本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)電屏蔽材料，具體涉及一種電力電纜用可剝離交聯(lián)型eva半導(dǎo)電屏蔽材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)電屏蔽層是高壓電纜結(jié)構(gòu)的重要組成部分，能夠使電纜內(nèi)部的電場分布更加均勻，減少應(yīng)力集中對電纜絕緣層造成的破壞，延長電纜使用壽命。然而，特別是在高壓電纜中，現(xiàn)有的半導(dǎo)電屏蔽料在電阻穩(wěn)定性、光潔性、純凈度方面均有不足，還存在體積電阻率波動大、屏蔽層表面不夠平整、有毛刺或凸出物等問題，半導(dǎo)電屏蔽料的界面容易因局部放電、場強及水等作用下導(dǎo)致電纜破壞。目前通常需要在基礎(chǔ)樹脂中添加導(dǎo)電填料，但導(dǎo)電填料存在粒徑較大、分布不均等問題，導(dǎo)致電纜內(nèi)部電場局部集中造成電纜損壞。
方也、黨智敏等人在其《新型中高壓半導(dǎo)電屏蔽料的制備與性能研究》一文中，使用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)為聚合物基體，炭黑為主要導(dǎo)電填料，引入少量多壁碳納米管為第二組分填料并固定導(dǎo)電填料的總含量為35wt%，增強復(fù)合材料體積電阻率的熱穩(wěn)定性，但導(dǎo)電填料炭黑的直接摻雜易造成其分布不均勻，制備的屏蔽層表面不夠平整。
從改善電纜的長期運行能力的電氣性能和安全、可靠性能考慮，現(xiàn)代電纜結(jié)構(gòu)和工藝中要求絕緣屏蔽層必須具備可剝離性。由于目前交聯(lián)聚乙烯絕緣料多是采用過氧化二異丙苯硫化的，若屏蔽料完全采用過氧化二異丙苯硫化，二者有較為相似的硫化特性，屏蔽料與絕緣料界面易產(chǎn)生化學(xué)鍵，增加了界面間粘接力，因而剝離強度大。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種電力電纜用可剝離交聯(lián)型eva半導(dǎo)電屏蔽材料及其制備方法。
一種電力電纜用可剝離交聯(lián)型eva半導(dǎo)電屏蔽材料，其制備首先將炭黑進行表面氧化處理，再使用硅烷偶聯(lián)劑kh550將其氨基官能團化，然后與順丁烯二酸酐、丙三醇等接枝共聚反應(yīng)，得到超支化端羥基聚酯接枝改性炭黑填料，之后以eva為主要原料，加入改性炭黑填料、交聯(lián)劑過氧化二異丙苯等添加劑共混，制備一種可剝離交聯(lián)型eva屏蔽料。
具體步驟如下：
（1）炭黑的表面氧化處理：
將18-25份炭黑與65-90份氧化劑加入到三口燒瓶中，機械攪拌，油浴加熱，在75-85℃溫度下反應(yīng)8-11小時，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻到室溫，過濾，用去離子水反復(fù)洗滌，直到濾液呈中性為止，最后將濾渣于70-85℃下烘干，即得表面氧化改性炭黑；
（2）炭黑的氨基官能團化：
稱取上述氧化改性炭黑置于裝有乙醇的三頸燒瓶中，然后加入7-16份硅烷偶聯(lián)劑kh550和7-16份氨水，超聲分散25-35分鐘，之后轉(zhuǎn)入油浴鍋中加熱至70-90℃攪拌回流反應(yīng)3-5小時，然后升溫至110-130℃繼續(xù)回流反應(yīng)1-3小時，蒸餾去除無水乙醇，取出樣品，研磨，置于80-110℃干燥烘干；
（3）超支化端羥基聚酯接枝改性炭黑填料：
稱取3-8份順丁烯二酸酐加入燒瓶中，再緩緩倒入3-8份丙三醇，在60-70℃恒溫水浴攪拌下反應(yīng)25-40分鐘后，加入上述經(jīng)kh550改性炭黑，繼續(xù)攪拌直至炭黑顆粒在溶液中分散均勻，加入用少量溫水溶解完全后的7-16份季戊四醇，攪拌混合均勻，將反應(yīng)體系移入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中進行減壓反應(yīng)，將酯化反應(yīng)生成的水與體系分離，控制油浴溫度在130-145℃，繼續(xù)反應(yīng)時間8-12小時，抽濾，將所得粉體用乙醇、去離子水反復(fù)洗滌后，烘干得到超支化端羥基聚酯接枝改性炭黑填料；
（4）預(yù)混料的制備：
先將2/3份的上述接枝改性炭黑填料與85-105份eva在110-130℃、60r/m下混合25-35分鐘，然后分多次加入2-5份石蠟、1-4份抗氧劑300的混合物，在130-150℃、45r/m共混8-12分鐘，并將混合均勻后的共混物冷卻后切粒備用；
（5）設(shè)定哈克轉(zhuǎn)矩流變儀參數(shù)為120℃、45r/m，將上述預(yù)混料與余下接枝改性炭黑填料混合20-40分鐘，然后在60-70℃下加入交聯(lián)劑2-6份過氧化二異丙苯，混合5-10分鐘后擠出、切粒，之后在平板熱壓機上熱壓成型，即得半導(dǎo)電屏蔽材料。
其中，所述的氧化劑由濃硫酸與過氧化氫混合組成，其中濃硫酸的用量為65-70%。
其中，所述的步驟（2）中使用的硅烷偶聯(lián)劑kh550與氨水的質(zhì)量比為1:1。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
（1）本發(fā)明首先使用濃硫酸與過氧化氫混合物作為氧化劑將炭黑進行表面氧化處理，隨著氧化程度的加深，炭黑表面的含氧基團提升，生成弱酸性的羥基，再使用氨基官能團硅烷偶聯(lián)劑kh550將其氨基官能團化，當(dāng)填充到半導(dǎo)電屏蔽材料中，使其粒徑分布較為均勻，且團聚體的數(shù)量大幅度減少，從而減少了表面突起點，增加成品材料的表面光潔度，降低了半導(dǎo)電屏蔽材料被高壓擊穿的風(fēng)險。
（2）本發(fā)明以順丁烯二酸酐、丙三醇為原料，以季戊四醇為核分子與氨基化改性炭黑接枝共聚反應(yīng)，得到超支化端羥基聚酯接枝改性炭黑填料，之后添加到eva半導(dǎo)電屏蔽材料中，超支化端羥基聚酯中的-oh可以與聚合物中的-coor發(fā)生酯羥解反應(yīng)，發(fā)生一定程度的交聯(lián)反應(yīng)，減少交聯(lián)劑過氧化二異丙苯的用量，改變了屏蔽料的硫化特性，減少了屏蔽料與絕緣料界面間化學(xué)鍵數(shù)量，剝離強度降低，具有良好的可剝離性。
具體實施方式
一種電力電纜用可剝離交聯(lián)型eva半導(dǎo)電屏蔽材料，其制備首先將炭黑進行表面氧化處理，再使用硅烷偶聯(lián)劑kh550將其氨基官能團化，然后與順丁烯二酸酐、丙三醇等接枝共聚反應(yīng)，得到超支化端羥基聚酯接枝改性炭黑填料，之后以eva為主要原料，加入改性炭黑填料、交聯(lián)劑過氧化二異丙苯等添加劑共混，制備一種可剝離交聯(lián)型eva屏蔽料。
具體步驟如下：
（1）炭黑的表面氧化處理：
將20份炭黑與85份氧化劑加入到三口燒瓶中，機械攪拌，油浴加熱，在80℃溫度下反應(yīng)10小時，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻到室溫，過濾，用去離子水反復(fù)洗滌，直到濾液呈中性為止，最后將濾渣于80℃下烘干，即得表面氧化改性炭黑；
（2）炭黑的氨基官能團化：
稱取上述氧化改性炭黑置于裝有乙醇的三頸燒瓶中，然后加入10份硅烷偶聯(lián)劑kh550和10份氨水，超聲分散30分鐘，之后轉(zhuǎn)入油浴鍋中加熱至80℃攪拌回流反應(yīng)4小時，然后升溫至120℃繼續(xù)回流反應(yīng)2小時，蒸餾去除無水乙醇，取出樣品，研磨，置于100℃干燥烘干；
（3）超支化端羥基聚酯接枝改性炭黑填料：
稱取6份順丁烯二酸酐加入燒瓶中，再緩緩倒入6份丙三醇，在65℃恒溫水浴攪拌下反應(yīng)35分鐘后，加入上述經(jīng)kh550改性炭黑，繼續(xù)攪拌直至炭黑顆粒在溶液中分散均勻，加入用少量溫水溶解完全后的10份季戊四醇，攪拌混合均勻，將反應(yīng)體系移入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中進行減壓反應(yīng)，將酯化反應(yīng)生成的水與體系分離，控制油浴溫度在135℃，繼續(xù)反應(yīng)時間10小時，抽濾，將所得粉體用乙醇、去離子水反復(fù)洗滌后，烘干得到超支化端羥基聚酯接枝改性炭黑填料；
（4）預(yù)混料的制備：
先將2/3份的上述接枝改性炭黑填料與95份eva在120℃、60r/m下混合30分鐘，然后分多次加入4份石蠟、3份抗氧劑300的混合物，在140℃、45r/m共混10分鐘，并將混合均勻后的共混物冷卻后切粒備用；
（5）設(shè)定哈克轉(zhuǎn)矩流變儀參數(shù)為120℃、45r/m，將上述預(yù)混料與余下接枝改性炭黑填料混合30分鐘，然后在65℃下加入4份過氧化二異丙苯，混合8分鐘后擠出、切粒，之后在平板熱壓機上熱壓成型，即得半導(dǎo)電屏蔽材料。
其中，所述的氧化劑由濃硫酸與過氧化氫混合組成，其中濃硫酸的用量為65-70%。
其中，所述的步驟（2）中使用的硅烷偶聯(lián)劑kh550與氨水的質(zhì)量比為1:1。