《超高压电缆用纳米半导电缓冲阻水材料的研发及产业化》

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该项目属功能复合材料的加工及应用技术集成创新研究。纳米半导电缓冲阻水材料是由无纺布基体与半导电缓冲层和阻水层复合而成的一种功能性复合材料,主要用于110KV、220KV、500KV及以上超高压电缆的芯线缠包。其具有的阻水、电场缓冲及屏蔽等功能可以确保超高压电缆在各种环境下(局部挤压、高频辐射及局部放电等)的安全稳定运行,是高品质超高压电缆生产的关键材料,主要依赖进口。国内同类产品制备效率低、导电性和阻水性能差、产品品质不稳定、寿命短,无法满足高品质超高压电缆的要求,亟待攻克无纺布基体材料功能化改性、浸渍液配方设计、界面粘结力强化、产品连续稳定制备以及品质控制等关键技术瓶颈。该项目以提高产品导电性和阻水性为立足点,以制备集功能性和稳定化为一体的超高压电缆专用复合缠包材料为目标,研究内容包括(1)高亲水性及多功能复合聚酯纤维的聚合和纺丝技术;(2)导电炭黑与碳纳米管的复配技术及其浸渍液配方设计;(3)通过界面调控,研究无纺布基体与半导电层的界面作用;(4)研究了材料组成、复合工艺对产品性能的影响规律,这些研究为产业化打下了坚实的理论基础,在此基础上,攻克了以下主要关键技术:(1)阻燃亲水聚酯纤维的聚合、纺丝及其织造关键技术;(2)高分散性和低团聚无机纳米功能颗粒表面修饰及其功能聚酯纤维的原位聚合、纳米尺度均匀分散及纺丝成形关键技术;(3)半导电层多尺度导电网络的构筑、可控制备及体积电阻率稳定化控制关键技术;(4)智能过程控制、在线品质管理与高效多层复合工艺相结合的高品质半导电缓冲阻水材料工程化生产关键技术,取得了以下成果:(1)成功地制备了耐500KV以上超高压电缆用半导电缓冲阻水材料,其表面电阻和体积电阻分别达到0.98×102Ω、0.97×103Ω,在水中膨胀速度为18mm/1stmin、膨胀高度为25mm/4min;(2)建设了3条年产1500吨的生产线;(3)形成了适合不同超高压电缆用阻燃、抗紫外等系列化产品;(4)该项目依托依托东华大学“热塑性高聚物基纳米复合功能纤维成形”技术,历经3年多,攻克了国内同类产品半导电性能、吸水性能差的难题,填补国内空白,项目共申请专利26项,授权发明专利10项,发表高水平论文8篇。

该成果获2012年江苏省科技成果转化专项资金资助,并完成验收。项目产品当成已形成年产1500吨的能力,自2012年以来,项目产品已累计实现销售6894.18吨,销售19594.46万元(含税),实现净利润1751.91万元,税收889.86万元。项目产品在国内市场占有率达60%以上,用户已遍及全国二十多个省区,项目产品用户已有200多家,重点与国内知名厂家建立供销关系如远东、上上、亨通、宝胜等,参加了美国亚特兰大、德国、土耳其、印度及俄罗斯电线电缆及材料展销会10余次,近期将参美国和俄罗斯的电线电缆材料展。

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