超高压直流电缆用超洁净半导电屏蔽材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力电缆用半导电屏蔽材料极其制备方法，尤其涉及一种超高压 直流电缆用超洁净半导电屏蔽材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 一直以来，制约超高压直流电缆输电的核心问题是严重的空间电荷积累，这可能 导致局部电场应力集中而致使绝缘击穿，因此如何使半导电屏蔽材料均化电场，在输电和 断电的瞬间可以快速导出电荷，提高输电安全性，同时防止成缆表面缺陷，最大限度地减小 电场应力集中，提高电缆的输电安全性和使用寿命，成为当前亟待解决的技术难题。
【发明内容】
[0003] 为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种超高压直流电缆用超洁 净半导电屏蔽材料及其制备方法，由该制备方法制备所得的材料能最大限度地减小电场应 力集中，提高电缆的输电安全性和使用寿命。
[0004] 本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005] -种超高压直流电缆用超洁净半导电屏蔽材料，由按照重量份计的下述各组分组 成：树脂50-100份、离子液体修饰碳纳米管1-10份、导电炭黑40-90份、抗氧剂0. 1-2份、 润滑分散剂〇. 5-10份、交联剂0. 1-5份；其中所述离子液体修饰碳纳米管具有式（I)所 示通式：
[0006]
[0007]其中 η为0-6之间的整数，且包括
0和6;R为 Cl、Br、N03、CH3C02、BF4、PFf^ (CF3S02)2N〇
[0008] 其优选的技术方案是：
[0009] 该超高压直流电缆用超洁净半导电屏蔽材料，由按照重量份计的下述各组分组 成：树脂60-90份、离子液体修饰碳纳米管2-8份、导电炭黑50-80份、抗氧剂0. 2-1. 5份、 润滑分散剂1.0-8.0份、交联剂0.2-4.0份，其中所述离子液体修饰碳纳米管具有式（I) 所示通式：
[0010]
[0011] 其中η为 0-6 之间的整数，且包括 0 和 6;R为Cl、Br、N03、CH3C02、BF4、PFf^ (CF3S02)2N〇
[0012] 其中所述树脂为醋酸乙烯酯含量为15% -20%的乙烯-醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯 含量为10% -25%的乙烯-丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯含量为12% -25%的乙烯-丙烯酸乙 酯和丙烯酸丁酯含量为15% -25%的乙烯-丙烯酸丁酯中的至少一种，且上述树脂的熔融 指数为190°CX2. 16kg下5-10g/10min，邵氏硬度A小于90。
[0013] 所述导电炭黑的吸油值大于180cc/100g，325目筛余物小于2ppm，水分含量小于 0. 1 %，硫含量小于0. 02 %，灰分含量小于0. 01 %，所述导电炭黑为导电槽黑、导电炉黑、超 导电炉黑、特导电炉黑和乙炔炭黑中的至少一种，优选为乙炔炭黑。
[0014] 所述抗氧剂为抗氧剂300、抗氧剂1010、抗氧剂1024、抗氧剂168、酸类抗氧剂、胺 类抗氧剂、硫代双酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
[0015] 所述润滑分散剂为聚乙烯蜡。
[0016] 所述的交联剂为过氧化二异丙苯、聚三烯丙基异三聚氰酸酯、过氧化苯甲酰、过氧 化氢二异丙苯、和双叔丁基过氧化二异丙基苯中至少一种。
[0017] 本发明还公开了一种上述超高压直流电缆用超洁净半导电屏蔽材料的制备方法， 该方法包括下述步骤：
[0018] (1)按照配方用量，将树脂、离子液体修饰碳纳米管、导电炭黑、抗氧剂和润滑分散 剂在净化等级为1000级的空间内通过自动计量装置计量后，自动下料进入往复式单螺杆 挤出机中混炼并挤出造粒，制得超高压直流电缆用超洁净半导电屏蔽材料预混料；
[0019] (2)将⑴中所得的超高压直流电缆用超洁净半导电屏蔽材料预混料与配用用量 的交联剂在高速混料机中混合，混合温度为55-60°C，混合时间5-15min，制得超高压直流 电缆用超洁净半导电屏蔽材料。
[0020] 本发明的有益技术效果是：在材料原料中加入离子液体修饰碳纳米管，均化电场， 避免绝缘层电场应力集中，在输电和断电的瞬间可以快速导出电荷，提高输电安全性；此外 选用选择性能良好的基体树脂及洁净度高的导电炭黑，使成缆表面光滑。另在加工中在无 尘净化室内完成生产，保证了产品的超洁净性，防止成缆表面缺陷，最大限度地减小电场应 力集中，提高电缆的输电安全性和使用寿命，且配方更简单，工艺稳定，产品质量稳定性高， 为电缆生产商的工艺设定提供更大的空间。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例及对比实施例对本发明进行详细说明。应理解，这些实施例 是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的限制。实施例 中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中 的条件。另外，没有特殊说明时，下面的"份"指质量份。
[0022] 下述具体实施例和对比实施例中所采用的树脂为醋酸乙烯酯含量为15% -20% 的乙烯-醋酸乙烯酯、丙烯酸甲酯含量为10 % -25 %的乙烯-丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯含量 为12 % -25 %的乙烯-丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯含量为15 % -25 %的乙烯-丙烯酸丁酯中 的至少一种，且上述树脂的恪融指数为190°CX2. 16kg下5-10g/10min，邵氏硬度A小于 90 〇
[0023] 所采用的导电炭黑的吸油值大于180cc/100g，325目筛余物小于2ppm，水分含量 小于0. 1 %，硫含量小于0. 02 %，灰分含量小于0. 01 %，可以选用导电槽黑、导电炉黑、超导 电炉黑、特导电炉黑和乙炔炭黑中的至少一种，下述选用乙炔炭黑。
[0024] 所采用的抗氧剂为抗氧剂300、抗氧剂1010、抗氧剂1024、抗氧剂168、酚类抗氧 剂、胺类抗氧剂、硫代双酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。所采用的润滑分散 剂为聚乙烯蜡。所采用的交联剂为过氧化二异丙苯、聚三烯丙基异三聚氰酸酯、过氧化苯甲 酰、过氧化氢二异丙苯、和双叔丁基过氧化二异丙基苯中至少一种。
[0025] 具体实施例1
[0026] -种超高压直流电缆用超洁净半导电屏蔽材料A，由按照重量份计的下述各组分 组成：树脂50份、离子液体修饰碳纳米管2份、导电炭黑50份、抗氧剂1. 0份、润滑分散剂 5. 0份、交联剂1. 1份；其中所述离子液体修饰碳纳米管具有式（I)所示通式：
[0027]
[0028]其中n =6,且 R=C1。
[0029] 上述超高压直流电缆用超洁净半导电屏蔽材料A的制备方法，包括下述步骤：
[0030] (1)按照上述配方用量，将树脂、离子液体修饰碳纳米管、导电炭黑、抗氧剂和润滑 分散剂在净化等级为1000级的空间内通过自动计量装置计量后，自动下料进入往复式单 螺杆挤出机中混炼并挤出造粒，制得超高压直流电缆用超洁净半导电屏蔽材料预混料；
[0031] (2)将（1)中所得的超高压直流电缆用超洁净半导电屏蔽材料预混料与配用用量 的交联剂在高速混料机中混合，混合温度为60°C，混合时间5-15min，制得超高压直流电缆 用超洁净半导电屏蔽材料A。
[0032] 具体实施例2
[0033] -种超高压直流电缆用超洁净半导电屏蔽材料B，由按照重量份计的下述各组分 组成：树脂60份、离子液体修饰碳纳米管3份、导电炭黑50份、抗氧剂1. 1份、润滑分散剂 4. 0份、交联剂1. 1份；其中所述离子液体修饰碳纳米管具有式（I)所示通式：
[0034]
[0035] 其中η= 4,且R=Br。
[0036] 上述超高压直流电缆用超洁净半导电屏蔽材料B的制备方法如具体实施例1中所 述。
[0037] 具体实施例3
[0038] -种超高压直流电缆用超洁净半导电屏蔽材料C，由按照重量份计的下述各组分 组成：树脂60份、离子液体修饰碳纳米管4份、导电炭黑40份、抗氧剂1. 1份、润滑分散剂 4. 0份、交联剂1. 1份；其中所述离子液体修饰碳纳米管具有式（I)所示通式：
[0039]
[0040] 其中η= 4,且R=N03。
[0041]