本發(fā)明涉及電力電纜，具體涉及一種半導電屏蔽料組合物及應用、半導電屏蔽料及其制備方法與應用。
背景技術：
1、高壓電纜內半導電屏蔽層位于導體和絕緣層之間，在電纜結構中起到均勻電場以及減少金屬線芯與絕緣層交界處間隙的作用。電力輸電電纜中，規(guī)定額定電壓1.8/3.0kv以上使用交聯(lián)聚乙烯和聚乙烯作為絕緣層的電纜都應有導體屏蔽，以均勻電場。半導電屏蔽料由高分子基體和導電填料組成。半導電復合材料在23-90℃的溫度區(qū)間內，體積電阻率隨溫度升高而逐漸增大，即呈現(xiàn)正溫度電阻系數(shù)（ptc）特性。常以90℃下電阻率（或最大電阻率）與23℃下電阻率比值作為ptc系數(shù)。這種ptc效應通常被認為是由聚合物基質和導電填料之間的熱膨脹系數(shù)不匹配引起的。低溫時，導電填料形成貫穿于基質之中的導電網(wǎng)絡，因此材料的電阻小。當溫度升高時，由于聚合物基質的熱膨脹系數(shù)比導電填料大，混于基質中的導電填料顆粒之間的距離被拉大，導電網(wǎng)絡被破壞，因此電阻變大。當材料冷卻時，聚合物收縮，導電填料顆粒間距減小，導電網(wǎng)絡得到重建從而恢復導電性。ptc效應對半導電屏蔽層具有顯著的負面影響，這主要體現(xiàn)在三個方面，一是隨著半導電層的電阻率增加，其均勻電場的能力變弱，不能發(fā)揮半導電層原有的作用。二是隨著半導電層電阻率增大，其發(fā)熱量也會增大，進而造成局部過熱和界面融化，嚴重威脅電纜的安全。三是由于半導電層發(fā)熱量增大，運輸過程中的電力損耗增大。所以為了電纜的穩(wěn)定運行，半導電層的ptc效應必須被弱化。
2、碳納米管是一種由碳原子組成、類似石墨烯納米片卷曲而成的具有管狀結構的一維碳納米材料，swcnt管徑一般在0.5-3?nm，而mwcnt管徑一般在幾納米到幾十納米不等，導電性顯著優(yōu)于石墨烯、炭黑等材料，且管徑越細、長度越長。通過引入具有大長徑比的第二組分導電填料，碳納米管是降低炭黑填料含量、降低半導電屏蔽料ptc效應的有效方式之一。但是碳納米管一維的管狀結構極易在基體樹脂中發(fā)生纏結，難以在基體樹脂中形成有效的導電網(wǎng)絡。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術存在中高壓電纜用半導電屏蔽料的ptc效應較高的問題，提供一種半導電屏蔽料組合物及應用、半導電屏蔽料及其制備方法和應用，該組合物中以接枝特定含量的胺基聚合物的碳納米管作為第二填料，與導電炭黑以及基體樹脂等組分相互配合，在降低導電填料用量的同時，改善了由該組合物制得的半導電屏蔽料的ptc效應，同時提升了半導電屏蔽料的力學性能以及電氣性能。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種半導電屏蔽料組合物，其中，所述組合物包括：
3、基體樹脂、胺基聚合物接枝碳納米管、導電炭黑和交聯(lián)劑；
4、其中，所述基體樹脂的用量為55-85重量份，所述胺基聚合物接枝碳納米管的用量為0.1-10重量份，所述導電炭黑的用量為5-40重量份，所述交聯(lián)劑的用量為0.5-2重量份；所述胺基聚合物接枝碳納米管中胺基聚合物的接枝率為5-15wt%。
5、本發(fā)明第二方面提供一種由上述半導電屏蔽料組合物制得的半導電屏蔽料。
6、本發(fā)明第三方面一種上述半導電屏蔽料的制備方法，其中，所述制備方法包括：
7、s1、將上述半導電屏蔽料組合物中除交聯(lián)劑以外的組分進行混合、擠出、造粒，得到顆粒料；
8、s2、將所述顆粒料與交聯(lián)劑混合吸收，得到所述半導電屏蔽料。
9、本發(fā)明第四方面提供一種上述半導體屏蔽料組合物或上述半導體屏蔽料在高壓電纜中的應用。
10、通過上述技術方案，本發(fā)明提供的半導電屏蔽料組合物及應用、半導電屏蔽料及其制備方法與應用獲得以下有益的效果：
11、本發(fā)明提供的半導電屏蔽料組合物中以接枝特定含量的胺基聚合物的碳納米管作為第二填料，與導電炭黑結合，一維的碳納米管有效橋連了相鄰的炭黑分子，胺基聚合物中具有大的空間位阻，能夠有效避免碳納米管的纏結，聚合物中的有機基團增強了碳納米管與基體樹脂的相容性；形成了更加完善的導電網(wǎng)絡，極大的改善了由該組合物制得半導電屏蔽料的ptc效應，提升了屏蔽料的力學性能以及電氣性能。
12、進一步地，通過控制球磨轉速、溫度和時間，能夠有效控制胺基聚合物在碳納米管上的接枝率在5wt%-15wt%，簡化了碳納米管的改性方法，同時通過接枝率的控制能夠有效改善碳納米管與乙烯丙烯酸丁酯共聚物（eba）、乙烯醋酸乙烯酯共聚物（eva）等弱極性樹脂的界面相容性，在保證碳納米管結構穩(wěn)定性的同時，提高由包含胺基聚合物接枝碳納米管的組合物制得的半導電屏蔽料的電氣性能。
1.一種半導電屏蔽料組合物，其特征在于，所述組合物包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的組合物，其中，所述胺基聚合物接枝碳納米管中胺基聚合物的接枝率為7-12wt%；
3.根據(jù)權利要求1或2所述的組合物，其中，所述胺基聚合物接枝碳納米管按照以下方法制備：
4.根據(jù)權利要求1或2所述的組合物，其中，所述基體樹脂選自乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的至少一種；
5.根據(jù)權利要求1或2所述的組合物，其中，所述組合物還包括分散劑，其中，所述分散劑的用量為0.2-2重量份；
6.一種由權利要求1-5中任意一項所述的半導電屏蔽料組合物制得的半導電屏蔽料。
7.一種權利要求6所述的半導電屏蔽料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其中，步驟s2中，所述吸收的條件包括：吸收的溫度為50-80℃，吸收的時間為2-6h。
9.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其中，步驟s1包括：
10.根據(jù)權利要求9所述的制備方法，其中，預混合在200-1000r/min下混合3-20min。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的制備方法，其中，所述胺基聚合物接枝碳納米管按照以下步驟制備：
12.權利要求1-5中任意一項所述的半導體屏蔽料組合物或權利要求6所述的半導體屏蔽料在高壓電纜中的應用。