包含热塑性塑料并且具有有利性质的电力缆线聚合物组合物制造技术

本发明专利技术涉及包含氯含量小于X的热塑性聚乙烯(其中X为10ppm)的电力缆线聚合物组合物、电力缆线例如高压直流(HV DC)电力缆线、电力缆线聚合物绝缘层、聚合物组合物用于生产电力缆线层的用途以及用于生产电力缆线的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含热塑性塑料并且具有有利性质的电力缆线聚合物组合物
本专利技术涉及包含氯含量小于X的热塑性聚乙烯(其中X为10ppm)的电力缆线聚合物组合物、电力缆线例如高压直流(HVDC)、电力缆线聚合物绝缘层、聚合物组合物用于生产电力缆线层的用途以及用于生产电力缆线的方法。
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，其中聚合物必须满足高机械和/或电气要求。例如，在电力缆线应用中，特别是在中压(MV)，并且尤其是在高压(HV)和超高压(EHV)缆线应用中，聚合物组合物的电性能具有重要意义。此外，与交流(AC)和直流(DC)缆线应用之间的情况一样，不同的缆线应用中的重要的电学特性可能不同。缆线交联典型的电力缆线包含至少由内部半导体层、绝缘层和外部半导体层依次围绕的导体。缆线通常通过在导体上挤出各层来生产。一个或多个所述层中的聚合物材料通常是交联的，以便改善例如缆线的一个或多个层中的聚合物的热变耐性、蠕变性能、机械强度、化学耐性和耐磨性。在聚合物的交联反应中，主要形成互聚物交联(桥)。交联可以使用例如自由基产生化合物例如过氧化物来实现。自由基产生剂典型在导体上的一个或多个层挤出之前或期间掺入到层材料中。在形成分层缆线之后，然后缆线经历交联步骤以引发自由基形成，并从而进行交联反应。过氧化物是例如在聚合物工业中针对所述聚合物修饰使用的非常常见的自由基产生化合物。所得到的过氧化物的分解产物可能包括不希望的挥发性副产物，因为它们可能对缆线的电性能产生负面影响。因此，挥发性分解产物(如甲烷，例如其中使用了例如二枯基过氧化物)常规在交联和冷却步骤后减少至最少或去除。这种去除步骤通常被称为脱气步骤。脱气步骤是耗时且耗能的，并且因此在缆线制造过程中是昂贵的操作。而且，所使用的缆线生产线和希望的生产速度可以对缆线材料带来限制，尤其是当制造更大尺寸的电力缆线时。电导率DC电导率是例如用于高压直流(HVDC)缆线的绝缘材料的重要材料特性。首先，这种性质的温度和电场依赖将影响电场。第二个问题是以下事实，即在绝缘层内通过在内外部半导体层之间流动的泄漏电流产生热量。此泄漏电流取决于绝缘的电场和DC电导率。绝缘材料的高DC电导率甚至会在高应力/高温条件下导致热失控，并且随后绝缘系统击穿。因此，DC电导率必须足够低以避免热失控。因此，在HVDC缆线中，绝缘层被泄泄漏电流加热。对于特殊的缆线设计，加热与绝缘DC电导率×(电场)2成比例。因此，如果电压增加，将产生更加多的热。EP2548208披露了用于生产直流(DC)电力缆线的各层的聚合物组合物，其中该聚合物组合物包含聚烯烃(为聚乙烯或聚丙烯)。对于增加电力缆线，并且特别是直流(DC)电力缆线的电压存在高度需求，并且因此需要持续寻找具有减小的DC电导率的替代聚合物组合物。这种聚合物组合物还应适当地具有要求高的电力缆线实施例所需的良好机械性能。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供具有有利的电性能(例如直流(DC)低DC电导率)的电力缆线聚合物组合物。本专利技术提供了一种电力缆线聚合物组合物，该电力缆线聚合物组合物包含氯含量小于X(其中X为10ppm)的热塑性聚乙烯。意外的是，本专利技术的电力缆线聚合物组合物具有有利的电性能，即该电力缆线聚合物组合物的DC电导率减小，即降低或低下。即是，与适用于电力缆线的常规聚合物材料的DC电导率相比，本专利技术的电力缆线聚合物组合物的DC电导率减小，同时保持所希望的机械性能。“减小”、“降低”或“低”的DC电导率可以在这里互换使用，并且意味着它是从如此处“测定方法”下所述的DC电导率测量中获得的减小的值。低DC电导率有益于最小化例如电力缆线的绝缘层中的不希望的热量形成。此外，电力缆线聚合物组合物意外地具有低DC电导率，并且无需通过交联剂如过氧化物进行的任何交联而产生。另外，非交联电力缆线聚合物组合物仍然可以满足，例如，如对电力缆线的绝缘层所希望的机械性能。具有非常低水平的氯(即，氯含量小于X，即，与例如齐格勒纳塔聚合PE相比非常低水平的氯)的热塑性聚乙烯将不需要除酸剂来防止由盐酸引起的腐蚀。这是明显的优点，因为除酸剂典型增加DC电导率，如上所述，可以导致电力缆线的热击穿。根据本专利技术的电力缆线聚合物组合物受益于高的化学清洁度，因此低量的氯是有益的。此外，低氯含量还允许省略含有较高量氯的聚合物组合物中所需的除酸剂。不存在除酸剂也有利地有助于材料的较低DC电导率，因为可以看作电荷载体的物质不需要被添加到组合物中。另外，所述热塑性聚乙烯可以选自乙烯均聚物或乙烯与一种或多种共聚单体的共聚物。根据本专利技术，聚合物组合物和电力缆线聚合物组合物之间的差异在于，该电力缆线聚合物组合物具有少量不希望的颗粒/污染物，即不是组合物的一部分的固体材料。因此，根据本专利技术，电力缆线聚合物组合物具有高水平的“物理清洁度”。少量不希望的颗粒/污染物是电力缆线聚合物组合物的先决条件，否则电力缆线将容易发生电击穿。因此，在电力缆线中，不具有低且受控水平的不希望的颗粒/污染物的一般聚合物组合物可能不起作用。为了确保低量的不希望的污染物，电力缆线聚合物组合物通常以高度优化的工艺生产，并以适于电力缆线聚合物组合物的特殊包装递送以阻止污染物的水平。对于HVDC电力缆线，有助于DC电导率的分子种类的浓度也必须保持在非常低的水平，即“化学清洁度”必须较高。否则，如上所述，存在电力缆线的热击穿的风险。另外，氯含量小于X的热塑性聚乙烯可以通过在催化剂例如单位点催化剂或铬催化剂存在下的聚合来生产。单位点催化剂和铬催化剂都是常规的配位催化剂。该组单位点催化剂由金属茂和非金属茂催化剂组成。通过在单位点聚合催化剂存在下进行聚合，任选地在例如溶液工艺中，可以生产如本文所述的所述“氯含量小于X的热塑性聚乙烯”。单位点催化剂合适地可以是金属茂催化剂。这种催化剂包含含有环戊二烯基、茚基或芴基配体的过渡金属化合物。催化剂含有例如两个环戊二烯基、茚基或芴基配体，其可以由优选含有一个或多个硅和/或碳原子的基团桥连。另外，配体可以具有取代基，例如烷基、芳基、芳基烷基、烷基芳基、甲硅烷基、甲硅烷氧基、烷氧基等。合适的金属茂化合物是本领域已知的，并且披露于WO-A-97/28170、WO-A-98/32776、WO-A-99/61489、WO-A-03/010208、WO-A-03/051934、WO-A-03/051514、WO-A-2004/085499、EP-A-1752462和EP-A-1739103中。尤其，金属茂化合物必须能够生产具有足够高分子量的聚乙烯。尤其是已经发现，具有铪作为过渡金属原子的金属茂化合物或包含茚基或四氢茚基型配体的金属茂化合物通常具有希望的特性。合适的金属茂化合物的一个实例是具有锆、钛或铪作为过渡金属和一个或多个具有带有甲硅烷氧基取代基的茚基结构的配体的金属茂化合物的组，例如[亚乙基双(3,7-二(三异丙基甲硅烷氧基)-茚-1-基)]二氯化锆(外消旋和内消旋)、[亚乙基双(4,7-二(三异丙基甲硅烷氧基)茚-1-基)]二氯化锆(外消旋和内消旋)、[亚乙基双(5-叔丁基二甲基甲硅烷氧基)茚-1-基)]二氯化锆(外消旋和内消旋)、双(5-叔丁基二甲基甲硅烷氧基)茚-1-基)二氯化锆、[二甲基亚甲硅烷基双本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力缆线聚合物组合物，其特征在于，该聚合物组合物包含氯含量小于X的热塑性聚乙烯，其中X为10ppm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.19 EP 14199214.91.一种电力缆线聚合物组合物，其特征在于，该聚合物组合物包含氯含量小于X的热塑性聚乙烯，其中X为10ppm。2.根据权利要求1所述的电力缆线聚合物组合物，其中该电力缆线聚合物组合物是电力缆线绝缘聚合物组合物。3.根据权利要求1或2所述的电力缆线聚合物组合物，其中该电力缆线聚合物组合物是热塑性电力缆线聚合物组合物。4.根据前述权利要求中任一项所述的电力缆线聚合物组合物，其中该电力缆线聚合物组合物是高压(HV)和/或超高压(EHV)电力缆线聚合物组合物。5.根据前述权利要求中任一项所述的电力缆线聚合物组合物，其中该电力缆线聚合物组合物是高压直流(HVDC)和/或超高压直流(EHVDC)电力缆线聚合物组合物。6.根据前述权利要求中任一项所述的电力缆线聚合物组合物，其中该热塑性聚乙烯选自单位点聚乙烯和铬催化剂聚乙烯的组。7.根据前述权利要求中任一项所述的电力缆线聚合物组合物，其中当根据如“测定方法”下所述的DC电导法测量时，该电力缆线聚合物组合物具有的DC电导率为45fS/m或更小，例如40fS/m或更小，例如35fS/m或更小，例如30fS/m或更小，例如25fS/m或更小，例如20fS/m或更小，例如17fS/m或更小，例如15fS/m或更小，例如0.01至45fS/m，例如0.01至40fS/m，例如0.05至45fS/m，例如0.05至40fS/m，例如0.05至35fS/m，例如0.05至30fS/m，例如0.05至20fS/m，例如0.05至10.0fS/m，例如0.05至9.0fS/m，例如0.05至8.0fS/m，例如0.01至9.0fS/m，例如0.01至8.0fS/m，例如0.05至5.0fS/m，例如0.05至4.0fS/m，例如0.01至3.0fS/m，或例如0.01至2.0fS/m。8.根据前述权利要求中任一项所述的电力缆线聚合物组合物，其中当根据如“测定方法”下所述的DC电导法测量时，该电力缆线聚合物组合物具有的DC电导率为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·英格伦，PO·哈格斯特兰德，V·埃里克森，A·斯迈德博格，
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