[發(fā)明專利]用作絕緣材料的聚烯烴組合物

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680020760.2
• 申請日: 2006-06-01
• 公開（公告）號: CN101193967A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安尼卡·斯梅德伯格;揚(yáng)－奧韋·博斯特倫;漢斯·埃克林德
• 申請（專利權(quán)）人: 北方科技有限公司
• 主分類號: C08L23/04
• 分類號: C08L23/04;B32B27/32;H01B3/00;C08L23/08
• 代理公司: 北京金信立方知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 朱梅;徐志明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有改進(jìn)的濕老化性質(zhì)，尤其是改進(jìn)的防水樹性質(zhì)和改進(jìn)的可加工性的聚合物組合物，以及包含該聚合物組合物的如電力電纜的多層制品。

背景技術(shù)

典型的電力電纜通常在電纜芯中包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體，所述電纜芯被包括內(nèi)部半導(dǎo)體層、接著為絕緣層及然后為外部半導(dǎo)體層的幾層聚合材料包裹。這些層通常是交聯(lián)的。可以向這些層增加另外的層，如金屬帶或屏蔽線以及最后為護(hù)套層。電纜的各層是基于不同類型的聚合物。

聚烯烴的局限性在于，存在水和在強(qiáng)電場的作用下趨向于受到產(chǎn)生灌木狀缺陷(bush-shaped?defect)，即所謂水樹的影響，這可導(dǎo)致?lián)舸?qiáng)度降低，且可能導(dǎo)致電氣故障。所述趨向性受到材料中存在的不均一性、微孔和雜質(zhì)的強(qiáng)烈影響。自從20世紀(jì)70年代以來就已經(jīng)仔細(xì)研究了水樹現(xiàn)象。

電應(yīng)變聚合物材料(electrically?strained?polymer?material)中，存在水時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以“?水樹化(water?treeing)”為特征的過程。已知絕緣電纜在安裝于聚合物暴露于水的環(huán)境中時(shí)，例如地下或高濕性場所，其使用壽命縮短。

水樹結(jié)構(gòu)的外觀是多樣的。大體上可分為兩種類型：

-“有孔樹(vented?tree)”，其起點(diǎn)在材料表面上，延伸進(jìn)絕緣材料中，和

-“蝴蝶結(jié)樹(bow-tie?tree)”，其在絕緣材料內(nèi)形成。

水樹結(jié)構(gòu)造成局部損壞而導(dǎo)致介電強(qiáng)度降低。

用于電線和電纜應(yīng)用的普通聚合材料優(yōu)選由聚乙烯均聚物、乙丙彈性體、其它已知的乙丙橡膠(EPR)或聚丙烯制成。

因?yàn)榫垡蚁┚哂辛己玫慕殡娦阅埽绕涫歉邠舸?qiáng)度和低功率因數(shù)，所以其通常不需要填料而用作電絕緣材料。但是，聚乙烯均聚物在水存在下易于“水樹化”。

安裝的電纜的預(yù)期壽命超過30年。如果電纜被電擊穿，那么受影響的部分必須被替換。與由修理電纜被破壞部分產(chǎn)生的成本相比，電纜的成本較低。因此，發(fā)現(xiàn)提供較好水樹化性質(zhì)的方案，然后使其在暴露于濕或潮的環(huán)境中時(shí)延長工作壽命是有意義的。

已提出了很多方案以增加絕緣材料對由水樹化引起的降解的抗性。例如US?4,305,849和US?4,812,505所述的一個(gè)方案包括向低密度聚乙烯中添加聚乙二醇作為水樹生長抑制劑。此外，發(fā)明WO?99/31675公開了將特定的甘油脂肪酸酯和聚乙二醇結(jié)合作為添加劑加入聚乙烯中以提高防水樹性。WO?85/05216中提出了描述共聚物混合物的另一個(gè)方案。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中用于制備絕緣材料的低密度聚乙烯基礎(chǔ)樹脂為單峰的。

此外，本技術(shù)領(lǐng)域中使用最多的組合物是交聯(lián)的。通過在擠出(例如電纜擠出)前或擠出過程中，向聚合物材料中加入如過氧化物的自由基形成劑，可實(shí)現(xiàn)交聯(lián)。優(yōu)選自由基形成劑應(yīng)該在擠出過程保持穩(wěn)定，擠出是在這樣的溫度下進(jìn)行：其足夠低以使過氧化物的早期分解最小化但又足夠高以得到適宜的熔化和均化。而且，交聯(lián)劑應(yīng)該在升高溫度的隨后交聯(lián)步驟中分解。如果例如大量的過氧化物在擠出機(jī)中已經(jīng)分解，從而引起過早的交聯(lián)，這將導(dǎo)致所謂“焦化”的形成，即，不均一，所得電纜的不同層中表面不平整和可能褪色。因此，應(yīng)該避免在擠出過程中自由基形成劑的任何明顯的分解。另一方面，對擠出的聚烯烴層的升高溫度的熱處理應(yīng)該產(chǎn)生高交聯(lián)度和高交聯(lián)效率。

制造電纜的另一個(gè)重要方面是形成恒定厚度的絕緣層。因此，其需要具有好的熔體強(qiáng)度。如果熔體強(qiáng)度太低，則會(huì)導(dǎo)致電纜具有梨形外觀。從電學(xué)角度來看，厚度變化較大的絕緣層是不可接受的。但是，熔體強(qiáng)度的改進(jìn)不能以防水樹化性質(zhì)為代價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明的目的是提供一種新的聚合物組合物，該聚合物組合物提供了改進(jìn)的可加工性與改進(jìn)的防水樹性質(zhì)的結(jié)合。

另一目的是降低焦化的形成。

又一目的是提供一種可以加工厚度變化小的電纜絕緣層的聚合物組合物。

這些目的可以通過提供一種聚合物組合物實(shí)現(xiàn)，所述聚合物組合物包含：

(a)聚烯烴基礎(chǔ)樹脂，其至少包含：

(a1)第一烯烴均聚物或共聚物部分，和

(a2)第二烯烴均聚物或共聚物部分，

其中，第一部分的重均分子量比第二部分的重均分子量低，以及

(b)一種或多種添加劑，所述添加劑選自極性共聚物；低密度聚乙烯；選自由聚乙二醇、甘油酯化合物、聚丙二醇、含有酰胺基的脂肪酸酯、乙氧基化和/或丙氧基化季戊四醇、α-生育酚酯、乙氧基和/或丙氧基脂肪酸及其衍生物組成的組的含有醚基和/或酯基的添加劑；或這些添加劑的混合物。

現(xiàn)更詳細(xì)地描述聚烯烴基礎(chǔ)樹脂。