一種石墨烯半導體屏蔽料的制作方法
【專利說明】一種石墨烯半導體屏蔽料 【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種高壓電力電纜的屏蔽材料，具體講涉及一種石墨烯半導體屏蔽 料。 【【背景技術】】
[0002] 石墨烯是由SP2雜化方式的碳原子緊密排列在一起的具有二維蜂窩狀點陣結構的 一種碳單質，由于其獨特的化學結構、超大的比表面積及無與倫比的電學、力學、熱學等性 能而在新能源材料（儲能材料、超級電容器、太陽能電池等）、光催化材料、生物材料以及各 類傳統的復合材料領域掀起了前所未有的研究熱潮。
[0003] 乙烯-醋酸乙烯酯，縮稱EVA，是由乙烯和醋酸乙烯酯共聚而制得的熱塑性樹脂， 它和許多材料有良好粘結性能，它柔韌且具有彈性，可用作鞋底密封條、泡沫塑料制品和電 力電纜制品等。
[0004] 石墨烯和EVA材料都可應用于改善電力電纜制品性能，目前聚合物/石墨烯復合 材料的研究成果層出不窮，將石墨烯作為新的高性能增體可以為聚合物復合材料帶來力 學、電學、熱學以及摩擦學等多方面性能得到提升。其制備方法主要為原位聚合法、熔融共 混法以及乳液混合法。
[0005] 熔融共混法通常將原始石墨氧化，經過剝離并還原制成石墨烯，與聚合物在熔融 狀態下共混制得復合材料。熔融共混中可以分別制備石墨烯和聚合物，因此石墨烯的尺寸 與形態可控，但是石墨烯在聚合物基體中不易分散，與聚合物的界面作用較差。通過化學改 性的石墨烯中的有機基團在熔融狀態下不穩定，不能應用于熔融共混法。目前熔融共混法 采用的石墨烯大多通過熱還原制得，這種石墨烯的密度較小，通常也會增加熔融混合的難。
[0006] 原位聚合法是將石墨烯與聚合物單體混合，加入引發劑引發反應，最后制得復合 材料。原位聚合法可以將石墨烯均勻分散在聚合物基體中，缺點是加入石墨烯（或氧化石 墨烯）的聚合物的黏度增大，使得聚合反應變得復雜。
[0007] 乳液混合法是利用氧化石墨烯在水中具有良好的分散性，可將氧化石墨烯的水性 分散液與聚合物膠乳進行混合，通過還原制備石墨烯/聚合物復合材料。也可以采用表面 活性劑對石墨烯進行表面改性，改善其在水中的分散性，然后與膠乳混合制備復合材料。這 種方法可以避免有機溶劑的危害，制得高導電性能的聚合物復合材料。
[0008] 溶液共混法中，常常先制備氧化石墨烯，對其進行改性得到在有機溶劑中能夠分 散的分散液，通過還原得到石墨烯，然后與聚合物進行溶液共混制備石墨烯/聚合物復合 材料。溶液混合法的優點是石墨烯（或氧化石墨烯）的制備與聚合物的合成分別進行，可 控制石墨烯的尺寸與形態，且石墨烯比較容易分散。缺點是需要使用有機溶劑，危害環境， 而且采用原位還原法時，由于聚合物種類和還原劑的不同可能會引起聚合物的降解。
[0009] 然而已報道的一種氧化石墨稀納米帶/極性橡膠、石墨稀納米帶/橡膠復合材料 等現有技術僅僅報道了同種類型材料的力學性能和導電性能，缺乏關于專門研究石墨烯和 EVA材料兩者結合應用于電力電纜制品相關技術的報道。因此需要提供一種高壓電纜中屏 蔽材料用的半導體屏蔽料，以滿足現有技術的需要。 【
【發明內容】
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[0010] 本發明的目的在于提供一種石墨烯半導體屏蔽料，以石墨烯納米片和乙烯-醋酸 乙烯酯為主要原料合成石墨烯半導體屏蔽料，本發明提供的石墨烯半導體屏蔽料密度低、 半導電性能優越、耐壓高、抗張強度高、光滑且耐水樹，可廣泛地應用與電纜屏蔽料，防靜電 等領域，具有巨大的應用前景。
[0011] 為實現上述目的本發明采用以下技術方案：
[0012] 本發明提供了一種石墨烯半導體屏蔽料，石墨烯半導體屏蔽料由石墨烯納米片和 乙稀-醋酸乙稀酯組成，石墨稀納米片占屏蔽料質量百分比的0. 5~30%。
[0013] 本發明提供的石墨烯半導體屏蔽料中石墨烯納米片占屏蔽料質量百分比的1~ 10%〇
[0014] 本發明提供的石墨烯半導體屏蔽料中石墨烯納米片占屏蔽料質量百分比的 1. 5 ~3. 3%〇
[0015] 本發明還提供了一種石墨烯半導體屏蔽料的制備方法，包括下述步驟：
[0016] 1)頻率為20~25kHz、功率為70~90 %下超聲處理石墨烯納米片配成的水溶液 15_30min;
[0017] 2)在300~500rpm速率下，將乙烯-醋酸乙烯酯乳液加入步驟1)的石墨烯溶液 中攪拌30~60min，得絮狀混合料；
[0018] 3)用去離子水沖洗所述混合料，過濾，真空冷凍干燥，得石墨烯半導體屏蔽料的母 料；
[0019] 4)開煉混合10~15h，在160~180°C、壓力為8~15MPa下硫化步驟3)所得的 母料8~12min，得石墨稀半導體屏蔽料。
[0020] 本發明提供的制備方法步驟1)中，石墨烯溶液的濃度為5~20g/L。
[0021] 本發明提供的制備方法步驟3)中，混合料用去離子水沖洗至中性。
[0022] 本發明提供的制備方法步驟3)中，冷凍溫度為-50~-15°C，時間為3~5day，真 空度< 10Pa。
[0023] 本發明提供的制備方法步驟4)中，硫化溫度為170~175°C，硫化時間為10~ 12min，硫化壓力為8~12MPa。
[0024] 與最接近的現有技術比，本發明提供的技術方案具有以下有益效果：
[0025] 1、本發明提供的石墨烯半導體屏蔽料具有耐壓高、抗張強度高、光滑且耐水樹等 特性；
[0026] 2、本發明制得的屏蔽料密度更低，電阻率減小具有優越的半導體性能；
[0027] 3、本發明制備方法簡單、操作容易、成本低、能耗低，易于控制，可批量生產。 【【附圖說明】】
[0028] 圖1為石墨烯/乙烯-醋酸乙烯酯半導體屏蔽料的斷面掃描電鏡照片，表明技術 方案提供的石墨烯納米片和乙烯-醋酸乙烯酯界面結合良好。 【【具體實施方式】】
[0029] 下面以各實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0030] 實施例1制備石墨烯/乙烯-醋酸乙烯酯半導體屏蔽料
[0031] 用去離子水將5g石墨烯納米片定容至3000ml，在超聲頻率為25kHz、功率為80 % 條件下處理20min，然后邊攪拌便加495g的乙烯-醋酸乙烯酯溶液，攪拌速率為350r/min， 攪拌時間為30min，過濾洗滌得中性絮狀混合料；隨后在-50°C下冷凍干燥處理3day，得母 料；將干燥好的母料經雙輥筒開煉機混合l〇h。然后進行硫化成型：硫化溫度160°C，硫化時 間8min，硫化壓力8MPa，得石墨稀/乙稀-醋酸乙稀酯半導體屏蔽料，其性能如表1所示， 產率90%。
[0032] 實施例2制備石墨烯/乙烯-醋酸乙烯酯半導體屏蔽料
[0033] 用去離子水將15g石墨烯納米片定容至3000ml，在超聲頻率為25kHz、功率為80 % 條件下處理20min，然后邊攪拌便加485g的乙烯-醋酸乙烯酯溶液，攪拌速率為350r/min， 攪拌時間為30min，過濾洗滌得中性絮狀混合料；隨后在-15°C下冷凍干燥處理3day，得母 料；將干燥好的母料經雙輥筒開煉機混合l〇h。然后進行硫化成型：硫化溫度160°C，硫化時 間8min，硫化壓力8MPa，得石墨稀/乙稀-醋酸乙稀酯半導體屏蔽料，其性能如表1所示， 產率91%。
[0034] 表1為實施例1與實施例2在相同實驗條件下不同含量的石墨烯的性能比較，可 以看出石墨烯含量從l.Owt%增加到3.Owt%，其拉伸強度、斷裂伸長率、邵氏硬度A等力學 性能基本穩定不變，但屏蔽料的密度減小、20°C體積電阻率減小了 28. 5%，性能改善顯著。
[0035] 表1石墨烯/乙烯-醋酸乙烯酯半導體屏蔽料的性能數據
[0036]
[0037]
[0038] 實施