一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料及其制备方法，所述屏蔽料包括以下组分：聚丙烯100份、导电填料5～20份、橡胶15～20份、接枝剂5～10份、抗铜氧化剂0.1～0.9份、润滑剂0.5～10份。本发明专利技术通过对配方体系的设计，在保证屏蔽料导电性能的基础上，使其具备优良的物理机械性能，同时无需交联，屏蔽料在用户挤塑后无需再进行硫化过程，简化客户工序，且产品更轻，节约客户成本，无需高温干式硫化的加工方式，挤出电缆表面光滑，有优异的导电性，内屏蔽料与绝缘界面有很好的粘结性，外屏蔽料剥离后绝缘表面无明显残留，挤出流动性好和无料焦烧现象，适合广泛推广与使用。

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料及其制备方法
本专利技术涉及高分子领域，具体是一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料及其制备方法。
技术介绍
半导电屏蔽料一般由基体树脂、导电填料、交联剂、抗氧剂、加工助剂及适量其他添加剂制成，用于平衡电场，防止局部放电现象发生。电缆分为内半导电屏蔽层、外半导电屏蔽层和中间绝缘层，通常把导线芯和绝缘层之间的半导电材料层称为内屏蔽层，绝缘层和护套层之间的半导电材料层称为外屏蔽层。近年来，对高压电线电缆的要求越来越高，对应用于电缆中屏蔽料的要求也随之提高，各种高性能、环保、阻燃电缆料不断被开发，半导电屏蔽料通过体积电阻率反应屏蔽料的屏蔽效果，体积电阻率越低屏蔽效果越好，为了追求卓越的屏蔽效果，尽可能多的添加导电炭黑成为趋势，而实践证明过多的导电炭黑会恶化屏蔽料的理化性质，且过高的增加了炭黑和橡胶基体的相融性。近年来，改善导电填料和基体的相融性，以及提高导电填料的导电性能成为重要的发展趋势。因此，我们提出一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料，所述屏蔽料包括以下重量组分：聚丙烯100份、导电填料5～20份、橡胶15～20份、接枝剂5～10份、抗铜氧化剂0.1～0.9份、润滑剂0.5～10份。在上述技术方案中，进行了配方体系的设计，在保证屏蔽料导电性能的基础上，具备优良的物理机械性能，同时聚丙烯在挤出机中产生接枝反应，提高屏蔽料的机械强度，无需再进行交联，避免影响交联网络对导电离子相互作用造成阻碍，橡胶在屏蔽料体系中能够起到自硫化的效果，在用户挤塑后无需再对屏蔽料进行硫化，简化客户工序，且产品更轻，节约客户成本。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述聚丙烯的熔融指数为2～4g/10min，所述导电填料选自炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述炭黑优选捷克B型超导炭黑。在上述技术方案中，确定了导电填料的最佳配比，最大化的提升产品的抗老化性能，导电填料中的炭黑在提供导电性能的同时可以对屏蔽料进行强度的补充，优选捷克B型超导炭黑，其导电能力强，所需的添加量少。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述橡胶为乙丙橡胶，其目的是提高抗冲击强度。在上述技术方案中，橡胶的添加能够改善聚丙烯的冲击性能和低温脆性，且因其平均分子量大，分子量分布窄利于提高屏蔽料的耐热性和耐老化能力，在体系中能够起到自硫化的作用，降低挤出温度，提高基体与导电填料的相容性，增强抗拉伸强度等机械强度。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述接枝剂包括马来酸酐、酰亚胺为丁二酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、内酯、环氧化合物。在上述技术方案中，接枝剂能够接枝于聚丙烯和橡胶上，改善聚丙烯、橡胶和导电填料之间的粘结性和相容性，提高导电填料、橡胶在聚丙烯中的分散性，提高屏蔽料的拉伸强度和冲击强度。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述抗铜氧化剂包括1，2-双(3，5-二叔丁基-4-羟基-苯基丙酸)肼、N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺。在上述技术方案中，抗铜氧化剂选用受阻酚类的抗氧剂的一种或多种进行复配，显著提升了屏蔽料的抗老化性能，显著延长产品使用寿命，因其能够与活性金属离子螯合，降低氧化还原电势，从而抑制铜金属离子的催化老化，防止铜对屏蔽料的损害，在屏蔽料中的相容性和分散性较好，不会对屏蔽料的电绝缘性和其他性能造成妨碍。一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料的制备方法，包括以下步骤：取屏蔽料中的混合料进行预处理，再加入螺杆挤出机中，并挤出造粒，工艺参数：螺杆转速30～90r/min，从加料到机头口模依次为1#区、2#区、3#区、4#区,1#区模温为80～90℃，2#区模温为90～100℃、3#区模温为100～120℃、4#区模温为100～120℃，其中导胶管温度为100～120℃，机头温度为100～120℃，制得成品。在上述技术方案中，对挤出机的工艺参数进行了优化，有助于在挤出过程中提高导电填料在屏蔽料中的分散性，提升屏蔽料的电性能，降低体积电阻率，导电填料在屏蔽料中的分散度高，使得屏蔽料的体积电阻率低，机械强度高，减少团聚使得成品的表面光滑。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述预处理工艺包括以下步骤：a)取聚丙烯、导电填料、橡胶置于烘箱中，于60～80℃烘干12～36h后，密封备用；b)取聚丙烯和橡胶加热至165～180℃熔融共混，活化10～20min，加入导电填料充分搅拌，制得混合物A；c)将接枝剂与过氧化异丙苯混合，并加入二甲基亚砜中搅拌至完全溶解，制得混合物B；d)将混合物A加热至150～170℃，保温加入混合物B和占混合物B重量10-60％的过硫酸盐，搅拌混合，于8～10Mpa压力下反应3～5min，然后升温至190～230℃，保温3～8min，分别加入抗铜氧化剂、润滑剂，充分混合，得到混合料。在上述技术方案中，混合物A与混合物B混合后，过氧化二异丙苯与橡胶反应，形成硫化橡胶，于提高最终屏蔽料的耐热性有益，且过氧化二异丙苯能够形成大分子自由基与接枝剂反应，随着自由基的转移和偶合，促进接枝剂对聚丙烯和硫化橡胶的接枝，改善原料间的相容性，提高分散度，二甲基亚砜为反应溶剂和阻交联剂，防止接枝剂、过氧化二异丙苯与硫化橡胶、聚丙烯的交联，促进硫化橡胶和聚丙烯的接枝过程，同时二甲基亚砜能够活化导电填料，提高屏蔽料中导电填料的分散度和力学性能，将导电填料预先分散于聚丙烯中，可提高导电填料在屏蔽料中的分散性，使制得的电缆表面光滑，所设置的工艺参数利于导电填料在屏蔽料中的均匀分散，形成较多的导电通道，降低体积电阻率，挤出造粒后再进行热处理，使得屏蔽料中的自由基能够重新组合，降低残余自由基的活性。过氧化二异丙苯属于较活泼的引发剂，但是它不耐高温，一般体系温度超过140℃时，它分解而成的氧、氢氧自由基的活性反而会出现下降，影响高温熔融阶段的接枝交联。与一般熔融体系不同，屏蔽料中因含量一定量的导电填料，高温熔融能够提高导电填料的分散性，减小导电填料的析出，高温熔融必不可省。为了确保高温熔炼阶段的交联反应，在屏蔽料体系中添加过硫酸盐，选自过硫酸钾、过硫酸铵，过硫酸盐比无机过氧化物的分解温度要高，比有机过氧化物的分解温度更高。一般要在180℃以上才能分解成硫自由基。本申请采用过硫酸盐在高温混炼时继续引发接枝剂，使得高温混炼熔融时体系的接枝交联。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述步骤d)中还可以添加粘结剂，所述粘结剂的制备工艺为：取海藻酸钠和羧甲基纤维素钠溶于无水乙醇，加入高碘酸钠水溶液，室温反应20～40min后，加入乙二醇，取反应产物加入氯化铜溶液，于25～35℃恒温水浴25～35min，取反应产物清洗并烘干，制得第一产物；取苯胺溶于N,N-二甲基甲酰胺和硫酸混合溶液，加入高锰酸钾搅拌，取产物并烘干，制得第二产物；将第一产物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料，其特征在于，所述屏蔽料包括以下重量组分：聚丙烯100份、导电填料5～20份、橡胶15～20份、接枝剂5～10份、抗铜氧化剂0.1～0.9份、润滑剂0.5～10份。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料，其特征在于，所述屏蔽料包括以下重量组分：聚丙烯100份、导电填料5～20份、橡胶15～20份、接枝剂5～10份、抗铜氧化剂0.1～0.9份、润滑剂0.5～10份。


2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料，其特征在于：所述聚丙烯的熔融指数为2～4g/10min，所述导电填料选自炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。


3.根据权利要求2所述的一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料，其特征在于：所述炭黑优选捷克B型超导炭黑。


4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料，其特征在于：所述橡胶为乙丙橡胶。


5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料，其特征在于：所述接枝剂包括马来酸酐、丁二酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺、环氧化合物。


6.根据权利要求1所述的一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料，其特征在于：所述抗铜氧化剂包括1，2-双(3，5-二叔丁基-4-羟基-苯基丙酸)肼、N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺。


7.一种聚丙烯非交联电缆用半导电屏蔽料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
取屏蔽料中的混合料进行预处理，再加入螺杆挤出机中，并挤出造粒，工艺参数：螺杆转速30～90r/min，从加料到机头口模依次为1#区、2#区、3#区、4#区,1#区模温为80～90℃，2#区模温为90～100℃、3#区模温为100～120℃、4#区模温为100～120℃，其中导胶管温度为100～120℃，机头温度为100～120℃，制得成品。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张人尹，
申请(专利权)人：江阴市海江高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32