护长效、无需人工干预的优势得到广泛应用。现有防冰涂料多以氟碳树脂、聚氨酯、环氧树脂为基体，搭配疏水助剂、抗冻助剂制备而成，核心原理为超疏水表面阻隔冰雪附着。但现有涂料存在诸多技术缺陷：其一，低温适配性差，冬季零下低温环境下涂层易脆裂、脱落，韧性大幅下降，防护时效短；其二，功能单一，仅依靠物理疏水防冰，无法抑制低温下冰层晶核生长，积雪潮湿环境下仍会出现薄冰附着，防冰效果有限；其三，环保性不足，多数商用防冰涂料含氟助剂、高voc溶剂，施工和使用过程中会产生污染物，破坏生态环境，不符合绿色电力建设要求；其四，多为单组份体系，成膜交联度低，附着力、耐候性、耐老化性能差，长期户外使用易粉化、起皮。

4、现有技术中，鲜有将相变储能技术与mma改性树脂结合应用于电线防冰涂料的方案，且无成熟的双组份节能环保型防积雪结冻涂料体系。常规相变防冰材料多应用于建筑保温、设备控温领域，低温适配区间窄，无法适配户外零下20℃～0℃的电线低温防护场景，同时存在相变材料易析出、与树脂基体相容性差、成膜不致密的问题，导致涂层防护性能衰减快、使用寿命短。同时，现有涂料制备和固化过程多需要高温烘烤，能耗高、工艺复杂，无法满足户外现场施工的便捷性需求。

5、针对现有技术存在的低温性能差、防冰效率低、能耗高、环保性差、适配性弱、使用寿命短等缺陷，本发明创新性提出以mma改性树脂为成膜基体、低温相变材料为功能核心的双组份涂料体系，通过配方优化和工艺创新，实现被动储能调温、超疏水自清洁、长效耐候防护多重功能，全程低能耗、零污染，解决传统电线防冰技术的各类痛点，具备极高的推广应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有电线防冰涂料低温性能差、防冰时效短、能耗高、环保性差、基体与功能填料相容性差、成膜性能不佳的缺陷，提供一种用于电线冬季防积雪结冻的涂料。本发明通过mma树脂改性搭配专用低温相变材料，构建双组份常温固化体系，依托相变储能被动调温技术从根源抑制积雪结冰，结合超疏水自清洁技术实现冰雪快速脱落，同时全程无高能耗工序、无有害污染物释放，兼顾防护性能与节能环保特性，适配各类户外电线冬季长效防护。

2、技术方案

3、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

4、一种用于电线冬季防积雪结冻的涂料，包括a组份和b组份，a、b组份质量配比为2～3:1，两组分混合后常温交联固化成膜；所述涂料整体无氟、无重金属、低voc，具备低温相变储能调温、超疏水防附着、自清洁防积雪、耐候抗老化多重节能环保功能。

5、所述a组份为mma改性复合基体料，按质量份数计，包括以下原料：甲基丙烯酸甲酯（mma）45～55份、改性丙烯酸弹性单体10～15份、环保无苯溶剂20～25份、纳米疏水改性填料3～6份、分散剂1～2份、流平剂0.5～1份、消泡剂0.3～0.8份、抗紫外老化剂0.2～0.5份。

6、所述b组份为低温相变固化功能料，按质量份数计，包括以下原料：低温有机相变储能材料35～45份、交联固化剂15～20份、低温相容助剂8～12份、环保增韧剂5～8份、防冻稳定剂3～5份、去离子水10～15份。

7、进一步地，所述mma为精制工业级甲基丙烯酸甲酯，纯度≥99.5%，粘度1.1～1.5mpa·s，具备优异的成膜性、附着力和低温成膜稳定性，适配电线曲面基材。

8、进一步地，所述改性丙烯酸弹性单体为丙烯酸丁酯与丙烯酸异辛酯的复配单体，质量比2:1，可显著提升mma树脂的低温韧性，避免冬季低温涂层脆裂脱落，保障涂层在-30℃～50℃环境下的柔性稳定性。

9、进一步地，所述环保无苯溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯，无苯、低voc、挥发性弱，相较于传统二甲苯、甲苯溶剂，污染物排放降低90%以上，节能环保且对基材无腐蚀。

10、进一步地，所述纳米疏水改性填料为纳米二氧化硅与纳米氧化铝的复配粉体，粒径20～50nm，质量比3:1，经过硅烷偶联剂表面疏水改性，可在涂层表面构建微纳粗糙疏水结构，水接触角≥135°，实现积雪、冰水无附着自清洁效果。

11、进一步地，所述低温有机相变储能材料为正十四烷与正十五烷的复配相变材料，相变温度区间为-15℃～5℃，精准适配我国大部分地区冬季电线低温环境，相变潜热≥180j/g，低温储能、释热效率高，无挥发、无泄漏、稳定性强，区别于常规高温相变材料，可在冬季低温区间持续发挥调温防冰作用。

12、进一步地，所述交联固化剂为环保型脂肪族聚异氰酸酯固化剂，无游离tdi，毒性极低，可与mma基体发生交联反应，提升涂层致密性、附着力和耐候性，且常温即可固化，无需加热，大幅降低施工能耗。

13、进一步地，所述低温相容助剂为聚乙二醇200，可有效改善低温相变材料与mma树脂基体的界面相容性，解决相变填料析出、分层、团聚问题，保障涂层功能均匀稳定。

14、进一步地，所述环保增韧剂为环氧大豆油，天然环保、可降解，无有害成分，可进一步提升涂层低温抗冲击韧性，抵御风雪冲刷、线缆振动带来的涂层损伤。

15、进一步地，所述防冻稳定剂为有机硅防冻稳定剂，可抑制低温下涂层内部分子结晶，保障相变材料循环稳定性，提升涂层耐冻融循环性能。

16、进一步地，所述分散剂、流平剂、消泡剂、抗紫外老化剂均为环保型助剂，不含重金属、无有毒挥发物，适配绿色环保涂料制备要求。

17、一种用于电线冬季防积雪结冻的涂料的制备方法，包括以下步骤：

18、s1、a组份制备：按配比称量mma、改性丙烯酸弹性单体、环保无苯溶剂，投入密闭搅拌釜中，常温低速搅拌15～20min，搅拌转速300～400r/min，得到混合基体溶液；随后依次加入分散剂、消泡剂、抗紫外老化剂，高速搅拌25～30min，搅拌转速800～1000r/min；最后加入纳米疏水改性填料，超声分散15min后，低速搅拌均匀，过滤出料，得到均匀稳定的a组份基体料，密封避光储存备用。

19、s2、b组份制备：按配比称量低温有机相变储能材料、低温相容助剂、环保增韧剂，投入恒温搅拌釜中，轻微加热至10～15℃（低能耗温控，仅保障物料熔融混合，无高温能耗），搅拌10～15min至完全混匀；随后加入防冻稳定剂、去离子水，中速搅拌20min，搅拌转速500～600r/min；最后缓慢滴加交联固化剂，保温搅拌25min，自然冷却至常温，过滤除杂，得到b组份功能固化料，密封低温储存备用。

20、s3、涂料复合使用：施工前将a组份与b组份按质量比2.5:1均匀混合，常温搅拌5～10min，静置消泡3～5min，即可采用喷涂、刷涂方式均匀涂覆于清洁干燥的电线表面，常温自然固化24h即可形成完整防护涂层，涂层干膜厚度控制在80～120μm。

21、本发明的有益效果是：

22、防冰防雪性能优异，适配低温工况：本发明通过低温相变储能调温+超疏水自清洁双重防护机制，从根源抑制结冰、物理阻隔积雪附着，可在-30℃低温环境下稳定工作，无脆裂、脱落、失效问题，彻底解决传统涂料低温性能差、防冰时效短的缺陷，适配我国各类严寒、高寒地区电线冬季防护。

23、极致节能环保，零运行能耗：摒弃传统高能耗融冰、除冰技术，依靠相变被动储能实现零能耗防冰，无电能、机械能消耗；配方无氟、无重金属、低voc，全生命周期无污染，制备施工常温进行，能耗极低，绿色环保效益显著，契合绿色电力发展趋势。

24、原创双组份相容体系，性能稳定长效：通过mma树脂改性与低温相变材料精准复配，解决相变填料与基体相容性差、易析出的技术难题，涂层交联致密、附着力强、韧性优异，耐高低温循环、耐风雨冲刷、耐紫外老化，使用寿命大幅延长，降低运维成本和资源消耗。

25、施工便捷，适配性广：双组份常温固化，无需专用设备、无需高温处理，可适配各类架空电线、电缆、通讯线材的现场施工，刷涂、喷涂均可，工艺简单、施工效率高，适配各类复杂户外工况。

26、多功能集成，综合性价比高：集低温储能调温、防积雪、防覆冰、自清洁、耐老化、耐腐蚀、绝缘防护于一体，不仅可防护电线冬季冻害，还可延缓线缆老化、腐蚀，提升电线整体使用寿命，综合防护性能远超传统防冰涂料。

27、显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

28、以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。