[发明专利]聚合物组合物、电力电缆绝缘和电力电缆

说明书

本发明涉及在高压(HV DC)和超高压(EHV DC)直流应用中有用的一种聚合物组合物、一种经交联的聚合物组合物及其用途、电力电缆绝缘、电力电缆和用于降低经交联的聚合物组合物的电导率的方法，聚合物组合物包括聚烯烃、过氧化物和含硫抗氧化剂，其中所述过氧化物以对应于X毫摩尔–O‑O‑/千克聚合物组合物的量存在且所述含硫抗氧化剂以对应于Y毫摩尔–OH/千克聚合物组合物的量存在，其中Y₁≤Y≤Y₂，X≤45且0.9*Y+m≤X≤n–k*Y，其中Y₁为0.50且Y₂为10，且m为0.8，n为70且k为4.7；和其中所述聚合物组合物的熔体流动速率(MFR)为至少1.7，和所述聚合物组合物包括少于0.05重量％的2,4‑二苯基‑4‑甲基‑1‑戊烯。

本申请为于2014年8月19日提交的国际申请号为PCT/EP2014/067628的PCT申请并于2016年6月17进入中国国家阶段且申请号为201480069540.3的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种聚合物组合物、一种经交联的聚合物组合物、一种电力电缆绝缘和一种电力电缆，该聚合物组合物、经交联的聚合物组合物、电力电缆绝缘、和电力电缆在高压(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)应用中可能特别有用。本发明还涉及一种用于降低经交联的聚合物组合物的电导率，即用于提供低电导率的经交联的聚合物组合物的方法，以及涉及聚合物组合物的用途和经交联的聚合物组合物的用途。

背景技术

在高压法(HP)法中生产的聚烯烃被广泛用于对聚合物要求高的应用中，其中聚合物必须满足高的力学和/或电学要求。比如在电力电缆应用中，特别是在中压(MV)和尤其是在高压(HV)和超高压(EHV)电缆应用中，聚合物组合物的电性能非常重要。此外，电性能的重要性在不同的电缆应用中可能不同，交流(AC)电缆和直流(DC)电缆应用之间就是这样的。

电缆的交联

典型的电力电缆包括至少被内部半导体层、绝缘层和外部半导体层以这样的顺序围绕的导体。通常通过在导体上挤出层来生产电缆。然后一层以上所述层中的聚合物材料被正常交联以改善电缆的层中的聚合物的耐热性和抗变形性、蠕变性能、机械强度、耐化学性和耐磨性。在聚合物的交联反应中，首先形成共聚体交联(桥)。采用诸如自由基生成化合物，如过氧化物可以实现交联。在导体上挤出层之前或过程中通常将自由基生成剂结合至层材料。在形成层状电缆后，对电缆进行交联步骤以引发自由基形成及由此的交联反应。

过氧化物为特别在聚合物工业中所使用的用于所述聚合物改性的非常常见的自由基生成化合物。所产生的过氧化物的分解产物可以包含挥发性的不想要的副产物，因为它们对电缆的电性能可能具有负面的影响。因此，诸如在使用例如过氧化二异丙苯的情况下，在交联和冷却步骤之后将挥发性的分解产物(如甲烷)降至最低或除去。通常将该移除步骤称为脱气步骤。脱气步骤耗时间且耗能量，因此，在电缆制造过程中是高代价的操作。

所使用的电缆生产线和所需的生产速度也对电缆材料带来限制，尤其是当生产较大尺寸的电力电缆时。

电导率

DC电导率诸如对用于高压直流(HV DC)电缆的绝缘材料来说是非常重要的材料性能。首先，该性能的温度和电场依赖性会影响电场。第二个问题为内部半导体层和外部半导体层之间流动的漏电电流会在绝缘内部形成热这一事实。该漏电电流取决于电场和绝缘的电导率。在高压/高温条件下，绝缘材料的高电导率甚至可以导致热耗散。因此电导率有必要足够低以避免热耗散。

因此，在HV DC电缆中，绝缘被漏电电流加热。对于特定的电缆设计而言，加热与绝缘电导率×(电场)²成正比。因此，如果增加电压，会产生更多的热量。