示温涂料制备方法及变电站设备与流程

2021-02-02 17:02:01|

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本发明涉及示温材料技术领域，特别是涉及一种示温涂料制备方法及变电站设备。

背景技术：

电力系统与国民生活、经济发展息息相关，保证其安全稳定运行具有重要意义。影响电力系统安全运行的因素有很多，其中电气设备发热故障引起的安全事故影响较大，因为大多数电气设备均为封闭式结构，散热性较差，在长期运行过程中容易产生热量积累而引起电气设备的发热故障。目的对于电气设备发热情况的监测有两种方式，第一种：采用红外温度传感器、光纤温度传感器、声表面波传感器等传感器进行监控，第二种采用示温材料进行监控。

因为传感器的安装要求高，成本也较高，所以目前大多采用示温材料进行监控，但是传统技术中的示温材料因为涂覆于电气设备的表面，在高温环境中容易受环境影响而被腐蚀，稳定性较低。

技术实现要素：

基于此，有必要提供能够解决上述技术问题的示温涂料制备方法及变电站设备。

一种示温涂料制备方法，包括如下步骤：

制备示温芯材；

对所述示温芯材进行耐候处理，形成示温微胶囊；

将所述示温微胶囊与硫化硅橡胶混合，形成示温涂料。

本发明的一个方面，所述对所述示温芯材进行耐候处理，形成示温微胶囊，包括：

将所述示温芯材分散于分散溶液，形成芯材分散液；

制备脲醛树脂预聚体溶液；

将所述脲醛树脂预聚体溶液置入所述芯材分散液，形成示温微胶囊溶液；

对所述所述示温微胶囊溶液进行过滤干燥处理，形成所述示温微胶囊。

本发明的一个方面，所述脲醛树脂预聚体溶液的制备方法包括：

将碳酰胺与甲醛溶液混合，得到第一溶液；

调节所述第一溶液的ph至8.5，得到所述脲醛树脂预聚体溶液。

本发明的一个方面，在形成所述示温微胶囊溶液之后，以及形成所述示温微胶囊之前还包括：

在所述示温微胶囊溶液中加入纳米研磨物。

本发明的一个方面，所述分散溶液包含阿拉伯树胶粉和去离子水。

本发明的一个方面，所述示温芯材包括：隐色剂、显色剂和溶剂，其中，所述溶剂为醋酸乙烯共聚物，其中，醋酸的含量为18％的重量份。

本发明的一个方面，所述隐色剂为结晶紫内酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、三环酰苯胺螺环内酰胺中的任一种。

本发明的一个方面，所述显色剂为双酚a、硼酸、丙烯酸磷酸酯中的任一种。

本发明的一个方面，所述隐色剂、所述显色剂和所述溶剂的质量比例为1：2：30或1：2：50或1：2：70中的任一种。

本发明的一个方面提供了一种变电站设备，表面涂覆有如上所述的示温涂料。

本申请实施例提供了一种示温涂料制备方法，通过对示温芯材进行耐候处理，使得所述示温芯材包覆于所述示温微胶囊内，所述示温芯材无需暴露于环境中，与空气中的水分、氧化物等直接接触，从而大大减缓了被腐蚀的效率。本申请实施例通过对所述示温芯材进行耐候处理解决了现有技术中存在的示温涂料在高温环境中容易受环境影响而被腐蚀，稳定性较低的技术问题，达到了提升所述示温涂料稳定性的技术效果。

附图说明

图1为其中一个实施方式的示温涂料制备方法的示意图；

图2为其中一个实施方式的示温涂料制备方法的示意图；

图3为其中一个实施方式的示温涂料制备方法的示意图；

图4为其中一个实施方式的示温涂料制备方法的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请实施例提供的示温涂料制备方法用于制备示温涂料，通过对示温芯材进行耐候处理，使得所述示温芯材包覆于所述示温微胶囊内，从而通过本申请实施例提供的示温材料制备方法制备而成的所述示温材料中所述示温芯材无需暴露于环境中，与空气中的水分、氧化物等直接接触，从而大大减缓了被腐蚀的效率，可以长时间保持示温特性。

请参见图1，本申请实施例提供了一种示温涂料制备方法，包括如下步骤：

s100、制备示温芯材。

所述示温芯材包括：隐色剂、显色剂和溶剂，其中，所述溶剂为醋酸乙烯共聚物，其中，醋酸的含量为18％的重量份。所述隐色剂为结晶紫内酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、三环酰苯胺螺环内酰胺中的任一种。所述显色剂为双酚a、硼酸、丙烯酸磷酸酯中的任一种。所述隐色剂、所述显色剂和所述溶剂的质量比例为1：2：30或1：2：50或1：2：70中的任一种。

s200、对所述示温芯材进行耐候处理，形成示温微胶囊。

请参见图2与图3，s210、将所述示温芯材分散于分散溶液，形成芯材分散液。其中，所述分散溶液包含阿拉伯树胶粉和去离子水。

s220、制备脲醛树脂预聚体溶液。

请参见图4，s221、将碳酰胺与甲醛溶液混合，得到第一溶液。

s222、调节所述第一溶液的ph至8.5，得到所述脲醛树脂预聚体溶液。

s230、将所述脲醛树脂预聚体溶液置入所述芯材分散液，形成示温微胶囊溶液。

s240、在所述示温微胶囊溶液中加入纳米研磨物。

s250、对所述所述示温微胶囊溶液进行过滤干燥处理，形成所述示温微胶囊。

s300、将所述示温微胶囊与硫化硅橡胶混合，形成示温涂料。

本实施例提供的示温涂料制备方法，通过对示温芯材进行耐候处理，使得所述示温芯材包覆于所述示温微胶囊内，所述示温芯材无需暴露于环境中，与空气中的水分、氧化物等直接接触，从而大大减缓了被腐蚀的效率。本实施例通过对所述示温芯材进行耐候处理解决了现有技术中存在的示温涂料在高温环境中容易受环境影响而被腐蚀，稳定性较低的技术问题，达到了提升所述示温涂料稳定性的技术效果。

一种变电站设备，表面涂覆有如上所述的示温涂料。

通过在所述变电站设备上涂覆有所述示温涂料，在所述变电站设备发生过热时，工作人员可以方便的通过所述示温涂料的颜色获知所述变电站设备的温度区间。例如所述变电站设备的过热温度为90℃，所述示温涂料的溶剂为醋酸乙烯共聚物。当所述变电站设备正常工作时，其表面涂覆的所述示温涂料显示为深蓝色，当所述变电站设备发生过热时，其表面涂覆的所述示温涂料显示为白色或者无色。现场工作人员可以很直接的从所述示温涂料的颜色判断出当下所述变电站设备是否发生过热，若发生过热，可及时进行检修。

以下为具体实施例。

实施例1

本实施例提供了一种示温涂料制备方法，包括如下步骤：

s100、制备示温芯材：

将30g醋酸乙烯共聚物(醋酸的含量为18％的重量份)置入100ml锥形瓶中，然后将锥形瓶放入80℃的水浴锅中加热至醋酸乙烯共聚物完全熔解。然后取1g结晶紫内酯，2g双酚a分别研磨至粉末状并依次加入锥形瓶中，使用玻璃棒沿同一方向匀速搅拌至结晶紫内酯和双酚a完全溶解至醋酸乙烯共聚物熔液中。最后将锥形瓶从水浴锅中拿出冷却至常温，即形成了所述示温芯材。其中，结晶紫内酯和双酚a的反应方程式为：

本实施例选取的溶剂为醋酸乙烯共聚物，醋酸乙烯共聚物的熔点为90℃，也就是当温度低于90℃时，上述反应方程式为正向反应，示温芯材显示为深蓝色，当温度高于90℃时，上述反应方程式为逆向反应，示温芯材显示为白色或者无色。示温材料在90℃发生颜色反应，使得示温芯材可以对于90℃的温度进行精准判断及显示，大大提高了所述示温芯材的示温精确性。

s200、对所述示温芯材进行耐候处理，形成示温微胶囊，耐候处理包括多个步骤，具体如下：

s210、将所述示温芯材分散于分散溶液，形成芯材分散液。

制备分散溶液：在500ml的烧杯中加入95ml的去离子水，然后将5g的阿拉伯树胶粉缓慢置入烧杯中用玻璃棒沿同一方向均匀搅拌，直至阿拉伯树胶粉完全溶解，在搅拌的同时也可以将烧杯放入水浴锅中边加热边搅拌，以提高溶解效率。

形成芯材分散液：将通过步骤s100得到的示温芯材缓慢置入上述分散溶液中，在85℃的水浴条件下以2000r/min的转速搅拌10min，然后转入65℃的水浴温度条件下再搅拌10min，形成芯材分散液。阿拉伯树胶粉为亲水性物质，形成的溶液为水溶液，而示温材料中包含疏水性基团，所以形成的芯材分散液为水包油乳液。所述示温芯材被分散溶液分散为无数的油状小颗粒，形成微纳颗粒物。

s220、制备脲醛树脂预聚体溶液：

s221、将碳酰胺与甲醛溶液混合，得到第一溶液：

在烧杯中加入一定体积的甲醛，然后缓慢加入适量碳酰胺，并使用磁力搅拌器或玻璃棒搅拌直至碳酰胺完全溶解至甲醛中。

s222、调节所述第一溶液的ph至8.5，得到所述脲醛树脂预聚体溶液：

取适量ph为8.5的三乙醇胺缓冲液(三乙醇胺缓冲液可以现场配制，也可以直接购买)，利用胶头滴管或者滴定管将三乙醇胺缓冲液逐滴滴入盛有通过步骤s221得到的所述第一溶液的烧杯中，直至所述第一溶液变色瞬间停止，此时烧杯中的所述第一溶液的ph即为8.5，甲醇与碳酰胺在碱性环境中发生预聚反应，生成预聚体，形成了所述脲醛树脂预聚体溶液。其中，甲醇与碳酰胺的预聚反应方程式为：

需要指出的是，在后续过程中，可以根据所需要的浓度对所述脲醛树脂预聚体溶液进行稀释，例如可以在所述脲醛树脂预聚体溶液中加入等质量的去离子水，将其浓度稀释一半在后续继续使用。

s230、将所述脲醛树脂预聚体溶液置入所述芯材分散液，形成示温微胶囊溶液。

保持所述脲醛树脂预聚体溶液的温度为65℃，在400r/min的搅拌速度下，将所述脲醛树脂预聚体溶液缓慢滴入到通过步骤s210得到的所述芯材分散液中。同时缓慢滴加质量分数为5％的乙酸溶液，调节ph至2.5，即可形成示温微胶囊溶液。需要指出的是，可以用少量的去离子水冲洗内壁上残留的脲醛树脂预聚体溶液若干次，并将冲洗液一并置入所述芯材分散液中，以提高反应率。

其中，脲醛树脂预聚体在酸性环境的水相中发生缩聚反应，经缩聚反应逐渐形成脲醛树脂，也就是得到包含示温芯材的所述示温微胶囊，脲醛树脂预聚体缩聚反应方程式为：

所述第一溶液中的聚合反应发生过程很复杂，不同主链上的羟甲基和胺基反应，形成不溶于水的交联网状结构，并逐渐在油水界面张力的作用下沉积到囊芯的表面，主链上剩余的羟甲基和其它主链上的胺基继续反应，交联固化，逐渐形成微胶囊壁，将示温芯材包裹于其中，在一定程度上避免了示温芯材直接暴露于环境中，以增加示温芯材的耐候性。

s240、在所述示温微胶囊溶液中加入纳米研磨物：

在所述示温微胶囊溶液中加入2％～8％质量分数的氯化钠和/或二氧化硅，以400r/min的转速搅拌1h，并升高水浴温度至85℃，同时降低搅拌速度至250r/min，匀速搅拌1h后取出，静置冷却待用。通过加入纳米研磨物可以大大提高示温微胶囊的机械强度以及耐磨性。需要指出的是，本事实例中的氯化钠或二氧化硅的尺寸均为纳米级别。

s250、对所述所述示温微胶囊溶液进行过滤干燥处理，形成所述示温微胶囊：

将步骤s240中加入纳米研磨物的所述示温微胶囊溶液进行抽滤，取结晶物，去除清液，也可以采用滤纸等进行过滤，取沉淀物。然后将得到的沉淀物或者结晶物放入烤箱中恒温干燥24h，取出冷却至室温后即可形成所述示温微胶囊。

s260、对所述所述示温微胶囊进行除杂：

通过蒸馏水或去离子水对步骤s250中得到的所述结晶物或沉淀物进行多次洗涤，以去除其中的水溶性杂质，提高所述示温微胶囊的纯度。

s270、将所述示温微胶囊研磨为粉末。

将经步骤s250干燥后冷却至室温的所述示温微胶囊置入研钵中研磨成150目至500目的粉末，以备后续使用。

s300、将所述示温微胶囊与硫化硅橡胶混合，形成示温涂料。

将所述示温微胶囊与硫化硅橡胶(rtv，液态橡胶)按照1:3的比例混合均匀，并加入适当溶剂，便可生成所述示温涂料。所述示温涂料在大于变色温度显示第一颜色，在小于变色温度显示第二颜色，通过所述第一颜色和第二颜色即可判断出目前的温度。特别的，当所述溶剂为醋酸乙烯共聚物，所述示温涂料可以在87℃以下显示为深蓝色，在91℃以上显示为白色或者无色，可以清楚的判断出目前的颜色。

一种变电站设备，表面涂覆有如上所述的示温涂料。

实施例2

实施例2的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：采用邻苯二甲酸二烯丙酯代替实施例1中的结晶紫内酯，采用硼酸代替实施例1中的双酚a；即：

本实施例提供了一种示温涂料制备方法，包括如下步骤：

s100、制备示温芯材。

将50g醋酸乙烯共聚物(醋酸的含量为18％的重量份)置入100ml锥形瓶中，然后将锥形瓶放入80℃的水浴锅中加热至醋酸乙烯共聚物完全熔解。然后取1g邻苯二甲酸二烯丙酯，2g硼酸分别研磨至粉末状并依次加入锥形瓶中，使用玻璃棒沿同一方向匀速搅拌至邻苯二甲酸二烯丙酯和硼酸完全溶解至醋酸乙烯共聚物熔液中。最后将锥形瓶从水浴锅中拿出冷却至常温，即形成了所述示温芯材。

s200、对所述示温芯材进行耐候处理，形成示温微胶囊，耐候处理包括多个步骤，具体如下：

s210、将所述示温芯材分散于分散溶液，形成芯材分散液。

s220、制备脲醛树脂预聚体溶液：

s221、将碳酰胺与甲醛溶液混合，得到第一溶液：

在烧杯中加入一定体积的甲醛，然后缓慢加入适量碳酰胺，并使用磁力搅拌器或玻璃棒搅拌直至碳酰胺完全溶解至甲醛中。

s222、调节所述第一溶液的ph至8.5，得到所述脲醛树脂预聚体溶液：

s230、将所述脲醛树脂预聚体溶液置入所述芯材分散液，形成示温微胶囊溶液。

s240、在所述示温微胶囊溶液中加入纳米研磨物：

s250、对所述所述示温微胶囊溶液进行过滤干燥处理，形成所述示温微胶囊：

s260、对所述所述示温微胶囊进行除杂：

通过蒸馏水或去离子水对步骤s250中得到的所述结晶物或沉淀物进行多次洗涤，以去除其中的水溶性杂质，提高所述示温微胶囊的纯度。

s270、将所述示温微胶囊研磨为粉末。

将经步骤s250干燥后冷却至室温的所述示温微胶囊置入研钵中研磨成150目至500目的粉末，以备后续使用。

s300、将所述示温微胶囊与硫化硅橡胶混合，形成示温涂料。

一种变电站设备，表面涂覆有如上所述的示温涂料。

实施例3

实施例3的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：采用三环酰苯胺螺环内酰胺代替实施例1中的结晶紫内酯，采用丙烯酸磷酸酯代替实施例1中的双酚a；即：

本实施例提供了一种示温涂料制备方法，包括如下步骤：

s100、制备示温芯材。

将70g醋酸乙烯共聚物(醋酸的含量为18％的重量份)置入100ml锥形瓶中，然后将锥形瓶放入80℃的水浴锅中加热至醋酸乙烯共聚物完全熔解。然后取1g三环酰苯胺螺环内酰胺，2g丙烯酸磷酸酯分别研磨至粉末状并依次加入锥形瓶中，使用玻璃棒沿同一方向匀速搅拌至三环酰苯胺螺环内酰胺和丙烯酸磷酸酯完全溶解至醋酸乙烯共聚物熔液中。最后将锥形瓶从水浴锅中拿出冷却至常温，即形成了所述示温芯材。

s200、对所述示温芯材进行耐候处理，形成示温微胶囊，耐候处理包括多个步骤，具体如下：

s210、将所述示温芯材分散于分散溶液，形成芯材分散液。

s220、制备脲醛树脂预聚体溶液：

s221、将碳酰胺与甲醛溶液混合，得到第一溶液：

在烧杯中加入一定体积的甲醛，然后缓慢加入适量碳酰胺，并使用磁力搅拌器或玻璃棒搅拌直至碳酰胺完全溶解至甲醛中。

s222、调节所述第一溶液的ph至8.5，得到所述脲醛树脂预聚体溶液：

s230、将所述脲醛树脂预聚体溶液置入所述芯材分散液，形成示温微胶囊溶液。

s240、在所述示温微胶囊溶液中加入纳米研磨物：

s250、对所述所述示温微胶囊溶液进行过滤干燥处理，形成所述示温微胶囊：

s260、对所述所述示温微胶囊进行除杂：

通过蒸馏水或去离子水对步骤s250中得到的所述结晶物或沉淀物进行多次洗涤，以去除其中的水溶性杂质，提高所述示温微胶囊的纯度。

s270、将所述示温微胶囊研磨为粉末。