新的交联聚合物组合物、结构化层及电缆制造技术

本发明专利技术涉及包含交联聚烯烃的交联聚合物组合物，其中所述聚合物组合物在交联之前包含聚烯烃和过氧化物，所述过氧化物的量小于35mmol‑O‑O‑/kg聚合物组合物，其特征在于所述交联聚合物组合物在70℃下已经与半导体组合物直接接触24小时，并且此后所述交联聚合物组合物具有150fS/m或更小的DC电导率，其中所述DC电导率根据如在“测定方法”中所述的“DC电导率方法”，在70℃和30kV/mm的平均电场下在所述交联聚合物组合物的板上从所述交联聚合物组合物的未脱气的并且1mm厚的板样品进行测量；层状结构，电缆，例如电力电缆，所述交联聚合物组合物以及所述结构化层用于生产交联电力电缆，例如交联直流(DC)电力电缆的用途；以及用于生产电缆的工艺。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】新的交联聚合物组合物、结构化层及电缆专利
本专利技术涉及聚合物组合物，交联聚合物组合物，电力电缆绝缘体和电力电缆，该聚合物组合物，交联聚合物组合物，电力电缆绝缘体和电力电缆可特别用于高压(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。本专利技术还涉及一种用于减少即提供交联聚合物组合物的低的DC电导率的方法，以及该聚合物组合物和交联聚合物组合物的用途。
技术介绍
在高压(HP)工艺中生产的聚烯烃广泛用于苛刻的聚合物应用中，其中聚合物必须满足高机械和/或电气要求。例如在电力电缆的应用，特别是在中压(MV)并且特别是在高电压(HV)和超高压(EHV)电缆应用中，聚合物组合物的电性能具有显著重要性。此外，电性能重要性在不同的电缆应用中可能不同，如在交流(AC)和直流(DC)电缆应用之间的情况那样。电缆的交联典型的电力电缆按顺序包括至少由内部半导体层、绝缘层和外部半导体层包围的导体。电缆通常通过在导体上挤出层来生产。在一个或多个所述层中的聚合物材料然后通常被交联以改善例如在电缆的层中的聚合物的耐热和耐变形性、蠕变性能、机械强度、耐化学性和耐磨性。在聚合物互聚物的交联反应中，主要形成交联(桥)。交联可以使用例如自由基产生化合物(例如过氧化物)实现。自由基产生剂典型地在导体上的层挤出之前或期间结合到层材料中。形成层状电缆后，将电缆然后经受交联步骤，其中引发自由基形成以及由此交联反应。过氧化物是在聚合物工业中用于所述聚合物改性所使用的非常常见的自由基产生化合物。所得的过氧化物分解产物可能包括不希望的挥发性副产物，因为它们可能对电缆的电性能具有负面影响。因此，挥发性分解产物如甲烷(其中例如使用二枯基过氧化物)常规地在交联和冷却步骤之后降低到最低或被去除。这种去除步骤通常被称为脱气步骤。脱气步骤是耗时间和耗能的，并且因此是在电缆制造过程中的昂贵操作。此外，所使用的电缆生产线和希望的生产速度可能给电缆材料带来限制，特别是当生产较大尺寸的电力电缆时。电导率本文称为DC电导率的DC电导率是重要的材料性能，例如对于高压直流(HVDC)电缆的绝缘材料。首先，该性能的温度和电场依赖性将影响所得到的电场。第二个问题是通过在内部半导体层和外部半导体层之间流动的漏电流在绝缘体内部产生热的事实。该漏电流取决于电场和绝缘体的DC电导率。绝缘材料的高DC电导率甚至可能导致在高应力/高温条件下的热失控。因此，DC电导率必须足够低，以避免热失控。因此，在HVDC电缆中，绝缘体被漏电流加热。对于特定的电缆设计，加热与绝缘体电导率×(电场)2成比例。因此，如果电场增加，将产生远远更多的热。存在增加电力电缆的电压以实现例如DC电力电缆的增加的电力传输的高要求，并且例如EP2499172提供了包含聚烯烃的聚合物组合物，并且该聚合物组合物具有使其适合于DC电力电缆的性能。然而，仍然存在找到具有降低的DC电导率的替代聚合物组合物的持续需要。这种聚合物组合物还应当适当地具有对于要求的电力电缆实施例所需的良好的机械性能。专利技术目的本专利技术的一个目的是提供包含交联聚烯烃的交联聚合物组合物，并且该交联聚合物组合物具有出人意料的适用于电力电缆(例如DC电力电缆)的有利性能。本专利技术的另一个目的是提供一种层状结构，其包括聚合物层和至少一个与该聚合物层相邻的半导体层，该聚合物层包括交联聚合物层组合物。本专利技术的另一个目的是提供一种包括本专利技术的交联聚合物组合物或层状结构的电缆。本专利技术的另一个目的是提供根据本专利技术的交联聚合物组合物或结构化层用于生产交联电力电缆，例如交联DC电力电缆的用途。本专利技术的另一个目的是提供一种用于生产电缆或结构化层的方法。本文中详细描述和定义了本专利技术及其进一步的目的。专利技术描述本专利技术提供了一种包含交联聚烯烃的交联聚合物组合物，其中该聚合物组合物在交联之前包含聚烯烃和过氧化物，该过氧化物的量小于35mmol-O-O-/kg聚合物组合物，其特征在于该交联聚合物组合物在70℃组合物直接接触24小时，并且此后该交联聚合物组合物具有150fS/m或更小的电导率，其中该DC电导率根据如在“测定方法”中所述的“DC电导率方法”，在70℃和30kV/mm的平均电场下在该交联聚合物组合物的板(plaque)上从该交联聚合物组合物的未脱气的并且1mm厚的板样品进行测量。交联聚合物组合物或交联聚烯烃分别通过自由基反应使用如本文所述的在交联之前存在于聚合物组合物中的过氧化物量交联。交联聚合物组合物具有典型的网络，互聚物交联(桥)，如本领域公知的。对于技术人员显而易见的是，该交联聚合物可以并且在本文中用在交联之前或之后存在于聚合物组合物或聚烯烃中的特征定义，如从上下文中所述或显而易见的。例如，聚合物组合物中聚烯烃，过氧化物和任何抗氧化剂的量以及2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯的存在和量，或者聚烯烃组分的类型和组成性能，例如MFR，密度和/或不饱和度，除非另有说明，在交联之前定义。此外，交联后的特征是例如从交联聚合物组合物测量的DC电导率、交联度或机械性能。单位“mmol-O-O/kg聚合物组合物”在本文中是指当在交联之前从聚合物组合物测量时，每kg聚合物组合物的过氧化物官能团的含量(mmol)。例如，基于聚合物组合物的总量(100wt％)，35mmol-O-O-/kg聚合物组合物对应于0.95wt％的公知的二枯基过氧化物。如早先在EP2499172中描述的，当使用本文定义的低量的过氧化物(例如公知的二枯基过氧化物)交联时，交联聚合物组合物的DC电导率与使用相同的过氧化物(但典型量为37至55mmol-OO-/kg聚合物组合物，其对应于常规用于电力电缆交联使用的1.0至2.5wt％的二枯基过氧化物)交联相同聚合物材料后获得的DC电导率相比降低，即更低。根据本专利技术的交联聚合物组合物已经显示出出人意料的有利性能，例如，对相互作用的优异的稳健性。因此，根据本专利技术的交联聚合物组合物在与半导体组合物直接接触后显示出维持在意想不到的低水平的电导率。将根据本专利技术的交联聚合物组合物和参考聚合物组合物都根据如在“测定方法”中所述的“DC电导率方法”的调节步骤在70℃下与所述半导体组合物直接接触24小时，其中根据本专利技术的交联聚合物组合物显示出维持在意想不到的低水平的DC电导率。在外部接触之后交联聚合物组合物的保持的低DC电导率有助于本专利技术的交联聚合物组合物的有利的电性能，并且是根据如本文在“测定方法”中所述的“DC电导率法”测量的。有助于本专利技术的层状结构和电缆的有利的电性能的交联聚合物组合物的维持的低DC电导率在本文中使用如本文中“测定方法”中描述的“DC电导率法”表征和表示。本专利技术进一步提供包含交联聚烯烃的交联聚合物组合物，其中该聚合物组合物在交联之前(即在其被交联之前)包含聚烯烃和过氧化物，该过氧化物的量为34mmol-OO-/kg聚合物组合物或更低，例如33mmol-O-O-/kg聚合物组合物或更低，例如5.0至30mmol-O-O-/kg聚合物组合物，例如7.0至30mmol-O-O-/kg聚合物组合物，例如10.0至30mmol-O-O-/kg聚合物组合物，例如15至30mmol-O-O-/kg聚合物组合物。根据本专利技术的交联聚合物组合物的保持的低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含交联聚烯烃的交联聚合物组合物，其中所述聚合物组合物在交联之前包含聚烯烃和过氧化物，所述过氧化物的量小于35mmol‑O‑O‑/kg聚合物组合物，其特征在于所述交联聚合物组合物在70℃下已经与半导体组合物直接接触24小时，并且此后所述交联聚合物组合物具有150fS/m或更小的DC电导率，其中所述DC电导率根据如在“测定方法”中所述的“DC电导率方法”，在70℃和30kV/mm的平均电场下在所述交联聚合物组合物的板上从所述交联聚合物组合物的未脱气的并且1mm厚的板样品进行测量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.19 EP 14181348.51.一种包含交联聚烯烃的交联聚合物组合物，其中所述聚合物组合物在交联之前包含聚烯烃和过氧化物，所述过氧化物的量小于35mmol-O-O-/kg聚合物组合物，其特征在于所述交联聚合物组合物在70℃下已经与半导体组合物直接接触24小时，并且此后所述交联聚合物组合物具有150fS/m或更小的DC电导率，其中所述DC电导率根据如在“测定方法”中所述的“DC电导率方法”，在70℃和30kV/mm的平均电场下在所述交联聚合物组合物的板上从所述交联聚合物组合物的未脱气的并且1mm厚的板样品进行测量。2.根据权利要求1所述的交联聚合物组合物，其中所述聚合物组合物在交联之前包含34mmol-O-O-/kg聚合物组合物或更低，例如33mmol-O-O-/kg聚合物组合物或更低，例如5.0至30mmol-O-O-/kg聚合物组合物，例如，7.0至30mmol-O-O/kg聚合物组合物，例如10.0至30mmol-O-O/kg聚合物组合物，例如15至30mmol-O-O/kg聚合物组合物的量的过氧化物。3.根据前述权利要求中任一项所述的交联聚合物组合物，其中所述聚烯烃是低密度聚乙烯(LDPE)，其选自任选不饱和的LDPE均聚物或乙烯与一种或多种共聚单体的任选不饱和LDPE共聚物。4.根据前述权利要求中任一项所述的交联聚合物组合物，其中所述聚烯烃是乙烯与至少一种多不饱和共聚单体以及任选地与一种或多种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个碳原子和在非共轭双键之间的至少4个碳其中至少一个是末端的直链碳链组成，例如所述多不饱和共聚单体是二烯，例如包含至少八个碳原子的二烯，第一碳-碳双键是末端并且第二碳-碳双键与该第一碳双键非共轭，例如选自C8至C14非共轭二烯或其混合物的二烯，例如选自1,7-辛二烯、1,9-癸二烯、1,11-十二碳二烯、1,13-十四碳二烯、7-甲基-1,6-辛二烯、9-甲基-1,8-癸二烯或它们的混合物，例如选自1,7-辛二烯、1,9-癸二烯、1,11-十二碳二烯、1,13-十四碳二烯或其任何混合物；并且其中所述聚烯烃含有总量为至少0.1；至少0.2；至少0.3或可替代地至少0.4/1000个碳原子的碳-碳双键/1000个碳原子。...

【专利技术属性】
技术研发人员：安尼卡·斯迈德伯格，威尔哥特·恩隆德，佩尔奥拉·哈格斯特兰德，弗吉尼亚·埃里克松，埃米·西尔弗伯格，
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