超高壓直流電纜用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力電纜用半導(dǎo)電屏蔽材料極其制備方法，尤其涉及一種超高壓 直流電纜用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 一直以來，制約超高壓直流電纜輸電的核心問題是嚴(yán)重的空間電荷積累，這可能 導(dǎo)致局部電場(chǎng)應(yīng)力集中而致使絕緣擊穿，因此如何使半導(dǎo)電屏蔽材料均化電場(chǎng)，在輸電和 斷電的瞬間可以快速導(dǎo)出電荷，提高輸電安全性，同時(shí)防止成纜表面缺陷，最大限度地減小 電場(chǎng)應(yīng)力集中，提高電纜的輸電安全性和使用壽命，成為當(dāng)前亟待解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種超高壓直流電纜用超潔 凈半導(dǎo)電屏蔽材料及其制備方法，由該制備方法制備所得的材料能最大限度地減小電場(chǎng)應(yīng) 力集中，提高電纜的輸電安全性和使用壽命。
[0004] 本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種超高壓直流電纜用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料，由按照重量份計(jì)的下述各組分組 成：樹脂50-100份、離子液體修飾碳納米管1-10份、導(dǎo)電炭黑40-90份、抗氧劑0. 1-2份、 潤(rùn)滑分散劑〇. 5-10份、交聯(lián)劑0. 1-5份；其中所述離子液體修飾碳納米管具有式（I)所 示通式：
[0006]
[0007]其中 η為0-6之間的整數(shù)，且包括
0和6;R為 Cl、Br、N03、CH3C02、BF4、PFf^ (CF3S02)2N〇
[0008] 其優(yōu)選的技術(shù)方案是：
[0009] 該超高壓直流電纜用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料，由按照重量份計(jì)的下述各組分組 成：樹脂60-90份、離子液體修飾碳納米管2-8份、導(dǎo)電炭黑50-80份、抗氧劑0. 2-1. 5份、 潤(rùn)滑分散劑1.0-8.0份、交聯(lián)劑0.2-4.0份，其中所述離子液體修飾碳納米管具有式（I) 所示通式：
[0010]
[0011] 其中η為 0-6 之間的整數(shù)，且包括 0 和 6;R為Cl、Br、N03、CH3C02、BF4、PFf^ (CF3S02)2N〇
[0012] 其中所述樹脂為醋酸乙烯酯含量為15% -20%的乙烯-醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯 含量為10% -25%的乙烯-丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯含量為12% -25%的乙烯-丙烯酸乙 酯和丙烯酸丁酯含量為15% -25%的乙烯-丙烯酸丁酯中的至少一種，且上述樹脂的熔融 指數(shù)為190°CX2. 16kg下5-10g/10min，邵氏硬度A小于90。
[0013] 所述導(dǎo)電炭黑的吸油值大于180cc/100g，325目篩余物小于2ppm，水分含量小于 0. 1 %，硫含量小于0. 02 %，灰分含量小于0. 01 %，所述導(dǎo)電炭黑為導(dǎo)電槽黑、導(dǎo)電爐黑、超 導(dǎo)電爐黑、特導(dǎo)電爐黑和乙炔炭黑中的至少一種，優(yōu)選為乙炔炭黑。
[0014] 所述抗氧劑為抗氧劑300、抗氧劑1010、抗氧劑1024、抗氧劑168、酸類抗氧劑、胺 類抗氧劑、硫代雙酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑中的至少一種。
[0015] 所述潤(rùn)滑分散劑為聚乙烯蠟。
[0016] 所述的交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯、聚三烯丙基異三聚氰酸酯、過氧化苯甲酰、過氧 化氫二異丙苯、和雙叔丁基過氧化二異丙基苯中至少一種。
[0017] 本發(fā)明還公開了一種上述超高壓直流電纜用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料的制備方法， 該方法包括下述步驟：
[0018] (1)按照配方用量，將樹脂、離子液體修飾碳納米管、導(dǎo)電炭黑、抗氧劑和潤(rùn)滑分散 劑在凈化等級(jí)為1000級(jí)的空間內(nèi)通過自動(dòng)計(jì)量裝置計(jì)量后，自動(dòng)下料進(jìn)入往復(fù)式單螺桿 擠出機(jī)中混煉并擠出造粒，制得超高壓直流電纜用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料預(yù)混料；
[0019] (2)將⑴中所得的超高壓直流電纜用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料預(yù)混料與配用用量 的交聯(lián)劑在高速混料機(jī)中混合，混合溫度為55-60°C，混合時(shí)間5-15min，制得超高壓直流 電纜用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料。
[0020] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：在材料原料中加入離子液體修飾碳納米管，均化電場(chǎng)， 避免絕緣層電場(chǎng)應(yīng)力集中，在輸電和斷電的瞬間可以快速導(dǎo)出電荷，提高輸電安全性；此外 選用選擇性能良好的基體樹脂及潔凈度高的導(dǎo)電炭黑，使成纜表面光滑。另在加工中在無 塵凈化室內(nèi)完成生產(chǎn)，保證了產(chǎn)品的超潔凈性，防止成纜表面缺陷，最大限度地減小電場(chǎng)應(yīng) 力集中，提高電纜的輸電安全性和使用壽命，且配方更簡(jiǎn)單，工藝穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性高， 為電纜生產(chǎn)商的工藝設(shè)定提供更大的空間。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合具體實(shí)施例及對(duì)比實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例 是用于說明本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)，而本發(fā)明不受以下實(shí)施例的限制。實(shí)施例 中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體要求做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中 的條件。另外，沒有特殊說明時(shí)，下面的"份"指質(zhì)量份。
[0022] 下述具體實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例中所采用的樹脂為醋酸乙烯酯含量為15% -20% 的乙烯-醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯含量為10 % -25 %的乙烯-丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯含量 為12 % -25 %的乙烯-丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯含量為15 % -25 %的乙烯-丙烯酸丁酯中 的至少一種，且上述樹脂的恪融指數(shù)為190°CX2. 16kg下5-10g/10min，邵氏硬度A小于 90 〇
[0023] 所采用的導(dǎo)電炭黑的吸油值大于180cc/100g，325目篩余物小于2ppm，水分含量 小于0. 1 %，硫含量小于0. 02 %，灰分含量小于0. 01 %，可以選用導(dǎo)電槽黑、導(dǎo)電爐黑、超導(dǎo) 電爐黑、特導(dǎo)電爐黑和乙炔炭黑中的至少一種，下述選用乙炔炭黑。
[0024] 所采用的抗氧劑為抗氧劑300、抗氧劑1010、抗氧劑1024、抗氧劑168、酚類抗氧 劑、胺類抗氧劑、硫代雙酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑中的至少一種。所采用的潤(rùn)滑分散 劑為聚乙烯蠟。所采用的交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯、聚三烯丙基異三聚氰酸酯、過氧化苯甲 酰、過氧化氫二異丙苯、和雙叔丁基過氧化二異丙基苯中至少一種。
[0025] 具體實(shí)施例1
[0026] -種超高壓直流電纜用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料A，由按照重量份計(jì)的下述各組分 組成：樹脂50份、離子液體修飾碳納米管2份、導(dǎo)電炭黑50份、抗氧劑1. 0份、潤(rùn)滑分散劑 5. 0份、交聯(lián)劑1. 1份；其中所述離子液體修飾碳納米管具有式（I)所示通式：
[0027]
[0028]其中n =6,且 R=C1。
[0029] 上述超高壓直流電纜用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料A的制備方法，包括下述步驟：
[0030] (1)按照上述配方用量，將樹脂、離子液體修飾碳納米管、導(dǎo)電炭黑、抗氧劑和潤(rùn)滑 分散劑在凈化等級(jí)為1000級(jí)的空間內(nèi)通過自動(dòng)計(jì)量裝置計(jì)量后，自動(dòng)下料進(jìn)入往復(fù)式單 螺桿擠出機(jī)中混煉并擠出造粒，制得超高壓直流電纜用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料預(yù)混料；
[0031] (2)將（1)中所得的超高壓直流電纜用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料預(yù)混料與配用用量 的交聯(lián)劑在高速混料機(jī)中混合，混合溫度為60°C，混合時(shí)間5-15min，制得超高壓直流電纜 用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料A。
[0032] 具體實(shí)施例2
[0033] -種超高壓直流電纜用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料B，由按照重量份計(jì)的下述各組分 組成：樹脂60份、離子液體修飾碳納米管3份、導(dǎo)電炭黑50份、抗氧劑1. 1份、潤(rùn)滑分散劑 4. 0份、交聯(lián)劑1. 1份；其中所述離子液體修飾碳納米管具有式（I)所示通式：
[0034]
[0035] 其中η= 4,且R=Br。
[0036] 上述超高壓直流電纜用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料B的制備方法如具體實(shí)施例1中所 述。
[0037] 具體實(shí)施例3
[0038] -種超高壓直流電纜用超潔凈半導(dǎo)電屏蔽材料C，由按照重量份計(jì)的下述各組分 組成：樹脂60份、離子液體修飾碳納米管4份、導(dǎo)電炭黑40份、抗氧劑1. 1份、潤(rùn)滑分散劑 4. 0份、交聯(lián)劑1. 1份；其中所述離子液體修飾碳納米管具有式（I)所示通式：
[0039]
[0040] 其中η= 4,且R=N03。
[0041]