[发明专利]通过在半导体或绝缘组合物中使用有机粘土降低介电损耗

说明书

相关申请的相互引用

本申请要求2007年11月2日提交的美国临时申请No.60/984,813的权益，该申请在此全文引作参考。

技术领域

本发明通常涉及降低介电损耗和更具体地涉及用于提高在电力电缆等应用中的性能的半导体或绝缘体组合物配方。

背景技术

通常的电力电缆，包括那些从用于小设备的电缆到户外从一站至另一站的电力电缆，一般在芯部包含一个或多个导体，芯部被一个或多个层包围。这些层可以包括下述层中的一个或多个：第一聚合物半导体屏蔽层；聚合物绝缘层；第二聚合物半导体屏蔽层；和任选地，金属条屏蔽物；以及聚合物护套。

半导体组合物可以包括已知在绝缘组合物中使用时显示高介电损耗的树脂组分。尽管在半导体组合物中这可能不是问题，但是物质从半导体层向临近的绝缘层迁移会导致多层复合材料的介电损耗增加。可以预料：减少物质从半导体层向绝缘层扩散的迁移或者增加此物质在半导体层中的溶解性将改进多层复合材料的介电性能。这在电力应用如电力电缆中将是有用的。

在半导体屏蔽配方中使用的一些弹性组分可以包含向绝缘体扩散的物质，这将导致电力电缆中的介电损耗增加(在高于电缆的90℃标准操作温度额定值以上的温度时尤其是这样)。

本发明提供一种能够在电缆设计的半导体组合物中使用一类弹性材料的方式，否则该电缆设计将导致在较短老化时间内高得多的电缆介电损耗。

发明内容

本发明涉及在半导体层和/或绝缘体层中使用特定的有机粘土以提供减少的介电损耗。在半导体组合物中或者在绝缘体中添加少量粘土已经显示改进的介电性能。在相同热老化时间之后临近包含有机粘土的半导体层的绝缘体的介电损耗的增加明显减少。

在一个具体实施方式中，发明是包含半导体层和绝缘层的结构体，所述半导体层包含含有第一聚合物树脂和导电填料的第一材料，所述绝缘层包含含有第二聚合物树脂的第二材料，其中所述半导体层和所述绝缘层至少部分彼此物理接触，其中第一材料和第二材料的至少之一包含有机粘土，并且第一聚合物树脂和第二聚合物树脂可以相同或不同。

在另一个实施方式中，本发明是包含绝缘层的制品，所述绝缘层包含含有至少一种聚合物树脂和至少一种有机粘土的组合物。

在一个实施方式中，本发明是包含芯部，半导体层以及与半导体层相邻的绝缘层的电缆，所述芯部包含一个或多个导体，所述半导体层包含含有第一聚合物树脂和导电填料的第一材料，所述绝缘层包含含有第二聚合物树脂的第二材料，其中所述半导体层和绝缘层直接或者间接包围所述芯部，其中第一材料和第二材料的至少之一含有有机粘土，并且第一聚合物树脂和第二聚合物树脂可以相同或不同。

在一个具体实施方式中对比结构体(对比结构体除了缺少有机粘土以外与本发明结构体相同)与本发明的结构体的AC介电损耗比大于1.5。

在一个实施方式中，本发明是包含绝缘层的制品，所述绝缘层包含含有至少一种聚合物树脂和至少一种有机粘土的组合物，其中聚合物树脂的AC介电损耗比所述绝缘层的AC介电损耗大，为它的至少1.5倍。

在一个实施方式中，本发明是包含聚合物树脂和有机粘土的绝缘体，其中聚合物树脂的AC介电损耗比所述绝缘体的AC介电损耗大，为它的至少1.5倍。

附图说明

图1是显示绝缘层的损耗因子的图表。

图2是显示从与各种半导体组合物接触的绝缘体移开后绝缘体的损耗因子的图表。

图3是显示与各种组合物的半导体接触老化之后的损耗因子的图表。

图4是EPDM树脂中损耗因子的图示。

图5是显示各种组合物的损耗因子的图表。

具体实施方式

本发明使得能够在电缆设计的半导体组合物中使用一类弹性材料，否则该电缆设计将导致在较短老化时间内高得多的电缆介电损耗。有机粘土已经在半导体组合物中或者绝缘化合物的制备中使用，以减少物质从半导体组合物向相邻绝缘层中迁移，否则它们将促使多层复合材料的介电损耗显著增加。结果是多层复合材料的介电损耗减少，在所述多层复合材料中半导体层包含能够迁入绝缘体并导致不合乎要求地高介电损耗的物质。类似地，在可以不需要相邻半导体层的绝缘体中使用有机粘土也是有利的。在此情形中，有耗介电物类(lossy dielectric species)可能是绝缘体中固有的，而使用有机粘土有助于缓和绝缘体的损耗性质。