用于≤20KV硅烷交联架空电缆的聚烯烃半导电复合物

摘要

本发明是一种用于≤20KV硅烷交联架空电缆的聚烯烃半导电复合物，包括基料A和含有π键的超导电母料B，基料A和含有π键的超导电母料B的重量比100∶20～40；基料A中各组分及其重量配比为，聚烯烃树脂100份，第一抗氧剂3～6份，第一润滑剂1.0～3.0份，脂肪酸盐0.1～0.5份；含有π键的超导电母料B中各组分及其重量配比为：聚烯烃树脂100份，第二抗氧剂1.0～5.0份，第二润滑剂1.0～3.0份，含有π键的超导电炭黑40～60份，制备工艺混合均匀。优点：无需经过交联工艺过程，即可达到需要经过交联的同用途产品的性能。该聚烯烃半导电复合物尤其适合做为20KV及以下硅烷交联架空电缆用的半导电屏蔽料使用。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于≤20KV硅烷交联架空电缆的聚烯烃半导电复合物。其力学性能、电学性能等可以和交联半导电复合物相媲美，在制备无需交联聚烯烃半导电复合物的过程中，使用聚烯烃树脂与一种包含π键超导电炭黑、硬脂酸盐、润滑剂等的体系。该组合物主要用于低压(20kV及以下)硅烷交联架空电缆的生产，作为20KV及以下硅烷交联架空电缆用的半导电屏蔽料使用。

背景技术

目前中国市场对低压电缆和架空电缆的需求量十分巨大，此类电缆绝缘已由过去的PVC材料基本转化为硅烷交联聚乙烯。20KV及以下硅烷交联架空电缆用的半导电屏蔽料国内目前没有实现工业化生产，与硅烷交联聚乙烯绝缘配套的内屏蔽料大多应用进口的英国AEI公司的硅烷内屏蔽料421/424。本专利的发明，成功替代了英国AEI公司等进口硅烷内屏蔽料。并且本发明的产品是不需硅烷交联的屏蔽料。

发明内容

本发明提出的是一种用于≤20KV硅烷交联架空电缆的聚烯烃半导电复合物，其目的旨在通过加强聚烯烃与优选的含有π键炭黑之间的物理吸附和化学吸附作用力，克服现有技术所存在的缺陷，来生产无需硅烷接枝交联的聚烯烃半导电复合物。是一种在自然环境中无需交联，就可符合工业标准要求的可应用于实际硅烷交联聚烯烃电缆工业化生产的半导电聚烯烃复合物的组成和生产工艺。

本发明的技术解决方案：其特征是包括基料A和含有π键的超导电母料B，基料A和含有π键的超导电母料B的重量比100∶20～40；所述的基料A中各组分及其重量配比为，聚烯烃树脂100份，第一抗氧剂3～6份，第一润滑剂1.0～3.0份，脂肪酸盐0.1～0.5份；所述的含有π键的超导电母料B中各组分及其重量配比为：聚烯烃树脂100份，第二抗氧剂1.0～5.0份，第二润滑剂1.0～3.0份，含有π键的超导电炭黑40～60份，制备工艺：混合均匀。

聚烯烃半导电复合物的制备工艺步骤分，1)制备基料A，首先按重量比取聚烯烃树脂100份，第一抗氧剂3～6份，第一润滑剂1.0～3.0份，脂肪酸盐0.1～0.5份于密闭混合机中进行施转混合，转速400～475转/分钟，混合时间5～15分钟，然后将物料放出，通过自动喂料机、双阶式混炼机BUSS机组中挤出造粒，粒料经离心脱水后，进入分子筛干燥器中进行深度干燥至其含水率≤200ppm，即得基料A；2)制备含有π键的超导电母料B，按重量比取聚烯烃树脂100份，第二抗氧剂1.0～5.0份，第二润滑剂1.0～3.0份，含有π键的超导电炭黑40～60份，分别倒入110立升密炼机密炼，然后经与密炼机配套的110立升双锥型混炼机混炼，最后经型号TE-75，L/D＝40的双螺杆挤出机挤出造粒得含有π键的超导电母料B；3)先将基料A和含有π键的超导电母料B按重量比100∶20～40在密闭混合器中混合，混合器转速采用400～475转/分钟，混合时间5～15分钟，将物料放出，并经□180的单螺杆挤出机挤出造粒得聚烯烃半导电复合物。

本发明的优点：进口硅烷电缆屏蔽料含有硅烷，生产工艺复杂，易产生产品质量问题，生产成本高，其机械性能特别是断裂伸长率及体积电阻率也远远不如本专利产品。用于生产硅烷交联电缆时，需要进行交联过程。而本专利产品是热塑性产品，组成中不存在硅烷等交联剂，成缆过程中无需对该产品进行交联，简化了生产工艺，提高了产品质量，减少了废品产生的几率，降低了生产成本。本发明产品耐热性能、热老化性能和加工性能良好，并符合中华人民共和国机械行业标准JB/T 10738-2007《额定电压35KV及以下挤包绝缘电缆用半导电屏蔽料》中的各项性能指标，同时也适用于20kV及以下电力电缆用硅烷交联半导电聚乙烯屏蔽料的技术指标及成缆工艺。

具体实施方式

实施例中基料A和含有π键的超导电母料B配比

基料A和含有π键的超导电母料B按重量比100∶20～40在100立升混合器中混合均匀，加入单螺杆挤出机，挤出造粒，即得无需交联聚烯烃半导电复合物。

所述的100立升的高速混合器，是指100立升搅拌混合器，采用400～475转/分钟的转速运转，在混合机内混合时间：5～15分钟，温度：为常温；所述的单螺杆挤出机是：国产□180的挤出机，挤出温度分别为：加料段120℃，压缩段为140～160℃，均化段为160～170℃，机头口模部分190℃。实施例中基料A组成配比

实施例中，基料A料中的聚烯烃树脂是乙烯--醋酸乙烯酯共聚物与线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)的混合物，乙烯--醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为熔体流动速率为3.0g/(10min，2.16kg)，VA含量为17-19％的树脂；LDPE和LLDPE为熔体流动速率为2.0g/(10min，2.16kg)的树脂；实施例1中，EVA5110J∶LDPE∶LLDPE＝80∶0∶20(重量比，下同)，实施例2中，EVA5110J∶LDPE∶LLDPE＝60∶20∶20，实施例3中，EVA5110J∶LDPE∶LLDPE＝40∶0∶60，实施例4中，EVA5110J∶LDPE∶LLDPE＝40∶40∶20，实施例5中，EVA5110J∶LDPE∶LLDPE＝30∶30∶40。

在实施例中，基料A中的第一抗氧剂为Irgafos168。

在实施例中，基料A中的第一润滑剂为聚乙烯蜡或含氟流变剂或其混合物。

在实施例中，基料A中的脂肪酸盐为广州淇盛化工经销的硬脂酸锌1801。

制备基料A，首先按重量比取聚烯烃树脂100份，第一抗氧剂3～6份，第一润滑剂1.0～3.0份，脂肪酸盐0.1～0.5份于密闭混合机中进行混合，基料A的生产工艺为：将选定的聚烯烃树脂，第一抗氧剂，第一润滑剂和脂肪酸盐按比例于密闭混合机中进行混合，采用400～475转/分钟的转速运转，在混合机内混合5分钟后将物料放出，自动喂料进入双阶混炼挤出机BUSS机组；粒料经离心脱水后，进入分子筛干燥器中进行深度干燥至其含水率≤200ppm，即得基料A。

所述的双阶混炼挤出机BUSS机组为德国BUSS公司产，型号为MKS100-11F 140-6，第一阶挤出温度控制为：加料段150℃，熔融段180～190℃，输送段190～210℃，第二阶造粒温度控制为190℃，具体温度设置为：MKS90℃，MKZ(B+℃)170℃，MKZD95℃，MDS80℃，MDSB155℃，TD148℃。

实施例中含有π键的超导电母料B组成配比

含有π键的超导电母料B中的聚烯烃树脂为LDPE、LLDPE的一种或其混合物。LDPE和LLDPE为熔体流动速率为2.0g/(10min，2.16kg)的树脂；实施例1中，聚烯烃树脂为LDPE，实施例2中，聚烯烃树脂为LLDPE，实施例3中，LDPE∶LLDPE＝50∶50，实施例4中，LDPE∶LLDPE＝25∶75，

实施例5中，LDPE∶LLDPE＝75∶25。

在实施例中，含有π键的超导电母料B中的第二抗氧剂为选自四[β-(3，5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，四[β-(3，5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的混和物，二者比例为(1～2)∶1，优选为IRGANOX B225，IRGANOX B215。

含有π键的超导电母料B中的第二润滑剂为二甲基硅油或白油。

在实施例1，2和3中，含有π键的超导电母料B中含有π超导电炭黑为JE6900，实施例4和5中的为VXC200。

含有π键的超导电母料B的生产工艺为：按选定比例将聚烯烃树脂、第二抗氧剂、第二润滑剂、含有π键超导电炭黑，首先，在温度170℃下密炼20-30分钟、然后在150℃双锥混炼机中混炼：10-20分钟，最后经普通双螺杆挤出机挤出、风冷、造粒得：含有π键的超导电母料B。

所述的密炼双锥混炼机：为江苏科信机械有限公司，型号为：110立升，普通双螺杆挤出机为南京科倍隆科亚机械公司产，型号TE-75，L/D＝40，挤出温度设置为：加料段120℃，压缩段为135℃，均化段为130℃，机头口模部分140℃。

对实施例1制得的聚烯烃半导电复合物，按照20KV架空电缆用半导电屏蔽料技术规范进行测试，所得各项性能值符合使用要求。

聚烯烃半导电复合物物理和电气性能

聚烯烃树脂：基料A基础树脂优选为EVA和LDPE，LLDPE的混合物；，EVA熔体流动速率为3.0g/(10min，2.16kg)，VA含量为17-19％。含有π键的超导电母料B基础树脂优选为LDPE和LLDPE的混合物；EVA树脂优选为5110J；LDPE和LLDPE优选为熔体流动速率为2.0g/(10min，2.16kg)的树脂；

第一抗氧剂：三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，优选为Irgafos168；

第二抗氧剂：选自四[β-(3，5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，四[β-(3，5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的混和物，二者比例为(1～2)∶1，优选为IRGANOX B225，IRGANOX B215；

含有π键的超导电炭黑：含有π超导电炭黑为JE6900，及高结构VXC200。优先为：含有π超导电炭黑为JE6900。

润滑剂：优选为聚乙烯蜡和白油的混合物；

脂肪酸盐：优选为硬脂酸盐；

如果需要的话，聚烯烃半导电复合物中还可以加入其它添加剂，如紫外线吸收剂，抗静电剂，金属钝化剂，表面改性剂，阻燃剂等。