一种高温可剥离绝缘屏蔽材料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了高温可剥离绝缘屏蔽材料、其制备方法及应用。材料按质量份由以下组分构成：乙烯

【技术实现步骤摘要】
一种高温可剥离绝缘屏蔽材料、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及电缆复合材料
，涉及一种高温可剥离绝缘屏蔽材料的组成、制备方法及在制备高压特种橡胶电缆中的应用。

技术介绍

[0002]中高压特种橡胶电缆在城市输配电、舰船、轨道交通、航空航天、风力发电、煤矿等领域的应用十分广泛，对使用安全性上的要求很高。为了有效防止电缆内部电场集中，使电场均匀分布，避免绝缘层电树化而导致的绝缘层击穿，相关标准规定必须使用半导电屏蔽材料。实际应用中，受限于材料性能要求和工程施工的要求，中低压电缆因电压等级不高，为便于电缆连接和接头制作，一般通过剥离或机械打磨掉一定长度的绝缘屏蔽层使绝缘层紧密对接的方式制作电缆接头，因机械打磨会造成绝缘层的破坏，通常采用可剥离屏蔽层。但在35kV以上的高压电缆中，可剥离屏蔽因其和绝缘层结合不紧密，会因存在气隙或水汽侵入从而导致屏蔽失效，因此要求屏蔽层和绝缘层紧密结合，通常的替换做法是使用不可剥离屏蔽来达到紧密结合的要求，但是这样又导致工程施工的难度大大增加，人工机械打磨不仅耗时耗力而且存在绝缘损害的风险，导致电缆安全性大大降低，因此急需一种既能使屏蔽层和绝缘层紧密结合，同时又使工程施工更便利的方案来解决这个问题。
[0003]现有技术中，可剥离屏蔽通常采用乙烯
‑
醋酸乙烯和丁腈橡胶作为基材，并加入防老剂、导电炭黑、硫化剂和促进剂等混合制成屏蔽料。根据相似相溶原理，弱极性的乙烯
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醋酸乙烯和极性的丁腈橡胶与非极性的乙丙橡胶(特种软电缆的绝缘层通常为乙丙橡胶)不相容，存在明显的相界面，从而实现屏蔽和绝缘层的剥离，通常标准要求剥离强度5
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45N/cm即为可剥离，在工程实践中剥离强度大于45N/cm时难剥离。但因丁腈橡胶耐温性能相对要差，在高温下会导致屏蔽层快速劣化，电缆长期运行有一定的安全风险。不可剥离屏蔽通常采用和绝缘层基材一致的乙丙橡胶来实现两相的紧密结合，两种材料基本没有明显的相界面，一般工程施工时剥离强度大于45N/cm时无法剥离需要人工打磨，此处为便于量化，将屏蔽层和绝缘层剥离强度大于1000N/cm作为不可剥离的量化指标。
[0004]石墨烯是导电性能优良的二维片层结构，极少用量即可达到良好的导电性，其通过范德瓦尔斯力结合的相邻原子层之间的低剪切电阻使原子层很容易滑动。由于比表面积较高，很容易吸附到接触面上，在屏蔽层和绝缘层间形成具有隔离作用的新的相界面。同时石墨烯摩擦系数是0.01，优于石墨的0.1与二硫化钼的0.05
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0.09，是目前最好的润滑材料。
[0005]关于石墨烯在屏蔽材料的应用，现有技术进行了诸多探索，如中国专利CN109251398A及CN114181469A分别公开了一种绝缘用半导电屏蔽料及其制备方法，将乙烯
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醋酸乙烯共聚物或交联聚乙烯、导电炭黑和相应助剂混炼均匀后造粒并在加热器中后吸收交联剂，该方法得到的绝缘用半导电屏蔽料具有较好的物理机械性能、较好的电性能，同时剥离强度低，属于可剥离屏蔽，但不适用于高压电缆应用，同时，两种屏蔽对应的绝缘材料都是聚乙烯，属于交联塑料电缆，不适用于特种橡胶软电缆范围。
[0006]因此，需要开发一种用于高压特种橡胶软电缆的屏蔽层材料，既保证电缆长期运
行温度下屏蔽层和绝缘层的紧密结合同时能够保证电缆工程施工更便利。

技术实现思路

[0007]本专利技术的第一目的在于提供一种高温可剥离绝缘屏蔽材料及制备方法，实现屏蔽材料低温(运行温度)不可剥离而高温可剥离；第二目的在于提供上述高温可剥离绝缘屏蔽材料的应用，提供了由其制备的耐扭曲软电缆。
[0008]为了实现第一目的，本专利技术先对高温可剥离绝缘屏蔽材料的组分进行筛选，然后对制备方法进行摸索。采用的技术方案如下：首先将石墨烯和分散剂分散于乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物中制成前驱体，再用少量硫化剂和硫化促进剂在高温下对前驱体进行交联接枝改性制成高温剥离助剂；将乙烯
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丁烯共聚物、乙烯
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辛烯共聚物和导电炭黑、分散剂、防老剂等混炼均匀再和高温剥离助剂、硫化剂和硫化促进剂混炼均匀制成屏蔽料。
[0009]具体的，本专利技术第一方面，提供了一种高温可剥离绝缘屏蔽材料，按质量份数计包含如下组分：乙烯
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丁烯共聚物40
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60份，乙烯
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辛烯共聚物40
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60份，高温剥离助剂8
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16份，防老剂1
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3份，分散助剂2
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5份，导电炭黑55
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75份，硫化剂和硫化促进剂3
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6份；混合物含胶率45％
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55％。
[0010]其中，防老剂为防老剂RD和防老剂MB中的一种或两种组合；
[0011]分散助剂为低分子量聚乙烯蜡、聚烯烃弹性体接枝马来酸酐(POE
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g
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MAH)、微晶蜡、Highflow中的一种或几种的组合，其中Highflow是一种脂肪酸硬脂酰胺；
[0012]导电炭黑为比表面积小于115m2/g且粒径小于1微米的炉法导电炭黑；
[0013]硫化剂和硫化促进剂为过氧化二异丙苯(DCP)或双叔丁基过氧异丙基苯(BIPB)和三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)按质量比1:1
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3:1组合而成；
[0014]高温剥离助剂按质量份数计包含如下组分：乙烯
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醋酸乙烯共聚物5
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15份，石墨烯0.05
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1份，凡士林0.2
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1份，低分子聚乙烯蜡0.2
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1份，过氧化二异丙苯0.02
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0.1份，三烯丙基异氰脲酸酯0.05
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0.2份；其中，乙烯
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醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯含量为18％
‑
30％，石墨烯为单层或少数层石墨烯中的一种或多种组合。
[0015]本专利技术第二方面，提供了该高温可剥离绝缘屏蔽材料的制备方法，包括如下步骤：
[0016](1)高温剥离助剂制备
[0017]将乙烯
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醋酸乙烯共聚物投入预热至90℃
‑
110℃的真空捏合机或哈克转矩流变仪的型腔中搅拌2～3min后，将石墨烯、凡士林、低分子量聚乙烯蜡按配比投入型腔中混合10
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20min，下料冷却得到剥离助剂前驱体；
[0018]剥离助剂前驱体于90
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110℃混合2
‑
5分钟，之后按配比投入过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯，混合1
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3分钟后快速升温至160
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180℃，继续搅拌5
‑
10分钟，下料后冷却备用，得到高温剥离助剂，
[0019](2)导电混合物制备...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温可剥离绝缘屏蔽材料，其特征在于，按质量份数计包含如下组分：乙烯
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丁烯共聚物40
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60份，乙烯
‑
辛烯共聚物40
‑
60份，高温剥离助剂8
‑
16份，防老剂1
‑
3份，分散助剂2
‑
5份，导电炭黑55
‑
75份，硫化剂和硫化促进剂3
‑
6份；屏蔽材料混合物的含胶率为45％
‑
55％，其中，所述高温剥离助剂按质量份数计包含如下组分：乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物5
‑
15份，石墨烯0.05
‑
1份，凡士林0.2
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1份，低分子聚乙烯蜡0.2
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1份，过氧化二异丙苯0.02
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0.1份，三烯丙基异氰脲酸酯0.05
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0.2份。2.根据权利要求1所述的高温可剥离绝缘屏蔽材料，其特征在于：其中，所述防老剂为防老剂RD和防老剂MB中的一种或两种组合。3.根据权利要求1所述的高温可剥离绝缘屏蔽材料，其特征在于：其中，所述分散助剂为低分子量聚乙烯蜡、聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、微晶蜡、脂肪酸硬脂酰胺中的一种或几种的组合。4.根据权利要求1所述的高温可剥离绝缘屏蔽材料，其特征在于：其中，所述导电炭黑为比表面积小于115m2/g且粒径小于1μm的炉法导电炭黑。5.根据权利要求1所述的高温可剥离绝缘屏蔽材料，其特征在于：其中，所述硫化剂选自过氧化二异丙苯(DCP)或双叔丁基过氧异丙基苯(BIPB)，所述硫化促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)，硫化剂和硫化促进剂的质量比为1:1
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3:1。6.根据权利要求1所述的高温可剥离绝缘屏蔽材料，其特征在于：其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷小波，罗安帮，王庆，孟雯，
申请(专利权)人：上海利物盛石墨烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：