用于直流动力电缆的绝缘材料组合物及使用其的直流动力电缆制造技术

本发明专利技术提供用于DC动力电缆的绝缘材料组合物，其基于每100重量份交联的低密度聚乙烯类树脂包含0.5至5重量份的表面改性的纳米尺寸的立方体氧化镁。具有由本发明专利技术的绝缘材料组合物制成的绝缘体的DC动力电缆具有增加的体积电阻率和优良的空间电荷抑制效果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于直流(DC)动力电缆的绝缘材料组合物。由本专利技术的绝缘材料组合物形成的绝缘体可用于适于作为海底电缆的高压DC输电线等的DC动力电缆。
技术介绍
<相关申请的交叉参考>本申请要求于2010年4月2日在韩国提交的韩国专利申请10-2010-0030232的优先权，在此将其全部内容通过参考引入。如图Ia和Ib所示，目前国家使用的动力电缆包括导体1，内部半导体层2，绝缘体3，外部半导体层4，铅护套5和聚乙烯(PE)护套6。聚乙烯和交联聚乙烯已被广泛用作动力电缆的绝缘体3。然而，在将具有由聚乙烯或交联聚乙烯制成的绝缘体的动力电缆用作高压输电线的情况下，产生许多问题。最严重的问题是当将高压DC施加至电缆时，由于电荷从电极向绝缘体的运动和交联副产物的影响，容易产生空间电荷。另外，如果此空间电荷通过施加至动力电缆上的高压DC而在聚乙烯绝缘体上积累，那么在导体附近动力电缆的电场强度增加，导致电线的击穿电压降低。为解决此问题，已提出使用氧化镁形成绝缘体的方案。氧化镁基本上具有面心立方(FCC)晶体结构，但其根据合成方法可以具有各种形状、纯度、结晶度和性质。如图2a至2e所示，氧化镁具有立方体、平台、棒状、多孔和球形形状，并且各形状都可以基于特定性质而使用。具体地，如日本专利2541034和3430875所建议的，使用球形氧化镁来抑制动力电缆的空间电荷。如上所述，已经进行了研究，以抑制具有由聚乙烯或交联聚乙烯制成的绝缘体的动力电缆中的空间电荷。
技术实现思路
抟术问是页因此，本专利技术的一个目的是提供用于DC动力电缆的绝缘材料组合物，其具有优良的空间电荷抑制效果。_9] 技术方案为实现此目的，本专利技术的用于DC动力电缆的绝缘材料组合物基于每100重量份交联的低密度聚乙烯基础树脂包含O. 5至5重量份的表面改性的纳米尺寸的立方体氧化镁。本专利技术的有益效果具有使用本专利技术的绝缘材料组合物形成的绝缘体的DC动力电缆具有增加的体积电阻率和优良的空间电荷抑制效果。附图说明附图示出了本专利技术的优选实施方案，并与专利技术的详细说明一起提供对本专利技术精神的进一步理解，相应地，不应将本专利技术限定性地解释为图中示出的内容。图Ia为DC动力电缆的横截面图。图Ib为示出DC动力电缆的结构的图。图2a为立方体氧化镁的扫描电子显微镜(SEM)图。图2b为平台氧化镁的SEM图。图2c为棒状氧化镁的SEM图。图2d为多孔氧化镁的TEM(TEM)图。 图2e为球形氧化镁的SEM图。图3a为本专利技术的绝缘体的聚焦离子束(FIB)-SEM图。图3b为图3a的放大图，示出包括于绝缘体中的立方体氧化镁颗粒的粒径。图3c为本专利技术的绝缘体的TEM图。具体实施例方式以下，将详细描述本专利技术。本专利技术的绝缘材料组合物基于每100重量份交联的低密度聚乙烯基础树脂包含O.5至5重量份的表面改性的纳米尺寸的立方体氧化镁。另外，根据另一目的，本专利技术还可以包含O. I至3重量份的过氧化二异丙苯交联齐U，和O. I至2重量份的选自抗氧化剂和离子清除剂的至少一种添加剂。优选地，将氧化镁用乙烯基硅烷、硬脂酸、油酸、氨基聚硅氧烷等进行表面改性。通常，氧化镁是亲水性的(即，具有高表面能)，而聚乙烯基础树脂是疏水性的(即，具有低表面能)，因此氧化镁在聚乙烯基础树脂中的分散低且电学性能被恶化。为解决此问题，优选将氧化镁进行表面改性。没有氧化镁的表面改性，则会在氧化镁和聚乙烯基础树脂间产生间隙，其导致降低机械性能和诸如击穿强度的电学性能。另一方面，用乙烯基硅烷对氧化镁进行表面改性可获得在聚乙烯基础树脂中的良好分散并改善电学性能。乙烯基硅烷的可水解基团通过缩合反应键合至氧化镁表面，从而将氧化镁表面改性。接着，表面改性的氧化镁的硅烷基团与聚乙烯基础树脂反应，确保良好的分散。优选地，氧化镁的纯度为99. 9%至100%，平均粒径为500nm以下，氧化镁可以具有单晶和多晶结构。另外，优选以O. 5至5重量份的量包括表面改性的纳米尺寸的立方体氧化镁。在表面改性的纳米尺寸的立方体氧化镁的含量低于O. 5重量份的情况下，其具有空间电荷抑制效果，但显示相对低的DC击穿强度。在表面改性的纳米尺寸的立方体氧化镁的含量超过5重量份的情况下，会降低机械性能和连续可挤压性。本专利技术的抗氧化剂可以使用选自胺类、二烷基酯类、硫酯类和苯酚类抗氧化剂中的至少一种。本专利技术的离子清除剂可以使用芳香类硅烷，且可获得空间电荷抑制效果。使用本专利技术的用于动力电缆的绝缘材料组合物形成的绝缘体可用于制造DC动力电缆。实施例以下，将通过实施例详细描述本专利技术。然而，此处提出的描述仅仅为说明性目的的优选实施例，不意欲限制本专利技术的范围，因此，应理解，提供实施例是为了向本领域技术人员更明确地说明。根据下表I的组成制备实施例和对比例的绝缘材料组合物，从而发现用于DC动力电缆的绝缘材料组合物性能随氧化镁的形状和粒径的变化。表I中的含量的单位为重量份。表I权利要求1.用于直流(DC)动力电缆的绝缘材料组合物，所述组合物基于每100重量份交联的低密度聚乙烯基础树脂包含 O. 5至5重量份的表面改性的纳米尺寸的立方体氧化镁。2.如权利要求I所述的用于DC动力电缆的绝缘材料组合物，其基于每100重量份低密度聚乙烯基础树脂还包含 O. I至3重量份过氧化二异丙苯交联剂；和 O. I至2重量份选自抗氧化剂和离子清除剂的至少一种添加剂。3.如权利要求I或2所述的用于DC动力电缆的绝缘材料组合物， 其中所述氧化镁的纯度为99. 9%以上，平均粒径为500nm以下。4.如权利要求I或2所述的用于DC动力电缆的绝缘材料组合物，其中所述氧化镁为单晶或多晶。5.DC动力电缆，其包含绝缘体，所述绝缘体使用权利要求I或2中定义的用于DC动力电缆的绝缘材料组合物制成。全文摘要本专利技术提供用于DC动力电缆的绝缘材料组合物，其基于每100重量份交联的低密度聚乙烯类树脂包含0.5至5重量份的表面改性的纳米尺寸的立方体氧化镁。具有由本专利技术的绝缘材料组合物制成的绝缘体的DC动力电缆具有增加的体积电阻率和优良的空间电荷抑制效果。文档编号H01B3/30GK102812521SQ201080011002 公开日2012年12月5日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年4月2日专利技术者金润珍, 高昌模, 南振镐, 曹壶淑, 朴永镐 申请人:Ls电线有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金润珍，高昌模，南振镐，曹壶淑，朴永镐，
申请(专利权)人：LS电线有限公司，
类型：发明
国别省市：