一种电力输送线路用双组分生物基自清洁防腐涂料及其制备方法与流程

本发明属于聚氨酯材料领域，涉及一种电力输送线路用双组分生物基自清洁防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、输电线路出现大面积的覆冰，使得铁塔负载过高引起倒塔、断线等事故损坏电力设施，同时给人们生活及出行带来不便，尤其是高原、山区地带维修困难。常规除冰、清雪作业消耗大量人工、物力，但在高原、山岭及偏僻地带给清雪、除冰带来不便。

2、因此，研究线路及铁塔防覆冰技术，研究有效的防覆冰涂料，有助于电力系统安全稳定运行。中国专利cn112852289a公开了一种具有光热效应的超疏水防冰除冰涂层及其制备方法，从墨囊中制备具有光热效应的黑色素纳米粒子；用全氟葵基三乙氧基硅烷疏水化改性sio2纳米粒子，制备疏水的sio2纳米粒子；将黑色素纳米粒子与聚二甲基硅氧烷共混制备喷涂溶液，然后喷涂于基质上制备光热涂层；随后将疏水化处理的sio2纳米粒子分散液喷涂于光热涂层表面得到有光热除冰性能的超疏水防冰涂层。涂层虽然展现出优异的光热除冰性能和超疏水抗冰性能，但是涂层还难以在苛刻的环境下长期发挥作用，耐候性能仍需进一步提高。中国专利cn106675354a公开了一种电力杆塔防腐涂料，其属于防腐涂料领域。它主要包括按照质量份数计的如下原料：纳米磁性氧化铁28-30份、惰性稀释剂10-12份、醇酸树脂18-20份、聚乙烯醇10-11份、甘油三油酸酯7-9份、分散剂1.25份、丙酮14-15份、甲基异丁基酮18-19份、磷酸三丁酯1-1.5份。该电力杆塔防腐涂料的耐温变性能较差，疏水性也有待提高。中国专利cn113831829a公开了一种聚氨酯防冰涂料及其制备方法和应用，所述聚氨酯防冰涂料的制备原料包括特定份数的脂肪族异氰酸酯、氟化二元醇、羟基硅油、乳化扩链剂、交联剂、后交联剂和纳米粒子的组合；选择氟化二元醇与脂肪族异氰酸酯作为制备原料，二者进行反应成功将氟原子引入了合成产物的分子链中，进一步添加羟基硅油，将硅引入合成产物的分子链中，搭配自乳化扩链剂、后交联剂和纳米粒子，使得到的聚氨酯防冰涂料具有广泛的适用性，该涂料虽然疏水防冰性和耐久性得到了一定程度提高，但是其静态接触角仅为119～138°，滚动角为14～20°，覆冰粘结强度仅为97～127kpa，耐候性能有待进一步提高。

3、因此，需要开发一种耐候优异，产品性能稳定的电力输送线路用双组分生物基自清洁防腐涂料及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种电力输送线路用双组分生物基自清洁防腐涂料及其制备方法，可直接在电线、铁塔施工，其低温柔韧性好、耐候性能及耐磨性能优异，与金属基材粘结强度高，表面能低，仿荷叶结构实现自清洁、抗结冰效果，具有长效自清洁作用。

2、本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

3、本发明一方面提供一种电力输送线路用双组分生物基自清洁防腐涂料，包括质量比为1:1-2的a组分和b组分；

4、按质量份数计，所述的a组分由如下组分组成：

5、生物基聚氨酯预聚体70-75份，

6、水滑石5-8份，

7、硬脂酸6-10份，

8、改性气相二氧化硅3-5份，

9、钛酸二丁酯0.1-0.2份，

10、基材粘结剂c 3-5份，

11、基材粘结剂d 4-6份；

12、按质量份数计，所述生物基聚氨酯预聚体由以下原料制备而成：

13、生物基五亚甲基二异氰酸酯61-66份，

14、生物基甘油3.5-4.5份，

15、蓖麻油32-37份，

16、二月桂酸二丁基锡0.05-0.1份；

17、按质量份数计，所述基材粘结剂c由以下原料制备而成：

18、1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯52.5-55.3份、异佛尔酮二异氰酸44.2-47.1份，二月桂酸二丁基锡0.3-0.5份；

19、按质量份数计，所述基材粘结剂d由以下原料制备而成：

20、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸辛酯醇66.5-68.7份，间苯二甲二异氰酸酯30.7-33.3份，二月桂酸二丁基锡0.2-0.6份；

21、按质量份数计，所述的b组分由如下组分组成：

22、生物基聚天门冬氨酸酯85-90份，

23、色浆3-5份，

24、消泡剂2-3份，

25、流平剂1-2份，

26、防沉淀助剂1-2份，

27、硅烷偶联剂2-4份；

28、按质量份数计，所述生物基聚天门冬氨酸酯由以下原材料制备而成：

29、生物基甘油7.2-7.9份，

30、马来酸酐22.8-25.6份，

31、生物基2-辛醇20.1-22.7份，

32、十八烷醇20.5-22.7份，

33、环己胺22.5-25.8份。

34、进一步地，所述改性气相二氧化硅为kp-15、aerosil r202、qs-102、h15中的一种或两种以上。

35、进一步地，所述色浆为常州秋硕化学品有限公司灰色浆、东莞市崇耀新材料科技有限公司灰色浆sk101a、广州叁联新材料科技有限公司灰色浆中的一种或两种以上。

36、进一步地，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上。

37、进一步地，所述流平剂为kmt-5502、byk-354、glide410中的一种或两种以上。

38、进一步地，消泡剂kmt-2053、byk-054、airex 920中的一种或两种以上。

39、进一步地，防沉淀助剂kmt-4006、rheobyk-411、bp-186中的一种或两种以上。

40、本发明另一方面提供一种所述的电力输送线路用双组分生物基自清洁防腐涂料的制备方法，包括：在温度15-35℃，将a组分和b组分混合搅拌脱泡5-8min，得到电力输送线路用双组分生物基自清洁防腐涂料；

41、所述的a组分的制备方法包括如下步骤：

42、将生物基聚氨酯预聚体、水滑石、硬脂酸、改性气相二氧化硅、钛酸二丁酯、基材粘结剂c、基材粘结剂d加入到密闭搅拌釜内设定搅拌速度为200-300r/min，搅拌20-40min，得到a组分；

43、所述b组分制备方法如下步骤：

44、将生物基聚天门冬氨酸酯、色浆、消泡剂、防沉淀助剂加入到高速分散釜内，设定分散速度1200-1500r/min，分散20-25min，加入流平剂，设定分散速度400-500r/min，分散10-15min，得到b组分。

45、进一步地，所述的生物基聚氨酯预聚体制备方法包括如下步骤：

46、将蓖麻油、生物基甘油加入到带有氮气保护的四口瓶内，设定195-215℃，再搅拌2h，降温至80-85℃加入生物基五亚甲基二异氰酸酯，催化剂二月桂酸二丁基锡，反应2-3h得到生物基聚氨酯预聚体。

47、进一步地，所述基材粘结剂c的制备方法包括如下步骤：

48、将1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、异佛尔酮二异氰酸酯，按照摩尔比1：3加入到带有机械搅拌、温度计的三口瓶内混合均匀，升温至80℃，加入催化剂二月桂酸二丁基锡，升温至90-95℃反应2.5-3h，得到基材粘结剂c；

49、所述基材粘结剂d的制备方法包括如下步骤：

50、将β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸辛酯醇，间苯二甲二异氰酸酯加入到带有机械搅拌、温度计的三口瓶内，混合均匀，设定温度80-85℃，溶解后加入二月桂酸二丁基锡，在90-95℃继续搅拌2.5-3h后，得到基材粘结剂d。

51、进一步地，所述生物基聚天门冬氨酸酯的制备方法包括如下步骤：

52、将生物基甘油、马来酸酐加入到带有充氮气，精馏的反四口瓶内，设定温度60-65℃，升温至95-100℃保温1h。氮气保护加入生物基2-辛醇、十八烷醇，升温至195-205℃保温2.5-3h，再升温至220-225℃保温1-1.5h，测定酸值降至5mg(koh)/g后停止加热，温度降至40-45℃，滴加环己胺，30-35min内滴加完毕，搅拌3h，升温至60-65℃搅拌2h，继续升温至105℃搅拌12-15h停止加热，得到生物基聚天门冬氨酸酯。

53、本发明取得的优点和积极效果是：

54、1、本发明利用有机硅烷改性聚氨酯(自制生物基聚氨酯预聚体及生物基聚天门冬氨酸酯)增加了与界面粘结强度，基材粘结剂c、基材粘结剂d，协同作用不仅提高了涂料与界面粘结强度，同时提高了抗紫外老化、抗热老化性能；

55、2、本发明利用生物基材料制备得到表面能较低的涂层，起到了节能减排的作用，具有优异耐候型及耐磨性，可提高涂层在线路中的使用年限。

56、综上，本发明所提供的电力输送线路用双组分生物基自清洁防腐涂料，通过各组分的搭配协同，使得到的自清洁、抗结冰涂料，用于高压线及铁塔上可减少线路结冰，达到自然除冰效果，可直接在线路上施工；经验证，采用本发明制备的电力输送线路用双组分生物基自清洁防腐涂料滚动角小于10°，接触角大于150°，磨耗小于10mg，基材黏结强度大于10mpa，紫外uvb下1500h滚动角小于12°，接触角大于140°，耐候性能优异，满足长期自清洁作用，无需底漆、面漆，可提高施工效率，简化施工工艺。