[发明专利]一种高压交联聚乙烯绝缘电缆超光滑半导电屏蔽料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导电屏蔽料的制备方法。

背景技术

由于高压电缆绝缘结构内的电场强度较高，半导电屏蔽层表面任何微小的缺陷都会导致较强的局部放电，引发出电树枝，电树枝逐渐生长，最终导致高压电缆绝缘击穿。因此，对高压电缆半导电屏蔽料的性能提出了很高的要求，挤出表面必须达到超光滑。

目前，高压XLPE绝缘电缆半导电屏蔽料的制备存在两个方面的问题：一是超光滑半导电屏蔽料的配方不完善，不能从配方角度保证高压电缆半导电屏蔽料具有优异的挤出加工性能，半导电屏蔽料的挤出表面无法达到超光滑的要求；二是生产工艺有缺陷，超纯净生产技术不够成熟，在生产过程中容易产生凝胶、预交联及无法保证材料中杂质的数量和尺寸达到标准要求；上述原因致使生产的半导电屏蔽料的产品质量不符合国家对屏蔽料机械物理和电气性能的规定。

名称为“110kV及以上电压等级电缆用半导电屏蔽料制备方法(申请号：201010254852.5，申请日：2010年08月16日)”的专利中存在以下问题：(1)生产过程中在过滤后多次用风进行输送和干燥，风容易再次将杂质带入材料中，无法达到净化要求；(2)“将二次干燥好的半导电屏蔽料加入高速混合器，再加入0.7份过氧化二异丙苯，在40℃下混合11分钟，使半导电屏蔽料和交联剂相互吸收和渗透”；但实际上过氧化二异丙苯的熔点为38～42℃，对于某些过氧化二异丙苯而言，在40℃下仍为固体，无法实现与半导电屏蔽料的相互吸收和渗透；另一方面，即使过氧化二异丙苯在40℃下熔化为液体，但在40℃下混合11分钟，过氧化二异丙苯仅能渗透入半导电屏蔽料的表层，也即在半导电屏蔽料中过氧化二异丙苯的分布是不均匀的，以此材料生产电缆将导致电缆半导电屏蔽料层交联不均匀；(3)将二次干燥好的半导电屏蔽料与过氧化二异丙苯进行高速混合时，高速混合器的旋转部分与半导电屏蔽料间及高速混合器的金属壁与半导电屏蔽料间会产生强烈摩擦，引起局部过热，导致交联剂分解，半导电屏蔽料发生预交联或形成凝胶，达不到相关标准要求，无法实现光滑挤出；(4)要求导电炭黑细度大于等于300目，该描述不准确，300目约为48微米；导电炭黑粒径的尺寸通常小于100nm，否则其导电性变差，添加其难以使高压电缆半导电屏蔽料的电导率和机械性能同时满足要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决半导电屏蔽料的制备存在挤出表面无法达到超光滑的要求，容易产生凝胶、预交联，无法保证材料中杂质的数量和尺寸达到标准要求，电导率和机械性能难以同时满足要求的问题，而提供了一种高压交联聚乙烯绝缘电缆超光滑半导电屏蔽料的制备方法。

高压交联聚乙烯绝缘电缆超光滑半导电屏蔽料的制备方法按以下步骤进行：一、按照重量份称取5～15份的聚乙烯树脂、50～60份的乙烯-醋酸乙烯聚合物、25～35份的导电炭黑、0.1～0.3份的抗氧剂和0.5～1.0份的交联剂；

二、将称取的聚乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯聚合物、抗氧剂和导电炭黑同时加入到混炼机中，在温度为130～200℃下混炼均匀，得物料；

三、物料进入熔体泵内，熔体泵使物料流过双工位液压换网过滤器进行过滤，过滤后的物料进入单螺杆造粒机造粒，所得粒料经纯净水冷却并被输送到离心脱水机内进行离心脱水和干燥处理，然后进入转鼓混料机，转动加热至粒料的温度为60～75℃，再将称取的交联剂喷淋到粒料的表面，继续转动至粒料表面干燥，获得混有交联剂的粒料；

四、混有交联剂的粒料进入吸收料仓，在温度为60～75℃的条件下均匀化2～10h，然后冷却至30～50℃，即完成高压交联聚乙烯绝缘电缆超光滑半导电屏蔽料的制备；

其中步骤一中聚乙烯树脂的型号为LD200BW；乙烯-醋酸乙烯聚合物的熔融指数为6～8；导电炭黑的粒径为60～80nm；抗氧剂为2，2-草酰胺基-双〔乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)〕丙酸酯；交联剂为过氧化二异丙苯。

本发明高压交联聚乙烯绝缘电缆超光滑半导电屏蔽料的制备方法，生产过程中不产生凝胶和预交联；经检测，半导电屏蔽料中杂质的数量和尺寸达到进口同类产品的水平(每千克电缆料中70～100μm杂质含量少于10个)，达到超净要求，半导电屏蔽料的挤出表面达到超光滑的要求，且产品质量具有长期稳定性；其导电性好，同时满足了半导电屏蔽料的电导率和机械性能。

本发明与现有方法相比具有以下有益效果：