[发明专利]具有有利的热机械性能和电气特性的用于电线和电缆应用的聚合物组合物

说明书

本发明提供了一种聚合物组合物，其包含：a)低密度聚乙烯(LDPE)；和b)共轭芳族聚合物。本发明还涉及包含所述聚合物组合物的电缆和该聚合物组合物在制造电缆绝缘层中的用途。

技术领域

本发明涉及一种聚合物组合物，其可用于生产电缆的绝缘层，例如直流(DC)电力电缆。特别地，本发明涉及一种聚合物组合物，其是LDPE和共轭芳族聚合物的共混物，具有令人惊讶的高抗热机械性和低电导率。在一种实施方式中，以非交联形式使用本发明的聚合物组合物，因此避免了存在交联剂的需要，并且避免了后交联和脱气程序以除去交联剂副产物的需要。在另一种实施方式中，聚合物组合物是任选可交联的并因此可以随后交联。

本发明还涉及一种电缆以及该电缆的制备工艺，例如直流(DC)电力电缆，其在至少绝缘层中包含聚合物组合物。

背景技术

在高压(HP)工艺中生产的聚烯烃广泛用于要求高的聚合物应用，其中聚合物必须满足高机械和/或电气要求。例如在电力电缆应用中，特别是在中压(MV)中，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重要意义。

重要的电气特性可能在不同的电缆应用中不同，如交流(AC)和直流(DC)电缆应用之间的情况。

此外，特别是当在电缆应用中受热时，聚合物组合物的机械特性具有特别重要的意义。在HV DC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，如果电压增加，将产生更多的热量。重要的是聚合物的机械特性(例如蠕变)在这种热量存在下不会显著劣化。

典型的电力电缆包含导体，该导体至少由内半导电层、绝缘层和外半导电层依次包围。通常通过在导体上挤出各层来生产电缆。

所述各层中的一个或多个的聚合物材料经常交联以改善例如电缆的层(各层)中聚合物的抗热变形性、蠕变特性、机械强度、抗化学性和抗磨损性。在交联反应期间，主要形成交联(桥)。可以使用例如产生自由基的化合物来实现交联，通常在将导体上的层(各层)挤出之前将该化合物掺入层材料中。在形成分层电缆之后，然后使电缆经受交联步骤以引发自由基形成，从而引发交联反应。

过氧化物非常常用作产生自由基的化合物。所得过氧化物的分解产物可能包括通常不希望的挥发性副产物，因为它们可能对电缆的电气特性产生负面影响。因此，在交联和冷却步骤之后，常规地将挥发性分解产物(如甲烷)降低到最小量或除去。这种通常称为脱气步骤的除去步骤耗费时间和能量，从而导致额外的成本。

交联高压LDPE已用于挤出HVDC电缆约15年。开发的最新产品已获批用于525kV电缆。然而，该行业要求甚至更高的电压。这种更高的电压带来了开发出能够承受电缆内产生的热量并且在其机械特性方面表现出良好抗温性的材料的挑战。为了达到更高的电压水平，还需要具有更低电导率的绝缘材料以防止热失控。

因此，DC电导率是绝缘材料的重要材料特性，特别是设计用于高压直流(HV DC)电缆的材料。首先，这种特性的强烈温度和电场依赖性将影响电场。第二个问题是通过在内半导体层和外半导体层之间流动的漏电流在绝缘体内部产生热量的事实。该漏电流取决于绝缘体的电场和电导率。绝缘材料的高电导率甚至可导致在高应力/高温条件下的热失控。因此，电导率必须足够低以避免热失控。

因此，在HV DC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，如果电压增加，将产生更多的热量。

对增加电力电缆(特别是直流(DC)电力电缆)的电压有很高的要求，因此一直需要寻找具有要求高的电力电缆应用所需的必需机械特性的替代聚合物组合物，更重要的是，当受到电缆内产生的热量时，可以保持这些特性。还需要具有降低电导率的聚合物组合物。