[发明专利]具有改进的湿老化性的聚合物组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有尤其是改进的抗水树性质的改进的湿老化性、改进的交联性质及改进的加工性的聚合物组合物，并且涉及包含所述聚合物组合物的如电力电缆的多层制品。

背景技术

典型的电力电缆通常在由包括内半导体层，然后是绝缘层，然后是外半导体层的多个聚合材料层缠绕的电缆芯中包含一个或多个导体。这些层通常是交联的。对于这些层，可以加入更多的层，如金属带或电线护罩及最后的夹套层。所述电缆的层是基于聚合物的不同类型的。现在，通过加入过氧化物化合物而交联的低密度聚乙烯是主要的电缆绝缘材料。

聚烯烃的局限性在于，在水的存在以及强电场的作用下，其出现形成灌木形的缺陷，即所谓的水树的趋势，这会导致击穿强度低和可能的电故障。这一趋势受到材料中的不均性、微腔和杂质的强烈影响。水树是自19世纪70年代就精细研究的一种现象。

在电应变聚合物材料中，由于水的存在，会发生以“水树”为特征的过程。已知当绝缘电缆安装在聚合物暴露于水中的环境(如地下或高湿度场所)中时，其使用寿命缩短。

水树结构的外观是多样的。大体上，其可分为两种类型：

“开孔树”(Vented tree)，其具有延伸到绝缘材料中的、在材料表面的起始点，以及

“蝴蝶结领结树”(Bow-tie tree)，其在绝缘材料中形成。

所述水树结构构成局部损坏，导致介电强度降低。

用于电线和电缆应用的普通聚合材料优选由聚乙烯均聚物、乙烯-丙烯-弹性体，也称为乙丙橡胶(EPR)或聚丙烯制备。

由于聚乙烯具有良好的介电性质，尤其是高击穿强度和低功率因数，所以其通常不加入填料而用作电绝缘材料。但是，在水存在下，聚乙烯均聚物易于形成“水树”。

已提出很多提高绝缘材料对由水树引起的降解的抗性的方案。例如US 4,305,849和US 4,812,505所述，一个方案涉及向低密度聚乙烯中加入作为水树生长抑制剂的聚乙二醇。此外，发明WO 99/31675公开了用于提高抗水树性的作为聚乙烯的添加剂的具体的丙三醇脂肪酸酯和聚乙二醇的结合。描述了共聚物混合物的WO 85/05216中介绍了另一方案。乙烯聚合物没有大量的碳-碳双键。

此外，在此技术领域最常用的组合物是交联的。通过在如电缆挤出的挤出前或挤出期间向聚合材料中加入如过氧化物的自由基形成剂可以影响交联。所述自由基形成剂在挤出期间优选保持稳定，所述挤出在足够低的温度下进行以使过氧化物的初期降解最小化，并且在足够高的温度下进行以获得适当的熔融和均化。此外，所述交联剂应该在提高温度的随后交联步骤中分解。例如，如果大量过氧化物已经在挤出机中分解，因此引起过早交联，这会导致形成所谓的“过早硫化”，即所得电缆的不同层中的不均一、表面不平和可能的变色。因此，应该避免挤出期间自由基形成剂的任何大量分解。另一方面，挤出的聚烯烃层的升高温度下的热处理应该导致高交联速度和高交联效率。

尽管有根据现有技术的组合物和其能提供的抗水树性，但需要一个水树阻滞性和高生产率相结合的方案。目前的局限性部分由于加工特性和硫化动力学(curing kinetics)。能够使运行时间更长、交联更快或能在更温和的交联条件下交联的方案都会形成电缆制造步骤中更高的生产率。但是，不能以抗水树性为代价获得提高的生产率。安装的电缆的预期使用寿命是30年以上。如果电缆发生电击穿，则必须替换电缆中受影响的部分。与修复电缆的损伤部分引起的费用相比，电缆的费用低。因此，找到一个能提供更好的水树性质，然后如果电缆暴露在湿或潮的环境中能够延长其使用寿命的方案是令人感兴趣的。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种新的聚合物组合物，其能提供由提高的交联性质引起的增加的生产率与改进的抗水树性及非必需的改进的加工性能的结合。

另一目的是减少过早硫化的形成。

这些目的可以通过提供可交联的聚合物组合物而得到解决，其包含：

(i)聚烯烃，

(ii)极性共聚物，以及

(iii)丙三醇酯化合物。

如下文所述，所述聚合组分(i)和(ii)在至少一种性质上不同，例如，所述聚合物中存在的极性共聚单体单元的量。

组分(i)