资源描述
滑石粉改性ＣＰＶＣ高压电力电缆用护套管研究
摘 要：采用滑石粉独特粒子结构的填充改性方式代替传统碳酸钙作填充剂生产CPVC高压电力电缆用护套管，既在高温时有良好的抗蠕变性能，又降低生产成本和能源消耗。
关键词：滑石粉;CPVC高压电力电缆用护套管;蠕变率
1 研究背景
目前，在国家电网建设中，为保护城乡居住和投资环境，减少被称为蜘蛛网式“视觉污染”的架空电力线路，电力电缆输电线已从架空进入埋地。根据《上海电网若干技术原则的规定》，地下电缆线路敷设方式主要有直埋敷设、沟槽敷设、排管敷设。其中排管敷设由于其占地面积少，施工简易、建设成本低、施工周期短等特点，在电力行业内被广泛应用。CPVC高压电力电缆用护套管具有耐热性好、强度高、耐腐蚀、使用寿命长及安装施工方便等特点，在电力行业30kV以上的电网改造中已大规模使用。电缆排管通流试验表明，当电缆线芯持续载流的最高工作温度达到90℃时，套管内壁长期的温度一般在70℃左右；当电缆线芯偶尔出现过载的温度105℃，试验过载的持续时间约5小时，套管内壁的短期温度将达到90℃。CPVC高压电力电缆用护套管作为塑料套管对温度变化的反应十分敏感，在高温抗蠕变方面与钢材、混凝土等管材有很大差异。在工程中钢材、混凝土等材料的强度对使用温度和时间没有明显的影响，而塑料套管的强度与载荷的持续时间、温度是密切相关的，其性能受环境或外力长时间影响会明显下降，致使套管发生变形、破坏，逐渐丧失使用功能。为了减缓上述影响，保证管道在规定的使用期内不发生强度破坏，必须提高管材的安全储备，故提高CPVC管材在80℃环境中的抗蠕变性能成为提高管材长期耐久性方面的问题，目前各生产企业为增强管材的抗热变形能力都采取降低管材中的PVC树脂含量，增加CPVC树脂含量的方式，提高管材的维卡软化温度，但这种方式，势必增加生产成本和能源消耗。而采用滑石粉独特粒子结构的填充改性方式代替传统碳酸钙作填充剂生产CPVC高压电力电缆用护套管，恰能弥补这方面的不足之处。
2 滑石粉改性CPVC高压电力电缆用护套管原理分析
滑石粉是含水硅酸镁化合物，其化学分子式为3MgO·4SiO2·H2O。滑石粉的密度为~/cm3，与重质碳酸钙相似，每吨价位也与其相当，其莫氏硬度为1，方解石的模氏硬度为3，作为塑料填充料使用，在同等条件下，滑石粉对加工设备的磨损最轻。滑石粉具有片状结构，有人把滑石粉看成是增强性填料，其径厚比决定了具有不同于碳酸钙等填料的增强效果。
按最小阻力原理，滑石粉颗粒在熔融的物料中都倾向于沿着物料流动的方向呈片状排列，由小片连成大片，因此在垂直流动方向上，材料的刚性和耐热性都会显着提高。滑石粉的生产宜采用以德国核心技术为基础的旋转气流粉碎，这样产品的片状结构可以得到良好的保持。滑石粉的片状结构对塑料的刚性和抗蠕变性，都比碳酸钙填充硬PVC材料表现出较高的特性。在相同温度下，滑石粉填充量为30份的硬PVC材料挠曲模量高于相同份数的碳酸钙填充的硬PVC材料。
同时滑石粉填充硬PVC材料的屈服强度随温度变化的下降趋势比碳酸钙填充的硬PVC材料要缓慢得多。
３ 研制过程
３．１ 试验材料及基础配方
氯化聚氯乙烯：50份，聚氯乙烯：50份，稳定剂 ： 份，润滑剂 ： 2份。
抗冲改性剂：7份，颜料： 份，滑石粉：30份。
设备
锥形双螺杆挤出机；挤出模具；真空定型箱；动切割机；塑料管材扩口机；自混料机。
试制工艺
① 生产工艺流程
原辅料配制→高速热混→低速冷混→双螺杆挤出→真空定型→喷字→定长切割→加热→扩口→检验→入库。
② 生产工艺
料筒温度：一区178℃；二区175℃；三区170℃；四区162℃。
模具温度：一区160℃；二区170℃；三区175℃；四区183℃。
给料转速：16r/min；主机转速：28r/min；主机电流：62A。
4 技术性能改进情况
碳酸钙、滑石粉填充CPVC/PVC产品物理力学性能比较：
滑石粉改性后，虽然CPVC组份下降10%，但其物理力学性能、维卡软化温度、纵向回缩率、环段热压缩力各项指标达到并超过轻工行业标准《埋地势高压电力电缆用氯化聚氯乙烯套管》规定的要求，同时在高温时有良好的抗蠕变性能，具有较大的实际使用价值。
5 小结
据以上介绍，滑石粉无机填充改性CPVC高压电力电缆用护套管的方式，打破了传统的有机高分子塑料助剂增强CPVC材料的模式，其生产的产品具有较强的技术性能和突出的经济效益，为管道生产企业提供了既经济又高效的技术改进路子。通过浙江金盾塑胶有限公司与杭州市质量技术监督检测院多次试验和分析，我们认为滑石粉改性CPVC高压电力电缆用护套管的各项生产技术已基本成熟，可实现连续正常工业化生产。相信随着滑石粉CPVC高压电力电缆用护套管新产品的投入生产与应用，定将为我国电力发展提供更多更好的产品，并推动塑料管业的进步。
参考文献
［1］刘英俊.滑石粉在塑料中的改性作用及应用展望［M］.北京：中国石化出版社,2006.
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