[发明专利]具有有利的电性能的电缆

说明书

一种电缆，其包含一个或多个导体，所述一个或多个导体由至少内半导电层、绝缘层和外半导电层依次包围，其中所述绝缘层包含密度为927kg/m³至940kg/m³的LDPE均聚物或共聚物，并且其中当根据在“测定方法”中所述的DC电导率法测量时所述LDPE的电导率为5.0fS/m或更低。

技术领域

本发明涉及某种低密度聚乙烯(LDPE)聚合物在电缆例如DC电缆的绝缘层中的用途。特别地，本发明涉及具有异常高密度的LDPE的用途，其令人惊讶地使得能够形成具有显著低电导率的电缆绝缘层。本发明的LDPE理想地以非交联形式使用，因此不需要存在交联剂并且不需要后交联脱气程序来除去交联剂副产物。

背景技术

在高压(HP)工艺中生产的聚烯烃广泛用于要求聚合物必须满足高机械和/或电气要求的聚合物应用中。例如，在电力电缆应用中，特别是在中压(MV)、尤其是高压(HV)和超高压(EHV)电缆应用中，电缆中使用的聚合物组合物的电性能具有重要意义。此外，重要的电性能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。

典型的电力电缆包括导体，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层来制造电缆。

一个或多个所述层中的聚合物材料通常是交联的，以改善例如耐热和抗变形性、蠕变性能、机械强度、耐化学性和耐磨性。在交联反应期间，主要形成交联(桥)。交联能够使用例如自由基生成化合物来实现，所述自由基生成化合物通常在将层挤出到导体上之前掺入层材料中。在形成层合电缆之后，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包括通常不希望的挥发性副产物，因为例如可能对电缆的电性能具有负面影响。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减少到最小或除去。这种通常称为脱气步骤的去除步骤耗费时间和能量，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640kV电缆。然而，该行业要求甚至更高的电压。在有序达到甚至更高的电压水平时，最有可能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性能。首先，这种性能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的电场和导电率。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，导电率必须足够低，以避免热逃逸。

因此，在HV DC电缆中，绝缘层被漏电流加热。对于特定的电缆设计，加热与绝缘电导率×(电场)²成比例。因此，如果电压增加，将产生更多的热量。

我们的发明旨在最小化绝缘层的电导率，理想地同时避免与交联和随后的脱气相关的问题。我们的解决方案是某些LDPE即使没有交联也提供显著低的电导率测量。

本发明中使用的LDPE本身不是新的，并且先前已在文献中提出。例如，Borealis级LE6609-PH适用于本发明并且之前已被建议用于吹塑领域中的家用包装解决方案和医疗解决方案。

此外，在电缆的绝缘层中使用非交联LDPE的可能性并不新鲜。在WO2011/113685中，建议一种密度922kg/m³和MFR₂ 1.90g/10分钟的LDPE，其用于电缆的绝缘层，但该材料的电导率令人失望，并且'685表明当聚合物组合物不交联时各种低压聚合物如聚丙烯是更好的替代品。

对提高电力电缆，特别是直流(DC)电力电缆的电压的要求高，因此不断需要寻找具有降低的电导率的替代聚合物。这类聚合物还应当给予高要求电力电缆实施方案所需良好的机械性能。