[发明专利]包含热塑性塑料并且具有有利性质的电力缆线聚合物组合物

说明书

技术领域

本发明涉及包含氯含量小于X的热塑性聚乙烯(其中X为10ppm)的电力缆线聚合物组合物、电力缆线例如高压直流(HV DC)、电力缆线聚合物绝缘层、聚合物组合物用于生产电力缆线层的用途以及用于生产电力缆线的方法。

背景技术

在高压(HP)工艺中生产的聚烯烃广泛用于苛刻的聚合物应用，其中聚合物必须满足高机械和/或电气要求。例如，在电力缆线应用中，特别是在中压(MV)，并且尤其是在高压(HV)和超高压(EHV)缆线应用中，聚合物组合物的电性能具有重要意义。此外，与交流(AC)和直流(DC)缆线应用之间的情况一样，不同的缆线应用中的重要的电学特性可能不同。

缆线交联

典型的电力缆线包含至少由内部半导体层、绝缘层和外部半导体层依次围绕的导体。缆线通常通过在导体上挤出各层来生产。一个或多个所述层中的聚合物材料通常是交联的，以便改善例如缆线的一个或多个层中的聚合物的热变耐性、蠕变性能、机械强度、化学耐性和耐磨性。在聚合物的交联反应中，主要形成互聚物交联(桥)。交联可以使用例如自由基产生化合物例如过氧化物来实现。自由基产生剂典型在导体上的一个或多个层挤出之前或期间掺入到层材料中。在形成分层缆线之后，然后缆线经历交联步骤以引发自由基形成，并从而进行交联反应。

过氧化物是例如在聚合物工业中针对所述聚合物修饰使用的非常常见的自由基产生化合物。所得到的过氧化物的分解产物可能包括不希望的挥发性副产物，因为它们可能对缆线的电性能产生负面影响。因此，挥发性分解产物(如甲烷，例如其中使用了例如二枯基过氧化物)常规在交联和冷却步骤后减少至最少或去除。这种去除步骤通常被称为脱气步骤。脱气步骤是耗时且耗能的，并且因此在缆线制造过程中是昂贵的操作。

而且，所使用的缆线生产线和希望的生产速度可以对缆线材料带来限制，尤其是当制造更大尺寸的电力缆线时。

电导率

DC电导率是例如用于高压直流(HV DC)缆线的绝缘材料的重要材料特性。首先，这种性质的温度和电场依赖将影响电场。第二个问题是以下事实，即在绝缘层内通过在内外部半导体层之间流动的泄漏电流产生热量。此泄漏电流取决于绝缘的电场和DC电导率。绝缘材料的高DC电导率甚至会在高应力/高温条件下导致热失控，并且随后绝缘系统击穿。因此，DC电导率必须足够低以避免热失控。

因此，在HV DC缆线中，绝缘层被泄泄漏电流加热。对于特殊的缆线设计，加热与绝缘DC电导率×(电场)²成比例。因此，如果电压增加，将产生更加多的热。

EP2548208披露了用于生产直流(DC)电力缆线的各层的聚合物组合物，其中该聚合物组合物包含聚烯烃(为聚乙烯或聚丙烯)。

对于增加电力缆线，并且特别是直流(DC)电力缆线的电压存在高度需求，并且因此需要持续寻找具有减小的DC电导率的替代聚合物组合物。这种聚合物组合物还应适当地具有要求高的电力缆线实施例所需的良好机械性能。

发明内容

本发明的一个目的是提供具有有利的电性能(例如直流(DC)低DC电导率)的电力缆线聚合物组合物。

本发明提供了一种电力缆线聚合物组合物，该电力缆线聚合物组合物包含氯含量小于X(其中X为10ppm)的热塑性聚乙烯。

意外的是，本发明的电力缆线聚合物组合物具有有利的电性能，即该电力缆线聚合物组合物的DC电导率减小，即降低或低下。即是，与适用于电力缆线的常规聚合物材料的DC电导率相比，本发明的电力缆线聚合物组合物的DC电导率减小，同时保持所希望的机械性能。“减小”、“降低”或“低”的DC电导率可以在这里互换使用，并且意味着它是从如此处“测定方法”下所述的DC电导率测量中获得的减小的值。低DC电导率有益于最小化例如电力缆线的绝缘层中的不希望的热量形成。此外，电力缆线聚合物组合物意外地具有低DC电导率，并且无需通过交联剂如过氧化物进行的任何交联而产生。另外，非交联电力缆线聚合物组合物仍然可以满足，例如，如对电力缆线的绝缘层所希望的机械性能。

具有非常低水平的氯(即，氯含量小于X，即，与例如齐格勒纳塔聚合PE相比非常低水平的氯)的热塑性聚乙烯将不需要除酸剂来防止由盐酸引起的腐蚀。这是明显的优点，因为除酸剂典型增加DC电导率，如上所述，可以导致电力缆线的热击穿。