2021年4月
第7期总第473期
内蒙古科技与经济
Inner Mongolia Science Technology&Economy
April2021
No7Total No473蓄电池防盗
薛守洪】，刘莉2
(1内蒙古电力科学研究院，内蒙古呼和浩特010020..巴彦淖尔电业局，内蒙古巴彦淖尔015000)
摘要：重污染工业区内大气环境中酸碱物质对输变电金属设施造成巨大腐蚀破坏作用，探索了在钢芯铝绞线、隔离开关等金属设施表面涂覆防腐蚀涂层的防治方向，阐述了水性环氧防腐涂料、水性丙烯酸防腐涂料、水性无机硅酸富锌防腐涂料和水性聚氨酯防腐涂料4种防腐涂料分别作为防腐蚀涂层进行腐蚀防 治的优缺点，并提出了采取单一或复合涂层体系对输变电金属设施进行涂覆治理，以保证电网安全稳定运行$
关键词：防腐涂层；水性环氧；水性丙烯酸；水性无机硅酸富锌；水性聚氨酯
钢丝铠装电缆中图分类号:TG174文献标识码:A文章编号1007—6921(2021)07—0100—03
1重污染环境下输变电金属设施腐蚀现状
随着社会工业化的不断发展，因污染造成的腐蚀不断加剧，据统计，我国每年因腐蚀造成的损失约占GDP的3%〜5%，据此测算每年腐蚀损失远远大于自然灾害和各类事故损失的总和腐蚀破坏大量的生产装置、建筑设施，还造成环境环境污染问题，甚至危及人类安全和健康°尤其重工业区内的冶金、制药、化工等企业排放的大气污染物中含H2S、NH2、SO2、NO2、Cl、HCl等酸碱性物质，当环境湿度较大时，空气中的O2、CO2及其他酸碱性物质和盐类物质溶解于水膜中，对金属类材料直接导致酸腐蚀或形成电解液薄层，电解液薄层与金属材料的表面氧化膜发生反应而产生孔蚀°如今蒙西包头、乌海等地区很多高能耗企业对输变电金属设施造成巨大腐蚀破坏作用，如变电站内钢芯铝绞线、钢结构、断路器机构箱、端子箱、隔离开关操作箱等表面均存在严重腐蚀现象，尤其对钢芯铝绞线而言，大气污染物中scv、ci等酸性离子腐蚀导线表面形成凹坑，抗拉强度明显降低，严重时会造成断股、断线，大大地缩短了导线的使用寿命，对电网安全稳定
运行造成不利影响'
2输变电金属设施腐蚀防治措施
根据电网设备腐蚀特点，国网组织制定了DL/ T1425—2005«变电站金属材料腐蚀防护技术导则》，并逐步对变电站内金属腐蚀开展了相应治理工作，但大多局限腐蚀现状检测，针对腐蚀严重的钢芯铝绞线、隔离开关等金属设施，采取的措施大多为更换处理，在运行期间用于这些金属设施表面的腐蚀防护涂层的应用较少°防腐蚀涂层是通过在金属表面形成致密的涂层来隔离腐蚀介质与金属的接触，起到屏蔽、钝化、电化学保护作用，以达到防腐目的，在其他工业领域防腐蚀涂层应用非常广泛，所以结合输变电金属设施现场条件，重污染环境下在输变电金属设施表面涂覆防腐蚀涂层将成为重要的防治措施'
传统的防腐蚀涂料大多为溶剂型涂料，溶剂型涂料中含有大量的挥发性有机化合物(VOC)fOC 的主要成分有烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，其包括苯系物、有机氯化物、氟利昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等⑵’挥发性有机化合物VOC在大气中排放，在紫外光作用下，就会与NO r 反应形成臭氧，当地面大气环境中臭氧浓度超过0.1 X106时，就会产生负面影响’随着人们生活水平的不断提高和环保意识的日益增强，溶剂型涂料由于其挥发性有机化合物(VOC)含量较高受到限制使用，财政部国家税务总局通知从2015年2月1日起对于施工状态下VOC含量大于420g/L的涂料征收消
费税°VOC标准与法规的出台，体现了我国对环境问题的重视，同时推动了涂料行业的结构调整和产品的升级换代’用水性涂料来替代传统溶剂型涂料是一条可行途径，水性涂料是以水为分散介质的一种安全、无毒、环保的涂料，其VOC含量低，对环境无污染，便于贮存和运输，同时涂膜性能也与溶剂型涂料相接近，已成为涂料工业发展的一个重
要方向和研究热点'而需求量很大的防腐涂料也必将朝着环保、节能、高效的水性化方向发展，国外甚至已经提出将水性防腐涂料用于条件苛刻的重防腐体系⑶'
目前，水性防腐涂料主要可分为四类：水性环氧防腐涂料、水性丙烯酸防腐涂料、水性无机硅酸富锌防腐涂料和水性聚氨酯防腐涂料’
2.1水性环氧防腐涂料
水性环氧防腐涂料涂膜对基材的附着力高、耐化学品性优、涂膜坚硬耐磨，与其他面漆配套性好，成为水性金属防腐蚀涂料中应用最广泛的防腐涂料°但环氧涂料也存在一些缺点，如户外耐候性差，涂膜脆性大，为更好地开展水性防腐蚀涂料的应用，国内很多学者开展了水性环氧树脂改性及复合防腐体系的研究工作°如王新潮，等⑷利用比表面积分别为200m2/g、400m2/g、500m2/g、600m2/g的工业级氧化石墨烯制备出石墨烯改性水性环氧富锌防腐蚀涂料，耐中性盐雾试验结果表明：石墨烯可有效提高防腐蚀涂层耐中性盐雾腐蚀时间达2000h以上°王佳平，等⑸采用复合正硅酸四乙酯(TEOS)与正
收稿日期!020—11—05・100・
薛守洪，等・重污染环境下输变电金属设施腐蚀现状及防治措施分析2021年第7期
硅酸四甲酯（TMOS）作为硅源制备纳米SiO2#进而制成环氧/纳米SiO2复合涂料，在涂层电化学阻抗谱测试分析中，该复合涂料制备的涂层在3.5% NaCl溶液中经过600h的浸泡，低频阻抗为1.18X 106・cm，说明涂层仍然有效，并且耐盐雾时间达到480h，表现出优异的防腐蚀性能°安成强，等⑹将3—氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）化学接枝在纳米TiO颗粒表面，并均匀分散在水性环氧涂料中制成'235钢试板，电化学工作站测试表明该涂层电阻比空白涂层的电阻提高11倍，证明了APTES接枝改性纳米TiO2可直接提高该复合涂层的耐腐蚀性能°袁朝阳，等）7*以填料、分散转速及分散剂为影响因子，采用正交试验设计并分别制备了水性环氧富锌防腐蚀底漆，通过耐水、耐盐、耐盐水等性能测试得出最有涂料配方°刘恒豪⑻将工业级碳纳米管（CNTs）水性浆料加入环氧乳液中以解决传统富锌涂料高锌含量导致的流平性、附着力等性能下降弊端，试验结果表明：当60.0%锌含量体系中加入0.2%CNTs#耐盐雾时间可高达2000h#并且还可以降低涂层中1#.#%的锌含量'
2.2水性丙烯酸防腐涂料
丙烯酸树脂俗称有机玻璃，是由甲基丙烯酸甲酯聚合高分子化合物，其与俗称有机玻璃，是由甲基丙烯酸甲酯聚合高分子化合物，其与苯乙烯或其他丙烯酸酯共聚所得丙烯酸树脂可作为成膜物质制备丙
烯酸涂料，因其有较大的分子量而具有良好保光保性、耐水耐化学性，同时具有干燥快、施工方便#易于施工重涂和返工等特点°与溶剂型丙烯酸防腐涂料相比，水性丙烯酸涂料的某些性能（如对基材的润湿、涂膜致密性等）还不完善#目前世界各国对水性丙烯酸涂料的研发工作集中在新的乳液聚合技术和合成工艺，如微乳液聚合技术、纳米改性技术、核壳聚合技术、有机一无机杂化技术等方面，水性丙烯酸涂料的性能也随之得到逐步提高°王新潮，等⑼利用石墨烯的片层结构和化学稳定性开展了水性丙烯酸体系防腐涂料研究，将石墨烯粉体和石墨烯浆料对单组分水性丙烯酸防腐涂料进行改性处理，并与未改性的水性丙烯酸防腐涂料进行对比，研究发现未经石墨烯改性的涂料耐盐雾时间达到48h即发生严重的腐蚀现象°孙海静，等1分别采用有机硅及环氧树脂对丙烯酸树脂进行改性，通过正交试验筛选出最优配方，成功解决丙烯酸乳液聚合的稳定性及漆膜吸水率问题，所制备丙烯酸改性涂料各项性能均满足GB/T20623—2006《建筑涂料用乳液》标准的要求°许飞，等［11］制备了新型水性丙烯酸/环氧杂化乳液，控制该乳液pH在7〜7.5之间，利用丙烯酸较高的分子量及环氧树脂、固化剂之间的交联作用强化涂层的防腐蚀性能及耐碱性，并且涂层干燥时间较短，利于防锈底漆和面漆的更广泛应用°吴刚，等）12*利用有机硅烷偶联剂KH—550对纳米SiO2进行修饰改性，同时将丙烯酸类单体接枝到环氧树脂乳液中，最后将二者制备成新型的水性环氧树脂防腐蚀涂料，该涂料中所含纳米SiO2的小尺寸效应填补了涂层的微孔结构，有效阻挡了使用环境中腐蚀气氛向金属基体的渗透，具有较好的防腐蚀性能'
2.3水性无机富锌涂料
水性无机富锌涂料是以无机硅酸盐为成膜物质，金属锌为主要防腐蚀填料，同时添加其他无机氧化物并辅以助剂制备的防腐蚀涂料，成膜时无机硅酸盐中—OH基团与填料中锌粉及金属基体发生化学键合形成硅酸锌铁的络合物，从而固化成膜附着在金属基体表面起到防护作用°近年来，关于水性无机富锌涂料的研究取得了一定的进展，如陈春平#等）13*利用扫描电镜观察高模数硅酸钾溶液与锌粉发生化学反应形成的网状结构膜，通过微观分析发现随着硅酸钾模数增加，锌粉颗粒上粘接的SiO2也会增多，发生交联反应所形成涂膜的致密性增大，涂膜综合性能明显提高°郑磊，等［⑷对所制备的自固化水性无机硅酸锌车间底漆进行了与不同种类底漆的配套兼容性和初期耐水性研究，在耐擦拭性能检测中白棉布颜残留显示极浅，表明具有良好的耐擦拭性能，并且漆膜干燥固化lh后耐水性能完好，雨季施工可正常进行°
关振威，等）15*在无机硅酸盐和有机硅乳液为成膜物质（InOCD的基础上，分别制备了纳米氧化锆粉体（PZ—InOC1$、纳米氧化锆分散液（DZ—InOCD复合涂层材料并进行了耐高温冲击性能测试，结果表明涂层耐高温冲击性和涂层成分和机构具有关系，粉体ZrO2在成膜物质中易聚集无法分散均匀，虽然成膜物维持原相，但难以提高涂层的瞬时温度耐受性
2.4水性聚氨酯防腐涂料
水性聚氨酯防腐涂料通常作为面漆与环氧底漆配合使用，以弥补环氧涂料装饰性和耐候性差的缺陷，
这是因为聚氨酯的分子链段中含有氨酯键，还可能含有酯键、醚键、脲键等成分，因而具有较好的机械性能，优异的低温成膜性、耐介质性及耐候性，但其在金属表面的附着力稍逊于环氧树脂涂料，所以与环氧树脂配合使用可起到更佳的防护效果°同时也可以与丙烯酸涂层配合使用，但现有研究应用大多与环氧树脂涂层配合使用，为了进一步改善水性聚氨酯丙烯酸酯涂层的防腐性能，王升文）16*以工业油酸、环氧树脂、聚氨酯等制备了改性纳米TiO2/环氧一聚氨酯乳液，进而制备了水性防腐蚀涂料，热失重曲线分析显示加入0.6%TiO2后，环氧一聚氨酯涂膜硬段相起始分解温度由237.2j提高到252.3°C，表明纳米TiO2可有效提高防腐涂层的热稳定性能°王钦利，等）17*利用廉价的水玻璃提纯出活性硅醇并作为内交联剂制备出活性硅醇基聚氨酯水分散体，通过电化学极化曲线测试得出活性硅醇在防腐蚀涂料中添加量为70%时，涂层的电流密度最小且极化电阻最大，说明此时抗腐蚀能力最强°同时200C〜400C热分析曲线中加入活性硅醇后失重率降低，显著提高了涂层的热稳定性°朱科#等）8*利用石墨烯将异氰酸酯改性处理得到复合乳液，经过对比试验分析得出当石墨烯含量占涂层总量的1%时，所进行的电化学极化曲线测试表明防科室牌设计
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总第473期内蒙古科技与经济
腐蚀效率比空白试样提高94.7%，同时在低碳铁基体表面进行的耐盐雾性能试验表明比纯水性聚氨酯乳液涂层也有较大提升。
3结束语
国内针对水性环氧防腐涂料、水性丙烯酸防腐涂料、水性无机硅酸富锌防腐涂料和水性聚氨酯防腐涂料共四类防腐蚀涂层进行了深入研究，对于重工业区内输变电金属设施可采取单一或复合涂层体系进行涂覆防腐蚀治理，确保防腐蚀体系具有高耐候性、耐热性和高稳定性，从而保证电网安全稳定运行。
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