CN109300596B - 一种半导电金属屏蔽阻水带及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导电屏蔽阻水带及其制备方法，该阻水带包括基材和半导电胶，其中，所述基材包括金属丝和纤维，半导电胶由半导电胶液制得，经线方向的金属丝和纤维与纬线方向的纤维编织成基材，然后在基材的两个表面均匀涂覆半导电胶液，并烘干收卷，得到该阻水带。该阻水带具有高效屏蔽电场和双面阻水的性能，其表面电阻和体积电阻较低，膨胀高度高，该阻水带可防止高压、超高压电缆发生水树现象，保护缆芯不受损伤，满足高压、超高压电力电缆的要求。

Description

一种半导电金属屏蔽阻水带及其制备方法

技术领域

本发明属于电缆领域，涉及一种电缆用的屏蔽阻水材料，具体涉及一种应用于特殊结构的高压、超高压电缆的半导电金属屏蔽阻水带及其制备方法。

背景技术

在高压、超高压电缆运行过程中，由于缆芯强大的电流作用，绝缘层内的杂质、气孔以及内外屏蔽层的凸刺和损坏部位都会由于水的渗入发生水树现象，使绝缘层内部发生放电甚至击穿电缆；并且由于缆芯负荷变化会产生温差使得金属护套产生热胀冷缩现象，因此，在金属护套内侧必须留有间隙，但此间隙如不填充就会有水渗入，从而发生击穿事故。

目前，为解决上述问题，采用半导电阻水带来缓冲电场和阻止水的渗入，采用半导电带或半导电屏蔽层来屏蔽电场，但这只能单一解决电场缓冲、阻水和屏蔽的问题，且效果较差，无法满足屏蔽电场和阻水的双重要求。

因此，亟需一种具有填充、屏蔽效果，保护电缆外屏蔽层并具有双面阻水性能的半导电金属屏蔽阻水带，以满足高压、超高压电缆应用的高压环境的要求。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：将金属丝与纤维编织并采用长丝纤维双侧锁边，编织形成基材，然后在该基材的两个表面涂覆半导电胶液，烘干后得到半导电金属屏蔽阻水带，该阻水带具备绑扎作用、高效屏蔽电场的作用和双面阻水的性能，且具有较低的体积电阻和表面电阻，膨胀高度高，膨胀速率快，能够防止水渗入电缆发生水树现象，保护缆芯，满足高压、超高压电缆的要求，从而完成本发明。

本发明的目的一方面在于提供一种半导电金属屏蔽阻水带，该阻水带包括基材和半导电胶，其中，所述基材包括金属丝和纤维。

本发明的目的另一方面在于提供本发明第一方面的半导电金属屏蔽阻水带的制备方法，该方法包括：经线方向的金属丝和纤维与纬线方向的纤维编织成基材，然后在基材的两个表面均匀涂覆半导电胶液，并烘干收卷，得到半导电金属屏蔽阻水带。

本发明的目的再一方面在于提供一种采用本发明第一方面的半导电金属屏蔽阻水带的电力电缆，该电缆从内到外依次分别包括：导体5、半导电捆扎带6、导体屏蔽层7、绝缘层8、绝缘屏蔽层9、半导电缓冲带10、半导电金属屏蔽阻水带11、铝护套12、绝缘外护层13、导电外护层14和半导电涂层15。

本发明所具有的有益效果为：

(1)本发明的半导电金属屏蔽阻水带，该阻水带具有较低的表面电阻和体积电阻，膨胀速率快，膨胀高度高，例如该阻水带表面电阻为0.5Ω，体积电阻小于0.5Ω·cm，膨胀高度在10mm以上，膨胀速率在6mm/1st min以上，具有高效屏蔽电场和双面阻水性能；

(2)本发明的半导电金属屏蔽阻水带的基材由金属丝与纤维编织而成，具有优异的屏蔽性能，降低了表面电阻和体积电阻；

(3)本发明的半导电胶液由橡胶、导电填料、吸水材料、有机溶剂和添加剂制得，具有优异的导电性能和阻水性能，与基材复合，赋予基材更优异的屏蔽性能和阻水性能。

(4)本发明采用双面涂覆的方式在基材表面涂覆、浸渍半导电胶液，得到半导电金属屏蔽阻水带，其中的半导电胶充分的进入到基材内部，使得基材与半导电胶液牢固结合，从而使该阻水带的导电性能更加优异；

(5)本发明的半导电金属屏蔽阻水带的制备工艺简单，节能环保。

(6)本发明的半导电金属屏蔽阻水带主要应用于高压、超高压电缆，防止水分渗入电缆发生水树现象，保护缆芯不受损伤，延长高压、超高压电缆的使用寿命。

附图说明

图1示出本发明一种优选实施方式的半导电屏蔽阻水带的基材结构示意图；

图2示出本发明一种优选实施方式的半导电屏蔽阻水带的结构示意图；

图3示出本发明一种优选实施方式的半导电屏蔽阻水带的A-A截面图；

图4示出根据本发明的优选的实施方式的半导电屏蔽阻水带用于电缆的结构示意图。

附图标号说明：

1-涤纶长丝；

2-镀锡铜丝；

3-粘胶纤维；

4-半导电胶；

5-导体；

6-半导电捆扎带；

7-导体屏蔽层；

8-绝缘层；

9-绝缘屏蔽层；

10-半导电缓冲层；

11-半导电金属屏蔽阻水带；

12-铝护套；

13-绝缘外护层；

14-导电外护层；

15-半导电涂层。

具体实施方式

下面通过附图和优选实施方式对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

本发明提供一种半导电金属屏蔽阻水带，该半导电金属屏蔽阻水带包括基材和半导电胶，其中，基材包括金属丝和纤维。

根据本发明，基材为半导电金属屏蔽带，基材由金属丝和纤维编织而成，金属丝可赋予基材良好的屏蔽性能。

根据本发明，编织方向包括经线方向和纬线方向，金属丝编织在经线方向。

根据本发明，金属丝和纤维平行排列在经线方向，每两根金属丝之间分布有2～10根，优选为3～8根纤维，纬线方向为纤维。

根据本发明，经线方向的金属丝和纤维与纬线方向的纤维通过织布机编织成半导电金属屏蔽带，其中采用长丝纤维双侧锁边。

根据本发明，长丝纤维优选为涤纶长丝、尼龙长丝等。

根据本发明，为了达到良好的屏蔽效果，金属丝优选为铜丝，更优选为镀锡铜丝。

本发明中，基材与半导电胶复合而获得半导电屏蔽阻水带，所选择的纤维需要能够与半导电胶牢固的结合，并具有良好的耐高温性能和吸湿性。

根据本发明，纤维优选为涤纶、尼龙、涤棉、粘胶纤维、纯棉纤维等中的一种或几种。

根据本发明，纤维选择粘胶纤维，粘胶纤维规格为500～800D，优选为600D。

根据本发明，纤维可选择阻燃纤维，例如阻燃粘胶纤维，可采用二氧化硅阻燃粘胶纤维，提高基材的阻燃性能。

根据本发明，铜丝直径为0.1～0.2mm，铜丝过粗不易弯曲，编织成基材后，基材用于绑扎作用时，挠性差，可能会发生断丝现象，从而损坏电缆绝缘屏蔽层，因此，铜丝应选择软铜丝。

本发明中，由于金属丝的存在，金属丝与纤维编织形成的基材具有良好的屏蔽性能，但纤维一般无导电性，且在应用到高压或超高压电缆中时，由金属丝和纤维编织成的金属丝屏蔽带阻水性能较差，一旦有水渗入，会发生水树现象，使绝缘层内部发生放电甚至击穿电缆，因此，为了进一步增加铜丝屏蔽带基材的屏蔽性能，并赋予该基材优异的阻水性能，需要在纤维上涂覆半导电胶，使得纤维成为半导电状态，这样所形成的半导电屏蔽阻水带具有导电或防静电作用，可用于高压、超高压电缆的绑扎，更好的均衡电场，消除电晕的功能，并且由于半导电胶的存在，使得金属丝屏蔽带基材具有优异的阻水性能，满足高压、超高压电缆的要求。

根据本发明，半导电胶由半导电胶液制得，半导电金属屏蔽阻水带是半导电胶液与基材覆合后，再烘干处理后得到的。

根据本发明优选的实施方式，半导电金属屏蔽阻水带由经线方向的镀锡铜丝2和粘胶纤维3与纬线方向的粘胶纤维3编织，并用涤纶长丝两侧锁边，编织形成基材，如图1所示，然后该基材再与半导电胶4复合而得到，如图2所示，该半导电金属屏蔽带的A-A截面图如图3所示。

根据本发明，基材与半导电胶液的结合方式可选择浸渍、刮染、涂覆、挤压等方式中的一种或几种的结合，必要时可进行多次浸渍、刮染、涂覆或挤压，优选基材的两个表面均与半导电胶液复合，从而使得半导电胶液充分进入到基材内部，与基材牢固结合，赋予基材更加优异的导电性能和阻水性能。

根据本发明，半导电胶液包括橡胶、导电填料、吸水材料和有机溶剂。

本发明中，橡胶为半导电胶液的基体材料，赋予半导电胶液具有胶黏的作用，可与基材牢固的结合，同时橡胶具有优异的阻水性能，使得制得的半导电胶液与基材复合后得到的材料具有良好的阻水性能，而基材又具有高效屏蔽外电场的作用，可满足高压、超高压电缆阻水带的要求。

根据本发明，橡胶选择天然橡胶或合成橡胶中的一种或几种，优选选自丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶、氯磺化聚乙烯和聚氯乙烯中的一种或几种。

本发明中，为提高半导电金属屏蔽阻水带的阻燃性能，可在半导电胶液中加入阻燃剂。

根据本发明优选的实施方式，半导电胶液中还包括阻燃剂，阻燃剂优选为氮磷系阻燃剂。

本发明中，橡胶作为半导电胶液的基体材料，若要提高阻水带的阻燃性能，可选择阻燃橡胶为基体材料。

根据本发明优选的实施方式，选择阻燃橡胶和易燃橡胶并用，不但可提高阻燃性能，也可在硫化过程中提高橡胶的交联密度。

本发明中，氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯和硅橡胶为阻燃性的橡胶，丁腈橡胶、乙丙橡胶和丁苯橡胶为易燃橡胶。

根据本发明，半导体胶液中的橡胶选自氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯和硅橡胶中的一种或几种，以及丁腈橡胶、乙丙橡胶和丁苯橡胶中的一种或几种。

根据本发明，半导体胶液中的橡胶为丁腈橡胶和氯丁橡胶，其中，丁腈橡胶和氯丁橡胶的重量比为1:1～10:1，优选为2:1～8:1，更优选为2:1～6:1。

为获得半导电胶液还需要加入导电填料，赋予其导电及防静电作用。

根据本发明，导电填料包括导电填料A和导电填料B。

根据本发明，导电填料优选为碳材料，碳材料具有优异的导电性能，且可作为橡胶的补强剂，增强橡胶的强度。

根据本发明，导电填料A和导电填料B各自独立的选自炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维中的一种或几种。

根据本发明，炭黑选自导电炭黑、超导电炭黑、喷雾炭黑中的一种或几种。

根据本发明，导电填料A包括导电炭黑、超导电炭黑和喷雾炭黑中的一种或几种，优选地还包括石墨烯或碳纳米管。

根据本发明，导电填料B包括导电炭黑，优选还包括石墨烯或碳纳米管。

本发明中，超导电炭黑具有低电阻的特性，具有优异的导电性能和防静电性能，赋予半导电胶液导电性能，且超导电炭黑使用少量即具有高的导电性能。

本发明中，导电填料的添加量对半导电屏蔽阻水带的体积电阻和表面电阻具有较大影响。

根据本发明，基于橡胶为85～120重量份，导电填料A为15～60重量份，优选为20～45重量份，更优选为25～32重量份。

本发明中，为进一步增强阻水带的阻水性能，在半导电胶液中加入吸水材料，吸水材料可吸收渗入电缆的水分并防止发生水树现象，从而保证电缆的正常运行。

根据本发明，吸水材料优选为具有吸水性的树脂材料，更优选为高吸水性树脂，例如住友高吸水树脂CA180。

本发明中，半导体胶液需要呈现粘流态以牢固的涂覆在基材的表面，橡胶与导电填料炼胶成型后，需要将其与吸水材料混合均匀，以获得半导体胶液，而吸水材料无法通过炼胶与橡胶结合，因此需要将橡胶、导电填料、吸水材料分散在有机溶剂中，充分搅拌混合，得到胶液。

根据本发明，有机溶剂选自苯、甲苯、四氯化碳、乙酸乙酯、氯仿、丙酮、石油醚中的一种或几种。

根据本发明，有机溶剂为甲苯和乙酸乙酯。

根据本发明，甲苯与乙酸乙酯的重量比为0.1～5，优选为0.3～3，更优选为0.5～1.5。

本发明中，以橡胶为基体材料制备半导电胶液时，需要对橡胶进行炼胶处理，炼胶过程中为获得性能优异的交联橡胶，需要在橡胶中加入添加剂，例如硫化剂、增塑剂等。

根据本发明，半导电胶液中还包括添加剂，添加剂包括硫化剂、增塑剂和熟化剂中的一种或多种。

根据本发明，添加剂还包括促进剂、活化剂、交联剂和阻燃剂中的一种或多种。

根据本发明，添加剂包括添加剂A和添加剂B。

根据本发明，添加剂A包括硫化剂、增塑剂和熟化剂中的一种或几种。

根据本发明，基于橡胶为85～120重量份，硫化剂为0.1～1.0重量份，优选为0.2～0.8重量份，更优选为0.2～0.6重量份；和/或

增塑剂为10～50重量份，优选为11～45重量份，更优选为12～30重量份；和/或

熟化剂为0.1～5重量份，优选为0.2～3重量份，更优选为0.5～1重量份。

本发明中，硫化剂可使橡胶中的线性大分子链通过化学交联而构成三维网状结构，从而增强橡胶基体的机械性能和防水性能。

根据本发明，硫化剂选择有机硫化剂和/或无机硫化剂中一种或几种的混合物。

根据本发明，有机硫化剂优选选自二硫化双硫羰基二甲胺(促进剂TMTD)，过氧化苯甲酰等。

根据本发明，无机硫化剂选自硫磺、一氯化硫、硒、碲中的一种或几种，优选为硫磺或一氯化硫。

本发明中，橡胶分子间的作用力大，塑性差，难以加工成型，因此可加入增塑剂使橡胶分子间的作用力降低，从而降低橡胶的玻璃化温度，令橡胶可塑性、流动性，便于压延、压出等成型操作，同时还能改善硫化胶的某些物理机械性能，如降低硬度和定伸应力、赋予较高的弹性和较低的生热、提高耐寒性等。

根据本发明，增塑剂选自甘油、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、硬脂酸中的一种或几种。

根据本发明特别优选的，增塑剂为甘油和DBP，其中，甘油和DBP的重量比为1:1～5:1，更优选为1:1～3:1。

本发明中，在橡胶硫化中，硫化剂(如硫磺)与橡胶的反应非常慢，因此，可加入促进剂促使硫化剂活化，从而加快硫化剂与橡胶分子的交联反应，可加快硫化时间，降低硫化温度。

根据本发明，熟化剂优选为二月硅酸二丁基锡。

根据本发明，添加剂A还包括促进剂。

根据本发明，基于85～120重量份的橡胶，促进剂为0.2～10重量份，优选为0.5～8重量份，更优选为1～6重量份，优选选自二硫化四甲基秋兰姆(促进剂TMTD)、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促进剂CZ)、二硫化四乙基秋兰姆(促进剂TETD)、2-硫醇基苯并噻唑(促进剂M)、二硫化二苯并噻唑(促进剂DM)、二苯胍(促进剂D)、二甲基二硫代氨基甲酸锌(促进剂PZ)、硬脂酸等中的一种或几种。

根据本发明，基于橡胶为85～120重量份，促进剂包括1～2重量份的促进剂TMTD、0.5-0.8重量份的促进剂CZ、0.5-1重量份的促进剂TETD，优选还包括1-2重量份的硬脂酸。

根据本发明，添加剂A还包括活化剂，优选还包括阻燃剂和/或防老剂。

根据本发明，基于橡胶为85～120重量份，活化剂为1～10重量份，优选为2～8重量份，更优选为3～6重量份；和/或

阻燃剂为1～10重量份，优选为2～8重量份，更优选为3～6重量份；和/或

防老剂为1～10重量份，优选为2～8重量份，更优选为3～6重量份

根据本发明，活化剂优选为氧化锌。

本发明中，加入氧化锌，可加快橡胶硫化反应速度，提高硫化胶的导热性，使硫化更彻底，并且，氧化锌可促进提升促进剂的活性，减少促进剂的用量，缩短硫化的周期。氧化锌还做硫化胶和提高橡胶导热性能的配合剂，总之，加入氧化锌能促进橡胶的硫化、活化、补强和防老化的作用，所以氧化锌可同时作为硫化胶、活化剂、补强剂和防老化剂，提高橡胶的耐撕裂性、弹性和耐磨性。

根据本发明，阻燃剂优选为氮磷系阻燃剂，优选为聚磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵等中的一种或几种，例如聚磷酸铵。

根据本发明，防老剂优选为胺类、酮胺类、醛胺类、酚类等中的一种或几种，例如N-苯基-α-萘胺(防老剂A)、防N-苯基-β-萘胺(防老剂D)等。

根据本发明，添加剂B包括交联剂，优选还包括阻燃剂，交联剂优选为三苯基甲烷三异氰酸酯(列克纳)。交联剂可使橡胶发生交联，促使橡胶分子形成大分子网状结构，从而使所得橡胶变得柔软，另外可同时提高橡胶附着性，利于所形成的半导电胶液附着在半导电金属丝屏蔽带基材上。

根据本发明，提供半导电胶液的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤(1)、将橡胶、导电填料A、添加剂A混合炼胶，得到产物；

根据本发明，在步骤(1)中，添加剂A包括硫化剂、增塑剂、熟化剂中的一种或几种，优选还包括促进剂和/或活化剂，更优选还包括阻燃剂。

本发明中，添加剂A的在炼胶过程中的加入顺序对橡胶的柔软度、机械性能和导电率具有重要影响。

根据本发明，步骤(1)中，首先对橡胶进行炼胶，然后依次加入活化剂、增塑剂、促进剂、导电填料A、硫化剂和熟化剂，混合炼胶。不按照此添加顺序加料，可能会出现橡胶的柔软度下降、机械性能和导电性能均降低的现象。

根据本发明一种优选的实施方式，步骤(1)中，按照重量配比，将70-90重量份丁腈橡胶和15-30重量份氯丁橡胶加入到炼胶机中进行炼胶，然后加入3-6重量份氧化锌、1-2重量份硬脂酸、8-12重量份甘油、5-7重量份DBP、1-2重量份促进剂TMTD、0.5-0.8重量份促进剂CZ、0.5-1重量份促进剂TETD、20-25重量份超导炭黑、5-7重量份喷雾炭黑、0.2-0.4重量份硫磺、0.5-1重量份二月桂酸二丁基锡，混合炼胶，炼胶成型后，得到产物，下片待用。

步骤(2)、将步骤(1)所得产物加入到有机溶剂中，加入吸水材料，优选地，还加入导电填料B和添加剂B，混合搅拌。

根据本发明，步骤(2)中，将步骤(1)所得的产物即炼胶成型后的胶加入到有机溶剂中，混合搅拌，再加入吸水材料，混合均匀。

根据本发明，优选地，还加入导电填料B和添加剂B，混合均匀，优选通过搅拌的方式混合均匀。

根据本发明，步骤(2)中，基于步骤(1)中产物为70～85重量份，有机溶剂为200～500重量份，优选为250～450重量份，更优选为300～400重量份。

根据本发明，步骤(2)中，基于步骤(1)中产物为70～85重量份，吸水材料为80～150重量份，优选为90～140重量份，更优选为100～130重量份。

根据本发明，步骤(2)中还加入导电填料B，优选为导电炭黑、石墨烯、石墨、碳纳米管和碳纤维中的一种或几种。

本发明中，在步骤(2)中加入导电炭黑的目的是因为高吸水树脂近似绝缘材料，添加导电炭黑是为降低电阻，增加导电性能，加入交联剂的目的是使橡胶交联，橡胶分子形成大分子网状结构，提高橡胶的柔软性和附着性，进而提高半导电胶液与基材之间的附着力。

根据本发明，步骤(2)中，基于步骤(1)中产物为70～85重量份，导电填料B为1～12重量份，优选为2～10重量份，更优选为5～8重量份。

根据本发明，步骤(2)中，添加剂B包括交联剂，优选还包括阻燃剂。

根据本发明，步骤(2)中，基于步骤(1)中产物为70～85重量份，交联剂为1～10重量份，优选为2～8重量份，更优选为4～6重量份，例如5重量份；和/或

阻燃剂为1～10重量份，优选为2～8重量份，更优选为4～6重量份，例如5重量份。

本发明中，基材中的金属丝与纤维需与半导电胶液牢固结合以使得制备的半导电屏蔽阻水带具有良好的耐水性和屏蔽性能，交联剂的加入可使得橡胶与金属丝之间发生硫化黏结，从而实现半导电胶与基材之间的牢固结合。

根据本发明，步骤(2)中，步骤(1)中所得的产物加入到有机溶剂中，混合搅拌后形成胶黏态混合物，然后加入吸水材料、导电填料B、交联剂，充分搅拌混合均匀，得到呈粘流态的半导电胶液。将半导电胶液在低于30℃下贮存，待用。

根据本发明一种优选的实施方式，步骤(2)中，取步骤(1)中炼胶成型后的胶，加入到甲苯和乙酸乙酯的混合溶剂中，充分搅拌，混合均匀，然后加入住友高吸水树脂CA80、导电炭黑和列克纳，搅拌混合均匀，得到粘稠状的半导电胶液。

半导电金属屏蔽阻水带的制备：将半导电胶液涂覆基材表面，烘干收卷，得到半导电金属屏蔽阻水带。

根据本发明，半导电胶液双面涂覆在基材两面，半导电胶液首先涂覆在基材一面，烘干收卷后，再涂覆另一面，再烘干收卷，得到半导电金属屏蔽阻水带，该阻水带具有高效屏蔽绑扎作用和双面阻水性能。

本发明中，半导电胶液具有优异的导电性能和阻水性能，与基材结合后，弥补基材中纤维的导电性能差的缺点，赋予基材优异的导电性能，且半导电胶液充分进入到基材内部，与基材牢固结合，从而得到导电性能和阻水性能优异的半导电金属屏蔽阻水带，但基材中的金属丝例如铜丝与半导电胶液结合量较少，铜丝裸露在阻水带表面，铜丝的导电性能几乎不受影响，纤维则具备半导电性能和阻水性能，则阻水带具有良好的屏蔽性能和双面阻水性能。

根据本发明，半导电胶液还可通过浸渍、刮染、挤压的方式与基材覆合。

根据本发明，烘干过程为：烘干温度140-150℃，采用烘箱鼓风干燥，优选采用烘桶接触式对半导电屏蔽阻水带进行烘干处理，烘干效果较好，烘干速度10-14m/min。

根据本发明一种优选的实施方式，半导电金属屏蔽阻水带的结构如图1-3所示，1-涤纶长丝，2-镀锡铜丝，3-粘胶纤维，镀锡铜丝2与粘胶纤维3编织形成基材，涤纶长丝1双侧锁边，然后在基材两面浸渍半导电胶液，烘干即可，粘胶纤维和涤纶长丝与半导电胶4牢固结合，镀锡铜丝2与半导电胶4结合较差，从而铜丝表面的半导电胶较少，镀锡铜丝在阻水带表面呈裸露状态，从而镀锡铜丝的导电性能几乎未受影响，而粘胶纤维由于浸渍半导电胶，具有屏蔽性能和阻水性能。

本发明所提供的或根据本发明的方法所制得的半导电金属屏蔽阻水带的厚度为0.5±0.05mm，单重(单位长度的重量)为30±5g/m，宽度为80±5mm，表面电阻小于0.5Ω，体积电阻率小于0.5Ω·cm，浸入水中5min后，膨胀高度≥10mm，膨胀速率≥6mm/1stmin。

本发明提供半导电金属屏蔽阻水带可用于制备高压、超高压直流输电或交流输电交联聚乙烯绝缘、铝护套屏蔽电力电缆，可用于电压为220kV～1100kV的电缆的制造，半导电金属屏蔽阻水带对外电场具有均压泄流的作用。

本发明还提供一种包括半导电金属屏蔽阻水带的电力电缆，如图4所示，该电力电缆从内到外依次分别包括：导体5、半导电捆扎带6、导体屏蔽层7、绝缘层8、绝缘屏蔽层9、半导电缓冲带10、半导电金属屏蔽阻水带11、铝护套12、绝缘外护层13、导电外护层14和半导电涂层15。

根据本发明，半导电涂层15优选为石墨烯涂层，绝缘外护层13优选为交联聚乙烯绝缘层。

本发明中，通过在半导电缓冲带10和铝护套12之间绑扎半导电金属屏蔽阻水带11，半导电屏蔽阻水带11具有高效屏蔽、均衡外电场、绑扎和双面阻水的功能，这种设计提高了直流输电超高压电力电缆绝缘屏蔽外电场防电晕的作用，提高了超高压、特高压交流输电交联聚乙烯绝缘层、皱纹铝护套层屏蔽半导电缓冲带外电场的作用，延长了高压、超高压电缆的使用寿命，使电缆的电性能指标和产品质量得到提高。

实施例

以下通过具体实例进一步描述本发明。不过这些实例仅仅是范例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制。

实施例1

以20根镀锡铜丝和164根600D粘胶纤维为经线，以600D粘胶纤维为纬线，用高速编织机进行编织，并用100D涤纶长丝双侧锁边，得到镀锡铜丝屏蔽带基材，其中，镀锡铜丝直径为0.2mm，经线中，20镀锡铜丝均匀分布在164根粘胶纤维之间，每8根粘胶纤维和一根镀锡铜丝为一个单元；

称取丁腈胶80份(其中，1份代表100g，下同)，氯丁橡胶20份，进行炼胶，并加入氧化锌5份，硬脂酸2份，甘油10份，DBP6份，促进剂TMTD1份，促进剂CZ0.6份，促进剂TETD0.8份，超导炭黑20份，喷雾炭黑6份，硫磺0.3份，二月桂酸二丁基锡0.6份，混合炼胶，炼胶成型后捣胶，下片待用；取胶80份，并将其加入到150份甲苯和180份乙酸乙酯的混合溶液中，搅拌均匀，并加入列克纳5份，导电炭黑6份，最后加入120份住友高吸水性树脂CA180，搅拌混合均匀，得到半导电胶液，贮存备用；

将半导电胶液涂覆在镀锡铜丝屏蔽带基材的一面，烘干收卷，然后再用半导电胶液涂覆镀锡铜丝屏蔽带基材的另一面，烘干收卷，得到半导电镀锡铜丝屏蔽阻水带。

所得到的半导电镀锡铜丝屏蔽阻水带，其具有如图1-3所示的结构，经测量，其厚度为0.5mm，宽度为80mm，单位长度的重量为32g/m，膨胀速率11mm/1st min，膨胀高度14mm，表面电阻0.1Ω，体积电阻率0.08Ω·cm。

实施例2

以20根镀锡铜丝和164根600D粘胶纤维为经线，以600D粘胶纤维为纬线，用高速编织机进行编织，并用100D涤纶长丝双侧锁边，得到镀锡铜丝屏蔽带基材，其中，镀锡铜丝直径为0.2mm，经线中，20镀锡铜丝均匀分布在164根粘胶纤维之间，每8根粘胶纤维和一根镀锡铜丝为一个单元；

称取丁腈胶90份，氯丁橡胶25份，进行炼胶，并加入氧化锌4份，硬脂酸1.5份，甘油12份，DBP5份，促进剂TMTD1份，促进剂CZ0.6份，促进剂TETD0.8份，导电炭黑20份，硫磺0.3份，二月桂酸二丁基锡0.6份，聚磷酸铵6份，混合炼胶，炼胶成型后捣胶，下片待用；取上述成型后胶85份，并将其加入到150份甲苯和180份乙酸乙酯的混合溶液中，搅拌均匀，并加入列克纳5份，聚磷酸铵6份，最后加入120份住友高吸水性树脂CA180，搅拌混合均匀，得到半导电胶液，贮存备用；

用涂胶机将半导电胶液涂覆在镀锡铜丝屏蔽带基材的一面，烘干收卷，然后再用半导电胶液涂覆镀锡铜丝屏蔽带基材的另一面，烘干收卷，得到半导电镀锡铜丝屏蔽阻水带。

所得到的半导电镀锡铜丝屏蔽阻水带，经测量，其厚度为0.53mm，宽度为81mm，单位长度的重量为29g/m，膨胀速率9mm/1st min，膨胀高度13mm，表面电阻0.1Ω，体积电阻率0.1Ω·cm。

实施例3

以20根镀锡铜丝和164根600D粘胶纤维为经线，以600D粘胶纤维为纬线，用高速编织机进行编织，并用100D涤纶长丝双侧锁边，得到镀锡铜丝屏蔽带基材，其中，镀锡铜丝直径为0.2mm，经线中，20镀锡铜丝均匀分布在164根粘胶纤维之间，每8根粘胶纤维和一根镀锡铜丝为一个单元；

称取丁腈胶80份，氯丁橡胶25份，进行炼胶，并加入甘油8份，DBP7份，超导炭黑20份，喷雾炭黑6份，硫磺0.3份，二月桂酸二丁基锡0.6份，混合炼胶，炼胶成型后捣胶，下片待用；取胶80份，并将其加入到150份甲苯和180份乙酸乙酯的混合溶液中，搅拌均匀，并加入列克纳5份，导电炭黑8份，最后加入130份住友高吸水性树脂CA180，搅拌混合均匀，得到半导电胶液，贮存备用；

用涂胶机将半导电胶液涂覆在镀锡铜丝屏蔽带基材的一面，烘干收卷，然后再用半导电胶液涂覆镀锡铜丝屏蔽带基材的另一面，烘干收卷，得到半导电镀锡铜丝屏蔽阻水带。

所得到的半导电镀锡铜丝屏蔽阻水带，经测量，其厚度为0.52mm，宽度为82mm，单位长度的重量为32g/m，膨胀速率10mm/1st min，膨胀高度13mm，表面电阻0.15Ω，体积电阻率0.07Ω·cm。

实施例4

以20根镀锡铜丝和164根600D粘胶纤维为经线，以600D粘胶纤维为纬线，用高速编织机进行编织，并用100D涤纶长丝双侧锁边，得到镀锡铜丝屏蔽带基材，其中，镀锡铜丝直径为0.2mm，经线中，20镀锡铜丝均匀分布在164根粘胶纤维之间，每8根粘胶纤维和一根镀锡铜丝为一个单元；

称取丁腈胶80份，氯丁橡胶30份，进行炼胶，并加入氧化锌2份，促进剂TMTD1份，促进剂CZ0.6份，促进剂TETD0.8份，超导炭黑10份，喷雾炭黑6份，硫磺0.3份，混合炼胶，炼胶成型后捣胶，下片待用；取胶85份，并将其加入到200份甲苯和280份乙酸乙酯的混合溶液中，搅拌均匀，并加入导电炭黑3份，最后加入90份住友高吸水性树脂CA180，搅拌混合均匀，得到半导电胶液，贮存备用；

用涂胶机将半导电胶液涂覆在镀锡铜丝屏蔽带基材的一面，烘干收卷，然后再用半导电胶液涂覆镀锡铜丝屏蔽带基材的另一面，烘干收卷，得到半导电镀锡铜丝屏蔽阻水带。

所得到的半导电镀锡铜丝屏蔽阻水带，经测量，其厚度为0.52mm，宽度为80mm，单位长度的重量为31g/m，膨胀速率8mm/1st min，膨胀高度12mm，表面电阻0.11Ω，体积电阻率0.09Ω·cm。

实施例5

以20根镀锡铜丝和164根600D粘胶纤维为经线，以600D粘胶纤维为纬线，用高速编织机进行编织，并用100D涤纶长丝双侧锁边，得到镀锡铜丝屏蔽带基材，其中，镀锡铜丝直径为0.2mm，经线中，20镀锡铜丝均匀分布在164根粘胶纤维之间，每8根粘胶纤维和一根镀锡铜丝为一个单元；

称取丁腈胶80份，氯丁橡胶20份，进行炼胶，并加入氧化锌5份，硬脂酸2份，甘油10份，DBP6份，促进剂TMTD1.5份，促进剂CZ0.5份，促进剂TETD0.6份，超导炭黑20份，喷雾炭黑6份，硫磺0.3份，二月桂酸二丁基锡0.8份，混合炼胶，炼胶成型后捣胶，下片待用；取胶80份，并将其加入到150份甲苯和180份乙酸乙酯的混合溶液中，搅拌均匀，并加入列克纳6份，导电炭黑6份，最后加入80份住友高吸水性树脂CA180，搅拌混合均匀，得到半导电胶液，贮存备用；

将半导电胶液涂覆在镀锡铜丝屏蔽带基材的一面，烘干收卷，得到半导电镀锡铜丝屏蔽阻水带。

所得到的半导电镀锡铜丝屏蔽阻水带，经测量，其厚度为0.45mm，宽度为82mm，单位长度的重量为29g/m，膨胀速率7mm/1st min，膨胀高度10mm，表面电阻0.12Ω，体积电阻率0.1Ω·cm。

实施例6

以20根镀锡铜丝和164根600D粘胶纤维为经线，以600D粘胶纤维为纬线，用高速编织机进行编织，并用100D涤纶长丝双侧锁边，得到镀锡铜丝屏蔽带基材，其中，镀锡铜丝直径为0.2mm，经线中，20镀锡铜丝均匀分布在164根粘胶纤维之间，每8根粘胶纤维和一根镀锡铜丝为一个单元；

称取丁腈胶70份，氯丁橡胶15份，进行炼胶，并加入导电炭黑6份，硫磺0.3份，混合炼胶，炼胶成型后捣胶，下片待用；取胶70份，并将其加入到150份甲苯和180份乙酸乙酯的混合溶液中，搅拌均匀，加入80份住友高吸水性树脂CA180，搅拌混合均匀，得到半导电胶液，贮存备用；

将半导电胶液涂覆在镀锡铜丝屏蔽带基材的一面，烘干收卷，得到半导电镀锡铜丝屏蔽阻水带。

所得到的半导电镀锡铜丝屏蔽阻水带，经测量，其厚度为0.40mm，宽度为81mm，单位长度的重量为30g/m，膨胀速率7mm/1st min，膨胀高度10mm，表面电阻0.09Ω，体积电阻率0.08Ω·cm。

以上结合优选实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明。不过需要声明的是，这些具体实施方式仅是对本发明的阐述性解释，并不对本发明的保护范围构成任何限制。在不超出本发明精神和保护范围的情况下，可以对本发明技术内容及其实施方式进行各种改进、等价替换或修饰，这些均落入本发明的保护范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种半导电金属屏蔽阻水带，其特征在于，该阻水带包括基材和半导电胶，其中，所述基材包括金属丝和纤维，

所述半导电胶由半导电胶液制得，

所述半导电胶液包括橡胶、导电填料、吸水材料和有机溶剂，

所述橡胶为氯丁橡胶和丁腈橡胶，所述丁腈橡胶和氯丁橡胶的重量比为1:1～10:1，

所述导电填料为超导电炭黑和喷雾炭黑，

所述有机溶剂为甲苯和乙酸乙酯，甲苯和乙酸乙酯的重量比为0.3～3，

所述导电填料包括导电填料A和导电填料B，

所述吸水材料为高吸水性树脂，

所述半导电胶液还包括添加剂，所述添加剂包括硫化剂、增塑剂和熟化剂中的一种或多种，所述添加剂包括添加剂A和添加剂B，

所述增塑剂为甘油和邻苯二甲酸二丁酯，所述甘油和DBP的重量比为1:1～3:1，

所述半导电胶液由包括以下步骤的方法制得：

步骤(1)、将橡胶、导电填料A、添加剂A混合炼胶，得到产物；

步骤(2)、将步骤(1)所得产物加入到有机溶剂中，加入吸水材料，还加入导电填料B和添加剂B，混合搅拌，

步骤(1)中，首先对橡胶进行炼胶，然后依次加入活化剂、增塑剂、促进剂、导电填料A、硫化剂和熟化剂，混合炼胶，

基于85-120重量份的橡胶，

导电填料A为15～60重量份，

添加剂A包括：0.1-1.0重量份的硫化剂，10-50重量份的增塑剂，0.1-5重量份的熟化剂，0.2-10重量份的促进剂，1-10重量份的活化剂，

步骤(2)中，将步骤(1)所得产物加入到有机溶剂中，加入吸水材料、导电填料B和添加剂B，混合搅拌，

添加剂B包括交联剂，基于步骤(1)中产物为70-85重量份，有机溶剂为200～500重量份，吸水材料为80-150重量份，导电填料B为1-12重量份，交联剂为1-10重量份，

所述半导电金属屏蔽阻水带的单重为30±5g/m，表面电阻小于0.5Ω，体积电阻率小于0.5Ω·cm，浸入水中5min后，膨胀高度≥10mm，膨胀速率≥6mm/1stmin。

2.根据权利要求1所述的半导电金属屏蔽阻水带，其特征在于，

所述硫化剂选择有机硫化剂和/或无机硫化剂中的一种或几种，

其中，有机硫化剂选自二硫化双硫羰基二甲胺或过氧化苯甲酰；

无机硫化剂选自硫磺、一氯化硫、硒、碲中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的半导电金属屏蔽阻水带，其特征在于，交联剂为三苯基甲烷三异氰酸酯。

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