[发明专利]一种抗形变、低偏心度的热塑性半导电屏蔽材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种抗形变、低偏心度的热塑性半导电屏蔽材料及其制备方法和应用，其原料包括：树脂成分、具有立体层状结构的层状添加物、导电炭黑、抗氧剂、润滑分散剂，树脂成分包括聚丙烯、双峰线性低密度聚乙烯和热塑性聚烯烃弹性体；层状添加物的层数大于等于2且层与层之间的间距大于等于20nm，层状添加物为选自硅镁铝粉、水滑石和蒙脱土中的一种或多种；制备：将除聚丙烯以外的其他所有原材料按照配方比例混合挤出造粒，制得预混料，然后与聚丙烯按照配方比例混合挤出造粒，制得；使用该半导电屏蔽材料制得的电缆不仅具有较低的体积电阻率，还兼具优异的抗形变能力、低偏心度，同时产品质量稳定，保证了材料在制备电力电缆中的较好应用。

技术领域

本发明属于半导电屏蔽层材料技术领域，具体涉及一种抗形变、低偏心度的热塑性半导电屏蔽材料及其制备方法和应用。

背景技术

电力电缆是由金属导体、内半导电屏蔽层、绝缘层、外半导电屏蔽层以及外层防护材料等组成的。其中，半导电屏蔽层起到均匀导体表面电场作用，其性能很大程度上影响电缆性能。热塑性屏蔽材料因其较低的成本，简单的加工工艺，目前的半导电屏蔽材料普遍使用化学交联型聚烯烃半导电屏蔽材料，但是这种方法制得的电缆需要经过硫化管道进行硫化，硫化后还需脱气，生产周期一般均超过15天且能耗巨大。针对这些缺点，有人开发出硅烷交联型半导电屏蔽材料，例如中国发明专利CN110938274A，其公开了硅烷交联型半导电屏蔽材料，所述硅烷交联型半导电屏蔽材料包括A组分和B组分，所述A组分与所述B组分的质量比为90-99.5:10-0.5；其中，所述A组分包括：硅烷交联聚乙烯、导电炭黑以及乙烯-辛烯共聚物；所述B组分包括：聚乙烯以及硅烷交联催化剂。这种方法制得的电缆需要热水蒸煮交联，工序复杂。

针对以上问题，近年来，非交联型的热塑性半导电屏蔽料成为研究重点。目前也有提出以聚丙烯作为热塑性绝缘电缆用半导电屏蔽材料的树脂成分，例如CN110498964A，其公开了一种高压电缆热塑性半导电屏蔽材料，所述材料包括如下重量份数的各组分：聚丙烯15～40份、聚烯烃共聚物弹性体30～50份、导电碳黑15～40份、复合导电粉料0.1～5.0份、润滑分散剂0.5～10份、抗氧剂0.5～5.0份；所述复合导电粉料为MXene-石墨烯、MXene-碳纳米管或石墨烯-碳纳米管复合导电粉料。

然而，上述专利中的半导电屏蔽材料虽然均降低了材料的体积电阻率，实现了较好的均匀电场效果，但是在电缆加工过程中，由于目前常用的是CCV(悬链式生产线)和VCV(立塔式生产线)技术，聚丙烯由于是结晶型聚合物，在这样的重力作用下由于自身熔体强度很低，抗变形能力很差，会造成生产出的电缆的圆整性不稳定，偏心严重。这已经成为非交联热塑性电缆屏蔽料亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种改进的热塑性半导电屏蔽材料，使用该半导电屏蔽材料制得的电缆不仅具有较低的体积电阻率，还兼具优异的抗形变能力、低偏心度，同时产品质量稳定，保证了材料在制备电力电缆中的较好应用。

本发明同时还提供了一种上述热塑性半导电屏蔽材料的制备方法。

本发明同时还提供了一种上述热塑性半导电屏蔽材料在制备电力电缆中的应用。

为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：

一种热塑性半导电屏蔽材料，所述半导电屏蔽材料的原料包括：树脂成分、导电炭黑、抗氧剂、润滑分散剂，所述树脂成分包括聚丙烯、热塑性聚烯烃弹性体；其中，所述树脂成分还包括双峰线性低密度聚乙烯，所述聚丙烯、所述双峰线性低密度聚乙烯和所述热塑性聚烯烃弹性体的投料质量比为1∶0.05-0.5∶0.25-1.5；所述原料还包括具有立体层状结构的层状添加物，所述层状添加物的层数大于等于2且层与层之间的间距大于等于20nm，所述层状添加物为选自硅镁铝粉、水滑石和蒙脱土中的一种或多种的组合，所述层状添加物与所述树脂成分的投料质量比为0.02-0.25∶1。