CN112980085A - 半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法 - Google Patents

半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法，包括以下步骤：将线性低密度聚乙烯7042、高密度聚乙烯6098、聚烯烃、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物、导电炭黑、对羟基苯磺酸、5‑磺基水杨酸和3,6‑二溴‑1,2‑苯二胺，按相应的重量份投入密炼机密炼2~3分钟；打开密炼仓，再将石墨、润滑剂、有机硅母料GT‑300、聚乙烯蜡、抗氧剂1010、和白油26#投入到密炼机，密炼10~12分钟，待温度达到150℃，充分混合均匀后排料。本发明获得半导电聚乙烯屏蔽料具有耐热形变和耐低温脆化性，缩短了20℃与90℃之间的体积电阻变化率，聚乙烯屏蔽料的加工工艺性能优良，其挤出表面更加光滑，没有挤缆焦烧现象。

Description

半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法
技术领域
本发明属于电缆屏蔽材料技术领域，尤其涉及一种半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法。
背景技术
半导电屏蔽料是中高压电缆的重要组成部分，能够使电缆内部的电场分布更加均匀，减少应力集中对于电缆绝缘层造成的破坏，对电缆的安全性和使用寿命有很大的影响。一直以来，国内诸多研究机构和企业致力于提升我国半导电屏蔽料的质量水平，缩小与世界先进制造商的差距。半导电屏蔽料的制备工艺得到了不断改进，配方得以不断优化。但局限于原材料、工业基础、研发资金等多方面的问题，国内半导电屏蔽料的质量水平和国际先进水平仍有不小的差距。当今电缆市场的快速发展对半导电屏蔽料的质量和性能提出了更高的要求。因此如何克服上述技术问题，成为本领域技术人员努力的方向。
中高压电力电缆交联聚乙烯绝缘内外屏蔽材料一般采用半导电屏蔽料，其组成由乙烯-醋酸乙烯共聚物、线性低密度聚乙烯、炭黑等制成。但以线性低密度聚乙烯为基料，半导电屏蔽料热稳定性差、耐热形变差，同时线性低密度聚乙烯本身具有比较强的电绝缘性，在制造屏蔽的过程中，需要加入大量的导电炭黑来提高材料的导电性能，但大量的导电炭黑加入使屏蔽材料的理化性能及加工性能都大大降低，薄壁挤出后屏蔽层的表面光滑度极差，半导电屏蔽材料如果自身不能保证表面光滑，存在不平的凹坑或有裂缝、断口，导致局部放电或绝缘击穿。
发明内容
本发明的目的是提供一种半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法，该制备方法获得的半导电聚乙烯屏蔽料具有耐热形变和耐低温脆化性，缩短了20℃与90℃之间的体积电阻变化率，聚乙烯屏蔽料的加工工艺性能优良，其挤出表面更加光滑，没有挤缆焦烧现象。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将线性低密度聚乙烯7042 90~105份、高密度聚乙烯6098 15~20份、聚烯烃10~15份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物15~20份、导电炭黑40~50份、对羟基苯磺酸 2~5份、5-磺基水杨酸10~20份和3,6-二溴-1,2-苯二胺5~10份，按相应的重量份投入密炼机密炼2~3分钟；
步骤二、打开密炼仓，再将石墨5~10份、润滑剂1~3份、有机硅母料GT-300 1~2份、聚乙烯蜡1~2份、抗氧剂1010为0.5~1份、和白油26# 1~3份，按相应的重量份1~3份投入到密炼机，密炼10~12分钟，待温度达到150℃，充分混合均匀后排料；
步骤三、将上述步骤（2）排出的料加入双螺杆挤出机造粒，双螺杆挤出温度为130℃到160℃，螺杆转速35rpm，冷却过筛，干燥，抽真空包装。
1. 上述方案中，所述润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的至少一种。
2. 上述方案中，所述聚烯烃为日本三井化学产的DF810、DF805中的任一种。
3. 上述方案中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为扬子巴斯夫产的V4610J、V5110J中的任一种。
4. 上述方案中，所述导电炭黑为美国卡波特产的VXC72R、VXC72中的任一种。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法，其采用线性低密度聚乙烯7042、高密度聚乙烯6098、聚烯烃和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物形成屏蔽料基料，在此基料中添加5-磺基水杨酸和对羟基苯磺酸，提高了产品的耐热形变，使热变形温度从100度提高到120度变形率在5%左右，并具有良好的耐低温脆化性。
2、本发明半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法，其在屏蔽料基料和5-磺基水杨酸基础上进一步添加3,6-二溴-1,2-苯二胺，提高了基料对导电炭黑的填充性，使导电炭黑充分混合分散，缩短了20℃与90℃之间的体积电阻变化率，同时保证了材料优良的加工工艺性能，使聚乙烯屏蔽料的挤出表面更加光滑，没有挤缆焦烧现象。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1~4：一种半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法，所述半导电聚乙烯屏蔽料由以下质量份的组分组成，如表1所示：
表1
Figure 613720DEST_PATH_IMAGE002
包括以下步骤：
步骤一、将线性低密度聚乙烯7042 90~105份、高密度聚乙烯6098 15~20份、聚烯烃10~15份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物15~20份、导电炭黑40~50份、对羟基苯磺酸2~5份、5-磺基水杨酸10~20份和3,6-二溴-1,2-苯二胺5~10份，按相应的重量份投入密炼机密炼2~3分钟；
步骤二、打开密炼仓，再将石墨5~10份、润滑剂1~3份、有机硅母料GT-300 1~2份、聚乙烯蜡1~2份、抗氧剂1010为0.5~1份、和白油26# 1~3份，按相应的重量份1~3份投入到密炼机，密炼10~12分钟，待温度达到150℃，充分混合均匀后排料；
步骤三、将上述步骤（2）排出的料加入双螺杆挤出机造粒，双螺杆挤出温度为130℃到160℃，螺杆转速35rpm，冷却过筛，干燥，抽真空包装，从而获得半导电聚乙烯屏蔽料。
实施例1的润滑剂为硬脂酸锌，实施例2的润滑剂为硬脂酸钙，实施例3的润滑剂为硬脂酸锌和硬脂酸的混合物，实施例4的润滑剂为硬脂酸钙和硬脂酸的混合物；
实施例1和实施例2的聚烯烃为日本三井化学产的DF810，实施例3和实施例4的聚烯烃为日本三井化学产的DF805；
实施例1和实施例3的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为扬子巴斯夫产的V4610J，实施例2和实施例4的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为扬子巴斯夫产的V5110J；
实施例1和实施例2的导电炭黑为美国卡波特产的VXC72R，实施例3和实施例4的导电炭黑为美国卡波特产的VXC72。
对比例1~3：一种聚乙烯屏蔽料的制备方法，聚乙烯屏蔽料由以下质量份的组分组成，如表2所示：
表2
Figure 593177DEST_PATH_IMAGE004
对比例1~3的润滑剂为硬脂酸锌，聚烯烃为日本三井化学产的DF810，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为扬子巴斯夫产的V4610J，导电炭黑为美国卡波特产的VXC72R。对比例1~3的一种耐热形变半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法与实施例1~4的制备方法一致，此处不再说明。
将本发明实施例1~4和对比例1~3的所获得的聚乙烯屏蔽料按标准进行相关测试，拉伸强度和断裂伸长率按照GB/T1040测试，体积电阻率按照GB/T3048测试，熔体流动速率按照GB/T3682测试，低温冲击脆化温度（-45℃）按照GB/T5470测试，120℃热变形按照GB/T8815测试，表面光滑度采用φ45单螺杆挤出拉条方式用目测表观其表面，挤出机的口模为1mm厚、10mm宽。所得数据如表3所示：
表3
Figure 435232DEST_PATH_IMAGE006
从表3中测试数据可以看出，对比例1的聚乙烯屏蔽料20℃体积电阻率和90℃体积电阻率高，熔体流动速度慢，表面光滑度差，有挤缆焦烧情况，但通过-45℃耐低温冲击脆化，120℃热变形小。对比例2的聚乙烯屏蔽料20℃体积电阻率和90℃体积电阻率高，熔体流动速度慢，表面光滑度差，没通过-45℃耐低温冲击脆化，120℃热变形大，有挤缆焦烧情况。对比例3的聚乙烯屏蔽料20℃体积电阻率和90℃体积电阻率低，熔体流动速度快，表面光滑度好，无挤缆焦烧情况，但没通过-45℃耐低温冲击脆化，并且120℃热变形大。
可知，本发明的制备方法获得的半导电聚乙烯屏蔽料，其采用线性低密度聚乙烯7042、高密度聚乙烯6098、聚烯烃和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物形成屏蔽料基料，在此基料中添加5-磺基水杨酸和对羟基苯磺酸，提高了产品的耐热形变，使热变形温度从100度提高到120度变形率在5%左右，并具有良好的耐低温脆化性。本发明的耐热形变半导电聚乙烯屏蔽料，其在屏蔽料基料和5-磺基水杨酸基础上进一步添加3,6-二溴-1,2-苯二胺，提高了基料对导电炭黑的填充性，使导电炭黑充分混合分散，缩短了20℃与90℃之间的体积电阻变化率，同时保证了材料优良的加工工艺性能，使聚乙烯屏蔽料的挤出表面更加光滑，没有挤缆焦烧现象。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将线性低密度聚乙烯7042为90~105份、高密度聚乙烯6098为15~20份、聚烯烃10~15份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物15~20份、导电炭黑40~50份、对羟基苯磺酸 2~5份、5-磺基水杨酸10~20份和3,6-二溴-1,2-苯二胺5~10份，按相应的重量份投入密炼机密炼2~3分钟；
步骤二、打开密炼仓，再将石墨5~10份、润滑剂1~3份、有机硅母料GT-300 1~2份、聚乙烯蜡1~2份、抗氧剂1010为0.5~1份、和白油26# 1~3份，按相应的重量份1~3份投入到密炼机，密炼10~12分钟，待温度达到150℃，充分混合均匀后排料；
步骤三、将上述步骤一排出的料加入双螺杆挤出机造粒，双螺杆挤出温度为130℃到160℃，螺杆转速35rpm，冷却过筛，干燥，抽真空包装，从而获得半导电聚乙烯屏蔽料。
2.根据权利要求1所述的耐热形变半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法，其特征在于：所述润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的耐热形变半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法，其特征在于：所述聚烯烃为日本三井化学产的DF810、DF805中的任一种。
4.根据权利要求1所述的耐热形变半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法，其特征在于：所述导电炭黑为美国卡波特产的VXC72R、VXC72中的任一种。
5.根据权利要求1所述的耐热形变半导电聚乙烯屏蔽料的制备方法，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为扬子巴斯夫产的V4610J、V5110J中的任一种。
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