一种电缆护套导电组合物、氯丁橡胶护套材料及制备方法与流程

本技术涉及电缆高分子材料的，尤其是涉及一种电缆护套导电组合物、氯丁橡胶护套材料及制备方法。

背景技术：

1、普通电缆的外护套是由绝缘电阻较大的材料制成，但是在高压或超高压电缆中，如果外护套仍然使用绝缘电阻较大的材料，在不能多点连续接地的情况下，距离接地点较远位置的护套上易于积聚形成危险电压，会危及电缆的安全运行，也存在导致施工人员触电的风险。所以在高压或超高压电力电缆领域，需要采用导电性良好的半导电外护套，即使存在不能多点连续接地的情况，半导电的护套也易于将护套上感应的电荷导向接地点进行放电，能有效提升高压或超高压电缆的使用安全性。

2、目前常见的提高电力电缆外护套导电性的方法是利用导电炭黑作为导电填料添加在电缆外护套材料中，例如公开号为cn102140214a的中国专利中公开的一种添加超导电炭黑的电缆材料及其制法，又如公告号为cn102993637a的中国专利中公开的一种半导电柔性电缆护套料，其利用40b2导电炭黑和超导电炭黑350g的混合物来使电缆护套料具有半导电性。

3、但是对于高压或超高压电缆护套，要使其具有更高的导电性，往往需要加入大量的导电炭黑，过量导电炭黑会影响护套的拉伸强度、断裂伸长率等机械性能，且护套表面光滑度会降低，但作为电缆护套材料其拉伸强度、断裂伸长率、表面光滑度都是十分重要的性能，因此，提高导电炭黑的量从而提高电缆护套的导电性能显然不是最优的解决方案，需要寻求一种新的电缆护套材料，既能满足高的导电性能需求，又能控制导电炭黑用量、维持表观和力学性能良好。

技术实现思路

1、为了改善目前半导电电缆护套材料导电性能提高时存在的技术缺陷，本技术的第一个目的在于提供一种电缆护套用导电组合物，其能够增强电缆护套材料的导电性，还易于与电缆护套材料的其他有机组分共混。

2、本技术的第二个目的在于提供一种氯丁橡胶护套材料，其具有高导电性和良好的力学性能。

3、本技术的第三个目的在于提供一种上述的高导电耐磨氯丁橡胶护套材料的制备方法，具有组分易于共混、粉尘污染小、生产效率高的优点。

4、为了实现本技术的第一个目的，本技术提供一种电缆护套用导电组合物，采用如下技术方案：

5、一种电缆护套用导电组合物，其特征在于，所述导电组合物包括导电炭黑、碳纳米管、碘、增塑剂，所述碘为单质碘。

6、进一步地，所述导电炭黑、碳纳米管、单质碘、增塑剂的重量份之比为30～40:6:1.5:15～25。

7、进一步地，所述增塑剂为聚醚类增塑剂tp-90b。发明人经过实验验证，增塑剂使用聚醚类增塑剂tp-90b时，可以增加高分子键的活力，对氯丁橡胶材料的离子导电率提升有明显的帮助。

8、进一步地，所述导电炭黑采用vxc72r导电炭黑。vxc72r导电炭黑具有低硫含量和低灰分含量的特点，导电效果更优。

9、进一步地，所述碳纳米管的电阻率为600～900μω·m。

10、为了实现本技术的第二个目的，本技术提供一种氯丁橡胶护套材料，采用如下技术方案：

11、一种氯丁橡胶护套材料，其特征在于，含有50～80重量份的上述导电组合物，还包含以下重量份的原料：

12、氯丁橡胶80～120份

13、阻燃剂2～10份

14、抗氧剂3～6份

15、吸酸剂3～6份

16、交联剂4～8份。

17、导电炭黑为空穴结构，具有吸附特性。导电炭黑中掺杂碘后，导电炭黑的空穴能够限制碘的移动，碘使导电炭黑中的空穴和自由电子的分布状态、自由度发生改变，同时，导电炭黑的空穴为电子扩散提供了足够多的通道，能够使电子在不易传导电子的氯丁橡胶材料中进行比较活跃的扩散，提高材料的导电性能。

18、碳纳米管具有高导电性和高纵横比，作为填料加入氯丁橡胶材料中后，可形成新的导电通道，又可对固定碘的导电炭黑粒子起到桥联聚集作用，最终与富集单质碘的导电炭黑形成电荷转移复合体，能够显著提高氯丁橡胶材料的导电性。因此，本技术导电组合物中的导电炭黑、碳纳米管、碘三种组分联用后，对材料导电性提升效果远优于导电炭黑的单独使用，且三种组分联用后，能够避免导电炭黑用量过大带来的材料缺陷。增塑剂在导电组合物中有助于提高导电炭黑、碳纳米管的分散性，以形成均匀且分散性良好的电荷转移复合体，即使加工过程中导电组合物经过放置，仍然能够与本技术护套材料的其他组分形成均匀分散，方便生产。同时增塑剂能够帮助无机的导电炭黑、碳纳米管、碘与有机物氯丁橡胶等迅速共混。另一方面，碳纳米管和导电炭黑的桥连有助于进一步提高氯丁橡胶材料的机械强度。

19、进一步地，所述阻燃剂为三氧化二锑、二硫化钼中的任意一种或所述三氧化二锑、二硫化钼按照质量比为1:2的比例混合而成；

20、所述抗氧剂为4,4'-二辛基二苯胺、n-(对甲苯磺酰胺基)-n'-苯基对苯二胺中的任意一种或所述4,4'-二辛基二苯胺、n-(对甲苯磺酰胺基)-n'-苯基对苯二胺按照质量比为3～5:1的比例混合而成；

21、所述吸酸剂为氧化镁；

22、所述交联剂为氧化锌。

23、进一步地，所述原料还包含：

24、润滑剂5～10重量份，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸、n，n'-亚乙基双硬脂酰胺中的任意一种或两种及两种以上的混合物；

25、交联助剂1～3重量份，所述交联助剂为na-22(2-巯基咪唑啉)、dm(2、2'-二硫代二苯并噻唑)中的任意一种或两种的混合物；

26、抗静电剂3～6重量份，所述抗静电剂为hts905、264a中的任意一种或两种的混合物。

27、为了实现本技术的第三个目的，本技术提供的一种高导电耐磨氯丁橡胶护套材料的制备方法，采用如下的技术方案：

28、一种高导电耐磨氯丁橡胶护套材料的制备方法，其特征在于，包括预处理导电组合物的步骤和将所述导电组合物与原料捏炼、开炼的步骤。

29、进一步地，所述预处理导电组合物的步骤包括：将导电炭黑、碳纳米管加入预热至25～35℃的混合装置中，30～70r/min低速搅拌1.5～2.5min，后将单质碘、增塑剂加入，80～120r/min搅拌6～10min，得到所述导电组合物，所述导电组合物采用eva袋按20～25kg/包封装待用；

30、所述导电组合物与原料捏炼、开练的步骤包括：

31、s1，将制备的所述导电组合物与氯丁橡胶、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂、吸酸剂、交联助剂、抗静电剂送入捏炼机进行捏炼，捏炼时间5～7min，后加入交联剂继续捏炼1.5～2.5min，捏炼结束排胶温度≤110℃；

32、s2，对s1所得的物料滤胶；

33、s3，对s2滤胶后的物料进行开炼、薄通、碾页，得到成品料。

34、导电组合物中的主要成分导电炭黑、碳纳米管、碘均为无机物，其和有机物氯丁橡胶存在共混分散性、均匀性的问题，导电组合物中增加增塑剂有助于解决该共混问题。在此基础上，本技术进一步通过上述技术方案对导电组合物进行预处理，利用温度和足够的搅拌力度及搅拌时间，促使导电组合物内部先形成均匀分散的电荷转移复合体，然后再将和其他原料共混。此时导电组合物内部已经通过物理的协效作用形成一个整体，与有机相的分散难度得以大大减小，所制备的材料导电性和稳定性提高。同时，相对于导电炭黑、碳纳米管、碘与本技术其他组分直接共混后形成电荷转移复合体的方式，本技术预处理时显著增加了三种促进导电性的组分的接触几率，电荷转移复合体形成效率更高，成功率也更高，对提高本技术护套材料最终的导电性能十分有利，也缩短了原料混合时间，减小了混料时的粉尘污染。

35、综上所述，本技术提供了一种高导电耐磨氯丁橡胶护套材料及其制备方法，具有以下有益效果：本技术通过导电填料及制备工艺的改进，减小了护套材料中导电炭黑的用量，因而规避了导电炭黑用量过高带来的一系列护套表观和力学性能削减的问题，与此同时，还能够使电缆护套材料生产时具有易操作性、高效性，生产的护套材料具有高的导电性能和良好的力学性能，用于高压或超高压电缆护套使用时整体安全系数更高，使用寿命更长。