乙炔炭黑对高压电缆半导电屏蔽料性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.12.008

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (12): 46-50.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.12.008

乙炔炭黑对高压电缆半导电屏蔽料性能的影响

马志辉¹(), 蒋志行¹, 杨宁宁¹, 索荣¹, 俞杨涛¹, 曹新鑫²()

^1.焦作市和兴化学工业有限公司，河南焦作 454000
^2.河南理工大学，河南焦作 454000

收稿日期:2024-12-13 出版日期:2025-12-26 发布日期:2025-12-22
通讯作者: 曹新鑫（1979-），男，教授，主要从事高分子合成与加工等方面的研究，cxxhxf@126.com
E-mail:877512684@qq.com;cxxhxf@126.com
作者简介:马志辉（1997-），男，硕士，877512684@qq.com

Effect of acetylene carbon black on performance of semi⁃conductive shielding materials for high⁃voltage cables

MA Zhihui¹(), JIANG Zhihang¹, YANG Ningning¹, SUO Rong¹, YU Yangtao¹, CAO xinxin²()

^1.Jiaozuo Hexing Chemical Technology Co，Ltd，Jiaozuo 454000，China
^2.Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China

Received:2024-12-13 Online:2025-12-26 Published:2025-12-22
Contact: CAO xinxin E-mail:877512684@qq.com;cxxhxf@126.com

摘要/Abstract

摘要：

采用转矩流变仪熔融共混制备了新型乙烯⁃丙烯酸丁酯共聚物（EBA）/导电炭黑（CB）半导电屏蔽料，系统研究了不同比表面积、不同含量的乙炔炭黑ACB（G30和H140G）对高压电缆半导电屏蔽材料体积电阻率、力学性能及流动性能的影响。通过扫描电子显微镜分析了ACB和炉法炭黑（CCB）在EBA基体中的分散情况。并对两种CB制备的电缆屏蔽料进行性能对比。结果表明，当G30和H140G添加量均为35 %时复合材料的体积电阻率最低，分别为21.89 Ω·cm和7.86 Ω·cm，相比EBA/CCB复合材料而言，EBA/ACB复合材料有着更加优越的导电性能。

关键词: 乙烯?丙烯酸丁酯, 乙炔炭黑, 半导电屏蔽材料, 体积电阻率, 力学性能

Abstract:

A novel semi⁃conductive shielding material for high⁃voltage cables was prepared with ethylene⁃butyl acrylate copolymer （EBA） as matrix and carbon black （CB） as a conductive material via melt blending using a torque rheometer. This study systematically investigated the effects of acetylene carbon black （ACB） type （G30 and H140G， differing in specific surface area） and content on the volume resistivity， mechanical properties， and flow properties of the composites. The dispersion of ACB and furnace carbon black （CCB） within the EBA matrix was characterized by scanning electron microscopy， and a comparative analysis of the final material properties was conducted. Experimental results demonstrated that a 35 wt% loading of either ACB type yielded optimal volume resistivity， with values of 21.89 Ω·cm for G30 and 7.86 Ω·cm for H140G. Furthermore， the EBA/ACB composites exhibited significantly superior electrical conductivity compared to their EBA/CCB counterparts.

Key words: ethylene?butyl acrylate, acetylene carbon black, semi?conductive shielding materials, volume resistivity, mechanical property

中图分类号:

TQ325.1⁺2

马志辉, 蒋志行, 杨宁宁, 索荣, 俞杨涛, 曹新鑫. 乙炔炭黑对高压电缆半导电屏蔽料性能的影响[J]. 中国塑料, 2025, 39(12): 46-50.

MA Zhihui, JIANG Zhihang, YANG Ningning, SUO Rong, YU Yangtao, CAO xinxin. Effect of acetylene carbon black on performance of semi⁃conductive shielding materials for high⁃voltage cables[J]. China Plastics, 2025, 39(12): 46-50.

图/表 6

参数	和兴G30	VXC500	和兴H140G	XC72
比表面积/m²·g^-1	90	57	149	241
吸油值/mL•（100 g）^-1	190	149	230	182
325目筛余物/ppm	<8	<10	<6	<10

表1 不同种类炭黑的物化指标表

Tab.1 Physicochemical indexes of different types of carbon black

图1 ACB和CCB的SEM分析

Fig.1 SEM analysis of ACB and CCB

图2 ACB和CCB掺入EBA复合材料的SEM分析

Fig.2 Schematic diagram of SEM of ACB and CCB incorporated into EBA composites

图3 ACB和CCB掺入EBA复合材料的逾渗曲线

Fig.3 Permeability curves of ACB and CCB incorporated into EBA composites

图4 不同类型CB对半导电屏蔽材料力学性能的影响

Fig.4 Effect of different types of CB on the mechanical properties of semi⁃conductive shielding materials

图5 复合材料流动速率与不同类型CB含量的关系曲线

Fig.5 Relationship between the flow rate of composites and the content of different types of CB

参考文献 21

[1]	Adnan M， Abdul Malek Z， Lau K Y， et al. Polypropylene‐based nanocomposites for HVDC cable insulation［J］. IET Nanodielectrics， 2021， 4（3）： 84⁃97.
[2]	Stepashkina A S， Tsobkallo E S， Alyoshin A N. Electrical conductivity modeling and research of polypropylene composites filled with carbon black［J］. Journal of Physics. Conference Series， 2014， 572（1）： 12 032⁃12 034.
[3]	张伟，慕坵林，姚晶晶. 直流电缆屏蔽料对XLPE绝缘空间电荷的影响［J］. 南方电网技术， 2015， 9（10）： 19⁃25.
[4]	傅明利，侯帅，王磊. 高压电缆半导电屏蔽料研究进展及关键技术分析［J］. 材料导报， 2023， 37（21）： 64⁃70.
[5]	Xiao C， Zhang Y， An Z， et al. Interface electric field of carbon black loaded electrode and its significant influence on charge injection into polyethylene［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2012， 123（5）： 3 017⁃3 022.
[6]	戴红兵，涂必冬，李维康. 220 kV电缆用半导电屏蔽料的制备与性能研究［J］. 电线电缆， 2017（5）： 32⁃34.
[7]	侯帅，傅明利，黎小林. 加工助剂对高压电缆半导电屏蔽料性能影响研究［J］. 中国电机工程学报， 2023， 43（3）： 1 222⁃1 230.
[8]	金燚翥，孙晓玮，张晓亮. 导电炭黑的发展现状和行业研究［J］. 炭素， 2023（2）： 43⁃46.
[9]	顾金云，涂必冬，钱其琨. 纳米导电炭黑的表面改性对超高压电缆用半导电屏蔽料性能影响的研究［J］. 电线电缆， 2016（2）： 16⁃18， 39.
[10]	Surovikin Y V， Shaitanov A G， Syrieva A V， et al. Some Changes in the Properties of Nanodispersed Carbon Black Particles upon their Modification［J］. Procedia Engineering， 2016， 152： 720⁃726.
[11]	Khodabakhshi S， Fulvio P F， Andreoli E. Carbon black reborn： Structure and chemistry for renewable energy harnessing［J］. Carbon （New York）， 2020， 162： 604⁃649.
[12]	ZHANG Q， CHEN D. Percolation threshold and morphology of composites of conducting carbon black/polypropylene/EVA［J］. Journal of Materials Science， 2004， 39（5）： 1 751⁃1 757.
[13]	De Sarkar M， Sunada T， Tomizawa S， et al. Effect of carbon black on properties of acrylonitrile‐chloroprene rubber［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2022， 139（5）：51588.
[14]	Pujiarti H， Pangestu Z A， Sholeha N， et al. The Effect of Acetylene Carbon Black （ACB） Loaded on Polyacrylonitrile （PAN） Nanofiber Membrane Electrolyte for DSSC Applications［J］. Micromachines， 2023， 14（2）： 394.
[15]	李忠磊，赵宇彤，韩涛. 高压电缆半导电屏蔽材料研究进展与展望［J］. 电工技术学报， 2022， 37（9）： 2 341⁃2 354.
[16]	侯帅，王智星，展云鹏. 电力电缆半导电屏蔽料用导电炭黑性能研究［J］. 炭素技术， 2023， 42（4）： 58⁃64.
[17]	Wei Y， Han W， Li G， et al. Research progress of semiconductive shielding layer of HVDC cable［J］. High Voltage， 2020， 5（1）： 1⁃6.
[18]	贾利川，曾剑峰，侯帅. 《中国电机工程学报》网络首发论文［J］. 中国电机工程学报， 2024， 44（12）： 5 011⁃5 020.
[19]	Hou Y H， Zhang M Q， Rong M Z， et al. Improvement of conductive network quality in carbon black⁃filled polymer blends［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2002， 84（14）： 2 768⁃2 775.
[20]	王岩，李志强，夏宇涛. PP/POE/CB半导电屏蔽复合材料的制备和性能［J］. 塑料， 2020， 49（3）： 32⁃35.
[21]	王玉虎，王一菲，姚一一. 导电填料对电缆附件半导电屏蔽料性能的影响［J］. 广州化工， 2019， 47（15）： 69⁃71.

乙炔炭黑对高压电缆半导电屏蔽料性能的影响

Effect of acetylene carbon black on performance of semi⁃conductive shielding materials for high⁃voltage cables

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献 21

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	王硕, 袁文博, 陈弋翀, 臧云涛, 冷栋梁, 李海艳, 赵玲, 胡冬冬. 支化结构聚丙烯的超临界CO₂模压发泡及其力学性能[J]. 中国塑料, 2025, 39(9): 1-6.
[2]	林明华, 王华, 郭建兵, 郑斌, 王瑶. 环氧大豆油/桐油酸酐协同增韧聚乳酸⁃木质素复合材料[J]. 中国塑料, 2025, 39(9): 38-43.
[3]	郑世伦, 周启伟, 刘斌, 梁旭之, 袁明园. 超支化聚酯改性碳纳米管/水性不饱和聚酯复合材料的结构与性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(9): 63-67.
[4]	闵家璇, 江学良, 游峰, 陆刚. PPC/PHBV共混材料的力学及热学性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(8): 6-11.
[5]	刘霖, 寿韬, 廖飞扬, 郑梓康, 冯馨禾, 赵秀英. 高韧性生物基聚乳酸/聚氨酯共混物的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(7): 1-5.
[6]	王政, 肖东, 黄锐, 孙孝谦. 废弃塑料颗粒含量对混凝土力学性能的影响[J]. 中国塑料, 2025, 39(7): 130-134.
[7]	王文昊, 仇思源, 李亚娇, 孙靖尧, 吴大鸣, 王树远, 许红, 盖云卿. 基于渐进失效模型的RTP管力学性能分析[J]. 中国塑料, 2025, 39(7): 44-48.
[8]	宁丁怡, 赵恬娇, 董亚鹏, 王美珍, 郝新宇, 王波. 共混改性调控聚乳酸结晶及力学性能的研究进展[J]. 中国塑料, 2025, 39(6): 126-132.
[9]	朱奎霖, 吕冲, 郭雷, 陈艺琳, 黄易峰, 赵培琦, 江学良, 游峰. 氧化铈改性聚丙烯复合材料的介电及力学性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(6): 19-23.
[10]	甄琪, 秦子轩, 张恒, 崔景强, 王国锋, 程文胜, 李晗. 医疗包装用聚乳酸熔喷超细纤维材料的退火工艺研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(6): 24-30.
[11]	周琦, 李全, 李雅静, 刘新安, 谷新春, 黄守莹. PPC与PLA共混物的流变学及力学性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(6): 31-35.
[12]	马海龙, 代明欣. 废旧塑料骨料在水泥混凝土中的应用研究进展[J]. 中国塑料, 2025, 39(6): 89-99.
[13]	吴希然, 贾志欣, 刘立君, 李继强, 赵川涛, 陈博杰. PP⁃CGFR/PP⁃LGFR热压⁃注塑一体成型制品力学性能分析[J]. 中国塑料, 2025, 39(5): 1-8.
[14]	郭伟超, 辛晓行, 曾山林, 高新勤, 汤奥斐. 区域分割打印对FDM 3D打印件性能的影响[J]. 中国塑料, 2025, 39(5): 57-62.
[15]	何和智, 熊华威, 赖文. 一种紫外截止型POE光伏封装胶膜的制备与性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(4): 1-7.