[发明专利]半导电组合物

说明书

本申请是申请号为200780004651.6、申请日为2007年02月05日、发明名称为“半导电组合物”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于动力电缆、特别是用于中压和高压动力电缆的半导电组合物。

背景技术

通常的电力电缆一般在电缆芯线中包括一根或多根导线，该电缆芯线由包括第一半导电屏蔽层（导线屏蔽或导线束屏蔽）、绝缘层、第二半导电屏蔽层（绝缘屏蔽）、金属带屏蔽或金属线屏蔽以及保护封套的多层聚合材料围绕。在外部的半导电屏蔽可以结合到绝缘层上或者为可拆除的。通常在该结构内部结合了例如不透水材料的附加层。

几十年来，聚合的半导电屏蔽已经被应用于多层动力电缆结构中。一般地，它们被用于制造额定电压大于1千伏（kV）的固体的绝缘动力电缆（dielectric power cable）。这些屏蔽用于提供在高电位导线和主绝缘之间，以及主绝缘与地电位或中性点电位之间的中间电导层。使用在ICEAS-66-524,第6.12节中描述的，或者在IEC 60502-2(1997),附件C中描述的方法在完整的动力电缆结构上测量时，这些半导电材料的体积电阻率通常为10^-1-10⁸欧姆·厘米（ohm-cm）。

通常的屏蔽组合物含有聚烯烃，如乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、导电炭黑、有机过氧化物交联剂、和其它常规添加剂、操作助剂和抗氧化剂。这些组合物通常制成粒状或丸片的形式。

通常将屏蔽组合物加入挤出机中，在该挤出机中，所述屏蔽组合物在温度低于有机过氧化物的分解温度下围绕电导体进行共挤塑以形成电缆。然后将该电缆暴露到较高温度下，在该温度下有机过氧化物分解以提供交联所述聚合物的自由基。

为了提供半导电屏蔽，需要将导电颗粒（导电填料）结合到组合物中。产业上不断地努力以减少导电填料的装填量，并因此降低配方成本，同时保持足够的导电水平，并通过降低的粘度而改善加工性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供具有减少的导电填料的装填量同时保持高导电水平和改善的加工性的多相半导电屏蔽组合物。其它目的和优点将在下文中变得显而易见。

根据本发明，发现了这样的组合物。所述半导电屏蔽组合物是聚合物复合材料，该聚合物复合材料含有：

（i）I相材料，该I相材料基本上由乙烯和具有4-20个碳原子的不饱和酯的极性共聚物组成；

（ii）II相材料，该II相材料基本上由非极性的、低密度聚乙烯组成；和

（iii）导电填料材料，该导电填料材料以足以等于或大于在I相材料和II相材料中产生连续的导电网络所需要的量，分散于I相材料和/或II相材料中。

具体实施方式

I相材料基本上由乙烯和不饱和酯的极性共聚物组成。该极性共聚物一般通过高压法制成。常规的高压法在Introduction to Polymer Chemistry（高分子化学简介），Stille、Wiley和Sons著，纽约,1962,149-151页中有描述。该高压法通常是在管状反应器或搅拌式高压釜（stirred autoclave）中进行的由自由基引发的聚合反应。在搅拌式高压釜中，压力为10000-30000磅每平方英寸（psi），且温度为175-250℃；在管状反应器中，压力为25000-45000psi，且温度为200-350℃。

所述不饱和酯可以为丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯和羧酸乙烯酯（vinyl carboxylate）。所述烷基可以具有1-8个碳原子，并优选具有1-4个碳原子。羧基可以具有2-8个碳原子，并优选具有2-5个碳原子。

在半导电屏蔽中，基于共聚物的重量，由酯共聚单体产生的共聚物部分可以为约10-55重量％，优选为约15-30重量％。按照摩尔百分数，酯共聚单体的存在量可以为5-30mol％。该酯可以具有4-20个碳原子，优选具有4-7个碳原子。