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改性煤系煅烧高岭土在电缆中的应用
来源:中国粉体技术网    更新时间:2015-12-24 10:49:08    浏览次数:
 
       改性煤系煅烧高岭土已广泛应用于造纸涂料、橡胶、塑料等行业,主要作为白色颜料或填充料。在电缆料中很少开发使用,主要原因:一是在电缆料中的用量相对较小,一般的电缆厂每月用量30~50t,和造纸厂相比用量太少。二是技术复杂加工难度大,不仅要控制好煅烧温度,保证较大的空隙率,还要改性处理。但是用在电缆中的改性煅烧高岭土价格高,4300元/t 左右,而用在造纸涂料中的价格只有2000 元/t左右,两者相差一半以上。现高岭土电缆料中大多添加的是广西的陶土。雪纳公司在不同煅烧温度、不同含铁量、不同改性剂实验中发现,在合适的煅烧温度条件下,经过表面处理的煤系煅烧高岭土,用在电缆中,能有效提高电缆的绝缘性。
       高岭土经适当温度煅烧后有极高的电阻率,主要是因为其空隙率大,比表面积大,表面活性高。不同煅烧温度的高岭土空隙率不一样,空隙率对电缆的电性能影响很大,空隙对电缆材料中一些较活泼的有害成份有一定的吸附作用,提高电缆绝缘性;煅烧高岭土表面改性的目的是改变煅烧高岭土粉体表面性能,改善煅烧高岭土与有机高分子材料的结合性,提高其在高分子材料中的分散性,增强制品的性能,使有机高分子材料- 改性剂- 煅烧高岭土之间产生良好的结合界面,使煅烧高岭土在电缆中能均匀分散,起到更好的桥梁作用。所以,合适改性剂的使用也很关键。实验原料准备:手选高岭土矿石→颚式破碎→干法除铁→磨粉→研磨→干燥→打散→煅烧→打散分级。

1      煅烧高岭土改性实验
1.1   实验材料

      800℃煅烧高岭土,1000℃煅烧高岭土,含铁0.65% 的800℃煅烧高岭土,含铁0.75% 的800℃煅烧高岭土(细度均为3000 目)。改性剂:南京曙光硅烷、钛酸酯 。
1.2 主要设备 500L高速混合机,张家港沙通塑机厂。
1.3 样品制备 取煅烧高岭土75kg 加入高速混合机,高速搅拌物料,当其温度上升到95℃时,加入改性剂(硅烷0.3kg 和钛酸酯0.6kg),继续高速搅拌物料,当其温度上升到135℃时,改为低速搅拌5min,放料。
1.4 样品检测 吸油值45g/100g,活化指数98。

2 电缆母粒料实验
2.1 原料 齐鲁石化PVC 100 份,改性高岭土8 份,各种助剂45 份。
2.2 主要设备 高速混合机 SHR-500L,张家港沙通塑机厂;双螺杆挤出机,南京橡塑机械厂。
2.3 样品制备 将各种原料加入高速混合机搅拌混合,当混合料升温到115℃时,放料并加入双螺杆挤出机,生产电缆母粒料。

3 电缆厂家应用情况
       不同煅烧温度和不同含铁量的改性煅烧高岭土生产的电缆料,在江苏徐州铜山电缆厂使用,表面光洁度好,但电性能有很大差别。各种性能检测结果见表1~4。


4 陶土和改性煤系煅烧高岭土对比
       陶土,广西产。白度85%,含铁0.67%,细度2000目左右,沉降体积28ml/100g。该陶土生产的电缆的性能,见表5。
       改性煤系煅烧高岭土,安徽雪纳公司生产,白度87%,含铁0.65% ,细度3000 目,沉降体积28ml/100g。其生产的电缆性能,见表3。
       通过表3 和表5 对比可以看出,改性煤系煅烧高岭土和陶土,在电缆中使用效果没有太大的区别。

5 结果和讨论
5.1 煅烧温度的控制
       煅烧温度选择800℃,是因为此温度煅烧的高岭土具有较强活性,空隙率大。若大于这个温度时,会有莫来石相产生,降低其活性;低于这个温度时,高岭土的结晶水不能完全释放,活性也差。煤系高岭土在530℃和740℃有两个吸热峰,在该温度段高岭土失去结晶水,分子之间形成空隙;温度在980℃左右时会产生相变。从沉降体积可明显看出,3000 目的1000℃煅烧高岭土沉降体积只有23ml/100g,而3000 目800℃煅烧高岭土沉降体积是25ml/100g,说明800℃煅烧高岭土的空隙率大。

5.2 含铁量的要求
       含铁高低,一是影响煅烧的白度,二对电缆的绝缘性有影响,但影响不大。因为煅烧高岭土中的铁多以三氧化二铁形式存在,对电缆的电性能影响很小。含铁量最好控制在0.65% 左右。

5.3 改性剂的选择
       改性剂要既能符合高分子的要求,又要适合高岭土的表面要求,才能使两者结合得更好,提高电缆料的性能。改性剂种类根据不同的高分子材料来决定,不同高分子的官能团不一样,改性剂要和高分子官能团有很好的结合条件才能使高岭土和高分子能有效地结合,从而保证不改变高分子的特性。

5.4 改性温度的控制
      改性温度,一是要能使改性剂充分包覆在煅烧高岭土表面,二是不能破坏其结构。

6 结论
       1. 改性煤系煅烧高岭土在电缆中的绝缘作用是由其活性、空隙率大小决定的。合适温度煅烧的高岭土经过表面处理后加入电缆料中,能有效提高其绝缘性,并和用广西陶土生产的电缆的性能相当。
        2. 不同煅烧温度的改性高岭土生产的电缆料,其强度和热稳定性基本相同,所不同的是电性能。说明不同煅烧温度的改性高岭土的空隙率差别很大,空隙率直接影响的是电性能。
 
作者:王文宗 黄 河(安徽雪纳非金属材料有限责任公司,安徽 萧县 235292)


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