一种阻燃半导电屏蔽料及其制备方法和应用与流程

本发明属于高分子材料，具体涉及一种阻燃半导电屏蔽料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、通常情况下，6kv及以上中高压电力电缆一般都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层，主要目的是为了均匀导体线芯电场和绝缘层电场。外半导屏蔽层与绝缘层外表面接触良好，同时与金属护套等电位可以避免绝缘表面的裂纹或缺陷引起的局部放电。

2、市场上半导电屏蔽料基本采用炭黑、碳纳米管等填充提高材料的导电性能，而且通常添加比例较高，此类材料本身是易燃材料，因此即使增加阻燃剂，材料的阻燃性也并不理想，现有的少量无卤阻燃半导电产品具有的阻燃性能较差，只是表征材料氧指数提高，与实际成束燃烧没有正相关关系。因此，亟需研发一种同时具备较高导电性能、阻燃性能的半导电屏蔽材料。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种阻燃半导电屏蔽料及其制备方法和应用。该阻燃半导电屏蔽料具有较好的力学性能，同时可以在保证材料低电阻率的情况下，获得较好的阻燃性能以及达到低烟密度(高透光率)要求。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种阻燃半导电屏蔽料，包括以下重量份计的组分：聚烯烃30～50份、相容剂5～10份、阻燃剂60～80份、导电填料5～20份、分散剂0.5～2份、分散助剂0.5～2份、抗氧剂0.5～2份；所述分散助剂为端羟基超支化聚酯；所述端羟基超支化聚酯中的端羟基数量≥20个/mol，分子量＞2500g/mol。

3、优选地，所述端羟基超支化聚酯中的端羟基数量为20～45个/mol，分子量为2600-11500g/mol。

4、本发明中所述端羟基超支化聚酯可选自武汉超支化树脂科技有限公司生产的h104、h203、h204、h303、h402、h403中的一种或几种。

5、优选地，所述阻燃半导电屏蔽料，包括以下重量份计的组分：聚烯烃40～45份、相容剂6～7.5份、阻燃剂70～75份、导电填料10～15份、分散剂1～1.5份、分散助剂1～1.5份、抗氧剂0.75～1份。

6、优选地，所述分散剂与分散助剂的质量比为(1-1.5)：(1-1.5)。

7、优选地，所述分散剂在所述阻燃半导电屏蔽料中的含量为0.4wt％-1.5wt％。

8、优选地，所述分散助剂在所述阻燃半导电屏蔽料中的含量为0.4wt％-1.5wt％。

9、优选地，所述聚烯烃为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、poe中的一种或者几种。

10、更优选地，所述聚烯烃为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、poe三者的混合物，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、poe的质量比为(1～3)：(1～2)：(1～2)。当乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、poe的质量比为(2～2.5)：(1～1.5)：1时，制得的阻燃半导电屏蔽料具有的综合效果最佳。

11、优选地，所述端羟基超支化聚酯包括脂肪族或芳香族端羟基超支化聚酯。

12、优选地，所述导电填料为膨胀石墨、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。

13、优选地，所述相容剂主要为pe接枝物、poe接枝物中的至少一种。

14、优选地，所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种。

15、优选地，所述分散剂为硬脂酸盐、pe蜡、硅烷偶联剂中的至少一种。

16、优选地，所述抗氧剂主要为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、硫代二丙酸双十八酯中的至少一种。

17、一种所述阻燃半导电屏蔽料的制备方法，包括以下步骤：

18、在导电填料中加入分散剂，第一次搅拌，加入除阻燃剂外的其余组分，第二次搅拌，然后加入阻燃剂，继续搅拌，之后进行密炼，挤出，造粒，制得阻燃半导电屏蔽料。

19、优选地，所述第一次搅拌的时间为3～7min，所述第二次搅拌和继续搅拌的时间均为1～3min。

20、优选地，所述密炼为密炼至130～150℃。

21、优选地，所述挤出的温度为80～120℃，转速为200～300rpm。

22、一种所述阻燃半导电屏蔽料在制备电力电缆中的应用。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、(1)本发明在配方组分中加入特定含量的端羟基超支化聚酯作为分散助剂，其表面具有的大量羟基活性集团，可以有效地和导电填料表面的羟基、羧基等活性基团结合，另一端的聚合物材料和聚烯烃填料也有很好的相容性，结合分散剂，实现了导电填料的高效分散，避免了团聚，最终实现在低导电填料添加量(添加量≤13wt％，最低可至3wt％)的情况下获得优异的导电性能，同时挤出得到的成品线材料表面光滑无颗粒感，且大大减少了导电填料对材料阻燃性能的负面影响。

25、(2)本发明制得的阻燃半导电屏蔽料具有较高的阻燃性能，可以通过单根垂直燃烧，相比于氧指数提升，更有利于中压电力电缆成束燃烧通过，可以配合阻燃聚乙烯材料提高中压电力电缆成束的燃烧通过概率。

技术特征：

1.一种阻燃半导电屏蔽料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：聚烯烃30～50份、相容剂5～10份、阻燃剂60～80份、导电填料5～20份、分散剂0.5～2份、分散助剂0.5～2份、抗氧剂0.5～2份；所述分散助剂为端羟基超支化聚酯；所述端羟基超支化聚酯中的端羟基数量≥20个/mol，分子量＞2500g/mol。

2.如权利要求1所述阻燃半导电屏蔽料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：聚烯烃40～45份、相容剂6～7.5份、阻燃剂70～75份、导电填料10～15份、分散剂1～1.5份、分散助剂1～1.5份、抗氧剂0.75～1份。

3.如权利要求1所述阻燃半导电屏蔽料，其特征在于，至少包括以下(1)～(2)中的一项：

4.如权利要求1所述阻燃半导电屏蔽料，其特征在于，所述导电填料为膨胀石墨、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。

5.如权利要求1所述阻燃半导电屏蔽料，其特征在于，至少包括以下(1)～(4)中的一项：

6.一种如权利要求1～5任一所述阻燃半导电屏蔽料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述第一次搅拌的时间为3～7min，所述第二次搅拌和继续搅拌的时间均为1～3min。

8.如权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述密炼为密炼至130～150℃。

9.如权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述挤出的温度为80～120℃，转速为200～300rpm。

10.一种如权利要求1～5任一所述阻燃半导电屏蔽料在制备电力电缆中的应用。

技术总结
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种阻燃半导电屏蔽料及其制备方法和应用。所述阻燃半导电屏蔽料，包括以下重量份计的组分：聚烯烃30～50份、相容剂5～10份、阻燃剂60～80份、导电填料5～20份、分散剂0.5～2份、分散助剂0.5～2份、抗氧剂0.5～2份；所述分散助剂为端羟基超支化聚酯；所述端羟基超支化聚酯中的端羟基数量≥20个/mol，分子量＞2500g/mol。本发明制得的阻燃半导电屏蔽料具有较好的力学性能，同时可以在保证材料低电阻率的情况下，获得较好的阻燃性能以及达到高透光率要求。

技术研发人员：邓建清,陈平绪,叶南飚,陈延安,付晓
受保护的技术使用者：金发科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13