高压电缆用屏蔽材料的制备方法与流程

1.本发明涉及电缆屏蔽材料技术领域，具体涉及高压电缆用屏蔽材料的制备方法。


背景技术：

2.电力工业是关系我国国计民生的基础产业，保障电力稳定供应事关国家的安全与经济的发展。随着经济的迅猛发展，城市化建设进程的加快，人们生活水平的不断提高，电力需求也进入了高速增长阶段。目前，我国电能主要来源于火力发电，利用风力、水力、太阳能等可再生资源发电是未来电力行业发展的必然趋势。然而，这些丰富的清洁能源主要集中在我国的中西部地区，东部稀少，“西电东送”是实现资源的合理开发、优化配置、高效利用的科学战略，这对远距离输电技术提出了更高的要求。相比于高压交流输电技术，高压直流输电不仅具备输送容量大、线路损耗小、造价成本低等优点，而且系统运行可靠性更高、稳定性更好，连锁故障风险更低，已成为当今电力系统发展的重点。电缆是构成电力系统的关键介质，是我国高输电技术发展的重要制约因素。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。
3.现有技术生产的屏蔽材料在电性能方面有着严重的缺陷，相比国外的产品，屏蔽材料性能较差，制备过程中使用的导电填料较多，加工成本较高，并且电缆的抗老化性能不好。
4.为此提出高压电缆用屏蔽材料的制备方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：为解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供了高压电缆用屏蔽材料的制备方法。
6.本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：高压电缆用屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
7.s1：向溶剂中加入石墨烯，并进行超声处理分散；
8.s2：向分散液中加入炭黑，并搅拌混合均匀；
9.s3：另取基料加热溶解在溶剂中，等待均匀分散；
10.s4：将步骤s3中混合物和步骤s2中的混合物均匀混合搅拌，并加入导电填料；
11.s5：对混合物进行二次超声处理并添加润滑剂；
12.s6：再向溶液中添加抗氧剂；
13.s7：等待复合材料冷却后，用平板硫化机进行压片处理；
14.s8：对材料样品进行后续测试。
15.进一步地，所述步骤s1中溶剂为二甲苯。
16.进一步地，所述步骤s2中炭黑为乙炔炭黑。
17.进一步地，所述步骤s3中的基料为乙烯－醋酸乙烯酯共聚物(eva)，且乙烯－醋酸
乙烯酯共聚物(eva)在六十摄氏度的条件下溶于二甲苯。
18.进一步地，所述步骤s4中导电填料中炭黑含量为百分之十五至百分之四十五。
19.进一步地，所述步骤s5中的润滑剂包括硬脂酰胺和液体石蜡，且硬脂酰胺的含量为99wt.％，且液体石蜡的含量为99wt.％。
20.进一步地，所述步骤s7中平板硫化机在110摄氏度5mpa的条件下进行压片处理，10分钟后取出样品在5mpa、通冷却水的条件下进行冷压并进行后续测试。
21.进一步地，所述步骤s8中样品测试包括外观形貌测试、电学性能测试、热学性能测试和力学性能测试。
22.本发明的有益效果如下：
23.本发明通过在复合材料中添加石墨烯，使得复合材料的断裂伸长率与拉伸强度都呈下降趋势，通过加入润滑剂来降低材料同加工机械以及eva内部分子之间的摩擦，从而改善材料的加工性能，使材料易于成型加工，当未添加抗氧剂时，样品发生脆化，这是因为高温条件加速了样品的老化，聚合物分子链发生降解或断裂，改变了复合材料原来的性能，本发明在添加了抗氧剂后，复合材料的脆化现象有了明显的改善，随着抗氧剂含量的增加，复合材料的拉伸强度变化率与断裂伸长率变化率不断降低，该制备方法制作完成的电缆屏蔽材料达到了抗拉伸、抗断裂、耐高温、高强度的效果，有效提升了高压电缆屏蔽材料的功能性，从而延长了电缆屏蔽材料的使用寿命，进而变相降低了使用成本。
附图说明
24.图1是本发明流程示意图；
25.图2是本发明基料项目数据示意图；
26.图3是本发明导电填料数据示意图；
27.图4是本发明样品测试环节逻辑框图。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220v市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
32.在本发明实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位
或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.如图1所示，高压电缆用屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
34.s1：向溶剂中加入石墨烯，并进行超声处理分散；
35.s2：向分散液中加入炭黑，并搅拌混合均匀；
36.s3：另取基料加热溶解在溶剂中，等待均匀分散；
37.s4：将步骤s3中混合物和步骤s2中的混合物均匀混合搅拌，并加入导电填料；
38.s5：对混合物进行二次超声处理并添加润滑剂；
39.s6：再向溶液中添加抗氧剂；
40.s7：等待复合材料冷却后，用平板硫化机进行压片处理；
41.s8：对材料样品进行后续测试。
42.如图1所示，步骤s1中溶剂为二甲苯。
43.如图1所示，步骤s2中炭黑为乙炔炭黑。
44.如图2所示，步骤s3中的基料为乙烯－醋酸乙烯酯共聚物(eva)，且乙烯－醋酸乙烯酯共聚物(eva)在六十摄氏度的条件下溶于二甲苯，更具体的为，基料还可使用乙烯－丙烯酸乙酯共聚物(eea)与低密度聚乙烯共聚物(ldpe)。
45.如图3所示，步骤s4中导电填料中炭黑含量为百分之十五至百分之四十五，更具体的为，炭黑在屏蔽层内的导电机理是在聚合物基体中，炭黑颗粒紧密堆叠贯穿聚合物基体形成致密的链状的导电网络。当然，这些链状的导电网络并不是连续的，在导电网络的形成过程中会遇到很多来自于高分子链带来的阻力。因此当炭黑作为导电填料时，必须添加很多量来构成导电网络，炭黑的含量需要进行严格控制，若炭黑密度过高，则不利于屏蔽层的连续挤出性能，而当炭黑的添加量过低时，则可能达不到屏蔽层要求的导电性能。
46.如图1所示，步骤s5中的润滑剂包括硬脂酰胺和液体石蜡，且硬脂酰胺的含量为99wt.％，且液体石蜡的含量为99wt.％，更具体的为，在复合材料加工挤出时不但会与挤出机的接触面发生摩擦，复合材料的内部也会发生摩擦。过大的摩擦力可能导致材料难w加工，甚至产生焦烧现象，并且，在需要添加大量导电填料的情况下，不加润滑剂也会使复合材料的挤出性能受到影响。
47.如图1所示，步骤s7中平板硫化机在110摄氏度5mpa的条件下进行压片处理，10分钟后取出样品在5mpa、通冷却水的条件下进行冷压并进行后续测试。
48.如图4所示，步骤s8中样品测试包括外观形貌测试、电学性能测试、热学性能测试和力学性能测试，更具体的为，外观形貌测试中通过对复合材料的微观断面形貌进行检测，观察分散均匀度，通过电学性能测试对复合材料的体积电阻率进行检测，通过热学性能测试，检测复合材料在不同温度下的性能表现，从而测试复合材料的耐高温性能，通过力学性能测试检测复合材料的拉伸、压缩性能。
49.综上所述：本发明通过在复合材料中添加石墨烯，使得复合材料的断裂伸长率与拉伸强度都呈下降趋势，通过加入润滑剂来降低材料同加工机械以及eva内部分子之间的摩擦，从而改善材料的加工性能，使材料易于成型加工，当未添加抗氧剂时，样品发生脆化，这是因为高温条件加速了样品的老化，聚合物分子链发生降解或断裂，改变了复合材料原
来的性能，本发明在添加了抗氧剂后，复合材料的脆化现象有了明显的改善，随着抗氧剂含量的增加，复合材料的拉伸强度变化率与断裂伸长率变化率不断降低，该制备方法制作完成的电缆屏蔽材料达到了抗拉伸、抗断裂、耐高温、高强度的效果，有效提升了高压电缆屏蔽材料的功能性，从而延长了电缆屏蔽材料的使用寿命，进而变相降低了使用成本。
50.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。