李宇峰，陈震霖，吴培骋，赵志刚，黄庆淡，王茂春，林宏辉

(中国南方电网广东电网有限责任公司湛江供电局，广东 湛江 524000)

0 引言

标识牌在电网中运用较为广泛，包括相序牌、线路杆塔号牌、警示牌、禁止标识牌等。由于线路众多，杆塔分布面广，金具和不同相序是杆塔的数倍，使得电网标识牌总体数量极为庞大。

现阶段，电网标识牌主要采用平面喷漆制作而成，可分为塑料制品、铝质制品、搪瓷制品三大类。由于电网的特殊性，电网标识牌需要常年固定悬挂于户外配电线路电线杆、输电线路铁塔塔材及金具、变电站设备等部位，但电网标识牌本体及上面的图文随着时间推移会发生褪色模糊，致使标识牌内容信息丢失从而失去电网标识牌本身的标识作用，轻则造成运维检修难以开展，重则造成人员伤亡、国家财产损失、线路跳闸引发大面积停电事故，给经济社会运转带来负面影响。

我国广东、广西、福建、海南等南方沿海省份，气候湿热、空气盐度较高，夏秋季高温多雨、多台风，冬季低温少雨，最热月和最冷月温差可达25 ℃，故而受以上多种因素以及本身材质的影响，这些地区电网标识牌的性能劣化速率明显加快，因此，必须重视电网标识牌褪色模糊问题的研究并对症下药，加以有效防治。

1 电网标识牌褪色模糊机理分析

1.1 油漆乳液酸碱性的影响

现阶段，除部分塑料制品外，绝大多数电网标识牌采用平面喷漆制作而成，其油漆性能的好坏由乳液种类和配比决定，但另外一个影响因素是乳液的pH值。乳液pH值与所喷涂材质表面的pH值有较强的影响关系，因为pH值直接影响碱溶胀型增稠剂的开链，pH值过高或过低都不利于油漆的养护。

若喷涂油漆为弱酸性而标识牌底板为弱碱性，两者结合制作的标识牌在开始使用后前期不会有异样，但电网标识牌底板的弱碱性会随着时间的推移逐渐被油漆本身的弱酸性所中和，导致底板出现“变灰、变黄、掉粉”等掉色现象。

此外，若乳液pH值过高，制作中新沉积形成的成膜会发生“溶解”使油漆漆膜变薄；若乳液pH值过低，电网标识牌底板表面光泽明显不均匀，油漆稳定性不好，使得已经溶解的树脂等次成膜材料析出，造成油漆漆膜表面粗糙以致电网标识牌表面漆膜附着力下降，在雨水和风吹外力作用下加速褪色模糊，从而影响电网标识牌使用寿命。

1.2 抗氧化物钛白粉的影响

钛白粉的化学组分主要为TiO2，由于TiO2具有较强的抗氧化性和光化学活性，是良好的抗氧化剂，加入油漆、塑料中可以增强材料的抗氧化能力和吸收紫外线能力。在电网标识牌表面图文所使用的颜色涂料和底板塑料中，通常加入钛白粉来防止涂料氧化褪色，但副作用较为明显。电网标识牌底板材料和漆料在室温下短期内几乎不与其他元素发生化合物反应，但在室外自然光照条件下，光化学活性较强，内部的钛白粉会发生连续的氧化还原反应，这正是电网标识牌在室内使用时寿命较长而在野外使用时却较快褪色模糊的原因。

1.3 油漆本体使用颜料的影响

通常电网标识牌面层字体和图案的颜色多样，最常用的是黑色、黄色、红色和绿色。然而，喷漆所使用的漆料并非单一色漆料，通常是由多种彩色着色颜料按不同比例混合而成，因此，电网标识牌褪色的原因不单单与所使用涂料有关，更与所使用的彩色着色颜料有关。

从制备工艺及成色理论来看，通常是红色、黄色和蓝色三种颜料组成了漆料的彩色三原色，用量最多也是这三种颜料，其他颜色均是由彩色三原色复合而来的复色，但漆料中的彩色三原色颜料属于水性颜料，在制备中需要加入溶剂和分散剂将颜料分散溶解成为均匀体系，由于其本身也具备一定的pH值，或小于7，或大于7，在喷涂电网标识牌底板时，以及在后续的使用中，均无法避免漆料出现颜色变异、图案变色、文字掉色等问题。从结果来看，红色漆料褪色模糊速率最快，其次是黄色，最后是绿色。

1.4 太阳光照的影响

南方沿海地区全年高温多雨，光照时间长，最热月温度可到38 ℃以上，电网标识牌悬挂于野外，表面温度最高可达40 ℃以上。通常，电网标识牌对太阳光照的影响较为敏感，通过文献调研发现塑料标识牌、铝制标识牌和搪瓷标识牌褪色有2个指标与光照直接相关，即耐光性和耐热性。

(1) 耐光性表现为电网标识牌对太阳光紫外线的耐受程度。由于塑料制品的主要成分是树脂等人工或天然大分子，在紫外线照射下，大分子结构会发生降解，导致塑料制品发生颜色变异现象。此外，电网标识牌面层喷涂的油漆颜料和塑料本身颜料的着色剂受到紫外线照射后，颜料着色剂大分子结构发生解聚反应，变成小分子无色或黄色的物质而失去着色作用，有机和无机的小分子着色剂则与其发生氧化或还原反应而生成其他化合物。因此，受到太阳光照射的电网标识牌，无论是何种材质，在野外环境中都很容易褪色，通常来说，褪色模糊速率从大到小依次为塑料标识牌、铝制标识牌、搪瓷标识牌。

(2) 耐热性主要表现为在太阳光照射下温度升高，内部分子结构不稳定，化学活性增强，导致着色剂发生化学反应降解或分子逃逸。颜料中有机化合物的颜料在高温环境下变得不稳定，在一定温度下会发生分子结构变化和少量分解，因此，应尽量避免选用有机化合物颜料着色剂。

1.5 标识牌材料氧化反应的影响

常年悬挂于野外的电网标识牌容易发生老化，其中很大的原因是与空气发生氧化反应。铝制品暴露在空气中会发生氧化反应生成Al2O3；塑料制品及漆料内部结构或组分含有较多的不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基等，在太阳光紫外线、臭氧、高压电磁辐射、海水盐雾、细菌真菌等综合因素下会与氧气发生氧化反应，聚合物分子薄弱环节处的C-H键发生断裂，聚合物与氧分子反应：RHO2→RH2O。微量变价金属化合物对氢过氧化物分解具有催化作用，能够生成新的氧化物，同时残留催化剂分解变成自由基，最终导致结构松散、颜色变异。

1.6 污染性粉尘粘附的影响

工业区周边的线路和设备明显可见表面严重积灰，公路旁边、建筑项目周边的线路标识牌表面也都可见很厚的粉尘粘附。一方面，污染性粉尘粘附会导致电网标识牌变得模糊；另一方面，污染性粉尘内部携带的大量腐蚀性化合物，如有机溶剂、SO2、H2S、HCl、氮氧化合物、碳氢化合物、硫氧化物、含氟化物、重金属类等，都会造成电网标识牌被腐蚀而导致褪色模糊。

1.7 风吹雨淋的影响

南方沿海地区降雨量较多，每年都会有台风灾害天气。电网标识牌在野外环境面临最严峻的挑战之一是风吹雨淋。风吹雨淋是一种往复的外力冲击作用，会导致电网标识牌表层分子氧化降解而褪色，同时雨水中携带的酸性物质对电网标识牌材质和漆料也会造成直接腐蚀并导致褪色模糊。

1.8 海水盐雾和微生物的影响

海水是一种很强的腐蚀介质，内部的卤族化合物含量很高，对所有物质都会有一定的腐蚀性。南方沿海地区空气潮湿，空气中的海水盐分较高，并携带一定量的海洋微生物，尤其是对于矗立在海边的输电线路铁塔和配电线路来说，电网标识牌的褪色模糊速率极快，其原因是海水盐雾中携带一定的腐蚀性盐，会对铝制品、塑料制品、搪瓷制品及漆料进行直接腐蚀，同时盐雾中海洋微生物会直接或借助代谢产物间接对电网标识牌造成腐蚀，加上海边的风较大、携带的盐雾密度较高，以及长年累月的低频往返应力和外力冲击作用，使得电网标识牌快速变得褪色模糊。

2 电网标识牌褪色模糊防治措施

2.1 提高材料和漆料的抗氧化能力

材料和漆料与空气或空气中的氧化物发生氧化还原反应被降解褪色模糊，底板材料和漆料的老化直接造成电网标识牌使用寿命严重缩减。对此，可以在电网标识牌材料制作和漆料配备过程中掺和适当比例的抗氧化剂。

目前，市场上的抗氧化剂种类繁多，根据化学结构不同，可以划分为酚类和胺类两大类，如四季戊四醇脂(抗氧化剂1010)、亚磷酸三苯酯(抗氧化剂TPPI)、抗氧化剂168等，其中抗氧化剂168挥发性低、耐热性好、无污染、不变色，能够和污染物中的过氧化物反应，生成性质更加稳定的磷酸酯，能够阻止氧化反应链增值，同时也能够增强聚合物对光的稳定性，还会与聚合物中残留的金属催化剂组分反应，使金属离子失去活性从而在空气中更加稳定。

2.2 漆料制备时添加光稳定剂

太阳光中的紫外线辐射是加速标识牌褪色模糊的重要原因，为此，必须提高电网标识牌材料和漆料的抗紫外线能力，在制备电网标识牌时，可以适当地添加光稳定剂。

光稳定剂作用是屏蔽或吸收紫外线的能量、猝灭单线态氧及将氢过氧化物分解成非活性物质。材料和漆料在光稳定剂的作用下，能够排除或减缓光化学反应、阻止或延迟光老化的过程，从而达到延长电网标识牌使用寿命的效果。

按作用机理可将光稳定剂分为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂及自由基捕获剂。按照化学结构的不同可分为水杨酸脂类、二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、取代丙烯晴类、草酰胺类、有机镍化合物类、受阻胺(HAL)类等。

2.3 增设外置隔离装置

除了从材料本身的性质和组分进行调整外，还可以通过物理隔离的方式来提升电网标识牌的使用寿命。

(1) 可以在电网标识牌外表面，增设一个包裹的隔离装置，装置既要满足透明、可看见标识牌表面字体和图案的要求，同时又要不影响巡维人员开展巡视和维护检修。

(2) 隔离装置必须是密封结构，这样能够将电网标识牌与空气、污染物、雨水、盐雾、微生物等相互隔离，使内部保持相对稳定无害的微环境，从而避免盐雾、微生物、空气和污染物灰尘粘附的氧化和腐蚀伤害。

(3) 隔离装置表面材料应具备一定的防紫外线、吸收太阳光热量和反射太阳光的能力，使透过隔离装置的紫外线强度降至50 %及以下。

2.4 研发新型标识牌

研发功能更实用的新型标识牌十分必要。

(1) 可研发新型反光型电网标识牌来提高夜间巡视检修效率，制作原理是在底板材料和漆料中添加更高比例的反光粉，确保在光线照射时能够反射更多的光线，使字体显得更亮、更白。

(2) 可研发新型自发光型标识牌，比如太阳能LED自发光标识牌，用LED显示替代传统标识牌显示，既可避免标识牌褪色模糊，又能够利用太阳能这样的清洁能源。