CN111303526A - 一种多层石墨烯改性半导电屏蔽料及其制备方法 - Google Patents
一种多层石墨烯改性半导电屏蔽料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111303526A CN111303526A CN202010253950.0A CN202010253950A CN111303526A CN 111303526 A CN111303526 A CN 111303526A CN 202010253950 A CN202010253950 A CN 202010253950A CN 111303526 A CN111303526 A CN 111303526A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shielding material
- parts
- multilayer graphene
- temperature
- carbon black
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 78
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 41
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 33
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 33
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 32
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 28
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 claims description 33
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 33
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 27
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 20
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- KOMNUTZXSVSERR-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-tris(prop-2-enyl)-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione Chemical compound C=CCN1C(=O)N(CC=C)C(=O)N(CC=C)C1=O KOMNUTZXSVSERR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 5
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- HXIQYSLFEXIOAV-UHFFFAOYSA-N 2-tert-butyl-4-(5-tert-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)sulfanyl-5-methylphenol Chemical group CC1=CC(O)=C(C(C)(C)C)C=C1SC1=CC(C(C)(C)C)=C(O)C=C1C HXIQYSLFEXIOAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 125000001501 propionyl group Chemical group O=C([*])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 3
- 239000006078 metal deactivator Substances 0.000 claims description 2
- PHQOGHDTIVQXHL-UHFFFAOYSA-N n'-(3-trimethoxysilylpropyl)ethane-1,2-diamine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCNCCN PHQOGHDTIVQXHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N trimethoxy-[3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl]silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOCC1CO1 BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 15
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 abstract description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 11
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 abstract description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 3
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 4
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TXQVDVNAKHFQPP-UHFFFAOYSA-N [3-hydroxy-2,2-bis(hydroxymethyl)propyl] octadecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(CO)(CO)CO TXQVDVNAKHFQPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- AGXUVMPSUKZYDT-UHFFFAOYSA-L barium(2+);octadecanoate Chemical compound [Ba+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O AGXUVMPSUKZYDT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000003878 thermal aging Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
- C08L23/08—Copolymers of ethene
- C08L23/0846—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing other atoms than carbon or hydrogen atoms
- C08L23/0853—Vinylacetate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/001—Conductive additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/08—Stabilised against heat, light or radiation or oxydation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2203/00—Applications
- C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
- C08L2203/202—Applications use in electrical or conductive gadgets use in electrical wires or wirecoating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
- C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本申请涉及高分子改性技术领域，具体涉及一种多层石墨烯改性半导电屏蔽料及其制备方法，所述屏蔽料采用EVA树脂与低熔指的聚乙烯交联改性，低熔指聚乙烯强度和耐热性能较好，分子量相对较大且分子形状结构复杂，低熔指聚乙烯树脂与EVA树脂的共混交联，在其交联网状分子结构中易形成多条通道结构，这给导电炭黑和多层石墨烯提供了多条导电通道，即可以提升导电性。另外多层石墨烯本身为连续的层状结构，有利于在屏蔽料内部形成均匀的平面电场，在多官能团硅烷偶联剂的作用下，各树脂、导电炭黑和多层石墨烯之间形成均匀而稳定的分子结构，进一步提升材料的电气性能和电场分布的均匀性，并且还可以增强材料在高温环境下的稳定性。
Description
技术领域
本申请涉及高分子改性技术领域，具体涉及一种多层石墨烯改性半导电屏蔽料及其制备方法。
背景技术
电力电缆按照耐压等级分为低压、中压、高压和超高压电缆，其中中压电缆是最为常见，用量也是最大的电缆类型。常规中压电力电缆的构造由内向外依次为金属导体、导体屏蔽层、绝缘体层、绝缘屏蔽层、金属屏蔽层、缠绕带和护套层，其中，绝缘屏蔽层为半导电屏蔽料，半导电屏蔽料是中、高压电缆的必备配套材料，其主要起降低电压梯度，均匀电场的作用。
现有半导电屏蔽料的一般制备方法是采用基体树脂与导电炭黑混合，将导电炭黑作为导电添加剂，再配合其他改性剂、助剂等原料生产制得最终产品。导电炭黑的加入增强了屏蔽料的导电性，可以起到屏蔽电气作用，但是导电炭黑在聚合物中分散困难，难以形成较为均一的混合相，导致各部位的电场分布不均匀，有可能造成局部放电击穿绝缘层，影响电缆的整体使用。另外，导电炭黑的用量较多会造成屏蔽料外观粗糙且内部多孔，更容易产生局部放电的现象，而且大量填充物会造成屏蔽料力学性能的下降，影响实际应用。
发明内容
本发明提供了第一方面的技术内容，具体涉及一种多层石墨烯改性半导电屏蔽料，其特征在于，其配方按照重量份数计包括：
50～60份EVA树脂、
10～20份聚乙烯，
15～20份导电炭黑，
2～5份多层石墨烯、
0.4～1份偶联剂，
0.2～0.4份金属钝化剂、
0.2～0.4份耐高温抗氧剂，
1～2份耐高温润滑剂，
1.5～2份交联剂。
其中，所述EVA树脂的VA含量在24～30％；所述聚乙烯的熔指为1.8～2.2g/10min；所述导电炭黑过45μm筛的余量浓度不超过40ppm；所述偶联剂为多官能团硅烷偶联剂。
可选的，所述乙烯醋酸乙烯共聚物的VA含量为26～28％。
可选的，所述多官能团硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺的一种或组合
可选的，所述金属钝化剂为N，N’-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼；
可选的，所述耐高温抗氧剂为4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)；所述耐高温润滑剂为聚合度为3～5的耐高温聚乙烯蜡。
可选的，所述交联剂为过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯的一种或组合。
可选的，所述交联剂为过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯按照质量比为2:1的组合物。
本申请还提供了第二方面的技术内容，具体为第一方面技术内容所述屏蔽料制备方法，采用第一方面技术内容所述的屏蔽料的配方，所述制备方法包括以下步骤
1)将除交联剂以外的原料按比例加入到密炼机中密炼；
2)将步骤1)所得产物经挤出机挤出造粒，制得预混料颗粒。
3将步骤2)所得预混料颗粒输送入保温料仓，在65℃喷雾加入DCP，浸润吸收12h后冷却包装。
可选的，步骤1)中密炼工艺为140～150℃密炼15～20分钟；步骤2)优选采用双螺杆挤出机或销钉式往复挤出机挤出，挤出温度从下料段到机头温度设置依次为：135～145℃、145～155℃、155～165℃、165～175℃、160～170℃；所述交联剂为在60℃以上可熔化为液体。
本申请提供了一种多层石墨烯改性半导电屏蔽料及其制备方法，所述屏蔽料采用EVA树脂与低熔指的聚乙烯交联改性，低熔指聚乙烯强度和耐热性能较好，分子量相对较大且分子形状结构复杂，低熔指聚乙烯树脂与EVA树脂的共混交联，在其交联网状分子结构中易形成多条通道结构，这给导电炭黑和多层石墨烯提供了多条导电通道，即可以提升导电性。另外多层石墨烯本身为连续的层状结构，有利于在屏蔽料内部形成均匀的平面电场，在多官能团硅烷偶联剂的作用下，各树脂、导电炭黑和多层石墨烯之间形成均匀而稳定的分子结构，进一步提升材料的电气性能和电场分布的均匀性，并且还可以增强材料在高温环境下的稳定性。
综上，本申请所述屏蔽料的有益效果是：
1)降低炭黑用量，增强了屏蔽料的力学性能和耐老化性能，因此该屏蔽料具有较好的实用性；
2)在各树脂、导电炭黑、多层石墨烯、偶联剂作用下，屏蔽料的导电性能优异，在20℃下，其体积电导率不超过50Ω·m，在90℃下，其体积电导率不超过1000Ω·m，并且其具有均匀的电场分布，通过该屏蔽料制得的绝缘屏蔽层各处的体积电导率差异较小。
3)成本可控，生产工艺和普通屏蔽料基本相同，无需特殊处理，因此具有较高的经济性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本方案进行阐述。
本申请所述屏蔽料的配方按各组分的重量份数计包括：50～60份EVA(乙烯醋酸乙烯共聚物)、10～20份聚乙烯，15～20份导电炭黑，2～5份多层石墨烯、0.4～1份偶联剂，0.2～0.4份金属钝化剂、0.2～0.4份耐高温抗氧剂，1～2份耐高温润滑剂，1.5～2份交联剂。
本申请采用EVA树脂与聚乙烯树脂作为基体材料进行交联改性，其中，所述EVA树脂的VA含量为24～30％，EVA树脂的性能与其VA含量相关，VA含量在24～30％的EVA树脂为具备一定弹性的塑性材料，并且具有良好的电气性能和力学性能，适用于作为屏蔽料的基体树脂，更优选的，可选用VA含量在26～28％的EVA树脂；另外，本申请选用的聚乙烯树脂为熔指为1.8～2.2g/10min的聚乙烯材料，较低熔指的聚乙烯树脂强度更高，抗开裂性能好，并且具备较好的耐热性能。较低熔指的聚乙烯分子量较大，并且其分子形状结构较复杂，内部为多通道结构，有利于导电炭黑颗粒进入并形成连续的导电通道，增强导电性。较低熔指的聚乙烯树脂流动性较差，难以加工，而EVA树脂加工性能优异，两者混用可以一定程度上解决低熔指聚乙烯树脂加工性能差的问题。另外重要的是：EVA树脂极性较大，聚乙烯树脂极性较低，而导电炭黑存在多种官能团，极性较大，因此，导电炭黑可以均匀分散到EVA树脂中。由于EVA树脂与聚乙烯树脂极性差异较大，且低熔指的聚乙烯分子形状结构较为复杂，EVA树脂与聚乙烯树脂的交联体系中容易形成多条空间通路，导电炭黑颗粒均匀分布在这些通道中，即形成导电通路，从而增强材料的电气性能。进一步的，通过上述设置，我们可以尽量降低导电炭黑的用量，以减小导电炭黑对材料力学性能的破坏，并且使材料的电场分布更加均匀。
需要说明的是，本申请中所用导电炭黑颗粒粒径需要进行一定限制，粒径过大的导电炭黑颗粒分散程度低，导电性能差，具体的，本申请所述导电炭黑的要求是过45μm筛的余量浓度不超过40ppm。
本申请所述半导电屏蔽料加入了少量多层石墨烯，多层石墨烯为若干单层石墨烯通过分子间作用力连接形成的物质，其单层石墨烯为平面状结构，具有十分优异的导电性能和均匀地电场分布，石墨烯的加入大幅提高材料的导电性能并使电场分布更加均匀，因此我们可以进一步减小导电炭黑的用量，增大材料的机械性能，并使电场分布更加均匀，减少击穿电场的可能。
本申请所述屏蔽料加入少量多官能团硅烷偶联剂用以调节导电炭黑和多层石墨烯在树脂内的分散程度，所述多官能团硅烷偶联剂可以分别与导电炭黑、多层石墨烯和树脂发生反应，形成较为稳定的分子结构，有利于导电炭黑和多层石墨烯在树脂中均匀分布，并且可以抑制导电炭黑颗粒从树脂中析出，增强了屏蔽料在高温工作环境下的稳定性。
本申请中，所述金属钝化剂为抗铜剂，用以解决铜芯电缆中铜离子对塑料的催化老化问题，作为优选的，可采用市场上常见的牌号1024抗铜剂(N，N’-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼)，所述1024抗铜剂具有受阻酚和酰肼两种官能团，其中酰肼官能团可以与捕捉游离铜离子形成络合反应，以避免铜离子对塑料的催化老化，另外受阻酚官能团还可以阻止高分子热老化降解。所述耐高温抗氧剂选用常见的耐高温的抗氧剂，可采用常见的抗氧剂300(4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚))，该抗氧剂与导电炭黑共用时表现出良好的协同性，特别适合作为屏蔽料的抗氧剂；所述耐高温润滑剂可以选用季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钡、耐高温聚乙烯蜡等材料，优选采用低聚耐高温聚乙烯蜡，更优选的采用聚合度为3～5的耐高温聚乙烯蜡；所述交联剂采用交联剂DCP(过氧化二异丙苯)、交联剂TAIC(三烯丙基异氰脲酸酯)的一种或组合。
本申请还提供了针对上述配方的屏蔽料的制备方法，采用上述屏蔽料的配方组合，所述方法包括如下步骤：
1)将除交联剂以外的原料按比例加入到密炼机中密炼，在140～150℃下密炼15～20分钟；
2)将步骤1)所得产物经挤出机挤出制得所述屏蔽料预混料颗粒，优选采用双螺杆挤出机或销钉式往复挤出机挤出，挤出温度从下料段到机头温度设置依次为：135～145℃、145～155℃、155～165℃、165～175℃、160～170℃，其他工艺参数以实际挤出机型号和实际生产情况为准。
3)将步骤2)所得预混料颗粒输送入保温料仓，在65℃喷雾加入DCP，浸润吸收12h后冷却包装。
本申请提供了一种多层石墨烯改性半导电屏蔽料及其制备方法，所述屏蔽料采用EVA树脂与低熔指的聚乙烯交联改性，低熔指聚乙烯强度和耐热性能较好，分子量相对较大且分子形状结构复杂，低熔指聚乙烯树脂与EVA树脂的共混交联，在其交联网状分子结构中易形成多条通道结构，这给导电炭黑和多层石墨烯提供了多条导电通道，即可以提升导电性。另外多层石墨烯本身为连续的层状结构，有利于在屏蔽料内部形成均匀的平面电场，在多官能团硅烷偶联剂的作用下，各树脂、导电炭黑和多层石墨烯之间形成均匀而稳定的分子结构，进一步提升材料的电气性能和电场分布的均匀性，并且还可以增强材料在高温环境下的稳定性。
下面结合具体实施例说明本申请所述屏蔽料的几种具体实施方法和对应技术效果。
实施例1
本实施例所述屏蔽料的配方按各组分的重量份数计包括：55份EVA(FL00328埃克森美孚)、15份聚乙烯(DFDC-7050镇海炼化)，17.5份导电炭黑(T265)，3.5份多层石墨烯、0.7份多官能团硅烷偶联剂，0.3份金属钝化剂、0.3份耐高温抗氧剂，1.5份耐高温润滑剂，1.8份交联剂。
其中，所述EVA的VA含量为27％；所述聚乙烯的熔指为2；所述多层石墨烯为石墨烯粉(富畦，细度(D50,μm)＜10.0)；所述多官能团硅烷偶联剂为KH560(济南济滨化工)和KH798(云镁)按照质量比为1:1的组合物；所述金属钝化剂为1024抗铜剂(广州谦叁化工)；所述耐高温抗氧剂采用抗氧剂300(巴斯夫)；所述耐高温润滑剂采用聚合度为3～5的耐高温聚乙烯蜡(AC6霍尼韦尔)；所述交联剂采用交联剂DCP(济南欧密)和交联剂TAIC(济南欧密)按照质量比为2:1的组合物。
实施例2
本实施例所述屏蔽料的配方按各组分的重量份数计包括：50份EVA、10份聚乙烯，20份导电炭黑，5份多层石墨烯、1份多官能团硅烷偶联剂，0.4份金属钝化剂、0.4份耐高温抗氧剂，2份耐高温润滑剂，2份交联剂。其中，所述EVA的VA含量为27％；所述聚乙烯的熔指为2；所述导电炭黑牌号为T380，所述多层石墨烯为石墨烯粉；所述多官能团硅烷偶联剂为KH560；所述金属钝化剂为抗铜剂，采用牌号1024抗铜剂；所述耐高温抗氧剂采用抗氧剂300；所述耐高温润滑剂采用聚合度为3～5的耐高温聚乙烯蜡；所述交联剂采用交联剂DCP。
实施例3
本实施例所述屏蔽料的配方按各组分的重量份数计包括：60份EVA、20份聚乙烯，15份导电炭黑，2份多层石墨烯、0.4份多官能团硅烷偶联剂，0.2份金属钝化剂、0.2份耐高温抗氧剂，1份耐高温润滑剂，1.5份交联剂。其中，所述EVA的VA含量为27％；所述聚乙烯的熔指为2；所述导电炭黑牌号为T380，所述多层石墨烯为石墨烯粉；所述多官能团硅烷偶联剂为KH798；所述金属钝化剂为抗铜剂，采用牌号1024抗铜剂；所述耐高温抗氧剂采用抗氧剂300；所述耐高温润滑剂采用聚合度为3～5的耐高温聚乙烯蜡；所述交联剂采用交联剂TAIC。
对比例
在实施例1的基础上，本实施例中未加入多层石墨烯，并将炭黑的用量提升到30份，其余的设置与实施例1相同。
上述实施例与对比例中，除导电炭黑以外，其他相同组份均采用同种厂家及牌号的材料，按照上述实施例与对比例的配方，通过以下方法进行挤出造粒：
1)将除交联剂以外的按比例原料加入到密炼机(达刚)中，在140～150℃密炼15分钟；
2)将步骤1)所得产物经双阶(金沃JWP50/SJ100)挤出机挤出制得所述屏蔽料，挤出温度从下料段到机头温度设置依次为135～145℃、145～155℃、155～165℃、165～175℃、160～170℃。
3)将步骤2)所得预混料颗粒输送入保温料仓，在65℃喷雾加入DCP，浸润吸收12h后冷却包装。
通过上述方法制得各实施例与对比例所述屏蔽料。
按照JB/T10738-2007行业标准对上述实施例1～3和对比例的屏蔽料进行性能测试，最终测得结果如下表所示：
另外，为了说明本申请所述屏蔽料的导电体分布效果，针对该项设计测试实验，具体内容是：在实施例1～3和对比例所得屏蔽料中各随机抽取十组料粒，制样后分别按照JB/T10738-2007行业标准测量试样的体积电阻率，经测量和计算后，得到数据如下表所示：
从上述数据可以说明，本申请所述的多层石墨烯改性半导体屏蔽料在常温和额定温度下的体积电阻率明显小于常规产品；从多个样品的体积电阻率标准差中可以说明，本申请所述的屏蔽料的导电炭黑和多层石墨烯分布更为均匀，即通过该屏蔽料制得的屏蔽层拥有更均匀的电场分布；另外，由于降低了屏蔽料中导电炭黑的用量，本申请所述屏蔽料的力学性能和耐老化性能也高于常规产品。
本申请说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于系统及终端实施例而言，由于其中的方法基本相似于方法的实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。
Claims (9)
1.一种多层石墨烯改性半导电屏蔽料，其特征在于，其配方按照重量份数计包括：
50～60份EVA树脂、
10～20份聚乙烯，
15～20份导电炭黑，
2～5份多层石墨烯、
0.4～1份偶联剂，
0.2～0.4份金属钝化剂、
0.2～0.4份耐高温抗氧剂，
1～2份耐高温润滑剂，
1.5～2份交联剂。
其中，所述EVA树脂的VA含量在24～30％；所述聚乙烯的熔指为1.8～2.2g/10min；所述导电炭黑过45μm筛的余量浓度不超过40ppm；所述偶联剂为多官能团硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的屏蔽料，其特征在于，所述乙烯醋酸乙烯共聚物的VA含量为26～28％。
3.根据权利要求1所述的屏蔽料，其特征在于，所述多官能团硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺的一种或组合。
4.根据权利要求1所述的屏蔽料，其特征在于，所述金属钝化剂为N，N’-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼。
5.根据权利要求1所述的屏蔽料，其特征在于，所述耐高温抗氧剂为4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)；所述耐高温润滑剂为分子量3000-5000的耐高温聚乙烯蜡。
6.根据权利要求1所述的屏蔽料，其特征在于，所述交联剂为过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯的一种或组合。
7.根据权利要求6所述的屏蔽料，其特征在于，所述交联剂为过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯按照质量比为2:1的组合物。
8.多层石墨烯改性半导电屏蔽料的制备方法，其特征在于，采用权利要求1～7任一所述的屏蔽料的配方，包括以下步骤
1)将除交联剂以外的原料按比例加入到密炼机中密炼；
2)将步骤1)所得产物经挤出机挤出制得所述屏蔽料，挤出过程中按比例加入交联剂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中密炼工艺为140～150℃密炼15～20分钟；步骤2)中采用双阶式挤出机挤出，挤出温度从下料段到机头温度设置依次为：135～145℃、145～155℃、155～165℃、165～175℃、160～170℃；所述交联剂为液体，通过液体注射枪加入。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010253950.0A CN111303526A (zh) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | 一种多层石墨烯改性半导电屏蔽料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010253950.0A CN111303526A (zh) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | 一种多层石墨烯改性半导电屏蔽料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111303526A true CN111303526A (zh) | 2020-06-19 |
Family
ID=71151801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010253950.0A Pending CN111303526A (zh) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | 一种多层石墨烯改性半导电屏蔽料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111303526A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115011027A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-09-06 | 深圳供电局有限公司 | 一种具有弱ptc效应的高压电缆半导电屏蔽料及其制备方法和应用 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101817950A (zh) * | 2010-04-29 | 2010-09-01 | 上海科悦高分子材料有限公司 | 35kV级中高压交联电缆导体层用屏蔽料及其制备方法 |
| CN102336947A (zh) * | 2011-07-19 | 2012-02-01 | 哈尔滨理工大学 | 一种高压交联聚乙烯绝缘电缆超光滑半导电屏蔽料的制备方法 |
| CN105061879A (zh) * | 2015-08-19 | 2015-11-18 | 成都鑫成鹏线缆材料有限公司 | 一种基于乙烯-醋酸乙烯共聚物的导体用热塑性半导电屏蔽料及其制备方法 |
| CN105295190A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-02-03 | 常州中超石墨烯电力科技有限公司 | 炭黑、石墨烯为导电介质的功能化高分子复合材料 |
| CN107129625A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-09-05 | 上海贝恩科电缆有限公司 | 一种电梯电缆半导电屏蔽电缆料及其制备方法 |
| CN107325389A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-11-07 | 江苏德威新材料股份有限公司 | 一种高压电缆用抗焦烧半导电屏蔽材料及其制备方法 |
| CN107474376A (zh) * | 2017-09-12 | 2017-12-15 | 哈尔滨理工大学 | 一种电缆半导电屏蔽材料及其制备方法 |
| CN108164804A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-15 | 上海至正道化高分子材料股份有限公司 | 中高压电力电缆用石墨烯复合半导电屏蔽料及其制备方法 |
| CN108456359A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-08-28 | 浙江工业大学之江学院 | 石墨烯电力电缆屏蔽层的制备方法 |
| CN109206731A (zh) * | 2018-08-27 | 2019-01-15 | 芜湖市元奎新材料科技有限公司 | 一种含石墨烯的电力电缆用屏蔽材料及其制备方法 |
| CN109721812A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-05-07 | 山西永东化工股份有限公司 | 一种石墨烯/导电炭黑复合材料的制备方法及其装置和应用 |
| CN109851904A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-06-07 | 南通立晟德新材料科技有限公司 | 一种海底电缆用半导电聚乙烯护套 |
-
2020
- 2020-04-02 CN CN202010253950.0A patent/CN111303526A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101817950A (zh) * | 2010-04-29 | 2010-09-01 | 上海科悦高分子材料有限公司 | 35kV级中高压交联电缆导体层用屏蔽料及其制备方法 |
| CN102336947A (zh) * | 2011-07-19 | 2012-02-01 | 哈尔滨理工大学 | 一种高压交联聚乙烯绝缘电缆超光滑半导电屏蔽料的制备方法 |
| CN105061879A (zh) * | 2015-08-19 | 2015-11-18 | 成都鑫成鹏线缆材料有限公司 | 一种基于乙烯-醋酸乙烯共聚物的导体用热塑性半导电屏蔽料及其制备方法 |
| CN105295190A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-02-03 | 常州中超石墨烯电力科技有限公司 | 炭黑、石墨烯为导电介质的功能化高分子复合材料 |
| CN107129625A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-09-05 | 上海贝恩科电缆有限公司 | 一种电梯电缆半导电屏蔽电缆料及其制备方法 |
| CN107325389A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-11-07 | 江苏德威新材料股份有限公司 | 一种高压电缆用抗焦烧半导电屏蔽材料及其制备方法 |
| CN107474376A (zh) * | 2017-09-12 | 2017-12-15 | 哈尔滨理工大学 | 一种电缆半导电屏蔽材料及其制备方法 |
| CN108164804A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-15 | 上海至正道化高分子材料股份有限公司 | 中高压电力电缆用石墨烯复合半导电屏蔽料及其制备方法 |
| CN108456359A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-08-28 | 浙江工业大学之江学院 | 石墨烯电力电缆屏蔽层的制备方法 |
| CN109206731A (zh) * | 2018-08-27 | 2019-01-15 | 芜湖市元奎新材料科技有限公司 | 一种含石墨烯的电力电缆用屏蔽材料及其制备方法 |
| CN109721812A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-05-07 | 山西永东化工股份有限公司 | 一种石墨烯/导电炭黑复合材料的制备方法及其装置和应用 |
| CN109851904A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-06-07 | 南通立晟德新材料科技有限公司 | 一种海底电缆用半导电聚乙烯护套 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115011027A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-09-06 | 深圳供电局有限公司 | 一种具有弱ptc效应的高压电缆半导电屏蔽料及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112457567B (zh) | 一种高压电缆半导电屏蔽料及其制备方法 | |
| CN105131419B (zh) | 一种高压直流电缆用半导电屏蔽料及其制备方法 | |
| CN103030865B (zh) | 一种35kv交联聚乙烯电缆用的可交联型半导电内屏蔽电缆料及其制备方法 | |
| CN102863686A (zh) | 一种半导电低烟无卤阻燃聚烯烃护套料及其制备方法 | |
| CN113956565A (zh) | 一种基于高结构导电炭黑的超光滑高压电缆半导电屏蔽料及制备方法 | |
| CN103665529B (zh) | 半导电内屏蔽料组合物及半导电内屏蔽料及其制法和中低压及110千伏电缆 | |
| CN106977812A (zh) | 用于10‑220kV电缆的半导电屏蔽材料及制备方法 | |
| CN113881133A (zh) | 一种导电炭黑高效分散的高压电缆半导电屏蔽料及制备方法 | |
| CN103329215A (zh) | 半导电聚合物组合物 | |
| CN102134348A (zh) | 用于≤20kv硅烷交联架空电缆的聚烯烃半导电复合物 | |
| CN107868328A (zh) | 一种硅烷交联型半导电屏蔽材料及其制备方法和应用 | |
| CN102241848A (zh) | 过氧化物交联聚乙烯绝缘材料后吸收工艺 | |
| CN112778762A (zh) | 一种导电pps复合材料及其制备方法 | |
| CN115044130A (zh) | 基于碳纳米纤维改性的屏蔽料及其制备方法和应用 | |
| CN110938274B (zh) | 硅烷交联型半导电屏蔽材料及其制备方法和应用 | |
| CN115304854A (zh) | 一种基于氧化石墨烯分散导电炭黑的高压电缆半导电屏蔽料及制备方法 | |
| CN109251398B (zh) | 一种绝缘用半导电屏蔽料及其制备方法 | |
| CN111303526A (zh) | 一种多层石墨烯改性半导电屏蔽料及其制备方法 | |
| CN103554639A (zh) | 一种环保型无卤阻燃电线电缆的生产方法 | |
| CN109485989B (zh) | 一种光伏电缆用电缆料及其制备方法 | |
| CN114015148A (zh) | 一种低杂质导电炭黑制备高压电缆半导电屏蔽料的方法 | |
| CN111393744B (zh) | 具有抗菌导电性的tpe材料及其制备方法 | |
| CN110591216A (zh) | 导电聚丙烯电力电缆用屏蔽料 | |
| CN115746445A (zh) | 一种无卤低烟阻燃聚烯烃护套料及其制备方法 | |
| CN115322472A (zh) | 基于复配树脂的半导电屏蔽料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200619 |