经交联的聚合物组合物、电力电缆绝缘和电力电缆制造技术

本发明专利技术涉及在高压(HV)和超高压(EHV)电缆应用直流(DC)应用中有用的经交联的聚合物组合物及其用途、电力电缆绝缘和电力电缆，该经交联的聚合物组合物通过使聚合物组合物进行交联而获得，该聚合物组合物包括具有至少1.7g/10min的根据ISO 1133在190℃和2.16kg负荷下测量的熔体流动速率(MFR2)的聚烯烃、过氧化物和含硫抗氧化剂，其特征在于该经交联的聚合物组合物具有根据ASTM‑D3895、ISO/CD 11357和EN 728采用差示扫描量热仪(DSC)确定的对应于Z分钟的氧化诱导时间，并包括根据BTM2222采用HPLC确定的对应于W ppm的量的过氧化物副产物，其中Z1≤Z≤Z2，W1≤W≤W2，且W≤p‑270*Z，其中Z1为0，Z2为60，W1为0以及W2为9500，且p为18500。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种经交联的聚合物组合物、一种电力电缆绝缘和一种电力电缆，该聚合物组合物、经交联的聚合物组合物、电力电缆绝缘、和电力电缆在高压(HV)和超高压(EHV)电缆应用，例如高压直流(HVDC)应用和超高压直流(EHVDC)应用中可能特别有用。本专利技术还涉及经交联的聚合物组合物的用途。
技术介绍
在高压法(HP)法中生产的聚烯烃被广泛用于对聚合物要求高的应用中，其中聚合物必须满足高的力学和/或电学要求。比如在电力电缆应用中，特别是在中压(MV)和尤其是在高压(HV)和超高压(EHV)电缆应用中，聚合物组合物的电性能非常重要。此外，电性能的重要性在不同的电缆应用中可能不同，交流(AC)电缆和直流(DC)电缆应用之间就是这样的。电缆的交联典型的电力电缆包括至少被内部半导体层、绝缘层和外部半导体层以这样的顺序围绕的导体。通常通过在导体上挤出层来生产电缆。然后一层以上所述层中的聚合物材料被正常交联以改善电缆的层中的聚合物的耐热性和抗变形性、蠕变性能、机械强度、耐化学性和耐磨性。在聚合物的交联反应中，首先形成共聚体交联(桥)。采用诸如自由基生成化合物，如过氧化物可以实现交联。在导体上挤出层之前或过程中通常将自由基生成剂结合至层材料。在形成层状电缆后，对电缆进行交联步骤以引发自由基形成及由此的交联反应。过氧化物为特别在聚合物工业中所使用的用于所述聚合物改性的非常常见的自由基生成化合物。所产生的过氧化物的分解产物可以包含挥发性的不想要的副产物，因为它们对电缆的电性能可能具有负面的影响。因此，诸如在使用例如过氧化二异丙苯的情况下，在交联和冷却步骤之后将挥发性的分解产物(如甲烷)降至最低或除去。通常将该移除步骤称为脱气步骤。脱气步骤耗时间且耗能量，因此，在电缆制造过程中是高代价的操作。所使用的电缆生产线和所需的生产速度也对电缆材料带来限制，尤其是当生产较大尺寸的电力电缆时。电导率DC电导率诸如对用于高压直流(HVDC)电缆的绝缘材料来说是非常重要的材料性能。首先，该性能的温度和电场依赖性会影响电场。第二个问题为内部半导体层和外部半导体层之间流动的漏电电流会在绝缘内部形成热这一事实。该漏电电流取决于电场和绝缘的电导率。在高压/高温条件下，绝缘材料的高电导率甚至可以导致热耗散。因此电导率有必要足够低以避免热耗散。因此，在HVDC电缆中，绝缘被漏电电流加热。对于特定的电缆设计而言，加热与绝缘电导率×(电场)2成正比。因此，如果增加电压，会产生更多的热量。高度需要增加电力电缆的电压以实现例如直流DC电力电缆的增加的电力传输，且诸如EP2499172提供了包括聚烯烃且具有使其适合用于DC电力电缆的性能的聚合物组合物。然而，仍持续需要寻找具有降低的电导率的可选的聚合物组合物。该聚合物组合物也应适当地具有对要求高的电力电缆实施方式所要求的良好的机械性能。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种可选的经交联的聚合物组合物，该经交联的聚合物组合物是通过使聚合物组合物进行交联而获得的，具有令人惊讶的适合用于电力电缆(诸如DC电力电缆)的有利性能，该聚合物组合物包括聚烯烃、过氧化物和含硫抗氧化物。本专利技术的另一个目的是提供一种包括本专利技术的经交联的聚合物组合物的电力电缆绝缘。本专利技术的另一个目的是提供一种电力电缆，诸如直流(DC)电力电缆，其包括本发明的经交联的聚合物组合物或电力电缆绝缘。本专利技术的还另一个目的是本专利技术的经交联的聚合物组合物用于生产交联电力电缆，诸如交联直流(DC)电力电缆的至少一层，诸如至少绝缘层的用途。本文对本专利技术及其其它目的进行详细描述和限定。具体实施方式本专利技术提供了一种通过使聚合物组合物进行交联而获得的经交联的聚合物组合物，该聚合物组合物具有至少1.7的熔体流动速率(MFR)并包括聚烯烃、过氧化物和含硫抗氧化剂，其特征在于该经交联的聚合物组合物具有根据ASTM-D3895、ISO/CD11357和EN728采用差示扫描量热仪(DSC)确定的对应于Z分钟的氧化诱导时间，并包括根据BTM2222采用HPLC确定的对应于Wppm的量的过氧化物副产物，其中Z1≤Z≤Z2，W1≤W≤W2，且W≤p-270*Z，其中Z1为0，Z2为60，W1为0以及W2为9500，且p为18500。经交联的聚合物组合物包括如以上、以下或在在权利要求中所限定的量的聚烯烃和过氧化物副产物，并具有如以上、以下或在在权利要求中所限定的氧化诱导时间。经交联的聚合物组合物是在含硫抗氧化剂的存在下采用过氧化物通过自由基反应进行交联的。经交联的聚合物组合物具有典型的本领域众所周知的网络，特别是共聚体交联(桥)。在“测定方法”中描述了根据ASTM-D3895、ISO/CD11357和EN728采用差示扫描量热仪(DSC)确定的氧化诱导时间法。过氧化物副产物的量对应于根据BTM2222采用HPLC确定的Wppm。注意本文中的熔体流动速率(MFR)是指MFR2(2.16kg，190℃)。本专利技术的经交联的聚合物组合物可以通过使聚合物组合物进行交联而获得，该聚合物组合物具有至少1.7的熔体流动速率(MFR)并包括聚烯烃、过氧化物和含硫抗氧化剂，其中过氧化物的量对应于X毫摩尔–O-O-/千克聚合物组合物，且含硫抗氧化剂的量对应于Y毫摩尔–OH/千克聚合物组合物，其中将“Y毫摩尔–OH/千克聚合物组合物”中的“–OH”理解为酚–OH，Y1≤Y≤Y2，X≤45且0.9*Y+m≤X≤n-k*Y，其中Y1为0.50且Y2为10，且m为0.8，n为70且k为4.7；和其中所述聚合物组合物具有至少1.7的熔体流动速率(MFR)，和所述聚合物组合物包括少于0.05重量％的2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯.。如本文中所描述的，本专利技术的经交联的聚合物组合物的亚组、性能和实施方式同样且独立地适用于本专利技术的电力电缆绝缘和电力电缆，如本文中所述。本专利技术的另一个实施方式公开了一种经交联的聚合物组合物，其中所述经交联的聚合物组合物通过将如本文中所述的聚合物组合物进行交联而获得。本专利技术的再另一个实施方式公开了一种经交联的聚合物组合物，该经交联的聚合物组合物是以包括将如本文中所述的聚合物组合物暴露于固化步骤的方法获得的，在该固化步骤中所述聚合物组合物进行了交联。可以在众所周知的根据交联剂的类型选择的升高的温度下进行交联。比如通常温度高于150℃，如为160至350℃，然而并不限于此。本专利技术的另一个实施方式公开了一种经交联的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过使聚合物组合物进行交联而获得的经交联的聚合物组合物，所述聚合物组合物具有至少1.7的熔体流动速率(MFR)并包括聚烯烃、过氧化物和含硫抗氧化剂，其特征在于所述经交联的聚合物组合物具有根据ASTM‑D3895、ISO/CD 11357和EN 728采用差示扫描量热仪(DSC)确定的对应于Z分钟的氧化诱导时间，并包括根据BTM2222采用HPLC确定的对应于W ppm的量的过氧化物副产物，其中Z1≤Z≤Z2，W1≤W≤W2，且W≤p‑270*Z，其中Z1为0，Z2为60，W1为0以及W2为9500，且p为18500。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.19 EP 13198411.41.一种通过使聚合物组合物进行交联而获得的经交联的聚合物组合物，所述聚合物组
合物具有至少1.7的熔体流动速率(MFR)并包括聚烯烃、过氧化物和含硫抗氧化剂，其特征
在于所述经交联的聚合物组合物具有根据ASTM-D3895、ISO/CD11357和EN728采用差示扫
描量热仪(DSC)确定的对应于Z分钟的氧化诱导时间，并包括根据BTM2222采用HPLC确定的
对应于Wppm的量的过氧化物副产物，其中
Z1≤Z≤Z2，W1≤W≤W2，且
W≤p-270*Z，其中
Z1为0，Z2为60，W1为0以及W2为9500，且p为18500。
2.根据权利要求1所述的经交联的聚合物组合物，其中
Z1为2，Z2为20，W2为9000，且p为16000。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的经交联的聚合物组合物，其中所述经交联的聚合
物组合物是通过使包括聚烯烃、过氧化物和含硫抗氧化剂的聚合物组合物进行交联而获得
的，其中过氧化物的量对应于X毫摩尔–O-O-/千克聚合物组合物，且含硫抗氧化剂的量对应
于Y毫摩尔–OH/千克聚合物组合物，其中
Y1≤Y≤Y2，X≤45且
0.9*Y+m≤X≤n-k*Y，其中
Y1为0.50且Y2为10，且
m为0.8，n为70且k为4.7；和
其中所述聚合物组合物具有至少1.7的熔体流动速率(MFR)，和
所述聚合物组合物包括少于0.05％按重量计(重量％)的2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的经交联的聚合物组合物，其中将所述聚合物组合
物暴露于所述固化步骤，在所述固化步骤中，所述聚合物组合物的最高温度例如高于150
℃，诸如为160至350℃，诸如低于280℃，诸如250℃或更低，或，例如180℃或更低。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的经交联的聚合物组合物，其中所述聚合物组合物
包括少于0.03％按重量计(重量％)的2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的经交联的聚合物组合物，其中所述聚烯烃为选自
任选地不饱和LDPE均聚物或乙烯与一种以上共聚单体的任选地不饱和LDPE共聚物的低密
度聚乙烯(LDPE)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的经交联的聚合物组合物，其中所述聚烯烃为乙烯
与至少一种多不饱和共聚单体以及任选地与一种以上其它共聚单体的不饱和LDPE共聚物，
其中所述多不饱和共聚单体例如由具有至少8个碳原子和在至...

【专利技术属性】
技术研发人员：佩尔奥拉·哈格斯特兰德，威尔哥特·恩隆德，安尼卡·斯迈德伯格，安德里亚斯·法尔卡斯，卡尔奥洛夫·奥尔森，
申请(专利权)人：博里利斯股份公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT