CN1260740C - 防腐蚀电线 - Google Patents
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Abstract
油脂(4)的主要成分为，相对于含有40℃下动粘滞度为30～50000mm2/s、100℃下动粘滞度为20～1000mm2/s的液状低聚合物的基油100质量份，配合使油脂(4)软化滴点达到220℃以上的增强剂5～50质量份、抗氧化剂0.01～10质量份，在电线上涂覆并/或充填这样而成的油脂，由此可以抑制因高温下的脱落或寒冷条件下的裂纹等引起的防腐蚀性能的减弱，可长时间保持防腐蚀性能。此外，作为在防腐蚀电线(1)上涂覆并/或充填的油脂，若采用以成膜时的渗水率5×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1以下的合成油为基油的油脂，则可抑制油脂中的水分渗透，并防止盐分和酸性物质等腐蚀性物质的侵入。
Description
技术领域
本发明是关于增强了架空高压线、架空地线、光纤复合架空地线等类电线的抗腐蚀性的防腐蚀电线，特别是指使用了防腐蚀电线用油脂的防腐蚀电线。
背景技术
如图1(a)至图1(c)所示，这一类的架空电线1，使用的是以构成张力构件的镀锌铁丝或铝皮铁丝2(以下会指称为“镀锌铁丝等”)的单股线或多股线为中心，周围再包上1层或多层的良性导体高硬度铝丝或铝合金线3(以下会指称为“铝线”)，进行同心圆状处理后，搓成的复合多股线(ACSR)。
ACSR这种架空高压线，即使暴露在日晒强烈风吹雨雪的自然环境里，因其中心材料采用了经过防腐蚀处理的镀锌铁丝或铝皮铁丝2，而且在中心材料周围又包有高度抗腐蚀的铝线或其合金材料，所以，通常情况下，会表现出优秀的抗腐蚀性。
但是，我们都知道，在离海近或工业集中地区等大气污染严重的地方，由于空气中含有大量的盐分或酸性物质等腐蚀物会腐蚀电线，在这类地区电线的使用寿命明显缩短，由此，在这种环境下使用的高架线表面要涂覆涂布或者填入了油脂4的电线表面，使其与外部空气隔绝。我们一般称这种涂覆有或充填了油脂4的电线为防腐蚀电线。防腐蚀电线的分类按油脂4的充填范围现知道的分为：仅在镀锌铁丝等2周围充填油脂4的轻度防腐蚀电线、铝线3上也部分填有油脂4的中度防腐蚀电线、以及绕铝线3整个层面全填有油脂4的重度防腐蚀电线。
然而，这样的防腐蚀电线在长时间使用中，因通电发热，油脂受热劣化；或因寒冷产生裂纹，如此种种降低了电线的防腐蚀性能，成为问题所在。
再者，处于高腐蚀环境下的电线，在与盐分、酸性物长期接触过程中，油脂被慢慢侵入，从而造成电线被腐蚀。
发明内容
鉴于上述问题点，本发明的第一课题是求得高温下不易脱落耐寒性优良的防腐蚀电线。
本发明的第二课题是求得即使在腐蚀性极高的环境里也不易被侵蚀的防腐蚀电线。
本发明的第一样态，涂覆有和/或充填入如下配方的油脂的防腐蚀电线。作为主要成分40℃下动粘滞度为30～50000mm2/s、100℃下动粘滞度为20～1000mm2/s的基油100质量份，配合油脂滴点为220℃以上的增强剂5～50质量份、抗氧化剂0.01～10质量份，如此调配成的油脂，前述油脂的基油在将与该基油对应的聚合物成膜时的渗水率为5×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1以下。
而且，本发明的第二样态，一种涂覆和/或充填有油脂的防腐蚀电线，油脂是：基油100质量份，配合油脂滴点为220℃以上的增强剂5～50质量份、抗氧化剂0.01～10质量份而制成的油脂，前述油脂的基油在将与该基油对应的聚合物成膜时的渗水率为5×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1以下。
附图说明
图1为防腐蚀电线的简略剖面图。
具体实施方式
以下从运用实施形态对本发明进行详细说明。
本发明的第一实施形态，是使用了如下配方的油脂4的防腐蚀电线。油脂为，作为主要成分含有40℃下动粘滞度为30～50000mm2/s、100℃下动粘滞度为20～1000mm2/s的液状低聚合物，相对于此基油100质量份，配合使油脂软化滴点达到220℃以上的增强剂5～50质量份、抗氧化剂0.01～10质量份，如此调配成的油脂4。
第一实施形态中使用的聚合物是通过异丁烯等的聚合得到的液状低聚合物。这种聚合物具有优良的绝缘性、化学稳定性，对热和光的反应也很稳定，并具有优秀的耐水性、防水性、耐气候反应性、耐老化等特性。又因内部的杂质和石蜡成分以及挥发油成分含量极低，而兼有了出类拔萃的耐热性和低流点的特点，用在防腐蚀电线1上，即可提高防腐蚀电线1的耐热性和耐冷性。再者，这种聚合物的粘性和附着力很好，可以保证即使高温条件下，也能有效阻止它从电线上脱落。
上述的液状低聚合物，可以从市场销售的商品中选购使用。
这种液状低聚合物；优选使用黏度为40℃下动粘滞度30～50000mm2/s、100℃下动粘滞度20～1000mm2/s的。
如果各温度条件下的动粘滞度低于上述下限值，则该聚合物被涂覆到电线上并铺设后，经通电产生热量，基油成分蒸发较快，恐怕会降低防腐蚀电线1的防腐蚀性能。而动粘滞度高于上述上限值时，油脂4的压送性和操控性降低，在把油脂4涂覆到电线或填入电线时会比较困难，也是不可取的。
油脂4的基油成分，一般采用矿物油或合成油，这里的合成油是指定的单体经低聚合而得的低聚合物。
如果以上述的液状低聚合物为主要成份，作为第一实施形态的油脂4的基油可使用通常采用的矿物油(环烃类、石蜡类)、合成油等和其他油类重量不到50％的混合物。预选，聚合物的含有量在重量的80％以上；更优选的，聚合物的含有量在重量的95％以上。
增强剂，从油脂4的耐热性、耐脱落性的观点看，使用油脂4的滴点达到220℃以上的种类。这样的增强剂有：金属复合皂、有机皂土(班脱土)无机类增强剂、聚合尿素等尿素化合物、聚四氟乙烯等高分子类增强剂中的1种或2种以上的混合物。
金属复合皂，链锁脂肪酸的金属盐与醋酸、乳酸、己二酸、地阿尔酸等其它酸金属盐复合后得到的。金属可举的例子有锂、铝、钙、钡等。
有机皂土，是四级胺阳离子进入粘土矿的层状硅酸盐结构里形成的层间化合物，对有机溶剂具有极好的分散性，经与基油混合膨润后，具有增黏性、触变性。
上述的增强剂都具有良好的耐热性和耐水性，同时增黏性高，可生产出具有高触变性的油脂4。由此，能有效的抑制由于架线后的脱落、通电引起的热劣化，使防腐蚀电线发挥作为防腐蚀用油脂4的优良性质。
在不妨碍本发明效果的前提下，根据需要，可往油脂4里适量添加抗氧化剂或金属阻活性剂。为了提高其耐酸性，还可适量添加碳酸钙、碳酸镁、氢氧化钙、氢氧化镁等受酸剂、碳等耐候剂等其他添加剂。
抗氧化剂，为防止高温氧化出现的油脂4变质，应在基油100质重份中添加抗氧化剂0.01～10质重份范围内。作为抗氧化剂可用苯酚类、胺类、磷类等，特别适用的是苯酚类和胺类。
油脂4的生产制造：通过根据原料选择的皂化法、混合法等适当的方法进行。
例如，把金属复合皂作为增强剂的油脂4的生产，常压或加压情况下加热基油里的油脂类和金属盐基使其皂化、冷却后，加入各种添加剂，根据要求进行加热后，搅拌混合，用铣床进行均一化处理，过滤，脱泡后，生成油脂4。
油脂4填入电线(多股线)的过程：在把复数根原线2、3搓成电线时，在原线2、3之间夹入油脂4，边夹边搓即可完成。油脂4的涂抹：在要涂抹电线周围采用适当的涂抹办法即可。油脂4的涂抹厚度，应以不要露出电线为宜。
从防腐蚀性的观点看，油脂4不仅要填入电线里面(原线2、3之间的缝隙里)，最好在电线外周也涂上，不过，如果电线是用在环境条件并不那么苛刻的地方，则只进行充填也可以，电线为单股线或搓拧得非常精细的多股线的，只须涂抹即可。
这样生产出来的防腐蚀电线1就可以用作架空高压线、架空地线等高架线，以及跳线和变电站里的母线等。
下面就本发明的第二实施形态进行说明。不过，第二实施形态和第一实施形态除以下讲述的几点外基本相同。在此，对构成的共同点说明省略，仅就其不同做以说明。
防腐蚀电线1原来是通过往电线上涂覆或充填油脂4制成的。一般情况下，油脂4会一点一点吸收水分，积年累月地，酸性或盐分等腐蚀性物质就浸透了油脂4，接触到电线表面，腐蚀电线。
特别是，在防腐蚀电线中使用的矿物油的油脂中，由于不纯物的存在，腐蚀性物质容易进入，在严格的环境条件下难以耐受腐蚀。
本发明的第二实施形态，把重点放在油脂4的基油渗水性上，通过采用含低渗水性基油的油脂4，阻止腐蚀性物质的侵入，从而达到提高防腐蚀电线1的防腐蚀性能之目的。
要测得渗水性，以前必须把试验用料做成薄膜状，然后测定液体状态的水分或气体状态的水蒸气渗透薄膜的量。对聚合物膜其渗水性的意义和测量方法是确定的了，但是，基油这样的油状物很难把它做成薄膜状试料，而且，因油状物流动性的特点，即使做成薄膜状，由于伴随着流动的水分的移动，水分透过性的测定值是很容易变动的，不能得到充分的精度和依赖性。
化学结构作为决定聚合物的因素是很重要的。出于这一点的考虑，第二实施形态中，基油相对的聚合物、即、单体具有与基油共同的聚合物成膜状时的渗水性，来选择油脂4要用的基油。
具体做来，把基油对应的聚合物成膜时渗水率5×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1以下的基油用作油脂的基油。这样就可以控制透油脂4的水分渗透率，达到阻止盐分或酸性物质等腐蚀性物质到达电线表面的目的。
至于渗水率，最好在1×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1以下。
本发明中，渗水性(Permeability)是指渗透膜状物的水分(水蒸气)的量(参照“聚合物手册”第2版，J.Brandrup等编，JOHN WILEY& SONS发行，VI卷543页往后)，聚合物膜的渗水性P，该膜在指定温度下按指定时间放置时，渗透该膜的水量(273.15k.1.013×105Pa气体的体积)，按如下算式可以求证。
渗水率P为5×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1以下的膜，作为单体对应的基油，被用作与第一实施形态同样的液状低聚合物。
实施例
以下为第一实施形态的具体举例。表1和表2为调制防腐蚀电线用油脂。
使用的基油性质如下：
液状低聚合物A：动粘滞度40℃为645mm`2/s，100℃为28mm2/s。
液状低聚合物B：动粘滞度40℃为9600mm2/s，100℃为220mm2/s。
液状低聚合物C：动粘滞度40℃为37000mm2/s，100℃为850mm2/s。
液状低聚合物D：动粘滞度40℃为205mm2/s，100℃为14mm2/s。
液状低聚合物E：动粘滞度40℃为170000mm2/s，100℃为3100mm2/s。
矿物油：动粘滞度40℃为100mm2/s，100℃为10mm2/s。
使用的添加剂如下：
抗氧化剂使用的是：苯酚类季戊四醇-四[3-(3.5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]
增粘剂用的是聚异丁烯(黏度平均分子量40000流点77.5)。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | |
| 液状低聚合物A | 100 | · | · | 100 | 100 | 100 | 95 | 80 |
| 液状低聚合物B | · | 100 | · | · | · | · | · | · |
| 液状低聚合物C | · | · | 100 | · | · | · | · | · |
| 液状低聚合物D | · | · | · | · | · | · | · | · |
| 液状低聚合物E | · | · | · | · | · | · | · | · |
| 矿物油 | · | · | · | · | · | · | 5 | 20 |
| 有机班脱土 | 5 | 5 | 5 | · | · | · | 5 | 5 |
| Li络合皂 | · | · | · | 10 | · | · | · | · |
| Al络合皂 | · | · | · | · | 15 | 50 | · | · |
| Al皂 | · | · | · | · | · | · | · | · |
| 碳酸钙 | · | · | · | · | · | · | · | · |
| 抗氧化剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 增粘剂 | · | · | · | · | · | · | · | 3 |
表2
| 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | 比较例5 | 比较例6 | 比较例7 | 比较例8 | 比较例9 | |
| 液状低聚合物A | · | · | · | 30 | · | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 液状低聚合物B | · | · | · | · | 100 | · | · | · | · |
| 液状低聚合物C | · | · | · | · | · | · | · | · | · |
| 液状低聚合物D | 100 | · | · | · | · | · | · | · | · |
| 液状低聚合物E | · | 100 | · | · | · | · | · | · | · |
| 矿物油 | · | · | 100 | 70 | · | · | · | · | · |
| 有机班脱土 | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 | · | 60 | 5 | · |
| Li络合物皂 | · | · | · | · | · | · | · | · | · |
| Al络合皂 | · | · | · | · | · | · | · | · | · |
| Al皂 | · | · | · | · | · | 15 | · | · | · |
| 碳酸钙 | · | · | · | · | · | · | · | · | 30 |
| 抗氧化剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | · | 0.5 | 0.5 | 20 | 0.5 |
| 增粘剂 | · | · | · | · | · | · | · | · | · |
接下来，对生成的防腐蚀电线用油脂做如下所示的评估试验，对其特性做出评价。
〔张力度〕
油脂的张力度采用JIS K 2200-5.3中记述的方法检测。防腐蚀电线用油脂其张力度适应范围应在180～340之间。
〔滴点〕
油脂的滴点采用JIS K 2200-5.4中记述的方法检测。220℃时认为“○”，不到220℃时认为“×”。
〔涂布性〕
把油脂涂抹、填入铝输电线(ACSR)时，灌注时的可操作性良好，没有从电线上脱落下来的认作“○”，油脂附着性差发生剥落情况的认作“×”。
〔高温下的脱落性〕
油脂充填在铝输电线(200mm2多股线)的空隙里和表面上，由此制成了防腐蚀电线。把此电线搁在150℃的环境里放置200小时，油脂没有发生垂流的认作“◎”，相对涂量垂流量不到3％的认作“○”，相对涂量垂流量超过3％的认作“×”。
〔耐寒冷性〕
在宽50mm厚0.5mm的金属板(SUS板)的一面涂上0.5mm厚度的油脂，做成试料。把试料放进-30℃的恒温机箱里，放置1个小时。然后，把试料从恒温机箱里取出来，并立即把涂有油脂的面朝外贴到半径为80mm的芯棒上，顺着棒子外周压弯试料，用肉眼观察油脂的涂面，完全看不见龟裂现象的认作◎，略有龟裂的认作○，大面积龟裂剥起的认作×。
〔防腐蚀性能〕
在厚1mm的铝板表面涂上厚度0.08mm的油脂，做成试料。把试料放进装有浓度6mol/l盐酸液的槽里，放置30天。然后，从槽子里取出试料，除净油脂后，察看铝板表面的粗糙程度。平均表面粗糙程度低于2μm的认作○，超过2μm的认作×。
此评估试验的结果见表3和表4所示。
表3
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | |
| 张力度 | 310 | 300 | 295 | 285 | 220 | 190 | 300 | 310 |
| 滴点 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 涂布性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 高温下的脱落性 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 耐寒性 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 防腐蚀性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
表4
| 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | 比较例5 | 比较例6 | 比较例7 | 比较例8 | 比较例9 | |
| 张力度 | 350 | 285 | 305 | 330 | 300 | 200 | 150 | 330 | 320 |
| 滴点 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | × | ○ | ○ | ○ |
| 涂布性 | ○ | × | ○ | ○ | ○ | ○ | × | ○ | ○ |
| 高温下的脱落性 | × | ◎ | ○ | ○ | × | × | ○ | ○ | ○ |
| 耐寒性 | ○ | ◎ | × | × | ◎ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 防腐蚀性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | × | × |
从以上结果可明确知道，第一形态实施例中的防腐蚀电线全都是张力度在适当的范围值里，涂布性和脱落性、耐寒性、防腐蚀性也都试验合格。
基油中的成分液状低聚合物的比例为100％的实施例1～6中的防腐蚀电线，在高温条件下脱落性和耐寒性表现极其优秀。
基油中的成份液状低聚合物的比例为95％的实施例7中的防腐蚀电线，在耐寒性试验中只出现了微小的裂纹，实际使用上是没有问题的，且高温脱落性表现极佳。
基油中的成份液状低聚合物的比例为80％的实施例8中的防腐蚀电线，在高温脱落性试验中有些微脱落现象，耐寒性试验中可见微小裂纹，但在实际使用中不成问题，且表现出很好的防腐蚀性能。
相对地，液状低聚合物在100℃时黏度表现低、增粘剂比例较少的比较例1中的防腐蚀电线，张力度表现强，高温脱落性表现较差。
液状低聚合物的黏度比例较高的比较例2中的防腐蚀电线，涂布性差。
基油采用了矿物油的比较例3和液状低聚合物比例小的比较例4中的防腐蚀电线，因含有矿物油石蜡成分，在寒冷条件试验中动粘滞度及耐寒性试验都不合格。
没有添加抗氧化剂的比较例5中的防腐蚀电线，张力度表现在适度范围里，可是因在高温条件下会变质，所以高温条件时易脱落。
用Al皂做增粘剂的比较例6中的防腐蚀电线，滴点低，可是随温度升高其流动性也会增加，所以其高温下脱落性表现不合格。
增粘剂比例较大的比较例7中的防腐蚀电线，张力度是高，可是没有涂布性。
抗氧化剂比例较高的比较例8中的防腐蚀电线和添加碳酸钙做增粘剂的比较例9中的防腐蚀电线，防腐蚀性能不好，不合格。
接着对第二实施形态的具体举例表述如下。表5为相应防腐蚀电线用油脂4的调配。
所用基油性质如下：
液状低聚合物F：对应的膜的渗水率为0.826×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1
Poly α olefines：对应的膜的渗水率为1.0×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1
硅酸油(二甲基硅素)：对应的膜的渗水率为22×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1
表5
| 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 | 实施例13 | 实施例14 | 实施例15 | 实施例16 | |
| 液状低聚合F | 100 | 100 | 100 | · | · | · | · | · |
| 聚α石蜡 | · | · | · | 100 | 100 | 100 | · | · |
| 硅酸油 | · | · | · | · | · | · | 100 | · |
| 有机班脱土 | 5 | 15 | 30 | 15 | · | · | · | · |
| Li络合皂 | · | · | · | · | 15 | · | · | · |
| Al络合皂 | · | · | · | · | · | 15 | · | · |
| 无水硅酸 | · | · | · | · | · | · | 15 | · |
下面关于既制的各防腐蚀电线用油脂4进行如下方法的防腐蚀性能试验。
在厚1mm的铝板表面涂上厚度0.08mm的油脂，做成试料。把试料放进装有浓度6M的盐酸液的槽里，放置30天。然后，从槽子里取出试料，除净油脂后，检测铝板上的腐蚀孔的深度。这种腐蚀孔深不超过5μm的为好。
上述试验的结果如图6所示。不过其中，比较例10表示的是未经涂油脂的铝板放进盐酸液里时的腐蚀孔情况。
表6
| 实9 | 实10 | 实11 | 实12 | 实13 | 实14 | 实15 | 实16 | |
| 膜的渗水率(×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1) | 0.825 | 0.825 | 0.825 | 1.57 | 1.57 | 1.57 | 322 | - |
| 腐蚀孔深度(μm) | 0 | 0 | 0 | 4 | 8 | 9 | 53 | 200 |
正如上述结果显示的，基油选用成膜时的渗水率为5×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1以下的合成油，涂上这种基油成份的油脂，基本上看不见腐蚀孔，可知是有高度防腐蚀性能的。上述的渗水率为1×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1以下时，防腐蚀性表现得更突出。
相对地，成膜时的渗水率超过5×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1时，可见到大量腐蚀孔，表明其防腐蚀性能差。
产业运用的可行性
综上说明，本发明防腐蚀电线上涂有并/或充填入如下配方的润滑剂，油脂的主要成分为含有40℃下动粘滞度为30～50000mm2/s、100℃下动粘滞度为20～1000mm2/s的液状低聚合物的基油，相对此基油100质量份，配以油脂滴点为220℃以上的增强剂5～50质量份、抗氧化剂0.01～10质量份，这样制成的防腐蚀电线可以保证高温下难脱落，寒冷中不易出裂纹，有效提高了防腐蚀性能。涂以这种油脂的防腐蚀电线成为防腐蚀性能强大的产品。
其二，本发明防腐蚀电线，涂并/或充填有基油成份为确保到成膜渗水率5×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1以下的合成油的油脂，有效控制住水分在油脂中的渗透，并防止盐分和酸性物质等腐蚀性物质的侵入，使大幅度提高防腐蚀电线的防腐蚀性能成为可能。
Claims (2)
1.一种防腐蚀电线，其特征在于，在电线上涂覆和/或充填：作为主要成分含有40℃下动粘滞度为30～50000mm2/s、100℃下动粘滞度为20～1000mm2/s的液状低聚合物的基油100质量份，配合油脂滴点为220℃以上的增强剂5～50质量份、抗氧化剂0.01～10质量份，而制成的油脂，前述油脂的基油，在将与该基油对应的聚合物成膜时的渗水率为5×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1以下。
2.一种涂覆和/或充填有油脂的防腐蚀电线，其特征在于，油脂是：基油100质量份，配合油脂滴点为220℃以上的增强剂5～50质量份、抗氧化剂0.01～10质量份而制成的油脂，前述油脂的基油在将与该基油对应的聚合物成膜时的渗水率为5×10-11cm3·cm·cm-2·s-1·Pa-1以下。
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