110kv及以上电压等级电缆用半导电屏蔽料制备方法.pdf

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1、(10)授权公告号 CN 101942142 B (45)授权公告日 2012.08.15 CN 101942142 B *CN101942142B* (21)申请号 201010254852.5 (22)申请日 2010.08.16 C08L 23/08(2006.01) C08K 13/02(2006.01) C08K 3/04(2006.01) C08K 5/098(2006.01) C08J 3/24(2006.01) H01B 9/02(2006.01) (73)专利权人 江阴市海江高分子材料有限公司 地址 214407 江苏省江阴市徐霞客镇璜塘环 东路 250 号 (72)发明人 。

2、张国清 吴海军 张宁 陈胜立 (74)专利代理机构 江阴市同盛专利事务所 32210 代理人 唐纫兰 曾丹 US 6274066 B1,2001.08.14, 实施例 . CN 101379126 A,2009.03.04, 权利要求 1-7. CN 101585943 A,2009.11.25,说明书第2页 倒数第 4 段 - 第 3 页第 7 段 . CN 1856844 A,2006.11.01, 实施例 1-2. CN 101849267 A,2010.09.29, 权利要求 1-54. (54) 发明名称 110kv 及以上电压等级电缆用半导电屏蔽料 制备方法 (57) 摘要 本发明。

3、涉及一种 110kv 及以上电压等级电 缆用半导电屏蔽料制备方法。所述方法是以乙 烯 - 丙烯酸乙脂树脂为基础树脂， 以导电炭黑为 载体， 加入抗氧剂， 聚乙烯蜡、 白油、 乙二醇和硬脂 酸锌， 经混炼、 挤出造粒、 冷却和干燥后， 再加入交 联剂相互吸收和渗透， 最后经沸腾床进行风送和 干燥， 最终制成一种颗粒状的交联聚乙烯绝缘电 缆用半导电屏蔽料。本发明方法制备的屏蔽料具 有较好的导电性能和较好的抗老化性、 在材料细 度上具备微粉超细的特点以及有良好的工艺挤出 性能和极强的剥离粘结性。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 庞明娟 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 1 。

4、页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 1 页 1/2 页 2 1. 一种 110kv 及以上电压等级电缆用半导电屏蔽料制备方法， 其特征在于 ： 它是以乙 烯 - 丙烯酸乙酯树脂为基础树脂， 以导电炭黑为载体， 加入抗氧剂， 聚乙烯蜡、 白油、 乙二 醇、 偶联剂和硬脂酸锌， 经混炼、 挤出造粒、 冷却和干燥后， 再加入交联剂相互吸收和渗透， 最后经沸腾床进行风送和干燥， 最终制成一种颗粒状的交联聚乙烯绝缘电缆用半导电屏蔽 料， 所述各组份的投料重量份为 ： 2. 根据权利要求 1 所述的一种 110kv 及以上电压等级电缆用半导。

5、电屏蔽料制备方法， 其特征在于 ： 所述方法包括以下工艺步骤 ： 步骤一、 按上述配比将乙烯 - 丙烯酸乙酯树脂、 导电炭黑、 抗氧剂、 聚乙烯蜡、 白油、 乙 二醇、 偶联剂和硬脂酸锌， 加入翻斗式混炼机中， 封闭混炼， 混炼成熟胶 ； 步骤二、 将混炼好的熟胶送入往复阶梯式挤出机上进行二次混炼和造粒， 制成半导电 屏蔽料， 在造粒机出胶口采用两道过滤 ； 步骤三、 用纯净水作为冷却介质， 冷却屏蔽料 ； 步骤四、 用离心式分离器对冷却后的半导电屏蔽料脱水后， 再经过风管二次干燥 ； 步骤五、 将二次干燥好的半导电屏蔽料加入高速混合器， 再加入交联剂， 进行混合 ； 步骤六、 将步骤五混合好。

6、的半导电屏蔽料经过沸腾床， 再次进行风送和干燥。 3. 根据权利要求 1 所述的一种 110kv 及以上电压等级电缆用半导电屏蔽料制备方法， 其特征在于 ： 所述导电炭黑细度大于等于 300 目。 4. 根据权利要求 1 所述的一种 110kv 及以上电压等级电缆用半导电屏蔽料制备方法， 其特征在于 ： 所述抗氧剂为4， 4 -硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)和双(苯基亚甲基)酰 肼乙二酸的混合物， 其中双(苯基亚甲基)酰肼乙二酸含量重量百分比为0.4-0.6。 5. 根据权利要求 1 所述的一种 110kv 及以上电压等级电缆用半导电屏蔽料制备方法， 其特征在于 ： 所述聚乙烯蜡的数均分子。

7、量为 5000 7500。 6. 根据权利要求 1 所述的一种 110kv 及以上电压等级电缆用半导电屏蔽料制备方法， 其特征在于 ： 所述白油采用 7#工业白油。 权 利 要 求 书 CN 101942142 B 2 2/2 页 3 7. 根据权利要求 1 所述的一种 110kv 及以上电压等级电缆用半导电屏蔽料制备方法， 其特征在于 ： 所述交联剂采用过氧化二异丙苯。 8. 根据权利要求 2 所述的一种 110kv 及以上电压等级电缆用半导电屏蔽料制备方法， 其特征在于 ： 第一道过滤采用 5 层 200 目过滤网， 第二道过滤采用 4 层 350 目过滤网。 9. 根据权利要求 2 所述。

8、的一种 110kv 及以上电压等级电缆用半导电屏蔽料制备方法， 其特征在于 ： 所述二次干燥风管长 5m。 权 利 要 求 书 CN 101942142 B 3 1/5 页 4 110kv 及以上电压等级电缆用半导电屏蔽料制备方法 ( 一 ) 技术领域 0001 本发明涉及一种 110kv 及以上电压等级电缆用半导电屏蔽料制备方法。主要用于 110KV 及以上电压等级的高压或超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆。属电缆材料领域。 ( 二 ) 背景技术 0002 110kv 及以上电压等级的高压或超高压交联聚乙烯绝缘电力电缆用半导电屏蔽 料， 由于其工作环境处于高电压， 高电流中， 要求其能平衡高电场，。

9、 使电压保持稳定， 这就要 求屏蔽料和绝缘表面形成表面的光滑度达到超光滑效果， 即每单位 cm2中大于 25nm 的微粒 不能大于 2 个。且由于屏蔽料接触铜芯， 在高电流下， 易被金属催化老化， 致使其使用寿命 短， 这就要求屏蔽料具有较高的耐金属催化老化性能， 从而延长其使用寿命。 0003 现有的 35KV 及以下交联聚乙烯绝缘电力电缆都采用乙烯醋酸乙烯酯为主要原 料， 加入一般导电炭黑及石蜡进行生产加工， 产品性能远满足不了高压或超高压交联聚乙 烯绝缘电力电缆用半导电屏蔽料的需要。 ( 三 ) 发明内容 0004 本发明的目的在于克服上述不足， 提供一种具有较好的导电性能和较好的抗老化。

10、 性、 以及有良好的工艺挤出性能和极强的剥离粘结性的超光滑的 110kv 及以上电压等级电 缆用半导电屏蔽料制备方法。 0005 本发明的目的是这样实现的 ： 一种 110kv 及以上电压等级电缆用半导电屏蔽料制 备方法， 其特征在于 ： 它是以乙烯 - 丙烯酸乙脂树脂为基础树脂， 以导电炭黑为载体， 加入 抗氧剂， 聚乙烯腊、 白油、 乙二醇、 偶联剂和硬脂酸锌， 经混炼、 挤出造粒、 冷却和干燥后， 再 加入交联剂相互吸收和渗透， 最后经沸腾床进行风送和干燥， 最终制成一种颗粒状的交联 聚乙烯绝缘电缆用半导电屏蔽料， 所述各组份的投料重量份为 ： 0006 说 明 书 CN 1019421。

11、42 B 4 2/5 页 5 0007 所述方法包括以下工艺步骤 ： 0008 步骤一、 按上述配比将乙烯 - 丙烯酸乙酯树脂、 导电炭黑、 抗氧剂、 聚乙烯蜡、 白 油、 乙二醇、 硬脂酸锌和偶联剂， 加入翻斗式混炼机中， 封闭混炼， 混炼成熟胶 ； 0009 步骤二、 将混炼好的熟胶送入往复阶梯式挤出机上进行二次混炼和造粒， 制成半 导电屏蔽料， 在造粒机出胶口采用两道过滤 ； 0010 步骤三、 用纯净水作为冷却介质， 冷却屏蔽料， 冷却水经过滤后重复使用 ； 0011 步骤四、 用离心式分离器对冷却后的半导电屏蔽料脱水后， 再经过风管二次干 燥 ； 0012 步骤五、 将二次干燥好的半。

12、导电屏蔽料加入高速混合器， 再加入交联剂， 进行混 合 ； 0013 步骤六、 将步骤五混合好的半导屏蔽料经过沸腾床， 再次进行风送和干燥。 0014 所述乙烯 - 丙烯酸乙酯树脂的熔融指数为 6， 丙烯酸含量在 15重量百分比。 0015 所述导电炭黑采用比利时产， 其细度为 300 目及以上 ； 优选为 320 目。 0016 所述抗氧剂为 4， 4 - 硫代双 (6- 叔丁基 -3- 甲基苯酚 ) 和双 ( 苯基亚甲基 ) 酰 肼乙二酸的混合物， 其中双(苯基亚甲基)酰肼乙二酸含量重量百分比为0.4-0.6。 0017 所述聚乙烯蜡的数均分子量为 5000 7500。 0018 所述白油。

13、采用 7#工业白油。 0019 所述偶联剂采用钛酸酯偶联剂。 0020 所述交联剂采用过氧化二异丙苯。 0021 所述两道过滤第一道过滤采用 5 层 200 目过滤网， 第二道过滤采用 4 层 350 目过 滤网。 0022 乙烯 - 丙烯酸乙烯脂树脂是一种绝缘体， 电阻系数在 1014 cm 以上， 要使这种材 料从绝缘体变为半导体状态， 需要加入合适的导电物质。这种导电物质主要是超细导电炭 黑， 为满足机械性能、 耐热性能和抗老化等性能， 还需加入抗氧剂、 过氧化物交联剂。 说 明 书 CN 101942142 B 5 3/5 页 6 0023 本发明的有益效果是 ： 0024 乙烯-丙烯。

14、酸乙酯(EEA)树脂， 是聚烯烃中韧性及柔度最大的一族。 具有非同寻常 的韧度和柔度。丙烯酸乙脂部分为共聚物提高柔度和极性， 通常在聚合物的 15-30 (wt) 含量乙烯醋酸乙烯酯 (EVA) 树脂相比同为乙烯共聚物， EEA 有很好的热稳定性和极高的剥 离强度， 并属于非腐蚀性降解产品。 高压电缆主要是铜导体， 最怕有腐蚀性(氧化)， 因而选 择 EEA 做高压或超高压交联电缆超光滑半导电屏蔽料最主要的性能指标是超光滑和高强 度粘结力。所以研制超光滑屏蔽料首先要有良好的加工性能， 超细导电炭黑和耐温性较强 的抗氧剂， 及与 EEA 有较好的相融性。 0025 选择钛酸酯偶联剂作为炭黑和基体。

15、树脂的交联剂， 同时选用硬脂酸锌、 聚乙烯蜡、 7#工业白油作为其润滑体系。钛酸酯偶联剂可以使炭黑更好的和基体树脂结合， 同时硬脂 酸锌在作为润滑剂的同时也具有一定的辅助作用。能很好的在加工中起到润滑和分散作 用， 最大限度的使物料处于均一的状态。使屏蔽料在挤出成缆的过程中流动稳定， 表面光 滑。 0026 同时为了兼顾防老性与交联度， 抗氧体系的选择尤为重要， 本发明选择非污染型 的位阻酚类抗氧剂 4， 4 - 硫代双 (6- 叔丁基 -3- 甲基苯酚 ) 作为主防老剂， 同时考虑到屏 蔽料接触铜芯， 在高电流下， 易被金属催化老化。所以选用金属钝化剂双 ( 苯基亚甲基 ) 酰肼 乙二酸作为。

16、辅助， 两者起协同效果。这些可使电缆使用寿命大于 40 年。 0027 制备时， 通过多道过滤， 保证其最终产品达到超光滑的效果， 同时， 采用多道过滤， 可以减少过滤阻力， 且滤网不易阻塞， 提高生产效率， 降低生产成本。 ( 四 ) 附图说明 0028 图 1 为本发明涉及的高压或超高压交联聚乙烯绝缘电缆截面图。 0029 图 2 为本发明 110kv 及以上电压等级电缆用半导电屏蔽料制备方法的工艺流程 图。 ( 五 ) 具体实施方式 0030 参见图 1， 本发明涉及的高压或超高压交联聚乙烯绝缘电缆自内至外依次由导体、 导体屏蔽层、 绝缘层、 绝缘屏蔽层、 缓冲阻水层、 皱纹铝护套和外护。

17、套组成。 0031 本发明制得的屏蔽料主要用于导体屏蔽和绝缘屏蔽层。 0032 参见图 2， 本发明交联聚乙烯绝缘电缆用半导电屏蔽料， 它是以乙烯 - 丙烯酸乙酯 树脂为主料， 加入超细导电炭黑、 抗氧剂、 聚乙烯蜡、 工业白油、 乙二醇和硬脂酸锌， 经混炼、 挤出造粒、 冷却和干燥后， 再加入交联剂相互吸收和渗透， 最后经沸腾床进行风送和干燥， 最终制成一种颗粒状 (3mm4mm) 的交联聚乙烯绝缘电缆用半导电屏蔽料。 0033 实施例 1( 以下各组份均为重量份 ) ： 0034 步骤一、 取乙烯 - 丙烯酸乙酯树脂 66 份， 320 目导电炭黑 ( 比利时产 )31 份， 抗氧 剂 4。

18、， 4 - 硫代双 (6- 叔丁基 -3- 甲基苯酚 ) 和双 ( 苯基亚甲基 ) 酰肼 乙二酸的混合物 0.5 份， ( 其中双 ( 苯基亚甲基 ) 酰肼 乙二酸含量重量百分比为 0.5 )， 数均分子量为 5000 7500 的聚乙烯蜡 1.5 份， 7#工业白油 3.5 份， 乙二醇 0.9 份、 钛酸酯偶联剂 0.4 份 和硬脂酸锌 1 份， 加入翻斗式混炼机中， 封闭混炼 8 分钟， 混炼成熟胶。其中乙烯 - 丙烯酸 说 明 书 CN 101942142 B 6 4/5 页 7 乙酯树脂的熔融指数为 6， 丙烯酸含量在 15重量百分比。 0035 步骤二、 将混炼好的熟胶送入往复阶梯。

19、式挤出机上进行二次混炼和造粒， 制成半 导电屏蔽料。 为保本产品的纯净度和细度， 在造粒机出胶口采用两道过滤， 第一道过滤采用 5 层 200 目过滤网， 第二道过滤采用 4 层 350 目过滤网 ； 0036 步骤三、 用纯净水作为冷却介质， 冷却屏蔽料， 冷却水经过滤后重复使用。 0037 步骤四、 用离心式分离器对冷却后的半导电屏蔽料脱水后， 再经过 5 米风管二次 干燥。为防止因为混炼过程中温度过高， 造成半导屏蔽料先期交联。 0038 步骤五、 将二次干燥好的半导电屏蔽料加入高速混合器， 再加入 0.7 份过氧化二 异丙苯， 在 40温度下混合 11 分钟， 使半导屏蔽料与交联剂相互。

20、吸收和渗透。 0039 步骤六、 为再次保证半导电屏蔽料的纯净度， 将混合好的半导屏蔽料再经过沸腾 床， 再次进行风送和干燥。 0040 实施例 2 0041 本实施例与实施例 1 的区别在于 ： 乙烯 - 丙烯酸乙酯树脂 65 份， 300 目导电炭黑 32 份， 抗氧剂 4， 4 - 硫代双 (6- 叔丁基 -3- 甲基苯酚 ) 和双 ( 苯基亚甲基 ) 酰肼 乙二 酸的混合物 1 份， ( 其中双 ( 苯基亚甲基 ) 酰肼 乙二酸含量重量百分比为 0.4 )， 分子 量为 5000 7500 的聚乙烯蜡 1 份， 7#工业白油 3 份， 乙二醇 0.8 份、 钛酸酯偶联剂 0.8 份 和。

21、硬脂酸锌 0.5 份， 过氧化二异丙苯 0.4 份。 0042 实施例 3 0043 本实施例与实施例 1 的区别在于 ： 乙烯 - 丙烯酸乙酯树脂 68 份， 320 目导电炭黑 30 份， 抗氧剂 4， 4 - 硫代双 (6- 叔丁基 -3- 甲基苯酚 ) 和双 ( 苯基亚甲基 ) 酰肼 乙二 酸的混合物 0.3 份， ( 其中双 ( 苯基亚甲基 ) 酰肼 乙二酸含量重量百分比为 0.6 )， 分 子量为 5000 7500 的聚乙烯蜡 2 份， 7#工业白油 4 份， 乙二醇 1 份、 钛酸酯偶联剂 0.6 份 和硬脂酸锌 1.5 份， 过氧化二异丙苯 0.6 份。 0044 本发明通过采用上述实施例制得的交联聚乙烯绝缘电缆用半导电屏蔽料符合高 压或超高压交联绝缘电缆适用的高抗剥力强度， 超光滑屏蔽作用， 使用寿命在 40 50 年， 挤出工艺性能良好， 下表为本发明超光滑半导屏蔽料性能 ： 说 明 书 CN 101942142 B 7 5/5 页 8 0045 说 明 书 CN 101942142 B 8 1/1 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 101942142 B 9 。