CN103923377A - 一种阻水型半导电屏蔽料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻水型半导电屏蔽料及其制备方法，所述屏蔽料中含有乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯-丁烯弹性体(EBM)和导电炭黑。所述阻水型半导电屏蔽料，具有良好的阻水性，还具良好机械性能和电性能，能很好的满足阻水型半导电屏蔽料的应用要求。所述制备工艺方法简单、成本低廉，便于推广应用；制得的材料分布均匀，性能优越。

Description

一种阻水型半导电屏蔽料及其制备工艺
技术领域
本发明属于电线、电缆屏蔽材料领域，涉及一种阻水型半导电屏蔽料及其制备工艺。
技术背景
在电线、电缆中通常需要在导体外围设置半导电屏蔽层来对导体进行屏蔽和保护，半导电屏蔽料是用于制作半导电屏蔽层的材料，通常被预先加工成颗粒状，在生产电线、电缆时再通过加热成型制作成包裹在导体外围的半导电屏蔽层。对于半导电屏蔽料要求具有较低的体积电阻率，能紧密贴覆到金属导体表面，同时又易于剥离，便于接线安装。通常选用聚合物作为半导电屏蔽料。
现有的半导电屏蔽料通常都不具有阻水性，因此在用于潮湿或多雨环境下的电线、电缆中，尤其是在海底电缆中，为了保证电线电缆的正常使用或延长寿命，通常还需要在电线电缆中设置专门的阻水层，使得电线电缆的结构更加复杂，其自身重量也明显增加，材料成本和制作成本都显著增加。且阻水层的损坏可能对电线、电缆造成致命的破坏。因此，开发一种即具有半导电屏蔽功能又具有良好的阻水性的阻水型半导电屏蔽料具有十分重要的意义。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种阻水型半导电屏蔽料。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种阻水型半导电屏蔽料，含有乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯-丁烯弹性体(EBM)和导电炭黑。乙烯-丙烯酸共聚物一方面由于具有良好的疏水性而赋予所述阻水型半导电屏蔽料出色的阻水性能，另一方面使所述阻水型半导电屏蔽料具有良好的自粘性，易于与金属导体粘接，同时使材料自身的各组分间紧密粘合，结构更致密，也有利于提高阻水性。乙烯-丁烯弹性体是材料具有极好的弹性、伸缩性和柔韧性，使材料具有良好的机械性能，制成电线电缆时便于卷绕，同时还能增减材料与金属导体之间以及材料各组分之间的互粘性。导电炭黑使材料具有优良的电性能，满足半导电屏蔽的功能要求，同时还可以起到一定的颗粒增强作用。所述阻水型半导电屏蔽料被制成颗粒状混合料，便于存储运输，在生产电线、电缆时再通过加热成型制作成包裹在导体外围的半导电屏蔽层，操作方便。
作为可选方式，在上述阻水型半导电屏蔽料中，含有以下质量份的组分：乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)45～65份、乙烯-丁烯弹性体(EBM)35～55份、导电炭黑45～55份。该配比下的材料具有更好的综合性能。
作为可选方式，在上述阻水型半导电屏蔽料中，所述导电炭黑的比表面积在70m2/g以上，粒径在25nm以下。采用这类导电炭黑，一方面导电炭黑颗粒小在材料中分散均匀，使材料的性能稳定均匀，且具有更好的挤出表面性能，防止挤出时表面粗糙、起粒。该导电炭黑比表面积大表面粗糙，使材料具有适宜的电性能，且炭黑粗糙的表面也有利于其与其他材料组分的紧密结合。
作为可选方式，在上述阻水型半导电屏蔽料中，还含有复合抗氧剂。添加复合抗氧剂可延缓或抑制所述材料中聚合物氧化过程的进行，从而阻止材料的老化并延长其使用寿命。
作为可选方式，在上述阻水型半导电屏蔽料中，还含有粘合剂。添加粘合剂可以增加各组分的表面活性，提高有机成分与无机成分之间的相容性，使两者结合更紧密、牢固，从而提高材料的高弹性及柔韧性。
作为可选方式，在上述阻水型半导电屏蔽料中，还含有润滑剂。添加可以提高材料的加工性能，减少材料受到的剪切力，也减少对设备的摩擦。
作为可选方式，在上述阻水型半导电屏蔽料中，含有以下质量份的组分：乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)45～65份、乙烯-丁烯弹性体(EBM)35～55份、导电炭黑45～55份、复合抗氧剂1～3份、粘合剂0.5～2份和润滑剂5～10份。
本发明还提供了一种制备上述阻水型半导电屏蔽料的工艺，包括以下工艺步骤：
1)密炼；
2)挤出造粒；
3)热切；
4)分散冷却。
通过密炼使材料各组分混合均匀结合牢固，通过挤出造粒以及热切和分散冷却获得颗粒大小均匀，产品性能稳定的混合颗粒。
作为可选方式，在上述步骤2)中采用双阶挤出造粒：先进行双螺杆挤出塑化，再进行单螺杆挤出造粒。采用双阶挤出造粒可以使材料各组分混合更均匀，产品更稳定，且可以在低温下进行造粒，避免高温对材料造成破坏，且使材料更易于冷却，生产过程更节能。
作为可选方式，在上述步骤3)中采用模面热切，热切后通过旋风风送至分散冷却装置。采用旋风风送将送料和冷却过程进行一定程度的合并，不用设置水处理系统就能达到冷却和材料净化的效果，可以避免水处理工艺，减少设备投资，且送料过程不与水接触可避免吸水和吸潮，也无需进行干燥处理，操作简单、成本低。
作为可选方式，在上述步骤4)中采用振动筛进行分散冷却。冷却速度快，均匀冷却，不会引入杂质。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本发明的有益效果：
1.本发明所述阻水型半导电屏蔽料，具有良好的阻水性，还具良好机械性能和电性能，能很好的满足阻水型半导电屏蔽料的应用要求。
2.采用所述阻水型半导电屏蔽料的制备工艺制得的材料分布均匀，性能优越，且该工艺方法简单、成本低廉，便于推广应用。
具体实施方式：
以下通过实施例的具体实施方式再对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应当将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明的精神和原则之内做的任何修改，以及根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的等同替换或者改进，均应包括在本发明的保护范围内。以下实施例中所用原料均可以从市场上购得。
实施例1
一种阻水型半导电屏蔽料，含有乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯-丁烯弹性体(EBM)和导电炭黑。将各组分一起加入密炼机中进行密炼(选用现有的常用密炼机即可)，然后进行挤出造粒和热切，最后进行分散冷却得到粒径均匀的颗粒状阻水型半导电屏蔽料。
所得材料能够满足澳大利亚和新西兰标准AS/NZS3675:2002的要求。所得材料具有良好的阻水性，对由该材料制成的半导电屏蔽层进行阻水性测试(具体方法参见标准AS/NZS3675:2002)结果显示，水分的渗入深度低于2mm；材料还具有良好的自粘性，制成的半导电屏蔽层能够紧密粘附到导体表面，两者之间无间隙，同时又能很轻松的从导体表面剥离；材料还具有良好的弹性，断裂伸长率为800％以上；材料的电阻率低于100Ω·cm。
作为可选方式，如果在制备过程中采用双阶挤出造粒：先进行双螺杆挤出塑化，再进行单螺杆挤出造粒。可以使挤出造粒时所需的温度由100℃以上下降到100℃以下，且所得材料中各组分混合更均匀，产品更稳定。通过肉眼和扫描电镜观察显示，采用双阶挤出造粒可以使导电炭黑在材料中分散更均匀，不会出现团聚、起粒等现象。
作为可选方式，如果在热切步骤中采用模面热切，热切后通过旋风风送至分散冷却装置，将旋风风送和热切相结合，利用风力进行热切和送料，同时在送料过程中起到风冷的作用。不用设置水处理系统就能达到冷却和材料净化的效果，可以避免水处理工艺，减少设备投资，且送料过程不与水接触可避免吸水和吸潮，也无需进行干燥处理，操作简单、成本低。
作为可选方式，可以采用振动筛进行分散冷却。冷却速度快，均匀冷却，且不会引入杂质。
实施例2
一种阻水型半导电屏蔽料中，含有以下质量份的组分：乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)45份、乙烯-丁烯弹性体(EBM)55份、导电炭黑45份，具体制备方法与实施例1相同。
所得材料能够满足澳大利亚和新西兰标准AS/NZS3675:2002的要求。所得材料具有良好的阻水性，对由该材料制成的半导电屏蔽层进行阻水性测试(具体方法参见标准AS/NZS3675:2002)结果显示，水分的渗入深度为1.6mm左右；材料还具有良好的自粘性，制成的半导电屏蔽层能够紧密粘附到导体表面，两者之间无间隙，同时又能很轻松的从导体表面剥离；材料还具有良好的弹性，断裂伸长率为880％；材料的电阻率约为80Ω·cm。
实施例3
一种阻水型半导电屏蔽料中，含有以下质量份的组分：乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)65份、乙烯-丁烯弹性体(EBM)35份、导电炭黑55份，具体制备方法与实施例1相同。
所得材料能够满足澳大利亚和新西兰标准AS/NZS3675:2002的要求。所得材料具有良好的阻水性，对由该材料制成的半导电屏蔽层进行阻水性测试(具体方法参见标准AS/NZS3675:2002)结果显示，水分的渗入深度为1.0mm左右；材料还具有良好的自粘性，制成的半导电屏蔽层能够紧密粘附到导体表面，两者之间无间隙，同时又能很轻松的从导体表面剥离，剥离力略大于实施例2中所得的材料；材料还具有良好的弹性，断裂伸长率约为950％；材料的电阻率约为50Ω·cm。
由实施例2和3的对比可知，材料中乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)含量的增加有利于提高材料的阻水性和自粘性，材料与导体结合更牢，但会在一定程度上增加材料与导体之间的剥离力；乙烯-丁烯弹性体(EBM)含量的增加有利于提高材料的弹性；导电炭黑含量的增加可以降低材料的电阻率，提高材料的导电性。
实施例4
一种阻水型半导电屏蔽料中，含有以下质量份的组分：乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)65份、乙烯-丁烯弹性体(EBM)35份、导电炭黑55份、复合抗氧剂1份，具体制备方法与实施例1相同。
所得材料的性能与实施例3所得材料基本相同，而所得材料的使用寿命比实施例3所得材料的使用寿命更长。
实施例5
一种阻水型半导电屏蔽料中，含有以下质量份的组分：乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)65份、乙烯-丁烯弹性体(EBM)35份、导电炭黑55份、粘合剂0.5份，具体制备方法与实施例1相同。
所得材料的性能与实施例3所得材料基本相同，只是材料的强度、抗疲劳等机械性能略优于实施例3所得材料。
实施例6
一种阻水型半导电屏蔽料中，含有以下质量份的组分：乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)65份、乙烯-丁烯弹性体(EBM)35份、导电炭黑55份、润滑剂5份，具体制备方法与实施例1相同。
所得材料的性能与实施例3所得材料基本相同，只是所得颗粒以及制成的半导电屏蔽表面更光滑。
实施例7
一种阻水型半导电屏蔽料中，含有以下质量份的组分：乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)53份、乙烯-丁烯弹性体(EBM)46份、导电炭黑50份、复合抗氧剂3份、粘合剂2份和润滑剂10份。具体制备方法与实施例1相同。
所得材料能够满足澳大利亚和新西兰标准AS/NZS3675:2002的要求。所得材料具有良好的阻水性，对由该材料制成的半导电屏蔽层进行阻水性测试(具体方法参见标准AS/NZS3675:2002)结果显示，水分的渗入深度为1.3mm左右；材料还具有良好的自粘性，制成的半导电屏蔽层能够紧密粘附到导体表面，两者之间无间隙，同时又能很轻松的从导体表面剥离，剥离力适中；材料还具有良好的弹性，断裂伸长率约为980％；材料的电阻率约为64Ω·cm。同时材料的使用寿命，机械性能和表面粗糙度等性能均较好，能够很好的满足应用要求。
实施例8
在上述实施例中如果采用比表面积在70m2/g以上，粒径在25nm以下的导电炭黑。可以使导电炭黑在在材料中分散更均匀，使材料的性能更加稳定均匀，且具有更好的挤出表面性能，防止挤出时表面粗糙、起粒。同时由于导电炭黑比表面积大表面粗糙，使材料具有适宜的电性能，且炭黑粗糙的表面也有利于其与其他材料组分的紧密结合。
作为可选方式，还可以进一步控制所述导电炭黑的pH值在7.5左右，着色力为95％左右，吸油值在136cc/100g以上，碘吸收值在78g/kg以上。
以上所述仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的；本领域普通技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效变更，但都将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种阻水型半导电屏蔽料，其特征在于，所述屏蔽料中含有乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯-丁烯弹性体(EBM)和导电炭黑。
2.根据权利要求1所述的阻水型半导电屏蔽料，其特征在于，含有以下质量份的组分：乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)45～65份、乙烯-丁烯弹性体(EBM)35～55份、导电炭黑45～55份。
3.根据权利要求1所述的阻水型半导电屏蔽料，其特征在于，所述导电炭黑的比表面积在70m2/g以上，粒径在25nm以下。
4.根据权利要求1所述的阻水型半导电屏蔽料，其特征在于，所述屏蔽料中还含有复合抗氧剂、粘合剂和润滑剂。
5.根据权利要求1所述的阻水型半导电屏蔽料，其特征在于，含有以下质量份的组分：乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)45～65份、乙烯-丁烯弹性体(EBM)35～55份、导电炭黑45～55份、复合抗氧剂1～3份、粘合剂0.5～2份和润滑剂5～10份。
6.一种如权利要求1-5中任意一个所述的阻水型半导电屏蔽料的制备工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：
1)密炼；
2)挤出造粒；
3)热切；
4)分散冷却。
7.根据权利要求6所述制备工艺，其特征在于，在所述步骤2)中采用双阶挤出造粒：先进行双螺杆挤出塑化，再进行单螺杆挤出造粒。
8.根据权利要求6所述制备工艺，其特征在于，在所述步骤3)中采用模面热切，热切后通过旋风风送至分散冷却装置。
9.根据权利要求6所述制备工艺，其特征在于，在所述步骤4)中采用振动筛进行分散冷却。
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C10 Entry into substantive examination
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WW01 Invention patent application withdrawn after publication

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