[发明专利]减少过氧化物在可交联的基于乙烯的聚合物组合物中渗移的方法

说明书

技术领域

本发明涉及可交联的基于乙烯的聚合物组合物。在一个方面，本发明涉及可交联的基于乙烯的组合物，其包含过氧化物引发剂，而在另一个方面，本发明涉及用于制得中压和高压缆线绝缘体的这种组合物。

背景技术

目前，用于中压和高压缆线的本领域绝缘混配物基于低密度聚乙烯(LDPE)，其含有约2重量％(wt％)的过氧化物。通常通过加入一系列添加剂增强该基础制剂的商业应用，所述添加剂包括以下：抗氧化剂，热稳定剂，防焦剂，固化助促进剂，电压稳定剂，和在中压缆线的情况下显示水树的添加剂。最终商业制剂经常在焦烧、固化、热老化性能和电性能之间折衷。

大多数可交联的聚乙烯(XLPE)绝缘混配物使用高压/低密度聚乙烯(HPLDPE)和过氧化二枯基(DCP)作为制剂的基础。LDPE具有缆线加工所需良好的熔体强度和剪切稀化行为，LDPE不含有可影响缆线电性能的任何金属催化剂残留物。通常，约2熔融指数的管状LDPE为中压电缆绝缘体所选择的标准树脂。

过氧化物的选择典型地为DCP，DCP为相对低成本、低活化能的过氧化物，可将DCP有效地浸渍或配混到聚乙烯中以取得完全可固化系统。基于DCP的系统能够熔融挤出LDPE混配物而不使广泛的过氧化物过早分解。通常，使用约2wt％的过氧化物水平，但确切水平取决于LDPE的实际结构，特别是乙烯基不饱和度的水平，在共混物中存在其它添加剂如稳定剂。

XLPE混配物也包含抗氧化剂，最常见的抗氧化剂是苯硫酚稳定剂。这些稳定剂赋予缆线以加工稳定性、长期老化保护，和对过氧化物交联反应干扰最小。

为了改善XLPE组合物的焦烧-固化平衡，可加入添加剂如α-甲基苯乙烯二聚体。该添加剂改善XLPE组合物的焦烧性能和作为固化助促进剂或活性助剂起作用，从而改善交联绝缘体的最终固化状态。

在中压绝缘体制剂的情况下，常需要水树延迟剂添加剂，例如低水平(小于1wt％)聚乙二醇以确保交联的基于乙烯的聚合物的水树延迟性。在高压组合物的情况下，可加入影响电树的引发和生长的压力稳定剂如芳香胺。这种缺陷是交联的基于乙烯的聚合物绝缘体在实际服务环境下失效或击穿的原因。

然而，尽管持续改善缆线绝缘体的XLPE制剂，但目前混配物遭受一系列限制，这是由于添加剂的溶解度限制和添加剂本身的拮抗作用。

将用于制得缆线绝缘体的基于乙烯的聚合物例如LDPE，典型地制造、贮存和运输到转化成颗粒形式的缆线绝缘体的场所。这些颗粒经常包含一种或多种添加剂，将所述一种或多种添加剂在造粒之前与基于乙烯的聚合物混合，或随后加入到颗粒中，例如涂布到颗粒上或渗入到颗粒中。

XLPE组合物的最大问题是在混配物贮存和/或运输期间，过氧化物渗移到聚合物颗粒的外部或表面上。例如，DCP在LDPE中的最大溶解度在室温估计为约1wt％，远低于商业使用的实际水平(约2wt％)。因此，商业的XLPE组合物遭遇重大的过氧化物渗移问题，该影响随着时间增加而增加。温度也有着重大影响，认为DCP的渗移在约5℃最大。认为日/夜循环期间所得到的温度循环也增加过氧化物渗移的趋势。

过氧化物渗移在表面上的XLPE颗粒导致缆线生产期间的许多问题。这是由于低熔点过氧化物涂层，其可影响颗粒进料过程。滑移和不规则进料过氧化物渗移的XLPE组合物可导致缆芯直径变化和废缆线增加。这对于XLPE组合物生产商和缆线制造商是个重大问题。

在中压树延迟剂组合物的情况下过氧化物渗移可大大减少，所述组合物包含显著水平的共混到LDPE中的丙烯酸酯共聚物(WO 85/05216、USP 5,539,075和US 2009/0029166)。然而，丙烯酸酯共聚物的使用显著增加聚合物组合物的损耗因子(tanδ)，使得共聚物方法对于损耗因子应该保持得尽可能低的高压绝缘体是无效的。

因此，存在对XLPE组合物的需求，所述XLPE组合物能够保持焦烧-固化性能、热老化性能和电性能，同时也显著降低过氧化物渗移的趋势。

发明内容

在一个实施方式中，本发明为组合物，其包含可交联的基于乙烯的聚合物，过氧化物引发剂，和介电流体。

在一个实施方式中，本发明为组合物，其包含基于组合物重量的以重量％计的以下物质：

A.91.5至97.9％的基于乙烯的聚合物；

B.1.0至3％的有机过氧化物；和

C.1.0至5％的介电流体。

D.0.1至0.5％的活性助剂。