[發明專利]用于直流動力電纜的絕緣材料組合物及使用其的直流動力電纜

有效

• 申請號: 201080011002.0
• 申請日: 2010-08-24
• 公開（公告）號: CN102812521A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 金潤珍;高昌模;南振鎬;曹壺淑;樸永鎬
• 申請（專利權）人: LS電線有限公司
• 主分類號: H01B3/10
• 分類號: H01B3/10;H01B3/30;H01B9/00
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 吳小瑛;任曉華

技術領域

本發明涉及用于直流(DC)動力電纜的絕緣材料組合物。由本發明的絕緣材料組合物形成的絕緣體可用于適于作為海底電纜的高壓DC輸電線等的DC動力電纜。

背景技術

<相關申請的交叉參考>

本申請要求于2010年4月2日在韓國提交的韓國專利申請10-2010-0030232的優先權，在此將其全部內容通過參考引入。

如圖1a和1b所示，目前國家使用的動力電纜包括：導體1，內部半導體層2，絕緣體3，外部半導體層4，鉛護套5和聚乙烯(PE)護套6。

聚乙烯和交聯聚乙烯已被廣泛用作動力電纜的絕緣體3。然而，在將具有由聚乙烯或交聯聚乙烯制成的絕緣體的動力電纜用作高壓輸電線的情況下，產生許多問題。最嚴重的問題是當將高壓DC施加至電纜時，由于電荷從電極向絕緣體的運動和交聯副產物的影響，容易產生空間電荷。另外，如果此空間電荷通過施加至動力電纜上的高壓DC而在聚乙烯絕緣體上積累，那么在導體附近動力電纜的電場強度增加，導致電線的擊穿電壓降低。

為解決此問題，已提出使用氧化鎂形成絕緣體的方案。氧化鎂基本上具有面心立方(FCC)晶體結構，但其根據合成方法可以具有各種形狀、純度、結晶度和性質。如圖2a至2e所示，氧化鎂具有立方體、平臺、棒狀、多孔和球形形狀，并且各形狀都可以基于特定性質而使用。具體地，如日本專利2541034和3430875所建議的，使用球形氧化鎂來抑制動力電纜的空間電荷。如上所述，已經進行了研究，以抑制具有由聚乙烯或交聯聚乙烯制成的絕緣體的動力電纜中的空間電荷。

發明內容

技術問題

因此，本發明的一個目的是提供用于DC動力電纜的絕緣材料組合物，其具有優良的空間電荷抑制效果。

技術方案

為實現此目的，本發明的用于DC動力電纜的絕緣材料組合物基于每100重量份交聯的低密度聚乙烯基礎樹脂包含0.5至5重量份的表面改性的納米尺寸的立方體氧化鎂。

本發明的有益效果

具有使用本發明的絕緣材料組合物形成的絕緣體的DC動力電纜具有增加的體積電阻率和優良的空間電荷抑制效果。

附圖說明

附圖示出了本發明的優選實施方案，并與發明的詳細說明一起提供對本發明精神的進一步理解，相應地，不應將本發明限定性地解釋為圖中示出的內容。

圖1a為DC動力電纜的橫截面圖。

圖1b為示出DC動力電纜的結構的圖。

圖2a為立方體氧化鎂的掃描電子顯微鏡(SEM)圖。

圖2b為平臺氧化鎂的SEM圖。

圖2c為棒狀氧化鎂的SEM圖。

圖2d為多孔氧化鎂的TEM(TEM)圖。

圖2e為球形氧化鎂的SEM圖。

圖3a為本發明的絕緣體的聚焦離子束(FIB)-SEM圖。

圖3b為圖3a的放大圖，示出包括于絕緣體中的立方體氧化鎂顆粒的粒徑。

圖3c為本發明的絕緣體的TEM圖。

具體實施方式

以下，將詳細描述本發明。

本發明的絕緣材料組合物基于每100重量份交聯的低密度聚乙烯基礎樹脂包含0.5至5重量份的表面改性的納米尺寸的立方體氧化鎂。

另外，根據另一目的，本發明還可以包含0.1至3重量份的過氧化二異丙苯交聯劑，和0.1至2重量份的選自抗氧化劑和離子清除劑的至少一種添加劑。

優選地，將氧化鎂用乙烯基硅烷、硬脂酸、油酸、氨基聚硅氧烷等進行表面改性。通常，氧化鎂是親水性的(即，具有高表面能)，而聚乙烯基礎樹脂是疏水性的(即，具有低表面能)，因此氧化鎂在聚乙烯基礎樹脂中的分散低且電學性能被惡化。為解決此問題，優選將氧化鎂進行表面改性。

沒有氧化鎂的表面改性，則會在氧化鎂和聚乙烯基礎樹脂間產生間隙，其導致降低機械性能和諸如擊穿強度的電學性能。

另一方面，用乙烯基硅烷對氧化鎂進行表面改性可獲得在聚乙烯基礎樹脂中的良好分散并改善電學性能。乙烯基硅烷的可水解基團通過縮合反應鍵合至氧化鎂表面，從而將氧化鎂表面改性。接著，表面改性的氧化鎂的硅烷基團與聚乙烯基礎樹脂反應，確保良好的分散。

優選地，氧化鎂的純度為99.9％至100％，平均粒徑為500nm以下，氧化鎂可以具有單晶和多晶結構。