具有改进的热导率的电缆制造技术

本发明专利技术涉及一种电缆以及一种用于制备所述电缆的方法，该电缆包括至少一个由聚合物组合物获得的电绝缘层，该聚合物组合物包含至少一种聚丙烯基热塑性聚合物材料和至少一种无机填料，该无机填料选自硅酸盐、氮化硼、碳酸盐以及它们的混合物。以及它们的混合物。以及它们的混合物。

【技术实现步骤摘要】
具有改进的热导率的电缆
[0001]本申请是申请号为201880018777.7、申请日为2018年3月16日、专利技术名称为“具有改进的热导率的电缆”的专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及一种电缆以及一种用于制备所述电缆的方法，该电缆包括至少一个由聚合物组合物获得的电绝缘层，该聚合物组合物包含至少一种聚丙烯基热塑性聚合物材料和至少一种无机填料，该无机填料选自硅酸盐、氮化硼、碳酸盐、以及它们的混合物。

技术介绍

[0003]本专利技术典型地但并不唯一地适用于在架空、海底或地下输电领域，或另外航空领域中的旨在用于电力传输的电缆，特别是适用于中压(特别是6至45
‑
60kV)或高压(特别是大于60kV，并且可能范围最高达400kV)的电力电缆，所述电缆是直流电缆或交流电缆。

技术实现思路

[0004]本专利技术特别适用于具有改进的热导率的电缆。
[0005]中压或高压电力传输电缆优选从内部到外部包括：
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细长导电元件，特别是由铜或铝制成的细长导电元件；
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包围所述细长导电元件的内部半导体层；
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包围所述内部半导体层的电绝缘层；
[0009]‑
包围所述绝缘层的外部半导体层；
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任选地，包围所述外部半导体层的电屏障，以及
[0011]‑
任选地，包围所述电屏障的电绝缘保护性护套。
[0012]特别地，该电绝缘层可以是基于交联聚烯烃的聚合物层，该交联聚烯烃如交联聚乙烯(XLPE)或交联乙烯/丙烯或乙烯/丙烯/二烯弹性体(EPDM)。交联通常在围绕该细长导电元件挤出聚合物组合物的挤出步骤期间进行。与非交联LDPE相比，使用交联聚烯烃使得能够提供具有改进的电学和机械特性的层；特别地，包括基于XLPE的绝缘层的电缆可以在最高达90℃的温度下使用，而包括LDPE基绝缘层的电缆仅可以在不超过70℃的较低温度下使用。然而，XLPE具有若干缺点。首先，这些聚合物不是易于可再循环的。其次，用于生产均匀层的交联过程(硫化)需要特定的反应条件(例如，就时间和温度而言)，这降低了电缆的制造速率并增加了其生产成本。实际上，为了获得令人满意的交联度，聚合物必须能够达到所需的温度，以便获得其交联持续足够长的时间段。因此，必须调节包括XLPE基电绝缘层的电缆的生产率，使得交联隧道(crosslinking tunnel)中的通过时间足够长以获得令人满意的交联度，这就生产能力而言代表了并非无关紧要的限制性限制。最后，交联有时可能会在挤出机(螺杆，轴环)和/或挤出机头中过早地开始，导致在挤出机中形成降解的XLPE颗粒(也称为“焦化”)，这些颗粒随后可迁移到电缆的电绝缘层或半导体层内并在其中产生缺陷。然后，降解的XLPE颗粒的存在影响电缆的最终特性，因为这些颗粒导致缺乏均匀性，主
要是电绝缘层的材料的均匀性或在电绝缘层与半导体层之间的界面处的均匀性。这种现象被称为“焦化现象”。
[0013]因此，LDPE基材料用于电缆的电绝缘层原则上是使用XLPE基材料的替代方案。然而，LDPE基材料的缺点在于不能在大于70℃的温度下使用，这也导致了其传输电力的能力降低，从而应避免在大于70℃的温度下电绝缘层的任何过热。
[0014]此外，聚丙烯基材料展现了良好的介电特性，例如，在变压器和电缆特别是包括基于聚丙烯层压纸的电绝缘层的海底电缆(PPLP电缆)中利用这些介电特性。
[0015]另一方面，在中压(MV)和高压(HV)电缆领域中，使用聚丙烯作为电绝缘层的材料还不是非常普遍的。
[0016]聚丙烯的特征通常在于密度低于聚乙烯的密度，这种较低的密度与热导率特性相关，聚丙烯的的热导率特性略次于聚乙烯的热导率特性。因此，当电力电缆是MV和HV电缆时，这显示出一个缺点，因为这减少了由焦耳效应产生的热量的排出，并因此减少了传输的电力量，这是细长导电元件的最大可接受温度的函数。
[0017]此外，国际申请WO 2015/089179 A1描述了一种电缆用组合物，该电缆的热导率为至少大约0.30W/mK。该组合物包含100重量份的聚烯烃(例如乙烯/丁烯共聚物)、10至70重量份的卤化阻燃剂(乙烯双四溴邻苯二甲酰亚胺)、100至200重量份的非卤化阻燃剂(金属氧化物和/或氢氧化物)以及5至35重量份的协同阻燃剂(三氧化锑)。然而，该组合物的电学和机械特性未针对HV和MV电缆领域中的应用进行优化。
[0018]因此，仍然需要包括这样的电绝缘层的电缆，该电绝缘层具有与用交联XLPE层获得的电学特性相当的电学特性，特别是就热导率而言，而同时保证良好的机械特性。
[0019]因此，本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，并提供一种经济的特别是中压或高压电缆，该电缆包括可再循环的材料，这些材料可在大于70℃的温度下操作，并且具有改进的热导率，而同时保证良好的机械特性，特别是断裂伸长率和断裂力。
[0020]该目的借助于将在下文中描述的本专利技术实现。
[0021]本专利技术的第一主题是一种电缆，该电缆包括至少一个细长导电元件以及至少一个由聚合物组合物获得的电绝缘层，该聚合物组合物包含至少一种聚丙烯基热塑性聚合物材料和至少一种无机填料，其特征在于，该无机填料选自硅酸盐、氮化硼、碳酸盐以及它们的混合物，并且优选地选自硅酸盐、碳酸盐以及它们的混合物。
[0022]聚丙烯基热塑性聚合物材料与选自硅酸盐、氮化硼和碳酸盐的无机填料的组合使得能够获得电绝缘层，该电绝缘层具有改进的热导率，而同时保证良好的机械特性，特别是断裂伸长率和断裂力。
[0023]在作为无机填料的硅酸盐之中，可以提及硅酸铝、硅酸钙或硅酸镁。
[0024]硅酸铝是优选的。
[0025]这些硅酸铝可以选自高岭土以及主要包含高岭石的任何其他矿物或粘土。
[0026]在本专利技术中，表述“主要包含高岭石的任何其他矿物或粘土”意指包含相对于该矿物或该粘土的总重量按重量计至少大约50％、优选按重量计至少大约60％、并且更优选按重量计至少大约70％的高岭石的任何其他矿物或粘土。
[0027]高岭土，特别是煅烧高岭土是优选的。
[0028]在作为无机填料的碳酸盐之中，可以提及白垩、碳酸钙(例如霰石、球霰石、方解石
或上述化合物中的至少两种的混合物)、碳酸镁、石灰石、或主要包含碳酸钙或碳酸镁的任何其他矿物。
[0029]在本专利技术中，表述“主要包含碳酸钙或碳酸镁的任何其他矿物”意指包含相对于该矿物的总质量按重量计至少大约50％、优选按重量计至少大约60％、并且更优选按重量计至少大约70％的碳酸钙或碳酸镁的任何其他矿物。
[0030]白垩和碳酸钙是优选的。
[0031]根据本专利技术的一个特别优选的实施方案，无机填料选自高岭土、白垩以及它们的混合物。
[0032]根据本专利技术的一个特别优选的实施方案，无机填料是白垩。
[0033]无机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电缆，该电缆包括至少一个细长导电元件以及至少一个由聚合物组合物获得的非交联电绝缘层，该聚合物组合物包含至少一种聚丙烯基热塑性聚合物材料和至少一种无机填料，其特征在于，所述无机填料选自碳酸盐，并且所述聚丙烯基热塑性聚合物材料包含多相丙烯共聚物，所述非交联电绝缘层具有在40℃下至少0.235W/m.K的热导率。2.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述碳酸盐选自白垩、碳酸钙、碳酸镁、石灰石以及主要包含碳酸钙或碳酸镁的任何其他矿物。3.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，相对于所述聚合物组合物的总重量，所述无机填料按重量计占2％至40％。4.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述无机填料为白垩。5.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述多相共聚物包含丙烯类型的热塑性相以及乙烯和α2烯烃的共聚物类型的热塑性弹性体相。6.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述聚丙烯基热塑性聚合物材料包含无规丙烯共聚物和多相丙烯共聚物。7.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，相对于所述聚丙烯基热塑性聚合物材料的总重量，所述P1丙烯共聚物按重量计占至少50％。8.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，所述聚丙烯基热塑性聚合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：加布里埃莱，
申请(专利权)人：耐克森公司，
类型：发明
国别省市：