[发明专利]一种添加超导电炭黑的电缆材料及其制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种添加超导炭黑的高压电缆材料及其生产方法。

背景技术

在塑料橡胶等材料中，加入很少量的超导电炭黑就能改变高分子材料的抗静电或导电性质，并使其硬度、拉伸强度、伸长率等力学性能得以改善。表现在超导电炭黑改善电缆阻燃性与导电性的选择性匹配的性能方面，对保障煤矿用高压电缆的质量及安全性显得尤为重要。据报道，我国已探明的煤矿矿井近3000口，大约有一半已开发投产，煤矿用电缆(电钻电缆、控制电缆，信号电缆等)的需求量及潜在市场极大。目前我国用于传输和分配电能的电缆按电压分级分为低压、中压、高压电缆和超高压电缆、特高压电缆。而比较成熟的高压电缆用超导电炭黑产品还数美国Cabot公司的VXC-68#、VX-500#；德国Degussa公司的420B，Printex XE-2B；日本三菱公司的3350B型超导电炭黑以及荷兰AKZO公司的600JD型。这些产品价格较高，供货不及时，满足不了国内市场的需求。而我国超导电炭黑用于高压、超高压电缆的研制还处于起步阶段。

发明内容

本发明目的在于克服上述的不足，提供一种生产工艺简单、综合性能优良的添加超导电炭黑的电缆材料及其制法。

本发明添加超导电炭黑的电缆材料，各组分及其按重量百分比计的配方为：超导电炭黑3～9％，氯化聚氯乙烯CPVC 70～85％，增塑剂7～13％，稳定剂2～5％份，润滑剂0.5～3％，抗低温改性剂2～2.5％；各组分重量之和为100％。

其中：稳定剂采用腐植酸锌盐或铅盐，增塑剂采用邻苯二甲酸二辛，润滑剂为聚乙烯蜡，抗低温改性剂为丙二醇。

所用超导电炭黑的技术参数：粒径5～18nm，比表面积600～1500mg/g，电阻值0.03～0.1kΩcm，DBP吸收值150～250ml/100mg，加热减量≤1.0％；由SEM扫描电镜测定显示：表面粗糙度合适，均匀性好。

本发明添加超导炭黑的电缆材料的制法是：

(1)将超导电炭黑按照比例加到氯化聚氯乙烯粉料中，再分别添加增塑剂、稳定剂、润滑剂、抗低温改性剂等，放入高速混合机混合均匀；并在90～130℃温度下，捏合20～50min；

(2)在110～150℃温度下，于双螺杆机混炼15～35min，挤出造粒，然后冷却至室温20～40℃，备用；一般的造粒成2mm χ3mm柱状颗粒；

(3)上挤塑机直接生产出高压、超高压电缆。

本发明添加超导电炭黑的电缆材料，符合DL 401-91中华人民共和国行业标准高压电缆选用标准，与美国Cabot公司的VX-500#相似，尤其适合于煤矿用高压、超高压电缆材料。本发明生产工艺简单、产品综合性能优良，额定电压、电缆护层绝缘料等质量指标均符合要求。

具体实施方式

下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。

按照总重量的5％将超导电炭黑加到占总重量80％的CPVC中，分别按总重量10％加入邻苯二甲酸二辛酯、按总重量2％加入稳定剂腐植酸铅盐、按总重量0.5％加入润滑剂聚乙烯蜡、按总重量2.5％加入抗低温改性剂丙二醇，按比例配好后，放入高速混合机，在90℃的温度下捏合30min；在温度120℃下，于双螺杆机混炼35min，挤出造成2mm χ3mm柱状颗粒，冷却后生产出高压、超高压电缆材料，产品性能测试结果表明，按本发明方法所生产电缆材料性能：硬度100+/-5邵氏D，1sec；密度1.58Kg/m³；拉伸强度65MPa；比热1.45kJ/kg.k；低温冲击脆化率(-20℃)+20/-10；胶料电阻110×10⁶体积电阻率Ω.m。而普通CPVC护套料的性能：硬度95+/-5邵氏D，1sec；密度1.52Kg/m³；拉伸强度60MPa；比热1.47kJ/kg.k；低温冲击脆化率(-20℃)+19/-11；胶料电阻110×10¹³体积电阻率Ω.m。

由上面看出，按照总重量的5％添加超导电炭黑(使用量为普通炭黑量的1/5，一般导电的1/3)用于CPVC高压电缆的制造，没有降低CPVC护套料“拉伸强度”等材料性能，而体积电阻率比普通CPVC护套材料小得多，既具有抗静电性能，又有较大的耐电流击穿性能。若将超导电炭黑的添加量减少，耐电流击穿性能还可提高。反之，如采用普通炭黑和一般导电炭黑，由于添加量较多，制造出的高压电缆无论从材料强度以及胶料电阻的抗静电及导电性等方面都不如添加超导电炭黑的好。