CN111234362A - 超导电耐高温高阻燃半导电护套料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了半导电护套料及其制备方法与应用，将EBA、茂金属聚乙烯、炭黑、硅酮母粒、石蜡、聚乙二醇、硬脂酸锌、抗氧剂、阻燃剂加入挤出机中，挤出得到半导电护套料。本发明制得半导电护套料耐候性好，耐环境应力开裂(Fo)测试时间＞600h，远远大于市场上500h的测试指标，本发明公开的半导电护套料制备电缆护套半导电外层，解决了现有技术石墨涂覆法不环保、涂覆后易脱落、导致涂覆不均匀等缺点，也克服了现有成品影响外护套测试的问题，尤其是本发明还解决了护套阻燃性不佳的问题，且保持优异的导电性能。

Description

超导电耐高温高阻燃半导电护套料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术，具体涉及半导电护套料及其制备方法与应用。
背景技术
在110kv及以上超高压电缆制造过程中，为了消除在电缆运行过程中绝缘护套上产生的感应电荷，保障电缆的安全运行，会在外护套上添加一层半导电层，该半导电层一般采用石墨涂覆的方法包裹在外护套上。同时，在电缆施工时，该半导电层也可以作为一个电极电位，用于外护套层的完整性检测，检测外护套是否有破损等。现有的石墨涂覆法不环保，涂覆后易脱落，可能导致涂覆不均匀等缺点，成品也影响外护套的测试，因此需要研发新的方法替代石墨涂覆。
发明内容
本发明公开了半导电护套料及其制备方法与应用，解决了现有技术石墨涂覆法不环保、涂覆后易脱落、导致涂覆不均匀等缺点，也克服了现有成品影响外护套测试的问题，尤其具有超导电耐高温高阻燃性能。
本发明采用如下技术方案：
半导电护套料，由EBA、茂金属聚乙烯、炭黑、硅酮母粒、石蜡、聚乙二醇、硬脂酸锌、抗氧剂、阻燃剂制备得到。
上述半导电护套料的制备方法为，将EBA、茂金属聚乙烯、炭黑、硅酮母粒、石蜡、聚乙二醇、硬脂酸锌、抗氧剂、阻燃剂加入挤出机中，挤出得到半导电护套料。
本发明中，EBA的熔融指数为2～3g/10min；聚乙二醇的熔点为64～66℃；炭黑为500#炭黑和68#炭黑；抗氧剂为抗氧剂300和抗氧剂1010；阻燃剂为PE阻燃母粒。
本发明中，以EBA、茂金属聚乙烯、炭黑、硅酮母粒、石蜡、聚乙二醇、硬脂酸锌、抗氧剂、阻燃剂的质量和为100份，其中茂金属聚乙烯为20～25份、炭黑为20～30份、硅酮母粒为0.2～0.3份、石蜡为2～4份、聚乙二醇为0.7～1份、硬脂酸锌为0.3～0.6份、抗氧剂为0.5～1份，阻燃剂为20～25份，余量为EBA。
优选的，抗氧剂300和抗氧剂1010的质量比为1∶(3～1)；500#炭黑和68#炭黑的质量比为1∶(0.8～1.2)。
本发明中，PE阻燃母粒为现有产品，采用无卤阻燃剂，具有较好的阻燃效果与相容性。
本发明中，挤出为双螺杆混炼加工后，再由单螺杆挤出造粒；具体工艺为常规技术，优选的，双螺杆的长径比为54:1，螺直径为60mm，出料温度为240～260℃；单螺杆的长径比为14:1，螺直径为150mm。
本发明采用EBA和茂金属聚烯烃作为基料，提高体系的填料容纳性与耐候性，使用卡博特炭黑，保证炭黑具有良好的分散性与导电性；采用双螺杆混炼加工，再经由单螺杆挤出造粒生产，按照配方自动化计量物料，减少人为因素造成的配方失准，同时，双螺杆生产可以做到炭黑的完全分散，双螺杆挤出造粒设备其螺杆上的螺纹元件保证导电炭黑的完全塑化；炭黑定为20-30份的量是为了保证产品拥有较好电阻率的同时其它物理机械性能也很好；阻燃剂为20～25份是为了确保产品的高阻燃性能；本发明配方合理，得到的产品无气孔，避免生成水树而导致产品性能下降。
具体实施方式
本发明涉及的原料都为现有市购产品，符合常规树脂加工要求；EBA的熔融指数为2～3g/10min；聚乙二醇的熔点为64～66℃；炭黑为卡博特500#炭黑和卡博特68#炭黑；抗氧剂为抗氧剂300和抗氧剂1010；硅酮母粒的密度为0.95g/cm3，有机硅含量为71％。具体的，本实施例中，EBA为E1770，茂金属聚乙烯为5220，炭黑为VXC500#、VXC68#，硅酮母粒来自上海朗裕，石蜡为PE蜡(赛诺新材料)，聚乙二醇为PEG-1000，硬脂酸锌来自南通云逸，抗氧剂为300和1010，阻燃剂为现有PE阻燃母粒(TY-WDN01)，含有无卤阻燃剂。
实施例一
100份原料，组成为：EBA 25.9份、茂金属LLDPE 23.5份、VXC500#12.5份、VXC68#12.5份、硅酮母粒0.2份、石蜡3.3份、聚乙二醇1份，硬脂酸锌0.4份、抗氧剂300#0.3份、抗氧剂1010#0.4份、阻燃剂20份。
实施例二
100份原料，组成为：EBA 25份、茂金属LLDPE 20份、VXC68#12.5份、VXC500#12.5份、硅酮母粒0.2份、石蜡2.8份、聚乙二醇0.8份、硬脂酸锌0.5份、抗氧剂300#0.2份、抗氧剂1010#0.5份、阻燃剂25份。
实施例三
半导电护套料的生产工艺流程如下：失重式计量称按照配方比例(实施例一或者实施例二的原料)下料，基料、炭黑、小料按照规定的投料口投料，经过双螺杆混炼加工，再经由单螺杆挤出造粒，得到半导电护套料，产品无气孔无水树现象；其中双螺杆长径比为54:1，螺直径为60mm，其出料温度为240～260℃；单螺杆的长径比为14:1，螺直径为150mm，单螺杆区域温度为110℃/130℃/160℃。
性能测试
根据GB/T 1033-1986,GB/T 1040-1992,GB/T 2951.2-1997,GB/T 3048.3-1994,GB/T 5470-1985相关标准制备样品并进行测试，表面突起物检测同CN110079004A；测试结果见表1。
表1性能测试结果
Figure BDA0002416652310000031
Figure BDA0002416652310000041
本发明制得半导电护套料耐候性好，根据常规测试方法，实施例一以及实施例二半导电护套料的耐环境应力开裂(Fo)测试时间＞600h，远远大于市场上现有产品500h的测试结果(GB/T 1842-2008)；根据GBT24093制备样品，测试氧指数，实施例一为28.9、实施例二为29.6，同样方法测试CN110079004A实施例一制备的产品氧指数为23，将实施例二的阻燃剂去除，调整EBA为40份、茂金属LLDPE为30份，其余不变得到的产品氧指数22。将实施例一的聚乙二醇去除，调整EBA为26.9份，其余不变得到的产品拉伸强度(16.3MPa)、断裂伸长率(191％)会变小、流变扭矩会变大。将实施例一的VXC500去除，调整VXC68#为25份，其余不变得到的产品体积电阻率90℃老化前的数值为83Ω·cm。将实施例一的阻燃剂(PE阻燃母粒)替换为阻燃剂+PE粒子(将PE阻燃母粒拆分为阻燃剂+PE粒子)，阻燃剂、PE粒子的用量以及组成与PE阻燃母粒在实施例一中的用量一致，其余不变，得到的产品氧指数为26.6，且导电性下降很多，23℃的体积电阻率为21，拉伸强度下降为17.1MPa。
本发明粒子与现有PE阻燃粒子通过普通PVC螺杆共挤装置常规挤出，得到内层为PE阻燃绝缘层，外层为本发明超导电耐高温高阻燃半导电护套料的结构，该结构作为绝缘护套应用于高压电缆110KV及以上特种电缆外侧，起导电耐高温阻燃保护作用，且不会脱落，具体应用为常规技术。本发明公开的半导电护套料制备电缆护套半导电外层，解决了现有技术石墨涂覆法不环保、涂覆后易脱落、导致涂覆不均匀等缺点，也克服了现有成品影响外护套测试的问题。

Claims (10)

1.半导电护套料，由EBA、茂金属聚乙烯、炭黑、硅酮母粒、石蜡、聚乙二醇、硬脂酸锌、抗氧剂、阻燃剂制备得到。
2.根据权利要求1所述半导电护套料，其特征在于，将EBA、茂金属聚乙烯、炭黑、硅酮母粒、石蜡、聚乙二醇、硬脂酸锌、抗氧剂、阻燃剂加入挤出机中，挤出得到半导电护套料。
3.根据权利要求1所述半导电护套料，其特征在于，EBA的熔融指数为2～3g/10min；炭黑由500#炭黑和68#炭黑组成；抗氧剂为抗氧剂300和抗氧剂1010；阻燃剂为PE阻燃母粒。
4.根据权利要求3所述半导电护套料，其特征在于，抗氧剂300和抗氧剂1010的质量比为1∶(3～1)；500#炭黑和68#炭黑的质量比为1∶(0.8～1.2)。
5.根据权利要求1所述半导电护套料，其特征在于，以EBA、茂金属聚乙烯、炭黑、硅酮母粒、石蜡、聚乙二醇、硬脂酸锌、抗氧剂、阻燃剂的质量和为100份，其中茂金属聚乙烯为20～25份、炭黑为20～30份、硅酮母粒为0.2～0.3份、石蜡为2～4份、聚乙二醇为0.7～1份、硬脂酸锌为0.3～0.6份、抗氧剂为0.5～1份，阻燃剂为20～25份，余量为EBA。
6.权利要求1所述半导电护套料在制备电缆绝缘护套中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述半导电护套料制备电缆绝缘护套的半导电绝缘层。
8.权利要求1所述半导电护套料的制备方法为，其特征在于，包括以下步骤，将EBA、茂金属聚乙烯、炭黑、硅酮母粒、石蜡、聚乙二醇、硬脂酸锌、抗氧剂、阻燃剂加入挤出机中，挤出得到半导电护套料。
9.根据权利要求8所述半导电护套料的制备方法，其特征在于，EBA的熔融指数为2～3g/10min；炭黑由500#炭黑和68#炭黑组成；抗氧剂为抗氧剂300和抗氧剂1010；阻燃剂为PE阻燃母粒。
10.根据权利要求8所述半导电护套料的制备方法，其特征在于，以EBA、茂金属聚乙烯、炭黑、硅酮母粒、石蜡、聚乙二醇、硬脂酸锌、抗氧剂、阻燃剂的质量和为100份，其中茂金属聚乙烯为20～25份、炭黑为20～30份、硅酮母粒为0.2～0.3份、石蜡为2～4份、聚乙二醇为0.7～1份、硬脂酸锌为0.3～0.6份、抗氧剂为0.5～1份，阻燃剂为20～25份，余量为EBA。
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