具有优越电性能的用于电缆应用的聚合物组合物制造技术

本发明专利技术涉及具有优越电性能的用于电缆应用的聚合物组合物，特别地，涉及一种聚合物组合物、电力电缆(例如直流(DC)电力电缆)、聚合物组合物的用途，以及制造DC电力电缆的方法，所述聚合物组合物包含：聚烯烃(a)，其不同于低密度聚乙烯(LDPE)；和聚烯烃(b)，其是LDPE聚合物并可通过高压法获得，所述高压法包括以下步骤：(i)在压缩机中在压力下压缩一种或多种单体，使用压缩机润滑剂进行润滑，(ii)在聚合区中聚合单体，任选地与一种或多种共聚单体一起，(iii)从未反应的产物中分离获得的聚烯烃(b)，并且在回收区中回收分离的聚烯烃，其中，在步骤(i)中，所述压缩机润滑剂包括非矿物油。所述压缩机润滑剂包括非矿物油。

【技术实现步骤摘要】
具有优越电性能的用于电缆应用的聚合物组合物
[0001]本申请是申请号为201580058684.3(国际申请号为：PCT/EP2015/074820)，申请日为2015年10月27日，专利技术名称为“具有优越电性能的用于电缆应用的聚合物组合物”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及一种聚合物组合物以及一种电力电缆，该聚合物组合物和电力电缆可在高压(HV)和超高压(EHV)电缆应用(例如，高压直流(HV DC)或高压交流(HV AC)应用和超高压直流(EHV DC)或超高压交流应用(EHV AC))中特别有用。

技术介绍

[0003]在高压(HP)法中制备的聚烯烃广泛用于聚合物必须满足高机械和/或电气需要的高要求聚合物应用中。例如在电力电缆应用中，特别在中压(MV)并且尤其在高压(HV)和超高压(EHV)电缆应用中，所述聚合物组合物的电性能具有显著的重要性。此外，如交流(AC)和直流(DC)电缆应用之间的情况，在不同的电缆应用中，电性能的重要性可能不同。
[0004]电缆的交联
[0005]一般的电力电缆包括至少由内半导电层、绝缘层和外半导电层顺序包围的导体。电缆通常通过在导体上挤出所述层来制造。然后，通常将所述层的一层或多层中的聚合物材料交联以改善在电缆的所述层中的聚合物的例如耐热性和抗变形性、蠕变性能、机械强度、耐化学性以及抗磨性。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生成化合物(如过氧化物)实现。通常在导体上的层挤出之前或期间，将自由基生成剂加入到层材料中。形成分层电缆之后，接着使电缆经过交联步骤以引发自由基形成，并且进而引发交联反应。
[0006]过氧化物是在聚合物工业中使用的非常常见的自由基生成化合物，用于所述聚合物改性。所得过氧化物的分解产物可包括不需要的易挥发的副产物，因为它们对电缆的电性能可能具有负面影响。因此，在交联和冷却步骤之后，通常将易挥发的分解产物(如甲烷，例如当使用的是例如过氧化二异丙苯时)减少到最小或除去。该除去步骤通常称为脱气步骤。所述脱气步骤耗时耗能，并且因此在电缆制造工艺中是代价高昂的操作。
[0007]并且，尤其是当生产大尺寸的电力电缆时，使用的电缆生产线和所需生产速率会为电缆材料带来限制。
[0008]导电率
[0009]DC导电率是例如高压直流(HV DC)电缆的绝缘材料的重要材料性质。首先，这种性质的强温度和电场依赖性将影响电场。第二个问题是通过在内外半导电层之间流动的漏电流在绝缘体内将产生热量。该漏电流取决于绝缘体的电场和导电率。绝缘材料的高导电率在高应力/高温条件下甚至可导致热逃逸。因此，导电率必须足够低以避免热逃逸。
[0010]因此，在HV DC电缆中，通过漏电流加热绝缘体。对于特定的电缆设计，加热与绝缘体电导率
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(电场)2成比例。因此，如果电压增加，将产生更多的热量。
[0011]JP2018811A公开了用于DC电缆的绝缘层，其含有2
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20wt％的高密度聚乙烯与低密度聚乙烯的共混物。阐述了共混物提供了改善的DC击穿和脉冲特性。该共混物与2
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3wt％的交联剂混合。所述电缆的类型和层结构没有具体说明。
[0012]对增加电力电缆例如直流DC电力电缆的电压有很高的要求，并且因此，持续需要发现具有更低导电率的替代聚合物组合物。该聚合物组合物还应当适当地具有高要求电力电缆实施方式所需的良好机械性能。

技术实现思路

[0013]本专利技术涉及一种聚合物组合物，其包含：
[0014]聚烯烃(a)，其不同于低密度聚乙烯(LDPE)，和
[0015]聚烯烃(b)，其是LDPE聚合物并可通过高压法获得，所述高压法包括以下步骤：
[0016](i)在压缩机中在压力下压缩一种或多种单体，使用压缩机润滑剂进行润滑，
[0017](ii)在聚合区中聚合单体，任选地与一种或多种共聚单体一起，
[0018](iii)从未反应的产物中分离获得的聚烯烃(b)，并且在回收区中回收分离的聚烯烃，
[0019]其中，在步骤(i)中，所述压缩机润滑剂包括非矿物油。
[0020]出乎意料地，当将聚烯烃(a)(其不同于低密度聚乙烯(LDPE))和聚烯烃(b)，(其是LDPE聚合物并可通过包含非矿物油的高压法获得)共混时，与单独的聚烯烃(b)的电性能相比，所得聚合物组合物显示出改善的电性能。即，本专利技术所述的聚合物组合物具有减小的(即低的)导电率。如在本文中可互换使用的“减小的”或“低的”导电率指由在本文中在“测定方法”部分所描述的DC电导率测量(1)和(2)获得的值低，即减小。低导电率有利于最小化不需要的热量形成，例如在电力电缆(例如DC电力电缆)的绝缘层中的不需要的热量形成。
[0021]低导电率使得所述聚合物组合物对于电力电缆应用非常理想。电力电缆被定义为在任意电压水平下工作(通常在高于1kV的电压下工作)的传输能量的电缆。施加到电力电缆的电压可以是交流(AC)、直流(DC)或瞬态(脉冲)电压。此外，所述聚合物组合物是用于AC或DC电力电缆的非常优越的层材料，所述AC或DC电力电缆可以是例如低压(LV)、中压(MV)、高压(HV)或超高压(EHV)AC或DC电缆，这些术语众所周知表示工作电压的水平。所述聚合物组合物可以适用于在任意电压下工作的HV电力电缆的层材料，例如在高于36kV的电压下工作的HV AC或DC电力电缆的层材料。对于HV AC电缆，所述工作电压在此被定义为AC三相电缆系统中两个导体之间的电压(RMS)。对于HV DC电缆，所述工作电压在此被定义为地面和高压电缆的导体之间的电压。示例性电缆是HV DC电力电缆。
[0022]“低密度聚乙烯”，LDPE，是在高压聚合法中制备的聚乙烯。通常，在高压法中乙烯和任选另外的共聚单体的聚合在引发剂的存在下进行。LDPE聚合物的含义是熟知的，并在文献中记载。虽然术语LDPE是低密度聚乙烯的缩写，但该术语应理解为不限制密度范围，而是覆盖具有低、中和更高密度的类似LDPE的高压(HP)聚乙烯。与在烯烃聚合催化剂存在下制备的PE相比，术语LDPE仅描述和区分具有典型特征的HP聚乙烯的性质，如不同的支化结构。
[0023]所述聚合物组合物可以适当地用于在40kV或更高的电压，甚至在50kV或更高的电压下工作的HV电力电缆的层中。此外，所述聚合物组合物可以例如用于在60kV或更高的电
压下工作的HV电力电缆的层中。本专利技术还适合于非常高要求的电缆应用，并且可以用于在高于70kV的电压下工作的HV电力电缆的层。上限没有限制。实际上限可以至多900kV。本专利技术有利于在75至400kV(例如75至350kV)工作的HV电力电缆应用中使用。还发现本专利技术甚至有利于在400至850kV工作的高要求超HV电力电缆应用中使用。在如在此所述的任何电压范围内的HV或超HV电力电缆可以例如是HV DC电力电缆或超HV DC电力电缆。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物组合物，其包含聚烯烃(a)，其不同于低密度聚乙烯(LDPE)，和聚烯烃(b)，其是LDPE聚合物并可通过高压法获得，所述高压法包括以下步骤：(i)在压缩机中在压力下压缩一种或多种单体，使用压缩机润滑剂进行润滑，(ii)在聚合区中聚合单体，任选地与一种或多种共聚单体一起，(iii)从未反应的产物中分离获得的聚烯烃(b)，并且在回收区中回收分离的聚烯烃，其中，在步骤(i)中，所述压缩机润滑剂包括非矿物油。2.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中，所述非矿物油是聚亚烷基二醇(PAG)。3.根据权利要求1或2所述的聚合物组合物，其中，所述聚烯烃(a)选自聚乙烯或聚丙烯。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚烯烃(a)是在烯烃聚合物催化剂的存在下制备的聚乙烯，例如，是选自MDPE聚合物或HDPE聚合物，例如HDPE聚合物的聚乙烯。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的聚合物组合物，其中，所述是LDPE聚合物的聚烯烃(b)是例如任选不饱和的LDPE均聚物，或乙烯与一种或多种共聚单体的任选不饱和的LDPE聚合物共聚物。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物以少于37mmol
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/kg聚合物组合物，例如少于35mmol
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/kg聚合物组合物，例如0.1至34mmol
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/kg聚合物组合物，例如0.5至33mmol
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/kg聚合物组合物，例如5.0至30mmol
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/kg聚合物组合物，例如7.0至30mmol
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/kg聚合物组合物，例如10.0至30mmol
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/kg聚合物组合物的量进一步包含过氧化物。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的聚合物组合物，其中，当根据在“测定方法”部分所描述的使用1mm厚的基板样品的DC电导率法测量时，所述聚合物组合物的导电率为160fS/m以下，例如150fS/m以下，例如140fS/m以下，例如130fS/m以下，例如120fS/m以下，例如110fS/m以下，例如100fS/m以下，例如90fS/m以下，例如0.01至80fS/m以下，例如0.01至70fS/m，例如0.05至60fS/m，例如0.05至50fS/m，例如0.05至40fS/m，例如0.05至30fS/m，例如0.05至20.0fS/m，例如0.05至15.0fS/m，例如0.05至10.0fS/m。8.根据权利要求1至7中任意一项所述的聚合物组合物，其中，基于所述聚烯烃(a)和所述聚烯烃(b)的组合重量，所述聚烯烃(a)是0.1至99.9wt％，例如0.5wt％或，例如0.5至80wt％，例如1.0至70wt％，例如1.0至50wt％，例如1.0至40wt％，例如1.0至30wt％，例如1.0至25wt％，例如1.0至20wt％。9.根据权利要求1至8中任意一项所述的聚合物组合物，其中，基于所述聚烯烃(a)和所述聚烯烃(b)的组合重量，所述聚烯烃(b)的量是0.1至99.9wt％，例如99.5wt％以下，例如20至99.5wt％，例如30至99.0wt％，例如50至99.0wt％，例如60至99.0wt％，例如70至99.0wt％，例如75至99.0wt％，例如80至99.0wt％。10.根据权利要求1至9中任意一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚烯烃(a)是在烯烃聚合催化剂的存在下聚合的聚乙烯，并且选自乙烯均聚物或乙烯与一种或多种共聚单体的共聚物；或者是C3
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20α
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烯烃的均聚物或共聚物，其例如选自丙烯均聚物，丙烯与一种或多种共聚单体的无规共聚物或丙烯与一种或多种共聚单体的多相共聚物，或者选自丁烯的
均聚物或共聚物。11.根据权利要求1至10中任意一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚烯烃(a)选自极低密度聚乙烯(VLDPE)共聚物、直链低密度聚乙烯(LLDPE)共聚物、中密度聚乙烯(MDPE)共聚物或者高密度聚乙烯(HDPE)均聚物或共聚物，例如所述聚烯烃(a)是MDPE聚合物或HDPE聚合物，例如HDPE。12.根据权利要求1至11中任意一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚烯烃(a)是丙烯均聚物，丙烯与一种或多种共聚单体的无规共聚物或者丙烯与一种或多种共聚单体的多相共聚物。13.根据权利要求1至12中任意一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚烯烃(b)是不饱和的LDPE聚合物，其选自不饱和的LDPE均聚物或乙烯与一种或多种共聚单体的不饱和的LDPE共聚物，并且，包含的乙烯基总...

【专利技术属性】
技术研发人员：维尔戈特，
申请(专利权)人：北欧化工股份公司，
类型：发明
国别省市：