[发明专利]一种半导电橡胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种半导电橡胶及其制备方法和应用。本发明的半导电橡胶，体积电阻率≤500Ω·cm，邵氏A硬度≤75，半导电橡胶的制备原料中含有超导电炭黑。为了获得低硬度技术指标，在配方设计中，通常会减少补强剂的用量，比如降低炭黑的用量。然而，炭黑用量的降低，不仅会降低橡胶的机械性能和老化性能，同时橡胶的体积电阻率也会增大，从而无法满足半导电的性能要求。为解决该问题，本发明使用了比表面积大，具有超导电性能的超导电炭黑。超导电炭黑因比表面积大，补强效果良好，导电性能优异，即使添加量少，也能使橡胶的机械性能和电性能满足要求。

技术领域

本发明属于电缆附件技术领域，具体涉及一种半导电橡胶及其制备方法和应用。

背景技术

电力电缆附件是连接电缆与输配电线路及相关配电装置的产品，一般指电缆线路中各种电缆的中间连接及终端连接，它与电缆一起构成电力输送网络。电缆附件主要是依据电缆结构的特性，既能恢复电缆的性能，又保证电缆长度的延长及终端的连接。高压电缆附件的可靠性可以从电气性能、密封防潮性能、机械性能和工艺性能等方面进行评判。常用的电缆附件产品，一般先将导电胶和绝缘胶两种材料粘结成型，然后再配备相关金属附件粘结后形成一体。

考虑电缆附件的实际使用环境，其组成部分的半导电胶材料，在低温(-20℃)条件下，硬度较常温条件提高10邵尔A以上。胶料的硬度过高，收缩流动性变差，会导致与之配套电缆连接处的贴合力减弱，可能存在气隙。在高压及特高压等级的输电网络中，微小的气隙及缺陷都会导致电击穿从而发生输电故障更有甚者导致安全事故。橡胶的硬度，实质上是橡胶中化学键的交联程度及交联密度的外在反映。橡胶硬度低，意味着橡胶中化学键的交联程度和密度低，橡胶机械性能低。因此难以同时满足橡胶低硬度和高强度的技术指标。

相关技术中，为了获得低硬度的技术指标，技术人员通常会考虑在配方设计中增大增塑剂的用量和降低补强剂用量，比如降低补强剂炭黑的用量。然而，炭黑用量降低时，会导致胶料机械性能、电气性能大幅度降低，无法满足胶料在高压领域的使用条件。

因此，如何开发一种适用于高压及特高压等级电缆附件的低硬度半导电胶料，具有重要意义。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种半导电橡胶，该半导电橡胶能够同时实现低硬度、高强度和半导电性能。

本发明还提供了上述半导电橡胶的制备方法和应用。

本发明的第一方面提供了一种半导电橡胶，所述半导电橡胶的体积电阻率≤500Ω·cm，邵氏A硬度≤75，所述半导电橡胶的制备原料中含有超导电炭黑，所述超导电炭黑的添加量为15wt％～25wt％。

本发明的半导电橡胶，至少具有以下有益效果：

为了获得低硬度技术指标，在配方设计中，通常会减少补强剂的用量，比如降低炭黑的用量。然而，炭黑用量的降低，不仅会降低橡胶的机械性能和老化性能，同时橡胶的体积电阻率也会增大，从而无法满足半导电的性能要求。为解决该问题，本发明使用了比表面积大，具有超导电性能的超导电炭黑。超导电炭黑因比表面积大，补强效果良好，导电性能优异，即使添加量少，只添加15wt％～25wt％的超导电炭黑，也能使橡胶的机械性能和电性能满足要求。

本发明的半导电橡胶，具有较低的硬度(邵氏A硬度≤60)；半导电性能(体积电阻率≤300Ω·cm)；高强度(抗撕裂强度≥30MPa、抗张强度≥12MPa)；抗老化性能优良(抗张强度和断裂伸长变化率均＜±20％)。

超导电炭黑具有用量小，补强效果好，导电性能优良等特点。其主要性能参数指标：DBP(邻苯)吸附值＞400ml/100g，吸碘值(比表面积)＞950mg/g。

根据本发明的一些实施方式，所述半导电橡胶的体积电阻率≤100Ω·cm。

根据本发明的一些实施方式，所述半导电橡胶的体积电阻率约为60Ω·cm。