[发明专利]一种电网运行监测用红外涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电网运行监测用红外涂料，包括以下组分：粉末辐射料、粘结料，助剂、溶剂和分散剂，其中所述辐射料包括碳化硅粉末30‑40份，二氧化硅10‑15份，氧化铝5‑10份，氧化钇10‑30份，二氧化锰5‑10份，氧化铁5‑10份；其中所述碳化硅的平均粒径是1‑10μm，优选是1‑3μm；二氧化硅、氧化铝和氧化钇的平均粒径是10‑500nm，优选是100‑300nm。本发明克服了现有技术中红外涂层低温发射率低，波长范围宽易于受到干扰的不足，提供一种电网运行管理中红外监测用涂覆材料，该涂料具有70℃以上红外发射率达到0.92‑0.96，且发射波长控制在50‑110μm。

技术领域

本发明涉及电网在线监测技术领域，尤其是一种在电网运行管理中自动监测温度变化的红外涂料及其制备方法。

背景技术

热传递主要有传导、对流及辐射三种方式，其中热辐射一般是以电磁波的方式进行传递，波长在0.76～1000μm之间的电磁波又称红外线(通常称为热辐射线)。红外辐射涂料(即热辐射涂料)是一种具有足够强度且红外发射率高的材料。红外辐射涂料技术的发展源于航天飞行器热障涂层材料技术。其原理是根据材料内部的分子振动引起偶极矩变化而产生红外辐射的变化。分子振动时，对称性越低，偶极矩变化越大，其红外辐射就越强。红外辐射涂料的节能原理就是提高被加热表面的吸收率，增大辐射能传递比例。目前，该类高发射率红外辐射材料主要应用于军事、节能、环保、医疗、保健等领域。

20世纪发生的两次世界能源危机，使能源严重缺乏的日本在世界上率先开展对红外辐射材料的大规模研究。到80年代初，欧美等国家对红外辐射材料的研究也具备了很高的水平。此后我国也开始了对红外辐射材料的探索与研究。红外辐射技术发展的实质是研究具有足够强度且红外发射率高的材料。

SiC材料是在远红外实效区2.5～25μm全波段内红外发射率较高的材料，已被作为制备高温红外涂料的主要原料之一。研究材料的辐射机理发现，除了化学成分、化学键特性对红外辐射产生影响外，物体的红外辐射特性还与晶体结构类型以及晶格中存在的缺陷、杂质的状况紧密相关。通过化学掺杂、材料晶格畸变的途径可以改善材料的红外发射率。

就SiC材料而言，在材料中进行适量的Al掺杂可改变自由载流子与杂质辐射带的波长位置，可提高材料在短波区的红外发射率，也能使材料在宽波段范围内表现出优良的红外辐射性能。在SiC材料中掺入与Si离子半径相近的Al离子，一方面使Al离子与Si离子间形成有效的掺杂效应，导致物体晶格周期性的破坏，晶体点阵发生畸变，使晶体结构的对称性降低，从而引起极化，促进红外辐射的发射或吸收；另一方面，由于离子半径相近，Al掺杂离子很容易以某种配位形式占据Si离子的结构位置，导致材料内部失去电价平衡，在有些地方富集正电荷，而有些地方则富集空穴，称之为缺陷，这些缺陷的形成可有效改善SiC材料在一定波长范围内的红外发射率。

红外辐射涂料具有穿透力强，辐射传热快，将其用于散热器装置表面可以强化散热器装置表面的热辐射效能，从而提高散热设备的效率。目前在电网运行中，由于各种电路设备过热引发的供电事故层出不穷，在电网运行中采用红外监控设备检测重点部件的表面温度，以预防和减少供电事故的发生一种自动化程度高、简单有效的电网运行监测方法。但是目前国内外很少有电网运行专用涂料的产品。电网运行专用红外涂料需要解决的技术问题主要有发射率较低，涂层在低温下红外发射率低，波长范围较宽易受其他热源干扰等问题。

CN104403501 A公开了一种电网运行管理中红外监测用涂覆材料及其制备方法，由下述组分经混合配制而成，所述各组分及其组分含量按质量百分比计为：30份～40份的环氧树脂，30份～40份三氧化铝粉末，5份～10份二乙烯三胺，5份～10份石墨粉，5份～10份碳纤维，30份～50份溶剂组成。使得物体表面具有高发射率，并且发射率统一、温度超过设定值后会明显变色的电网运行管理中红外监测涂覆材料及其制备方法。

发明内容