２０１５年第４３卷第４期 陕西电力 ＳＨＡＡＮＸＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰｏＷＥＲ 电网技术 Ｇｒｉｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２０１５，Ｖｏ１．４３ Ｎｏ．４ 电力接地网用导电防腐涂料的制备 苏 涛 ，余秦军 ，郭志广 ，何红太 ，王国刚 ，耿刚强。 （１．国网四川省电力公司凉山供电公司，四川凉山 ６１５０００；２．北京国网富达科技发展有限责任公司， 北京 １０００００；３．长安大学材料科学与工程学院，陕西西安７１００６４） 摘要：以炭系导电材料为填料，制备出了一种适合接地网用导电防腐涂料。研究采用单因素方法确定环氧树脂 与多壁碳纳米管的最佳配比、偶联剂、稀释剂的种类、用量以及添加方式，通过分析各个因素对涂料导电性、附着 力、表观质量、微观结构的影响，确定了本导电体系的最佳工艺条件为：碳纳米管／环氧树脂质量百分比为２２％，稀 释剂与环氧树脂的最佳比例为２．３：１，碳纳米管采用硅烷偶联剂ＫＨ５５０浸渍处理之后加入基体中。制得的防腐导 电涂料表面光滑无裂纹，体积电阻率为７．２ Ｑ・ｅｍ，附着力为１级，达到接地网系统使用要求。 关键词：接地网；环氧树脂；碳纳米管；偶联剂 中图分类号：ＴＭ２４２；ＴＱ６３７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３—７５９８（２０１５）０４—００５６一Ｏ５ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｆｏｒ Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｇｒｉｄ ＳＵ Ｔａｏ ，ＹＵ Ｑｉｎｊｕｎ ，ＧＵＯ Ｚｈｉｇｕａｎｇ ，ＨＥ Ｈｏｎｇｔａｉ ， ＷＡＮＧ Ｇｕｏｇａｎｇ ，ＧＥＮＧ Ｇａｎｇｑｉａｎｇ （１．Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｌｉａｎｇｓｈａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｉａｎｇｓｈａｎ，６ １ ５０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｇｕｏｗａｎｇ ＦＵＤＡ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０００００，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇ－ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ，７１００６１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｅｗ ｅｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ａｎｄ ａｎｔｉ——ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｇｒｉｄ ｗｉｔｈ ａ ｃａｒｂｏｎ——ｂａｓｅｄ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｌｅｒ ｉｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｅｎｓｕｒｅｓ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏ ｔｕｂｅ ａｎｄ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ，ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ，ａｎｄ ｄｏｓａｇｅ ａｎｄ ｗａｙ ｆｏｒ ａｄｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｍｅｔｈｏｄ．ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ ｔｈｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｂｅｓｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ａＩｌ ａｆｆｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ａｄｈｅｓｉｏｎ，ａｎｄ ｖｉｅｗｓ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｑｕａｌｉｔｙ，ｎｌｉｃｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅ：ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏ ｔｕｂｅ／ｅｐｏｘｙ ｑｕａｌｉｔｙ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｆｏｒ ２２％．ｄｉｌｕｔｅｄ ａｇｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｓｉｎ ｏｆ ｂｅｓｔ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓ ｆ０ｒ ２．３：１，ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏ ｔｕｂｅ ｉｓ ａｄｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｂｅｆｏｒｅ ｄｉｐｐｅｄ ｗｉｔｈ Ｓｉｌａｎｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ ＫＨ５５０．Ａｎｔｉ—ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐａｉｎｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｓ ｓｍｏｏｔｈ ａｎｄ ｆｒｅｅ ｏｆ ｃｒａｃｋｓ．ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｒａｔｅ ｉｓ ７．２ ‘ ｃｍ，ａｄｈｅｓｉｏｎ ｔｏ ｌｅｖｅｌ １，ｗｈｉｃｈ ｓａｔｉｓｆｉｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｇｒｉｄ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ ｇｒｉｄ；ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ；ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ；ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ 对运行人员安全带来严重威胁外，还有可能因高压 Ｏ 引言 接地网是电网系统中确保人身、设备和系统安 串入控制室，进而引起检测或控制设备的崩溃，造成 巨大的经济损失和社会影响【＇＿３］。 导电防腐涂料是一种外加性防腐体系，是指在 全不可缺少的重要装置。良好的接地是维护电力系 统安全可靠运行，保护运行人员和电气设备安全的 根本保证和重要措施ｌｌ】。接地网的均压导体埋设在 地下，由于土壤的腐蚀，常出现接地短路故障，除了 基金项目：国家自然基金项目资助（５１００７０８３）；国家电网公司科技项 目（５２１７００１４０００４） 碳钢表面涂刷一层防腐体系，使其在具有“类金属” 特性的前提下，兼具防腐功效，据相关资料 显示，防 腐导电涂料可使接地网的寿命延长至３０年。我国开 发的导电防腐涂料主要以添加型导电涂料为主，目 前研究较多的是金属类导电填料，如李进等人以环 氧树脂、银粉为原料，制备出了电力系统用接地涂 料．体积电阻率为６．２ｘ１０ Ｑ・ｅｍ，董蔓【 Ｉ等以环氧树 第４期 苏涛，等：电力接地网用导电防腐涂料的制备 ５７ 脂、银包玻璃粉为原料制备出了电解行业的防腐 导电涂料，体积电阻率为０．０３～０．０５ Ｑ・ｃｍ，这些以 银粉为主填料的导电防腐涂料使基体电阻率大幅 度减低，但填料比例较大，增大了使用成本，并且对 基体附着力造成了很大的影响。钟莲云ｌ ６ｌ等人采用 化学合成法在铜粉上镀银，曹晓国［７ｊ等人采用硅烷 树脂４ 表１实验原材料 材料名称 环氧树脂Ｅ５１ 规格 化学纯 用量／ｓ 旨 萋 化学纯 分析纯 导电碳黑 偶联剂对铜粉进行了处理，这些研究都使涂料的电 阻率下降了一个数量级，使用成本也大大降低，但 以铜为主的填料掺加量仍然较高，铜一银、铜一镍等 蠢曩 复配丙烯酸树脂 导电 导电石譬． ．淅纯 ｎｍ １．１—６．６ 复合金属填料在涂料发生缺陷时产生的电化学腐 蚀会使腐蚀加剧。炭系导电填料具有导电性好、性 能稳定、来源广泛、价格低廉等优点，但是按照 传统的炭系填料所形成的导电涂料电阻率普遍较 高［ 。 因此，开发出一种防腐性能更稳定、导电率更 高、使用寿命更长的环境友好型的接地网导电防腐 涂料，解决接地网腐蚀、防护问题，提高接地网材料 自身的耐腐蚀性能，保证接地性能的稳定性，有效延 长接地网使用寿命，确保电力设备长期正常运行，避 免生产事故的发生，降低维护改造费用，从而产生明 显的经济效益和社会效益。 本研究优选成膜树脂、炭系导电填料、偶联剂等 主要成分，在控制导电填料掺量的前提下，提高其分 散性，使其在高导电性的同时拥有较好的防腐蚀效 果，最终制备一种体积电阻率小于ｌ０ Ｑ・ｇｉｌｌ，附着力 １级的适合接地网用的导电防腐涂料。 １ 实验 １．１ 试验材料 对成膜树脂基体、导电填料的种类进行了优选 实验，具体选用的种类及配比见表１。 １．２实验过程 （１）将所选树脂按照比例倒人搅拌罐中，加入二 甲苯，调整浆体粘度。 （２）在浆体中加入碳纳米管及偶联剂（或将碳纳 米管倒入偶联剂中，充分混合），再依次加入其他助 剂，高速搅拌３０ ａｒｉｎ。 （３）加入固化￣７０１Ｂ，搅拌均匀后，涂刷于试验 用钢板上。 １．３性能表征 采用ＲＳＴ一８型四探针测试仪测表面方阻尺＿］，数 字千分尺测量漆膜厚度 ，表面电阻为方阻与膜厚 的比（Ｒ＝ＲｄＬ）。采用５４８００场发射扫描电子显微镜 嚣 ＿ ． 。％ 助剂 纯 ※ 强 …。。 。。 嬲 （占环氧桩明旨质量１曩‘ 。ｏ％） ＿蠢嬲 。＿ 臻 重 曩 叠 曩 。∞ 分析 。。＿ ０ ０ （占环氧树脂一ＩＩ’奠１．Ｏ一¨．３质量ｓ一＿＿＿ …¨ 。 ∞二甲 －－ｌ 一 （侧 曩与环 霸 ｎ＿－比为 ’ 一） ．． ．．。。。．。。 ．。。 。 ＿。。 ＿ ．０ 兰 。０ ．； 一－ 一．盎 皇！ ！璺 型 ！．： 篓：三＝＝： ：童： ． （ＨＩＴＡＣＨＩ）分析样品微观形貌，加速电压为３Ｏ ｋＶ。 附着力测试仪采用画圈法对涂层进行测试，按ＧＢ／Ｔ １７２０－－１９７９进行涂层的附着力评估。耐腐蚀性能的 测试：将试样涂敷在经过处理的钢板上，用石蜡封 边，置于２０％硫酸中浸泡４８ ｈ，观察试样表面。表面 形貌通过照片目测。观察其表面平整性、粗糙性、裂 纹、麻点等 ２结果与讨论 ２．１树脂的选择 树脂作为成膜结构的基体，其自身的结构、特性 都决定着涂料的综合性能，根据目前的研究，在导电 涂料领域研究较多的是丙烯酸树脂类和环氧树脂 类 ，通过改性、复配等方法提高环氧树脂的综合性 能，使其更好地应用于涂料领域树脂。本研究选用丙 烯酸类、环氧类树脂各２种进行试验，通过腐蚀后的 表观情况进行评价。 由表２可以看出，采用丙烯酸树脂制备出的涂 料，附着力整体都低于环氧树脂，并且在腐蚀后，附 着力值损失较大。采用环氧树脂为基体制备的导电 涂料，虽然涂层表面粗糙，但本涂料主要应用于接地 网，使用环境为地下掩埋，因此其耐腐蚀性为主要考 察指标，综合比较后选择环氧树脂Ｅ５ １为本实验树 脂基材 ６０ 陕西电力 第４３卷 通过偶联剂对涂料体积电阻率及微观组织的影响， 确定了硅烷偶联Ｎ ＫＨ５５０、表面预处理法为最佳偶 联剂和处理方法；通过稀释剂对涂料体积电阻率的 影响和其表观情况确定了稀释剂加入量与环氧树脂 ［６］钟莲云，吴伯麟，贺力勇．导电涂料用片状镀银铜粉的研 制 涂料工业，２００３，９３（３）：１２—１４． ［７］曹晓国，吴伯麟，颜东亮．螯合萃取剂在制备镀银铜粉中 的应用［Ｊ］．化学通报，２００５，（６５）：７３９—７４２． 加入量的比值为２：１。最终制备出的导电防腐涂料表 面电阻率为７．２ １－１・ｃｍ，附着力为１级。 参考文献 【１］黄小华，邵玉学．变电站接地网的腐蚀与防护 全面腐 蚀控制，２００７，２１（５）：２２—２５． ［８］李莹，王仕峰，张勇．新型太黑填充抗静电和导电聚丙烯 复合材料ｌ Ｊ１．中国塑料，２００５，３３（８）：１７—２２． ［９］李听，郭建喜．导电涂料的作用机理及应用【Ｊ１＿天津化 工，２０１１，（３）：１２—１６． ［１０】董永兵，张保玲．消泡剂的消泡机理及其在皮革涂饰剂 中的应用 化学工程师，２０１２，（２）：７－９． ［１ １］朱宇光．本征型与添加型导静电防腐涂料的性能对比和 应用［Ｊ］＿上海涂料，２０１０，４８（９）：１９—２１． 【２】李进，杨鸿，李义山．电力系统接地网导电涂料的研究［ＪＪ ．涂料与涂装，２０００，９（２６）：２６—２７． 【１２］王惠娟．ＥＭＩ屏蔽环氧树脂导电涂料的研究［Ｄ］．太原：太 原科技大学，２０１２． ［３】高波，姚敬华，陈乃洪，等．浅色厚浆型导静电环氧涂料 的研制『ＪＩ．上海涂料，２０１２，５０（２）：５－８． （责任编辑收稿日期：２０１５—０１—０４ 付小平） 【４］邵建人，乐晏廷．交流系统接地网的腐蚀与防护研究ＩＪｌ ＿电力设备，２００６，７（４）：７０—７２． 【５】董蔓，朱晓云．导电防腐环氧涂料的制备 电镀与涂 饰，２０１０，（９）：４９—５２． 作者简介：苏次检修工作。 “涛（１９８６），男，四川德昌人，助理工程师，从事变电一 ＋一＋一＋“＋－－４－一十“＋－－＋－“－４－一—十一一－４－“—＋一一—＋一一－ｑ－ （上接．￣４４Ｎ） 了充电站规划的科学合理性和可行性，对充电站的 规划建设能够提供参考。 参考文献 ［１】张文亮，武斌，李武峰，等．我国纯电动汽车的发展方向 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Ｓｔａｔｉｏｎｓ Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ［１５］赵凛，张星臣．基于“前景理论”的先验信息下出行者路 径选择模型Ⅲ．交通运输系统工程与信息，２００６，６（２）： ４２－４６． ［１６］罗文昌，袁春华．弹性需求下的随机用户平衡模型及求 解算法 重庆交通学院学报，２００３，２２（３）：１０１—１０４． ［１７］ＥＳＭＡＥＩＬ Ａ Ｇ，ＣＡＲＯ Ｌ．Ｉｍｐｅｒｉａｌｉｓｔ Ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ Ａｌｇｏｒｉ— ｔｈｍ：Ａｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｉｎｓｐｉｒｅｄ ｂｙ Ｉｍｐｅｒｉａｌｉｓｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｒａｆｉｃｆ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ［Ｃ］．Ｋｌｏｎｇ Ｌｕａｎｇ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ１ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ ２０１４ ｏｎ Ｇｒｅｅｎ Ｅｎｅｒｇｙ ｆｏｒ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，２０１４：７－１２． Ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ［Ｃ］．Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ：２００７ ＩＥＥＥ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ Ｅｖｏｌｕｔｉｏ— ｎａｒｙ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ，２００７：４６６１—４６６７． 【７］任玉珑，史乐峰，张谦，等．电动汽车充电站最优分布和 规模研究【Ｊ】．电力系统自动化，２０１１，３５（１４）：５３—５７． 【８］寇凌峰，刘自发，周欢．区域电动汽车充电站规划的模型 与算法ＩＪ１＿现代电力，２０１０，２７（４）：４４—４８． ［９］熊虎，向铁元，祝勇刚，等．电动汽车公共充电站布局的 收稿日期：２０１４一叭一２９ （责任编辑张健） 作者简介：张 港（１９８９），男，湖北随州人，硕士研究生，从事电动汽 车充电站方面的研究。