[发明专利]具有优越电性能的用于电线电缆应用的聚合物组合物

说明书

本发明提供了一种包含低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)和相容剂的聚合物组合物。本发明还涉及包含所述聚合物组合物的电缆以及该聚合物组合物在制造电缆的绝缘层中的用途。

技术领域

本发明涉及一种用于生产电力电缆的绝缘层的聚合物组合物，如直流(DC)电力电缆。特别地，本发明涉及的一种聚合物组合物，其为LDPE、聚丙烯(PP)和相容剂的混合物，具有较低的电导率。在一个实施方案中，本发明的聚合物组合物以非交联的形式使用，因此不需要交联剂，且避免了除去交联剂副产物的交联后处理和脱气步骤。在另一个实施方案中，本发明的聚合物组合物可选地是可交联的，从而能够随后进行交联。

本发明还涉及一种至少绝缘层包含所述聚合物组合物的电缆，如直流(DC)电力电缆，及所述电缆的制备方法。

背景技术

通过高压(HP)过程生产的聚烯烃在严苛的聚合物应用中得到广泛应用，其中聚合物必须达到高机械和/或电性能要求。例如，在电力电缆应用中，特别是中压(MV)以及特别是高压(HV)和超高压(EHV)电缆应用中，聚合物组合物的电性能非常重要。

在不同的电缆应用中，电性能的重要性可能不同，如交流(AC)电缆应用和直流(DC)电缆应用之间的情况。

此外，聚合物组合物的机械性能也很重要，特别是电缆应用受热时。在HV DC电缆中，绝缘体因漏电电流受热，对于特定的电缆设计，产热量与绝缘体电导率×(电场强度)²成比例。因此，在电压增加时，会产生更多的热量。在该热量存在下聚合物的机械性能(如蠕变性)不会显著恶化是非常重要的。

一种典型的电力电缆包括至少被内半导电层、绝缘体层和外半导电层按顺序围绕的导体，所述电缆通常通过在导体上挤出层来制备。

所述层中的聚合物材料常常是交联的，以改善电缆的层中聚合物的耐热性、耐变形性、蠕变性、机械强度、耐化学性和抗磨损性。在聚合物的交联反应中，交联键(桥键)初步形成。交联受到通过诸如产生自由基的化合物的影响，该化合物通常在将层在导体上挤出之前被引入层材料中。层式电缆形成后，接下来对电缆进行交联处理步骤，引发自由基，从而发生交联反应。

过氧化物通常被当做产生自由基的化合物。过氧化物分解的产物可能包含非期待的挥发性的副产物，因为它们可能对电缆的电性能产生消极的影响。因此挥发性分解产物，如甲烷，根据惯例在交联和冷却步骤后将其减小到最低限度，或者除去。这样的去除步骤，通常称为脱气步骤，耗时耗能，增加额外的支出。

交联高压LDPE用于挤出HVDC电缆已有约15年的历史。最新开发的产品已被批准用于640kV电缆。然而工业上仍要求更高的电压。在如此高的电压下，开发能够承受电缆产生的热量且在机械性能方面表现出良好的耐温性能的材料成为了一个挑战。为了达到更高的电压水平，绝缘材料的电导率还需要更低以防止热逃逸。

因此，DC电导率绝缘材料的重要材料性质，尤其是那些用于高压直流(HVDC)电缆的缘材料。首先，这种性质的强温度和电场依赖性将影响电场。第二个问题是通过在内外半导电层之间流动的漏电电流在绝缘体内将产生热量。该漏电电流取决于绝缘体的电场和电导率。绝缘材料的高电导率在高应力/高温条件下甚至可导致热逃逸。因此，电导率必须足够低以避免热逃逸。

因此，在高压直流电缆中，绝缘体因漏电电流受热。在特定电缆设计中，产热量和绝缘材料电导率×(电场强度)²成比例，因此，在电压增加时，会产生更多的热量。

增加电力电缆特别是直流DC电力电缆的电压具有很高的需求，因此，需要不断发现具有更低电导率的替代聚合物组合物，该聚合物组合物还应当具有用于高要求电力电缆应用所需的良好机械性能，而且重要的是，要求低电导率。