一种含巴克球元素的高压电缆用导体屏蔽料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种导体屏蔽料，特别是一种含巴克球元素的额定电压110kV及以上 高压电缆用导体屏蔽料，属于电线电缆技术领域。
【背景技术】
[0002] 巴克球（buckyball)，又称为C60,包含60个碳原子，以足球形状排列，具有近似石 墨的SP2混成轨域，每个碳原子仅与相邻的三个碳原子键结，具有三个S键和一个31键， 其化学性质相当稳定，即使在时速高达二万四千公里的速度下撞击钢板也不会破裂，若在 氮气中加热其晶体至550°C则会升华，在室温下呈紫红色固态分子晶体。目前，巴克球在电 缆行业中尚未被应用。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种含巴克球元素的高压电缆用导体屏蔽 料，同时提供该屏蔽料的制备方法，将巴克球加入到导体屏蔽料中，从而提高电缆的载流 量，降低输电损耗，节能降耗。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0005] -种含巴克球元素的高压电缆用导体屏蔽料，它是由以下重量份的原料制成：乙 烯-乙酸乙烯共聚物80~150份、巴克球20~40份、导电炭黑10~30份、润滑剂5~10 份、抗氧化剂〇. 5~1. 0份、交联剂8~15份、接枝剂4~7份。
[0006] 上述的含巴克球元素的高压电缆用导体屏蔽料，优选的，所述原料的重量份为：乙 烯-乙酸乙烯共聚物100份、巴克球30份、导电炭黑25份、润滑剂8. 5份、抗氧化剂0. 8份、 交联剂10份、接枝剂5份。
[0007] 前述的含巴克球元素的高压电缆用导体屏蔽料，优选的，所述的乙烯-乙酸乙烯 共聚物是选用EVA460,导电炭黑是采用高结构炭黑，润滑剂是选用7#工业白油，抗氧化剂 是选用抗氧剂1010,交联剂是选用过氧化二异丙苯，接枝剂是选用TRD-200P。
[0008] 前述的含巴克球元素的高压电缆用导体屏蔽料的制备方法，包括如下步骤：
[0009]1)、将乙烯-乙酸乙烯共聚物放入共振过滤机中进行过滤，将乙烯-乙酸乙烯共聚 物中结块的部分震成粉末状和将乙烯-乙酸乙烯共聚物料里面的杂质过滤出来，得A料；
[0010] 2)、将巴克球、导电炭黑、润滑剂和抗氧化剂放入密炼机中，混合均匀，得B料；
[0011] 3)、将上述步骤的A料和B料混合，然后放入密封的混炼机中混合5~10分钟，混 合均匀后再放入双螺杆造粒机中进行混炼造粒，并切成直径约4_、高度约3mm的颗粒；
[0012]4)、将符合要求的颗粒过滤到双螺杆造粒机机头下方的共振颗粒筛选箱内，经过 多道冷风将颗粒吹到管道里进行冷却到50~60°C;
[0013] 5)、将冷却好的颗粒吸入高速混炼机中，将交联剂和接枝剂混合后，采用喷淋的方 式将交联剂和接枝剂喷洒在颗粒上混炼8~10分钟，待交联剂和接枝剂渗透到颗粒里面后 再采用风冷方式冷却到30~40 °C，得颗粒料C ;
[0014] 6)、将上述颗粒料C放入吸收料斗内，在温度为50~70°C的条件下均化4~6h， 然后采用风冷方式冷却到25~40 °C，最后称重包装。
[0015] 本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明首次把巴克球应用到电缆行业中，用 于提高电缆的输电性能。通过把巴克球增加到高压电缆周围的塑料中，由于巴克球中包含 60个碳原子，以足球形状排列，可以捕获电子，防止它们破坏组成塑料的其他分子，具有独 一无二的电子质量，可在塑料不分解的状况下提高26%的输电。申请人通过研宄发现，巴克 球虽然与钻石一样不具导电性，但在18K时具有超导性，研宄显示，它是以晶格里的电洞来 传导电流（类似P型半导体），若加入其它分子（例如三溴甲烷）来拉长晶格间距，可有效 地提升其超导相变温度至117K，而且申请人发现巴克球的作用比炭黑中的碳更好，这是因 为巴克球比碳黑的颗粒更小、活性更高（巴克球碳化物分散体的颗粒大小是0. 7nm)，又由 于巴克球本身的特性就有传导电流的作用，所以将巴克球加入到导体屏蔽料中，可以提高 电缆的载流量26%左右。这项技术的应用将对电力领域起极大的促进作用，尤其是可再生 能源领域。新技术可使位于海上的风电机和沙漠中的太阳能板向远距离的用户传输更多电 力。
[0016] 本发明的导体屏蔽料以乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA)为基础树酯，由于它的分子 链中含有乙酸乙烯（VA)含量和熔体流动速率（MFR)，当VA含量增加时，材料的拉伸强度下 降，柔软性及填料的容纳能力提高，所以选择EVA460作为基料。本发明中的导电炭黑也是 导电材料，由于炭黑之间的距离在〇. 14nm，炭黑粒子表面的II电子就会在电场作用下连续 传递，形成电流，所以要选用吸油量大和表面积大的炭黑，即高结构炭黑。本发明的润滑剂 采用7#工业白油，其优点是：润滑性能优良，无腐蚀性，无污染。产品低硫、低芳、无嗅、无 味。抗氧化剂选用抗氧剂1010,它是一种多元受阻酚型抗氧剂，与大多数聚合物具有很好的 相容性，有良好的防止光和热引起的变色作用。由于它具有大分子型抗氧剂、无污染、不着 色、挥发性小，耐水抽低，所有选用此材料。
[0017] 为验证本发明的效果，申请人进行了以下试验：
[0018] 一、输电性能测试
[0019] 2014年12月份，申请人在本公司内使用两条同等型号、同等规格长度的电力电缆 (一条为普通放入电力电缆，一条为加入巴克球的内屏蔽料的电力电缆）连接同一台电柜 作为入线，出线连接同一台生产设备JL12+18+24/630框式绞线机，做通电试验。产品的型 号规格为：YJV228. 7/15kV 3X50的电缆，测量数据如下表所示：
【主权项】
1. 一种含巴克球元素的高压电缆用导体屏蔽料，其特征在于：它是由以下重量份的原 料制成：乙烯-乙酸乙烯共聚物80~150份、巴克球20~40份、导电炭黑10~30份、润 滑剂5~10份、抗氧化剂0. 5~I. 0份、交联剂8~15份、接枝剂4~7份。
2. 根据权利要求1所述的含巴克球元素的高压电缆用导体屏蔽料，其特征在于：所述 原料的重量份为：乙烯-乙酸乙烯共聚物100份、巴克球30份、导电炭黑25份、润滑剂8. 5 份、抗氧化剂〇. 8份、交联剂10份、接枝剂5份。
3. 根据权利要求1所述的含巴克球元素的高压电缆用导体屏蔽料，其特征在于：所述 的乙烯-乙酸乙烯共聚物是EVA460,导电炭黑是高结构炭黑，润滑剂是7#工业白油，抗氧化 剂是抗氧剂1010,交联剂是过氧化二异丙苯，接枝剂是TRD-200P。
4. 如权利要求1-3任一项所述的含巴克球元素的高压电缆用导体屏蔽料的制备方法， 其特征在于，包括如下步骤： 1) 、将乙烯-乙酸乙烯共聚物放入共振过滤机中进行过滤，将乙烯-乙酸乙烯共聚物中 结块的部分震成粉末状和将乙烯-乙酸乙烯共聚物料里面的杂质过滤出来，得A料； 2) 、将巴克球、导电炭黑、润滑剂和抗氧化剂放入密炼机中，混合均勾，得B料； 3) 、将上述步骤的A料和B料混合，然后放入密封的混炼机中混合5~10分钟，混合均 匀后再放入双螺杆造粒机中进行混炼造粒，并切成直径约4_、高度约3mm的颗粒； 4) 、将符合要求的颗粒过滤到双螺杆造粒机机头下方的共振颗粒筛选箱内，经过多道 冷风将颗粒吹到管道里进行冷却到50~60 °C ; 5) 、将冷却好的颗粒吸入高速混炼机中，将交联剂和接枝剂混合后，采用喷淋的方式将 交联剂和接枝剂喷洒在颗粒上混炼8~10分钟，待交联剂和接枝剂渗透到颗粒里面后再采 用风冷方式冷却到30~40°C，得颗粒料C ; 6) 、将上述颗粒料C放入吸收料斗内，在温度为50~70°C的条件下均化4~6h，然后 采用风冷方式冷却到25~40 °C，最后称重包装。
5. 巴克球元素在制备高压电缆用导体屏蔽料中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种含巴克球元素的高压电缆用导体屏蔽料及其制备方法，该屏蔽料是由以下重量份的原料制成：乙烯-乙酸乙烯共聚物80～150份、巴克球20～40份、导电炭黑10～30份、润滑剂5～10份、抗氧化剂0.5～1.0份、交联剂8～15份、接枝剂4～7份。本发明首次把巴克球应用到电缆行业中，通过将巴克球加入到导体屏蔽料中，可以提高电缆的载流量26％左右，这项技术的应用将对电力领域起极大的促进作用，尤其是可再生能源领域。
【IPC分类】C08K5-14, C08L23-08, C08K3-04, C08L91-06, H01B1-24, C08K5-134, C08K13-02
【公开号】CN104744803
【申请号】CN201510170030
【发明人】李华, 曲国辉, 方陶, 张春芳, 王科海, 张小敏
【申请人】贵州星天电线电缆有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月2日