[發明專利]一種半導電橡膠及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110685614.8
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113372657B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 賀志文;樂新波
• 申請（專利權）人: 長纜電工科技股份有限公司
• 主分類號: C08L23/16
• 分類號: C08L23/16;C08L91/06;C08L23/20;C08K3/22;C08K3/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 趙琴娜

本發明提供了一種半導電橡膠及其制備方法和應用。本發明的半導電橡膠，體積電阻率≤500Ω·cm，邵氏A硬度≤75，半導電橡膠的制備原料中含有超導電炭黑。為了獲得低硬度技術指標，在配方設計中，通常會減少補強劑的用量，比如降低炭黑的用量。然而，炭黑用量的降低，不僅會降低橡膠的機械性能和老化性能，同時橡膠的體積電阻率也會增大，從而無法滿足半導電的性能要求。為解決該問題，本發明使用了比表面積大，具有超導電性能的超導電炭黑。超導電炭黑因比表面積大，補強效果良好，導電性能優異，即使添加量少，也能使橡膠的機械性能和電性能滿足要求。

技術領域

本發明屬于電纜附件技術領域，具體涉及一種半導電橡膠及其制備方法和應用。

背景技術

電力電纜附件是連接電纜與輸配電線路及相關配電裝置的產品，一般指電纜線路中各種電纜的中間連接及終端連接，它與電纜一起構成電力輸送網絡。電纜附件主要是依據電纜結構的特性，既能恢復電纜的性能，又保證電纜長度的延長及終端的連接。高壓電纜附件的可靠性可以從電氣性能、密封防潮性能、機械性能和工藝性能等方面進行評判。常用的電纜附件產品，一般先將導電膠和絕緣膠兩種材料粘結成型，然后再配備相關金屬附件粘結后形成一體。

考慮電纜附件的實際使用環境，其組成部分的半導電膠材料，在低溫(-20℃)條件下，硬度較常溫條件提高10邵爾A以上。膠料的硬度過高，收縮流動性變差，會導致與之配套電纜連接處的貼合力減弱，可能存在氣隙。在高壓及特高壓等級的輸電網絡中，微小的氣隙及缺陷都會導致電擊穿從而發生輸電故障更有甚者導致安全事故。橡膠的硬度，實質上是橡膠中化學鍵的交聯程度及交聯密度的外在反映。橡膠硬度低，意味著橡膠中化學鍵的交聯程度和密度低，橡膠機械性能低。因此難以同時滿足橡膠低硬度和高強度的技術指標。

相關技術中，為了獲得低硬度的技術指標，技術人員通常會考慮在配方設計中增大增塑劑的用量和降低補強劑用量，比如降低補強劑炭黑的用量。然而，炭黑用量降低時，會導致膠料機械性能、電氣性能大幅度降低，無法滿足膠料在高壓領域的使用條件。

因此，如何開發一種適用于高壓及特高壓等級電纜附件的低硬度半導電膠料，具有重要意義。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的上述技術問題之一。為此，本發明提供了一種半導電橡膠，該半導電橡膠能夠同時實現低硬度、高強度和半導電性能。

本發明還提供了上述半導電橡膠的制備方法和應用。

本發明的第一方面提供了一種半導電橡膠，所述半導電橡膠的體積電阻率≤500Ω·cm，邵氏A硬度≤75，所述半導電橡膠的制備原料中含有超導電炭黑，所述超導電炭黑的添加量為15wt％～25wt％。

本發明的半導電橡膠，至少具有以下有益效果：

為了獲得低硬度技術指標，在配方設計中，通常會減少補強劑的用量，比如降低炭黑的用量。然而，炭黑用量的降低，不僅會降低橡膠的機械性能和老化性能，同時橡膠的體積電阻率也會增大，從而無法滿足半導電的性能要求。為解決該問題，本發明使用了比表面積大，具有超導電性能的超導電炭黑。超導電炭黑因比表面積大，補強效果良好，導電性能優異，即使添加量少，只添加15wt％～25wt％的超導電炭黑，也能使橡膠的機械性能和電性能滿足要求。

本發明的半導電橡膠，具有較低的硬度(邵氏A硬度≤60)；半導電性能(體積電阻率≤300Ω·cm)；高強度(抗撕裂強度≥30MPa、抗張強度≥12MPa)；抗老化性能優良(抗張強度和斷裂伸長變化率均＜±20％)。

超導電炭黑具有用量小，補強效果好，導電性能優良等特點。其主要性能參數指標：DBP(鄰苯)吸附值＞400ml/100g，吸碘值(比表面積)＞950mg/g。

根據本發明的一些實施方式，所述半導電橡膠的體積電阻率≤100Ω·cm。

根據本發明的一些實施方式，所述半導電橡膠的體積電阻率約為60Ω·cm。