CN109320893A - 硅烷交联型半导电外屏蔽料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅烷交联型半导电外屏蔽料及其制备方法，由质量比为5～9:1的接枝A料和催化B料混合后经温水交联而成；其中：所述接枝A料组成，按重量份为：乙烯‑醋酸乙烯共聚物100份，硅烷1～4份，引发剂0.2～1份，抗氧剂0.1～1份，润滑剂5～10份；所述催化B料组成，按重量份为：乙烯‑醋酸乙烯共聚物100份，导电填料100～150份，润滑剂10～20份，分散剂1～5份，催化剂0.5～3份，抗氧剂0.5～2份；所述乙烯‑醋酸乙烯共聚物，其VA含量为25％～30％，190℃、2.16kg测试条件下熔体流动速率为2.3～7.5g/10min。本发明的硅烷交联型半导电外屏蔽料具有良好的导电性能，特别是能够保证产品有效交联。

Description

硅烷交联型半导电外屏蔽料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电线电缆用半导电改性材料，尤其涉及一种硅烷交联型半导电外屏蔽料及其制备方法。
背景技术
随着社会和经济的发展，电力消耗不断增加，高压、超高压供电越来越多。在高压、超高压供电电缆中，半导电屏蔽料时必不可少的材料，其主要作用改善电缆内部电场径向分布、均化电场，以提高电缆的电气强度，直接或者间接改善电缆的使用寿命。在屏蔽料标准中，有多种类型的屏蔽料，但国内外仍以过氧化物交联的屏蔽料占绝对多数。在中压电力电缆中，10kV化学交联电力电缆用量很大，所用交联型半导电内屏蔽料几乎全为过氧化物交联型。随着原材料制备技术的进步，原来用于低压电线电缆产品的硅烷交联聚乙烯，已在10kV电力电缆中获得应用。如果能够同时使用硅烷交联聚乙烯和硅烷交联型半导内屏蔽料、采用蒸汽或温水交联的方式生产中压电力电缆，与采用化学交联聚乙烯、过氧化物交联屏蔽料、联系硫化管道交联的方式相比，效率和成本将大大下降。因此，开发硅烷交联型半导电外屏蔽料，将成为行业内的研究和开发热点。目前关于硅烷交联型内屏蔽料的文献报道或相关专利并不多见，专利CN107868328A以A、B料的方式制备了硅烷交联型半导电屏蔽料。但其A、B料的混合比例中，B料所占比例较大，同时A料中的炭黑含量较高，导致材料中可交联部分较少，难以形成有效交联的产品，难以保证产品通过验证产品有效交联的浸溶实验。
发明内容
本发明的目的是提供一种不同于目前已报道的硅烷交联型半导电屏蔽料的制备技术，提供一种可有效交联的硅烷交联型半导电外屏蔽料及其制备方法，该材料具有良好的导电性能，特别是能够保证产品有效交联，可用作中压电缆电缆的外屏蔽料。
实现本发明目的的技术方案是硅烷交联型半导电外屏蔽料，所述接枝A料组成，按重量份为：乙烯-醋酸乙烯共聚物100份，硅烷1～4份，引发剂0.2～1份，抗氧剂0.1～1份，润滑剂5～10份；
所述催化B料组成，按重量份为：乙烯-醋酸乙烯共聚物100份，导电填料100～150份，润滑剂10～20份，分散剂1～5份，催化剂0.5～3份，抗氧剂0.5～2份；
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物，其VA含量为25％～30％，熔体流动速率为2.3～7.5g/10min。
作为优选，所述接枝A料和催化B料的质量比优选为6～9:1，为提高材料中可交联组分的含量，保证材料交联有效性，接枝A料和催化B料的质量比更优选为8～9:1；所述的温水交联是在约90℃的水中进行或蒸汽中进行。
所述的导电填料为高导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种的组合，综合考虑成本、添加量、导电性，优选为高导电炭黑和碳纳米管混合物，且碳纳米管比例高于高导电炭黑，能更好的满足外屏蔽料更低电阻的要求。
所述的硅烷为选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或多种的组合。为使内屏蔽、绝缘、外屏蔽的交联速度具有更好的协同性，同时保证在规定的温水交联时间内实现充分交联，优选为乙烯基三乙氧基硅烷。
所述的抗氧剂为选自抗氧剂1010、抗氧剂1024、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂300中的一种或多种的组合，为保证材料具有良好的抗热老化和抗金属催化老化性能，优选为具有游离基终止剂和氢过氧化物分解剂双重功能的抗氧剂300。
所述的引发剂为选自二叔丁基过氧化物、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化乙酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5三甲基环己烷、4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸正丁酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己烷中的一种或多种的组合，考虑到工艺成熟性，优选为过氧化二异丙苯。
所述的润滑剂为选自聚乙烯蜡、EVA蜡、硬脂酸盐和白油中的一种或多种的组合，考虑到加工性能、润滑剂和基材的相容性、润滑及增塑效果，优选为硬脂酸锌和白油。
所述的分散剂为选自为TAS-2A、EBS、纳米碳酸钙中的一种或多种的组合，优选为TAS-2A。
所述的催化剂为选自二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二正辛基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二硫醇烷基锡、二烷基锡二马来酸酯中的一种或多种的组合，考虑到工艺成熟性，优选为二月硅酸二丁基锡。
同时，本发明还提供一种硅烷交联型半导电外屏蔽料的制备方法，具体步骤为：
按重量份计，将乙烯-醋酸乙烯共聚物100份，硅烷1～4份，引发剂0.2～1份，抗氧剂0.1～1份，润滑剂5～10份混合制备接枝A料；依次将乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅烷、引发剂、抗氧剂和润滑剂按设定比例混合后经双螺杆挤出机造粒，挤出机各段温度依次为：一区120～145℃，二区155～175℃，三区180～190℃，四区190～200℃，五区190～200℃，六区185～195℃，七区180～185℃，八区150～170℃，九区125～140℃，机头温度105～120℃；
按重量份计，将乙烯-醋酸乙烯共聚物100份，导电填料100～150份，润滑剂10～20份，分散剂1～5份，催化剂0.5～3份，抗氧剂0.5～2份混合后经往复式单螺杆挤出机挤出，造粒，制备催化B料；
接枝A料和催化B料各自包装，即得成品。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下的积极的效果：
本发明的半导电内屏蔽料通过采用导电性能更好的导电炭黑或导电粉体，实现了屏蔽料中普通低导电性能的导电粉体添加量的降低；在导电粉体添加量的降低的基础上，进一步将原本添加在A料中的导电粉体，添加在B料中；通过上述技术方案的并用，大幅提高材料中可交联组分的比例，使材料容易获得较高的交联程度，实现有效交联，保证通过在微沸的十氢化萘浸溶5小时的测试。通过硅烷选择，提高内屏蔽、绝缘、外屏蔽的交联速度的协同性，保持外屏蔽料表面的光洁性。
具体实施方式
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
(实施例1)
本实施例提供一种可有效交联的硅烷交联型半导电外屏蔽料，其原料包括：
A料，100份乙烯-醋酸乙烯共聚物，1.5份乙烯基三乙氧基硅烷，0.3份过氧化二异丙苯，0.8份抗氧剂300，8份白油。
B料，100份乙烯-醋酸乙烯共聚物，105份导电填料(石墨烯)，10份白油，2份TAS-2A，0.6份硬脂酸锌，1份二月桂酸二丁基锡，0.8份抗氧剂300。
所述可有效交联的硅烷交联型半导电外屏蔽料的制备方法如下：
(1)将上述A料通过自动计量装置，自动下料进入双螺杆中混炼，接枝，挤出造粒，干燥，制得接枝A料；挤出机各段温度依次为：一区125℃，二区160℃，三区180℃，四区190℃，五区190℃，六区185℃，七区180℃，八区155℃，九区130℃，机头温度115℃。
(2)将上述B料通过自动计量秤装置，自动下料进入往复式单螺杆中挤出造粒，制得催化B料；
(3)将所述接枝A料和所述催化B料以质量比6:1混合，经挤出成型后，在约90℃水中交联，即得所述的可有效交联的硅烷交联型半导电外屏蔽料电缆产品。
性能测试结果见表1。
(实施例2)
A料，100份乙烯-醋酸乙烯共聚物，2.5份乙烯基三乙氧基硅烷，0.6份过氧化二异丙苯，0.6份抗氧剂300，6份白油。
B料，100份乙烯-醋酸乙烯共聚物，125份导电填料(导电炭黑和碳纳米管混合物)，15份白油，3份TAS-2A，0.8份硬脂酸锌，1.5份二月桂酸二丁基锡，1.3份抗氧剂300。
所述可有效交联的硅烷交联型半导电外屏蔽料的制备方法如下：
(1)将上述A料通过自动计量装置，自动下料进入双螺杆中混炼，接枝，挤出造粒，干燥，制得接枝A料；挤出机各段温度依次为：一区125℃，二区160℃，三区180℃，四区190℃，五区190℃，六区185℃，七区180℃，八区155℃，九区130℃，机头温度115℃。
(2)将上述B料通过自动计量秤装置，自动下料进入往复式单螺杆中挤出造粒，制得催化B料；
(3)将所述接枝A料和所述催化B料以质量比8:1混合，经挤出成型后，在约90℃水中交联，即得所述的可有效交联的硅烷交联型半导电外屏蔽料电缆产品。
性能测试结果见表1。
(实施例3)
本实施例提供一种可有效交联的硅烷交联型半导电外屏蔽料，其原料包括：
A料，100份乙烯-醋酸乙烯共聚物，3.5份乙烯基三乙氧基硅烷，0.8份过氧化二异丙苯，0.3份抗氧剂300，5份白油。
B料，100份乙烯-醋酸乙烯共聚物，145份导电填料(高导电炭黑)，18份白油，4份TAS-2A，0.8份硬脂酸锌，2.5份二月桂酸二丁基锡，1.8份抗氧剂300。
所述可有效交联的硅烷交联型半导电外屏蔽料的制备方法如下：
(1)将上述A料通过自动计量装置，自动下料进入双螺杆中混炼，接枝，挤出造粒，干燥，制得接枝A料；挤出机各段温度依次为：一区125℃，二区160℃，三区180℃，四区190℃，五区190℃，六区185℃，七区180℃，八区155℃，九区130℃，机头温度115℃；
(2)将上述B料通过自动计量秤装置，自动下料进入往复式单螺杆中挤出造粒，制得催化B料；
(3)将所述接枝A料和所述催化B料以质量比9:1混合，经挤出成型后，在约90℃水中交联，即得所述的可有效交联的硅烷交联型半导电外屏蔽料电缆产品。
性能测试结果见表1。
表1
在本发明中，通过采用一些导电性能更好的导电炭黑或类似组分，可以降低炭黑含量，提高树脂即可交联部分的比例，同时将导电炭黑或类似组分作为B料的组分，做成兼具催化和半导电的母料，再与A料混合，形成最终产品，由此解决材料中可交联组分比例少，不能保证产品有效交联的问题，开发出可有效交联的硅烷交联型半导电外屏蔽料。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.硅烷交联型半导电外屏蔽料，其特征在于：所述硅烷交联型半导电外屏蔽料的原料组成为由质量比为5～9:1的接枝A料和催化B料混合后经温水交联而成；其中：
所述接枝A料组成，按重量份为：乙烯-醋酸乙烯共聚物100份，硅烷1～4份，引发剂0.2～1份，抗氧剂0.1～1份，润滑剂5～10份；
所述催化B料组成，按重量份为：乙烯-醋酸乙烯共聚物100份，导电填料100～150份，润滑剂10～20份，分散剂1～5份，催化剂0.5～3份，抗氧剂0.5～2份；
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物，其VA含量为25％～30％，190℃、2.16kg测试条件下熔体流动速率为2.3～7.5g/10min。
2.根据权利要求1所述的硅烷交联型半导电外屏蔽料，其特征在于：所述的导电填料为高导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的硅烷交联型半导电外屏蔽料，其特征在于：所述接枝A料和催化B料的质量比优选为6～9:1。
4.根据权利要求1所述的硅烷交联型半导电外屏蔽料，其特征在于：所述的硅烷为选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)、乙烯基三乙氧基硅烷硅烷中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的硅烷交联型半导电外屏蔽料，其特征在于：所述的抗氧剂为选自抗氧剂1010、抗氧剂1024、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂300中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的硅烷交联型半导电外屏蔽料，其特征在于：所述的引发剂为选自二叔丁基过氧化物、过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化乙酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5三甲基环己烷、4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸正丁酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己烷中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的硅烷交联型半导电外屏蔽料，其特征在于：所述的润滑剂为选自聚乙烯蜡、EVA蜡、硬脂酸盐和白油中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求1所述的硅烷交联型半导电外屏蔽料，其特征在于：所述的分散剂为选自为TAS-2A、EBS中的一种或两种的组合。
9.根据权利要求1所述的硅烷交联型半导电外屏蔽料，其特征在于：所述的催化剂为选自二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二正辛基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二硫醇烷基锡、二烷基锡二马来酸酯中的一种或多种的组合。
10.硅烷交联型半导电外屏蔽料的制备方法，其特征在于：具体步骤为：
按重量份计，将乙烯-醋酸乙烯共聚物100份，硅烷1～4份，引发剂0.2～1份，抗氧剂0.1～1份，润滑剂5～10份混合制备接枝A料；
按重量份计，将乙烯-醋酸乙烯共聚物100份，导电填料100～150份，润滑剂10～20份，分散剂1～5份，催化剂0.5～3份，抗氧剂0.5～2份混合制备催化B料；
接枝A料和催化B料各自包装，即得成品。
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