[发明专利]一种热塑性屏蔽材料制备方法

说明书

本发明公开了一种热塑性屏蔽材料制备方法，属于电力电缆技术领域。该方法包括以下步骤：将乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯加入有机溶剂中，加热后添加抗氧化剂，搅拌至乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯完全溶解；将炭黑和石墨烯加入上述同种有机溶剂中，添加偶联剂后超声，得到炭黑‑石墨烯分散液；然后将炭黑‑石墨烯分散液加入到聚丙烯溶液，搅拌后添加萃取剂，然后抽滤，抽滤所得固体真空烘干；最后挤出造粒，得到热塑性屏蔽材料。本发明采用超声分散填料，有效建立导电网络，降低热塑性屏蔽材料的渗流阈值，增强导电性。

技术领域

本发明涉及一种热塑性屏蔽材料制备方法，属于电力电缆技术领域。

背景技术

电力电缆作为重要的电力设备，是输配电系统的重要组成部分。现阶段普遍采用交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆，材料在寿命耗尽后无法回收利用，只能通过焚烧和掩埋处理，对环境破坏较大。为改善材料与环境相容性，目前利用聚丙烯(PP)作为替代XLPE绝缘的绿色环保、可回收再利用的非交联热塑性电缆绝缘材料成为一种发展趋势，符合当今社会低碳环保的导向。对与之配套的热塑性屏蔽材料进行研究也具有十分重要的意义。

半导电屏蔽层在电缆中扮演重要的角色，可以均化电场、承受强电场应力、还能减少导体与绝缘层间气隙、保护主绝缘，它的性能影响电缆的使用寿命。半导电屏蔽料大多以聚合物复合材料为主，聚丙烯基热塑性屏蔽材料的基体树脂PP具有绝缘性能优异、耐温等级高、可塑化循环再利用等优点。但聚丙烯也存在低温韧性差、力学强度不够限制了其应用范围。

研究发现,当以导电炭黑作屏蔽料填料添加至聚丙烯后,聚丙烯的性能大幅增强。但是,炭黑粒径小容易团聚，分散性不好。目前还有石墨烯作导电填料，石墨烯具有较高的表面能，非常容易堆叠，进一步增加导电难度。因此,如何使得炭黑和石墨烯均匀分散是聚丙烯基热塑性屏蔽材料制备方法的关键技术和难点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种热塑性屏蔽材料制备方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种热塑性屏蔽材料制备方法，其包括以下步骤：

(1)将乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯加入有机溶剂中，油浴加热后添加抗氧化剂，搅拌至乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯完全溶解，得到聚丙烯溶液；

(2)将炭黑和石墨烯加入与步骤(1)相同的有机溶剂中，添加偶联剂后超声，得到炭黑-石墨烯分散液；

(3)将步骤(2)所得炭黑-石墨烯分散液加入到步骤(1)所得聚丙烯溶液，搅拌后添加萃取剂，然后抽滤，抽滤所得固体真空烘干，得到混合材料；

(4)将步骤(3)所得混合材料挤出造粒，得到热塑性屏蔽材料。

填充型屏蔽材料是由电绝缘性能较好的合成树脂和具有优良导电性能的导电填料及其他添加剂所组成，具有比重小，成型与屏蔽一体化、加工方便、便于大量生产、成本低等优点。聚丙烯树脂具有绝缘性能优异、耐温等级高、可塑化循环再利用等优点。其中乙烯丙烯嵌段共聚聚丙烯的结晶度高，具有较高的刚性和较好的低温韧性，因此作为本发明热塑性屏蔽材料的基材。

炭黑的导电性能较好，在材料内部形成导电链或局部导电网络，在电磁波的作用下，介质内部产生极化，其极化的强度矢量落后于电场一个角度，从而导致与电场同相的电流产生，建立起涡流，使电能转化成热能而消耗掉。同时炭黑粒子的粒径很小，结构性高，具有多空隙，这不仅有利于炭黑在基体中分散均匀，而且对电磁波形成多个散射点，电磁波多次散射而消耗能量，达到吸收电磁波的目的。炭黑具有价格低，密度小，不易沉降，耐腐蚀性强等优点。石墨烯是室温条件下电子传递速度最快的已知导体，为光速的，电子运动速度远超一般导体；其次，石墨烯内部碳原子之间连接非常柔靭，受到外力作用时，碳原子面可以通过弯曲变形吸收能量而不需要重排，从而保证了石墨烯结构的稳定性以及电子传输的稳定性。