CN116082741A - 一种电缆屏蔽料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电缆屏蔽料及其制备方法和应用。以重量份计，所述电缆屏蔽料的原料包括基体树脂65～85份、导电炭黑10～30份、石墨烯‑纳米银复合材料0.5～5份和交联剂0.5～3份。所述电缆屏蔽料的制备方法包括：将基体树脂、导电炭黑与石墨烯‑纳米银复合材料混合，挤出，得到树脂复合材料；将所述树脂复合材料与交联剂进行后吸收工艺，得到所述电缆屏蔽料。本发明中，所述电缆屏蔽料通过加入石墨烯‑纳米银复合材料，减少了导电炭黑的用量，不仅提高了导电性，还使得所述电缆料具有优异的力学性能和加工性能，且电缆表面光滑度高。

Description

一种电缆屏蔽料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于超高压电缆材料技术领域，具体涉及一种电缆屏蔽料及其制备方法和应用。
背景技术
随着我国经济的快速腾飞，用电需求也随之增长，尤其是近年来新能源汽车的飞速发展，对高压乃至超高压电缆的需求量也越来越高。半导电屏蔽料是电缆料中必不可缺的一部分，目前，我国在35kV以下的中低压电缆屏蔽料领域已经实现了国产化，但是在110kV～220kV以及220kV以上的超高压电缆屏蔽料非常依赖北欧化工和美国陶氏化学的进口，解决超高压电缆料这一难题已经迫在眉睫。
导电炭黑作为半导电屏蔽料的导电填料，其添加量一般是控制在36wt％～50wt％。超高压电缆所使用的半导电屏蔽层要尽可能的保证表面光滑无缺陷，但由于添加了大量的炭黑，不但会降低屏蔽料的加工性能与力学性能，同时屏蔽料的表面也会因此变得粗糙，会造成电力集中引起电击穿。保证电性能前提下，减少炭黑的用量，提高屏蔽料的品质，达到超高压的要求，同时提高电缆表面光滑度，是目前需要解决的问题。
CN104356487A公开一种电缆用石墨烯半导电屏蔽料的制备方法，通过将石墨烯和树脂分别与有机溶液混合，得到石墨烯溶液和树脂溶液，然后将石墨烯溶液与树脂溶液混合，得到石墨烯和树脂的混合溶液；在惰性气体保护下，通过喷雾干燥，造粒得到所述的电缆用半导电屏蔽料。但是这种方法工艺复杂，有机溶剂和惰性气体使用较多，容易造成环境污染；且石墨烯仍然容易造成团聚现象。
CN102532673A公开一种乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的补强方法，包括：在常温下将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和氧化石墨烯分别溶解在四氢呋喃中，将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物溶液滴加到氧化石墨烯的四氢呋喃分散液中，混合得到乙烯-乙酸乙烯酯共聚物与氧化石墨烯的复合材料，除去溶剂后，向复合材料中加入硫化剂后，模压硫化成型，得到乙烯-乙酸乙烯酯共聚物/氧化石墨烯复合材料。所述复合材料加工性能好，适用性强，可以广泛应用于电线电缆行业。但是，所述复合材料的各方面性能仍有待进一步提高。
因此，开发一种保证电性能前提下，减少炭黑的用量，力学性能、加工性能和表面光滑度好的电缆料，是本领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电缆屏蔽料及其制备方法和应用。所述电缆屏蔽料中通过加入石墨烯-纳米银复合材料，减少了导电炭黑的用量，不仅提高了导电性，还使得所述电缆料具有优异的力学性能和加工性能，且电缆表面光滑度高，实现导电填料的均匀分散，减少了杂质和气隙的产生，从而避免了由于杂质和气隙导致的电场集中和击穿现象。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种电缆屏蔽料，以重量份计，所述电缆屏蔽料的原料包括基体树脂65～85份、导电炭黑10～30份、石墨烯-纳米银复合材料0.5～5份和交联剂0.5～3份。
本发明中，所述石墨烯-纳米银复合材料的加入，不仅大大提高电缆料的导电性，还能够大大减少导电炭黑的使用量，实现了导电填料的均匀分散，减少了杂质和气隙的产生，使得电缆具有优异的力学性能、加工性能且具有超光滑特性，完全符合超光滑超高压电缆屏蔽料的品质要求。
优选地，以重量份计，所述电缆屏蔽料的原料包括基体树脂65～85份，例如可以为66份、68份、70份、72份、74份、76份、78份、80份、82份、84份等。
优选地，以重量份计，所述电缆屏蔽料的原料包括导电炭黑10～30份，例如可以为12份、14份、16份、18份、20份、22份、24份、26份、28份等。
优选地，以重量份计，所述电缆屏蔽料的原料包括石墨烯-纳米银复合材料0.5～5份，例如可以为0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份、3份、3.2份、3.4份、3.6份、3.8份、4份、4.2份、4.4份、4.6份、4.8份等。
优选地，以重量份计，所述电缆屏蔽料的原料包括交联剂0.5～3份，例如可以为0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份等。
作为本发明优选的技术方案，以重量份计，所述电缆屏蔽料的原料包括基体树脂74～82份、导电炭黑12～20份、石墨烯-纳米银复合材料1～3份和交联剂0.5～2.5份。
优选地，所述石墨烯-纳米银复合材料中石墨烯与纳米银的质量比为1:(2～4)，其中，(2～4)中具体取值例如可以为2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9等。
优选地，所述石墨烯-纳米银复合材料中纳米银的粒径为10～40nm，例如可以为12nm、14nm、15nm、16nm、18nm、20nm、22nm、24nm、25nm、26nm、28nm、30nm、32nm、34nm、35nm、36nm、38nm等。
本发明中，纳米银的加入改善了石墨烯单一片层无法形成稳定的导电通路的缺点，实现了微量纳米银的加入就能够实现良好的导电效果。
优选地，所述石墨烯-纳米银复合材料中纳米银负载在石墨烯表面。
优选地，所述石墨烯-纳米银复合材料采用如下方法进行制备，所述方法包括：
(1)将氧化石墨烯与银盐混合，反应，得到氧化石墨烯-纳米银复合材料；
(2)将步骤(1)得到的氧化石墨烯-纳米银复合材料与还原剂反应，得到所述石墨烯-纳米银复合材料。
优选地，步骤(1)所述混合在溶剂中进行。
优选地，所述溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺。
本发明中，所述N,N-二甲基甲酰胺能够将银离子还原为银单质。
优选地，步骤(1)所述反应的温度为50～70℃，例如可以为52℃、54℃、56℃、58℃、60℃、62℃、64℃、66℃、68℃等。
优选地，步骤(1)所述反应的时间为6～10h，例如可以为6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h、9.5h等。
优选地，步骤(2)所述还原剂包括水合肼。
优选地，步骤(2)所述反应的温度为80～100℃，例如可以为85℃、88℃、90℃、92℃、94℃、96℃、98℃等。
优选地，步骤(2)所述反应的时间为20～30h，例如可以为22h、24h、26h、28h等。
优选地，步骤(2)所述反应后还包括洗涤至中性的步骤。
本发明中，所述石墨烯-纳米银复合材料的制备方法中，氧化石墨烯的含氧基团电离呈现为电负性，吸引带正电的银离子原位还原反应生成纳米银颗粒，纳米银粒子通过金属螯合作用牢固的负载在氧化石墨烯表面。随后通过水合肼的还原反应将氧化石墨烯还原，制备出石墨烯-纳米银复合材料，进一步提高电缆料的导电性，能够大大减少导电炭黑的使用量，实现了导电填料的均匀分散，减少了杂质和气隙的产生，完全符合超光滑超高压电缆屏蔽料的品质要求。
优选地，所述基体树脂包括乙烯-醋酸乙烯酯树脂、乙烯-丙烯酸丁酯树脂或乙烯-丙烯酸乙酯树脂中的至少一种，优选为乙烯-丙烯酸丁酯树脂和/或乙烯-丙烯酸乙酯树脂。
优选地，所述乙烯-醋酸乙烯酯树脂中的醋酸乙烯酯结构单元的摩尔含量为17～30％(例如可以为18％、20％、22％、24％、26％、28％等)；所述乙烯-丙烯酸丁酯树脂中的丙烯酸丁酯结构单元的摩尔含量为15～25％(例如可以为16％、18％、20％、22％、24％等)，所述乙烯-丙烯酸乙酯树脂中的丙烯酸乙酯结构单元的摩尔含量为15～25％(例如可以为16％、18％、20％、22％、24％等)。
优选地，所述导电炭黑包括炉黑和/或乙炔炭黑，进一步优选为乙炔炭黑。
优选地，所述乙炔炭黑的粒径为20～40nm，例如可以为25nm、30nm、35nm等。
优选地，所述乙炔炭黑的吸油值大于210cc/100g(例如可以为220cc/100g、230cc/100g、240cc/100g、250cc/100g、260cc/100g等)，吸碘值大于150g/kg(例如可以为160g/kg、170g/kg、180g/kg、190g/kg、200g/kg等)。
优选地，所述交联剂包括过氧化二异丙苯和/或双叔丁基过氧化二异丙基苯，优选为双叔丁基过氧化二异丙基苯。
优选地，以重量份计，所述电缆屏蔽料还包括0.2～2份抗氧剂，例如可以为0.4份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份等。
优选地，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂。
优选地，以重量份计，所述电缆屏蔽料还包括0.5～3.5份润滑剂，例如可以为0.8份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份等。
优选地，所述润滑剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硬酯酰胺中的至少一种；进一步优选为聚乙烯蜡。
第二方面，本发明提供一种根据第一方面所述的电缆屏蔽料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将基体树脂、导电炭黑与石墨烯-纳米银复合材料混合，挤出，得到树脂复合材料；将所述树脂复合材料与交联剂进行后吸收工艺，得到所述电缆屏蔽料。
优选地，所述混合的物料还包括抗氧剂和/或润滑剂。
优选地，所述混合在混炼机中进行。
优选地，所述混炼机加料段的温度为80～90℃，例如可以为82℃、84℃、86℃、88℃等。
优选地，所述混炼机熔融段的温度为120～130℃，例如可以为122℃、124℃、126℃、128℃等。
优选地，所述混炼机塑化段的温度为140～150℃，例如可以为142℃、144℃、146℃、148℃等。
优选地，所述混炼机挤出段的温度为150～160℃，例如可以为152℃、154℃、156℃、158℃等。
优选地，所述挤出后还包括造粒的步骤。
本发明中，所述造粒在水中进行。
优选地，所述造粒的温度为40～50℃，例如可以为42℃、44℃、46℃、48℃等。
优选地，所述后吸收工艺包括将交联剂雾化后与树脂复合材料进行后吸收工艺。
优选地，所述后吸收工艺的温度为60～80℃，例如可以为62℃、64℃、66℃、68℃、70℃、72℃、74℃、76℃、78℃等。
优选地，所述后吸收工艺的时间为20～30h，例如可以为22h、24h、26h、28h等。
第三方面，本发明提供一种超高压电缆料，所述超高压电缆料包括根据第一方面所述的电缆屏蔽料。
本发明中，所述超高压指220kV以上。
本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的电缆屏蔽料，通过加入石墨烯-纳米银复合材料，减少了导电炭黑的添加量，实现了导电填料的均匀分散，减少了杂质和气隙的产生，从而避免了由于杂质和气隙导致的电场集中和击穿现象；并且使得电缆具有优异的导电性，电阻率随温度变化小；表面光滑，力学性能和加工性能优异，完全满足超高压电缆料的力学性能需求，且老化后仍具有优异的力学性能、导电性。
附图说明
图1为制备例1得到的氧化石墨烯-纳米银复合材料的透射电镜图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明所用材料和仪器如下：
往复式混炼机：瑞士BUSS AG，型号：MX-30。
乙烯-丙烯酸丁酯树脂(EBA)：陶氏3427，熔指为4g/10min(190℃，2.16kg)。
炭黑：卡博特，VXC500。
聚乙烯蜡：EUROCERAS公司，CERALENE 691。
抗氧剂：瑞士汽巴精化公司，抗氧剂300。
交联剂：双叔丁基过氧异丙基苯BIPB，纯度99％，阿克玛。
制备例1
一种石墨烯-纳米银复合材料，所述石墨烯-纳米银复合材料中石墨烯与纳米银的质量比为1:3，所述纳米银的平均粒径为30nm。
所述石墨烯-纳米银复合材料的制备方法包括：
(1)将氧化石墨烯分散于100ml DMF溶液中，在35℃条件下超声分散3h后，向其中加入硝酸银，超声分散30min至完全溶解，在60℃条件下隔光加热搅拌反应8h，50℃下真空干燥24h，得到氧化石墨烯-纳米银复合材料。
(2)将步骤(1)得到的氧化石墨烯-纳米银复合材料加入到400mL去离子水中分散，随后向其中加入5mL 80％的水合肼，在95℃条件下还原24h，用去离子水和无水乙醇洗涤产物至中性，将产物在50℃下真空干燥，得到所述石墨烯-纳米银复合材料。
采用透射电镜(型号：JEM-2100PLUS)对制备例1得到的氧化石墨烯-纳米银复合材料的形貌进行表征，结果如图1所示，可以看到，纳米银颗粒均匀负载在氧化石墨烯表面，且没有明显的团聚现象。
制备例2
一种石墨烯-纳米银复合材料，所述石墨烯-纳米银复合材料中石墨烯与纳米银的质量比为1:2.5，所述纳米银的平均粒径为20nm。
所述石墨烯-纳米银复合材料的制备方法包括：
(1)将氧化石墨烯分散于100ml DMF溶液中，在35℃条件下超声分散3h后，向其中加入硝酸银，超声分散30min至完全溶解，在65℃条件下隔光加热搅拌7h，50℃下真空干燥24h，得到氧化石墨烯-纳米银复合材料。
(2)将步骤(1)得到的氧化石墨烯-纳米银复合材料加入到400mL去离子水中分散，随后向其中加入5mL 80％的水合肼，在90℃条件下还原30h，用去离子水和无水乙醇洗涤产物至中性，将产物在50℃下真空干燥，得到所述石墨烯-纳米银复合材料。
制备例3
一种石墨烯-纳米银复合材料，所述石墨烯-纳米银复合材料中石墨烯与纳米银的质量比为1:3.5，所述纳米银的平均粒径为40nm。
所述石墨烯-纳米银复合材料的制备方法包括：
(1)将氧化石墨烯分散于100ml DMF溶液中，在35℃条件下超声分散3h后，向其中加入硝酸银，超声分散30min至完全溶解，在55℃条件下隔光加热搅拌9h，50℃下真空干燥24h，得到氧化石墨烯-纳米银复合材料。
(2)将步骤(1)得到的氧化石墨烯-纳米银复合材料加入到400mL去离子水中分散，随后向其中加入5mL 80％的水合肼，在95℃条件下还原24h，用去离子水和无水乙醇洗涤产物至中性，将产物在50℃下真空干燥，得到所述石墨烯-纳米银复合材料。
制备例4
一种石墨烯-纳米银复合材料，其与制备例1的区别仅在于，所述石墨烯-纳米银复合材料中石墨烯与纳米银的质量比为1:1.5，其它参数及制备方法均与制备例1相同。
制备例5
一种石墨烯-纳米银复合材料，其与制备例1的区别仅在于，所述石墨烯-纳米银复合材料中石墨烯与纳米银的质量比为1:4.5，其它参数及制备方法均与制备例1相同。
制备例6
一种石墨烯-纳米银复合材料，其与制备例1的区别仅在于，所述石墨烯-纳米银复合材料中纳米银的粒径为10nm，所述制备方法包括：将氧化石墨烯(GO)加入到去离子水中超声分散。将含对苯二胺的乙醇溶液加入到GO水溶液中，在85℃油浴条件下，回流反应24h，经过滤、乙醇洗涤、干燥，得到GO-DA。取30mg GO-DA粉末加入DMF中，超声处理1h后，加入硝酸银溶液，60℃下反应1h。经过滤，去离子水和乙醇分别洗涤后，得到氧化石墨烯-纳米银复合材料，后续步骤与制备例1中的步骤2相同，得到所述石墨烯-纳米银复合材料。
制备例7
一种石墨烯-纳米银复合材料，其与制备例1的区别仅在于，所述石墨烯-纳米银复合材料中纳米银的粒径为50nm，所述制备方法包括：将GO加入100mL去离子水中，进行超声分散，再加入硝酸银溶液，超声处理15min，然后加入对苯二胺的乙醇溶液。在85℃下冷凝回流反应后，经过滤、洗涤、真空干燥，得到氧化石墨烯-纳米银复合材料，后续步骤与制备例1中的步骤2相同，得到所述石墨烯-纳米银复合材料。
制备例8
一种石墨烯-纳米银复合材料，其与制备例1的区别仅在于，所述石墨烯-纳米银复合材料的制备方法中，步骤(1)所述反应温度为120℃，反应时间为15h，其它原料、用量及步骤参数均与制备例1相同。
制备例9
一种石墨烯-纳米银复合材料，其与制备例1的区别仅在于，没有先制备得到氧化石墨烯-纳米银复合材料，所述制备方法包括：将氧化石墨烯分散于100mL去离子水中，在35℃条件下超声分散3h后，向其中加入硝酸银，超声分散30min至完全溶解，随后向其中加入5mL 80％的水合肼，在95℃条件下还原24h，用去离子水和无水乙醇洗涤产物至中性，将产物在50℃下真空干燥，得到所述石墨烯-纳米银复合材料。
实施例1
本实施例提供一种电缆屏蔽料，以重量份计，所述电缆屏蔽料包括74份乙烯-丙烯酸丁酯树脂、20份导电炭黑、1份石墨烯-纳米银复合材料(制备例1)、1.5份抗氧剂300、2份聚乙烯蜡和1.5份双叔丁基过氧化二异丙基苯。
本实施例提供一种电缆屏蔽料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将EBA树脂、导电炭黑、石墨烯-纳米银复合材料、抗氧剂300和聚乙烯蜡加入到往复式混炼机中进行混炼、过滤、挤出、水下造粒、干燥，得到树脂复合材料；所述混炼加料段温度为80℃，熔融段温度为130℃，塑化段温度为150℃，挤出段温度为160℃，螺杆转速为300rpm；挤出造粒中，机头温度为160℃，熔体压力7～7.5MPa，水下切粒温度45℃。
(2)将双叔丁基过氧化二异丙基苯交联剂雾化后通入摇罐中与步骤(1)得到的粒料进行后吸收工艺，70℃下保温24h，确保交联剂完全吸收。将物料连续抽检进行杂质检测，最后进行成品包装，得到所述电缆屏蔽料。
实施例2
本实施例提供一种电缆屏蔽料，以重量份计，所述电缆屏蔽料包括77.5份乙烯-丙烯酸丁酯树脂、18份导电炭黑、1.5份石墨烯-纳米银复合材料(制备例1)、1.3份抗氧剂300、1.2份聚乙烯蜡和1.5份双叔丁基过氧化二异丙基苯。
本实施例提供一种电缆屏蔽料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将EBA树脂、导电炭黑、石墨烯-纳米银复合材料、抗氧剂300和聚乙烯蜡加入到往复式混炼机中进行混炼、过滤、挤出、水下造粒、干燥，得到树脂复合材料；所述混炼加料段温度为75℃，熔融段温度为140℃，塑化段温度为155℃，挤出段温度为165℃，螺杆转速为320rpm；挤出造粒中，机头温度为160℃，熔体压力7～7.5MPa，水下切粒温度40℃。
(2)将双叔丁基过氧化二异丙基苯交联剂雾化后通入摇罐中与步骤(1)得到的粒料进行后吸收工艺，70℃下保温24h，确保交联剂完全吸收。将物料连续抽检进行杂质检测，最后进行成品包装，得到所述电缆屏蔽料。
实施例3
本实施例提供一种电缆屏蔽料，以重量份计，所述电缆屏蔽料包括78份乙烯-丙烯酸丁酯树脂、16份导电炭黑、2份石墨烯-纳米银复合材料(制备例1)、1.5份抗氧剂300、1份聚乙烯蜡和1.5份双叔丁基过氧化二异丙基苯。
本实施例提供一种电缆屏蔽料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将EBA树脂、导电炭黑、石墨烯-纳米银复合材料、抗氧剂300和聚乙烯蜡加入到往复式混炼机中进行混炼、过滤、挤出、水下造粒、干燥，得到树脂复合材料；所述混炼加料段温度为85℃，熔融段温度为140℃，塑化段温度为155℃，挤出段温度为165℃，螺杆转速为350rpm；挤出造粒中，机头温度为160℃，熔体压力7～7.5MPa，水下切粒温度50℃。
(2)将双叔丁基过氧化二异丙基苯交联剂雾化后通入摇罐中与步骤(1)得到的粒料进行后吸收工艺，70℃下保温24h，确保交联剂完全吸收。将物料连续抽检进行杂质检测，最后进行成品包装，得到所述电缆屏蔽料。
实施例4
本实施例提供一种电缆屏蔽料，以重量份计，所述电缆屏蔽料包括79份乙烯-丙烯酸丁酯树脂、14份导电炭黑、2.5份石墨烯-纳米银复合材料(制备例1)、1份抗氧剂300、1.5份聚乙烯蜡和2份双叔丁基过氧化二异丙基苯。
本实施例提供一种电缆屏蔽料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将EBA树脂、导电炭黑、石墨烯-纳米银复合材料、抗氧剂300和聚乙烯蜡加入到往复式混炼机中进行混炼、过滤、挤出、水下造粒、干燥，得到树脂复合材料；所述混炼加料段温度为80℃，熔融段温度为130℃，塑化段温度为140℃，挤出段温度为160℃，螺杆转速为300rpm；挤出造粒中，机头温度为160℃，熔体压力7～7.5MPa，水下切粒温度45℃。
(2)将双叔丁基过氧化二异丙基苯交联剂雾化后通入摇罐中与步骤(1)得到的粒料进行后吸收工艺，70℃下保温24h，确保交联剂完全吸收。将物料连续抽检进行杂质检测，最后进行成品包装，得到所述电缆屏蔽料。
实施例5
本实施例提供一种电缆屏蔽料，以重量份计，所述电缆屏蔽料包括82份乙烯-丙烯酸丁酯树脂、12份导电炭黑、3份石墨烯-纳米银复合材料(制备例1)、1.5份抗氧剂300、0.5份聚乙烯蜡和2份双叔丁基过氧化二异丙基苯。
本实施例提供一种电缆屏蔽料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将EBA树脂、导电炭黑、石墨烯-纳米银复合材料、抗氧剂300和聚乙烯蜡加入到往复式混炼机中进行混炼、过滤、挤出、水下造粒、干燥，得到树脂复合材料；所述混炼加料段温度为85℃，熔融段温度为130℃，塑化段温度为150℃，挤出段温度为165℃，螺杆转速为300rpm；挤出造粒中，机头温度为160℃，熔体压力7～7.5MPa，水下切粒温度50℃。
(2)将双叔丁基过氧化二异丙基苯交联剂雾化后通入摇罐中与步骤(1)得到的粒料进行后吸收工艺，70℃下保温24h，确保交联剂完全吸收。将物料连续抽检进行杂质检测，最后进行成品包装，得到所述电缆屏蔽料。
实施例6
本实施例提供一种电缆屏蔽料，其与实施例1的区别仅在于，所述石墨烯-纳米银复合材料为制备例2提供的石墨烯-纳米银复合材料，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种电缆屏蔽料，其与实施例1的区别仅在于，所述石墨烯-纳米银复合材料为制备例3提供的石墨烯-纳米银复合材料，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例8～13
实施例8～13提供一种电缆屏蔽料，其与实施例1的区别仅在于，所述石墨烯-纳米银复合材料分别为制备例4～9提供的石墨烯-纳米银复合材料，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
实施例14
本实施例提供一种电缆屏蔽料，其与实施例1的区别仅在于，所述石墨烯-纳米银复合材料的含量为10份，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供一种电缆屏蔽料，其与实施例1的区别仅在于，所述电缆屏蔽料包括石墨烯和纳米银，所述石墨烯与纳米银的总重量份数为1份，质量比为1:3，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种电缆屏蔽料，其与实施例1的区别仅在于，所述电缆屏蔽料包括1份石墨烯，没有纳米银，其它原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种电缆屏蔽料，以重量份计，所述电缆屏蔽料包括68份乙烯-丙烯酸丁酯树脂、28份导电炭黑、1份抗氧剂300、1份聚乙烯蜡和2份双叔丁基过氧化二异丙基苯。
本对比例提供一种电缆屏蔽料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将EBA树脂、导电炭黑、抗氧剂300和聚乙烯蜡加入到往复式混炼机中进行混炼、过滤、挤出、水下造粒、干燥，得到树脂复合材料；所述混炼加料段温度为80℃，熔融段温度为130℃，塑化段温度为140℃，挤出段温度为160℃，螺杆转速为300rpm；挤出造粒中，机头温度为160℃，熔体压力7～7.5MPa，水下切粒温度45℃。
(2)将双叔丁基过氧化二异丙基苯交联剂雾化后通入摇罐中与步骤(1)得到的粒料进行后吸收工艺，70℃下保温24h，确保交联剂完全吸收。将物料连续抽检进行杂质检测，最后进行成品包装，得到所述电缆屏蔽料。
性能测试
试样制备方法采用颗粒模压法，按JB/T 10738－2007中6.2.1规定执行，试片应平整光洁、厚度均匀、无气泡。试片的厚度应符合各试验项目的规定。测试标准参照Q/GDW11883.2—2018进行；详细测试方法如下：
(1)密度测试：测试方法按照GB/T 1033.1规定执行；采用正方形试片，厚度为2.0±0.1mm，边长为20-25mm之间。
(2)力学性能：测试方法按照ISO 527、ISO 178和ISO 180标准，采用英斯特朗拉伸仪INSTRON 5966进行测试。
(3)空气热老化性能：135℃热老化7d，按照GB/T2951.12的规定执行；测试老化后的力学性能。
(4)热延伸：按照GB/T 2951.5规定执行，试样制备应按照GB/T 1040.2规定执行。
(5)体积电阻率：测定23℃时体积电阻率，应按照GB/T 3048.3规定执行，试样在温度为23±3℃、相对湿度为50±5％的环境中待调节时间不少于24h。测定90℃时体积电阻率，应按照GB/T 3048.3附录A中规定执行。测定135℃热老化7d后90℃时体积电阻率，应按照GB/T 3048.3附录A的规定执行，热老化按照GB/T2951.12的规定执行。
(6)光滑度：按照Q/GDW 11883.2-2018标准附录A中规定执行，检测仪突起物高度的分辨能力应优于25μm。取样及测试标准：千级净化室；记录表面凸起物尺寸及数量。
具体测试结果如表1所示：
表1
由上表可知，本发明提供的电缆屏蔽料，通过加入石墨烯-纳米银复合材料，减少了导电炭黑的添加量，实现了导电填料的均匀分散，减少了杂质和气隙的产生，从而避免了由于杂质和气隙导致的电场集中和击穿现象；并且使得电缆具有优异的导电性，电阻率随温度变化小；表面光滑，力学性能和加工性能优异，完全满足超高压电缆料的力学性能需求，且老化后仍具有优秀的力学性能和导电性。由实施例1～7可知，包括所述电缆屏蔽料密度为1.11～1.13g/cm3，电缆拉伸强度为19.6～23.5MPa，断裂伸长率为213～223％，老化后拉伸强度变化率为11.3～13.9％，断裂伸长率变化率为-11.9～-10.7％，负载伸长率为25～29％，永久变形率为0，体积电阻率低，23℃只有6.1～8.2Ω·cm，表面光滑，50-75μm及75μm以上凹凸物的个数为0～1个/m2。
由实施例1和实施例8～9对比可知，当石墨烯和纳米银质量比为1:1.5或1:4.5时，除体积电阻率和表面凸起物之外的其他性能没有明显变化，实施例8中由于纳米银含量过少，所述电缆屏蔽料导电性降低，体积电阻率变大。实施例9由于纳米银含量过多，导致出现团聚现象，从而降低了所述电缆屏蔽料的导电性，体积电阻率变大。同时团聚现象降低了所述电缆屏蔽料的加工性，导致表面凸起物的出现。
由实施例1与实施例10～11对比可知，当制备的纳米银粒径变化为10nm或50nm时，所述电缆屏蔽料的体积电阻率均变大，其原因为当纳米银粒径过小时，根据Kubo公式式中δ为能级间距，EF为费米能级，N为总电子数，纳米粒子粒径越小，纳米粒子原子数越少，N越小，能级间距变大，发生分裂，导电性变差；当纳米银粒径过大时，体积电阻率也变大。
由实施例1与实施例12～13对比可知，当所述石墨烯-纳米银复合材料并非特定的制备方法制备得到，团聚现象严重，所述电缆屏蔽料体积电阻率较大，且出现表面凸起物。而实施例14中，由于添加了过量的石墨烯-纳米银复合材料，导致所述电缆屏蔽料加工性能变差，力学性能变差且出现表面凸起物；同时，交联剂无法均匀分散，屏蔽料无法充分交联，热延伸结果偏大。
由实施例1与对比例比较可知，所述电缆屏蔽料中没有纳米银或石墨烯与纳米银并非原位形成，而是直接混合，或没有石墨烯-纳米银复合材料，所述电缆屏蔽料的体积电阻率均变大，且对比例2和3加工性能差，导致力学性能变差且存在较多的表面凸起物。
综上所述，本发明提供的电缆屏蔽料，通过加入石墨烯-纳米银复合材料，减少了导电炭黑的用量，不仅提高了导电性，还使得所述电缆料具有优异的力学性能和加工性能，且电缆表面光滑度高，实现导电填料的均匀分散，减少了杂质和气隙的产生，从而避免了由于杂质和气隙导致的电场集中和击穿现象，并且耐老化性能优异，尤其适用于制备超光滑超高压电缆。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种电缆屏蔽料，其特征在于，以重量份计，所述电缆屏蔽料的原料包括基体树脂65～85份、导电炭黑10～30份、石墨烯-纳米银复合材料0.5～5份和交联剂0.5～3份。
2.根据权利要求1所述的电缆屏蔽料，其特征在于，以重量份计，所述电缆屏蔽料的原料包括基体树脂74～82份、导电炭黑12～20份、石墨烯-纳米银复合材料中1～3份和交联剂0.5～2.5份。
3.根据权利要求1或2所述的电缆屏蔽料，其特征在于，所述石墨烯-纳米银复合材料中石墨烯与纳米银的质量比为1:(2～4)；
优选地，所述石墨烯-纳米银复合材料中纳米银的粒径为10～40nm；
优选地，所述石墨烯-纳米银复合材料中纳米银负载在石墨烯表面；
优选地，所述石墨烯-纳米银复合材料采用如下方法进行制备，所述方法包括：
(1)将氧化石墨烯与银盐混合，反应，得到氧化石墨烯-纳米银复合材料；
(2)将步骤(1)得到的氧化石墨烯-纳米银复合材料与还原剂反应，得到所述石墨烯-纳米银复合材料。
4.根据权利要求3所述的电缆屏蔽料，其特征在于，步骤(1)所述混合在溶剂中进行；
优选地，所述溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺；
优选地，步骤(1)所述反应的温度为50～70℃；
优选地，步骤(1)所述反应的时间为6～10h；
优选地，步骤(2)所述还原剂包括水合肼；
优选地，步骤(2)所述反应的温度为80～100℃；
优选地，步骤(2)所述反应的时间为20～30h。
5.根据权利要求1～4任一项所述的电缆屏蔽料，其特征在于，所述基体树脂包括乙烯-醋酸乙烯酯树脂、乙烯-丙烯酸丁酯树脂或乙烯-丙烯酸乙酯树脂中的至少一种，优选为乙烯-丙烯酸丁酯树脂和/或乙烯-丙烯酸乙酯树脂；
优选地，所述乙烯-醋酸乙烯酯树脂中的醋酸乙烯酯结构单元的摩尔含量为17～30％；所述乙烯-丙烯酸丁酯树脂中的丙烯酸丁酯结构单元的摩尔含量为15～25％，所述乙烯-丙烯酸乙酯树脂中的丙烯酸乙酯结构单元的摩尔含量为15～25％；
优选地，所述导电炭黑包括炉黑和/或乙炔炭黑，进一步优选为乙炔炭黑；
优选地，所述乙炔炭黑的粒径为20～40nm；
优选地，所述乙炔炭黑的吸油值大于210cc/100g，吸碘值大于150g/kg。
6.根据权利要求1～5任一项所述的电缆屏蔽料，其特征在于，所述交联剂包括过氧化二异丙苯和/或双叔丁基过氧化二异丙基苯，优选为双叔丁基过氧化二异丙基苯；
优选地，以重量份计，所述电缆屏蔽料还包括0.2～2份抗氧剂；
优选地，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂；
优选地，以重量份计，所述电缆屏蔽料还包括0.5～3.5份润滑剂；
优选地，所述润滑剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硬酯酰胺中的至少一种；进一步优选为聚乙烯蜡。
7.一种根据权利要求1～6任一项所述的电缆屏蔽料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将基体树脂、导电炭黑与石墨烯-纳米银复合材料混合，挤出，得到树脂复合材料；将所述树脂复合材料与交联剂进行后吸收工艺，得到所述电缆屏蔽料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述混合的物料还包括抗氧剂和/或润滑剂；
优选地，所述混合在混炼机中进行；
优选地，所述混炼机加料段的温度为80～90℃；
优选地，所述混炼机熔融段的温度为120～130℃；
优选地，所述混炼机塑化段的温度为140～150℃；
优选地，所述混炼机挤出段的温度为150～160℃；
优选地，所述挤出后还包括造粒的步骤。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述后吸收工艺包括将交联剂雾化后与树脂复合材料进行后吸收工艺：
优选地，所述后吸收工艺的温度为60～80℃；
优选地，所述后吸收工艺的时间为20～30h。
10.一种超高压电缆料，其特征在于，所述超高压电缆料包括根据权利要求1～6任一项所述的电缆屏蔽料。
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