本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)電聚烯烴漿料的制備方法，具體涉及一種可用于制備超光滑高壓半導(dǎo)電屏蔽料的聚烯烴漿料的制備方法。
背景技術(shù)：
中壓至超高壓電纜的使用實(shí)踐表明，超光滑半導(dǎo)電屏蔽材料對電力電纜的成功穩(wěn)定運(yùn)行起到了極為重要的作用。目前110KV及以上電壓等級的半導(dǎo)電屏蔽料市場主要被北歐化工、陶氏化學(xué)等國外企業(yè)占據(jù)，國內(nèi)有大量文獻(xiàn)及專利研究報(bào)道半導(dǎo)電屏蔽料，但至今大多數(shù)電纜屏蔽料生產(chǎn)廠家只能生產(chǎn)35kV及以下的XLPE電纜用屏蔽料。生產(chǎn)110KV及以上電壓等級的XLPE電纜對半導(dǎo)電屏蔽料的性能要求主要體現(xiàn)在優(yōu)良穩(wěn)定的導(dǎo)電性能和超光滑的材料表面。
鑒于半導(dǎo)電屏蔽料的導(dǎo)電性和表面光滑度對電纜的電氣性能具有很大影響。而屏蔽料的導(dǎo)電性和表面光滑度都與導(dǎo)電填料的特性有關(guān)。通常情況下，添加的炭黑粒徑多在15～50nm范圍內(nèi)，這些炭黑粒子在聚合物基體中極易團(tuán)聚，分散性較差，嚴(yán)重影響導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建以及導(dǎo)電性能的穩(wěn)定性；而導(dǎo)電粒子的團(tuán)聚，同樣也會影響半導(dǎo)電層和絕緣層之間的界面光滑度，半導(dǎo)電層的突起或下陷是電纜通電時(shí)局部電應(yīng)力過大的原因所致，也是加速電老化，誘發(fā)材料破壞的誘因。
為了改善高壓電纜半導(dǎo)電屏蔽料的導(dǎo)電性和表面光滑度，研究者目前大多從改進(jìn)材料配方和制備工藝兩方面著手。
中國發(fā)明專利201010254852.5公開了一種110KV及以上電壓等級電纜用半導(dǎo)電屏蔽料制備方法，在材料的制備過程中多次用風(fēng)進(jìn)行輸送和干燥并且要求導(dǎo)電碳黑細(xì)度大于等于300目。此過程中風(fēng)會將空氣中的塵粒帶入材料體系，污染材料，嚴(yán)重影響材料制品表面的光滑度；所采用的導(dǎo)電炭黑的粒徑超過了100nm，此種粒度的炭黑填料不僅降低了材料的導(dǎo)電性能，而且也大大降低了材料制品的表面光滑度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種具有良好導(dǎo)電性、并且具有超光滑表面的半導(dǎo)電屏 蔽材料的制備方法。
本發(fā)明提供的半導(dǎo)電聚烯烴漿料的制備方法包括以下步驟：
(1)制備聚烯烴微粒；
(2)制備導(dǎo)電填料分散液；
(3)將步驟(1)制備的聚烯烴微粒與步驟(2)制備的導(dǎo)電填料分散液按比例混合制備半導(dǎo)電聚烯烴漿料。
所述的半導(dǎo)電聚烯烴漿料的制備方法的第一優(yōu)選技術(shù)方案中：
所述步驟(1)：在液氮環(huán)境下將聚烯烴粉碎、研磨和篩選；
所述步驟(2)：將細(xì)化的導(dǎo)電填料按比例分散于溶劑中，高能超聲處理5～30分鐘后，普通超聲30～60分鐘；
所述步驟(3)：將聚烯烴微粒與導(dǎo)電填料分散液以1:4～4:9的質(zhì)量比混合；再加入質(zhì)量是聚烯烴微粒1～5倍的溶劑，高能超聲處理5～30分鐘，研磨15～60分鐘。
所述的半導(dǎo)電聚烯烴漿料的制備方法的第二優(yōu)選技術(shù)方案中：步驟(1)中所述聚烯烴為從乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯(EEA)共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯(EBA)共聚物組成的一組物料選出的一種或幾種。
所述的半導(dǎo)電聚烯烴漿料的制備方法的第三優(yōu)選技術(shù)方案中：步驟(2)中所述導(dǎo)電填料為從超導(dǎo)電炭黑、乙炔炭黑、石墨烯片、碳納米管中組成一組導(dǎo)電填料中選出的一種或幾種。
所述的半導(dǎo)電聚烯烴漿料的制備方法的第四優(yōu)選技術(shù)方案中：所述篩選所用標(biāo)準(zhǔn)篩的目數(shù)為100～300目。
所述的半導(dǎo)電聚烯烴漿料的制備方法的第五優(yōu)選技術(shù)方案中：所述溶劑為以0.2μm～0.45μm孔徑的微孔濾膜過濾的丙酮、四氫呋喃、異丙醇、甲醇、乙醇中的一種或幾種。
所述的半導(dǎo)電聚烯烴漿料的制備方法的第六優(yōu)選技術(shù)方案中：所述步驟(2)中導(dǎo)電填料與溶劑按質(zhì)量比例為1:9～3:7制備導(dǎo)電填料分散液。
所述的半導(dǎo)電聚烯烴漿料的制備方法的第七優(yōu)選技術(shù)方案中：所述高能超聲的功率為600W～650W，普通超聲的功率為100W～120W。
所述的半導(dǎo)電聚烯烴漿料的制備方法中，所述步驟均在潔凈度等級100級的超凈化環(huán)境下實(shí)施，所用原料使用前均進(jìn)行-0.09MPa的高負(fù)壓除塵處理。
所述的半導(dǎo)電聚烯烴漿料的制備方法制備的半導(dǎo)電聚烯烴漿料在制造電纜的屏蔽材料中的應(yīng)用。
和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果:
(1)將聚烯烴原料制備為細(xì)粒徑微粒與導(dǎo)電填料分散液研磨混合，使得聚烯烴原料和導(dǎo)電填料在混煉之前能夠最大程度的混合。
(2)采用漿料的形式將材料體系各組份混合在一起，保持材料體系的“濕態(tài)”，避免導(dǎo)電填料在“干態(tài)”下的團(tuán)聚，能夠有效地保證導(dǎo)電填料的分散。
(3)制備的半導(dǎo)電聚烯烴漿料中導(dǎo)電填料在聚烯烴基體中充分分散，在后續(xù)生產(chǎn)過程中導(dǎo)電填料的分散性進(jìn)一步加強(qiáng)，制備的電纜屏蔽材料具有超光滑的表面。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
本實(shí)施例中半導(dǎo)電聚烯烴漿料的制備方法按照以下步驟進(jìn)行：
實(shí)施例中所有原料在打開包裝使用前均進(jìn)行-0.09MPa的高負(fù)壓除塵處理，所有步驟均在潔凈度等級100級的超凈化環(huán)境下實(shí)施。
(1)在液氮環(huán)境下，將乙烯-醋酸乙烯酯(醋酸乙烯酯含量為18％)聚合物冷凍2小時(shí)、粉碎并研磨成細(xì)小的顆粒，再用300目標(biāo)準(zhǔn)篩篩選細(xì)化，干燥，收集備用。
(2)將超導(dǎo)炭黑于120℃下真空干燥24小時(shí)，用球磨機(jī)研磨30分鐘，再用300目標(biāo)準(zhǔn)篩篩選，取3Kg篩選后的超導(dǎo)炭黑加入到27Kg經(jīng)0.2μm孔徑的微孔濾膜凈化過濾后的異丙醇溶劑中，分批次進(jìn)行功率為600W的高能超聲分散，以每批次5分鐘為一周期，重復(fù)進(jìn)行3次，再進(jìn)行功率為120W的超聲分散30分鐘，制備成導(dǎo)電填料分散液。
(3)將9Kg步驟(1)中制備的乙烯-醋酸乙烯酯聚合物微粒與30Kg步驟(2)中制備的導(dǎo)電填料分散液混合，并加入9Kg經(jīng)0.45μm孔徑的微孔濾膜過濾后的異丙醇溶劑，然后分多批次進(jìn)行功率為600W的高能超聲分散15分鐘，再利用三輥研磨分散40分鐘，制成半導(dǎo)電聚烯烴漿料。
本實(shí)施例制備的半導(dǎo)電聚烯烴漿料中溶劑揮發(fā)后，取4kg上述樣品擠出成型為0.4mm厚度的薄膜，對1m2的薄膜進(jìn)行光學(xué)掃描，通過W50法檢測表面 光滑度，結(jié)果顯示：W50＞200μm時(shí)，每平米的凸起個(gè)數(shù)為13個(gè)。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中半導(dǎo)電聚烯烴漿料的制備方法按照以下步驟進(jìn)行：
實(shí)施例中所有原料在打開包裝使用前均進(jìn)行-0.09MPa高負(fù)壓的除塵處理，所有步驟均在潔凈度等級100級的超凈化環(huán)境下實(shí)施。
(1)在液氮環(huán)境下，將乙烯-丙烯酸乙酯(丙烯酸乙酯含量為16％)聚合物冷凍2小時(shí)、粉碎并研磨成細(xì)小的顆粒，再用300目標(biāo)準(zhǔn)篩篩選細(xì)化，干燥，收集備用。
(2)將超導(dǎo)炭黑和碳納米管分別于120℃下真空干燥24小時(shí)，用球磨機(jī)研磨30分鐘，再用300目標(biāo)準(zhǔn)篩篩選，分別取篩選后的超導(dǎo)炭黑2.5Kg和碳納米管0.5Kg，加入到12Kg經(jīng)0.45μm孔徑的微孔濾膜凈化過濾后的異丙醇溶劑，分批次進(jìn)行功率為650W的高能超聲分散，以每批次5分鐘為一周期，重復(fù)進(jìn)行3次，再進(jìn)行功率為120W的超聲分散30分鐘，制備成導(dǎo)電填料分散液。
(3)將5.6Kg步驟(1)中制備的乙烯-丙烯酸乙酯聚合物微粒與15Kg步驟(2)中制備的導(dǎo)電填料分散液混合，加入18Kg經(jīng)0.45μm孔徑的微孔濾膜過濾后的異丙醇溶劑，然后分多批次進(jìn)行功率為650W的高能超聲分散15分鐘，再利用三輥研磨分散40分鐘，制備出半導(dǎo)電聚烯烴漿料。
本實(shí)施例制備的半導(dǎo)電聚烯烴漿料中溶劑揮發(fā)后，取4kg上述樣品擠出成型為0.4mm厚度的薄膜，對1m2的薄膜進(jìn)行光學(xué)掃描，通過W50法檢測表面光滑度，結(jié)果顯示：W50＞500μm時(shí)，每平米的凸起個(gè)數(shù)為1個(gè)。
實(shí)施例3
本實(shí)施例中半導(dǎo)電聚烯烴漿料的制備方法按照以下步驟進(jìn)行：
實(shí)施例中所有原料在打開包裝使用前均進(jìn)行-0.09MPa高負(fù)壓的除塵處理，所有步驟均在潔凈度等級100級的超凈化環(huán)境下實(shí)施。
(1)在液氮環(huán)境下，將乙烯-丙烯酸丁酯(丙烯酸丁酯含量為27％)聚合物冷凍2小時(shí)、粉碎并研磨成細(xì)小的顆粒，再用300目標(biāo)準(zhǔn)篩篩選細(xì)化，干燥，收集備用。
(2)將超導(dǎo)炭黑和石墨烯片分別于120℃下真空干燥24小時(shí)，用球磨機(jī)研 磨30分鐘，再用300目標(biāo)準(zhǔn)篩篩選，取篩選后的超導(dǎo)炭黑2.5Kg和石墨烯片0.5Kg，加入到7Kg經(jīng)0.45μm孔徑的微孔濾膜凈化過濾后的異丙醇溶劑，分批次進(jìn)行功率為650W的高能超聲分散，以每批次5分鐘為一周期，重復(fù)進(jìn)行3次，再功率為120W的超聲分散30分鐘，制備成導(dǎo)電填料分散液。
(3)將3.7Kg步驟(1)制備的乙烯-丙烯酸丁酯聚合物微粒與10Kg步驟(2)制備的導(dǎo)電填料分散液混合，加入17Kg經(jīng)0.45μm孔徑的微孔濾膜過濾后的異丙醇溶劑，然后分多批次進(jìn)行功率為650W的高能超聲分散15分鐘，再利用三輥研磨分散40分鐘，制備出半導(dǎo)電聚烯烴漿料。
本實(shí)施例制備的半導(dǎo)電聚烯烴漿料中溶劑揮發(fā)后，取4kg上述樣品擠出成型為0.4mm厚度的薄膜，對1m2的薄膜進(jìn)行光學(xué)掃描，通過W50法檢測表面光滑度，結(jié)果顯示：W50＞500μm時(shí)，每平米的凸起個(gè)數(shù)為1個(gè)。
以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，參照上述實(shí)施例可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換均在申請待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。