一种聚合物组合物和包含聚合物组合物的电力电缆制造技术

本发明专利技术涉及一种聚合物组合物和包含聚合物组合物的电力电缆，具体地涉及用于生产AC电力电缆绝缘层的聚合物组合物的应用，并且涉及被至少包含所述聚合物组合物的绝缘层所包围的AC电缆。

A polymer composition and a power cable containing a polymer composition

The invention relates to a polymer composition and polymer composition containing the power cable, in particular for the application of polymer composition for producing AC power cable insulation layer, and to be at least AC cable insulation layer is surrounded by the polymer composition.

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物组合物和包含聚合物组合物的电力电缆本申请是申请日为2011年11月1日、专利技术名称为“一种聚合物组合物和包含聚合物组合物的电力电缆”的中国专利申请号201180053304.9的分案申请。
本专利技术涉及适用于电力电缆层的聚合物组合物，聚合物组合物在电力电缆层中的应用，包含聚合物组合物的电力电缆以及用于制造电缆的方法。
技术介绍
在高压(HP)工艺中制备的聚烯烃广泛用于需求聚合物的应用中，其中聚合物必须满足高的机械和/或电学要求。例如，在电力电缆应用中，特别是在中压(MV)并且尤其是在高压(HV)和超高压(EHV)电缆应用中，聚合物组合物的电学特性具有显著的重要性。此外，在不同的电缆应用中，对于电学特性的要求可以不同，如同在交流电(AC)和直流电(DC)电缆应用之间的情况。典型的电力电缆包括导体，其至少被内部半导体层、绝缘层和外部半导体层以该顺序包围。空间电荷关于电缆中的电场分布，AC和DC之间存在根本差异。AC电缆中的电场容易计算，这是因为其仅仅依赖于一种材料特性，即具有已知温度依赖性的相对电容率(介电常数)。电场不会影响介电常数。另一方面，DC电缆中的电场更为复杂，并且依赖于在绝缘体内部称为空间电荷的电荷的传导、捕获和积累。绝缘体内部的空间电荷将扰乱电场，并且可导致非常高的电应力(介电应力，electricstress)程度，可能太高以至于随后会出现电介质故障(电介质失效)。通常地，空间电荷位于靠近电极处，与附近电极具有相同极性的电荷称为同号电荷，具有相反极性的电荷称为异号电荷。异号电荷将增加该电极处的电场，同号电荷相反将降低电场。Tanδ(介电损耗)由于技术和经济原因，tanδ以及因此介电损耗(其与tanδ成线性比例)要尽可能低：·低损耗意指在电缆绝缘体内，较低量的传送电能作为热能损耗掉。对于电力线操作人员而言，这些损耗将意味着经济损失。·低损耗会降低热耗散(热逃逸，thermalrunaway)的风险，即绝缘体的温度会由于tanδ而增加的不稳定情况。当温度增加时，正常地tanδ也会增加。这将进一步增加介电损耗，因此提高温度。结果是电缆的电介质故障(电介质失效)，需要将其替换。压缩机润滑剂典型地，HP工艺在可达4000bar的高压下操作。在已知的HP反应器系统中，一种或多种起始单体在引入实际的高压聚合反应器中之前需要经过压缩(加压)。压缩机润滑剂通常用在一个或多个超级压缩机(hyper-compressor)中，用于缸体润滑从而提供一种或多种起始单体机械需要的压缩步骤。已经熟知，少量的润滑剂通常经密封渗漏到反应器中，并且与一种或多种单体混合。结果在一种或多种单体实际的聚合步骤期间，反应混合物包含痕量(可达几百ppm)的压缩机润滑剂。这些痕量的压缩机润滑剂可对最终聚合物的电学特性产生影响。作为商用压缩机润滑剂的实例，可以提及例如，聚亚烷基二醇(PAG)：R-[CxRyHz-O]n-H，其中R可以是H或直链或支链烃基，并且x、y、z、n是可以以已知的方式变化的独立的整数，以及基于矿物油的润滑剂(石油蒸馏的副产物)。将基于满足欧洲指令2002/72/EC，AnnexV对于食品接触中使用的塑料而对于石蜡油(液体石蜡，whitemineraloil)设定要求的矿物油的压缩机润滑剂，用于聚合聚合物中，例如尤其是用于食品和制药工业中。此类基于矿物油的润滑剂通常包含一种或多种润滑添加剂，并且还可包含一种或多种其它类型的添加剂，如抗氧化剂。Dow的WO2009012041公开了在高压聚合方法中，其中压缩机用于加压反应物，即一种或多种单体，压缩机润滑剂可对聚合的聚合物的特性产生影响。该文献描述了将包含一个或不含羟基官能团的多元醇聚醚用作压缩机润滑剂，用于防止特别是硅烷改性的HP聚烯烃的过早交联。Dow的WO2009012092公开了组合物，其包含HP(i)无硅烷官能团的聚烯烃和(ii)PAG类型的疏水聚醚多元醇，其中其分子中的至少50％包含不超过单一的羟基官能团。组分(ii)似乎是起源于压缩机润滑剂。该组合物尤其用于W&C应用，并且说明该组合物降低了MV和HV电力电缆中的介电损耗，参见第2页，第0006段。在两个应用中，说明当聚合物用作电缆层材料时，压缩机润滑剂中存在的亲水基团(例如，羟基基团)可导致聚合物吸水增加，其反过来可以分别增加介电损耗或过早硫化。可以通过具有降低数目的羟基官能团的具体PAG类型润滑剂解决该问题。在聚合物领域，需要不断找到适于需要聚合物应用，如具有高要求和严格规定的电线和电缆应用的聚合物。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供用于交流(AC)电力电缆绝缘层的具有改良特性的聚合物组合物，以及具有改良特性的交流(AC)电力电缆。下面详细地描述并定义本专利技术以及另外的目的。具体实施方式本专利技术涉及包含聚烯烃和交联剂的聚合物组合物在用于生产MV、HV或EHVAC电路电缆，优选HV或EHVAC电力电缆的绝缘层中的应用，该电力电缆按以下顺序包括：第一半导体组合物、包含聚合物组合物的绝缘层、包含第二半导体组合物的外部半导体层，以及可选地包含护套组合物的护套层，并且其中，当根据如说明书部分在“测定方法”中所描述的“用于针对10kV电缆测量Tanδ的测试”，在25kV/mm和130℃下测量时，聚合物组合物的介电损耗表示为12.0×10-4以下的tanδ(50Hz)。此外，本专利技术涉及交流电(AC)电力电缆，包括按以下顺序被以下各项所包围的导体：至少一个包含第一半导体组合物的内部半导体层、包含聚合物组合物的绝缘层、包含第二半导体组合物的外部半导体层和可选地包含护套组合物的护套层，其中绝缘层的聚合物组合物包含聚烯烃和交联剂，并且其中当根据如说明书部分在“测定方法”中所描述的“用于针对10kV电缆测量Tanδ的测试”，在25kV/mm和130℃下测量时，聚合物组合物的介电损耗表示为12.0×10-4以下的tanδ(50Hz)。本文中，本专利技术的电缆也简称为“电缆”。本文中，电缆绝缘层的聚合物组合物也称为“聚合物组合物”或“聚合物组合物”。如本文所使用，术语“tanδ”或“tandelta”意指我们所熟知的介电损耗度量的介质损耗角正切(tangentdelta)。如所提及地，下面根据“测定方法”描述用于测定tandelta的方法。上下文中，术语“导体”意指包括一个或多个电线的导体。此外，电缆可以包括一个或多个此类导体。优选地，导体是电导体，并且包括一个或多个金属电线。在高温和高应力下，绝缘层的聚合物组合物以tanδ表示的介电损耗出奇地低。介电损耗是由于偶极子(如羰基)的振动和自由电荷载体(电子、离子)的传导引起的。这些机理的相对重要性取决于测量期间的参数，如温度、电场和频率。在室温和50Hz下，主要的贡献者无疑是偶极子。然而，在高于熔点的温度下，特别是在高电场下，来自自由电荷载体的贡献显著增加。在高应力和高温下介电损耗意想不到地低的聚合物组合物因此有利地具有低导电性，并且是电力电缆，优选交流(AC)电力电缆的绝缘层中高度适合的层材料。此外，甚至当聚合物组合物被半导体层包围时，维持意想不到地低的介电损耗。电缆优选包括护套层。当半导体层和绝缘层与可选并且优选的护套层结合时，则获得较好的AC电力电缆，其特别适本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流电AC电力电缆，包括按以下顺序被以下各项所包围的导体：至少包含第一半导体组合物的内部半导体层、包含聚合物组合物的绝缘层、包含第二半导体组合物的外部半导体层以及可选地包含护套组合物的护套层，其中所述绝缘层的所述聚合物组合物包含聚烯烃和交联剂，并且其中，当根据“用于针对10kV电缆测量Tanδ的测试”，在对应于25kV/mm的50Hz测试电压和130℃下测量时，所述绝缘层的所述聚合物组合物的介电损耗表示为12.0×10

【技术特征摘要】
2010.11.03 EP 10189853.41.一种交流电AC电力电缆，包括按以下顺序被以下各项所包围的导体：至少包含第一半导体组合物的内部半导体层、包含聚合物组合物的绝缘层、包含第二半导体组合物的外部半导体层以及可选地包含护套组合物的护套层，其中所述绝缘层的所述聚合物组合物包含聚烯烃和交联剂，并且其中，当根据“用于针对10kV电缆测量Tanδ的测试”，在对应于25kV/mm的50Hz测试电压和130℃下测量时，所述绝缘层的所述聚合物组合物的介电损耗表示为12.0×10-4以下的tanδ。2.根据权利要求1所述的交流电AC电力电缆，其中当根据“用于针对10kV电缆测量Tanδ的测试”，在对应于25kV/mm的50Hz测试电压和130℃下测量时，所述绝缘层的所述聚合物组合物的介电损耗表示为11.0×10-4以下的tanδ。3.根据前述权利要求中任一项所述的交流电AC电力电缆，其中当根据“用于针对10kV电缆测量Tanδ的测试”，在对应于25kV/mm的50Hz测试电压和130℃下测量时，所述绝缘层的所述聚合物组合物的介电损耗表示为0.01-10.0×10-4，优选0.1-9.0×10-4，更优选0.3-8.0×10-4，更优选0.5-7.0×10-4的tanδ。4.根据权利要求1所述的交流电AC电力电缆，其中所述聚烯烃通过高压方法可获得，所述方法包括：(a)在压缩机中，在压力下压缩一种或多种单体，使用压缩机润滑剂用于润滑，(b)在聚合区域中，将所述单体可选地与一种或多种共聚单体一起聚合，(c)从未反应的产物中分离出获得的聚烯烃，并且在回收区域中回收分离的所述聚烯烃，其中，在步骤(a)中，所述压缩机润滑剂包含矿物油。5.根据权利要求4所述的交流电AC电力电缆，其中所述压缩机润滑剂包含作为矿物油的液体石蜡，并且适于生产用于食品或医学工业的聚合物。6.根据权利要求4所述的交流电AC电力电缆，其中所述矿物油是石蜡油，其满足针对食品接触使用的塑料，2002年8月6日的欧洲指令2002/72/EC，AnnexV对于石蜡油所给出的要求。7.根据前述权利要求中任一项所述的交流电AC电力电缆，其中所述交联剂是过氧化物。8.根据前述权利要求中任一项所述的交流电AC电力电缆，其中所述聚烯烃是饱和LDPE均聚物或乙烯与一种或多种共聚单体的饱和LDPE共聚物，或选自以下的不饱和LDPE聚合物：不饱和LDPE均聚物或乙烯与一种或多种共聚单体的不饱和LDPE共聚物。9.根据前述权利要求中任一项所述的交流电AC电力电缆，其中所述聚烯烃是不饱和LDPE均聚物，或乙烯与至少一种多不饱和共聚单体以及可选地与一种或多种其它共聚单体的不饱和LDPE共聚物，优选所述多不饱和共聚单体由具有至少8个碳原子的直碳链组成，至少4个碳在非共轭双键之间，其中至少一个是末端，更优选地，...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌尔夫·尼尔松，安尼卡·斯梅德贝里，艾尔弗雷德·坎姆普斯，
申请(专利权)人：博瑞立斯有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT