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        钢芯铝绞线在长期的使用过程中,由于环境的因素,制造过程中扭拉、摩擦、划伤,极易造成钢芯的损坏、腐蚀而使绞线断裂。为保证输电线路的安全畅通,必须采取有效措施对钢芯的外层进行防护,为此,防腐型钢芯铝绞线便应运而生,防腐涂料的质量好坏将是决定导线寿命的重要因素。

1　钢芯防腐涂料的性能要求

         防腐涂料应具有优良的防腐性能,以抵御使用过程中的温度及周围环境条件的影响,其性能应满足5个方面的要求。(1)具有较宽的使用温度。据资料介绍,一般铝线的工作温度为70～80℃,短时可达90～100℃,根据使用地区的温度,防腐涂料耐温性能数值应比实际环境条件高出30℃左右。(2)具有良好耐腐蚀性能。涂料既要耐Ｈ2Ｓ,ＳＯ2气体及ＮａＣｌ盐雾的侵蚀,又要经得住摩擦的损害。(3)因导线敷设在户外,经常受到雨、雪、露水等的侵袭,要具有最小的水溶性和吸湿性。(4)成膜性和附着力要好。导线在高载流量时表面温度很高,应保证其不损失;低温不脱落,与金属保持良好的粘附性,应有均匀的油膜,不致使导线产生局部腐蚀。(5)稳定性要好。具有抗氧化性、耐老化性,并不腐蚀钢芯。

2　防腐涂料的防腐机理

         金属表面锈蚀,主要是由于和空气中的氧、水分、腐蚀性物质接触所致。金属表面和腐蚀性物质隔绝,或在金属表面形成隔膜均可达到防腐蚀目的。一般矿物油均为非极性饱和烃类物质,对金属表面吸附力比较弱,形成油膜不坚固,容易吸收并溶解部分酸、碱、水分和氧,浸透油膜,使其失去防护功能。加入防锈剂、防腐蚀剂,可达到防腐、防锈目的。

         防腐剂的作用机理如下。

         (1)吸附作用。防腐剂的油膜和金属表面相接触的底层是由防腐剂分子和金属分子发生化学吸附的坚固吸附层。极性端和金属分子发生化学吸附,另一端则和上层油分子的一端相吸附。这种防腐剂分子层依防腐剂浓度不同,而可能是几层或几十层。

        (2)隔绝作用。在防腐剂分子层,上层为基础油和防腐剂互相吸附、浸透所形成的胶体结构层。这层也是由几层分子到几十分子层形成的,可防止防腐剂的脱附,使吸附膜更加致密,从而起到良好的隔绝膜作用。

         (3)防腐蚀作用。防腐剂以胶束状溶在油中,因而可使造成金属腐蚀的有害物质溶化在胶束离子之中,或生成离子偶,从而起到防腐蚀作用。

         以上3方面的作用降低了金属表面的自由能而产生吸附作用,使金属表面形成一层紧密的油膜而隔绝了有害物质。

3　防腐涂料的材料选择

         基于钢芯防腐涂料的性能要求,必须选择合适的基础材料、添加剂材料,采用良好的制备工艺技术等[3],才能使研制的防腐涂料达到性能要求。

3.1　基础材料的选择

         润滑脂的基础油是决定润滑脂的抗氧化性、使用温度、蒸发损失、低温流动性及润滑性能等项的主要因素。基础油一般分矿物油和合成油两大类,普通润滑脂采用矿物油(石油润滑脂)作为基础油,某些高级润滑脂采用合成润滑油(例如硅氧烷或双酯)作为基础油,一般合成润滑油价格都比石油系润滑油高。应根据润滑脂的耐用温度、成本价格、耐腐蚀性、耐水性等因素来选择基础油。

3.2　防腐蚀剂的选择

        经过试验与对比,选用苯唑型的添加剂--苯骈三氮唑。其为白色或微黄色结晶,熔点96～99℃,对有色金属有良好的防腐性,但苯骈三氮唑及其衍生物多数是难溶于饱和烃的,在矿物油中溶解度也小,因此,须采用溶解助剂。石油磺酸钡作溶解助剂具有良好的防腐性能,抗盐雾效果特别好,具有极强的亲水性,与亲油性较强的苯骈三氮唑是较好的搭配。同时,还可选用山梨醇酐油酸酯(司苯-80)作为润滑脂的防腐蚀剂。司苯-80为非离子型偏油分子的表面活性剂,此剂不易溶于水、性能稳定、可溶于许多有机溶剂,该剂亲油能力强,有较强的抗水性。

         司苯-80在润滑脂使用过程中发生定向排列,极性物质和非极性物质借助于它可以有机地衍接起来。极性较强的磺酸盐强烈地吸附在金属表面,司苯-80作为磺酸盐和苯并三氮唑的连接桥梁,苯并三氮唑作油膜的增强剂,完整的油膜便牢牢地吸附在金属表面,保护金属不受侵害,有害物质被吸附在这层胶束体中,抑制了有害物质的生成和侵入。

3.3　抗氧化剂的选择

        为了制备抗氧化稳定性好的防腐涂料,应尽量避免在涂料中使用含有氧化或催化氧化的物质,同时,在涂料中应加入抗氧剂,用来有效地抑制其他因素造成的氧化分解。

         抗氧剂有反应链停止剂,过氧化物分解剂及金属表面钝化剂等3种。一般的抗氧剂主要是胺类、酚类、硫化物、磷化物或硫磷化物等系的化合物。抗氧剂的选择要求:没有腐蚀作用;和润滑脂成分不发生任何不良反应,不使润滑脂变质;不溶或难溶于水;不应有蒸发性;长期使用中不发生变化。

         通常选用的抗氧剂:2.6一二叔丁基对甲酚;二烷基二硫代磷酸锌;抗氧剂1010等。

4　根据粘度和滴点选择材料

        粘度、滴点的调整关系着粘性、滴流性能及低温脆性等性能[2]。一般要求涂料必须在110℃不滴出,在-20℃时不龟裂,且其成膜性和附着力要好,具有一定的粘附性和成膜强度。

         在基础油中,加入增粘剂,既可提高基础油的粘度,又可保持基础油良好的粘温特性。增粘剂通常是高分子聚合物,在高温时分子膨胀,增粘剂吸附基础油分子增多,增大了液体的内摩擦阻力,使粘度明显提高。低温时,增粘剂分子紧缩,吸附基础油分子较少,液体的内摩擦阻力增大也小,对低温粘度影响较小。通常使用的增粘剂有聚异丁烯,萜烯树脂等。

         要保证润滑脂具有一定的滴点,保持油膜的稳定,必须添加具有一定结晶度的、可维持滴落点的材料。由于地腊具有较好的触变性、耐水防潮及好的化学安定性和电绝缘性,同时又具有较高的分子量,因而粘附性、气密性、防腐性及润滑性均良好,通常选用地腊作为维持滴落点的材料。我国生产的普通地腊的滴点在90℃以下,较高滴点的微晶腊成本过高,当使用量不足时,其成膜不牢固,对滴点的提高贡献不大,但使用量过大,会造成收缩加大,同时脆性恶化,会产生润滑脂低温开裂、脱落等问题。为了改善其性能,可加入低分子量的聚烯烃,聚烯烃的加入大大改善了脆裂性、粘附性和韧性。低分子聚乙烯的加入破坏了地腊的片状结晶和部分球状结晶,使它分散为微粒或针状结晶的物质,增加了分子的密细度和弥散性。当温度升到其熔点以上时,高分子链由松弛到舒展;温度降低时,靠着它强大的内聚力结晶成球状结晶体,分子量越小其结晶度越高,此时,小分子油便会部分地被分离出来。当有聚异丁烯存在时,由于它是非结晶聚合物,没有固定的结晶点,当温度升高时,它会逐渐地伸展其高分链,温度降低时逐渐缩小。当聚乙烯与聚异丁烯在链伸展时其链交错盘结,链端嵌接充分熔合。当温度降低时,其链交错盘结,链端嵌接充分熔合。当温度降低时,地腊与聚乙烯结晶为结晶体,而交错在其中的非结晶体聚异丁烯仍盘结在晶体之中,吸附着油的小分子,使整体结晶变得柔顺,韧性增强,使油、地腊、聚乙烯的体系稳定而均匀。所以,聚异丁烯的加入除具有增稠作用外,它在基油、地腊和聚乙烯结晶中起着相当重要的作用。

5　防腐实验效果

         本次研制的防腐涂料是钢芯铝绞线专用涂料,具有较强的渗透性和防腐性能,能在铝线和钢丝层均匀地涂敷进行全防腐,具有较好的化学稳定性、防腐性、抗水性和低温性能(使用温度-20～100℃),并具有较好的涂敷工艺性能和粘附性能,同时具有润滑作用。防腐涂料的外观为浅渴色,呈均匀油膏状,滴点115.5℃,防腐涂料处理后,经腐蚀性试验和盐雾试验,铝片、锌片、铜片均无腐蚀。防腐涂料性能试验见表1。



　　        经过防腐涂料涂覆的钢芯铝绞线的防腐性能明显优于未涂覆的产品。抗水性好,耐酸碱(特别是酸雨)的侵蚀,在正常工作温度下不滴流,在低温下(-0℃)不龟裂。产品的力学性能、电气性能与未涂覆涂料的产品相比,无明显差异。