双碳黑（AI）排列在220kV超净超光滑可交联半导电屏蔽料中的应用
苏州市双虎科技有限公司 冯琥生
关键词：双导电碳黑（AI）， 凸出物，
支化聚乙烯
随着Q/GDW---国家电网公司企业标准额定电压220kV及以下输电用挤包绝缘电缆用半导电屏蔽材料及T/CEEIA---中国电器工业协会标准—66kV—220kV交流电力电缆用半导电屏蔽料的即将实施和发布，二个国家权威标准都对其重要技术数据项目要求做了详细的描述和制定，对不同温度以下的体积电阻率（料，料与电缆相关性）及用高分辨相机光学动态扫描—“OCS”，对220kV半导电屏蔽料表面突起物尺寸及数量的检测[样带厚度0.5mm-0.8mm（500um-800um）]。所有这些对220kV高压屏蔽料的严格检测和控制是必要的，也必须要强制地执行。二个国家级的标准对于使用“OCS”对凸起物的检测大同小异，基本相同包括对厚度具体数字（0.5mm-0.8mm）范围确认及文字严格描述“调整样品带厚度至最佳测量厚度”。两个国家的标准也为220kV及以下超净超光滑半导电屏蔽料国产化做了非常积极的指南引导和顶层设计的贡献。
一、导电碳黑，双碳黑排列，凸出物
这些凸出物是对高压220kV超净超光滑电缆来说是一个致命的系统质量问题，引起高压电缆的击穿破坏整个输配电网的运行安全。而这些凸出物是那里来？如何形成的？它们是何种物质？在此文中本人依据多年屏蔽料配方组合的应用理论、生产、工艺管控、制造用在220kV及以下高压超净超光滑的电力电缆上的一些经验和肤浅的收获对超净超光滑及凸出物向大家作一个真诚的汇报！给同行以蚓投鱼、抛砖引玉，大家一起来共同提高行业的质量认识，一起推动中国高压超高压屏蔽料行业快速健康发展，正真做到以产顶进，真正实现中国高压材料的国产化。
“高压可交联半导电屏蔽料”的主要功能是导电屏蔽，交联是产品工艺制造方式，制成电缆后是特别要求“超净超光滑”。一净二滑就是不允许有任何凸出物的存在，这是它耐高压真正的质量价值所在。交联对象是支化聚乙烯的共聚物，碳黑作为无机物是不能被交联的一种导电剂，而220kV及以下的高压半导电屏蔽料挤出后的凸出物，绝大部分是由聚合物与碳黑分散不良“暴聚”[Gothered into a raise mass]所引起。而其它助剂的作用形成凸出物是微乎其微的，甚至可以忽略不计。而聚合物与碳黑二者相关连的搭配互动又十分密切、不可单一定断说凸出物是由哪一种具体物质单独形成！作为高压220kV及以下超净超光滑半导电屏蔽料配方中选用原材料的质量要求必须严格地筛选和管控好！个人经验是绝大部分（80%）取决于所使用的导电碳黑，而怎样正确合理应用碳黑是屏蔽料制造者的必修课也是一个主题核心任务，是真正形成产品质量的灵魂价值所在，特别是对高压、超高压及直流高压半导电屏蔽料而言，选用导电碳黑是配方重中之重。而做到正确认识碳黑，使用碳黑,就可以基本上做到半导电屏蔽料纲举目张了。根据碳黑的不同结构，导电能力大小来说，从低到高可以依此类推分为：CF-可导电碳黑、SCF-导电碳黑、XCF-超导电碳黑，而这些导电碳黑本质特性是：原始粒径的大小，结构高低和表面各种物理化学基团的不同，这三大基本特性对上述三种碳黑而言有！但都不一样，这些综合因素和条件决定了一个怎样选择适合于高压220kV超高压及直流高压屏蔽料所选使用碳黑的严格标准。就CF一般可导电碳黑来说，非常容易分散，相对导电性下降。如果提高它的添加量，满足导电性，势必破环屏蔽料的物理性机械能和加工挤缆使用的理想性，因为CF导电碳黑粒径大，结构相对低，挥发性高，因而CF导电碳黑的特点决定了它在聚合物中分散性非常优良，但是它含有更多的杂质聚集物质，例如钠、钾、铁、硫，滴流的硬碳和结晶水，最致命的是它的导电性极不稳定的同时，杂质的过多（325目筛余物≥30ppm）也会引起屏蔽料相对物理机械技术数据的波动......。
而SCF导电碳黑的三大基本特性与CF碳黑类似，只不过是它的杂质聚集体的粒径范围相对低一些，导电性稍稳定一点，相对杂质少一点。而受到加工温度影响的时候，聚集体之间距离（Å）变化也非常大，而XCF超导碳黑最大的优点是导电性十分优良、干净。而与聚合物的有效分散效果却又不怎么理想。应而怎样正确选择一个理想的二种碳黑复配成导电碳黑来作为高压超高压屏蔽料高效超净导电剂来说，建立一个稳定牢固导电通道的同时，也必须保持它的挤出成缆后超净超光滑的界面与高压超净XLPE吻合适用性时，首先要认识所选用的导电碳黑。
前期许多人对碳黑的微观结构做了大量的研究工作。
沃伦（Warren）[Warren BE,J,chem.,Phys-1934]使用X射线衍射法研究了碳黑粒子六角形平面内部结构，而紧接着1951年富兰克林（Franklin）与1957年拉斯顿（Ruston）提出了“层面结构”。而且不同的碳黑有着不同的“乱层结构”，碳黑结构不同而异，层面平行等距，但也存在扭曲和某一层与它层的“互穿”而形成一种无序堆积，碳黑的这种无序排列状态称之为“乱层结构”。
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