专利名称：电缆半导电屏蔽材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及电缆半导电屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤 第一步、将100重量份的线性低密度聚乙烯或乙烯-乙酸乙烯共聚物、0. 1-5 重量份的抗氧剂以及10-50重量份的炭黑一同放入密炼机中混炼进行混炼； 所述的混炼是指在温度为373K-378K的环境下混炼10-15分钟。 第二步、将0. l-5重量份的交联剂加入密炼机后保温混炼，得到高压直流电 缆半导屏蔽电材料。
所述的保温混炼是指在373K-378K的温度下混炼10-15分钟。 本发明有效抑制绝缘材料中空间电荷的积聚，并且提高空间电荷注入的电场 阈值，降低空间电荷限制电流(SCLC)引起的绝缘材料电导率增大的效应，在 -601^/111111外加电场下加电压60分钟后，电缆绝缘XLPE内有较多量的空间电荷注 入，由于空间电荷引起的电场畸变率达到了40%;采用EVA掺杂导电炭黑作为半 导电屏蔽材料，XLPE内注入的电荷量明显减少，在-60kV/mm外加电场下加电压60 分钟后XLPE内电场畸变率仅为14X;采用LLDPE掺杂超导电炭黑作为半导电屏蔽 材料，XLPE内注入的电荷量也有所减少，在-60kV/mm外加电场下加电压60分钟后 XLPE内电场畸变率仅为19 % 。
图l.本发明实施例1材料作为半导电屏蔽材料，在-60kV/mm外加电场下加 压60分钟时绝缘材料XLPE内空间电荷与电场分布图； 其中a为空间电荷分布，b为电场分布。
图2.本发明实施例2材料作为半导电屏蔽材料，在-60kV/ram外加电场下加 压60分钟时绝缘材料XLPE内空间电荷与电场分布图； 其中a为空间电荷分布，b为电场分布。
图3.本发明实施例3材料作为半导电屏蔽材料，在-60kV/mm外加电场下加 压60分钟时绝缘材料XLPE内空间电荷与电场分布图； 其中a为空间电荷分布，b为电场分布。 图4.电流密度与外加电场的对数曲线图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下 进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限 于下述的实施例。 实施例l
将50克掺杂炭黑浓度为30% ^的低密度聚乙烯与0. 5克抗氧剂1010放入哈克 转矩流变仪中混炼，混炼温度为378K，混炼时间为10分钟，再将l. 15克过氧化二 枯基放入哈克转矩流变仪混炼10分钟，混炼温度保持在378K。经后期交联处理， 得到一种可用于高压直流塑料电缆的半导电屏蔽材料。
实施例2
将35克乙烯-乙酸乙烯共聚物、2克抗氧剂1010、 15克导电炭黑放入哈克转矩 流变仪中混炼，混炼温度为378K，混炼时间为10分钟，再将l. 15克过氧化二枯基 放入哈克转矩流变仪混炼10分钟，混炼温度保持在378K。经后期交联处理，得到 一种可用于高压直流塑料电缆的半导电屏蔽材料。
实施例3
将35克线性低密度聚乙烯、0.5克抗氧剂1010、 15克超导电炭黑放入哈克转 矩流变仪中混炼，混炼温度为378K，混炼时间为15分钟，再将1.15克过氧化二枯 基放入哈克转矩流变仪混炼15分钟，混炼温度保持在378K。再经后期交联处理， 得到一种可用于高压直流塑料电缆的半导电屏蔽材料。
采用以上实施例l-3所制备的材料作为半导电屏蔽材料，测量绝缘材料XLPE 在-60kV/mra的外加电场下加压60分钟时的空间电荷与电场分布分别如图l、图2、 图3所示
在-60kV/mm外电场下，采用实施例l所制备的材料，XLPE内靠近阴阳电极的 两侧(A为阳极，B为阴极)都有较多量的同极性电荷的注入，XLPE内电场的最大 值为-8 . 396X 107V/ram，电场畸变率为40%;
采用实施例2所制备的材料，XLPE内注入的电荷量较少，靠近阴极的一侧只 有非常少量的负的同极性电荷注入，XLPE内电场的最大值为-6 . 842 X 107 V/mm， 电场畸变率为14%;
采用实施例3所制备的材料，XLPE内注入的电荷量也较少，XLPE内电场的最 大值为-7. 141X107V/mm，电场畸变率为19%。采用本发明所制备的材料作为半 导电屏蔽材料可以显著降低塑料绝缘XLPE内的电场畸变。采用以上实施例1-3所制备的材料作为半导电屏蔽材料，测量绝缘材料XLPE 在不同电场下，电流密度与外加电场的对数曲线如图4所示。在外加电场分别为 -10kV/mm、 -20kV/mm与-30kV/mm电场下，采用实施例2与实施例3的材料作为 半导电屏蔽材料，流经XLPE的电流密度较小。
权利要求
1、一种电缆半导电屏蔽材料，其特征在于，该材料的组分及其含量为乙烯-乙酸乙烯共聚物或线性低密度聚乙烯100重量份、炭黑10-50重量份、抗氧剂0.1-5重量份以及交联剂0.1-5重量份。
2、 根据权利要求1所述的电缆半导电屏蔽材料，其特征是，所述的乙烯-乙酸乙烯共聚物的熔融指数为150-400g/10min，密度小于0. 96g/cm3，乙酸乙烯 的含量为28%。
3、 根据权利要求1所述的电缆半导电屏蔽材料，其特征是，所述的线性低 密度聚乙烯的熔融指数为l-10g/10min，密度小于0.92 g/cm3。
4、 根据权利要求1所述的电缆半导电屏蔽材料，其特征是，所述的炭黑为 普通导电炭黑或超导电炭黑，该炭黑的炭黑粒子粒径为15-30nm， BET比表面积 为125-1000m7g。
5、 根据权利要求1所述的电缆半导电屏蔽材料，其特征是，所述的交联剂 为氧化二枯基、过氧化二叔丁基、2, 5-二甲基-2， 5-二 (叔丁基过氧)-乙炔或 2， 5-二甲基-2， 5二 (叔丁基过氧)-己烷叔丁基氢。
6、 根据权利要求1所述的电缆半导电屏蔽材料，其特征是，所述的抗氧剂 为抗氧剂1010或抗氧剂300。
7、 一种根据权利要求1所述的电缆半导电屏蔽材料的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤第一步、将100重量份的线性低密度聚乙烯或乙烯-乙酸乙烯共聚物、0.1-5 重量份的抗氧剂以及10-50重量份的炭黑一同放入密炼机中混炼进行混炼；第二步、将0.1-5重量份的交联剂加入密炼机后保温混炼，得到高压直流电 缆半导屏蔽电材料。
8、 根据权利要求7所述的根据权利要求1所述的电缆半导电屏蔽材料的制备 方法，其特征是，所述的混炼是指在温度为373K-378K的环境下混炼10-15分钟。
9、 根据权利要求7所述的根据权利要求1所述的电缆半导电屏蔽材料的制备 方法，其特征是，所述的保温混炼是指在373K-378K的温度下混炼10-15分钟。
全文摘要
一种电缆制造技术领域的电缆半导电屏蔽材料及其制备方法，所述材料的组分及其含量为乙烯-乙酸乙烯共聚物或线性低密度聚乙烯100重量份、炭黑10-50重量份、抗氧剂0.1-5重量份以及交联剂0.1-5重量份。本发明有效抑制绝缘材料中空间电荷的积聚，并且提高空间电荷注入的电场阈值，降低空间电荷限制电流(SCLC)引起的绝缘材料电导率增大的效应，在-60kV/mm外加电场下加电压60分钟后XLPE内电场畸变率仅为14％～19％。
文档编号H01B9/00GK101585943SQ20091005331
公开日2009年11月25日 申请日期2009年6月18日 优先权日2009年6月18日
发明者吴建东, 毅 尹, 王俏华, 王雅群, 川 蔡 申请人:上海交通大学