CN102417683A - 一种高压直流电缆半导电屏蔽带的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压直流电缆半导电屏蔽带的制备方法，其中，聚丙烯酸酯乳液15-60%，导电炭黑2-8%，沸石2-6%，脂肪醇聚氧乙烯醚2-8%，其余为水。用该染料加工的半导电屏蔽带，染料涂层牢固，不易脱落。可以中和产生的空间电荷，阻止空间电荷向绝缘体转移，达到有效消除空间电荷的目的。匀染效果好，染制的半导电屏蔽带性能稳定。

Description

一种高压直流电缆半导电屏蔽带的制备方法

 

技术领域

本发明涉及一种电缆材料的制备，具体是一种高压直流电缆半导电屏蔽带的制备方法。

背景技术

随着电力系统的不断扩大，输电功率的不断增加，输电距离逐渐增长，交流输电遇到一些技术困难，直流输电是解决输电技术困难的方向之一。直流输电相比于交流输电具有输送效率高、线路损失小、调节电流和改变功率传递方向方便、投资费用少，长度不受电容电流的限制、可作为两种电网的联接线、能降低主干线与电网间的短路电流、电晕无线电干扰小等优点。有多项研究证实交联聚乙烯中的空间电荷是导致电缆早期绝缘失效的主要原因。空间电荷注入电介质内，造成材料内部电场畸变，并最终导致材料的击穿，绝缘材料失效。绝缘介质中的空间电荷问题已经成为制约电力电缆向高电场发展的主要因素之一。

在导体和绝缘、绝缘和外屏蔽之间必须有半导电屏蔽层是公认的高压交流或直流电缆必须具有的结构，而在导体外绕包半导电带也是高压交流或直流电缆，特别是大截面电缆中较常采用的技术，在导体外绕包半导电带，可以防止导体松散，提高导体的圆整度，防止导体屏蔽进入导体缝隙，从而保证导体屏蔽的圆整度，减少了局放，同时还可以均匀电场,防止电场集中于一点。半导电屏蔽带的制备过程是将纤维带置于半导电屏蔽染料中洗染而成，但是现有的半导电屏蔽带在制备过程中存在缺陷，使用一段时间后，半导电屏蔽料易从纤维带中脱落，或者匀染效果不好，导致半导电屏蔽带的性能变差或者不稳定，使得导出电流及中和空间电荷的效果不明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高压直流电缆半导电屏蔽带的制备方法，用该方法加工的半导电屏蔽带不仅可以有效导出电流，还能中和空间电荷，阻止向绝缘体转移，且各项性能稳定、持久。

本发明所述的一种高压直流电缆半导电屏蔽带的制备方法，其过程是：将纤维带置于半导电屏蔽染料中洗染而成，其中半导电屏蔽染料包括以下组份和质量配比： 

聚丙烯酸酯乳液                        15-60%

导电炭黑                              2-8%

沸石                                  2-6%

脂肪醇聚氧乙烯醚                      2-8%

水                                    余量。

所述聚丙烯酸酯乳液可以为有机硅或有机氟改性的聚丙烯酸酯乳液。

所述导电炭黑可以选用乙炔炭黑或超导电炭黑，当选用超导电炭黑时，其添加量为2-3%，当选用乙炔炭黑时，其添加量为5-8%。

所述沸石最好为晶粒尺寸小于0.1μm的超微低硅铝比沸石。

本发明的有益效果：

1、用该方法加工的半导电屏蔽带，染料涂层牢固，不易脱落。

2、用该方法加工的半导电屏蔽带，可以中和产生的空间电荷，阻止空间电荷向绝缘体转移，达到有效消除空间电荷的目的。

3、匀染效果好，染制的半导电屏蔽带性能稳定、持久。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种高压直流电缆半导电屏蔽带的制备方法，其过程是：将纤维带置于半导电屏蔽染料中洗染而成，其中半导电屏蔽染料包括以下组份和质量配比： 

有机硅改性聚丙烯酸酯乳液              60%

乙炔炭黑                              8%

沸石                                  6%

脂肪醇聚氧乙烯醚                      8%

水                                    18%。

 

实施例2

一种高压直流电缆半导电屏蔽带的制备方法，其过程是：将纤维带置于半导电屏蔽染料中洗染而成，其中半导电屏蔽染料包括以下组份和质量配比： 

有机氟改性聚丙烯酸酯乳液             15%

超导电炭黑                            2%

沸石                                  2%

脂肪醇聚氧乙烯醚                      2%

水                                    79%。

 

实施例3

一种高压直流电缆半导电屏蔽带的制备方法，其过程是：将纤维带置于半导电屏蔽染料中洗染而成，其中半导电屏蔽染料包括以下组份和质量配比： 

聚丙烯酸酯乳液                        40%

超导电炭黑                            3%

沸石                                  4%

脂肪醇聚氧乙烯醚                      6%

水                                    44%。

 

实施例4

一种高压直流电缆半导电屏蔽带的制备方法，其过程是：将纤维带置于半导电屏蔽染料中洗染而成，其中半导电屏蔽染料包括以下组份和质量配比： 

聚丙烯酸酯乳液                        30%

乙炔炭黑                              4%

沸石                                  4%

脂肪醇聚氧乙烯醚                      4%

水                                    58%。

 

所述聚丙烯酸酯乳液一种较好选用有机硅或有机氟改性的聚丙烯酸酯乳液。聚丙烯酸酯乳液，其为半导电屏蔽染料的基料，作为织物整理剂和涂饰剂，其热稳定性、光化学稳定性和抗氧化性十分良好，有很好的成膜性、结合强度高，且来源广泛成本低廉。但普通聚丙烯酸酯乳液对温度极为敏感，随着温度上升会变软、变粘；温度降低到一定限度，又会逐渐变脆；染料涂层禁不起冬夏季节的气候变化以及在半导电屏蔽层和绝缘层加工时的高温，涂层容易脱落。普通聚丙烯酸酯乳液在有机溶剂作用下会发生溶胀，也会引起涂层的脱落。有机硅或有机氟改性的聚丙烯酸酯乳液可以提高介电性、耐高温性、耐候性、耐污染性，提高半导电带的柔软性。

所述导电炭黑，为减少炭黑表面存在的醌基、羟基或羧基等含氧及含氢原子的游离基等降低导电因素的影响，选用乙炔炭黑或超导电炭黑，为提高挤出加工性，一种较好选用超导电炭黑，如荷兰AKZO公司的Ketien Black EC，粒径为15-30nm，BET比表面积应不小于200m²/g。当选用超导电炭黑时，其添加量为乙炔炭黑添加量的20%-30%。

所述沸石，选用轻工业用的低硅铝比沸石，一种较好是选用晶粒尺寸小于0.1μm的超微沸石。

沸石具有空旷的骨架结构，由氧、硅、铝三种原子构成三维空间骨架，沸石骨架结构中的基本单元是由四个氧原子和一个硅(铝)原子堆砌而成的硅(铝)氧四面体。硅氧四面体和铝氧四面体再逐级组成单元环、双元环、笼(结晶多面体)构成三维空间的架状构造沸石晶体。由于四面体多样的连接方式，在沸石结构中便形成了许多孔穴和孔道。四面体只能以顶点相连，即共用一个氧原子，而不能“边”或“面”相连。铝氧四面体本身不能相连，其间至少有一个硅氧四面体。而硅氧四面体可以直接相连。硅氧四面体中的硅，可被铝原子置换而构成铝氧四面体。但铝原子是三价的，所以在铝氧四面体中，有一个氧原子的电价没有得到中和，而产生电荷不平衡，使整个铝氧四面体带负电。沸石孔穴中含有阳离子，骨架氧中含有负电荷，这样在阳离子周围便形成强大的电场，吸引极性分子的负极中心，因而可以中和产生的空间电荷，阻止空间电荷向绝缘体转移，达到有效消除空间电荷的目的。

低硅铝比结构，具有相对较高的骨架电荷密度，往往伴随着大笼和多维孔道，中和空间电荷的效果更加出色。超微沸石与普通工业沸石相比，由于具有很小的晶粒尺寸和很大的比表面积，表面原子数与体相原子数之比随着晶粒尺寸的减小而急剧增大，表现出明显的体积效应、表面效应和量子尺寸效应，具有更好的分散性和相容性，加工时不易析出，分子整齐排列，聚合物结构规整，物理机械性能好。

所述脂肪醇聚氧乙烯醚，有极好的附着力，干燥快，耐磨性强，并有很好的抗化学性及耐水性，对导电炭黑和沸石起到强力的匀染性、缓染性、渗透性、扩散性，能够帮助导电炭黑和沸石渗透到纤维带中，能与导电炭黑和沸石分子发生聚集，因而降低了导电炭黑和沸石的上染速度，使导电炭黑和沸石逐渐向纤维带转移，从而达到匀染目的。

所述水，为工业去离子水，质量配比为聚丙烯酸酯乳液、超导电炭黑、沸石、分散剂按百分比添加后的余量。

本发明采用的纤维带可以为聚酯纤维非织造布、针刺喷胶棉、热扎无纺布、浸胶无纺布等电缆半导电带常用的纤维带材，根据使用要求不同进行选用。

上述这些实施方式仅用于说明本发明，但并不限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

 

Claims (4)

1.一种高压直流电缆半导电屏蔽带的制备方法，其过程是：将纤维带置于半导电屏蔽染料中洗染而成，其特征在于所述半导电屏蔽染料包括以下组份和质量配比： 

聚丙烯酸酯乳液                        15-60%

导电炭黑                              2-8%

沸石                                  2-6%

脂肪醇聚氧乙烯醚                      2-8%

水                                    余量。

2.  根据权利要求1所述的高压直流电缆半导电屏蔽带的制备方法，其特征在于所述聚丙烯酸酯乳液为有机硅或有机氟改性的聚丙烯酸酯乳液。

3.根据权利要求1或2所述的高压直流电缆半导电屏蔽带的制备方法，其特征在于导电炭黑为乙炔炭黑或超导电炭黑，当选用超导电炭黑时，其添加量为2-3%，当选用乙炔炭黑时，其添加量为4-8%。

4.根据权利要求1或2所述的高压直流电缆半导电屏蔽带的制备方法，其特征在于所述沸石为晶粒尺寸小于0.1μm的超微低硅铝比沸石。