一种电缆，其包括至少一个电导体和包围所述电导体的至少一个电绝缘层，其中至少一个电绝缘层包含：（a）选自以下的热塑性聚合物材料：丙烯与至少一种选自乙烯和不同于丙烯的α-烯烃的烯烃共聚单体的至少一种共聚物(i)，所述共聚物具有大于或等于130℃的熔点和20J/g－90J/g的熔融焓；至少一种共聚物(i)与乙烯和至少一种α-烯烃的至少一种共聚物(ii)的共混物，所述共聚物(ii)具有0J/g－70J/g的熔融焓；至少一种丙烯均聚物与至少一种共聚物(i)或共聚物(ii)的共混物；（b）至少一种纳米尺寸的填料；其中共聚物(i)和共聚物(ii)的至少一种是多相共聚物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能量电缆
技术介绍
本专利技术涉及能量电缆。特别地，本专利技术涉及用于传输或分配电能，尤其是中压或高压电能的电缆，所述电缆具有至少一个聚丙烯纳米复合层。所述电缆可用于直流电(DC)或交流电(AC)传输或分配。用于传输电能的电缆通常包括至少一个电缆芯。电缆芯通常由至少一个依次被具有半导体性能的内聚合物层、具有电绝缘性能的中间聚合物层、具有半导体性能的外聚合物层覆盖的导体形成。用于传输中压或高压电能的电缆通常包括被至少一个屏蔽层包围的至少一个电缆芯，所述屏蔽层一般由金属或者金属和聚合物材料制成。屏蔽层可以线(编织物)、螺旋缠绕在电缆芯周围的带或者纵向包围电缆芯的片材的形式制成。包围所述至少一个导体的聚合物层通常由聚烯烃-基交联聚合物，特别是交联的聚乙烯(XLPE)，或者也交联的弹性乙烯/丙烯(EPR)或者乙烯/丙烯/ 二烯烃(EPDM)共聚物制成，例如 W098/52197中公开。在聚合物材料挤出于导体上之后进行的交联步骤，即使在高温下在连续使用期间和伴随着电流超负荷的情况下，也赋予材料令人满意的机械和电性能。为了应对对于材料的在制备期间和在使用期间将对环境无害，并且在电缆寿命末期将可回收的要求，近来开发了具有电缆芯的能量电缆，所述电缆芯由热塑性材料，即未交联并且因此在电缆寿命的末期可回收的聚合物材料制成。在这方面，包括至少一个涂层，例如基于与介电液紧密混合的聚丙烯基质的绝缘层的电缆是已知的，并且公开于 WO 02/03398、W002/27731、WO 04/066318、WO 07/048422和WO 08/058572中。可用于这类电缆的聚丙烯基质包括聚丙烯均聚物或共聚物或者两者，其特征在于相对低的结晶度以提供具有合适的柔性，但在电缆工作和超负荷温度下不削弱机械性能和耐热压性的电缆。电缆涂料，尤其是电缆绝缘层的性能还受到与所述聚丙烯基质紧密混合的介电液存在的影响。介电液应该不影响所述的机械性能和耐热压性并且应该与聚合物基质紧密和均匀地混合。已经提出加入无机纳米填料的聚合物材料的电性能改进。例如，Montanari等，IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation,第 11 卷,第 5 期，2004年10月公开了纳米复合绝缘材料的电性能。特别地，报导了关于加入纳米填料的全同立构聚丙烯(iPP)的研究，所述纳米填料由亲有机物的层状硅酸盐，特别是通过质子化十八胺(0DA)、NH3+的层间钠阳离子交换改性的合成氟锂蒙脱石组成。聚丙烯需要加入由iPP+3. 5%接枝在iPP链的主链上的马来酸酐组成的相容剂(20%)。Reichert 等，Macromol. Mater. Eng. 275,8-17 (2000)报导了尽管发现各向异性纳米填料当与聚丙烯配混时提供了有吸引力的刚性和韧性的组合，但有限的商业获得性和由于纳米填料强的粒间相互作用的分散问题限制了它们的应用。在马来酸酐接枝的聚丙烯(PP-g-MA)的存在下，在通过与质子化胺离子交换使得亲有机物的氟云母的存在下熔融配混聚丙烯而制备纳米复合材料
技术实现思路
申请人面临着改进具有基于聚丙烯的热塑性涂料作为电绝缘层的能量电缆的性能的问题。电缆涂层，尤其是绝缘层必须满足许多要求，包括安全的电性能，即使在高的工作温度比如90°C至最高110°C连续使用，以及在电流超负荷情况下直到最高130°C也不会损坏，同时具有可接受的机械性能。为了改进所述电性能，考虑使用填料，特别是无机纳米填料。然而，由于均匀性削弱，因此纳米填料在聚丙烯组合物中的使用造成聚合物材料的机械和绝缘性能降低，除非使用相容剂。使用相容剂是指聚合物基材改性，例如通过加入用马来酸酐接枝的聚烯烃，和/或纳米填料的表面处理，例如通过施加表面处理剂如硅烷或脂肪酸或者其衍生物，这些通常用作矿物填料与聚合物材料之间的偶联剂。用于改进聚合物/无机填料混合物的均匀性的相容剂一般具有极性基团。在聚丙烯与纳米填料之间需要相容剂被认为归因于在聚丙烯与纳米填料之间缺乏内聚力，由于例如微孔或者不连续界面形成的可能性增加，因此绝缘性能削弱。 然而，电性能，特别是就介电刚性(介电击穿强度)和空间电荷积聚而言，可能被极性基团加入绝缘材料而不利地影响。申请人:发现，通过提供具有至少一个包含热塑性组合物的电绝缘层的所述能量电缆，可以解决上述问题，所述组合物包含至少一种与纳米填料紧密混合的多相丙烯共聚物。如下文定义的热塑性组合物的使用允许使用纳米填料，即使当纳米填料未处理，即不含表面处理剂时也不需要加入任何相容剂。在第一方面，本专利技术涉及一种电缆，其包括至少一个电导体和包围所述电导体的至少一个电绝缘层，其中至少一个电绝缘层包含(a)选自以下的热塑性聚合物材料一丙烯与至少一种选自乙烯和不同于丙烯的α-烯烃的烯烃共聚单体的至少一种共聚物(i)，所述共聚物具有大于或等于130°C的熔点和20J/g - 90J/g的熔融焓；一至少一种共聚物(i)与乙烯和至少一种α-烯烃的至少一种共聚物(ii)的共混物，所述共聚物(ii)具有OJ/g - 70J/g的熔融焓；一至少一种丙烯均聚物与至少一种共聚物(i)或共聚物(ii)的共混物；(b)至少一种纳米尺寸的填料，其中共聚物⑴和共聚物(ii)的至少一种是多相共聚物。对于本说明书和随后的权利要求书的目的来说，除非另有说明，表达数量、用量、百分比等等的所有数值要理解为在所有情况下用术语“约”修饰。此外，所有范围包括所公开的最大点和最小点的任何组合且包括在其间的任何中间范围，这些中间范围可以有或者可以没有在此处具体地列举。在本说明书和随后的权利要求书中，“导体”是指通常由金属材料，更优选铝、铜或其的合金制成的导电元件，它们或者为棒状或者为成束的多线，或者用半导体层涂覆的如上所述的导电元件。对于本专利技术的目的来说，术语“中压”一般是指IkV - 35kV的电压，而“高压”是指高于35kV的电压。“电绝缘层”是指由具有绝缘性能，即具有至少5kV/mm，优选大于10kV/mm的介电刚性(介电击穿强度)的材料制成的覆盖层。“半导体层”是指由具有半导体性能的材料例如加入例如炭黑的聚合物基质制成的覆盖层，从而如获得在室温下小于500 Ω ·πι，优选小于20Ω ·πι的体积电阻率值。典型地，相对于聚合物的重量，炭黑的用量范围可以是I 一 50重量％,优选3 — 30重量％。可通过差示扫描量热(DSC)分析法测定熔融焓(Λ Hm)。“多相共聚物”是指其中弹性体区，例如乙烯-丙烯弹性体(EPR)分散在丙烯均聚物或共聚物基质中的共聚物。优选地，至少一种纳米尺寸的填料(b)未处理。“未处理”是指没有预先的通常用硅烷或脂肪酸或者其的衍生物的表面处理，使用所述纳米尺寸的填料。根据本专利技术的电绝缘层基本不含任何相容剂。“相容剂”是指能够改进纳米填料与聚合物基质的相容性的任何产品，例如在过氧化物存在下的马来酸酐或不饱和硅烷。优选地，根据ASTM标准D1238-00在230°C用21. 6N负荷测量，热塑性聚合物材料(a)具有 O. 05dg/min — 10. Odg/min,更优选 O. 4dg/min — 5. Odg/min 的熔体流动指数(MFI)。共聚物⑴中的烯烃共聚单体可本文档来自技高网...
【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：G·佩雷戈，S·贝利，
申请(专利权)人：普睿司曼股份公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。