專利名稱：110kV及以上電壓等級(jí)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種liokv及以上電壓等級(jí)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法。主要用于 110KV及以上電壓等級(jí)的高壓或超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜。屬電纜材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
llOkv及以上電壓等級(jí)的高壓或超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜用半導(dǎo)電屏蔽 料，由于其工作環(huán)境處于高電壓，高電流中，要求其能平衡高電場，使電壓保持穩(wěn)定，這就要 求屏蔽料和絕緣表面形成表面的光滑度達(dá)到超光滑效果，即每單位cm2中大于25nm的微粒 不能大于2個(gè)。且由于屏蔽料接觸銅芯，在高電流下，易被金屬催化老化，致使其使用壽命 短，這就要求屏蔽料具有較高的耐金屬催化老化性能，從而延長其使用壽命?，F(xiàn)有的35KV及以下交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜都采用乙烯醋酸乙烯脂為主要原 料，加入一般導(dǎo)電炭黑及石蠟進(jìn)行生產(chǎn)加工，產(chǎn)品性能遠(yuǎn)滿足不了高壓或超高壓交聯(lián)聚乙 烯絕緣電力電纜用半導(dǎo)電屏蔽料的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種具有較好的導(dǎo)電性能和較好的抗老化 性、以及有良好的工藝擠出性能和極強(qiáng)的剝離粘結(jié)性的超光滑的llOkv及以上電壓等級(jí)電 纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種llOkv及以上電壓等級(jí)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制 備方法，其特征在于它是以乙烯-丙烯酸乙脂樹脂為基礎(chǔ)樹脂，以導(dǎo)電炭黑為載體，加入 抗氧劑，聚乙烯臘、白油、乙二醇、偶聯(lián)劑和硬脂酸鋅，經(jīng)混煉、擠出造粒、冷卻和干燥后，再 加入交聯(lián)劑相互吸收和滲透，最后經(jīng)沸騰床進(jìn)行風(fēng)送和干燥，最終制成一種顆粒狀的交聯(lián) 聚乙烯絕緣電纜用半導(dǎo)電屏蔽料，所述各組份的投料重量份為乙烯-丙烯酸乙脂樹脂65-68份導(dǎo)電炭黑30-32份抗氧劑0. 3-1份聚乙烯蠟1-2份白油3-4份乙二醇 0.8-1 份硬脂酸鋅0.5-1. 5份偶聯(lián)劑0.4-0. 8 份交聯(lián)劑0.4-1份。所述方法包括以下工藝步驟步驟一、按上述配比將乙烯-丙烯酸乙脂樹脂、導(dǎo)電炭黑、抗氧劑、聚乙烯蠟、白 油、乙二醇、硬脂酸鋅和偶聯(lián)劑，加入翻斗式混煉機(jī)中，封閉混煉，混煉成熟膠；步驟二、將混煉好的熟膠送入往復(fù)階梯式擠出機(jī)上進(jìn)行二次混煉和造粒，制成半導(dǎo)電屏蔽料，在造粒機(jī)出膠口采用兩道過濾；步驟三、用純凈水作為冷卻介質(zhì)，冷卻屏蔽料，冷卻水經(jīng)過濾后重復(fù)使用；步驟四、用離心式分離器對(duì)冷卻后的半導(dǎo)電屏蔽料脫水后，再經(jīng)過風(fēng)管二次干 燥；步驟五、將二次干燥好的半導(dǎo)電屏蔽料加入高速混合器，再加入交聯(lián)劑，進(jìn)行混 合；步驟六、將步驟五混合好的半導(dǎo)屏蔽料經(jīng)過沸騰床，再次進(jìn)行風(fēng)送和干燥。所述乙烯_丙烯酸乙脂樹脂的熔融指數(shù)為6，丙烯酸含量在15%重量百分比。所述導(dǎo)電炭黑采用比利時(shí)產(chǎn)，其細(xì)度為300目及以上；優(yōu)選為320目。所述抗氧劑為4，4-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和雙[(苯基亞甲基)酰胼] 乙二酸的混合物，其中雙[(苯基亞甲基)酰胼]乙二酸含量重量百分比為0.4-0.6%。所述聚乙烯蠟的數(shù)均分子量為5000 7500。所述白油采用7#工業(yè)白油。所述偶聯(lián)劑采用鈦酸酯偶聯(lián)劑。所述交聯(lián)劑采用過氧化二異苯丙。所述兩道過濾第一道過濾采用5層200目過濾網(wǎng)，第二道過濾采用4層350目過 濾網(wǎng)。乙烯-丙烯酸乙烯脂樹脂是一種絕緣體，電阻系數(shù)在IO14 Ω -cm以上，要使這種材 料從絕緣體變?yōu)榘雽?dǎo)體狀態(tài)，需要加入合適的導(dǎo)電物質(zhì)。這種導(dǎo)電物質(zhì)主要是超細(xì)導(dǎo)電炭 黑，為滿足機(jī)械性能、耐熱性能和抗老化等性能，還需加入抗氧劑、過氧化物交聯(lián)劑。本發(fā)明的有益效果是乙烯-丙烯酸乙脂(EEA)樹脂，是聚烯烴中韌性及柔度最大的一族。具有非同尋常 的韌度和柔度。丙烯酸乙脂部分為共聚物提高柔度和極性，通常在聚合物的15-30% (wt) 含量乙烯醋酸乙烯脂(EVA)樹脂相比同為乙烯共聚物，EEA有很好的熱穩(wěn)定性和極高的剝 離強(qiáng)度，并屬于非腐蝕性降解產(chǎn)品。高壓電纜主要是銅導(dǎo)體，最怕有腐蝕性(氧化)，因而選 擇EEA做高壓或超高壓交聯(lián)電纜超光滑半導(dǎo)電屏蔽料最主要的性能指標(biāo)是超光滑和高強(qiáng) 度粘結(jié)力。所以研制超光滑屏蔽料首先要有良好的加工性能，超細(xì)導(dǎo)電炭黑和耐溫性較強(qiáng) 的抗氧劑，及與EEA有較好的相融性。選擇鈦酸酯偶聯(lián)劑作為炭黑和基體樹脂的交聯(lián)劑，同時(shí)選用硬脂酸鋅、聚乙烯蠟、 7#工業(yè)白油作為其潤滑體系。鈦酸酯偶聯(lián)劑可以使炭黑更好的和基體樹脂結(jié)合，同時(shí)硬脂 酸鋅在作為潤滑劑的同時(shí)也具有一定的輔助作用。能很好的在加工中起到潤滑和分散作 用，最大限度的使物料處于均一的狀態(tài)。使屏蔽料在擠出成纜的過程中流動(dòng)穩(wěn)定，表面光滑。同時(shí)為了兼顧防老性與交聯(lián)度，抗氧體系的選擇尤為重要，本發(fā)明選擇非污染型 的位阻酚類抗氧劑4，4-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)作為主防老劑，同時(shí)考慮到屏蔽 料接觸銅芯，在高電流下，易被金屬催化老化。所以選用金屬鈍化劑雙[(苯基亞甲基)酰 胼]乙二酸作為輔助，兩者起協(xié)同效果。這些可使電纜使用壽命大于40年。制備時(shí)，通過多道過濾，保證其最終產(chǎn)品達(dá)到超光滑的效果，同時(shí)，采用多道過濾， 可以減少過濾阻力，且濾網(wǎng)不易阻塞，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

圖1為本發(fā)明涉及的高壓或超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜截面圖。圖2為本發(fā)明llOkv及以上電壓等級(jí)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法的工藝流程 圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1，本發(fā)明涉及的高壓或超高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜自內(nèi)至外依次由導(dǎo)體、 導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、緩沖阻水層、皺紋鋁護(hù)套和外護(hù)套組成。本發(fā)明制得的屏蔽料主要用于導(dǎo)體屏蔽和絕緣屏蔽層。參見圖2，本發(fā)明交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜用半導(dǎo)電屏蔽料，它是以乙烯-丙烯酸乙脂 樹脂為主料，加入超細(xì)導(dǎo)電炭黑、抗氧劑、聚乙烯蠟、工業(yè)白油、乙二醇和硬脂酸鋅，經(jīng)混煉、 擠出造 粒、冷卻和干燥后，再加入交聯(lián)劑相互吸收和滲透，最后經(jīng)沸騰床進(jìn)行風(fēng)送和干燥， 最終制成一種顆粒狀(3mmX4mm)的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜用半導(dǎo)電屏蔽料。實(shí)施例1 (以下各組份均為重量份)步驟一、取乙烯-丙烯酸乙脂樹脂66份，320目導(dǎo)電炭黑(比利時(shí)產(chǎn))31份，抗氧 劑4，4-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和雙[(苯基亞甲基)酰胼]乙二酸的混合物 0.5份，(其中雙[(苯基亞甲基)酰胼]乙二酸含量重量百分比為0.5%)，數(shù)均分子量為 5000 7500的聚乙烯蠟1. 5份，7#工業(yè)白油3. 5份，乙二醇0. 9份、鈦酸酯偶聯(lián)劑0. 4份 和硬脂酸鋅1份，加入翻斗式混煉機(jī)中，封閉混煉8分鐘，混煉成熟膠。其中乙烯_丙烯酸 乙脂樹脂的熔融指數(shù)為6，丙烯酸含量在15%重量百分比。步驟二、將混煉好的熟膠送入往復(fù)階梯式擠出機(jī)上進(jìn)行二次混煉和造粒，制成半 導(dǎo)電屏蔽料。為保本產(chǎn)品的純凈度和細(xì)度，在造粒機(jī)出膠口采用兩道過濾，第一道過濾采用 5層200目過濾網(wǎng)，第二道過濾采用4層350目過濾網(wǎng)；步驟三、用純凈水作為冷卻介質(zhì)，冷卻屏蔽料，冷卻水經(jīng)過濾后重復(fù)使用。步驟四、用離心式分離器對(duì)冷卻后的半導(dǎo)電屏蔽料脫水后，再經(jīng)過5米風(fēng)管二次 干燥。為防止因?yàn)榛鞜掃^程中溫度過高，造成半導(dǎo)屏蔽料先期交聯(lián)。步驟五、將二次干燥好的半導(dǎo)電屏蔽料加入高速混合器，再加入0. 7份過氧化二 異苯丙，在40°C溫度下混合11分鐘，使半導(dǎo)屏蔽料與交聯(lián)劑相互吸收和滲透。步驟六、為再次保證半導(dǎo)電屏蔽料的純凈度，將混合好的半導(dǎo)屏蔽料再經(jīng)過沸騰 床，再次進(jìn)行風(fēng)送和干燥。實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于乙烯-丙烯酸乙脂樹脂65份，300目導(dǎo)電炭黑 32份，抗氧劑4，4-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和雙[(苯基亞甲基)酰胼]乙二酸 的混合物1份，(其中雙[(苯基亞甲基)酰胼]乙二酸含量重量百分比為0.4%)，分子量 為5000 7500的聚乙烯蠟1份，7#工業(yè)白油3份，乙二醇0. 8份、鈦酸酯偶聯(lián)劑0. 8份和 硬脂酸鋅0. 5份，過氧化二異苯丙0. 4份。實(shí)施例3本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于乙烯-丙烯酸乙脂樹脂68份，320目導(dǎo)電炭黑30份，抗氧劑4，4-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和雙[(苯基亞甲基)酰胼]乙二酸 的混合物0. 3份，(其中雙[(苯基亞甲基)酰胼]乙二酸含量重量百分比為0. 6% )，分子 量為5000 7500的聚乙烯蠟2份，7#工業(yè)白油4份，乙二醇1份、鈦酸酯偶聯(lián)劑0. 6份和 硬脂酸鋅1. 5份，過氧化二異苯丙0. 6份。 本發(fā)明通過采用上述實(shí)施例制得的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜用半導(dǎo)電屏蔽料符合高 壓或超高壓交聯(lián)絕緣電纜適用的高抗剝力強(qiáng)度，超光滑屏蔽作用，使用壽命在40 50年， 擠出工藝性能良好，下表為本發(fā)明超光滑半導(dǎo)屏蔽料性能
序號(hào)項(xiàng)目名稱性能指標(biāo)1體積電阻系數(shù)(n cm)IO22在23°C時(shí)<50在90°C時(shí)<300抗張強(qiáng)度(MPa)>14.53斷裂伸長率(％)>2004溶劑萃取率(％)185雜質(zhì)最大尺寸(um)100
權(quán)利要求
一種110kv及以上電壓等級(jí)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法，其特征在于它是以乙烯 丙烯酸乙脂樹脂為基礎(chǔ)樹脂，以導(dǎo)電炭黑為載體，加入抗氧劑，聚乙烯臘、白油、乙二醇、偶聯(lián)劑和硬脂酸鋅，經(jīng)混煉、擠出造粒、冷卻和干燥后，再加入交聯(lián)劑相互吸收和滲透，最后經(jīng)沸騰床進(jìn)行風(fēng)送和干燥，最終制成一種顆粒狀的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜用半導(dǎo)電屏蔽料，所述各組份的投料重量份為乙烯 丙烯酸乙脂樹脂65 68份導(dǎo)電炭黑30 32份抗氧劑0.3 1份聚乙烯蠟1 2份白油3 4份乙二醇0.8 1份硬脂酸鋅0.5 1.5份偶聯(lián)劑0.4 0.8份交聯(lián)劑0.4 1份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IlOkv及以上電壓等級(jí)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法， 其特征在于所述方法包括以下工藝步驟步驟一、按上述配比將乙烯-丙烯酸乙脂樹脂、導(dǎo)電炭黑、抗氧劑、聚乙烯蠟、白油、乙 二醇和硬脂酸鋅，加入翻斗式混煉機(jī)中，封閉混煉，混煉成熟膠；步驟二、將混煉好的熟膠送入往復(fù)階梯式擠出機(jī)上進(jìn)行二次混煉和造粒，制成半導(dǎo)電 屏蔽料，在造粒機(jī)出膠口采用兩道過濾；步驟三、用純凈水作為冷卻介質(zhì)，冷卻屏蔽料；步驟四、用離心式分離器對(duì)冷卻后的半導(dǎo)電屏蔽料脫水后，再經(jīng)過風(fēng)管二次干燥； 步驟五、將二次干燥好的半導(dǎo)電屏蔽料加入高速混合器，再加入交聯(lián)劑，進(jìn)行混合； 步驟六、將步驟五混合好的半導(dǎo)屏蔽料經(jīng)過沸騰床，再次進(jìn)行風(fēng)送和干燥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IlOkv及以上電壓等級(jí)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法， 其特征在于所述乙烯_丙烯酸乙脂樹脂的熔融指數(shù)為6，丙烯酸含量在15%重量百分比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IlOkv及以上電壓等級(jí)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法， 其特征在于所述導(dǎo)電炭黑細(xì)度大于等于300目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IlOkv及以上電壓等級(jí)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法， 其特征在于所述抗氧劑為4，4-硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和雙[(苯基亞甲基)酰 胼]乙二酸的混合物，其中雙[(苯基亞甲基)酰胼]乙二酸含量重量百分比為0.4-0.6%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IlOkv及以上電壓等級(jí)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法， 其特征在于所述聚乙烯蠟的數(shù)均分子量為5000 7500。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IlOkv及以上電壓等級(jí)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法， 其特征在于所述白油采用7#工業(yè)白油。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IlOkv及以上電壓等級(jí)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法， 其特征在于所述交聯(lián)劑采用鈦酸酯偶聯(lián)劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種IlOkv及以上電壓等級(jí)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法， 其特征在于第一道過濾采用5層200目過濾網(wǎng)，第二道過濾采用4層350目過濾網(wǎng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種IlOkv及以上電壓等級(jí)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法， 其特征在于所述二次干燥風(fēng)管長5m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種110kV及以上電壓等級(jí)電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法。所述方法是以乙烯-丙烯酸乙脂樹脂為基礎(chǔ)樹脂，以導(dǎo)電炭黑為載體，加入抗氧劑，聚乙烯蠟、白油、乙二醇和硬脂酸鋅，經(jīng)混煉、擠出造粒、冷卻和干燥后，再加入交聯(lián)劑相互吸收和滲透，最后經(jīng)沸騰床進(jìn)行風(fēng)送和干燥，最終制成一種顆粒狀的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜用半導(dǎo)電屏蔽料。本發(fā)明方法制備的屏蔽料具有較好的導(dǎo)電性能和較好的抗老化性、在材料細(xì)度上具備微粉超細(xì)的特點(diǎn)以及有良好的工藝擠出性能和極強(qiáng)的剝離粘結(jié)性。
文檔編號(hào)C08K13/02GK101942142SQ20101025485
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者吳海軍, 張國清, 張寧, 陳勝立 申請人:江陰市海江高分子材料有限公司