高強度耐高溫硅烷交聯(lián)電纜用半導電屏蔽料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高強度、耐高溫的電纜用半導電屏蔽料和其制備方法。
【背景技術】
[0002]歐盟的ROHS指令的實施以后，明確規(guī)定了將嚴格地限制六種有害物質(zhì)在電子電氣設備中的使用，盡管PVC電線電纜還沒有完全限制，但是全球無鹵化的電線電纜的需求不斷增大，而高品質(zhì)的無鹵阻燃環(huán)境友好的電纜料的開發(fā)將是一個新的課題。
[0003]乙稀(丙稀)_α -稀經(jīng)共聚物的新型熱塑性彈性體--聚稀經(jīng)彈性體(Polyolefin
elastomer，簡稱Ρ0Ε)分子鏈飽和，屬于非極性材料，因此具有良好的電氣絕緣、耐氧、耐臭氧以及耐高溫老化性，這些性能都非常適合應用于電纜的護套材料，因此POE可以作為電纜的包覆材料，有很大的市場需求和應用前景。
[0004]目前，當環(huán)境溫度降低至10°C以下后，電纜外皮容易脆化出現(xiàn)破損的情況，提高電纜的強度使適應低溫工作環(huán)境是本領域技術人員需要思考的問題。另外，對于負載大的電纜，高壓輸電時電纜周圍電場大，一定時間累積下來會形成工作高溫，現(xiàn)有電纜的耐高溫值只有70°C，無法適應目前遠距離高壓電傳送，提高電纜的耐高溫性能也是亟待解決的難題之一O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術提供一種電纜用半導電電纜屏蔽料，提高電纜成品的強韌性，尤其是在低溫環(huán)境下的強韌度，并使電纜同時具有更好的耐高溫性能。
[0006]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術方案為:一種高強度耐高溫硅烷交聯(lián)電纜用半導電屏蔽料，由如下質(zhì)量份的原料制備而成:
EVA 100份，導電炭黑25?35份，POE 8?12份，改性助劑2?3份，抗氧劑2?3份，增塑劑4?7份，對羥基苯磺酸0.5?2份，其中POE為硅烷交聯(lián)的Ρ0Ε。
[0007]優(yōu)選地，所述改性助劑為PP或PC，改善POE與基料EVA的相容性，本發(fā)明所選用的PP或PC (聚碳酸酯)化學穩(wěn)定性好，可使改性的最終屏蔽料具有耐高溫、耐老化、耐輻射和耐磨等特點。
[0008]優(yōu)選地，所述抗氧劑為芳香胺類抗氧劑或受阻酚類抗氧劑，抑制氧對聚合物的氧化，提高耐候性，延長電纜產(chǎn)品的使用壽命。芳香胺類抗氧劑包括二苯胺、對苯二胺和二氫喹啉及其衍生物或聚合物；受阻酚類抗氧劑包括2，6-三級丁基-4-甲基苯酚、雙(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)硫醚、四(β - (3，5-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯。。
[0009]在EVA屏蔽料加工過程中，屏蔽料同加工機械之間以及原料大分子之間存在相互摩擦，會產(chǎn)生一定的摩擦熱，摩擦熱過大會造成材料難以加工甚至產(chǎn)生焦燒。而且，屏蔽料中炭黑的添加量較大，本發(fā)明增塑劑優(yōu)選白油、石蠟、硬脂酸、硬脂酸鋅、聚乙烯蠟中的一種或兩種以上，在加工時增加密煉機中混合物的潤滑性，便于加工，并且使成品柔韌性得到增強。
[0010]進一步地，上述POE中辛烯的質(zhì)量含量為20?30%，密度為0.88 ±0.015g/cm3，作為EVA的改性添加劑，能夠提高電纜的強度、彈性和伸長率，尤其是耐低溫性能，使電纜材料適于在低溫環(huán)境下使用，不易發(fā)生低溫脆裂。
[0011]進一步地，所述硅烷交聯(lián)的POE所使用的硅烷交聯(lián)劑的型號為KH-560、KH570或KH-151，使用濃度為0.5?6 (wt)%,以乙醇的水溶液作為溶劑，乙醇和水以1:6?12的體積比混合，并于溶液中添加0.05?0.75 (wt)%的丙烯酸或者2-羥基丁二酸。硅烷交聯(lián)可形成束狀結構，提尚耐熱性和電性能，對電纜耐尚溫性能的提尚有利，通過對娃燒偶聯(lián)劑的選擇和硅烷使用濃度等交聯(lián)因素控制硅烷交聯(lián)點間的距離，于POE改性低溫性能好壞有重要影響。在硅烷偶聯(lián)劑的相應改性溶液中添加丙烯酸或2-羥基丁二酸，一方面作為水解反應的催化劑，另一方面也能夠調(diào)節(jié)硅烷交聯(lián)點，使長鏈分子間的空間網(wǎng)狀結構交聯(lián)點分布均勾，分子間的間隔均勾、間距合理，避免交聯(lián)結構本身構成POE支鏈的空間限制位阻，為POE的支鏈預留出彈性活動空間，為保障最終電纜產(chǎn)品的柔韌性提供微觀結構上的調(diào)劑。
[0012]制造上述高強度耐高溫硅烷交聯(lián)電纜用半導電屏蔽料的方法:于密煉機內(nèi)，將EVA、導電炭黑、Ρ0Ε、抗氧劑、增塑劑混合均勻，于50?60°C進行初次密煉，然后由單螺桿擠出，再加入改性助劑和對羥基苯磺酸，進行二次密煉，熟膠由雙螺桿擠出，造粒和風干，即獲得半導電屏蔽料。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明以硅烷交聯(lián)的POE改性EVA基料，經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑接枝后的POE與EVA發(fā)生水解縮合反應，形成三維網(wǎng)狀結構的交聯(lián)P0E/EVA，該微觀結構體現(xiàn)在宏觀上是使材料的強度和耐高溫型得到顯著改善，提高電纜成品的強韌性，擴寬了電纜的適應溫度范圍，尤其使電纜能夠適應10°C以下的低溫環(huán)境，不易發(fā)生低溫脆破損，并且耐高溫性能最高溫度達到150°C。
[0014]再來，在原料中添加PP或PC作為改性助劑，增高POE和EVA的相容性，優(yōu)化改性效果，提高電纜材料的化學穩(wěn)定性，在煉膠過程中降低混膠的玻璃化溫度，有助于提高電纜產(chǎn)品的低溫韌性。進一步地，在原料中添加對羥基苯磺酸使原料中的主要大分子之間發(fā)生不可逆的鏈接反應，提高電纜的耐沖擊強度，尤其是電纜的表面強度，受外力狀態(tài)下如承壓或牽引，不易破損劃花。
【具體實施方式】
[0015]以下結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0016]實施例1
本實施例中電纜用半導電屏蔽料由一下重量份的原料制備而成，EVA 100份，導電炭黑30份，POE 10份，PP (聚丙烯，數(shù)均分子量為80000?120000) 3份，對苯二胺3份，硬脂酸5份，對羥基苯磺酸I份，其中POE為硅烷接枝的POE，POE中辛烯的質(zhì)量含量為20?30%，密度為0.88±0.015g/cm3，所用娃燒偶聯(lián)劑為γ —(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基娃燒，娃烷偶聯(lián)劑的使用濃度為1.2 (wt)%，以乙醇的水溶液作為溶劑，乙醇和水以1:8的體積比混合，并于溶液中再添加0.25 (wt) %的丙烯酸。
[0017]屏蔽料的制備方法為，于密煉機內(nèi)，將EVA、導電炭黑、硅烷交聯(lián)的Ρ0Ε、對苯二胺、硬脂酸混合均勻，于50?60°C進行初次密煉，然后由單螺桿擠出，再加入PP和對羥基苯磺酸，進行二次密煉，熟膠由雙螺桿擠出，造粒和風干，即獲得半導電屏蔽料。
[0018]
實施例2
本實施例中電纜用半導電屏蔽料由一下重量份的原料制備而成，EVA 100份，導電炭黑32份，PO