[发明专利]一种碳纳米管半导体屏蔽料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管半导体屏蔽料，包括以下重量分数的原料：100份EVA树脂，10~15份导电炭黑，0.1~0.3份单壁碳纳米管，4~5份白油，0.2~0.5份抗氧剂，1~1.5份交联剂。制备方法如下：（1）将EVA树脂，导电炭黑，单壁碳纳米管，白油，抗氧剂加入到密炼机中进行密炼混合；（2）密炼混合料熔体采用单螺杆进行挤出，然后密炼混合料熔体通过500目滤网过滤后，采用水环热切方式进行造粒，并离心干燥；（3）在开炼机中熔融后，添加交联剂，薄通3~5遍，样品冷却并置于常温24小时后进行后续测试。解决了高压电缆用半导电屏蔽料炭黑添加量大的缺点，保证材料具有较低体积电阻率，减少基础树脂机械性能的损失。

技术领域

本发明涉及电力电缆技术领域，具体是一种碳纳米管半导体屏蔽料及其制备方法。

背景技术

国家标准《GB/T 12706-2008 额定电压1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件》中强调，额定电压U₀超过1.8kV的电缆都应有导体屏蔽和绝缘屏蔽来改善电场分布。通常情况下，电力电缆的屏蔽料中需要填充大量的导电炭黑使材料的体积电阻率低于预定的标准。而石墨烯与碳纳米管的出现为降低屏蔽料中导电材料的填充量提供了一种有效的手段。

常见的半导电屏蔽料中由于掺杂了大量的导电炭黑，不但会降低材料的机械性能，也会影响到材料的挤出性能。大量导电炭黑掺杂导致材料表面会不光滑，变得粗糙，从而会使电缆绝缘层内电场分布不均匀和应力集中，最终造成电缆绝缘层击穿的危险。虽然石墨烯或多壁碳纳米管等新型碳材料的添加会有效降低配方中导电炭黑的使用量，但是碳材料的添加量仍较大，造成最终产品的成本非常高，性价比不高。因此急需寻找一种新的方法，在满足材料使用要求的同时可有效控制材料成本和降低导电助剂的添加量。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种碳纳米管半导体屏蔽料及其制备方法，解决了高压电缆用半导电屏蔽料炭黑添加量大的缺点，保证材料具有较低体积电阻率，减少基础树脂机械性能的损失。

本发明采用的技术方案是：一种碳纳米管半导体屏蔽料，包括以下重量分数的原料：100份EVA树脂，10~15份导电炭黑，0.1~0.3份单壁碳纳米管，4~5份白油，0.2~0.5份抗氧剂，1~1.5份交联剂。

所述EVA树脂在190℃、2.16 kg下熔融指数≤10.0 g/10min，VA含量18.0%。

所述单壁碳纳米管长度大于5μm，外径小于2nm，G/D比大于75。其中，G为单壁碳纳米管拉曼光谱中1580cm^-1附近G模处峰的强度；D为单壁碳纳米管拉曼光谱中1340cm^-1附近D模处峰的强度。所述的单壁碳纳米管为单壁碳纳米管含量超过75%的碳纳米管混合物。

所述导电炭黑的粒径为50~80nm。

所述抗氧剂为4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、硫代二丙酸双月桂酯和四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯中的一种或多种。

所述交联剂为双（1-甲基-1-苯基乙基）过氧化物或过氧化二异丙苯。

上述碳纳米管半导体屏蔽料的制备方法，包括以下步骤：

（1）密炼混合：按照重量份数计算，将100份EVA树脂，10~15份导电炭黑，0.1~0.3份单壁碳纳米管，4~5份白油，0.2~0.5份抗氧剂加入到密炼机中进行密炼混合；

（2）挤出造粒：步骤（1）的密炼混合料熔体采用单螺杆进行挤出，然后密炼混合料熔体通过500目滤网过滤后，采用水环热切方式进行造粒，并离心干燥；