[发明专利]可交联的聚合物组合物及具有优良电性能的电缆

说明书

技术领域

本发明涉及一种在用于生产直流(DC)电力电缆层的聚合物组合物的应用，尤其涉及一种可交联的和后交联的直流(DC)电力电缆，尤其涉及一种可交联的和后交联的电缆制备方法，以及一类聚烯烃组合物。

背景技术

采用高压(HP)工艺生产的聚烯烃广泛用于苛刻的聚合物应用中，其中所述聚合物必须满足较高的机械和/或电气要求。例如在电力电缆的应用中，特别是在中压(MV)及尤其在高压(HV)和超高压(EHV)电缆的应用中，该聚合物组合物的电性能具有重大意义。此外，在不同电缆的应用中，电性能的重要性可能不同，如交流(AC)和直流(DC)电缆的应用情况。

典型的电力电缆包含包围的导体，至少包含按照该顺序的内半导体层、绝缘层和外半导体层。该电缆通常由导体上的挤出层产生。

电缆的交联

在一个或多个所述的层中，聚合物材料常常是交联以改善电缆层中聚合物的性能，例如耐热性和耐变形性、蠕变性、机械强度、耐化学性以及耐磨损性。在聚合物的交联反应中主要形成了互聚物的交联(桥键)。例如可以使用产生自由基的化合物影响交联反应。自由基生成剂通常在导体上挤出层之前纳入层材料。形成层式电缆后，该电缆进行交联步骤以引发自由基的形成，从而交联反应。

过氧化物是很常用的产生自由基的化合物。由此产生的过氧化物的分解产物可能包括挥发性副产物，因为如可能对电缆的电性能产生负面影响，所以该副产物通常是不受欢迎的。因此，在交联和冷却步骤后，所述挥发性分解产物如甲烷通常降低到最小量或去除。该去除步骤，通常被称为脱气步骤，消耗时间和能量从而导致额外的费用。

电导率

所述DC电导率是一个重要的材料性能，例如用于高电压直流(HV DC)电缆的绝缘材料。首先，依赖该性能的强温度和电场将影响电场。第二个问题是一个事实，即通过在内半导体层和外半导体层之间流通的漏电电流，在绝缘材料内部产生热量。该漏电电流依赖于绝缘体的电场和电导率。在高压/高温条件下，高传导率的绝缘材料甚至可以导致热失控。因此，该传导率必须足够低从而避免热失控。

因此，在HV DC电缆中，绝缘体通过漏电电流加热。对于特定的电缆设计，热量与绝缘体传导率×(电场)²成正比。因此，如果增加电压，将产生更加多的热量。

WO 2006081400公开了一种纳米复合组合物，该纳米复合组合物包含粒径大于100nm的纳米粒子填料。该组合物可用于绝缘层的电力电缆应用中以调整热性质和电性能，从而避免电缆层中众所周知的和不必要的水树。

增加直流DC电力电缆的电压有很高的要求，因此需要不断地寻找替代的聚合物组合物来减小传导率。这种聚合物组合物最好还满足对于苛刻的电力电缆具体实施方式中对具有良好的机械性能的需求。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种进一步使用一种具有优越电性能，如低电导率的聚合物组合物制备直流(DC)电缆层，还提供了一类独立的具有优越电性能的聚合物组合物。

本发明的另一个目的是提供一种直流(DC)电力电缆，其中至少一层包含所述的具有优越电性能，如低电导率的聚合物组合物。还提供了一种制备所述电力电缆的方法。

下面详细描述和解释了本发明以及其进一步的目的和优点。

本发明提供一种聚合物组合物，该聚合物组合物是用于直流(DC)电力电缆绝缘层的非常合适的聚合物材料，它包含

(a)聚烯烃和

(b)无机填料。

出乎意料的是，当聚烯烃(a)与无机填料(b)共混后得到的聚合物组合物与单独的聚烯烃(a)的电性能相比，显现出改进的电性能。也就是，本发明的聚合物组合物具有减少的电导率，即低的电导率。此处可互换所用的“减少的”或“低的”电导率是指通过下面“测试方法”中所定义的DC传导率方法(1)或(2)得到的值，该值是低的，即减少的。所述低电导率(也称为DC电导率)有利于最最小化不必要的热量形成，例如在绝缘层的DC电力电缆中。