[发明专利]抗枝状龟裂性电缆

说明书

本发明涉及用一种聚乙烯组合物绝缘的电力电缆，该组合物具有改进的抗水致枝状龟裂性(resistance to water trees)。

常用的电力电缆一般在电缆芯中有一根或多根电缆，该电缆芯被几层聚合材料围着，这些材料包括第一半导体屏蔽层、绝缘层、第二半导体屏蔽层、带状或线状金属屏蔽，以及护套。

众所周知，当这些绝缘电缆安装在使绝缘材料暴露在含水的环境中，例如地下或高湿度场所时，将缩短电缆的使用期。使用期的这一缩短已被认为是由于有机聚合材料在液态或气态水的存在下受到电场长期作用而形成枝状龟裂所造成的。认为水致枝状龟裂的形成是起因于交流电场、潮气、时间、及存在离子的综合相互影响。最终结果是绝缘材料的绝缘强度降低。

已经提出了很多解决办法来提高有机绝缘材料的水致枝状龟裂所致的降解性。一种解决办法包括向低密度聚乙烯中添加聚乙二醇，用作水致枝状龟裂生长的抑制剂，诸如美国专利4,305,849；4,612,139；及4,812,505中所述。此法已成功地应用了多年，然而一部分因为电力电缆日益暴露在更苛刻环境中，一部分因为消费者更关心电缆的耐久性，例如四五十年的使用寿命，所以一直存在着改进这种方法的工业需求。

因此，本发明的一个目的是提供一种热塑性树脂组合物，当转化成电缆绝缘材料时显示出大大改进的抗水致枝状龟裂性。其它目的和优点将在下文明显地看到。

按照本发明，一种满足上述目的的组合物业已发现。

本组合物包含：

(ⅰ)一种交联或未交联的热塑性树脂；以及，对每100重量份的成分(ⅰ),

(ⅱ)约0.5-约20重量份的树脂，该树脂分子量在约1000-约100,000范围内，含有1个或多个官能团，每个官能团的键能在约1.0-3.8eV范围内。

该热塑性聚合物(或树脂)可以是任一种均聚物或由两种或多种共聚单体制造的共聚物，或是两种或多种以上所述聚合物的共混料，特别是那些按常规用作电缆和电缆的绝缘材料和或夹套层材料的聚合物。该聚合物既可呈粒子状态也可是只是大颗粒的粒料，其平均粒径可在约200-约6000μ范围内，优选是在约250-约4000μ范围内。粒子或粒料是由叫做皮层的外皮部分和内芯部分构成的。皮层的厚度可以在约100-约1000μ范围内，优选是在约200-500μ范围内。

这些聚合物是热塑性树脂，它们或者是交联性的，或者是与有机过氧化物易发生断链反应的，多数可归入聚烯烃类。可用来制造这些均聚物和共聚物的单体可以有2-20个碳原子，优选是2-12个碳原子。这些单体的例子是α-烯烃，诸如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、及1-辛烯。不饱和酯类诸如乙酸乙烯酯、丙烯酸乙酯，丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、及其它丙烯酸烷基酯；二烯烃类诸如1,4-戊二烯、1,3-己二烯、1,5-己二烯、1,4-辛二烯、及亚乙基降冰片烯，在三元共聚物中通常为第三单体；其它单体诸如苯乙烯、p-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、p-氯苯乙烯、乙烯基萘、及类似的芳基烯烃；腈类，诸如丙烯腈、甲基丙烯腈，及α-氯丙烯腈；乙烯基·甲基酮、乙烯基·甲基醚、1,1-二氯乙烯、马来酐，氯乙烯、乙烯醇、四氟乙烯、及三氟氯乙烯；及丙烯酸、甲基丙烯酸、以及其它类似的不饱和酸。氢化苯乙烯-丁二烯共聚物也可归入此目录中。

提到的均聚物和共聚物可以是未卤化的，也可以是按常规方式，通常用氯或溴卤化的聚合物。卤化聚合物的例子是聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、及聚四氟乙烯。优选的是未卤化的和卤化的乙烯和丙烯的均聚物和共聚物。归入这一优选组的是三元共聚物诸如乙烯/丙烯/二烯单体橡胶。

就聚丙烯而言，可用来提供本发明的聚烯烃的是由丙烯和一种或多种其他的α-烯烃构成的均聚物和共聚物，其中丙烯基共聚物部分至少是以共聚物重量计的约60％。该聚丙烯可用诸如美国专利4,414,132中所述的常规方法来制备。共聚物中的α-烯烃优选含2或4-12个碳原子的那些烯烃。

其中乙烯为主共聚单体的乙烯的均聚物或共聚物和其中丙烯为主共聚单体的丙烯的均聚物和共聚物在本文中可分别称之为聚乙烯和聚丙烯。这些聚合物是优选的。

低压、高密度聚乙烯可叫做HDPE；高压、低密度聚乙烯可叫做HP-LDPE；低压直链(线型)低密度乙烯/α-烯烃共聚物可叫做LLDPE；及低压直链甚低密度乙烯/α-烯烃共聚物可叫做VLDPE。