一种特高压输电线路导电有机硅聚合物胶泥及其制备方法与流程

本发明属于防护复合材料，具体涉及一种特高压输电线路导电有机硅聚合物胶泥及其制备方法。

背景技术：

1、由于经济快速发展的需要，特高压电网的建设迫在眉睫，但我国地域广阔，南北气候多变，北方冬季气温一般达到零下20度，早晚温差较大，一般的电线线路易开裂，预防电线老化脱落是设计输电线路和电力设备的一个重要考虑因素。电晕特性是设计输电线路和电力设备的另一个重要考虑因素。目前，国内外对于降低输电线路的电晕损耗，多采用增加分裂数，增加导线直径，或者提高杆塔高度等手段，这些方法虽然能达到降低电晕损耗的效果，但是需要投入大量的人力物力，且大规模更换导线或者提高杆塔的方法显得不切实际。同时，这些方法不能从根本上解决对于施工过程中难以避免出现的磕碰刮伤导线和残留金属突出物等情况所导致的电晕放电。目前，现有的防电晕涂料多用于发电机绕组，对于高压输电线路尚无良好的抑制电晕噪声、导电防脱落涂料使用。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的特高压输电线路存在电晕噪声、防脱落性能欠佳的问题，本发明提供了一种特高压输电线路导电有机硅聚合物胶泥及其制备方法，特高压输电线路导电有机硅聚合物胶泥能够抑制特高压输电线路电晕噪声、防脱落、提高导电性。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种特高压输电线路导电有机硅聚合物胶泥，其特征在于，包括以下重量百分数的原料，有机硅树脂70%~80%、改性碳纤维粉12%~18.7%、改性碳黑6%~19%、羟基化碳纳米管1~3%，各原料的百分数之和为100%。

4、进一步地，包括以下重量百分数的原料，有机硅树脂80%、改性碳纤维粉12%、改性碳黑6%、羟基化碳纳米管2%。

5、进一步地，所述的改性碳纤维粉和改性碳黑分别以碳纤维粉和碳黑为原料，经硅烷偶联剂改性、氨水碱化得到。

6、进一步地，所述的有机硅树脂为聚烯烃树脂。

7、进一步地，所述的聚烯烃树脂断裂伸长率大于或等于400%，聚丙烯的摩尔百分含量大于70%。

8、本发明中，提供了一种上述的特高压输电线路导电有机硅聚合物胶泥的制备方法，其特征在于，将有机硅树脂、改性碳纤维粉、改性碳黑、羟基化碳纳米管和分散液混合均匀得特高压输电线路导电有机硅聚合物胶泥。

9、进一步地，所述的改性碳纤维粉的制备方法为：将碳纤维粉置于含2~3wt%的硅烷偶联剂乙醇溶液中，加入氨水调节ph至8-9，在20~30℃机械搅拌3~6h后，通过乙醇洗涤，抽滤，80~90℃下烘干12~24h得改性碳纤维粉；所述的改性碳黑的制备方法为：将碳黑置于含2~3wt%的硅烷偶联剂乙醇溶液中，加入氨水调节ph至8-9，在20~30℃机械搅拌3~6h后，通过乙醇洗涤，抽滤，80~90℃下烘干12~24h得改性碳黑。

10、进一步地，所述的硅烷偶联剂为kh550硅烷偶联剂。

11、进一步地，所述的分散液为n,n-二甲基甲酰胺，用量为机硅树脂、改性碳纤维粉、改性碳黑、羟基化碳纳米管总质量的0.1-0.2 %。

12、本发明特高压输电线路导电有机硅聚合物胶泥的不同原料在复合材料中具有不同的作用，并通过相互配合来实现拉伸性能、抑制电晕和防脱落效果。有机硅聚合物树脂作为基体材料，具有良好的黏附性和柔韧性，它提供了胶泥的粘结力和柔韧性，确保填料的均匀分散并与基体良好结合，从而增强复合材料的机械性能和抗拉伸性能。改性碳纤维粉（cf）是一种导电填料，它能够提高复合材料的导电性能。通过添加cf，胶泥能够具有良好的导电性，有助于抑制电晕噪声的产生；此外，cf还能增加材料的刚性和强度，提高拉伸性能。改性碳黑（cb）也是一种导电填料，它在复合材料中起到增强导电性能和增加材料强度的作用，cb的加入可以进一步提高胶泥的导电性能，同时增加材料的硬度和耐磨性，有助于防止脱落现象的发生。羟基化碳纳米管（cnt）是一种纳米级填料，具有高比表面积和优异的导电性能，它的加入能够进一步提高胶泥的导电性能，增加材料的刚性和强度；此外，cnt还能够改善材料的分散性和黏附性，有助于填料与基体的良好结合，从而增强复合材料的拉伸性能和防脱落效果。因此，通过有机硅聚合物树脂作为基体，将改性碳纤维粉、改性碳黑和羟基化碳纳米管作为填料添加到胶泥中，实现了导电性能的提高、电晕噪声的抑制、拉伸性能的增强以及防止脱落现象的发生。

13、本发明特高压输电线路导电有机硅聚合物胶泥的防脱落效果主要与其断裂伸长率相关。断裂伸长率是材料在拉伸过程中能够承受的变形程度，即材料在断裂前能够拉伸的长度与原始长度之比。较高的断裂伸长率表示材料在受力时能够具备更大的延展性和韧性。对于导电有机硅聚合物胶泥而言，高断裂伸长率意味着材料具有更好的抗拉伸性能，能够承受较大的外力而不容易发生断裂和脱落现象。当导电有机硅胶泥应用于特高压输电线路时，其所受到的拉伸力和振动等外界因素较大。因此，具备较高断裂伸长率的导电有机硅胶泥能够更好地抵抗外力的作用，减少材料的断裂和脱落情况的发生，从而提供更好的防脱落效果。通过控制导电有机硅胶泥的配方和工艺，调整其断裂伸长率，可以使材料具备更好的拉伸性能和防脱落效果。这对于特高压输电线路而言是至关重要的，因为防止导线脱落可以确保电力传输的可靠性和稳定性。

14、本发明特高压输电线路导电有机硅聚合物胶泥的抑制电晕噪声的主要机理与导电有机硅胶泥的导电性能相关。电晕噪声是高电压下导线附近空气中形成的电晕放电所产生的噪声。导电有机硅胶泥具有良好的导电性能，可以在特高压输电线路中发挥抑制电晕噪声的作用。当导电有机硅胶泥具有较高的导电性能时，其能够有效地吸收和分散导线周围的电荷，减少电场的集中和放电现象的发生。导电性能较好的胶泥能够提供低电阻路径，使电流得到有效传导，减少电晕放电的产生。通过优化导电填料的配比和有机硅聚合物基体的特性，可以调控导电有机硅胶泥的导电性能，较高的导电性能使胶泥能够有效地吸收和传导电荷，降低电晕放电的强度和频率，从而减少电晕噪声的产生。这有助于提高特高压输电线路的工作稳定性，降低电网噪声对周围环境和通信系统的干扰。

15、本发明中的特高压输电线路导电有机硅聚合物胶泥原理示意图如图1所示：在有机硅聚合物胶泥复合涂层中，碳纤维和碳纳米管构筑了涂层中的三维导电网络，并且呈现相互交替连接的状态，炭黑在其中起到填充作用，弥补碳纤维和碳纳米管中间的间隙。此外, 碳纤维和碳纳米管之间可能在涂层体系中会形成一定程度的铆接作用，一方面这对于其拉伸性能的提升起到了关键作用;另一方面，在风力较大的环境下，这种铆接作用会提高涂层在外力作用下的导电稳定性。炭黑在涂层表面中均匀地分布，这导致其形成粗糙表面，这为涂层较好的疏水性提供了理论依据。

16、本发明取得的有益效果为：

17、（1）本发明中的特高压输电线路导电有机硅聚合物胶泥以有机硅聚合物树脂作为基体，改性碳纤维粉（cf），改性碳黑（cb）和羟基化碳纳米管（cnt）作为填料制备得到，制备的特高压输电线路导电有机硅聚合物胶泥表现出优异的拉伸性能，有效提高了复合材料导电性能，能够抑制特高压输电线路电晕噪声，具有防脱落的技术效果；

18、（2）本发明制备的特高压输电线路导电有机硅聚合物胶泥，所用原料易得，价格低廉制作成本较低，而且制取物的性质稳定，便于储存，且制备方法简单、实用性强，易于推广；

19、（3）本发明制备的特高压输电线路导电有机硅聚合物胶泥，采用的热固性弹性体树脂不含有氮、卤素等元素，应用时不具有烟毒性，更环保更安全；