单分子涂层技术及电缆抗冰凌应用的概要美国联合粘结剂公司-united.pdf

联合粘结剂公司 United Adhesives Inc. Asia +86 (139) 5605 4600 North America Europe +1 (224) 436 0077 Sales@UnitedA www.UnitedA 单分子涂层技术及电缆抗冰凌应用的概要 (Outline of Self-Assembly Monolayer Coating Technology and Its Application in Preventing Ice Formation on High-Voltage Power Lines) 美国联合粘结剂公司 (United Adhesives, Inc.) 户外电缆在雨雪天气时，表面可以结出冰凌，当冰凌重量超过输电线负载时，会造 成电缆断裂，输电支架倒塌。冰凌之所以形成是因为电缆的金属表面对水分子有良 好的亲和力，特别是高压输电线所用的铝电缆，由于铝的金属表面有很薄的一层氧 化铝层，与水很亲和，极易被水所湿润，在其表面形成水附着层。在冰点温度的雨 雪天气下，水附着层继而结冰，并不断增厚，形成冰凌。 防止冰凌形成的有效的方法是将金属表面加上涂层，由涂层来大幅度地降低电缆金 属表面与水接触面的表面张力，使水不能在其表面湿润、扩展，只能形成近乎球形 的水珠，因而在接触面上自由滚动，从而当水珠达到一定的大小时，就从电缆金属 表面滚落，因此无法进一步结出冰凌。图一对比了水在两种具有不同表面张力的接 触面上的形态。金属表面的表面张力越小，表面自由能则越小，水与固体表面的接 触角则越大，水越不能在其表面扩展开来，则越容易形成球形水珠。 实际操作上，能使表面张力降低的方法，就是使涂层最外层与水接触的表面上产生 厌水性分子基团，使水无法与涂层亲和。同时涂层与金属接触的表面能形成稳定的 化学键合，使涂层能长久地覆盖在金属表面。 美国联合粘结剂公司现有的自身集合单分子涂层技术，是继国际上在八十年代最早 发现自身集合单分子(Self Assembled Monolayer)现象以来，针对于各种金属和玻 璃的表面的改性和防腐等诸方面的应用而开发的。技术本身处于国际领先水平。自 身集合单分子涂层，就是利用某些有机分子能够自动地在与金属接触的表面上进行 排列集合的特点，在金属表面形成致密的单分子保护层。分子的一端与金属表面牢 固的结合，而另一端具有厌水性的分子基团则一律向外伸展，而分子之间则紧密有 序的形成集合排列。这种涂层结构示意图有如图二所示。 我公司的自身集合单分子涂层技术相较与其它涂层技术，具有下列明显的优点： 1、涂层具有明确的取向，最大限度地利用了分子基团的厌水性，因此能使涂层达 到最小的表面张力，水与其表面的接触角达到110度或更高，表面自由能能够小到 20mJ.M-2 。 2、形成单分子层，最有效地节约了涂层材料的用量；同时最大限度地减轻了由涂 层带来的电缆线的额外重量。比普通的薄层涂层可节约上百倍的涂层材料。 3、分子间的致密排列有效地保证了涂层表面性能的稳定性；涂层与金属表面通过 化学反应形成强力共价键，保证了涂层的长久附着，不会因风吹雨淋而脱落；表面 1 经过5000次棉布擦拭，或在室外条件下，经过1000小时后，水与其表面的接触角仍 会保持在100度或更高， 表面自由能能保持在20mJ.M-2 。 4、经过涂层的金属电缆线不仅可以避免冰凌的生长，同时也大幅提高了金属电缆 线的抗酸硷、防腐蚀的能力。 我公司的自身集合单分子涂层技术的工业处理过程可概述为下列两个步骤： 1、电缆线的浸润 - 就是将电缆线浸入配有有机涂层分子的溶液。有机涂层分子的 用量和溶剂的用量可以根据电缆线的处理量，定时加入溶液池。电缆线金属表面与 有机涂层分子的反应时间，可以由