[发明专利]一种具有弱PTC效应的高压电缆半导电屏蔽料及其制备方法和应用

说明书

本申请属于电缆材料技术领域，尤其涉及一种具有弱PTC效应的高压电缆半导电屏蔽料及其制备方法和应用。本申请提供的高压电缆半导电屏蔽料包括树脂基体、复合导电填料和交联剂，其中，复合导电填料中纳米石墨片起到桥接作用将导电炭黑串联起来形成高效稳定导电网络，能够显著提高高压电缆半导电屏蔽料导电网络稳定性，进而抑制半导电内屏蔽料PTC效应，本申请提供的高压电缆半导电屏蔽料解决了现有半导体屏蔽料中只加入导电炭黑填料，在高温条件下电阻率难以满足性能要求的技术问题。

技术领域

本申请属于电缆材料技术领域，尤其涉及一种具有弱PTC效应的高压电缆半导电屏蔽料及其制备方法和应用。

背景技术

随着城市化建设的迅猛发展，城市负荷日趋密集、电网结构日益复杂，国内主要城市已经形成了大容量集中性的电力负荷中心，亟需建设超高压大容量的输变电工程来实现大规模电能的集中输送。然而，城市土地资源非常有限，使用成本很高，同时又要满足现代城市对整洁美观的建设要求，传统的大容量架空线路输电已经无法满足现代城市输供电的各项需求。因此，用电量的增加、城市大规模电能的集中输送以及环境友好型转化等方面的要求为高电压大容量输电电缆的应用带来了新的发展机遇。高压电缆半导电屏蔽料作为生产高压电缆的关键原材料，半导电屏蔽料的品质对高压电缆的使用安全、运行寿命至关重要。

高压电缆半导电屏蔽料以乙烯-丙烯酸丁酯(EBA)或乙烯-丙烯酸乙酯(EEA)为基体树脂，添加导电炭黑、功能助剂等填料，通过双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，并加入交联剂进行预交联制备而成。高压电缆半导电屏蔽料需添加大量的导电炭黑以满足电气性能要求，而大量的导电炭黑会减低半导电屏蔽料的拉伸强度和断裂生长率等力学性能，导致无法满足力学性能要求，同时也加大了半导电屏蔽料的加工难度和生产成本。而在高压电缆半导电屏蔽料中加入少量的导电炭黑难以形成连通的导电网络，无法满足电学性能要求，尤其是在高温下电阻率会出现显著增加的趋势，即呈现明显的PTC效应，进而可能导致高压电缆运行稳定性，引发安全事故。因此，如何削弱高压电缆半导电屏蔽料的PTC效应是需要解决的关键难题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种具有弱PTC效应的高压电缆半导电屏蔽料及其制备方法和应用，用于解决现有高压电缆半导体屏蔽料中只加入导电炭黑填料，在高温条件下电阻率难以满足性能要求的技术问题。

本申请第一方面提供了一种具有弱PTC效应的高压电缆半导电屏蔽料，包括：树脂基体、复合导电填料和交联剂；

其中，所述复合导电填料包括：导电炭黑与纳米石墨片。

优选的，所述纳米石墨片的纯度99.9％，厚度40nm，片径为3～6um。

需要说明的是，纳米石墨片为多层结构，剥离后的单层石墨片由于只有一个碳原子，厚度与碳原子离子半径近似，在0.4nm左右，本申请提供的石墨片厚度小于40nm，纳米石墨片的层数小于100层，避免了纳米石墨片由于过厚导致导电性能下降，抑制PTC效应能力减弱。

优选的，所述导电炭黑的DBP吸收值为120-200ml/100g，灰分含量＜0.2％。

优选的，所述复合导电填料中，所述导电炭黑与所述纳米石墨片的质量比为25～29:1～5。

优选的，所述高压电缆半导电屏蔽料还包括：功能助剂。

优选的，以质量份计算，所述高压电缆半导电屏蔽料包括：

优选的，所述树脂基体为乙烯-丙烯酸丁酯和/或乙烯-丙烯酸乙酯树脂。

优选的，所述交联剂为过氧化二异丙基苯和/或过氧化二异丙苯。

优选的，功能助剂包括：分散剂、偶联剂、润滑剂和抗氧剂。

优选的，所述分散剂为乙撑双硬脂酰胺和/或油酸酰胺。