專利名稱：一種導電高分子護套材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于有機材料技術領域，涉及一種導電高分子護套組合材料的制備技術方法，用于鐵路貫通地線場合的電線電纜材料，特別是一種鐵路貫通用的導電高分子護套材料的制備方法，其導電高分子護套包括設置在防腐導電涂層外的第一次擠制的內層護套和位于內層護套外圍的第二次擠制的外層護套。
背景技術：
隨著鐵路的高速發(fā)展，鐵道專用通訊信號正向著現代化、數字化的方向快速發(fā)展， 從而對信號系統(tǒng)接地可靠性也提出了更高的要求，所以，綜合貫通地線電纜應運而生。綜合貫通地線電纜是一種用于鐵路信號系統(tǒng)全線統(tǒng)一接地的電纜，它可以使大范圍的鐵路電氣系統(tǒng)各個工作點接地點為基本保持一致，使系統(tǒng)設備接地安全可靠，消除了由于不同設備之間的電位差引起的電位不平衡電流，實現了對人員和設備的有效可靠防護。目前使用的綜合貫通地線包括纜芯和包覆在所述纜芯外部的外護套，其纜芯包括按一定絞合方式絞合的至少一根報警絕緣線和多根銅線。由于鐵路沿線所有設備均與同一條貫通地線連接，可保證全線所有信號傳輸設備的接地電位在任意時刻都保持一定的平衡?，F在鐵路所使用的鐵路綜合貫通地線是鉛包銅線，即在銅絞線外包覆一層鉛套，利用鉛的導電性能和耐腐蝕性能來滿足地線的要求，但是，因鉛是有毒重金屬，盡管其防腐性能良好，但當直接埋在地下，鉛不能被生物代謝所分解，將會對土壤、水造成污染，而且在產品制造過程中也會污染空氣，對操作人員的健康造成不良影響。隨著國際上對線纜的環(huán)保要求，鉛因不符合環(huán)保要求，國家環(huán)保部門及鐵路部門已明令禁止繼續(xù)使用。目前，文獻中記載的有一種代替原有鉛的材料是鎂一鋁一鋅一稀土合金護套貫通地線，用護套材料鋁一鋅一鎂一稀土合金(簡稱合金鋁)代替鉛合金，這種材料的體積電阻率是鉛的1/7，強度是鉛的10倍以上，但該種合金材料價格高，密度大，耐土壤腐蝕性能差，影響使用壽命。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求涉及一種用于鐵路系統(tǒng)的貫通地線且具有優(yōu)良的加工性能和環(huán)保性能的黑色導電高分子護套材料及其制備方法，其工藝簡單易行，使用性能良好。為了實現上述目的，本發(fā)明涉及的導電高分子護套材料的組份按質量百分比為熱塑性高分子樹脂為60-30%，納米級導電炭黑為25-30%，導電碳纖維或導電劑為5-14%， 增韌劑為10-18%，加工助劑為0. 5-1. 5%和分散劑為1-3%的混合物，將各組份原料按所需的質量百分比進行混合、攪拌均勻后，經特殊螺桿組合的雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、 切粒、干燥和包裝形成產品；或將熱塑性高分子樹脂、導電炭黑、導電碳纖維、增韌劑、抗氧老化劑、分散劑構成的混合物加入到密煉機中進行充分捏合、混煉、分散后，再用雙輥開煉機混煉壓延成片，粉碎機破碎，然后將破碎料經單螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒、干燥和包裝形成產品材料。
本發(fā)明涉及的導電高分子護套材料，其中熱塑性高分子樹脂為LLDPE、LDPE和EVA 中的一種或兩種以上的混合物；粒徑為I-SOnm的納米級導電炭黑；增韌劑為POE和EPDM中任選一種；加工助劑包括熱氧老化劑、吸酸劑和稀釋劑中的一種或多種，其制備的材料適用于鐵路系統(tǒng)通訊用導電高分子護套貫通地線，包覆在絞合導體的外表面，作為外護套層使用。本發(fā)明采用的導電炭黑為新型的納米級導電炭黑，其原生粒徑小，比表面積大，單位體積內的顆粒多，易彼此接觸形成網絡通道，提高導電性；這種納米級導電炭黑有較大孔隙體積，分散性高，利于在基體樹脂中分散均勻并與樹脂溶于一體；通常在以單一導電炭黑為填料的導電材料中，炭黑粒子間形成的導電通道完善到一定程度后，由于炭黑自身導電性能和炭黑與基體樹脂配合程度的關系，限制材料電阻率的降低，且炭黑含量過高會使材料力學性能下降，要降低材料體積電阻率獲得低阻導電材料，就要在炭黑填充的導電復合材料基礎上，繼續(xù)添加碳纖維或新型導電添加劑，在炭黑含量達到某一值后，炭黑的繼續(xù)加入不再對復合材料的導電網絡有利，電阻率下降較?。惶祭w維的加入使導電網絡，有炭黑粒子形成的近程導電，也有纖維參與的遠程導電，進一步加強和完善導電通道，利于電子自由傳遞，使護套材料具有較低電阻率和較好的導電性。本發(fā)明由于填加了較多的導電填料，使導致材料的力學性能下降，POE是一種熱塑性彈性體，是乙烯-辛烯共聚物，與聚烯烴有較好的相容性；熔融共混使POE柔性段均勻分布在剛性樹脂中，形成了剛柔交替結構，使用增韌劑POE可改善材料的力學性能；EPDM是三元乙丙橡膠的飽和的高聚物，耐老化性能好、耐候性好、電絕緣性能優(yōu)良、耐化學腐蝕性好、 沖擊彈性好，通常應用于要求耐老化、耐水、耐腐蝕、電氣絕緣等領域。本發(fā)明使用高分子分散劑起到濕潤、分散、抗絮凝及穩(wěn)定分散體系、降低粘度等作用，選用聚乙烯蠟作為導電炭黑的分散劑。本發(fā)明涉及的加工助劑中的熱氧老化劑包括復合抗氧劑B225 ；吸酸劑為硬脂酸鋅，是聚烯烴中的酸中和劑，對聚烯烴顏色具有穩(wěn)定和潤滑作用，提高擠出加工性能；稀釋劑為白油；添加劑的用量為現有塑料加工行業(yè)的常規(guī)用量。本發(fā)明在生產過程中加工性能好，能保證護套材料擠出包覆緊密、表面光滑圓整， 使護套材料有較高的擠出速度和生產效率，材料的彎曲性能、導電性能、環(huán)保性能好，有害物質含量符合SJ/T11363-2006規(guī)定，生產工藝簡單可行，材料制備投資少，成本低；耐土壤腐蝕性能好，使用壽命長；電阻率低，物理化學性能優(yōu)異；電纜使用壽命長，環(huán)境友好；護套材料的貫通地線拉伸強度不小于10. OMpa，斷裂伸長率不小于250%，耐熱應力開裂性能好，有害物質(Hg、Pb、Cd、Cr6+、PBB、PBDE)含量彡lOOOppm，體積電阻率彡0. 7 Ω · cm。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進一步描述。實施例1 本實施例將熱塑性樹脂按質量百分比將熱塑性高分子樹脂為59-30%的LLDPE、 LDPE或EVA中的一種或兩種以上的混合物；粒徑為I-SOnm的納米級導電炭黑為25-35% ； 導電碳纖維為5-14% ；增韌劑為10-18%的POE、EPDM中的一種或兩種；分散劑聚乙烯蠟為 1. 0-3. 0%;加工助劑為0. 5-1. 5%;加工助劑是熱氧老化劑B225、吸酸劑硬脂酸鋅和稀釋劑白油中的一種或多種；將上述原料進行混合、攪拌后經特殊螺桿組合的雙螺桿擠出機，控制加工溫度為180-220°C條件下，進行熔融、擠出、冷卻、切粒、干燥和包裝制得導電護套材料產品；并對制備的導電護套材料按照導電高分子護套貫通地線的技術規(guī)范進行性能檢測， 各物理性能參數見表1。表1 產品物理性能及測試方法
權利要求
1.一種導電高分子護套材料的制備方法，其特征在于導電高分子護套材料的組份按質量百分比為熱塑性高分子樹脂為60-30%，納米級導電炭黑為25-30%，導電碳纖維或導電劑為5-14%，增韌劑為10-18 %，加工助劑為0. 5-1. 5 %和分散劑為1_3 %的混合物，先將各組份原料按所需的質量百分比進行混合、攪拌均勻后，經特殊螺桿組合的雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒、干燥和包裝形成產品材料；或將熱塑性高分子樹脂、導電炭黑、導電碳纖維、增韌劑、抗氧老化劑、分散劑構成的混合物加入到密煉機中進行充分捏合、混煉、分散后，再用雙輥開煉機混煉壓延成片，粉碎機破碎，然后將破碎料經單螺桿擠出機熔融、擠出、 冷卻、切粒、干燥和包裝形成產品材料。
2.根據權利要求1所述導電高分子護套材料的制備方法，其特征在于導電高分子護套材料中熱塑性高分子樹脂為LLDPE、LDPE和EVA中的一種或兩種以上的混合物；粒徑為 I-SOnm的納米級導電炭黑；增韌劑為POE和EPDM中任選一種；加工助劑包括熱氧老化劑、 吸酸劑和稀釋劑中的一種或多種，其制備的材料適用于鐵路系統(tǒng)通訊用導電高分子護套貫通地線，包覆在絞合導體的外表面，作為外護套層使用。
3.根據權利要求1所述的導電高分子護套材料的制備方法，其特征在于采用的導電炭黑為新型的納米級導電炭黑顆粒易彼此接觸形成網絡通道以提高導電性，利于在基體樹脂中分散均勻并與樹脂溶于一體；導電碳纖維的加入使導電網絡有炭黑粒子形成的近程導電，也有纖維參與的遠程導電，加強和完善導電通道，利于電子自由傳遞，使護套材料具有較低電阻率和較好的導電性。
全文摘要
本發(fā)明屬于有機材料技術領域，涉及一種導電高分子護套材料的制備方法，導電高分子護套材料的組份按質量百分比為熱塑性高分子樹脂為60-30％，納米級導電炭黑為25-30％，導電碳纖維或導電劑為5-14％，增韌劑為10-18％，加工助劑為0.5-1.5％和分散劑為1-3％的混合物；將各組份原料進行混合、攪拌均勻后，經雙螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒、干燥和包裝形成產品；或將各組份原料構成的混合物加入到密煉機中進行充分捏合、混煉、分散后用雙輥開煉機混煉壓延成片并破碎后經單螺桿擠出機熔融、擠出、冷卻、切粒、干燥和包裝形成產品材料，其工藝簡單，材料的電學性能好，成本低，生產環(huán)境友好。
文檔編號C08L23/08GK102153878SQ201110054899
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權日2011年3月2日
發(fā)明者丁玉梅, 宋欽蘭, 王林茂 申請人:青島威東科高分子材料有限公司