CN106009265A - 一种用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料的制备方法 - Google Patents

一种用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料的制备方法，属于电力设备技术领域。该材料采用聚丙烯基树脂和导电炭黑以及抗氧剂和润滑剂，通过熔融共混法制备而成。该方法制备的复合材料具有较低的体积电阻率，很好的力学性能和热学性能，满足作为聚丙烯绝缘电缆半导电屏蔽材料的要求。通过本发明制备出来半导电屏蔽材料，只需添加少量的炭黑便能达到很低的体积电阻率，而且具有很好的延展性和较高的熔点，以保证在电缆运行过程中能正常工作。而且本发明采用聚丙烯基树脂作为半导电屏蔽材料的基体，与聚丙烯绝缘材料有很好的相容性，可以有效应用于聚丙烯绝缘直流电缆和交流电缆的生产制造中。

Description

一种用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料的制备方法，属于电力设备技术领域。
背景技术
为了解决传统电能传输中的稳定性差以及架空线路占用大量土地资源等问题，直流输电是现在比较受欢迎的电能传输方式。柔性直流输电系统是直流输电的重要发展方向，在新能源发电的送出，甚至远距离输电都将具有重要意义。为了降低环境因素对系统的冲击，采用电缆可有效提高柔性直流输电系统的安全可靠性。目前，交联聚乙烯(XLPE)电缆是现在大量使用的直流塑料电缆。但交联聚乙烯有着不可降解、难以回收的缺点，会造成一定的环境污染，目前国内外已经在开展对环保型的聚丙烯绝缘电缆的研究。
电缆截面的示意图如图1，由内到外包括导体线芯1、内屏蔽层2、绝缘层3、外屏蔽层4、金属网线5和护套6，从图中可以看出，如果导体线芯1和绝缘层3直接接触，导体线芯1的金属凸起及气隙的存在会在高电场作用下引发局部放电，进而使绝缘层3中产生电树枝，电树枝将不断发展，最终绝缘层3被击穿。半导电屏蔽层作为电缆中十分重要的结构，连接着金属和绝缘层，使得电缆中各层紧密接触，能有效防止气隙产生并消除导体表面可能存在的突起而引起的放电。起到了为绝缘层和导线层提供光滑、连续、等电位的连接界面，均匀绝缘层中电场的作用，对于电缆的运行寿命有着重要的影响。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料的制备方法，配合生产以聚丙烯为绝缘材料的塑料电缆，使制备的半导电屏蔽材料适用于聚丙烯绝缘电缆的绝缘层，并具有较低的体积电阻率、较好的机械性能和热学性能，并且能与聚丙烯绝缘层有较好的相容性。
本发明提出的用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将聚丙烯基树脂、导电炭黑、抗氧剂和润滑剂以重量份数相互均匀混合，得到混合物：
(2)将步骤(1)得到的混合物加入密炼机中，在140～230℃下熔融共混，密炼机转速为40～60转/分钟，混炼7～15分钟，得到用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料。
上述制备方法中，所述的聚丙烯基树脂为聚丙烯或乙烯丙烯共聚物，或聚丙烯和乙烯丙烯共聚物的混合物，混合的质量比为：聚丙烯:乙烯丙烯共聚物＝1:(0.05-20)。
上述制备方法中，所述的聚丙烯基树脂为聚丙烯和聚乙烯的混合物，混合物中，聚丙烯与聚乙烯的质量比为：聚丙烯:聚乙烯＝1:(0.05-20)。
上述制备方法中，所述的抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂300。
上述制备方法中，所述的润滑剂为硬脂酸钠、硬脂酸锌或微晶石蜡中的一种。
本发明提出的用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料的制备方法，采用了在聚丙烯基体树脂中加入导电炭黑及其他添加剂，使复合材料具有低电阻率的半导体特性。采用聚丙烯基树脂作为基体，使得所制备的半导电屏蔽材料与聚丙烯绝缘层有很好的相容性，有利于界面的粘合。另外本发明中采用的聚丙烯基树脂有着很好的延展性和较高的熔点，确保了半导电屏蔽层材料在电缆运行中有着较好的机械性能和热学性能。本发明方法制备的半导电屏蔽材料不仅可应用于聚丙烯绝缘的直流电缆，也可应用于聚丙烯绝缘的交流电缆。
附图说明
图1是电缆截面示意图。
图1中，1是导体线芯，2是内屏蔽层，3是绝缘层，4是外屏蔽层，5是金属网线，6是护套。
具体实施方式
本发明提出的用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚丙烯基树脂、导电炭黑、抗氧剂和润滑剂以重量份数相互均匀混合，得到混合物：
(2)将步骤(1)得到的混合物加入密炼机中，在140～230℃下熔融共混，密炼机转速为40～60转/分钟，混炼7～15分钟，得到用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料。
上述制备方法中，所述的聚丙烯基树脂为聚丙烯或乙烯丙烯共聚物，或聚丙烯和乙烯丙烯共聚物的混合物，混合的质量比为：聚丙烯:乙烯丙烯共聚物＝1:(0.05-20)。
上述制备方法中，所述的聚丙烯基树脂为聚丙烯和聚乙烯的混合物，混合物中，聚丙烯与聚乙烯的质量比为：聚丙烯:聚乙烯＝1:(0.05-20)。
上述制备方法中，所述的抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂300。
上述制备方法中，所述的润滑剂为硬脂酸钠、硬脂酸锌或微晶石蜡中的一种。
本发明将通过下面的具体实施例对技术方案进行更加详细的说明，但是本发明并不局限于以下提出的实施案例。
以下实施例得到的用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料，其体积电阻率测试评价方法采用GB/T 3048.3-2007标准，力学性能测试评价方法采用GB/T 1040-2006标准，热性能测试评价方法采用GB/T 19466.3-2004标准。
以下介绍本发明方法的实施例：
实施例1：
(1)将45克的聚丙烯和聚乙烯的混合物(混合比例为聚丙烯:聚乙烯＝9:1)、8克的卡博特炭黑VXC72R、0.5克抗氧剂1010和2克润滑剂硬脂酸钠相互均匀混合
(2)将步骤(1)中得到的混合物加入到密炼机中在200℃下熔融共混，其中转速为60转/分钟，混炼12分钟，得到一种用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料。其性能如表1：
表1性能参数
从表1可以看出，本发明上述实施实例所得到的一种用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料的各项性能指标均达到标准JB/T 10738-2007和标准GB11017-1～3-2002中所规定的电缆用半导电屏蔽料的要求。
实施例2：
(1)将50克的乙烯丙烯共聚物、2.5克导电炭黑、0.25克抗氧剂300和1克润滑剂微晶石蜡相互均匀混合
(2)将步骤(1)中得到的混合物加入到密炼机中在140℃下熔融共混，其中转速为45转/分钟，混炼7分钟，得到一种适用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料。
实施例3：
(1)将40克的聚丙烯和乙烯丙烯共聚物的混合物(混合比例为聚丙烯:乙烯丙烯共聚物＝1:20)、16克导电炭黑、2克抗氧剂1010和3.2克的润滑剂微晶石蜡相互均匀混合
(2)将步骤(1)中得到的混合物加入到密炼机中在190℃下熔融共混，其中转速为40转/分钟，混炼15分钟，得到一种适用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料。
实施例4：
(1)将50克聚丙烯、10克导电炭黑、1.5克抗氧剂300和2.5克润滑剂硬脂酸锌相互均匀混合
(2)将步骤(1)中得到的混合物加入到密炼机中在230℃下熔融共混，其中转速为60转/分钟，混炼12分钟，得到一种适用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料。
实施例5：
(1)将50克的聚丙烯聚乙烯的混合物(混合比例为聚丙烯:聚乙烯＝1:0.05)、2.5克导电炭黑、2克抗氧剂300和1.2克润滑剂微晶石蜡相互均匀混合
(2)将步骤(1)中得到的混合物加入到密炼机中在190℃下熔融共混，其中转速为50转/分钟，混炼10分钟，得到一种适用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料。
实施例6：
(1)将50克的乙烯丙烯共聚物、15克导电炭黑、0.25克抗氧剂1010和3.8克润滑剂硬脂酸钠相互均匀混合
(2)将步骤(1)中得到的混合物加入到密炼机中在150℃下熔融共混，其中转速为55转/分钟，混炼14分钟，得到一种适用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料。
实施例7：
(1)将50克的聚丙烯聚乙烯的混合物(混合比例为聚丙烯:聚乙烯＝1:20)、4克导电炭黑、2克抗氧剂300和2.8克润滑剂微晶石蜡相互均匀混合
(2)将步骤(1)中得到的混合物加入到密炼机中在150℃下熔融共混，其中转速为50转/分钟，混炼10分钟，得到一种适用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料。
实施例8：
(1)将50克的聚丙烯和乙烯丙烯共聚物的混合物(混合比例为聚丙烯:乙烯丙烯共聚物＝1:0.05)、10克导电炭黑、1.5克抗氧剂1010和3克润滑剂微晶石蜡相互均匀混合
(2)将步骤(1)中得到的混合物加入到密炼机中在170℃下熔融共混，其中转速为50转/分钟，混炼15分钟，得到一种适用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料。
实施例9：
(1)将50克的聚丙烯和乙烯丙烯共聚物的混合物(混合比例为聚丙烯:乙烯丙烯共聚物＝1:1)、10克导电炭黑、1.5克抗氧剂300和3克润滑剂微晶石蜡相互均匀混合
(2)将步骤(1)中得到的混合物加入到密炼机中在180℃下熔融共混，其中转速为50转/分钟，混炼15分钟，得到一种适用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料。

Claims (5)

1.一种用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
(1)将聚丙烯基树脂、导电炭黑、抗氧剂和润滑剂以重量份数相互均匀混合，得到混合物：
(2)将步骤(1)得到的混合物加入密炼机中，在140～230℃下熔融共混，密炼机转速为40～60转/分钟，混炼7～15分钟，得到用于聚丙烯绝缘电缆的半导电屏蔽材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中所述的聚丙烯基树脂为聚丙烯或乙烯丙烯共聚物，或聚丙烯和乙烯丙烯共聚物的混合物，混合的质量比为：聚丙烯:乙烯丙烯共聚物＝1:(0.05-20)。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中所述的聚丙烯基树脂为聚丙烯和聚乙烯的混合物，混合物中，聚丙烯与聚乙烯的质量比为：聚丙烯:聚乙烯＝1:(0.05-20)。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中所述的抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂300。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中所述的润滑剂为硬脂酸钠、硬脂酸锌或微晶石蜡中的一种。
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