本发明涉及半导电技术领域，具体而言，涉及一种半导电聚酯薄膜、其制作方法及电缆。
背景技术：
在电力电缆中，在导体和绝缘、绝缘和外屏蔽之间必须有半导电屏蔽层是公认的高压交流或直流电缆必须具有的结构，半导电屏蔽层是中、高压电力电缆中至关重要的一层，其起到均匀电场的作用，可以降低绝缘层内的电应力，防止绞合导体和绝缘表面发生电晕放电，防止在短路时因导体过热而引起绝缘的损伤，长期运行经验表明半导电屏蔽层对电缆使用寿命也有重大影响。
现有技术中半导电屏蔽层通常由聚合物和导电碳黑组成。例如，公布号为CN102492199A的中国专利公开了一种电缆半导电屏蔽材料，包括以下组份和质量份数：聚乙烯和/或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和/或改性橡胶100份；导电碳黑10-50份；沸石1-5份；交联剂1.5-5份；抗氧剂0.1-1份。再例如，公布号为CN 103450548 A中国专利公开了一种半导电可剥离屏蔽电缆专用材料，其特征在于，按照重量份数包括以下组分：不饱和脂共聚物50份，软质聚合物30份，导电炭黑50份，抗氧剂3份、膨胀剂5份、交联剂3份、白油5份。
然而，上述半导电材料虽有良好的半导电性能、优越的抗张强度和耐温性能，但存在厚度大(均在0.1mm以上)，克重大(均在100-150g/m2)，无防水功能，且制作成本高。因此，如何提供一种厚度薄、克重小、具有防水功能且制作成本低的半导电材料，成为目前亟待解决的技术难题。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种半导电聚酯薄膜、其制作方法及电缆，以提供一种厚度薄、克重小、具有防水功能且制作成本低的半导电材料。
根据本发明的一个方面，提供了一种半导电聚酯薄膜，该半导电聚酯薄膜包括聚酯薄膜，以及设置于聚酯薄膜的一个表面上的纳米导电颗粒涂层。
进一步地，纳米导电颗粒涂层由包含纳米导电颗粒的导电液进行喷涂和烘干后得到。
进一步地，导电液包含5～10wt％的纳米导电颗粒、30～40wt％的油性丙烯酸乳液和40～50wt％的乙脂。
进一步地，纳米导电颗粒选自纳米碳黑、纳米中空碳管或纳米银颗粒中的任一种或多种。
进一步地，纳米导电颗粒的粒径小于100nm。
进一步地，纳米导电颗粒涂层的厚度为0.025～0.05mm，聚酯薄膜的厚度为0.025～0.1mm。
根据本发明的另一个方面，提供了一种上述半导电聚酯薄膜的制作方法，该制作方法包括以下步骤：配制包含纳米导电颗粒的导电液；将导电液喷涂至聚酯薄膜的一个表面上，然后对导电液进行真空烘干。
进一步地，配制导电液的步骤包括：将5～10wt％的纳米导电颗粒、30～40wt％的油性丙烯酸乳液和40～50wt％的乙脂进行混合搅拌，得到混合液；对混合液进行球磨，再经1000目不锈钢网过滤后，得到导电液。
进一步地，采用智能喷枪进行喷涂，其中喷涂压力为2～4kg/m2，喷涂量为5～10g/m2，喷涂速度为10～20kg/小时。
进一步地，真空烘干的步骤中，烘干压力小于等于负一个大气压，烘干温度为150～170℃。
本发明还提供了一种电缆，包括导体和绝缘层，该电缆还包括设置于导体和绝缘层之间的半导电聚酯薄膜，该半导电聚酯薄膜为本发明提供的半导电聚酯薄膜。
本发明提供的半导电聚酯薄膜具有半导性较好、绝缘性较高、耐高温(基材熔点260℃)、防水、厚度薄、强度大等特点，可广泛运用于高压矿用电缆、中压电缆、超高压110KV、220KV电缆导体表面半导电尼龙带的外层绕包，以及制造室内防静电地毯，防静电、防电信号等特殊墙壁表面的材料。使用此产品，既提高制造电缆等性能，也降低生产成本，产品也便于回收与分类。其生产工艺简单，制作过程环境友好，采用高温真空烘干技术，达到高效、节能目的。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明实施方式所提供的半导电聚酯薄膜的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明提供了一种半导电聚酯薄膜。如图1所示，该半导电聚酯薄膜包括聚酯薄膜，以及设置于聚酯薄膜的一个表面上的纳米导电颗粒涂层。
本发明提供的半导电聚脂薄膜是在常规聚脂薄膜(厚0.025-0.1mm)表面，运用智能喷涂技术，喷涂纳米导电液，经烘干而成。具有半导性、绝缘性、耐高温(基材熔点260℃)、防水、厚度薄、强度大等特点。可广泛运用于高压矿用电缆、中压电缆、超高压110KV、220KV电缆导体表面半导电尼龙带的外层绕包，以及制造室内防静电地毯，防静电、防电信号等特殊墙壁表面的材料。半导电聚脂薄膜可做到厚在0.05mm，克重在50g/m2的薄型半导电材料。其中，聚酯薄膜可以采用本领域常见的类型，例如PET薄膜等。
本发明中，纳米导电颗粒涂层由包含纳米导电颗粒的导电液进行喷涂和烘干后得到。导电液可以采用本领域中常见的类型，只要导电液中包含纳米导电颗粒并且能够进行喷涂即可。而发明人对本领域所有的导电液进行实验研究后发现，当导电液包含5～10wt％的纳米导电颗粒、30～40wt％的油性丙烯酸乳液和40～50wt％的乙脂，所制备得到的纳米导电颗粒涂层的绝缘性更高、耐高温更好、防水性更好。
本发明提供的纳米导电颗粒涂层中，纳米导电颗粒可以采用本领域中常见的类型，例如纳米导电颗粒选自纳米碳黑、纳米中空碳管或纳米银颗粒中的任一种或多种。优选地，纳米导电颗粒的粒径小于100nm。纳米导电颗粒涂层的厚度可以为0.025～0.05mm，聚酯薄膜的厚度可以为0.025～0.1mm。
进一步地，发明人发现，当纳米导电颗粒为纳米中空碳管，或者纳米中空碳管和纳米碳黑时，所制备得到的纳米导电颗粒涂层的绝缘性更高、耐高温更好、防水性更好。当然，纳米导电颗粒的类型并不限于上述实施例，还可以为其他导电颗粒，例如纳米铝颗粒，或者镀铝银颗粒等。
根据本发明的另一个方面，提供了一种上述半导电聚酯薄膜的制作方法，该制作方法包括以下步骤：配制包含纳米导电颗粒的导电液；将导电液喷涂至聚酯薄膜的一个表面上，然后对导电液进行真空烘干。
上述生产工艺简单，制作过程环境友好，采用高温真空烘干技术，达到高效、节能目的。该项目产品性能优、造价低、用途广泛，目前在国内及世界上其它国家均没有使用。纳米性能半导电聚脂薄膜运用于高压电缆、高性能防静电地毯及防辐射、防电波干扰的材料制作，运用广泛，是生产上述领域内产品的理想产品，属国内首创。使用此产品，既提高制造电缆等性能，也降低生产成本，产品也便于回收与分类(用油性乙脂冲洗即可分类)。
上述制作方法中，关键技术有两个：一是纳米导电液配制，二是喷枪喷涂技术控制及真空干燥技术，这两个技术之间相互关联。发明人经过大量实验和理论研究后，得到了最佳工艺参数，包括：第一方面，配制导电液的步骤包括：将5～10wt％的纳米导电颗粒、30～40wt％的油性丙烯酸乳液和40～50wt％的乙脂进行混合搅拌，得到混合液；对混合液进行球磨，再经1000目不锈钢网过滤后，得到导电液。第二方面，采用智能喷枪进行喷涂，其中喷涂压力为2～4kg/m2，喷涂量为5～10g/m2，喷涂速度为10～20kg/小时；真空烘干的步骤中，烘干压力小于等于负一个大气压，烘干温度为150～170℃。
其中，压力设定在2～4kg/m2的目的是使喷嘴喷出液体要达到雾状的智能喷枪。实验结果表明，采用上述最佳工艺参数所制备的纳米导电颗粒涂层的绝缘性更高、耐高温更好、防水性更好。当然，纳米导电液配制、喷枪喷涂技术控制及真空干燥技术的工艺参数并不仅限于上述实施例。
当然，半导电聚酯薄膜的制作方法还包括后续步骤，例如收卷，真空包装等，其具体方法及参数为本领域现有技术，在此不再赘述。
本发明还提供了一种电缆，包括导体和绝缘层，该电缆还包括设置于导体和绝缘层之间的半导电聚酯薄膜，该半导电聚酯薄膜为本发明提供的半导电聚酯薄膜。当然，本发明提供的电缆中，绝缘和外屏蔽之间也可以设置半导电聚酯薄膜。
上述半导电聚酯薄膜是中、高压电力电缆中至关重要的一层，其起到均匀电场的作用，可以降低绝缘层内的电应力，防止绞合导体和绝缘表面发生电晕放电，防止在短路时因导体过热而引起绝缘的损伤，长期运行经验表明半导电屏蔽层对电缆使用寿命也有重大影响。
下面将结合实施例进一步说明本发明提供的半导电聚酯薄膜及其制作方法。
实施例1
本实施例提供的半导电聚酯薄膜包括厚度为0.025mm的PET薄膜，以及设置于PET薄膜的一个表面上的纳米导电颗粒涂层，其中纳米导电颗粒涂层的厚度为0.025mm，纳米导电颗粒为纳米碳黑，纳米导电颗粒的粒径分布为50～70nm。
上述半导电聚酯薄膜的制作方法包括以下步骤：(1)配制导电液：将10wt％的纳米导电颗粒、40wt％的油性丙烯酸乳液和50wt％的乙脂进行混合搅拌，得到混合液；对混合液进行球磨，再经1000目不锈钢网过滤后，得到导电液；(2)采用智能喷枪将导电液喷涂至聚酯薄膜的一个表面上，其中喷涂压力为3kg/m2，喷涂量为7g/m2，喷涂速度为15kg/小时；(3)对导电液进行真空烘干，其中烘干压力小于负一个大气压，烘干温度为160℃。
实施例2
本实施例提供的半导电聚酯薄膜包括厚度为0.1mm的PET薄膜，以及设置于PET薄膜的一个表面上的纳米导电颗粒涂层，其中纳米导电颗粒涂层的厚度为0.05mm，纳米导电颗粒为纳米碳黑，纳米导电颗粒的粒径分布为50～70nm。
上述半导电聚酯薄膜的制作方法包括以下步骤：(1)配制导电液：将10wt％的纳米导电颗粒、40wt％的油性丙烯酸乳液和50wt％的乙脂进行混合搅拌，得到混合液；对混合液进行球磨，再经1000目不锈钢网过滤后，得到导电液；(2)采用智能喷枪将导电液喷涂至聚酯薄膜的一个表面上，其中喷涂压力为3kg/m2，喷涂量为7g/m2，喷涂速度为15kg/小时；(3)对导电液进行真空烘干，其中烘干压力小于负一个大气压，烘干温度为160℃。
实施例3
本实施例提供的半导电聚酯薄膜包括厚度为0.05mm的PET薄膜，以及设置于PET薄膜的一个表面上的纳米导电颗粒涂层，其中纳米导电颗粒涂层的厚度为0.025mm，纳米导电颗粒为纳米中空碳管，纳米导电颗粒的粒径分布为50～70nm。
上述半导电聚酯薄膜的制作方法包括以下步骤：(1)配制导电液：将10wt％的纳米导电颗粒、40wt％的油性丙烯酸乳液和50wt％的乙脂进行混合搅拌，得到混合液；对混合液进行球磨，再经1000目不锈钢网过滤后，得到导电液；(2)采用智能喷枪将导电液喷涂至聚酯薄膜的一个表面上，其中喷涂压力为3kg/m2，喷涂量为7g/m2，喷涂速度为15kg/小时；(3)对导电液进行真空烘干，其中烘干压力小于负一个大气压，烘干温度为160℃。
实施例4
本实施例提供的半导电聚酯薄膜包括厚度为0.05mm的PET薄膜，以及设置于PET薄膜的一个表面上的纳米导电颗粒涂层，其中纳米导电颗粒涂层的厚度为0.025mm，纳米导电颗粒为纳米银颗粒，纳米导电颗粒的粒径分布为50～70nm。
上述半导电聚酯薄膜的制作方法包括以下步骤：(1)配制导电液：将10wt％的纳米导电颗粒、40wt％的油性丙烯酸乳液和50wt％的乙脂进行混合搅拌，得到混合液；对混合液进行球磨，再经1000目不锈钢网过滤后，得到导电液；对混合液进行球磨，再经1000目不锈钢网过滤后，得到导电液；(2)采用智能喷枪将导电液喷涂至聚酯薄膜的一个表面上，其中喷涂压力为3kg/m2，喷涂量为7g/m2，喷涂速度为15kg/小时；(3)对导电液进行真空烘干，其中烘干压力小于负一个大气压，烘干温度为160℃。
实施例5
本实施例提供的半导电聚酯薄膜包括厚度为0.05mm的PET薄膜，以及设置于PET薄膜的一个表面上的纳米导电颗粒涂层，其中纳米导电颗粒涂层的厚度为0.025mm，纳米导电颗粒为纳米中空碳管，纳米导电颗粒的粒径分布为110～140nm。
上述半导电聚酯薄膜的制作方法包括以下步骤：(1)配制导电液：将10wt％的纳米导电颗粒、40wt％的油性丙烯酸乳液和50wt％的乙脂进行混合搅拌，得到混合液；对混合液进行球磨，再经1000目不锈钢网过滤后，得到导电液；对混合液进行球磨，再经1000目不锈钢网过滤后，得到导电液；(2)采用智能喷枪将导电液喷涂至聚酯薄膜的一个表面上，其中喷涂压力为3kg/m2，喷涂量为7g/m2，喷涂速度为15kg/小时；(3)对导电液进行真空烘干，其中烘干压力小于负一个大气压，烘干温度为160℃。
实施例6
本实施例提供的半导电聚酯薄膜包括厚度为0.05mm的PET薄膜，以及设置于PET薄膜的一个表面上的纳米导电颗粒涂层，其中纳米导电颗粒涂层的厚度为0.025mm，纳米导电颗粒为纳米中空碳管，纳米导电颗粒的粒径分布为50～70nm。
上述半导电聚酯薄膜的制作方法包括以下步骤：(1)配制导电液：将5wt％的纳米导电颗粒、30wt％的油性丙烯酸乳液和75wt％进行混合搅拌，得到混合液；对混合液进行球磨，再经1000目不锈钢网过滤后，得到导电液；(2)采用智能 喷枪将导电液喷涂至聚酯薄膜的一个表面上，其中喷涂压力为2kg/m2，喷涂量为5g/m2，喷涂速度为10kg/小时；(3)对导电液进行真空烘干，其中烘干压力小于负一个大气压，烘干温度为170℃。
实施例7
本实施例提供的半导电聚酯薄膜包括厚度为0.05mm的PET薄膜，以及设置于PET薄膜的一个表面上的纳米导电颗粒涂层，其中纳米导电颗粒涂层的厚度为0.025mm，纳米导电颗粒为纳米中空碳管，纳米导电颗粒的粒径分布为50～70nm。
上述半导电聚酯薄膜的制作方法包括以下步骤：(1)配制导电液：将20wt％的纳米导电颗粒、40wt％的油性丙烯酸乳液和40wt％进行混合搅拌，得到混合液；对混合液进行球磨，再经1000目不锈钢网过滤后，得到导电液；(2)采用智能喷枪将导电液喷涂至聚酯薄膜的一个表面上，其中喷涂压力为4kg/m2，喷涂量为10g/m2，喷涂速度为20kg/小时；(3)对导电液进行真空烘干，其中烘干压力小于负一个大气压，烘干温度为150℃。
实施例8
本实施例提供的半导电聚酯薄膜包括厚度为0.05mm的PET薄膜，以及设置于PET薄膜的一个表面上的纳米导电颗粒涂层，其中纳米导电颗粒涂层的厚度为0.025mm，纳米导电颗粒为纳米中空碳管，纳米导电颗粒的粒径分布为50～70nm。
上述半导电聚酯薄膜的制作方法包括以下步骤：(1)配制导电液：将30wt％的纳米导电颗粒、30wt％的油性丙烯酸乳液和40wt％进行混合搅拌，得到混合液；对混合液进行球磨，再经1000目不锈钢网过滤后，得到导电液；(2)采用智能喷枪将导电液喷涂至聚酯薄膜的一个表面上，其中喷涂压力为4.5kg/m2，喷涂量为10.4g/m2，喷涂速度为21kg/小时；(3)对导电液进行真空烘干，其中烘干压力小于负一个大气压，烘干温度为180℃。
对比例1
本对比例提供的半导电材料为厚度为0.05mm的半导电无纺布，该半导电材料通过将纤维浸渍于水性导电液烘干而成。
对比例2
本对比例提供的半导电材料为厚度为0.05mm的半导电尼龙带，该半导电材料通过将基布浸渍于水性导电液烘干而成。
本发明还测试了实施例1至8以及对比例1至2得到的产品的性能(包括厚度、克重、防水性能、耐高温性能和表面电阻，测试结果如表1所示。
表1
由表1可以得知，与对比例1和2相比，实施例1至8所得到的半导电聚酯薄膜具有更低的厚度和克重。且实施例1至8所得到的半导电聚酯薄膜具有防水性能，而对比例1和2得到的半导电材料部具备防水性能。
从以上实施例可以看出，本发明上述的实例实现了如下技术效果：本发明提供的半导电聚酯薄膜具有半导性较好、绝缘性较高、耐高温(基材熔点260℃)、防水、厚度薄、强度大等特点，可广泛运用于高压矿用电缆、中压电缆、超高压110KV、220KV电缆导体表面半导电尼龙带的外层绕包，以及制造室内防静电地毯，防静电、防电信号等特殊墙壁表面的材料。使用此产品，既提高制造电缆等性能，也降低生产成本，产品也便于回收与分类。其生产工艺简单，制作过程环境友好，采用高温真空烘干技术，达到高效、节能目的。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。