碳黑/MXene热塑性电力电缆半导电屏蔽材料

作者：朱荧科; 孙博阳; 张军; 王亚林; 江平开; 黄兴溢^*

来源：中国电机工程学报, 2023, 43(12): 4820-4830.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.213119

• 电缆
• 热塑性
• 半导电
• 屏蔽
• MXene

热塑性聚丙烯系列聚合物具有绝缘性能优异、耐温性能好、无交联副产物以及可回收再利用等优点，是新兴绿色环保电力电缆绝缘材料。在高压电缆中，绝缘必须与半导电屏蔽配合良好，因此亟待开发基于热塑性聚丙烯的半导电屏蔽料。该文以聚丙烯和聚烯烃弹性体共混物为基体，碳黑和MXene为导电填料，马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)为改性剂，制备了导电填料添加质量分数为30.0%的半导电屏蔽料。研究表明，引入MXene能显著降低半导电屏蔽料的电阻率，MXene质量分数为1.0%时(碳黑为29.0%)，屏蔽料的正温度系数(positive temperature coefficient,PTC)强度为0.84，显著低于添加30.0%碳黑屏蔽料的PTC强度(1.49)。在添加29.0%碳黑和1.0%MXene的屏蔽料中引入1.0%PP-g-MAH可显著提高热稳定性，但电阻率和PTC强度(1.04)略高于MXene含量为1.0%时(碳黑为29.0%)的屏蔽料。另外，在碳黑屏蔽料电极中加入MXene可显著减少PP绝缘料中的空间电荷数量。该研究为开发热塑性高压电缆屏蔽料提供了实验参考。

• 单位
  上海交通大学