[發(fā)明專利]半導(dǎo)體聚乙烯組合物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680065237.5
• 申請(qǐng)日: 2016-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109415543B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 弗雷德里克·斯科格曼;安尼卡·斯邁德伯格;尼克拉斯·托恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 博里利斯股份公司
• 主分類號(hào): C08L23/08
• 分類號(hào): C08L23/08;C08K3/04;H01B3/44
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋融冰

本發(fā)明涉及與其它可得的半導(dǎo)體聚合物組合物相比具有改善的加工性能的用于電力電纜的半導(dǎo)體聚乙烯組合物。本發(fā)明涉及具有包含半導(dǎo)體聚乙烯組合物的層的電纜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及與其它相似的半導(dǎo)體聚合物組合物相比具有改善的加工性能的用于電力電纜的半導(dǎo)體聚乙烯組合物。本發(fā)明涉及具有包含半導(dǎo)體聚乙烯組合物的層的電纜。

發(fā)明背景

在電線和電纜應(yīng)用中，常用的電纜包括至少一種被一層或多層聚合物材料層包圍的導(dǎo)體。在包括中壓(MV)、高壓(HV)和超高壓(EHV)的電力電纜中，所述導(dǎo)體被依次包括內(nèi)部半導(dǎo)體層、絕緣層和外部半導(dǎo)體層的多個(gè)層包圍。電纜通常通過(guò)在導(dǎo)體上擠出所述層而制造。這樣的聚合物半導(dǎo)體層是眾所周知的并且廣泛用于額定電壓大于1千伏的介電電力電纜。這些層用于在導(dǎo)體和絕緣體之間以及在絕緣體和地面或中性電位之間提供中間電阻率層。

半導(dǎo)體層的目的在于特別地通過(guò)防止在導(dǎo)電層和介電層的界面處的局部放電來(lái)延長(zhǎng)電力電纜的使用壽命，即長(zhǎng)期可行性。所擠出的半導(dǎo)體層的表面光滑度是一種在延長(zhǎng)電纜的使用壽命上起著重要作用的特性。光滑度特別地受炭黑以及聚合物組合物的影響。眾所周知需要對(duì)炭黑與聚合物進(jìn)行仔細(xì)挑選。

對(duì)于半導(dǎo)體電纜，已知的是將塑性體用于聚合物級(jí)分。添加塑性體用于改善各種特性，并且如果以小于半導(dǎo)體聚乙烯組合物的10重量％的量添加，則可將其視為添加劑。

由于塑性體的窄的分子量分布(MWD)和炭黑的高負(fù)載，加工性能是最重要的。本發(fā)明的一個(gè)方面是通過(guò)精心設(shè)計(jì)塑性體共混物來(lái)改善半導(dǎo)體聚乙烯組合物的加工性能。

更好的加工性能將為電纜擠出機(jī)提供更高的產(chǎn)量。半導(dǎo)體組合物具有用于各種電纜層的所有聚合物組合物的最低的加工性能。因此，重要的是改善半導(dǎo)體聚乙烯組合物的加工性能。

本發(fā)明的另一方面是降低了焦化(電纜擠出機(jī)中的過(guò)早交聯(lián))的風(fēng)險(xiǎn)，這是由于在電纜擠出過(guò)程中半導(dǎo)體聚乙烯組合物的溫和擠出條件。這意味著例如電纜使用期可能更長(zhǎng)，因此需要更少的電纜擠出機(jī)的清潔。另一優(yōu)勢(shì)是更大的加工窗口，這通常導(dǎo)致更穩(wěn)定的過(guò)程。

由于改善的加工性能，另一優(yōu)勢(shì)是在配混擠出機(jī)中剪切較少并且在電纜擠出機(jī)中半導(dǎo)體材料的壓力較低。這是非常重要的，原因在于高壓力可導(dǎo)致半導(dǎo)體性能的降級(jí)。

凝膠是在聚合期間在聚合物中形成的高分子級(jí)分。通常凝膠在配混過(guò)程中不會(huì)熔化。

常規(guī)半導(dǎo)體聚乙烯組合物通常包括乙烯極性共聚物和腈類樹(shù)脂。這些樹(shù)脂通常實(shí)際上不含凝膠。

導(dǎo)電性添加劑、優(yōu)選炭黑在聚合物組分中的分散是重要要求。差的炭黑分散或外來(lái)顆粒的存在可能對(duì)電性能產(chǎn)生負(fù)面作用。因此，重要的是在配混期間實(shí)現(xiàn)合適的炭黑分散，從而確保良好的電性能。

在電線和電纜行業(yè)眾所周知的事實(shí)是：半導(dǎo)體聚乙烯組合物的擠出層的光滑度在電力電纜的預(yù)期使用壽命上起著重要作用。光滑度參數(shù)在內(nèi)部半導(dǎo)體聚乙烯組合物和絕緣體之間的界面處變得最為重要，原因在于延伸到絕緣體本體中的突出的半導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生局部電場(chǎng)增強(qiáng)，其可最終導(dǎo)致過(guò)早的電纜失效，例如，電擊穿。

在此背景下，隨著電壓額定值的增加，突出部的頻率和尺寸分布的要求和規(guī)格變得越來(lái)越嚴(yán)格。為了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)以超高電壓額定值(特別是DC)為目標(biāo)的半導(dǎo)體聚乙烯組合物，需要進(jìn)一步改善半導(dǎo)體層、特別是內(nèi)部半導(dǎo)體層的光滑度，半導(dǎo)體層中電應(yīng)力是最高的。

常規(guī)半導(dǎo)體材料基于乙烯-丙烯酸酯聚合物和乙烯-乙酸酯聚合物。少數(shù)半導(dǎo)體材料基于塑性體樹(shù)脂。塑性體對(duì)于DC半導(dǎo)體組合物(通常為HVDC)是令人感興趣的。