CN102558658B - 一种无卤半导电屏蔽电缆材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料领域，公开了一种无卤半导电屏蔽电缆材料的制备方法。以回收低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为基体，并加入炭黑和改性剂共混。本发明加工方法简单，生产成本较低，生产效率高。所得产品具有较好的拉伸强度、断裂伸长率、绕曲性能和耐环境应力开裂等性能。

Description

一种无卤半导电屏蔽电缆材料的制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体为无卤半导电屏蔽电缆材料的制备方法。

背景技术

按用途划分，电缆料的种类主要有电力电缆、控制电缆、仪器仪表电缆、通信电缆和防火电缆等五大类。其中，电力电缆通途最广。近年来我国电网结构不断改善，规模不断扩大，6～35kV高压电缆和66～220kV超高压电缆的需求量持续走高。

半导电屏蔽材料是高压电力电缆必需的配套材料。半导电屏蔽材料的光洁性、屏蔽材料与绝缘材料的粘结性以及杂质的迁移对电缆使用寿命和稳定性有很大关系。在我国，目前内半导电屏蔽料的需求约为2200吨，外半导电屏蔽料的需求为5000吨。但是国内电力电缆专用料的研发情况并不乐观，高压电缆用料基本全部进口，严重制约了高压电力电缆的推广应用。因此必须加快实现半导电屏蔽电缆料的国产化进程。

无卤电缆料的主要原料通常有聚烯烃类、乙丙橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物和交联聚乙烯塑料等，这些材料都具有良好的抗辐照性能、耐化学品性能等。

发明内容

本发明旨在提供一种无卤半导电屏蔽电缆材料的制备方法，以回收低密度聚乙烯为基体。

一种无卤半导电屏蔽电缆材料的制备方法，以回收低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为基体，并加入炭黑和改性剂共混。

其原料组成包括：

回收低密度聚乙烯(LDPE)        30～40％；

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)    30～40％；

炭黑                          25～28％；

改性剂                        6～10％；

步骤包括：

(1)将干燥的炭黑与改性剂在70～90℃下混匀；

(2)加入回收低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，与炭黑和改性剂搅拌均匀，挤出；

或者先加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，与炭黑和改性剂搅拌均匀，挤出；再将所得到的产物与回收LDPE混匀后挤出。

所述的回收低密度聚乙烯190℃下熔体流动速率为2.8g/10min。

乙烯-醋酸乙烯共聚物190℃下的熔体流动速率为3.2g/10min，醋酸乙烯酯的质量含量为18％。

炭黑的粒径为20～30nm，比表面积1000～1100m²/g。

改性剂为润滑剂、偶联剂和油类物质；润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸丁酯中的一种或多种；聚乙烯蜡分子量为1000～4000。

偶联剂优选为铝酯酸。

油类物质既可作为树脂的流动助剂，也是炭黑的分散助剂。油类物质优选为矿物油，尤其是白色矿物油。白色矿物油(即白油)的分子量优选为250～450，闪点为80℃～120℃。

步骤(2)中，挤出温度为150～240℃，优选为170℃～220℃；螺杆转速200～400rpm。

挤出过程中，脱挥时的真空泵压力为0.08～0.1MPa。在挤出过程中，通过适当增加真空泵压力(压力维持在0.08～0.1MPa)、提高螺杆转速(转速为200～400rpm)等来促进物料中油类物资的脱挥，分散油可以回收利用。

本发明以回收LDPE和EVA作为材料基体，采用挤出方法制造无卤半导电屏蔽电缆专用料，无需对PE进行辐射交联，加工方法简单，生产成本较低，生产效率高。选用熔体流动速率(MFR)较小的LDPE回料以及MFR较小并且VA含量适中的EVA，确保其具有较好的拉伸强度、断裂伸长率、绕曲性能和耐环境应力开裂等性能。

具体实施方式

实施例1

原料组分：回收低密度聚乙烯(LDPE)37kg(190℃下熔体流动速率2.8g/10min)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)35.5kg(190℃下熔体流动速率3.2g/10min，醋酸乙烯酯的含量18％)、导电炭黑20kg(粒径20～30nm，比表面积1000～1100m²/g)；

改性剂：聚乙烯蜡1kg、硬脂酸镁1kg、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯偶联剂0.5kg、白色矿物油(3#白油，分子量250～450，闪点90℃)5kg。此外还可以加入抗氧剂和颜料等助剂。

(1)炭黑于105℃真空干燥2小时；将炭黑和改性剂加入到高速混合机中，在80℃下用搅拌机以200rpm的速度混合15min；

(2)回收LDPE和EVA于80℃真空干燥2小时，再与炭黑和改性剂搅拌均匀；将混合好的物料挤出、造粒、注塑；

双螺杆挤出机一区温度为170℃，二区温度为180℃，三区温度为185℃，四区温度为200℃，五区温度为210℃，六区温度为220℃，七区温度为210℃，机头温度为190℃；螺杆转速为300rpm，挤出过程中真空度≤0.01MPa。注塑温度为190～205℃，注塑压力为70～100MPa。

所得到的材料力学性能和导电性能如表1。

实施例2

原料组分：低密度聚乙烯(LDPE)34.5kg(190℃下熔体流动速率2.8g/10min)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)33kg(190℃下熔体流动速率3.2g/10min，醋酸乙烯酯的质量含量18％)、导电炭黑25kg(粒径20-30nm，比表面积1000-1100m²/g)；

改性剂：聚乙烯蜡1kg、铝酸三甲酯0.5kg、硬脂酸镁1kg、白色矿物油(5#白油，分子量250～450，闪点为110℃)5kg。此外还可以加入抗氧剂和颜料等助剂。

(1)炭黑于105℃真空干燥2小时；将炭黑和改性剂加入到高速混合机中，在80℃下用搅拌机以200rpm的速度混合15min；

(2)回收LDPE和EVA于80℃真空干燥2小时，再与炭黑和改性剂搅拌均匀；将混合好的物料挤出、造粒、注塑；挤出造粒注塑的工艺同实施例1。所得到的材料力学性能和导电性能如表1。

实施例3

原料组分：低密度聚乙烯(LDPE)34.5kg(190℃下熔体流动速率2.8g/10min)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)33kg(190℃下熔体流动速率3.2g/10min，醋酸乙烯酯的含量18％)、导电炭黑25kg(粒径20-30nm，比表面积1000-1100m²/g)；

改性剂：聚乙烯蜡1kg、铝酸三甲酯0.5kg、硬脂酸镁1kg、白色矿物油(5#白油，分子量250～450，闪点为110℃)5kg。此外还可以加入抗氧剂和颜料等助剂。

(1)炭黑于105℃真空干燥2小时；将炭黑和改性剂加入到高速混合机中，在80℃下用搅拌机以200rpm的速度混合15min；

(2)回收LDPE和EVA于80℃真空干燥2小时，干燥后的EVA与炭黑和改性剂搅拌均匀；将混合好的物料挤出、造粒；

所得到的粒子与回收LDPE混匀后挤出、造粒、注塑。

挤出造粒注塑的工艺同实施例1。所得到的材料力学性能和导电性能如表1。

表1

力学性能测试

拉伸强度按GB/T 1040-1992标准进行测试，样条类型为I型，样条尺寸(mm)：170(长度)×20(宽度)×4(厚度)，拉伸速度为50mm/min；弯曲强度和弯曲模量按GB/T 9341-2000标准进行测试，样条尺寸(mm)：80(长度)×10(端部厚度)×4(厚度)，弯曲速度为20mm/min；缺口冲击强度按GB/T 1043-1993标准测试，样条尺寸(mm)：80(长度)×10(端部厚度)×4(厚度)，缺口类型为A类。

电学性能测试

表面电阻率按GB/T1410-2006标准进行测试，试样类型为圆盘，试样尺寸(mm)：100(直径)×3(厚度)。

Claims (3)

1.一种半导电屏蔽无卤电缆材料的制备方法，其特征在于，以回收低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为基体，其原料组成包括：

步骤包括：

（1）将干燥的炭黑与改性剂在70～90℃下混匀；

（2）加入回收低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，与炭黑和改性剂搅拌均匀，挤出；

或者先加入乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，与炭黑和改性剂搅拌均匀，挤出；再将所得到的产物与回收低密度聚乙烯混匀后挤出；

挤出温度为150～240℃；螺杆转速200～400rpm；

所述的回收低密度聚乙烯190℃下的熔体流动速率为2.5～3.0g/10min；

所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物190℃下的熔体流动速率为3.0～4.0g/10min，醋酸乙烯酯的质量含量为15%～20%；

所述炭黑的粒径为20～30nm，比表面积1000～1100m²/g；

所述改性剂为润滑剂、偶联剂和油类物质的混合物；所述的润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸镁和硬脂酸丁酯中的一种或多种；所述油类物质为分子量250～450，闪点为80℃～120℃的白色矿物油；所述偶联剂为铝酸酯。

2.权利要求1所述半导电屏蔽无卤电缆材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）挤出过程中，挤出温度为170℃～220℃.

3.权利要求1所述半导电屏蔽无卤电缆材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）挤出过程，脱挥时的真空泵压力为0.08～0.1MPa。