[發明專利]一種具有改性聚丙烯絕緣層的熱塑性電纜

有效

• 申請號: 202011190904.7
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN113571233B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 李琦;袁浩;宋文波;何金良;王宇韜;胡軍;邵清;周垚
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院;清華大學
• 主分類號: H01B3/44
• 分類號: H01B3/44;H01B7/02;H01B7/17;H01B7/22;H01B7/28;H01B7/295;H01B7/42
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

本發明屬于電氣領域，涉及一種具有改性聚丙烯絕緣層的熱塑性電纜。該電纜包括：至少一個導體以及至少一個圍繞所述導體的電絕緣層；其中，所述電絕緣層的材料為至少一種硅烷接枝改性聚丙烯材料；所述硅烷接枝改性聚丙烯材料包括衍生自共聚聚丙烯的結構單元和衍生自含烯基的硅烷類單體的結構單元；以硅烷接枝改性聚丙烯材料的重量為基準，所述硅烷接枝改性聚丙烯材料中衍生自含烯基的硅烷類單體且處于接枝態的結構單元的含量為0.2～6wt％。本發明的電纜具有更高的工作溫度，并且，在保證相同電壓等級和絕緣水平條件下，具有電絕緣層厚度更薄、散熱更好和重量更小的優點。

技術領域

本發明屬于電氣領域，具體地，涉及一種具有改性聚丙烯絕緣層的熱塑性電纜。

背景技術

目前國內外高壓直流電纜普遍采用交聯聚乙烯作為絕緣材料，其工作溫度一般為70℃，長期工作設計場強為12kV/mm左右，目前隨著高壓直流電纜運行電壓和輸送容量的進一步提高，電纜絕緣的運行環境也因溫度和電場強度的進一步提升而變得更為嚴苛，這就對電纜絕緣材料的性能提出了更高的要求，即在更高溫度和電場強度條件下仍具有較強的絕緣性能。然而傳統交聯聚乙烯的工作溫度已經達到其使用極限，無法進一步提升，故迫切需要開發使用新型高溫高場絕緣材料的直流電纜，以適應電纜系統在高電壓大容量條件下工作的要求。

目前的交聯聚乙烯絕緣直流電纜的制造多采用三層共擠的擠包絕緣制備方式。擠包過程主要分為絕緣料的加熱熔化、交聯(硫化)、冷卻成型三個步驟。使聚乙烯分子發生交聯反應一般要用到交聯引發劑，這使得電纜的生產工序變得較為復雜，而且由于交聯引發劑的引入使得主絕緣內不可避免地引入交聯副產物雜質，這會對成品電纜的絕緣性能造成一定的負面影響。此外，交聯聚乙烯屬于熱固性塑料，無法回收利用，且其高溫分解產物對環境危害巨大。因此，為了簡化電纜的生產工藝流程，提升電纜絕緣的最終品質，消除其對環境可能造成的危害，有必要尋找一種新型熱塑性可回收電纜絕緣材料及其制備工藝，以取代傳統的聚乙烯材料及其交聯工藝，實現低成本、高性能、可回收絕緣電力電纜的制造與工程應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有電纜產品無法滿足在高溫、高場強下穩定運行要求的問題，提供一種具有改性聚丙烯絕緣層的熱塑性電纜。該電纜采用一種硅烷接枝改性聚丙烯材料作為主絕緣層，相比現有電纜，在更高工作溫度下依然能夠保持甚至具有更高的體積電阻率和更強的耐擊穿性能，同時其機械性能亦能滿足電纜使用要求。

本發明提供一種具有改性聚丙烯絕緣層的熱塑性電纜，該電纜包括：

至少一個導體以及至少一個圍繞所述導體的電絕緣層；

其中，所述電絕緣層的材料為至少一種硅烷接枝改性聚丙烯材料；

所述硅烷接枝改性聚丙烯材料包括衍生自共聚聚丙烯的結構單元和衍生自含烯基的硅烷類單體的結構單元；以硅烷接枝改性聚丙烯材料的重量為基準，所述硅烷接枝改性聚丙烯材料中衍生自含烯基的硅烷類單體且處于接枝態的結構單元的含量為0.2～6wt％，優選為0.2～2.5wt％。

本發明的核心在于采用一種新材料作為電纜的電絕緣層，因此，本發明對于電纜的形式和具體結構沒有特別限定，可采用本領域常規的各種電纜形式(直流或交流、單芯或多芯)及所對應各種結構。本發明的電纜中，除電絕緣層采用新型接枝改性聚丙烯材料外，其他層結構、其他層材質均可以為本領域常規選擇。

本發明的所述電纜可以為直流電纜或交流電纜；優選為直流電纜；更優選地，所述電纜為中高壓直流電纜或超高壓直流電纜。本發明中，低壓(LV)表示低于1kV的電壓，中壓(MV)表示在1kV至40kV范圍內的電壓，高壓(HV)表示高于40kV、優選高于50kV的電壓，超高壓(EHV)表示至少230kV的電壓。

根據本發明一種優選實施方式，所述電纜具有至少一個纜芯，每個所述纜芯由內至外依次包括：導體、任選的導體屏蔽層、電絕緣層、任選的電絕緣屏蔽層、任選的金屬屏蔽層。其中，所述導體屏蔽層、電絕緣屏蔽層和金屬屏蔽層均可根據需要設置，一般地，在6kV以上的電纜中使用。