超疏水项目创新创业计划书.doc

创新创业计划书：1、事业描述描述所要进入的行业，从事什么产品(或服务)，主要客户，所属产业的生命周期与公司形态。本项目所属行业为配电、输电设备行业，从事开发、生产新型长效高压绝缘超疏水防污闪涂料与防污闪绝缘子。高压绝缘子污闪问题指工业排放的烟尘, 它们在风力、重力和电场力的作用下积聚在绝缘子表面, 如氧化硫、氧化钙等含导电性颗粒的烟尘和化学性污秽颗粒吸附在绝缘子表面, 形成污秽物质,导致绝缘水平降低。而后污层在潮湿气候条件下被溶解成电解液, 加大了电导率。在电场力的作用下污层流过的泄漏电流使水分蒸发, 在电流密度较大的部位形成干燥带,并在场强超过一定数值时, 发生辉光放电。放电使干燥带扩大, 湿润区不断缩小, 电流加大后引起热电离使辉光放电转变为电弧放电, 电孤迅速烘干邻近湿润表面, 向前发展, 局部电孤不断熄灭重燃, 随着表面受潮程度的增加, 半导体层电阻减少, 表面泄漏电流加大, 局部电孤继续短路掉绝缘子多的部分, 剩余部分场强越来越大, 局部电孤迅速向双方电极发展直至贯穿两极,导致闪路事故发生。除工业排放的烟尘外，鸟类的排泄物也是引起污闪的原因之一。自20世纪80年代至21世纪初，我国电网发生局部区域性及大面积停电事故共68起。其中，因区域性污闪及大面积污闪引发的有29起，变电站和发电厂升压站污闪引发的有3起，二者占总停电次数的47%。大面积污闪直接导致电网大面积停电。以自20世纪90年代以来发生的3 次跨省区的大面积污闪事故为例，1989年12月底至1990年2月，河南北网、河北南网、山西南部和中部、京津唐电网以及辽宁的西部和南部相继出现大雾加雨或加雪，污闪逐渐由南向北发展，先后有172条110500 kV线路跳闸，其中81条线路停运，有27座110 kV和220 kV变电站全部、部分或瞬时停电，给华北2市4省工农业生产和人民生活带来重大影响；1996年底至1997年初长江中下游6省1市持续大雾，华东和华中2电网因污闪有14 条500 kV线路和46条220kV线路跳闸，3座变电站(厂)停电，当年华北、山东、西北等电网也因污闪有18条330500 kV线路、51条220kV线路，20座110 500kV变电站停电或失电。2001年12月，华北大部地区和东北辽宁相继几次出现雪雨交加、大雾迷漫的天气，污闪再次由河南电网经河北、京津唐移至辽宁电网，共有238 条66500kV线路、34座变电站发生污闪，沈阳70%以上区域停电，邯钢停产，京广电气化铁路中断。除上述3 次跨区域、跨省网的大面积污闪事故外，自1990年以来全国各电网发生的局部区域性(或称较大面积)污闪从来没有停止过，遍及青海海东(1991年)、沪浙(1991年)、四川成都清白江(1992 年)、江苏徐州(1991年)、珠江三角(1992年)、晋中(1994年)、福建沿海(1996 年)、陕西关中(1997 年)、山东与京津唐局部(19981999年)、陕西渭南(2000年)、广东(2004 年)等电网。污闪通常有2大特点：1）多点同时，即在雾、小雨等潮湿天气条件下会同时发生在多条线路的多基杆塔和变电站多个设备上；2）重合闸不易成功而造成线路与变电站永久性接地事故。因此，污闪易引发系统失去稳定而导致大面积停电。杜绝电网污闪事故的发生，可以大大提高电网稳定运行的可靠性。本产品主要客户为污闪事故高发地区电网、配电站。陶瓷、玻璃绝缘子生产厂家。输电、配电设备产业为国民经济中的必备行业。（二）经营的产品 长效超疏水防污闪涂料，长效超疏水防污闪绝缘子、套管等输电元件。（三）主要客户：污闪事故高发地区电网、配电站。陶瓷、玻璃绝缘子生产厂家。（四）产业的生命周期与公司形态产业的生命周期及公司形态：输电网络安全涉及国民经济发展，输电网瘫痪导致间接经济损失巨大，尤其对化工、冶金行业而言，突发性的停电、断电事故往往导致生产中断、设备报废。对于电网系统，人工除污、实时监测积污、实时监测绝缘子憎水性能耗费巨大人力物力。本产业属于输配电设备行业。2、产品/服务（介绍企业特有关键技术的特点、水平和优势，主导产品相对于市场同类竞争产品在质量、性能、功能等方面的特点和优势。）2.1 目前我国防污闪措施与手段针对我国日益增加的因污闪导致的停电事故，我国于1996年建立输电网积污污级：例如：3a积污等值盐密度、灰密度等。针对不同污级环境，采取相应的措施避免污闪。例如：选择变电站站址和线路路径时, 应尽量避让e级污区, 与多晶硅、金属冶炼等高污染、高耗能企业保持10km以上的距离。跨高等级公路、铁路的输电线路杆塔, 外绝缘配置不应低于d级污区的配置要求。防污闪涂料或辅助伞裙等辅助防污闪措施应在设备出厂前或基建施工阶段完成, 以提高涂刷质量, 减少运行输变电设备停电时间和运行维护工作量。应优先选用爬距有效系数较高的绝缘子型式,例如: 双伞型绝缘子,避免使用爬距有效系数偏低的大爬距绝缘子, 包括: 伞间距过小,伞下沟槽过多过深的绝缘子等。在绝缘子选择上，在中等及以下污秽地区可采用传统电瓷，在重污秽地区须采用硅橡胶复合绝缘子，线路在不改变目前杆塔结构尺寸的情况下使用复合绝缘子，变电设备使用复合支柱和套管或在瓷套管与绝缘子上喷涂长效电瓷喷涂室温硫化硅橡胶涂料（RTV）。RTV 硅橡胶防污闪涂料由端羟基聚二甲基硅氧烷、无机补强填料、阻燃填料、增粘剂、交联剂、催化剂, 配合一定的溶剂， 并将填料均匀的分散嵌入分子链中， 常温下经化学物理过交联成三维网状弹性体。由于有机硅的表面张力与水的表面张力差值大, 水滴会形成大于90的静态接触角, 水膜无法铺展而表现出憎水性; 对憎水迁移性的研究主要存在两种不同的理论解释: 小分子扩散理论认为硅橡胶中一般都不同程度的含有未交联的低分子量硅氧烷链段, 这些低分子链段可以迁移到污层表面, 使硅橡胶憎水性得以恢复, 迁移时间不受涂层厚度的影响,一般108然而，由于水滴的重力作用，挥发作用，其接触角出现下降的趋势，水滴的动态接触角也会影响到水滴的润湿与铺展。水滴与表面的接触面逐增大，并与附近的水滴汇集，最终将表面润湿。因此硅橡胶憎水性表现出不稳定。水滴接触角经历下降过程，干燥后、憎水性重新恢复。近十年来，自然界中的超疏水现象引起人们的广泛关注，超疏水表面或涂层具有自清洁功能，在日常生活、工业领域具有广泛应用前景：高层建筑玻璃窗表面超疏水功能化后可避免定期清洗；汽车玻璃窗表面超疏水功能化后可拆除雨刷；太阳能电池表面超疏水功能化可起到自清洁作用，从而避免灰尘沉积导致效率降低；材料表面超疏水功能化必需满足下列两个条件：1）表面具有粗糙结构；2）表面的表面能低。目前，文献报道超疏水表面的制备方法基于采用低表面能物质修饰具有高度有序微结构的表面；或在低表面能材料表面加工出高度有序微结构。构建超疏水表面的材质与结构都存在多样性：材质有：金属材料、无机非金属材料、聚合物材料、由无机、聚合物材料组成的复合材料、碳素材料；结构有：纳米柱阵列、多孔泡沫状、纳米花状、立体网状、树枝或雪花状、类似于荷叶表面的微米纳米二级结构等。超疏水表面在防污闪方面相对硅橡胶材料更具优势：超疏水表面接触角可达到150以上，滚动角在10以下，水滴在其表面接近于球形，并容易滚落。在滚落过程中将其表面的粉尘带走。从而起到自清洁的作用。尽管文献报道的超疏水表面的制备方法与种类很多。但超疏水表面技术尚未广泛应用于工业、日常生活等领域。其主要原因是由于超疏水表面在使用过程中易于遭受损坏而失效。一些学者指出超疏水表面的超疏水功能的持久性是这项技术应用的主要障碍，如：Paul Roach、 Neil J. Shirtcliffe 与 Michael I. Newton 在Progress in superhydrophobic surface development一文中也指出：“自清洁超疏水表面广泛应用的主要障碍在于使用过程中表面易于遭受损坏与污染，比如：摩擦、循环洗刷。尽管超过200项专利声称具有商业前景，但这些应用并不包括易遭受磨损的使用环境。”磨损、循环洗刷属于应力破坏，超疏水表面具有高度粗糙结构，超疏水表面遭受摩擦或循环洗刷时，实际上由表面的微凸起承载压力与剪切作用力，表面微凸所承载压强与剪切应力远远大于表观压强与剪切应力，从而导致表面微凸断裂或形变，最终导致超疏水功能失效。粟常红博士长期从事超疏水表面的磨损与减磨设计研究，首次提出通过弹性体自愈来解决超疏水表面耐磨损能力差的思想：弹性微凸结构在遭受压力时，弹性微凸被挤入相邻的凹谷，在遭受剪切作用力时，弹性微凸倒伏、填入相邻的凹谷，表面变成相对平滑、增加受力面积，在外力回撤后，超疏水表面原有的微结构通过弹性形变恢复。在超疏水表面所遭受的摩擦循环过程中，微凸反复遭受剪切冲击，弹性微凸通过形变回复过程吸收释放能量，避免断裂。而塑性材料构成的微凸发生塑性流动，挤入微凸之间的凹谷，表面最终趋于平滑导致超疏水功能失效；脆性材料构成的微凸发生断裂、脱落，脱落的刚性粒子继续导致磨粒磨损，导致微凸不断被磨平，最终导致超疏水功能失效。关于由聚氨酯构建的超疏水表面的耐磨损能力的研究论文发表于国际高分子科学的重要刊物，粟常红博士目前已开发出有机硅改性聚氨酯的超疏水涂料（图1），该涂料可以在室温下涂覆，固化过程中自发形成微观粗糙结构，接触角可达到160以上，滚动角小于8。该涂层在施加4.6Kpa压力下，与光滑金属对磨20000次。接触角仍高于155。同时，该涂层与玻璃、陶瓷基体具有良好的表面粘结性能，其表面具有良好的抗冲击磨损性能：按ASTMD 96893有机涂层测试标准测试，2公斤石英砂从95cm高度下落冲击磨损后，仍具备超疏水性能。该涂料涂覆方式可采用传统的涂装方式：浸涂、喷涂、刷涂等。该产品的涂层表面的粗糙结构由弹性体构成。 图1a：耐磨损超疏水涂料涂覆过程与涂层磨损（施加4.6Kpa压力下，与光滑金属对磨20000次）前后表面结构图1b：涂层表面接触角与磨损次数2.2 超疏水涂料防污闪作用分析 RTV 硅橡胶防污闪涂层属于疏水表面，即：水滴在其表面形成静止接触角大于90状态，水膜无法铺展。然而，由于水滴的重力作用与挥发作用，其接触角出现下降的趋势，水滴的动态接触角也会影响到水滴的润湿与铺展（图2）。 图2：RTV疏水涂层表面动态接触角示意图而超疏水表面在防污闪方面相对硅橡胶材料更具优势：1）超疏水表面接触角可达到150以上，滚动角在10以下，水滴在其表面接近于球形，并容易滚落。在滚落过程中将其表面的粉尘带走。从而起到自清洁的作用。2）水滴在滚落过程中形成不稳定的流态，无法形成稳定导电液膜。而水滴在疏水表面滑落、滑落过程形成水渍，同时因滞后角原因，水滴与表面的接触面逐增大，并与附近的水滴汇集，最终将表面润湿。从目前RTV硅橡胶防污闪涂料机理来看：当污秽落至涂料表面,蒸发到涂层表面的活性有机硅分子与污秽接触,爬升附着于污秽物质表面, 实现有机硅对污秽物质的表面浸润重整, 使其表面能和表面张力降低而具有憎水性。RTV有效期依赖涂层内未交联的低分子量硅氧烷链段含量，未交联的低分子量硅氧烷链段将随表面污秽物质被雨水冲洗掉。3）超疏水表面与水滴表面之间存在有密闭空气垫，漏电电流的热量可使密闭空气垫压力增加，可使的水滴弹起脱离涂层表面，从而将其表面的粉尘污秽物带走（图3）。4）本产品超疏水涂层中的有机硅分子全部产于交联，因此不存在活性有机硅分子的迁移。损失。具有长效性。图3：漏电电流加热空气垫产生压差，导致水滴脱离表面、滚落因此，超疏水防污闪涂料的防污闪性能从原理上更优于现有的RTV涂料，不存在憎水物质损失问题，耐磨损性能优于RTV涂料，使用寿命长于RTV涂料。目前，国内外市场仅有属于疏水涂层的RTV硅橡胶防污闪涂层，该涂层机械强度差, 涂层硬度小, 易划破，防污闪寿命较短。由于超疏水表面的耐磨损性能差一直限制超疏水涂料的应用。国内外市场尚无超疏水防污闪涂料。而粟常红博士长期从事超疏水表面与涂层的研究。从事超疏水表面磨损与减磨研究。本产品为最近开发的产品。其中耐磨性能采用ASTMD 96893有机涂层测试方法测试：2公斤石英砂从95cm高度下落冲击磨损后，仍具备超疏水性能：接触角大于155。2.3产品关键技术：超疏水表面的使用寿命一直是制约超疏水表面与涂层推广应用的瓶颈，目前，采用超疏水技术的产品无法在易遭受磨损的使用环境中得到应用，粟常红博士已开发出由聚氨酯构成的超疏水涂料，该涂料可以在室温下通过刷涂、喷涂、浸涂等传统涂覆手段加工超疏水涂层，所开发的聚氨酯超疏水涂层按美国材料协会的有机涂层耐磨损性能测试方法ASTM D968-93 标准的落沙法进行抗冲蚀实验测试：2公斤石英砂从95厘米高度下落后，涂层仍具有超疏水性能，接触角大于155。该涂层利用弹性体的自愈功能实现减磨目的。可在陶瓷、玻璃、金属表面涂覆、实现表面超疏水功能化，该涂料在本领域属于国际先进。2.4产品相对于市场同类竞争产品在质量、性能、功能等方面的特点和优势。 目前，同类产品仅有RTV 硅橡胶防污闪涂料，该涂料强度低，易划伤，容易因维修时踩踏，鸟啄被破坏、属于疏水表面，憎水性能（接触角90）低于超疏水表面。憎水物质容易被雨水冲洗掉。防污闪寿命短。而市场未有超疏水防污闪涂料。本产品在疏水性能、强度、使用寿命均优于RTV 硅橡胶防污闪涂料。3、阶段目标（介绍创新创业的短期目标、中期目标与长期目标。）研发任务和目标：优化涂料配方，优化涂层的疏水性能、电学性能、阻燃性能、老化性能。目前，研究阶段处于确定基本配方，打通合成路线，涂层的各项性能有提升的空间，除耐污闪性能外，电学性能（电阻率、冲击过电压击穿电压、介电强度等）。阻燃性能（漏电起痕电压）等指标需要考察或提高。产品涂层物质为有机硅改性聚氨酯。聚氨酯、有机硅材料常作为绝缘漆材料，有优异的绝缘性能。因此，本产品电学性能从原理上与RTV相当。阻燃性能与普通聚氨酯相当。而聚氨酯阻燃技术（阻燃剂），防老化技术（防老化剂）已经成为成熟技术。本产品达到上述指标从技术上是可行的。通过上述研发任务的完成，预计申请发明专利4项，制定相关行业标准2项，目前，关于超疏水涂层的磨损测试方法、耐磨损能力的评价尚未形成标准。而发表的研究论文中采用的方法是借鉴其他产品的标准，例如：建筑涂层耐洗刷标准，印刷标示耐刮擦标准，织物耐洗刷标准等。产业化任务和目标：阶段目标短期目标 中期目标 长期目标4、营销策略（介绍目标市场定位，上市、促销、定价等策略。）5、竞争与风险分析（主要介绍企业目前的市场竞争表现，可能存在的风险等。）技术优势、风险及其对策：“具有耐磨损性能的超疏水涂料”是粟常红博士研究团队经过数年研究的成果，目前正在申请专利，该涂料配方复杂，工艺条件特殊。尤其在聚氨酯固化过程中，表面微结构调控方面独具匠心。生产过程中易于保密。前期研发工作中，“具有耐磨损性能聚氨酯超疏水薄膜的制备方法”已获得知识产权。市场优势、风险及其对策： 自超疏水表面研究被报道以来，超疏水表面作为一种新型仿生材料，引起输配电行业的关注，目前，关于超疏水表面防污闪性能的基础研究项目“强电场、高湿环境下，大气污秽物在超疏水表面特殊润湿行为”在积极申报中，粟常红博士团队已与国家电网武汉高压所达成合作意向。以“强电场、高湿环境下，大气污秽物在超疏水表面特殊润湿行为”为项目名、合作申报国家电网系统内科技项目。该项目的申报与完成有力支撑本产品的推广。企业管理优势、风险及其对策：6、管理（介绍项目相关运作管理制度。）7、团队技能与人事（介绍现有团队情况与人事需求，需要引进哪