[发明专利]新的交联聚合物组合物、结构化层及电缆

说明书

发明领域

本发明涉及聚合物组合物，交联聚合物组合物，电力电缆绝缘体和电力电缆，该聚合物组合物，交联聚合物组合物，电力电缆绝缘体和电力电缆可特别用于高压(HV)和超高压(EHV)电缆应用，例如高压直流(HV DC)应用和超高压直流(EHV DC)应用。本发明还涉及一种用于减少即提供交联聚合物组合物的低的DC电导率的方法，以及该聚合物组合物和交联聚合物组合物的用途。

背景技术

在高压(HP)工艺中生产的聚烯烃广泛用于苛刻的聚合物应用中，其中聚合物必须满足高机械和/或电气要求。例如在电力电缆的应用，特别是在中压(MV)并且特别是在高电压(HV)和超高压(EHV)电缆应用中，聚合物组合物的电性能具有显著重要性。此外，电性能重要性在不同的电缆应用中可能不同，如在交流(AC)和直流(DC)电缆应用之间的情况那样。

电缆的交联

典型的电力电缆按顺序包括至少由内部半导体层、绝缘层和外部半导体层包围的导体。电缆通常通过在导体上挤出层来生产。在一个或多个所述层中的聚合物材料然后通常被交联以改善例如在电缆的层中的聚合物的耐热和耐变形性、蠕变性能、机械强度、耐化学性和耐磨性。在聚合物互聚物的交联反应中，主要形成交联(桥)。交联可以使用例如自由基产生化合物(例如过氧化物)实现。自由基产生剂典型地在导体上的层挤出之前或期间结合到层材料中。形成层状电缆后，将电缆然后经受交联步骤，其中引发自由基形成以及由此交联反应。

过氧化物是在聚合物工业中用于所述聚合物改性所使用的非常常见的自由基产生化合物。所得的过氧化物分解产物可能包括不希望的挥发性副产物，因为它们可能对电缆的电性能具有负面影响。因此，挥发性分解产物如甲烷(其中例如使用二枯基过氧化物)常规地在交联和冷却步骤之后降低到最低或被去除。这种去除步骤通常被称为脱气步骤。脱气步骤是耗时间和耗能的，并且因此是在电缆制造过程中的昂贵操作。

此外，所使用的电缆生产线和希望的生产速度可能给电缆材料带来限制，特别是当生产较大尺寸的电力电缆时。

电导率

本文称为DC电导率的DC电导率是重要的材料性能，例如对于高压直流(HV DC)电缆的绝缘材料。首先，该性能的温度和电场依赖性将影响所得到的电场。第二个问题是通过在内部半导体层和外部半导体层之间流动的漏电流在绝缘体内部产生热的事实。该漏电流取决于电场和绝缘体的DC电导率。绝缘材料的高DC电导率甚至可能导致在高应力/高温条件下的热失控。因此，DC电导率必须足够低，以避免热失控。

因此，在HVDC电缆中，绝缘体被漏电流加热。对于特定的电缆设计，加热与绝缘体电导率×(电场)²成比例。因此，如果电场增加，将产生远远更多的热。

存在增加电力电缆的电压以实现例如DC电力电缆的增加的电力传输的高要求，并且例如EP2499172提供了包含聚烯烃的聚合物组合物，并且该聚合物组合物具有使其适合于DC电力电缆的性能。

然而，仍然存在找到具有降低的DC电导率的替代聚合物组合物的持续需要。这种聚合物组合物还应当适当地具有对于要求的电力电缆实施例所需的良好的机械性能。

发明目的

本发明的一个目的是提供包含交联聚烯烃的交联聚合物组合物，并且该交联聚合物组合物具有出人意料的适用于电力电缆(例如DC电力电缆)的有利性能。

本发明的另一个目的是提供一种层状结构，其包括聚合物层和至少一个与该聚合物层相邻的半导体层，该聚合物层包括交联聚合物层组合物。

本发明的另一个目的是提供一种包括本发明的交联聚合物组合物或层状结构的电缆。

本发明的另一个目的是提供根据本发明的交联聚合物组合物或结构化层用于生产交联电力电缆，例如交联DC电力电缆的用途。

本发明的另一个目的是提供一种用于生产电缆或结构化层的方法。

本文中详细描述和定义了本发明及其进一步的目的。

发明描述