[發明專利]用于電纜絕緣的熱塑性共混制劑

有效

• 申請號: 201380078880.8
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN105612209B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: C-H.霍;C.格豪爾;G.多明古伊茲;A.杰登馬爾姆;A.弗里伯格;A.克里夫達;謝磊;A.法卡斯
• 申請（專利權）人: ABBHV電纜瑞士有限責任公司
• 主分類號: C08L23/14
• 分類號: C08L23/14;H01B3/44;C08L23/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 周李軍,萬雪松

本發明涉及聚合物組合物，其適用于電絕緣層制造，特別適用于電纜絕緣層的制造，其具有優異的機械和電學性質且環保。此外，本發明還涉及生產所述絕緣層的方法，和聚合物組合物作為電絕緣層的用途。此外，本發明涉及包含由發明性聚合物組合物制成的絕緣層的電纜以及所述電纜的制造方法，所述電纜包含一個或多個絕緣層形式的發明性聚合物組合物。此外，本發明涉及聚合物組合物用于低、中和/或高壓(HV)絕緣以及直流(DC)或交流(AC)輸電或配電的用途。

技術現狀

用于電力電纜(下文稱電纜)和其它電氣裝置的金屬導體或半導電基材通過將絕緣材料擠出在金屬導體或半導電基材上來電絕緣。在這方面，電力電纜通常理解為能傳輸100MW以上功率的電纜。此外，35kV以上的電壓通常理解為高壓。35kV以下和1kV以上的電壓通常理解為中壓。因此，1kV以下的電壓通常理解為低壓。半導電包覆材料理解為在20℃下具有10^-8S/m以上電導率的材料。因此，術語半導電包括電導率高達例如10⁸S/m的導電材料。特別地，半導電材料在20℃下具有大于10^-5S/m，例如10^-5S/m至10^-4S/m的電導率。

作為絕緣材料，已經使用聚合材料例如乙烯或丙烯聚合物，共聚物例如丙烯-乙烯共聚物，以及具有聚乙烯類結晶性的二烯三元共聚物(EPDM)。特別地，乙烯聚合物已經用作絕緣體和半導體保護，由于其易加工性和它們有利的電學性質。例如，標準MV和HV電纜通常在約70℃下操作用于直流輸電和在最多90℃下用于交流輸電。

然而，雖然上述標準聚合材料顯示足夠的絕緣性能用于低和中壓電纜，但當用于高壓電纜時，它們具有若干缺點。

對于絕緣高壓電纜，所需的聚合材料顯示高熔點，因為增加的功率傳輸(如高壓電纜的情況)引起運行溫度的提高，其可導致絕緣材料的軟化甚至熔化。同時，類似于低和中壓電纜，高壓電纜還需要高的柔韌性用于電纜的更好的機械處理。特別地，當卷繞和儲存在大電纜盤上時，在大HV電纜上施加最多5%的通常拉伸變形。因此，在最多5%形變時不應發生永久塑性變形和彎曲，且需要線性彈性與線性應力-應變行為。

然而，上述標準聚合材料或者具有高熔點或者具有低彈性模量，因為對于相同類型的聚合物，較高的熔化溫度通常與較高的結晶度和/或較高的分子間相互作用有關，因此與較高的剛性，即降低的柔韌性有關。例如，高密度聚乙烯(HDPE)或i-PP就是這種情況，其各自具有145℃和165℃的高熔點/軟化點(起點)，而同時，HDPE和i-PP兩者各自具有大于1.0GPa和1.5GPa的相當高的楊氏模量，和因此用于大HV電纜時非常有剛性。此外，HDPE和i-PP在1-2%形變時具有線性彈性下限。考慮到以上，顯然標準聚合材料不符合高壓電纜所需的機械性能。

作為高壓電纜的電纜絕緣體的一個選項為交聯的聚乙烯材料，其提供令人滿意的機械性能，甚至在連續使用和電流過載的條件下受熱時，同時保持高水平的柔韌性。在這方面，交聯的低密度聚乙烯(LDPE)(縮寫：XLPE或PEX)滿足高壓電纜的高柔韌性需求以及低于200MPa的楊氏模量和12-14%的線性彈性極限。因此，在現有技術中，XLPE廣泛用作絕緣材料用于高壓電纜。

然而，聚乙烯的交聯(為了獲得XLPE)在電纜制造過程中擠出期間進行，例如通過使用過氧化二異丙苯(DCP)。需要該改性以便提高熱-機械性能，因為LDPE具有大約115℃的相當低的熔點。對于XLPE，有可能獲得90℃的額定最大導體溫度和250℃的短路額定值，如標準HVAC應用所需，同時維持0.1-0.2GPa的低模量。