发明内容
为了解决现有技术中电缆屏蔽材料的体积电阻率仍偏高以及50μm以上杂质数量仍偏多,以及电缆的屏蔽效果难以满足高端需求的技术问题。
本发明提出了如下技术方案:
一种高稳定性电缆,从内至外包括导体、半导电屏蔽层、绝缘层、阻燃层、铠装层以及护套,所述半导电屏蔽层由半导电屏蔽材料构成。
所述半导电屏蔽材料包括以下重量百分比的原料:聚乙烯50%、乙烯-醋酸乙烯共聚物20%、改性炭黑19%、碳酸二乙酯10%、交联剂0.5%,抗氧剂0.5%。
所述改性炭黑的制备方法包括以下步骤:
步骤1:炭黑预处理,炭黑在碱液中浸渍24h,水洗后在硝酸中浸渍24h,经去离子水清洗,惰性气氛下煅烧活化,即得活化后的炭黑;
步骤2:将活化后的炭黑加入到含有Ni2+和Co2+的水溶液中,加入氨水调整pH值到9-10,经搅拌、减压抽滤、清洗、干燥、惰性气氛下煅烧处理,即得负载活性金属的炭黑;以镍单质和钴单质计,所述改性炭黑中镍负载量是15wt%的活化后的炭黑,钴的负载量是3wt%的活化后的炭黑;
步骤3:将负载活性金属的炭黑分散于乙醇溶液中,添加改性剂,搅拌反应4~8h,经离心分离、洗涤、干燥处理,即得改性炭黑;所述改性剂的用量为负载活性金属的炭黑的5wt%,所述改性炭黑的粒径是100-1000nm。
所述步骤3中改性剂由化合物(1)和二烷基磺化琥珀酸盐按重量比为1:1混合构成;
所述化合物(1)的结构式如下:
所述交联剂是三烯丙基异氰脲酸酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯中的一种。
所述抗氧剂是抗氧剂1010、抗氧剂1024、抗氧剂1035中的一种。
所述步骤1中煅烧温度为150-200℃。
所述步骤2中煅烧温度为300-350℃,煅烧时间为3-7h。
本发明的技术方案具有如下由益效果:
(1)相比于现有技术,本发明制备得到的屏蔽材料的体积电阻率(Ω•m)可以达到19,并消除50μm以上杂质数量,极大提高了电缆的屏蔽效果和稳定性;
(2)利用化合物(1)和二烷基磺化琥珀酸盐对炭黑进行复合协同改性可以大幅度提高炭黑的分散效果,有利于炭黑在屏蔽材料中实现均匀分布,充分发挥炭黑在电缆中的屏蔽效果,保证电缆的稳定性;
(3)相比于负载镍和铝,将镍和钴作为炭黑的负载活性金属将更有利于改善了炭黑上的空间电位分布和表面性质,提高炭黑在屏蔽材料制备过程中的分散程度,保证电缆的稳定性。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例和对比例,对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种高稳定性电缆,从内至外包括导体、半导电屏蔽层、绝缘层、阻燃层、铠装层以及护套,所述半导电屏蔽层由半导电屏蔽材料构成。
所述半导电屏蔽材料包括以下重量百分比的原料:聚乙烯50%、乙烯-醋酸乙烯共聚物20%、改性炭黑19%、碳酸二乙酯10%、交联剂0.5%,抗氧剂0.5%。
所述改性炭黑的制备方法包括以下步骤:
步骤1:炭黑预处理,炭黑在碱液中浸渍24h,水洗后在硝酸中浸渍24h,经去离子水清洗,惰性气氛下煅烧活化,即得活化后的炭黑;
步骤2:将活化后的炭黑加入到含有Ni2+和Co2+的水溶液中,加入氨水调整pH值到9,经搅拌、减压抽滤、清洗、干燥、惰性气氛下煅烧处理,即得负载活性金属的炭黑;以镍单质和钴单质计,所述改性炭黑中镍负载量是15wt%的活化后的炭黑,钴的负载量是3wt%的活化后的炭黑;
步骤3:将负载活性金属的炭黑分散于乙醇溶液中,添加改性剂,搅拌反应4~8h,经离心分离、洗涤、干燥处理,即得改性炭黑;所述改性剂的用量为负载活性金属的炭黑的5wt%,所述改性炭黑的粒径是100-1000nm。
所述步骤3中改性剂由化合物(1)和二烷基磺化琥珀酸盐按重量比为1:1混合构成;
所述化合物(1)的结构式如下:
其中,所述交联剂是三烯丙基异氰脲酸酯,所述抗氧剂是抗氧剂1010,所述步骤1中煅烧温度为150℃,所述步骤2中煅烧温度为300℃,煅烧时间为3h。
实施例2
一种高稳定性电缆,从内至外包括导体、半导电屏蔽层、绝缘层、阻燃层、铠装层以及护套,所述半导电屏蔽层由半导电屏蔽材料构成。
所述半导电屏蔽材料包括以下重量百分比的原料:聚乙烯50%、乙烯-醋酸乙烯共聚物20%、改性炭黑19%、碳酸二乙酯10%、交联剂0.5%,抗氧剂0.5%。
所述改性炭黑的制备方法包括以下步骤:
步骤1:炭黑预处理,炭黑在碱液中浸渍24h,水洗后在硝酸中浸渍24h,经去离子水清洗,惰性气氛下煅烧活化,即得活化后的炭黑;
步骤2:将活化后的炭黑加入到含有Ni2+和Co2+的水溶液中,加入氨水调整pH值到9,经搅拌、减压抽滤、清洗、干燥、惰性气氛下煅烧处理,即得负载活性金属的炭黑;以镍单质和钴单质计,所述改性炭黑中镍负载量是15wt%的活化后的炭黑,钴的负载量是3wt%的活化后的炭黑;
步骤3:将负载活性金属的炭黑分散于乙醇溶液中,添加改性剂,搅拌反应4~8h,经离心分离、洗涤、干燥处理,即得改性炭黑;所述改性剂的用量为负载活性金属的炭黑的5wt%,所述改性炭黑的粒径是100-1000nm。
所述步骤3中改性剂由化合物(1)和二烷基磺化琥珀酸盐按重量比为1:1混合构成;
所述化合物(1)的结构式如下:
其中,所述交联剂是三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯,所述抗氧剂是抗氧剂1024,所述步骤1中煅烧温度为170℃,所述步骤2中煅烧温度为320℃,煅烧时间为5h。
实施例3
一种高稳定性电缆,从内至外包括导体、半导电屏蔽层、绝缘层、阻燃层、铠装层以及护套,所述半导电屏蔽层由半导电屏蔽材料构成。
所述半导电屏蔽材料包括以下重量百分比的原料:聚乙烯50%、乙烯-醋酸乙烯共聚物20%、改性炭黑19%、碳酸二乙酯10%、交联剂0.5%,抗氧剂0.5%。
所述改性炭黑的制备方法包括以下步骤:
步骤1:炭黑预处理,炭黑在碱液中浸渍24h,水洗后在硝酸中浸渍24h,经去离子水清洗,惰性气氛下煅烧活化,即得活化后的炭黑;
步骤2:将活化后的炭黑加入到含有Ni2+和Co2+的水溶液中,加入氨水调整pH值到10,经搅拌、减压抽滤、清洗、干燥、惰性气氛下煅烧处理,即得负载活性金属的炭黑;以镍单质和钴单质计,所述改性炭黑中镍负载量是15wt%的活化后的炭黑,钴的负载量是3wt%的活化后的炭黑;
步骤3:将负载活性金属的炭黑分散于乙醇溶液中,添加改性剂,搅拌反应4~8h,经离心分离、洗涤、干燥处理,即得改性炭黑;所述改性剂的用量为负载活性金属的炭黑的5wt%,所述改性炭黑的粒径是100-1000nm。
所述步骤3中改性剂由化合物(1)和二烷基磺化琥珀酸盐按重量比为1:1混合构成;
所述化合物(1)的结构式如下:
其中,所述交联剂是三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯,所述抗氧剂是抗氧剂1035,所述步骤1中煅烧温度为200℃,所述步骤2中煅烧温度为350℃,煅烧时间为7h。
对比例1
一种高稳定性电缆,从内至外包括导体、半导电屏蔽层、绝缘层、阻燃层、铠装层以及护套,所述半导电屏蔽层由半导电屏蔽材料构成。
所述半导电屏蔽材料包括以下重量百分比的原料:聚乙烯50%、乙烯-醋酸乙烯共聚物20%、改性炭黑19%、碳酸二乙酯10%、交联剂0.5%,抗氧剂0.5%。
所述改性炭黑的制备方法包括以下步骤:
步骤1:炭黑预处理,炭黑在碱液中浸渍24h,水洗后在硝酸中浸渍24h,经去离子水清洗,惰性气氛下煅烧活化,即得活化后的炭黑;
步骤2:将活化后的炭黑加入到含有Ni2+和Al3+的水溶液中,加入氨水调整pH值到9,经搅拌、减压抽滤、清洗、干燥、惰性气氛下煅烧处理,即得负载活性金属的炭黑;以镍单质和铝单质计,所述改性炭黑中镍负载量是15wt%的活化后的炭黑,铝的负载量是3wt%的活化后的炭黑;
步骤3:将负载活性金属的炭黑分散于乙醇溶液中,添加改性剂,搅拌反应4~8h,经离心分离、洗涤、干燥处理,即得改性炭黑;所述改性剂的用量为负载活性金属的炭黑的5wt%,所述改性炭黑的粒径是100-1000nm。
所述步骤3中改性剂由化合物(1)和二烷基磺化琥珀酸盐按重量比为1:1混合构成;
所述化合物(1)的结构式如下:
其中,所述交联剂是三烯丙基异氰脲酸酯,所述抗氧剂是抗氧剂1010,所述步骤1中煅烧温度为150℃,所述步骤2中煅烧温度为300℃,煅烧时间为3h。
对比例2
一种高稳定性电缆,从内至外包括导体、半导电屏蔽层、绝缘层、阻燃层、铠装层以及护套,所述半导电屏蔽层由半导电屏蔽材料构成。
所述半导电屏蔽材料包括以下重量百分比的原料:聚乙烯50%、乙烯-醋酸乙烯共聚物20%、改性炭黑19%、碳酸二乙酯10%、交联剂0.5%,抗氧剂0.5%。
所述改性炭黑的制备方法包括以下步骤:
步骤1:炭黑预处理,炭黑在碱液中浸渍24h,水洗后在硝酸中浸渍24h,经去离子水清洗,惰性气氛下煅烧活化,即得活化后的炭黑;
步骤2:将活化后的炭黑加入到含有Ni2+和Co2+的水溶液中,加入氨水调整pH值到9,经搅拌、减压抽滤、清洗、干燥、惰性气氛下煅烧处理,即得负载活性金属的炭黑;以镍单质和钴单质计,所述改性炭黑中镍负载量是15wt%的活化后的炭黑,钴的负载量是3wt%的活化后的炭黑;
步骤3:将负载活性金属的炭黑分散于乙醇溶液中,添加改性剂,搅拌反应4~8h,经离心分离、洗涤、干燥处理,即得改性炭黑;所述改性剂的用量为负载活性金属的炭黑的5wt%,所述改性炭黑的粒径是100-1000nm。
所述步骤3中改性剂仅由化合物(1)构成;
所述化合物(1)的结构式如下:
其中,所述交联剂是三烯丙基异氰脲酸酯,所述抗氧剂是抗氧剂1010,所述步骤1中煅烧温度为150℃,所述步骤2中煅烧温度为300℃,煅烧时间为3h。
对比例3
一种高稳定性电缆,从内至外包括导体、半导电屏蔽层、绝缘层、阻燃层、铠装层以及护套,所述半导电屏蔽层由半导电屏蔽材料构成。
所述半导电屏蔽材料包括以下重量百分比的原料:聚乙烯50%、乙烯-醋酸乙烯共聚物20%、改性炭黑19%、碳酸二乙酯10%、交联剂0.5%,抗氧剂0.5%。
所述改性炭黑的制备方法包括以下步骤:
步骤1:炭黑预处理,炭黑在碱液中浸渍24h,水洗后在硝酸中浸渍24h,经去离子水清洗,惰性气氛下煅烧活化,即得活化后的炭黑;
步骤2:将活化后的炭黑加入到含有Ni2+和Co2+的水溶液中,加入氨水调整pH值到9,经搅拌、减压抽滤、清洗、干燥、惰性气氛下煅烧处理,即得负载活性金属的炭黑;以镍单质和钴单质计,所述改性炭黑中镍负载量是15wt%的活化后的炭黑,钴的负载量是3wt%的活化后的炭黑;
步骤3:将负载活性金属的炭黑分散于乙醇溶液中,添加改性剂,搅拌反应4~8h,经离心分离、洗涤、干燥处理,即得改性炭黑;所述改性剂的用量为负载活性金属的炭黑的5wt%,所述改性炭黑的粒径是100-1000nm。
所述步骤3中改性剂仅由二烷基磺化琥珀酸盐构成。
其中,所述交联剂是三烯丙基异氰脲酸酯,所述抗氧剂是抗氧剂1010,所述步骤1中煅烧温度为150℃,所述步骤2中煅烧温度为300℃,煅烧时间为3h。
效果表征:对实施例1以及对比例1-3制备得到的半导电屏蔽材料进行检测,检测主要两个指标:(1)体积电阻率(Ω•m);(2)50μm以上杂质数量。
下表详细记载了实施例1和对比例1-3中活性金属的种类、分散剂的构成、体积电阻率(Ω•m)以及50μm以上杂质数量。
编号 |
活性金属 |
分散剂 |
体积电阻率(Ω·m) |
50μm以上杂质数量 |
实施例1 |
镍,钴 |
化合物(1):二烷基磺化琥珀酸盐=1:1 |
19 |
0 |
对比例1 |
镍,铝 |
化合物(1):二烷基磺化琥珀酸盐=1:1 |
24 |
2 |
对比例2 |
镍,钴 |
化合物(1) |
28 |
3 |
对比例3 |
镍,钴 |
二烷基磺化琥珀酸盐 |
29 |
3 |
CN106279929 A |
镍,铝 |
无 |
32~35 |
5~6 |
上述结果表明:(1)相比于现有技术,本发明制备得到的屏蔽材料的体积电阻率(Ω•m)可以达到19,消除50μm以上杂质数量,极大提高了电缆的屏蔽效果和稳定性;(2)从实施例1与对比例2-3的结果可以看出,利用化合物(1)和二烷基磺化琥珀酸盐对炭黑进行复合协同改性可以大幅度提高炭黑的分散效果,有利于炭黑在屏蔽材料中实现均匀分布,充分发挥炭黑在电缆中的屏蔽效果,保证电缆的稳定性;(3)从实施例1与对比例1可以看出,相比于负载镍和铝,将镍和钴作为炭黑的负载活性金属将更有利于改善了炭黑上的空间电位分布和表面性质,提高炭黑在屏蔽材料制备过程中的分散程度,保证电缆的稳定性。