[发明专利]用作绝缘材料的聚烯烃组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有改进的湿老化性质，尤其是改进的防水树性质和改进的可加工性的聚合物组合物，以及包含该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电缆芯中包括一个或多个导体，所述电缆芯被包括内部半导体层、接着为绝缘层及然后为外部半导体层的几层聚合材料包裹。这些层通常是交联的。可以向这些层增加另外的层，如金属带或屏蔽线以及最后为护套层。电缆的各层是基于不同类型的聚合物。

聚烯烃的局限性在于，存在水和在强电场的作用下趋向于受到产生灌木状缺陷(bush-shaped defect)，即所谓水树的影响，这可导致击穿强度降低，且可能导致电气故障。所述趋向性受到材料中存在的不均一性、微孔和杂质的强烈影响。自从20世纪70年代以来就已经仔细研究了水树现象。

电应变聚合物材料(electrically strained polymer material)中，存在水时，会出现以“ 水树化(water treeing)”为特征的过程。已知绝缘电缆在安装于聚合物暴露于水的环境中时，例如地下或高湿性场所，其使用寿命缩短。

水树结构的外观是多样的。大体上可分为两种类型：

-“有孔树(vented tree)”，其起点在材料表面上，延伸进绝缘材料中，和

-“蝴蝶结树(bow-tie tree)”，其在绝缘材料内形成。

水树结构造成局部损坏而导致介电强度降低。

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、乙丙弹性体、其它已知的乙丙橡胶(EPR)或聚丙烯制成。

因为聚乙烯具有良好的介电性能，尤其是高击穿强度和低功率因数，所以其通常不需要填料而用作电绝缘材料。但是，聚乙烯均聚物在水存在下易于“水树化”。

安装的电缆的预期寿命超过30年。如果电缆被电击穿，那么受影响的部分必须被替换。与由修理电缆被破坏部分产生的成本相比，电缆的成本较低。因此，发现提供较好水树化性质的方案，然后使其在暴露于湿或潮的环境中时延长工作寿命是有意义的。

已提出了很多方案以增加绝缘材料对由水树化引起的降解的抗性。例如US 4,305,849和US 4,812,505所述的一个方案包括向低密度聚乙烯中添加聚乙二醇作为水树生长抑制剂。此外，发明WO 99/31675公开了将特定的甘油脂肪酸酯和聚乙二醇结合作为添加剂加入聚乙烯中以提高防水树性。WO 85/05216中提出了描述共聚物混合物的另一个方案。现有技术文献中用于制备绝缘材料的低密度聚乙烯基础树脂为单峰的。

此外，本技术领域中使用最多的组合物是交联的。通过在挤出(例如电缆挤出)前或挤出过程中，向聚合物材料中加入如过氧化物的自由基形成剂，可实现交联。优选自由基形成剂应该在挤出过程保持稳定，挤出是在这样的温度下进行：其足够低以使过氧化物的早期分解最小化但又足够高以得到适宜的熔化和均化。而且，交联剂应该在升高温度的随后交联步骤中分解。如果例如大量的过氧化物在挤出机中已经分解，从而引起过早的交联，这将导致所谓“焦化”的形成，即，不均一，所得电缆的不同层中表面不平整和可能褪色。因此，应该避免在挤出过程中自由基形成剂的任何明显的分解。另一方面，对挤出的聚烯烃层的升高温度的热处理应该产生高交联度和高交联效率。

制造电缆的另一个重要方面是形成恒定厚度的绝缘层。因此，其需要具有好的熔体强度。如果熔体强度太低，则会导致电缆具有梨形外观。从电学角度来看，厚度变化较大的绝缘层是不可接受的。但是，熔体强度的改进不能以防水树化性质为代价。

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，该聚合物组合物提供了改进的可加工性与改进的防水树性质的结合。

另一目的是降低焦化的形成。

又一目的是提供一种可以加工厚度变化小的电缆绝缘层的聚合物组合物。

这些目的可以通过提供一种聚合物组合物实现，所述聚合物组合物包含：

(a)聚烯烃基础树脂，其至少包含：

(a1)第一烯烃均聚物或共聚物部分，和

(a2)第二烯烃均聚物或共聚物部分，

其中，第一部分的重均分子量比第二部分的重均分子量低，以及

(b)一种或多种添加剂，所述添加剂选自极性共聚物；低密度聚乙烯；选自由聚乙二醇、甘油酯化合物、聚丙二醇、含有酰胺基的脂肪酸酯、乙氧基化和/或丙氧基化季戊四醇、α-生育酚酯、乙氧基和/或丙氧基脂肪酸及其衍生物组成的组的含有醚基和/或酯基的添加剂；或这些添加剂的混合物。

现更详细地描述聚烯烃基础树脂。