[发明专利]具有优良电特性的用于电力电缆应用的聚合物组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种用来生产直流电力电缆包层的聚合物组合物，所述聚合物可以是可交联的、并且接下来进行交联；涉及一种直流电力电缆，所述电缆为可交联的并且接下来交联的；还涉及一种所述电缆的制备方法。

背景技术

通过高压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，特别是中压以及尤其是高压和超高压电缆应用中，聚合物组合物的电性能非常重要。

而且，在不同的电缆应用中，例如交流电和直流电缆中的应用中，重要的电性能不同。

一种典型的电力电缆包括至少被内半导电层，绝缘体层、外半导电层按顺序围绕的导体，所述电缆通常通过包层在导体上挤压成型制成。

电缆的交联

所述电缆的一层或多层中的聚合物材料常常是交联的，以改善电缆的包层中聚合物的耐热性和耐变形性、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，共聚体交联键（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。通常，在将包层挤出成型在导体上之前，自由基生成试剂会被优先并入包层材料中。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化合物。过氧化物分解的产物可能包含挥发性的非期待的副产物，因为，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，按照惯例在交联和冷却步骤后减小到最低限度，或者除去。这样的排气步骤耗费时间和能量，增加额外的支出。

电导率

DC电导率是一个重要的材料属性，例如对用于高压直流电缆的绝缘材料来说。首先，这种属性的强的温度和电场依存性将影响电场。第二点，由于漏电电流在内外半导体层之间流动，将导致绝缘材料产生热量，该漏电电流依赖于电场强度和绝缘材料的电导率。在高压/高温条件下，绝缘材料的高导电率甚至会导致热失控，因此，为了避免热失控，电导率必须足够低。

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，在电压增大时，会产生更多的热。

JP2018811A公开了用于DC电缆的绝缘层，包括了一个重量分数为2-20%高密度聚乙烯与低密度聚乙烯的混合物。其记载了该混合物改善直流击穿，提供了脉冲属性。该混合物还混合了质量分数为2-3%的交联剂。电缆的类型和层式结构没有详述。

WO0137289公开了一种用于电缆包层材料的专门的热塑性的丙烯均聚或共聚物。该材料在DC应用上的适用性没有被论述，主要集中在LV、MV和HVAC电缆和电信电缆上。

增加电力电缆特别是直流电力电缆的电压有很高的要求，因此，持续要求找到一种可供选择的具有低电导性的聚合物组合物。该聚合物组合物应当更可取地具有满足于电力电缆实施例要求的好的机械特性。

发明目的

本发明的一个目的是提供一种用于生产直流（DC）电力电缆包层的、具有优异电性能、尤其是低电导率的新的聚合物组合物的应用。

本发明另一个目的是提供一种直流（DC）电缆，其中，至少有一个包层包含了所述的具有优异电性能、尤其是低电导率的聚合物组合物。同时也提供了该电力电缆的制备方法。

本发明和进一步的目的、及其其有益效果将会在接下来的内容中进行论述和解释。

本发明提供了一种用于生产直流（DC）电力电缆包层，更优选为绝缘层的聚合物组合物，所述聚合物组合物包括：

a) 一种聚烯烃，如果该聚烯烃是低密度聚乙烯（LDPE），那么它是非交联的，以及

b）可选择性使用的不同于聚烯烃a)的一种第二聚烯烃。

意想不到地，所述聚合物组合物具有优异的电性能。也就是说，本发明的聚合物组合物具有减少的、即低的电导性。其中使用的“减少的”或者“低的”电导性可交换地意味着接下来内容所叙述的“测定方法”中定义的直流电导性测量法中的得到的值是低的或减少的。低电导率能对于将例如电力电缆绝缘层中不期望的产热降到最低是有利的。另外以及意想不到的是，没有和交联剂，例如过氧化物，交联的聚合物组合物具有低电导率。更意外的是，没有交联的聚合物组合物还具有电缆尤其是DC电力电缆的包层尤其是绝缘层所需要的机械特性。