您的当前位置:首页正文

高耐热老化的热塑性半导电屏蔽料的制备及性能研究

2021-10-31 来源:钮旅网
高耐热老化的热塑性半导电屏蔽料的制备及性能研究《上海塑料》2019年第4期(总第188期)高耐热老化的热塑性半导电 屏蔽料的制备及性能研究(浙江万马高分子材料集团有限公司,杭州311305)摘要通过熔融共混法制备出一种高耐热老化的热塑性半导电屏蔽料,对其熔融指数、老化后 物理力学性能保持率进行研究。结果表明:新配方可以提升材料的加工流动性能,热老化后断

俞杰,谢威,陈勇裂伸长率保持率从50.8%提升到102.6%;新配方满足相关标准要求,与在售产品相比,可提 高21.6%的老化断裂伸长保持率。关键词 耐热老化;热塑性;半导电屏蔽料;使用寿命中图分类号:TQ 325.12 文献标志码:A 文章编号:1009T993(2019)04T032T4Preparation and Properties of Thermoplastic Semi-conductive Shielding

Materials with High Heat Resistance AgingYU Jie, XIE Wei, CHEN Yong(Zhejiang Wanma Polymer Materials Group Co. , Ltd. , Hangzhou 311305 , China)Abstract: A thermoplastic semi-conductive shielding mate/ai w让h high heat resistance asing was pre­

pared by melt blending method. The melt index and the retention rate of its physical and mechanical properties aFer asing were studied. The results show that the new formula can improve the processing flow performance of the mate/ai. The elongation at break retention increased from 50. 8% to 102. 6% after thermal asing. The new formula meets the requirements of relevant standards and increases the e­longation at break retention aFer asing by 21.6% compared w让h the products on sale.

Key words: heat resistance asing; thermoplastic & semi-conductive shielding mate/ai ; service life0前言电缆工作时,电流损耗产生的热量将会引起热

防止局部放电,提高电缆的电气强度,最终提高电

缆使用寿命。半导电屏蔽料分为热塑性和热固性

塑性半导电屏蔽料的老化,缩短屏蔽层的使用寿 命,对电缆后期带电运行产生安全隐患X。屏蔽

层的老化性能是决定电力电缆使用寿命的主要因

半导电屏蔽料。热固性半导电屏蔽料回收成本高、

生产工艺能耗大,促进了热塑性半导电屏蔽料的发

发;而目前对热塑性半导电屏蔽料的研究相对较

素之一,随着电力工业的迅猛发展,对屏蔽层老化 性能的研究具有重要意义冋(随着社会的发展,对高压输电的需求越来越

大,对半导电屏蔽料的需求也与日俱增。半导电屏

少,其中由于热老化材料的断裂伸长率保持率较 低,对长寿命的高压电缆安全运行造成安全隐患。 因此,研究开发高耐热老化的热塑性半导电屏蔽料

具有较大的市场价值。笔者通过熔融共混法制备了一种高耐热老化

蔽料的主要作用是均匀电缆绝缘层中的电场分布,

作者简介:俞 上(1989-),男,本科,工程师,主要从事半导电屏蔽材料的研究。—32 —高耐热老化化热塑性半导电屏蔽料的制备及性能研究《上海塑料》2019年第4期(总第188期)的热塑性半导电屏蔽料,该屏蔽料的性能完全符合 国家标准对热塑性半导电屏蔽料的要求,同时明显

表1配方体系

试样%提高材料热老化性能保持率,对提升电缆使用寿

命、增加电缆运行安全性起到一定的推动作用。项目

线性低密度聚乙烯

质量分数-1#2#46.53#66.501.01.033.11实验部分1 ■ \"I实验原料线性低密度聚乙烯,7042,中国石化集团有限 公司;助剂A质量分数20.01.01.033.41.01.0润滑剂/质量分数硬脂酸锌质量分数碳酸钙质量分数6.06.06.0助剂A,浙江万马高分子材料集团有限公司;润滑剂B,浙江万马高分子材料集团有限

司之;硬脂酸锌,外购;碳酸钙,外购;助剂F,浙江万马高分子材料集团有利公司;导电炭黑,外购;热塑性半导电屏蔽料,PSD(导体用热塑性半

导电屏蔽料),浙江万马高分子材料集团有利公司。 18主要仪器和设备转矩流变仪,XSS-300型,上海科创橡塑机械

设备有限公司;平板硫化机,XQLB-350 x350型,上上第一橡

胶机械厂;加热恒温鼓风干燥箱,DGG-9070型,上上森信

试验仪器有限公司;高特福熔融指数仪,M1-3型,德国GotWea

司之;电子式拉力机,XLD-1000E型,广州市广材试 验仪器有利公司;电线电缆半导电橡塑电阻测试仪,DB5型,上 海培城电子技术发展有限公司;电子天平,JA12002型,上上精科天平厂。1 - 3试样制备样品制备的配方体系见表1,其中4#试样为在

售PSD产品,作为对比样。按照表1,将不同组分原料在在度为120〜140 f的转矩流变仪中混炼20 min,供试验用。将上述样品材料使用分析天平称重,然后放入

0.1 mm的模板,严格控制压片工艺。压片温度为

(180 ±5) f,压力为15 MPa,压制15 min后减压, 取出模板,将模板置于冷压机上冷却10 min,最后

打开模板取出制好的完整试片。助剂F质量分数0.50.50.5导电炭黑质量分数25.025.025.0采用称重法制备试片,表面应平整、无气泡,厚

度为(1.00 ±0.15) mm;再用哑铃形裁刀将试片冲 压成哑铃形试样,试样规格符合GB/T 1040—2018

《塑料拉伸性能的测定》的规定。18性能测试与表征熔融指数测定:按ASTM D1238—2013《用挤

压塑料计测量热塑性塑料熔体流动速率的试验方 法》进行测试。拉伸强度和断裂伸长率试验:按照GB/T 1040—2018进行测试,试样为,型标准哑铃片,厚

度为! 1.0 ±0.1) mm,拉伸速度为!250 ± 50)

mm/min o空气热老化试验:按照JB/T 10738—2007《额

定电压35 kV及以下挤包绝缘电缆用半导电屏蔽 料》中第6.4节要求进行测试,在! 100 ±2) f下

240 h后,试样在(23 ±3 ) f)相对湿度为44%〜

45%的环境中待调节时间不少于17 ho体积电阻率测定:测定20 f体积电阻率,试验

按GB/T 3048. 3—2007《电缆线缆电性能试验方 法》的规定,试样在(23 ±3) f、相对湿度为44%〜 45%的环境中调节时间不少于24 h;测定70 f工

作电阻,按JB/T 10738—2007中的要求进行测试。密度试验:按照GB/T 1033—2008《塑料密度

和相对密度试样方法》的规定定行测试。2结果与讨论28熔融指数对比对4组试样进行熔融指数测定,结果见表2O 由表2可以看出:4#试样的流动性能没有1#、2#及

3#试样好。分析认为:采用新型助剂A,在增大熔

—33 —高耐热老化的热塑性半导电屏蔽料的制备及性能研究《上海塑料》2019年第4期(总第188期)融指数的同时,提高了复合材料的熔融指数,即加 由图2可以看出:不加助剂A时,试样老化后的断

入适量的助剂A对试样的加工流动性能有所改善, 裂伸长率保持率特别小,说明材料抗热老化性能非

常差;随着助剂A的用量增加,试样的老化后断裂

使材料的加工性能得到改善,降低加工能耗,最终

起到降低生产成本的目的。伸长率保持率呈明显上升趋势,说明2#试样及3#

表2熔融指数对比试样熔融指数(140 f)/[ g - ( 10 min) ]1#2.92#3.13#3.34#2.12.4空气热老化数据对比在熔融指数测定的基础上,对试样进行标准空

气热老化测试分析,图1为试验制备的试样在100

f老化箱中热老化240 h后的拉伸强度保持率对

比结果。%、#葩至®醪e斜咚

m押

1#

2#

3# 4#试样图1空气热老化后拉伸强度保持率对比由图1可以看出:拉伸强度保持率由小到大大

次排序为2#、3#、4#、1#。2#试样及3#试样的拉伸

强度保持率较1#试样和4#试样稳定,从配方优化

结果来看加入助剂A对材料的空气热老化拉伸强

度保持率稳定性有明显的提升效果。分析认为:由

于助剂A是一种具有相对较少短支链,同时与低密

度聚乙烯具有较好相容性的材料,因此它对复合材

料的流动性具有一定的改善作用,最终提高了材料 的整体加工性,由于其具有相对较高的规整度,在

材料中可以起到异相成核的作用。因此助剂A在 整体上提升了材料的拉伸强度,致使老化后物理交

联点被打发,拉伸强度略微减小,整体上保拉试样

在热老化后拉伸强度保持率相对较高。图2为空气热老化后断裂伸长率保持率对比。

—34 —试样的抗热老化性能变好。140120100806040201# 2#

3# 4#试样图2空气热老化后断裂伸长率保持率对比在强度不降低的前提下,保障拉伸断裂伸长率

的增加,助剂A的加入有效地降低了热老化对材料 的影响,使材料在长期高温老化条件下,使用寿命

延长。为了更加直观地对比材料的耐老化性能,通过

引入老化性能保持率作为参考依据。3#试样老化

后断裂伸长率保持率为102. 32%,4#试样的热老化

断裂伸长率保持率为84. 4%,可以发现3#试样对

比4#试样老化后断裂伸长率保持率提升在 21.6%。2.4不同配方中的助剂A用量对屏蔽料综合性 能的影响在对比上述老化后断裂伸长保持率的基础上,

为了产品能够商业化应用,进一步对产品的其他综

合性能进行评估测试,所用数据典型值为JB/T

10738—2007标准要求值,测试数据结果见表3。表3 4种试样的常规性能评测项目典型值1#2#3#4#试样试样试样试样拉伸强度/MPs%10.013.416.719.911.0断裂伸长率/%% 200603568575350密度(23 °C)/( g - cm\"3 )\"1.201.091.101.091.1120 f体积电阻率/(- - m)\"1004045432070 f体积电阻率/(- - m)\"1 000338312320530高耐热老化化热塑性半导电屏蔽料的制备及性能研究《上海塑料》2019年第4期(总第188期)由表3可以看出:新制备的2#、3#试样符合

JB/T 10738—2007的相关要求,且在满足标准要求

参考文献:[1] 苏朝化,牛征.热塑性EVA半导电屏蔽料的研制

基础上,优于4#试样各项性能指标,并且2#试样测 试数据与3#试样相当,与4#试样相比具有很大商

业运用价值。由表3还可以看出:1#试样不符合标准要求, 3#试样综合性能最优,因此助剂A对材料的老化性

+ J].塑料科技,2009, 37(5) *67-70.[2] 方也.新型中高压半导电屏蔽料的制备与性能研究

+ D].北京:北京化工大学,2012.[3] 涂必冬,栾珊珊,李维康,等.110 kV电缆用半导

电屏蔽料的性能研究[J].电线电缆,2017 (2\":

29-32.能有明显的提升,最终制备出符合标准要求的高耐

热老化的热塑性半导电屏蔽料。分析认为:加入助 剂A后,可能是由于助剂A具有较好的规整度,在

20 f时材料导电通道稳固,在同样的导电炭黑添

[4] 侯帅,傅明利,田野,等.高压直流电缆交联聚乙

烯绝缘材料及半导电屏蔽材料热性能及机械性能

分析[J].南方电网技术,2015, 9(10):13-18.[5] 戴红兵,涂必冬,李维康,等.220 kV电缆用半导

加量下,体积电阻率会有一定的增大;当加度升高

时,助剂A在同样的动能作用下,降低了材料的体

电屏蔽料的制备与性能研究[J].电线电缆,2017

(5) :32-34.[6] 陈哲,黄兴溢,江平开.具有高流动性的LLDPE/

POE/CB半导电复合材料的研究[J].电线电缆, 2009(2) :28-32.积电阻正温度系数,从而致使材料的70 f体积电 阻率上升得比较缓慢。3结语⑴通过配方改进,成功研制出高耐热老化的 热塑性半导电屏蔽料,其性能完全符合JB/T 10738—2007 的要求。[7] 方也,查俊伟,赵航,等.EVA/CB-MWNTs半导电

屏蔽材料的制备与电性能研究[J]-绝缘材料,

2012(6) *20-23.[8] 任成燕,严萍,王珏.电缆半导电层介电性能对电

场分布的影响[J].电气应用,2007, 26 ( 12 \":

47-49.⑵高耐热老化的热塑性半导电屏蔽料的老 化后拉伸强度及断裂伸长率保持率稳定性均好于

在售PSD产品,其中拉伸断裂伸长率保持率可提升

21.6% ((收稿日期:2019-09-27)“2019 R&D 100”大奖得主陶氏公司携创新解决方案

亮相2019亚洲国际标签印刷展览会荣获“2019 R&D 100”创新大奖的陶氏公司携

性有机化合物(VOC)排放,适用于包括烘焙纸、卫 生用品和胶带等各种类型基材。针对标签行业最新发展趋势的压敏解决方案,亮相

“2019亚洲国际标签印刷展览会! Labelexpo Asia

陶氏公司代表还将介绍面向中国客户的乳液

2019)”。型产品升级的本土生产和供应能力,持续不断为中

国客户提供更好的供应和服务。“随着中国压敏标签应用市场的繁荣发展,陶

陶氏公司SYL-OFF™ SL-25离型改准剂近期荣

膺《R&D》杂志颁发的“2019 R&D 100”创新大奖。

在不同剥离速度下,它都能保障标签贴附操作顺利 氏公司致力于为行业客户群提供其产品差异化所 需的资源。”陶氏消费者解决方案事业部压敏工业

进行并有助于保持良好的固定性能,提供更佳的剥

离特性,助力高效标签生产。同时,配合SYL-OFF™ SL-25使用的技金催化

业务部大中华区销售总监陈吉女士表示,“我们持 续投资中国市场以提高生产能力和客户服务水平。 最近我们的产品荣膺大奖,也印证了陶氏在压敏解

剂用量更低,可以有效降低客户的整体配方成本, 实现更好的收益。并且,它最大程度地减少了挥发

决方案的行业领导力。”—35 —

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容