[发明专利]用于电气装置的聚合物组合物

说明书

发明领域

本发明涉及用于制备电气或通讯装置的聚合物组合物，所述装置优选地为电缆的层，优选地电力电缆的层，更优选地为直流（DC）电力电缆的层；电缆，优选为电力电缆，更优选为直流（DC）电力电缆，所述电缆包含聚合物组合物并且任选地是可交联的并在随后被交联；以及所述电缆的制备方法。

背景技术

聚烯烃被广泛用于要求高的聚合物的应用中，其中所述聚合物必须满足高机械和/或电气要求。例如，在电力电缆应用中，特别是在中压（MV），尤其是在高压（HV）和超高压（EHV）电缆应用中，聚合物组合物的电气特性具有显著的重要性。此外，聚合物组合物的重要的电气特性在不同的电缆应用中可能不同，正如例如在交流（AC）和直流（DC）电缆应用之间的情况一样。

典型的电力电缆包括至少由内半导电层、绝缘层和外半导电层以该顺序围绕的导线。电缆通常通过在导线上挤出层来制备。

电缆的交联

通常使一层或多层所述层中的聚合物材料交联以改进如电缆的层（或多层）中的聚合物的耐热性和耐变形性、蠕变特性、机械强度、耐化学性和耐磨性。在聚合物的交联反应中，主要形成互聚物（interpolymer）交联（桥联）。可以使用例如自由基生成化合物来实现交联。通常在导线上挤挤出层（或多层）之前，将自由基生成剂掺入到层材料中。在分层电缆形成之后，使电缆经受交联步骤以引发自由基形成，从而进行交联反应。过氧化物最常用作自由基生成化合物。所生成的过氧化物的分解产物可以包括通常不想要的挥发性副产物，因为例如该挥发性副产物对电缆的电气特性可能具有负面影响。因此，挥发性分解产物如甲烷在交联和冷却步骤之后按照惯例被降低到最少或者被去除。这种一般被称为脱气步骤的去除步骤是耗时间和耗能的，导致额外的成本。

电导率

DC电导率是例如用于高压直流（HV DC）电缆的绝缘材料的重要物质特性。首先，该特性的强的温度和电场依赖性会影响电场。第二个问题是，通过在内半导电层和外半导电层之间流动的漏电电流将在绝缘材料内部产生热的事实。该泄漏电流依赖于电场和绝缘材料的电导率。在高应力/高温条件下，绝缘材料的高电导率可以甚至导致热逃逸。因此，电导率必须足够低以避免热逃逸。

因此，在HV DC电缆中，绝缘材料由泄漏电流加热。对于具体的电缆设计而言，加热与绝缘材料的电导率×（电场）²成正比。因此，如果升高电压，将会产生许多热。

JP2018811A公开了用于DC电缆的绝缘层，其包含2-20wt%的高密度聚乙烯与低密度聚乙烯的共混物。指出共混物提供了改进的DC击穿和脉冲特性。所述共混物与2-3wt%的交联剂混合。电缆的类型和层结构尚未确定。

对增加电力电缆的电压，优选地直流DC电力电缆的电压有高需求，因此不断需要发现具有降低的电导率的替代聚合物组合物。优选地，这样的聚合物组合物还应具有要求苛刻的电力电缆实施方案所需要的良好的机械特性。

附图

图1是两个薄层和介于两者之间的夹层的示意性部分剖视图，用于一般地说明作为离子交换剂添加剂（b）的优选的阴离子交换剂添加剂的层状结构。该稳定的薄片层显示为连续的层，并且圆形种类说明了夹层的可交换的阴离子。

发明描述

本发明提供了聚合物组合物，其是用于层，优选为电缆的绝缘层，优选为电力电缆的绝缘层、更优选为直流（DC）电力电缆的绝缘层的高度适合的聚合物材料，并且该聚合物组合物包含：

（a）聚烯烃，其是除了低密度聚乙烯（LDPE）以外的聚烯烃，

（b）第二聚烯烃，其不同于聚烯烃（a），和

（c）离子交换剂添加剂。

本发明的聚合物组合物在下文中还简称为“聚合物组合物（polymer composition）”或“聚合物组合物（Polymer composition）”。如以上所定义的其组分在本文中还分别简称为“聚烯烃（a）”，“第二聚烯烃（b）”，和“离子交换剂添加剂（c）”。