本发明专利技术提供一种用于电缆的绝缘组合物，其包含：(a)含有聚烯烃的基础聚合物；和(b)添加剂，其包含以下物质的共混物：(i)至少一种快速自由基清除剂，选自低受阻酚、低受阻硫酚、低受阻硫代双酚、脂肪族胺、芳族胺、NOR HALS、羟胺及其混合物；(ii)至少一种长效稳定剂，选自低受阻酚、高受阻酚、含硫增效剂、脂肪族胺、芳族胺、HALS、羟胺及其混合物；和(iii)聚乙二醇。本发明专利技术的绝缘组合物满足在电缆产业中对提高聚烯烃聚合物作为电绝缘组合物的耐受树枝化性能的添加剂体系的需求。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种用于电缆的绝缘组合物，其包含：(a)含有聚烯烃的基础聚合物；和(b)添加剂，其包含以下物质的共混物：(i)至少一种快速自由基清除剂，选自低受阻酚、低受阻硫酚、低受阻硫代双酚、脂肪族胺、芳族胺、NOR?HALS、羟胺及其混合物；(ii)至少一种长效稳定剂，选自低受阻酚、高受阻酚、含硫增效剂、脂肪族胺、芳族胺、HALS、羟胺及其混合物；和(iii)聚乙二醇。本专利技术的绝缘组合物满足在电缆产业中对提高聚烯烃聚合物作为电绝缘组合物的耐受树枝化性能的添加剂体系的需求。【专利说明】耐受树枝化的绝缘组合物 本申请是中国专利申请No. 200880110843. X的分案申请，该母案的申请日是2008 年8月6日，专利技术名称为"耐受树枝化的绝缘组合物"。 要求优先权 本申请要求2007年8月6日提交的美国临时专利申请60/953309和2008年1月 2日提交的美国临时专利申请60/018625的优先权，这两篇临时申请的公开内容在此以引 用的方式并入本文。
本专利技术涉及用于具有聚烯烃基聚合物和添加剂的电力电缆的绝缘组合物，所述添 加剂含有低分子量蜡或者聚乙二醇（PEG)并且任选地还含有一种或多种受阻胺光稳定剂、 胺类抗氧化剂和其他抗氧化剂共混物。本专利技术还涉及一种绝缘组合物，其含有C 2_C8 α -烯 烃与聚乙烯均聚物以及任选的一种或多种受阻胺光稳定剂和液体甲酚抗氧化剂。
技术介绍
典型的电力电缆通常在被数个层环绕的芯里具有一种或多种导体，所述数个层可 以包括：第一聚合物半导体屏蔽层、聚合物绝缘层、第二聚合物半导体屏蔽层、金属带屏蔽 层和聚合物套层。 聚合物材料过去就已经用作电力电缆的电绝缘材料和半导体屏蔽材料。在要求电 力电缆长期性能的应用或者产品中，这类聚合物材料除了具有合适的介电性质外，还必须 耐用。例如，在建筑物用导线、电机或者机械动力导线，或者地下电力传输电缆中使用的聚 合物绝缘材料必须耐用，以满足安全和经济性的需要以及实用性。 聚合物电力电缆绝缘材料可能遭遇的一种主要类型的故障是称为树枝化 (treeing)的现象。树枝化通常在电应力下通过介电部分发展起来，使得其路径（如果可见 的话）看起来有点像树。树枝化可以通过周期性局部放电缓慢出现和发展。它也可以在湿 气存在下没有发生任何局部放电即缓慢出现，或者可以因脉冲电压而迅速出现。树枝可以 形成在高电应力的部位，如绝缘-半导电显示屏界面体上的污染物或者空隙。在固体有机 电介质中，树枝化是发生电力故障的最可能原因，这种故障不会突发出现，而似乎是一种更 长过程的结果。过去，已经通过将硅烷基分子或者其他添加剂共混、接枝或者共聚来改性聚 合物材料，使得树枝化仅在比通常更高的电压下才开始发生或者即使开始生长也更慢，从 而延长聚合物绝缘材料的使用寿命。 存在两种树枝化，称为电树枝化和水树枝化。电树枝化由使电介质分解的内部放 电引起。高的电压脉冲可以产生电树枝化。因将高的交流电压施加到可能包括瑕疵的电极 /绝缘体界面造成的损害在商业上意义重大。这种情况下，可以存在非常高的局部应力梯 度，并且足够长时间后可以导致树枝开始出现并生长。这种实例有在导体或者导体屏蔽和 主绝缘体之间存在粗糙界面的高压电力电缆或者连接器。这种故障的机理包括可能由于电 子轰击导致介电材料模块结构实际分解。过去以来本领域大部分都已经涉足对电树枝化的 抑制。 电树枝化由使电介质分解的内部放电引起，与其形成对比，水树枝化是固体电介 质材料同时暴露在液体或蒸汽和电场中造成的劣化。埋入式电力电缆尤其易发生水树枝 化。水树枝化从高电应力部位如粗糙界面、突出的导电点、空隙或者嵌入的污染物处开始发 生，但是在比电树枝化所需电压低的电压下开始发生。相比较电树枝化，水树枝化具有如下 区别特征：（a)水的存在是它们生长所必须的；(b)在它们生长过程中通常检测不到局部放 电；（c)在达到可以造成损害的尺寸之前它们可以生长数年；（d)尽管生长缓慢，但是它们 在比电树枝化发展所需电场低得多的电场中开始出现和生长。 电绝缘应用通常分为低压绝缘（小于1K伏特）、中压绝缘（1K伏特?69K伏特）和 高压绝缘（高于69K伏特）。在低压应用例如电缆和汽车工业应用中，树枝化通常不是一个 普遍问题。对于中压应用，电树枝化通常不是一个普遍问题，远不及水树枝化那么普遍，水 树枝化是频繁出现的问题。最常见的聚合物绝缘体或者由聚乙烯均聚物或者乙烯-丙烯弹 性体制成，或者称为乙烯-丙烯-橡胶（EPR)或者乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物（EPDM)。 通常使用纯聚乙烯（不合填料）作为电绝缘材料。聚乙烯具有非常好的介电性 能，特别是介电常数和功率因数方面。聚乙烯的介电常数为约2. 2?2. 3。功率因数是消耗 和损耗的电能函数，它应当尽可能低，在室温下大约为〇. 0002,这是非常理想的值。尽管聚 乙烯聚合物在高温下容易变形，但是它们的机械性能仍适合在许多应用中作为中压绝缘材 料。然而，聚乙烯均聚物非常容易水树枝化，特别在中压范围的上限值时。 已经尝试制备具有长期电学稳定性的聚乙烯基聚合物。例如，当过氧化二异丙基 苯用作聚乙烯的交联剂时，该过氧化物残余物在固化后起到一段时间的树枝化抑制剂的作 用。然而，这些残余物在使用电力电缆的大多数温度下最终都会损失。1979年3月13日授 予Ashcraft等人的美国专利No. 4, 144, 202中公开了将含至少一个环氧基的有机娃烧作为 树枝化抑制剂混入聚乙烯中。然而，仍然存在对相比这类含硅烷聚乙烯具有改进的耐受树 枝化能力的聚合物绝缘材料的需求。 不同于可以纯态使用的聚乙烯，另一种常见的中压绝缘材料EPR通常含有高含量 的填料以耐受树枝化。当用作中压绝缘材料时，EPR -般含有约20?约50重量％的填料， 最可能为煅烧粘土，并且优选用过氧化物交联。填料的存在赋予EPR高的耐受树枝化发展 的能力。EPR还具有在升高的温度下优于聚乙烯的机械性能。EPR还比聚乙烯具有好得多 的柔性，这对于紧凑空间或者困难的安装是优势。 令人遗憾地，虽然在EPR中使用的填料可以帮助防止树枝化，但填充的EPR -般具 有差的介电性能，即差的介电常数和差的功率因数。填充的EPR的介电常数为约2. 3?约 2. 8。它的功率因数室温下在大约0. 002?大约0. 005的量级，这近似地比聚乙烯差一个数 量级。 因此，聚乙烯和EPR作为电缆应用中的电绝缘材料都具有严重的局限性。尽管聚 乙烯聚合物具有好的电学性能，但它们耐受水树枝化能力差。虽然填充的EPR具有好的耐 受树枝化能力和好的机械性能，但是它的介电性能比聚乙烯聚合物差。 受阻胺光稳定剂或者"HALS"主要用于透明塑料膜、片材或涂层中以防止被光分 解。HALs用于未填充的聚乙烯绝缘材料中。据认为它们能防止由微小放电发出的光所导致 的分解。美国专利5, 719, 218公开了含HALs的光学透明的聚乙烯绝缘配方，其中记载HALs 用于防止通过水树枝化导致的该绝缘材料分解。 授予Kawasaki等人的美国专利4, 302, 849提出使用高分子量聚乙二醇作为解决 聚烯烃聚合物中电绝缘性变本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于电缆的绝缘组合物，其包含：(a)含有聚烯烃的基础聚合物；和(b)添加剂，其包含以下物质的共混物：(i)至少一种快速自由基清除剂，选自低受阻酚、低受阻硫酚、低受阻硫代双酚、脂肪族胺、芳族胺、NOR HALS、羟胺及其混合物；(ii)至少一种长效稳定剂，选自低受阻酚、高受阻酚、含硫增效剂、脂肪族胺、芳族胺、HALS、羟胺及其混合物；和(iii)聚乙二醇。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：马克·R·伊斯特尔，
申请(专利权)人：通用电缆技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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