[发明专利]一种电力电缆用可剥离交联型EVA半导电屏蔽材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导电屏蔽材料，具体涉及一种电力电缆用可剥离交联型EVA半导电屏蔽材料及其制备方法。

背景技术

半导电屏蔽层是高压电缆结构的重要组成部分，能够使电缆内部的电场分布更加均匀，减少应力集中对电缆绝缘层造成的破坏，延长电缆使用寿命。然而，特别是在高压电缆中，现有的半导电屏蔽料在电阻稳定性、光洁性、纯净度方面均有不足，还存在体积电阻率波动大、屏蔽层表面不够平整、有毛刺或凸出物等问题，半导电屏蔽料的界面容易因局部放电、场强及水等作用下导致电缆破坏。目前通常需要在基础树脂中添加导电填料，但导电填料存在粒径较大、分布不均等问题，导致电缆内部电场局部集中造成电缆损坏。

方也、党智敏等人在其《新型中高压半导电屏蔽料的制备与性能研究》一文中，使用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为聚合物基体，炭黑为主要导电填料，引入少量多壁碳纳米管为第二组分填料并固定导电填料的总含量为35wt%，增强复合材料体积电阻率的热稳定性，但导电填料炭黑的直接掺杂易造成其分布不均匀，制备的屏蔽层表面不够平整。

从改善电缆的长期运行能力的电气性能和安全、可靠性能考虑，现代电缆结构和工艺中要求绝缘屏蔽层必须具备可剥离性。由于目前交联聚乙烯绝缘料多是采用过氧化二异丙苯硫化的，若屏蔽料完全采用过氧化二异丙苯硫化，二者有较为相似的硫化特性，屏蔽料与绝缘料界面易产生化学键，增加了界面间粘接力，因而剥离强度大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种电力电缆用可剥离交联型EVA半导电屏蔽材料及其制备方法。

一种电力电缆用可剥离交联型EVA半导电屏蔽材料，其制备首先将炭黑进行表面氧化处理，再使用硅烷偶联剂KH550将其氨基官能团化，然后与顺丁烯二酸酐、丙三醇等接枝共聚反应，得到超支化端羟基聚酯接枝改性炭黑填料，之后以EVA为主要原料，加入改性炭黑填料、交联剂过氧化二异丙苯等添加剂共混，制备一种可剥离交联型EVA屏蔽料。

具体步骤如下：

（1）炭黑的表面氧化处理：

将18-25份炭黑与65-90份氧化剂加入到三口烧瓶中，机械搅拌，油浴加热，在75-85℃温度下反应8-11小时，反应结束后，冷却到室温，过滤，用去离子水反复洗涤，直到滤液呈中性为止，最后将滤渣于70-85℃下烘干，即得表面氧化改性炭黑；

（2）炭黑的氨基官能团化：

称取上述氧化改性炭黑置于装有乙醇的三颈烧瓶中，然后加入7-16份硅烷偶联剂KH550和7-16份氨水，超声分散25-35分钟，之后转入油浴锅中加热至70-90℃搅拌回流反应3-5小时，然后升温至110-130℃继续回流反应1-3小时，蒸馏去除无水乙醇，取出样品，研磨，置于80-110℃干燥烘干；

（3）超支化端羟基聚酯接枝改性炭黑填料：

称取3-8份顺丁烯二酸酐加入烧瓶中，再缓缓倒入3-8份丙三醇，在60-70℃恒温水浴搅拌下反应25-40分钟后，加入上述经KH550改性炭黑，继续搅拌直至炭黑颗粒在溶液中分散均匀，加入用少量温水溶解完全后的7-16份季戊四醇，搅拌混合均匀，将反应体系移入旋转蒸发器中进行减压反应，将酯化反应生成的水与体系分离，控制油浴温度在130-145℃，继续反应时间8-12小时，抽滤，将所得粉体用乙醇、去离子水反复洗涤后，烘干得到超支化端羟基聚酯接枝改性炭黑填料；

（4）预混料的制备：

先将2/3份的上述接枝改性炭黑填料与85-105份EVA在110-130℃、60r/m下混合25-35分钟，然后分多次加入2-5份石蜡、1-4份抗氧剂300的混合物，在130-150℃、45r/m共混8-12分钟，并将混合均匀后的共混物冷却后切粒备用；

（5）设定哈克转矩流变仪参数为120℃、45r/m，将上述预混料与余下接枝改性炭黑填料混合20-40分钟，然后在60-70℃下加入交联剂2-6份过氧化二异丙苯，混合5-10分钟后挤出、切粒，之后在平板热压机上热压成型，即得半导电屏蔽材料。

其中，所述的氧化剂由浓硫酸与过氧化氢混合组成，其中浓硫酸的用量为65-70%。

其中，所述的步骤（2）中使用的硅烷偶联剂KH550与氨水的质量比为1:1。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：