[發明專利]絕緣性改進的含有茂金屬聚合物的組合物

無效

• 申請號: 200810098595.3
• 申請日: 2003-07-22
• 公開（公告）號: CN101289559A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: M·伊斯特爾
• 申請（專利權）人: 吉諾電纜技術公司
• 主分類號: C08L23/02
• 分類號: C08L23/02;C08L23/16;C08K5/3417;C08K5/3492;C08K5/3435;C08K5/08;H01B3/44
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 龍傳紅

本申請是2003年7月22日提交的中國專利申請03817374.3“絕緣性改進的含有茂金屬聚合物的組合物”的分案申請。

發明領域

本發明涉及用于電力電纜的絕緣組合物，所述組合物具有含至少一種茂金屬聚合物的基礎聚合物、填料，以及添加劑，所述添加劑包括胺抗氧劑和受阻胺光穩定劑，或位阻胺光穩定劑，或2，5-二(叔戊基)氫醌(TAHQ)或所述穩定劑和TAHQ的混合物的共混物。

發明背景

典型的電力電纜通常具有被下述數層圍繞的在芯內的一根或多根導體，所述數層可包括第一聚合物半導性屏蔽層、聚合物絕緣層、第二聚合物半導性屏蔽層、金屬帶屏蔽和聚合物護套。

過去聚合物材料已用作電力電纜的電絕緣和半導性屏蔽材料。在要求長期電纜性能的使用或產品中，這種聚合物材料除了具有合適的電介質性能之外，還必須耐用。為了安全和經濟需要和實用，例如，在鋪設布線、電子監控或機械電力布線或地下電力傳輸電纜中使用的聚合物絕緣必須耐用。

聚合物電力電纜絕緣可能經歷的一類主要的故障是，被稱為枝狀龜裂(treeing)的現象。枝狀龜裂現象通常在電應力下通過電介質界面發展，結果若可見的話，它的路徑看起來有點象樹。通過周期性的部分放電，可緩慢地發生和發展枝狀龜裂現象。在沒有任何部分放電的情況下，也可在濕氣存在下緩慢地發生枝狀龜裂現象，或者作為脈沖電壓的結果可快速地發生枝狀龜裂現象。可在高的電應力位置處，如在絕緣-半導性屏蔽界面體內的污物或空隙處形成枝狀龜裂。在實心有機電介質中，枝狀龜裂現象是電子故障最有可能的機理，這種電子故障不會突變地發生，而看起來是比較漫長過程的結果。過去，通過共混、接枝或共聚硅烷基分子或者其它添加劑來改性聚合物材料，以便僅僅在比通常高的電壓下引發枝狀龜裂或者一旦引發則比較緩慢地生長。

存在被稱為電致枝狀龜裂和水致枝狀龜裂的兩類枝狀龜裂。電致枝狀龜裂來自于分解電介質的內部放電。高電壓脈沖可產生電致枝狀龜裂。來自于施加中壓交流電壓到可能含有缺陷的電極/絕緣界面上的破壞在商業上是顯著的。在此情況下，可存在非常高的局部枝狀龜裂梯度，和在充足的時間下可導致枝狀龜裂的引發與生長。其實例是在導體或導體屏蔽與主導體之間具有粗糙界面的高壓電力電纜或連接器。故障機理包括可能通過電子轟擊導致介電材料的模塊化結構的擊穿。過去，這一領域的大多數涉及電致枝狀龜裂的抑制。

與電致枝狀龜裂(它來自于使電介質分解的內部放電)相反，水致枝狀龜裂是同時暴露于液體或蒸汽和電場下的固體電介質材料的劣化。埋地電力電纜特別地容易受到電致枝狀龜裂破壞。從高的電應力位置，如粗糙界面、突出的導電點、空隙或嵌入的污染物處，但與電致枝狀龜裂相比，在較低的電壓下，引發水致枝狀龜裂。與電致枝狀龜裂相反，水致枝狀龜裂具有下述明顯的特征：(a)水的存在是其生長必不可少的；(b)在其生長過程中通常檢測不到部分放電；(c)在達到可能促使擊穿的尺寸之前，它們可能生長了數年；(d)盡管生長緩慢，但與形成電致枝狀龜裂所要求的電場相比，它們在低得多的電場下被引發和生長。

電絕緣應用通常分為低壓絕緣(小于1千伏)、中壓絕緣(范圍為1千伏-35千伏)，和高壓絕緣(高于35千伏)。在低到中壓應用，例如，在汽車工業中的電纜和應用中，電致枝狀龜裂通常不是普遍的問題，且遠不如常常成為問題的水致枝狀龜裂常見。對于中壓應用來說，由或者聚乙烯均聚物或者，要么稱為乙丙橡膠(EPR)或三元乙丙共聚物(EPDM)的乙烯-丙烯彈性體，來制造最常見的聚合物絕緣體。

通常使用純粹(不含填料)的聚乙烯作為電絕緣材料。聚乙烯具有非常良好的介電性能，特別地介電常數和功率因數。聚乙烯的介電常數在約2.2-2.3范圍內。功率因數在室溫下為約0.0002，一個非常理想的數值。對于在作為中壓絕緣的許多應用中使用來說，聚乙烯的機械性能也是充足的。在高溫下它們易于變形。然而，聚乙烯均聚物非常易于水致枝狀龜裂，特別地在達到中壓范圍的上限端時。

已嘗試制造具有長期電穩定性的聚乙烯基聚合物。例如，當過氧化二枯基用作聚乙烯的交聯劑時，過氧化物殘基在固化后的一段時間充當樹枝抑制劑。然而，在電力電纜被使用的大多數溫度下，這些殘基最終會損失掉。1979年3月13日授予Ashcraft等的美國專利No.4144202公開了將至少一種含環氧的有機硅烷作為樹枝抑制劑摻入到聚乙烯內。然而，仍需要相對于含有這種硅烷的聚乙烯具有改進的抗枝狀龜裂的聚合物絕緣體。