输电线路的覆冰现象给人们的生活和工作带来极大的不便,也为区域经济发展造成巨大的损失。本文简要介绍了覆冰对输电线路的影响,综述了防覆冰技术的研究现状和发展趋势,比较了目前国内外各种输电线路防除冰方法的优缺点。

在此基础上,重点选择防覆冰涂料作为输电线路防覆冰技术的研究开发方向,提出了以改性的硅溶胶-苯丙乳液为基料成膜物质,FeMnCuO_4为吸光颜料,制得所需要的防覆冰涂料。

文章详细地讨论了该种涂料的制备工艺和性能测试结果,包括硅溶胶基料的改性,过渡金属复合氧化物型颜料的制备和选择,涂料颜基比的确定,颜料的吸光性、粒度以及红外、紫外、X-ray衍射分析和晶胞参数的确定,涂料的附着力、防腐蚀、耐侯性和防冰性能的检测等。

结果表明:按改性硅溶胶:苯丙乳液=10:1的比例制备基料,用共沉淀法经1000℃焙烧制备的具有良好吸光性的正尖晶石结构FeMnCuO_4作颜料,选取颜基比30%,所制得的涂料具有一定防覆冰性能,在-20℃～0℃和80%相对湿度的实验室条件下,能有效防止铝导线表面结冰,同时还具有较好的结合力和耐候性。

通过量子化学的密度泛函理论,采用模型化学方法和Gaussion03程序,计算了相同原子数的正反尖晶石型FeMnCuO_4模型的能量,结果显示正尖晶石结构具有更好的能量稳定性。按同样方法对正尖晶石型FeMnCuO_4的不同模型进行了计算,并结合紫外-可见光谱等测试数据,对所用颜料的结构、性能作了较为深入的探索,为防覆冰涂料制备中颜料的选择提供了理论依据。在成膜物质硅溶胶及改性硅溶胶的计算中,采用了RHF方法和6-31G基组,并对相应的轨道能量和集居数进行了分析。

结果表明:改性使其能隙加宽、Si-O键强增大,有利于涂料绝缘性能的改善和膜层的稳定牢固,从而提高了涂料的憎水性,与实验的结果相符,达到了预期的目的。