半导体聚合物组合物制造技术

本发明专利技术提供了一种半导体聚合物组合物，包含(a)乙烯乙酸乙烯酯共聚物的基础聚合物，(b)至少25wt％的炭黑；和(c)至少1wt％的乙烯乙酸乙烯酯蜡。乙烯酯蜡。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体聚合物组合物


[0001]本专利技术涉及一种半导体聚合物组合物，包含乙烯乙酸乙烯酯(EVA)的基础聚合物、导电组分炭黑和乙烯乙酸乙烯酯蜡。本专利技术进一步涉及多层电缆中的层，诸如电力电缆中的粘合半导体层，包含半导体聚合物组合物，制备和/或生产该半导体聚合物组合物的方法，以及包含由该半导体聚合物组合物获得的半导体层的电缆，以及该半导体聚合物组合物用于降低配混期间能耗的用途。

技术介绍

[0002]在导线和电缆(W&C)应用中，典型的电缆包含至少一个导体，该导体被一层或多层聚合物材料包围。在包括中压(MV)、高压(HV)和超高压(EHV)应用的电力电缆应用中，所述导体依次被包括内半导体层、绝缘层和外半导体层的若干层包围。可以向这些层中添加另外的层，例如筛网和/或辅助阻挡层，例如一个或多个水阻挡层和一个或多个护套层。此外，重要的电性能在不同的电缆应用中可能不同，如同交流(AC)和直流(DC)电缆应用之间的情况。
[0003]绝缘层和半导体层通常由优选交联的乙烯均聚物和/或共聚物组成。LDPE(低密度聚乙烯，即在高压下通过自由基聚合制备的聚乙烯)与过氧化物如二枯基过氧化合物交联，与电缆的挤出相关，已经成为主要的电缆绝缘层材料。
[0004]典型的电缆通常通过挤出导体上的层而生产。这种聚合物半导体层众所周知，并广泛用于额定电压大于6kV的介电电力电缆。这些层用于在导体和绝缘体之间以及绝缘体和地电位或中性电位之间提供中间电阻率层。
[0005]此外，还已知聚合物(例如聚烯烃)的交联实质上有助于改善聚合物的耐热性和耐变形性、机械强度、耐化学性和耐磨性。因此，交联聚合物广泛用于不同的终端应用中，例如上述导线和电缆(W&C)应用。
[0006]半导体层广泛用于额定电压大于6kV的介电电力电缆。半导体层的目的是为绝缘体中的电场提供光滑的界面，从而通过防止导电层和介电层界面处的局部放电来延长电力电缆的使用寿命，即长期活力。
[0007]WO2011/109243描述了一种导体屏蔽组合物，包含乙烯乙酸乙烯酯、导电炭黑；聚乙二醇；和可以是乙烯乙酸乙烯酯蜡的蜡质添加剂。蜡质添加剂和PEG的组合据说改善了电老化性能。
[0008]当制备用于这种半导体层的半导体聚合物组合物时，该组合物在配混过程中通过合适的配混设备进行配混，例如使用密炼机(如Banbury或Bolling)、连续单螺杆(如BUSS混合器)或连续双螺杆(如Farrel)或连续混合器(如Werner&Pfleiderer)。该组合物包含例如聚合物、导电组分(如炭黑)和任选的其它添加剂。如果半导体聚合物组合物用于交联层，则可以例如在配混过程下游发生的浸渍步骤中将过氧化物添加到组合物中。在配混和任选的浸渍步骤之后，通常通过在导体上挤出各种层来生产电缆。
[0009]另一个关键特征是半导体组合物的光滑度。光滑度部分地受到通常在这种组合物
中使用的炭黑(CB)的影响。例如，炭黑颗粒粒径的不均匀分布会降低表面光滑度并导致局部电应力集中，这是会引发众所周知的“排气树(vented tree)”现象的缺陷。此外，CB的表面性质和粒径可能影响电力电缆的半导体层的表面光滑度。例如，已知CB颗粒越大，半导体层的表面越光滑。然而，增加CB的粒径以改善光滑度反过来会恶化，即增加半导体层材料的电阻率。因此，通常需要平衡这些性能，特别是在所谓的炉炭黑的情况下。
[0010]在配混过程中，组合物在高温下配混。由于这个原因以及其他原因，配混过程消耗大量能量，因此需要能以更节能的方式生产半导电聚合物组合物。

技术实现思路

[0011]本专利技术人现已发现，通过向半导体聚合物组合物中添加乙烯乙酸乙烯酯蜡，可以实现配混过程中更少的能量消耗，而配混产量没有任何损失。此外，这种组合物将具有足够的光滑度以被认为适用于电力电缆。本专利技术的组合物包含乙烯乙酸乙烯酯蜡，与不含这种添加剂的常规半导体聚合物组合物相比，降低了半导体聚合物组合物配混过程中的能量消耗。不希望受到任何理论的束缚，人们相信该组合物提供了可加工性优势，无论是组合物本身，还是通过配混设备和组合物之间的改进的相互作用，这降低了配混过程中配混设备消耗的能量。
[0012]因此，从一个方面来看，本专利技术提供了一种半导体聚合物组合物，包括：
[0013](a)乙烯乙酸乙烯酯共聚物的基础聚合物；
[0014](b)至少25wt％的炭黑；和
[0015](c)至少1wt％的乙烯乙酸乙烯酯蜡。
[0016]令人惊讶地发现，通过添加至少1wt％的乙烯乙酸乙烯酯蜡，以牺牲基础聚合物为代价，配混过程的能量消耗降低了多达约20％。这通常在无需调整组合物中的其它化合物(例如炭黑含量)的情况下即可实现。此外，这种组合物将具有足够的光滑度以被认为适用于电力电缆。因此，配混步骤的下游过程(例如电缆的生产)无需进一步调整即可进行。相对于不含乙烯乙酸乙烯酯蜡或含有不同量的乙烯乙酸乙烯酯蜡的相应组合物，乙烯乙酸乙烯酯蜡因此可被称为能量降低组分，导致在配混半导体聚合物组合物期间能量消耗降低。
[0017]此外，还已知在高温下，EVA共聚物容易热降解，导致乙酸的形成和聚合物主链上的不饱和(B.Sultan等人，J.App.Pol.Sci.，第43卷，第9期，第1737页)。乙酸的形成是不可取的，因为它会导致生产设备的腐蚀。配混过程能量消耗的降低可能导致配混设备中温度的降低，从而降低乙酸的产量。
[0018]从又一方面来看，本专利技术提供了一种包含半导体层的制品，该半导体层由如上文定义的半导体聚合物组合物获得，其中该制品例如是多层电缆中的层，如电力电缆层，或电缆，如电力电缆。因此，制品可以是多层电缆中的层，例如电力电缆层，其中所述层包含如上文定义的半导体聚合物组合物。该层可以例如是所述多层电缆中的粘合层。
[0019]从另一方面来看，本专利技术提供了一种通过配混来制备如上文定义的半导体聚合物组合物的方法。配混方法通常包括将所述聚合物组合物加热到高于组合物中至少主要聚合物组分熔点的温度，该温度通常比至少主要聚合物组分熔点高10℃以上，优选高25℃以上，并低于这些组分不希望的降解温度。
[0020]本专利技术还提供了一种用于生产电缆的方法，包括以下步骤：在一个或多个导体上
施加包含如上文定义的半导体聚合物组合物的层。
[0021]从一个方面来看，本专利技术提供了乙烯乙酸乙烯酯蜡用于降低如上文定义的半导体聚合物组合物的配混过程中的能量消耗的用途，该组合物具有足够的光滑度以被认为适用于电力电缆。
具体实施方式
[0022]定义
[0023]半导体聚合物组合物在本文中是指聚合物组合物包含导电填料，例如半导体量的炭黑。术语半导电聚合物组合物是一种众所周知的表达方式，适用于半导体应用中的聚合物组合物，如电缆的半导体层，这对技术人员来说是众所周知的。
[0024]乙烯乙酸乙烯酯蜡在本文中定义为平均分子量为800至12000g/mo本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体聚合物组合物，包含：(a)乙烯乙酸乙烯酯共聚物的基础聚合物；(b)至少25wt％的炭黑；和(c)至少1wt％的乙烯乙酸乙烯酯蜡。2.如权利要求1所述的半导体聚合物组合物，进一步包含至少一种下列组分：(d)0.1至5wt％的酸清除剂，诸如金属硬脂酸盐，例如硬脂酸锌，(e)0.1至5wt％的抗氧化剂。3.如权利要求1或2所述的半导体聚合物组合物，其中相对于所述半导体聚合物组合物的总重量，所述乙烯乙酸乙烯酯共聚物(a)的存在量为至少30wt％，例如30至73wt％，优选30至70wt％，更优选32至68wt％，甚至更优选35至65wt％或45至60wt％。4.如前述权利要求中任一项所述的半导体聚合物组合物，其中相对于所述半导体聚合物组合物的总重量，所述乙烯乙酸乙烯酯蜡(c)的存在量为1至10wt％，例如1至9wt％，或2至8wt％，或4至7wt％，例如约6wt％。5.如前述权利要求中任一项所述的半导体聚合物组合物，其中相对于所述共聚物的总重量，所述乙烯乙酸乙烯酯共聚物(a)的乙酸乙烯酯含量为1至35wt％，优选1.5至32wt％，更优选2至28wt％，更优选2.5至25wt％，甚至更优选3至22wt％，诸如4至20wt％，尤其是5至19wt％，诸如10至18wt％，例如12至16wt％。6.如前述权利要求中任一项所述的半导体聚合物组合物，其中所述乙烯乙酸乙烯酯共聚物(a)的MFR2为0.01至50g/10min，更优选0.05至40g/10min，甚至更优选0.1至30g/10min，例如0.5至20g/10min，例如1至15g/10min。7.如前述权利要求中任一项所述的半导体聚合物组合物，其中炭黑(b)的存在量为25至60wt％，优选28至55wt％，更优选30至50wt％，例如35至45wt％或34至41wt％。8.如前述权利要求中任一项所述的半导体聚合物组合物，其中当根据ASTM D
‑
1510
‑
19测定时，所述炭黑的碘吸附值为至少10mg/g，例如10至300mg/g，诸如30至250mg/g，例如80至200mg/g，或100至170mg/g；和/或当根据ASTM D 2414
‑
19测量时，吸油值为至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔，
申请(专利权)人：博里利斯股份公司，
类型：发明
国别省市：