CN114685883A - 一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料及其制备方法 - Google Patents
一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114685883A CN114685883A CN202210436931.0A CN202210436931A CN114685883A CN 114685883 A CN114685883 A CN 114685883A CN 202210436931 A CN202210436931 A CN 202210436931A CN 114685883 A CN114685883 A CN 114685883A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- carbon black
- antioxidant
- conductive carbon
- shielding material
- 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 98
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 66
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 51
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims abstract description 51
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 20
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 15
- QYMGIIIPAFAFRX-UHFFFAOYSA-N butyl prop-2-enoate;ethene Chemical compound C=C.CCCCOC(=O)C=C QYMGIIIPAFAFRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229920006245 ethylene-butyl acrylate Polymers 0.000 claims description 12
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 9
- QLZJUIZVJLSNDD-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methylidenebutanoyloxy)ethyl 2-methylidenebutanoate Chemical compound CCC(=C)C(=O)OCCOC(=O)C(=C)CC QLZJUIZVJLSNDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 claims description 8
- 229920006244 ethylene-ethyl acrylate Polymers 0.000 claims description 8
- 239000005042 ethylene-ethyl acrylate Substances 0.000 claims description 8
- 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 7
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 6
- RKISUIUJZGSLEV-UHFFFAOYSA-N n-[2-(octadecanoylamino)ethyl]octadecanamide Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)NCCNC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC RKISUIUJZGSLEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 4
- BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N [3-[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxy]-2,2-bis[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyloxymethyl]propyl] 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoate Chemical compound CC(C)(C)C1=C(O)C(C(C)(C)C)=CC(CCC(=O)OCC(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)(COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)COC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)=C1 BGYHLZZASRKEJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- FATBGEAMYMYZAF-KTKRTIGZSA-N oleamide Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(N)=O FATBGEAMYMYZAF-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims description 4
- FATBGEAMYMYZAF-UHFFFAOYSA-N oleicacidamide-heptaglycolether Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(N)=O FATBGEAMYMYZAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DMWVYCCGCQPJEA-UHFFFAOYSA-N 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane Chemical compound CC(C)(C)OOC(C)(C)CCC(C)(C)OOC(C)(C)C DMWVYCCGCQPJEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 3
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical compound [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 230000032683 aging Effects 0.000 abstract description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 4
- 230000008485 antagonism Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229920003020 cross-linked polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004703 cross-linked polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
-
- 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
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/04—Oxygen-containing compounds
- C08K5/14—Peroxides
-
- 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
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/10—Encapsulated ingredients
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料及其制备方法，所述超光滑高压电缆半导电内屏蔽料制备方法解决了现有制备方法中半导电屏蔽料挤出过程容易发生热氧老化现象，挤出过程交联剂分解产生预交联使挤出表面光洁度难以达到超光滑要求等问题。所述半导电屏蔽料组合物由基材、导电炭黑、分散剂、偶联剂、润滑剂、抗氧剂、交联剂组成，按其重量份数计，基材55～65份、导电炭黑28～35份、分散剂0.5～2份、偶联剂1～2份、润滑剂1～3份、抗氧剂0.6～1份、交联剂0.9～2份。本发明制备的超光滑高压电缆半导电内屏蔽料具有较为优异的电气性能和机械性能、挤出表面无＞50μm凸起物。本发明生产工艺简单，成本低廉，易于推广使用。
Description
技术领域
本发明属于交联聚乙烯电缆材料领域，具体涉及一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽及其制备方法。
背景技术
半导电屏蔽层作为高压电缆结构的重要组成部分，起着均化绝缘层内电场分布、消除导体与绝缘层交界面气隙、降低绝缘层空间电荷积累等作用。随着用户端用电需求日益增长，电力电缆向着更高输送容量和更远输送距离发展，人们不断地提升电缆的耐压等级。相比于中低压电缆，高压电缆对屏蔽料的性能及挤出状况提出了更高的要求，要求屏蔽料具备优异的力学性能和电性能，挤出表面超光滑(所述屏蔽料表面超光滑是指屏蔽料大于50μm凸起物数量为0，判定为可用于220kV电压等级及以上的电缆半导电屏蔽层)。高压电缆半导电屏蔽层挤出表面任何微小的凸起、凹陷都会引发较强的局部电应力集中，导致局部放电和绝缘击穿。高压电缆半导电屏蔽料主要是通过将导电炭黑、交联剂及其他加工助剂填充于高分子基体树脂中并经过熔融混合挤出造粒制备而成。
中国专利公开号CN105038057A公布了一种超光滑高压半导电内屏蔽料及其制备方法。按照重量份数包括：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)基料55～60份、导电炭黑36～40份、增粘剂0.8～1份、润滑剂2～7份、抗氧剂0.2～0.3份、交联剂1.5～2份。该发明通过采用低粒径、高孔隙率、高DBP吸收值的导电炭黑，在同样的填充量下，高孔隙率增加了屏蔽料中的颗粒数，从而减少颗粒之间导电通道的距离，使材料导电率提升。
中国专利申请CN102509573A，公开了一种高压直流电缆用超光滑半导电屏蔽材料，其中聚乙烯80-100份；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物0-20份；超导电碳黑5-15份；交联剂1-2.5份；抗氧剂0.1-0.5份。用该材料制备的半导电屏蔽层，能够有效导出电流，还具有超光滑表面特性。
中国专利申请CN110079004A公开了一种额定电压220kv超净超光滑半导电屏蔽料，包括：EBA或EEA40-45份，功能性聚烯烃16.5-21.5份，清洁型特导炭黑30-37份，润滑剂为1.7-3.2份，抗氧剂为0.3-0.5份，交联剂为1-2份。所述清清洁型特导炭黑，其DBP吸收值为120-160ml/100g，灰分＜0.2％，加热减量＜0.2％，325目筛余物含量小于10ppm，含硫量＜0.2％。
中国专利申请CN107573574A提供一种±525kV及以下直流电缆屏蔽材料及其制备方法，按照质量份数包括以下组份：聚烯烃类基础树脂70-87份，超导炭黑9-20份，交联剂1.0-2.0份，润滑剂1-5份，抗氧剂1-10份。所述聚烯烃类基础树脂为乙烯-丙烯酸丁酯EBA或乙烯-丙烯酸乙酯EEA，超导炭黑的DPB吸收值为160-550ml/100g，原始粒径为20-40nm。
以上现有技术专利申请主要存在以下问题：(1)没有意识到在半导电内屏蔽料制备过程中抗氧剂、交联剂所发生拮抗作用，配比不当导致半导电屏蔽料在挤出过程中容易发生预交联现象，挤出片材表面光洁度难以达到超光滑要求；(2)挤出造粒的成品送入过氧化二异丙苯(DCP)喷淋塔进行浸润处理，DCP熔点在40℃附近，室温进行浸润处理，DCP此时为固体难以实现与半导电屏蔽料的相互吸收与渗透，造成交联剂吸收不均匀，影响半导电屏蔽料制品最终性能；(3)炭黑团聚现象较为严重，严重影响屏蔽料机械性能和电性能，并且挤出的屏蔽料片材表面光洁度也较差；(4)所用基体为聚乙烯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的混合物，两者存在界面不相容问题，挤出的屏蔽料制品机械性能较差；(5)采用超导炭黑，对导电性能有较大影响，成型制品电性能不易控制；(6)超光滑高压电缆半导电内屏蔽料使用过程中，容易发生热氧老化现象，缩短高压电缆使用寿命；(7)屏蔽料在制备过程中，交联剂前期分解造成屏蔽料预交联，半导电屏蔽层挤出表面难以达到超光滑要求，表面毛刺或突出物引发局部电应力集中，引发绝缘击穿。
发明内容
本发明的目的是克服现有高压电缆半导电屏蔽料容易发生热氧老化，挤出过程产生预交联进而造成电缆表面光洁度难以达到超光滑要求，并且电性能和机械性能难以同时满足要求的不足，而提供了一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料，包括基材、导电炭黑、交联剂、抗氧化剂、润滑剂、分散剂、偶联剂、润滑剂；其特征在于，各组分的重量份数如下：
基材55～65份、导电炭黑28～35份、分散剂0.5～2份、偶联剂1～2份、润滑剂1～3份、抗氧剂0.6～1份、交联剂0.9～2份。
本发明进一步包括以下优选方案。
所述基材为乙烯-丙烯酸丁酯(EBA)或乙烯-丙烯酸乙酯(EEA)中的一种或多种，根据共聚第二单体含量调控基材性能，控制共聚第二单体在基材中的质量比在17～20％之间。
在制备过程中，最后添加交联剂，且交联剂和抗氧剂总份数为1.5～2.75份，且将二者质量比控制在1.5∶1～1.75∶1之间。
所述导电炭黑为高纯净度型导电炭黑，其DBP吸收值为110-120ml/100g，灰分含量＜0.2％。
所述分散剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)和油酸酰胺中的一种或多种。
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
所述润滑剂为硬脂酸锌和石蜡中的一种或多种。
所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂300中的一种或多种。
所述交联剂为过氧化二异丙基苯(BIPB)和2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷(DBPH)中的一种或多种。
本申请同时公开了一种前述高压电缆半导电内屏蔽料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量配比将导电炭黑去除水分，与重量配比的分散剂混合均匀，进行导电炭黑的分散剂包覆处理；
(2)将步骤(1)得到的导电炭黑预处理物与重量配比偶联剂、润滑剂份、抗氧剂在高速混合机下继续混合均匀，然后加入设定重量配比的基材在45～50℃继续混合均匀，其中，所述高速混合机是指转速控制在100-200rpm之间；
(3)将步骤(2)得到的混合物在双螺杆挤出机中进行熔融挤出，挤出温度160℃，主机转速100rpm，然后再经水下拉条、切粒、烘干制得颗粒料；
(4)将步骤(3)得到的烘干后的颗粒料放入容器，置于60℃的烘箱中将颗粒料加热到60℃，然后将颗粒料与研磨均匀的设定重量配比的交联剂混合均匀之后在60℃烘箱中放置8个小时使颗粒料对交联剂进行充分吸收，即得高压电缆半导电内屏蔽料。
本发明的有益效果在于：
本发明通过预先对导电炭黑进行表面包覆处理，并且加入后续添加剂进一步分散处理炭黑，改善导电炭黑表面性质，有助于提高炭黑在聚合物基体润湿速度，并且降低炭黑自团聚效应。通过扫描电子显微镜观察，炭黑均匀分散在聚合物基体中，并且与基体界面结合良好，形成良好的导电网络结构。
本发明通过大量的研究和试验分析，发现了电缆半导电内屏蔽料制备过程中交联剂和抗氧化剂之间的拮抗作用，通过合理调控交联剂和抗氧剂的配比，满足屏蔽料力学性能和电性能的同时，抑制屏蔽料交联过程热氧老化现象，提高其热稳定性；同时抑制挤出过程交联剂分解造成的预交联现象，使挤出表面光洁度达到超光滑要求。
本发明采用交联剂后吸收的方式，温度选择为60℃，BIBP和DBPH熔点分别在50℃和8℃附近，此时交联剂处于液体状态更容易扩散进入屏蔽料颗粒内部，恒温8h保证交联剂扩散均匀。
本发明制备的超光滑高压电缆半导电屏蔽料热稳定性能优异，电缆制造过程中热氧老化现象得到有效抑制；23℃电阻率为10Ω·cm左右，90℃电阻率为265Ω·cm完全可满足国标要求。
附图说明
图1为实施例和对比例样品脆断样品扫描显微镜图片；
图2为实施例和对比例样品表面光洁度图片。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本申请公开了一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料，包括基材、导电炭黑、交联剂、抗氧化剂、润滑剂、分散剂、偶联剂、润滑剂。各组分的重量份数如下：
基材55～65份、导电炭黑28～35份、分散剂0.5～2份、偶联剂1～2份、润滑剂1～3份、抗氧剂0.6～1份、交联剂0.9～2份。所述基材为乙烯-丙烯酸丁酯(EBA)或乙烯-丙烯酸乙酯(EEA)中的一种或多种，根据共聚第二单体含量调控基材性能，本发明控制共聚单体含量在17～20％之间。按照ASTM D1238-2004测试要求190℃和2.16kg载荷下的熔融指数8～10g/min，断裂伸长率≥700％。
经过发明人大量研究发现，在电缆半导电内屏蔽料制备过程中过氧化物交联剂分解产生活性自由基，夺取聚合物氢原子形成大分子自由基，大分子自由基相互偶联形成三维网状结构，提高屏蔽料制品力学性能和耐热性能。然而受阻酚类抗氧剂可捕捉自由基，抑制交联反应的进行，两者产生明显的拮抗作用。当其它组份总分数不大于107份并且不小于85.5份时，在制备过程中最后添加交联剂，且交联剂和抗氧剂总份数为1.5～2.75份，且将二者质量比控制在1.5∶1～1.75∶1之间。
所述导电炭黑为高纯净度型导电炭黑，其DBP吸收值为110-120ml/100g，灰分含量＜0.2％。
所述分散剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)和油酸酰胺中的一种或多种。所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。润滑剂为硬脂酸锌和石蜡中的一种或多种。抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂300中的一种或多种。交联剂为过氧化二异丙基苯(BIPB)和2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷(DBPH)中的一种或多种。
本申请还公开了一种所述高压电缆半导电内屏蔽料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量配比将导电炭黑去除水分，与重量配比的分散剂混合均匀，进行导电炭黑的分散剂包覆处理；
(2)将步骤(1)得到的导电炭黑预处理物与重量配比偶联剂、润滑剂份、抗氧剂在高速混合机下继续混合均匀，高速混合机转速控制在100-200rpm之间。然后加入设定重量配比的基材在45～50℃继续混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的混合物在双螺杆挤出机中进行熔融挤出，挤出温度160℃，主机转速100rpm，然后再经水下拉条、切粒、烘干制得颗粒料；(4)将步骤(3)得到的烘干后的颗粒料放入容器，置于60℃的烘箱中将颗粒料加热到60℃，然后将颗粒料与研磨均匀的设定重量配比的交联剂混合均匀之后在60℃烘箱中放置8个小时使颗粒料对交联剂进行充分吸收，即得高压电缆半导电内屏蔽料。
实施例1
作为本发明实施例的一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料及其制备方法。所述高压电缆半导电内屏蔽料，按照重量份数包括基材63份，导电炭黑32份、分散剂1份、偶联剂1份、润滑剂1.5份、抗氧剂0.8份、交联剂1.2份。其中交联剂和抗氧剂总份数为2份，质量比为1.5∶1。
所述基材为EBA树脂，BA含量17wt％，其在190℃和2.16kg下的熔融指数8.5g/min，断裂伸长率800％。
所述导电炭黑为高纯净度型导电炭黑，DBP吸收值为148ml/100g，灰分含量0.2％，325目筛余物含量6ppm，不含有硫、硅等杂质元素。
所述分散剂为油酸酰胺。
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂300的混合物，重量比例为1∶1。
所述交联剂为BIPB。
本实施例的高压电缆半导电内屏蔽料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量配比将导电炭黑去除水分，与重量配比的分散剂混合均匀，进行导电炭黑的分散剂包覆处理。
(2)将步骤(1)得到的导电炭黑预处理物与重量配比的其它添加剂在高速混合机下继续混合均匀，然后加入乙烯丙烯酸丁酯(EBA)树脂在45～50℃继续混合均匀；
(3)将步骤(2)得到的混合物在双螺杆挤出机中进行熔融挤出，挤出温度160℃，主机转速100rpm，然后再经水下拉条、切粒、烘干制得颗粒料。
(4)将步骤(3)得到的烘干后的颗粒料放入容器，置于60℃的烘箱中将颗粒料加热到60℃，然后将颗粒料与研磨均匀的交联剂混合均匀之后在60℃烘箱中放置8个小时使颗粒料对交联剂进行充分吸收，即得高压电缆半导电内屏蔽料。
实施例2
作为本发明实施例的一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料，本实施例与实施例1的唯一区别为：其中交联剂和抗氧剂总份数为2.2份(抗氧剂0.8份、交联剂1.4份)，质量比为1.75∶1。
实施例3
作为本发明实施例的一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料，本实施例与实施例1的唯一区别为：导电炭黑用量36份。
对比例1
作为本发明实施例的一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料，本实施例与实施例1的唯一区别为：分散剂用量为0份。
对比例2作为本发明实施例的一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料，本实施例与实施例1的唯一区别为：交联剂和抗氧剂总份数为2.4份，质量比为2∶1。
对比例3
作为本发明实施例的一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料，本实施例与实施例1的唯一区别为：交联剂抗氧剂总份数为1.8份，质量比为1.4∶1。
性能测试
实施例1～实施例3和对比例1～对比例3高压电缆半导电内屏蔽料的断面形貌、物理机械性能、电性能、以及表面光滑度性能如下所示。
表1实施例和对比例物理机械性能及电性能
抗氧剂0.8份、交联剂1.2份。其中交联剂和抗氧剂总份数为2份，质量比为1.5∶1
从表1可以看出，采用本发明制备方法得到的超光滑高压电缆半导电内屏蔽表现出优异的力学性能和电性能。实施例1：固定交联剂和抗氧剂总份数为2份，当交联剂和抗氧剂质量比为1.5∶1时，屏蔽料拉伸强度达到16.4MPa，断裂伸长率达到273.5％，23℃和90℃电阻率分别为10.4Ω·cm和267.2Ω·cm；实施例2：当交联剂和抗氧剂质量比为1.75∶1时，屏蔽料拉伸强度达到16.7MPa，断裂伸长率达到296.5％，23℃和90℃电阻率分别为12.6Ω·cm和311.4Ω·cm。实施例3：当导电炭黑用量达到36份时，23℃和90℃电阻率有一定程度的降低，但是导致屏蔽料拉伸强度和断裂伸长率都出现了难以预料的下降幅度。
在对比例1中，由于没有使用分散剂严重影响屏蔽料机械性能和电性能。值得注意的是对比例2，交联剂和抗氧剂质量比为2∶1时，虽然材料的力学性能进一步提高，但力学性能的提升效果并不明显，同时23℃和90℃电阻率却急速增加，分别达到18.5Ω.cm和380.8Ω·cm，不能满足国标要求。相对应的，在对比例3中，交联剂和抗氧剂质量比降到1.4∶1时，23℃和90℃电阻率虽然有所下降，但是高压电缆半导电内屏蔽却产生了迅速降低的现象，已无法满足国标要求。申请人经过创造性的研究，发现在交联剂后吸收时，交联剂和抗氧剂之间出现了非常明显的协同作用，尤其是在能够存进交联剂充分吸收的60℃下，该现象尤为明显。一方面随着交联剂含量的增加，交联程度提高，分子间作用力增强，使分子链较难发生相对滑移，屏蔽料拉伸强度和断裂伸长率都有所提高；另一方面交联网络会阻碍炭黑粒子的运动和连接，减少导电网络的形成，使材料电阻率有所上升。
本发明通过调控交联剂和抗氧剂的配比，从而控制体系交联程度，进而获得综合性能优异的半导电屏蔽料。本发明在交联剂和抗氧剂配比为1.5∶1～1.75∶1时，均能获得屏蔽料较佳的综合性能，当交联剂和抗氧剂配比1.75∶1时，屏蔽料综合性能最优。
如图1所示为实施例和对比例断面扫描电子显微镜图片。
黑色边框所示为导电炭黑稀疏区，稀疏区尺寸越大，导电炭黑团簇网络结构越松散，越不利于导电炭黑粒子通过隧道效应发射电子，因而电阻率下降。
如附图2所示为实施例和对比例表面光洁度对比
从图2可以看出，实施例1、实施例2挤出表面无＞50μm的凸起，而对比例1、对比例2和对比例3均有＞50μm的凸起。这是因为对比例1未添加分散剂，导电炭黑存在较多的团聚颗粒，增加了挤出表面的毛刺和凸起物；对比例2和对比例3的交联剂和抗氧剂配比不当，难以抑制屏蔽料挤出过程中交联剂分解导致的预交联现象，预交联产生的杂质严重影响屏蔽料表面光洁度。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明技术方案而非限制本发明保护范围。在不背离本发明技术解决方案的前提下，本领域普通技术人员容易实现的对本发明所作任何改动都将落入本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料，包括基材、导电炭黑、交联剂、抗氧化剂、润滑剂、分散剂、偶联剂、润滑剂；其特征在于，各组分的重量份数如下：基材55～65份、导电炭黑28～35份、分散剂0.5～2份、偶联剂1～2份、润滑剂1～3份、抗氧剂0.6～1份、交联剂0.9～2份。
2.根据权利要求1所述高压电缆半导电内屏蔽料，其特征在于：所述基材为乙烯-丙烯酸丁酯(EBA)或乙烯-丙烯酸乙酯(EEA)中的一种或多种，根据共聚第二单体含量调控基材性能，控制共聚第二单体在基材中的质量比在17～20％之间。
3.根据权利要求1或2所述高压电缆半导电内屏蔽料，其特征在于：在制备过程中，最后添加交联剂，且交联剂和抗氧剂总份数为1.5～2.75份，且将二者质量比控制在1.5∶1～1.75∶1之间。
4.根据权利要求1或2所述高压电缆半导电内屏蔽料，其特征在于：所述导电炭黑为高纯净度型导电炭黑，其DBP吸收值为110-120ml/100g，灰分含量＜0.2％。
5.根据权利要求1所述高压电缆半导电内屏蔽料，其特征在于：所述分散剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)和油酸酰胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述高压电缆半导电内屏蔽料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
7.根据权利要求1所述高压电缆半导电内屏蔽料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸锌和石蜡中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述高压电缆半导电内屏蔽料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂300中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述高压电缆半导电内屏蔽料，其特征在于，所述交联剂为过氧化二异丙基苯(BIPB)和2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷(DBPH)中的一种或多种。
10.一种权利要求1-9任一项权利要求所述高压电缆半导电内屏蔽料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量配比将导电炭黑去除水分，与重量配比的分散剂混合均匀，进行导电炭黑的分散剂包覆处理；
(2)将步骤(1)得到的导电炭黑预处理物与重量配比偶联剂、润滑剂、抗氧剂在高速混合机下继续混合均匀，然后加入设定重量配比的基材在45～50℃继续混合均匀，其中，所述高速混合机是指转速控制在100-200rpm之间；
(3)将步骤(2)得到的混合物在双螺杆挤出机中进行熔融挤出，挤出温度160℃，主机转速100rpm，然后再经水下拉条、切粒、烘干制得颗粒料；
(4)将步骤(3)得到的烘干后的颗粒料放入容器，置于60℃的烘箱中将颗粒料加热到60℃，然后将颗粒料与研磨均匀的设定重量配比的交联剂混合均匀之后在60℃烘箱中放置8个小时使颗粒料对交联剂进行充分吸收，即得高压电缆半导电内屏蔽料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210436931.0A CN114685883A (zh) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210436931.0A CN114685883A (zh) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114685883A true CN114685883A (zh) | 2022-07-01 |
Family
ID=82145034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210436931.0A Pending CN114685883A (zh) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114685883A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115256670A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-11-01 | 湖州万马高分子材料有限公司 | 一种熔浸式半导电屏蔽料后吸收方法 |
| CN116120655A (zh) * | 2022-09-02 | 2023-05-16 | 广东电网有限责任公司东莞供电局 | 一种离子液体改性导电炭黑的电缆半导电屏蔽料及其制备方法 |
| EP4345848A1 (en) * | 2022-09-02 | 2024-04-03 | Electric Power Research Institute. China Southern Power Grid | Method for desinging and optimizing formulation of semi-conductive shielding material for high-voltage ac cable |
| CN117903518A (zh) * | 2023-12-11 | 2024-04-19 | 四川大学 | 一种高压半导电屏蔽材料及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113956565A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-01-21 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 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 |
| CN114015148A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-02-08 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种低杂质导电炭黑制备高压电缆半导电屏蔽料的方法 |
-
2022
- 2022-04-22 CN CN202210436931.0A patent/CN114685883A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113956565A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-01-21 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 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 |
| CN114015148A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-02-08 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种低杂质导电炭黑制备高压电缆半导电屏蔽料的方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115256670A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-11-01 | 湖州万马高分子材料有限公司 | 一种熔浸式半导电屏蔽料后吸收方法 |
| CN116120655A (zh) * | 2022-09-02 | 2023-05-16 | 广东电网有限责任公司东莞供电局 | 一种离子液体改性导电炭黑的电缆半导电屏蔽料及其制备方法 |
| WO2024045418A1 (zh) * | 2022-09-02 | 2024-03-07 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种离子液体改性导电炭黑的电缆半导电屏蔽料及其制备方法 |
| EP4345848A1 (en) * | 2022-09-02 | 2024-04-03 | Electric Power Research Institute. China Southern Power Grid | Method for desinging and optimizing formulation of semi-conductive shielding material for high-voltage ac cable |
| CN117903518A (zh) * | 2023-12-11 | 2024-04-19 | 四川大学 | 一种高压半导电屏蔽材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114685883A (zh) | 一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料及其制备方法 | |
| CN112457567B (zh) | 一种高压电缆半导电屏蔽料及其制备方法 | |
| CN107868328B (zh) | 一种硅烷交联型半导电屏蔽材料及其制备方法和应用 | |
| CN101781419A (zh) | 20kV电缆用硅烷交联聚乙烯绝缘材料及其制备方法 | |
| CN115044130A (zh) | 基于碳纳米纤维改性的屏蔽料及其制备方法和应用 | |
| 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 | |
| CN115216082A (zh) | 剥离强度改善型半导电屏蔽料、制备方法、制品和电缆 | |
| 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 | |
| CN113150438A (zh) | 一种石墨烯掺杂的热塑性电缆用半导电屏蔽料及制备方法 | |
| WO2023035369A1 (zh) | 一种基于高石墨化程度导电炭黑制备高压电缆半导电屏蔽料的方法 | |
| CN106279929B (zh) | 一种电缆半导电屏蔽材料及制备方法 | |
| CN114213798A (zh) | 一种聚丙烯热塑性半导电屏蔽料及其制备方法 | |
| WO2023065430A1 (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 | |
| CN113698723B (zh) | 一种用于环保型电缆的聚丙烯基热塑型半导电屏蔽料及制备方法 | |
| CN107189154B (zh) | 一种抗水树化学交联聚乙烯绝缘料 | |
| CN113150487B (zh) | 一种热塑性屏蔽材料制备方法 | |
| TWI753706B (zh) | 一種導電塑膠及其應用 | |
| CN109841347B (zh) | 一种耐老化电力电缆 | |
| CN113980411A (zh) | 一种中低压防水树电缆绝缘材料的制备方法 | |
| CN111730778B (zh) | 一种基于纳米二氧化硅的聚乙烯电缆绝缘料的制备方法 | |
| CN109957179B (zh) | 35kV超净乙丙橡胶电缆绝缘料及其制备方法 | |
| CN1033671C (zh) | 电力电缆聚乙烯绝缘层及其制造方法 | |
| CN116120655A (zh) | 一种离子液体改性导电炭黑的电缆半导电屏蔽料及其制备方法 | |
| CN115093639B (zh) | 表面光洁度改善型屏蔽料、制备方法和半导电屏蔽制品 | |
| WO2023065429A1 (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 |
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: 20220701 |