[发明专利]一种基于高石墨化程度导电炭黑制备高压电缆半导电屏蔽料的方法

说明书

本发明提供了一种基于高石墨化程度导电炭黑制备高压电缆半导电屏蔽料的方法，属于交联聚乙烯绝缘电缆半导电屏蔽材料领域。该高压电缆半导电屏蔽料，包括以下重量份的组分：极性聚烯烃共聚物60～65份、导电炭黑30～35份和加工助剂6‑8.5份；所述导电炭黑为高石墨化导电炭黑，所述高石墨化导电炭黑的含碳量96％。本发明基于高石墨化导电炭黑制备的高压电缆半导电屏蔽料呈现优异的电性能和机械性能，并且具有极佳的表面光洁度，能够满足高压电缆使用要求。本发明生产工艺简单，成本低廉，使用方面，有利于推广应用。

技术领域

本发明涉及一种基于高石墨化程度导电炭黑制备高压电缆半导电屏蔽料的方法，属于交联聚乙烯绝缘电缆半导电屏蔽材料领域。

背景技术

半导电屏蔽层是中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，减少电应力集中对电缆绝缘层造成的破坏。因此，半导电屏蔽料的质量直接影响着电缆的使用安全性及运行寿命。半导电屏蔽层所用材料主要将导电炭黑以及各种助剂掺杂于高分子基体中并通过熔融混合制备而成。作为半导电屏蔽料最为关键的组分，导电炭黑的品质决定着半导电屏蔽料的加工性能、力学性能、电性能及表面光洁度等关键指标。中国专利公开号CN201510641938介绍了一种采用具有极高吸油值的超导电炭黑作为导电填料制备高压直流电缆用半导电屏蔽的方法，尽管该屏蔽料能够满足直流电缆的应用指标，但是超导电炭黑需要特殊的生产工艺，其价格远远高于常规技术生产的导电炭黑。因此，这极大程度上限制了超导电炭黑在高压屏蔽料领域的应用。

目前，常规技术生产的导电炭黑已经能够满足中低压半导电屏蔽料的应用指标，但仍无法满足高压半导电屏蔽料的使用要求，尤其是表面光洁度无法达到超光滑的要求。这主要是因为现有技术生产的导电炭黑石墨化结构不完善(即石墨化程度低)，带来导电性能不足、杂质含量大、分散性差等问题。因此，生产高石墨化程度导电炭黑并将其应用于高压半导电屏蔽料，有望实现超光滑高压半导电屏蔽的制备，这对高压电缆的发展具有重要的科学价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于高石墨化程度导电炭黑制备高压电缆半导电屏蔽料的方法。该方法将高石墨化导电炭黑应用于高压半导电屏蔽料中，克服了将普通导电炭黑填充高压电缆半导电屏蔽料存在的填充量过大，材料的机械性能和加工性能劣化，高压电缆半导电屏蔽料表面不光滑，凸起点多的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高压电缆半导电屏蔽料，其特征在于，包括以下重量份的组分：极性聚烯烃共聚物60～65份、导电炭黑30～35份和加工助剂6～8.5份；所述导电炭黑为高石墨化导电炭黑，所述高石墨化导电炭黑的含碳量96％。

导电炭黑的石墨化程度按照含碳量的不同，可以分为低石墨化导电炭黑，含碳量为87％-92％；中石墨化导电炭黑，含碳量为93％-96％，高石墨化导电炭黑，含碳量96％。发明人通过研究发现，高石墨化导电炭黑的杂质含量少，导电性能高，能够在较低的填充量下即可达到导电性能要求，将其应用于高压电缆半导电屏蔽料中，得到的高压电缆半导电屏蔽料，机械性能和加工流动性更好，并且挤出表面更光滑，毛刺或突出物更少。

所述高石墨化导电炭黑是通过在炭黑的生产阶段调控原料油与空气的比例，进而避免空气过剩，实现高石墨化导电炭黑的制备。

优选地，所述极性聚烯烃共聚物为乙烯丙烯酸丁酯，所述乙烯丙烯酸丁酯在190℃和2.16kg下的熔融指数8～10g/min，断裂伸长率≥700％。

乙烯丙烯酸丁酯的热分解温度为330℃，远高于乙烯-醋酸乙烯共聚物的热分解温度240℃，乙烯丙烯酸丁酯可以最大化减少基料的受热分解，延长高压电缆的使用寿命。熔融指数范围8-10g/min，保证了体系基本的流动性能，只需添加少量润滑剂即可满足加工性能。

优选地，所述加工助剂包括以下重量份的组分：交联剂1份、偶联剂2份、抗氧剂0.5份、润滑剂1份、和分散剂2份。