[发明专利]一种具有改性聚丙烯绝缘层的热塑性电缆

说明书

本发明属于电气领域，涉及一种具有改性聚丙烯绝缘层的热塑性电缆。该电缆包括：至少一个导体以及至少一个围绕所述导体的电绝缘层；其中，所述电绝缘层的材料为至少一种硅烷接枝改性聚丙烯材料；所述硅烷接枝改性聚丙烯材料包括衍生自共聚聚丙烯的结构单元和衍生自含烯基的硅烷类单体的结构单元；以硅烷接枝改性聚丙烯材料的重量为基准，所述硅烷接枝改性聚丙烯材料中衍生自含烯基的硅烷类单体且处于接枝态的结构单元的含量为0.2～6wt％。本发明的电缆具有更高的工作温度，并且，在保证相同电压等级和绝缘水平条件下，具有电绝缘层厚度更薄、散热更好和重量更小的优点。

技术领域

本发明属于电气领域，具体地，涉及一种具有改性聚丙烯绝缘层的热塑性电缆。

背景技术

目前国内外高压直流电缆普遍采用交联聚乙烯作为绝缘材料，其工作温度一般为70℃，长期工作设计场强为12kV/mm左右，目前随着高压直流电缆运行电压和输送容量的进一步提高，电缆绝缘的运行环境也因温度和电场强度的进一步提升而变得更为严苛，这就对电缆绝缘材料的性能提出了更高的要求，即在更高温度和电场强度条件下仍具有较强的绝缘性能。然而传统交联聚乙烯的工作温度已经达到其使用极限，无法进一步提升，故迫切需要开发使用新型高温高场绝缘材料的直流电缆，以适应电缆系统在高电压大容量条件下工作的要求。

目前的交联聚乙烯绝缘直流电缆的制造多采用三层共挤的挤包绝缘制备方式。挤包过程主要分为绝缘料的加热熔化、交联(硫化)、冷却成型三个步骤。使聚乙烯分子发生交联反应一般要用到交联引发剂，这使得电缆的生产工序变得较为复杂，而且由于交联引发剂的引入使得主绝缘内不可避免地引入交联副产物杂质，这会对成品电缆的绝缘性能造成一定的负面影响。此外，交联聚乙烯属于热固性塑料，无法回收利用，且其高温分解产物对环境危害巨大。因此，为了简化电缆的生产工艺流程，提升电缆绝缘的最终品质，消除其对环境可能造成的危害，有必要寻找一种新型热塑性可回收电缆绝缘材料及其制备工艺，以取代传统的聚乙烯材料及其交联工艺，实现低成本、高性能、可回收绝缘电力电缆的制造与工程应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有电缆产品无法满足在高温、高场强下稳定运行要求的问题，提供一种具有改性聚丙烯绝缘层的热塑性电缆。该电缆采用一种硅烷接枝改性聚丙烯材料作为主绝缘层，相比现有电缆，在更高工作温度下依然能够保持甚至具有更高的体积电阻率和更强的耐击穿性能，同时其机械性能亦能满足电缆使用要求。

本发明提供一种具有改性聚丙烯绝缘层的热塑性电缆，该电缆包括：

至少一个导体以及至少一个围绕所述导体的电绝缘层；

其中，所述电绝缘层的材料为至少一种硅烷接枝改性聚丙烯材料；

所述硅烷接枝改性聚丙烯材料包括衍生自共聚聚丙烯的结构单元和衍生自含烯基的硅烷类单体的结构单元；以硅烷接枝改性聚丙烯材料的重量为基准，所述硅烷接枝改性聚丙烯材料中衍生自含烯基的硅烷类单体且处于接枝态的结构单元的含量为0.2～6wt％，优选为0.2～2.5wt％。

本发明的核心在于采用一种新材料作为电缆的电绝缘层，因此，本发明对于电缆的形式和具体结构没有特别限定，可采用本领域常规的各种电缆形式(直流或交流、单芯或多芯)及所对应各种结构。本发明的电缆中，除电绝缘层采用新型接枝改性聚丙烯材料外，其他层结构、其他层材质均可以为本领域常规选择。

本发明的所述电缆可以为直流电缆或交流电缆；优选为直流电缆；更优选地，所述电缆为中高压直流电缆或超高压直流电缆。本发明中，低压(LV)表示低于1kV的电压，中压(MV)表示在1kV至40kV范围内的电压，高压(HV)表示高于40kV、优选高于50kV的电压，超高压(EHV)表示至少230kV的电压。

根据本发明一种优选实施方式，所述电缆具有至少一个缆芯，每个所述缆芯由内至外依次包括：导体、任选的导体屏蔽层、电绝缘层、任选的电绝缘屏蔽层、任选的金属屏蔽层。其中，所述导体屏蔽层、电绝缘屏蔽层和金属屏蔽层均可根据需要设置，一般地，在6kV以上的电缆中使用。