[发明专利]用于制备和交联含有聚合物组合物的电缆的方法以及经过交联的电缆

说明书

发明领域

本发明涉及使用自由基生成剂制备电缆或者电线的方法，以及经过交联的电缆或者电线。本发明还涉及可用于电缆层中的聚合物组合物，涉及其制备方法以及涉及用于通过自由基反应进行交联的自由基生成剂。

背景技术

使用自由基生成剂，通过自由基反应来修饰产物、例如聚合物组合物，是已知的。

自由基试剂可用于例如启动(a)聚合物间的交联，尤其是通过自由基反应聚合物间交联(桥)的最初形成，(b)聚合物中的接枝，即通过自由基反应将化合物导入聚合物链(导入主链和/或侧链)，以及(c)聚合物中的减粘裂化，即通过自由基反应改变聚合物的熔体流动速率(MFR)。这些聚合物修饰在本技术领域中是公知的。

当加入到聚合物组合物中时，自由基生成剂通过在能够形成自由基的条件下产生自由基，特别是通过分解成自由基，来发挥作用。被分解的自由基在聚合物组合物中启动了进一步的自由基反应。产生的自由基生成剂的分解产物，典型情况下是最初的自由基形成反应的分解产物的几种反应的结果。所述产生的分解产物，典型情况下保留在修饰的聚合物中，并可能包含有害的、不想要的分解产物。

过氧化物是非常常见的自由基生成剂，尤其是用在聚合物工业中，用于修饰所述聚合物。过氧化物产生的分解产物可以包括挥发性副产物。例如，二枯基过氧化物，它是聚合物领域中常用的过氧化物，在自由基形成步骤过程中，例如交联步骤过程中，分解成尤其是甲烷、苯乙酮和枯醇(cumylalcohol)。形成的气态甲烷(CH₄)是可燃、爆炸性和挥发性的，因此是工作环境中的风险。

在电线和电缆应用中，典型的电缆包含至少一个导体，包绕着一层或多层聚合物材料。在某些电力电缆，包括中压(MV)、高压(HV)和超高压(EHV)电缆中，所述导体由几个层包围，包括依次为内部半导体层、绝缘层和外部半导体层。电缆通常是通过将层在导体上挤出而生产的。然后典型地对所述一个或多个层进行交联，以改进尤其是电缆层在高温下的抗变形性，以及机械强度和/或化学抗性。典型情况下，首先将自由基生成剂、例如过氧化物，掺入到层的材料中，然后再将层挤出在导体上。在形成包层的电缆后，再对电缆进行交联步骤，以启动自由基形成，从而启动交联反应。

自由基形成剂的分解产物，在交联后大部分仍捕获在电缆层中。从电缆制造方法以及最终电缆的质量的观点来看，这会导致问题。

因此，在交联后，必须将电缆非常小心地冷却，以防止气态挥发性分解产物、例如甲烷，在聚合物层中形成孔隙。这些孔隙典型情况下平均直径在10到100μm之间。在施加电场时，在电缆中的这些孔隙中可能发生局部放电，从而导致电缆的耐电强度(electric strength)降低。

在安装过程中和最终使用中，MV、HV和EHV电力电缆在安全性方面必须具有高的层质量。在使用中，由交联步骤产生的电缆中的挥发性分解产物可能产生气体压力，从而导致屏蔽和接头中的缺陷。例如，当电缆装备有金属屏蔽物时，气态产物可能施加压力，特别是在接头和终端上，由此可能发生系统故障。

由于上述原因，在交联和冷却步骤后，通常将挥发性分解产物，例如使用二枯基过氧化物时的甲烷，减少到最少或移除。这种移除步骤一般被称为脱气步骤。

脱气步骤耗时、耗能，因此在电缆制造方法中是高成本的操作。脱气需要大的加热仓室，它必须通风良好，以避免积累例如可燃性甲烷和乙烷。电缆，典型情况下绕在电缆盘上，通常在50-80℃、例如60-70℃的升高的温度下脱气很长时间。然而，在这样的温度下，可能发生绝缘体的热膨胀和软化，导致形成的电缆层过度变形，直接引起电缆故障。因此，具有高电缆重量的MV、HV和EHV电缆的脱气，通常在降低的温度下进行。

因此，对于发现克服现有技术问题的新的解决方法，存在着需求。

发明目的

本发明的目的是提供用于生产电缆的方法和用于交联电缆的方法，所述用于交联电缆的方法使得能够在更短的总生产时间内和/或以更低的能量消耗生产高质量的产品。

本发明的另一个目的是提供经过交联的电缆，包含一层或多层，所述一层或多层包含经过交联的聚合物组合物，该电缆具有非常有利的性质，诸如高质量和优异的可加工性。

本发明及其另外的目的在下文中进行描述和定义。

发明描述

关于第一个目的，本发明涉及生产经过交联的电缆的方法，该方法包括以下步骤：

-在导体上施用包含聚合物组合物的一层或多层，其中至少一层包含一种或多种自由基生成剂，

-通过自由基反应使所述包含所述自由基生成剂的至少一层交联，