[发明专利]水树抑制添加剂

说明书

发明领域

本发明涉及用于电缆的水树(water tree)抑制添加剂。本发明尤其涉及用于电缆的水树抑制添加剂和组合物，例如包含该添加剂的用于绝缘层或半导电层的组合物。

发明背景

电缆，特别是中压和高压电力电缆可能包含围绕导电体挤塑的多层聚合物层。对于电力电缆来说，导电体通常先包覆一层半导电体内层、一层绝缘层，再包覆一层半导电体外层、一层防水层以及根据需要，在防水层外再包覆一层护套层。电缆的这些包覆层是以不同类型的一般交联的乙烯塑料为主要成分。

电缆的绝缘层是由乙烯塑料构成的。名词“乙烯塑料”通常及对本发明来说都是指以聚乙烯或乙烯共聚物为主要成分的塑料，其中塑料本体的大部分是由乙烯单体构成的。因此，聚乙烯塑料可包括乙烯的均聚物或共聚物，其中共聚物可以是乙烯与一种或多种能与乙烯共聚的单体的共聚物或接枝共聚物。对于挤塑电缆来说，经添加过氧化物(如过氧化二枯基)交联的LDPE(低密度聚乙烯，即经高压自由基聚合制备的聚乙烯)是当前主要的电缆绝缘材料。常规LDPE的局限性在于在水分存在和强电场作用下有形成树枝状分叉(即所谓水树)这种缺陷的倾向，这种水树会导致聚合物材料发生破裂并有发生电故障的可能。材料中存在的不均匀性、微小孔隙及杂质会对形成树枝状分叉的倾向产生严重的影响。特别是自二十世纪七十年代以来，当聚合物材料尤其是交联聚乙烯成为中压和高压电缆的绝缘材料以来，已经对水树现象进行了仔细的研究。在过去几年里，这种研究已经促使在电缆结构、制造过程以及所用材料的品质和洁净度方面有了改进，这些改进的结果提高了所制得电缆的使用寿命，但仍需要进一步提高聚合物材料的耐水树性能。不仅电缆绝缘层材料需要提高耐水树性，而且电缆半导电体层材料也需要提高耐水树性。

欧洲专利申请EP-A-0027300公开了一种由二酮的金属络合物、可被由胺形成的Schiff碱中的1-2个低级烷基取代的水杨酸和可被1-2个低级烷基取代的水杨醛组成的高压电缆中的水树抑制剂。

从欧洲专利说明书EP-A-0057604获知，向主要由聚烯烃和5-50(重量)％(以组合物总重量计)碳黑组成的半导电组合物添加0．1-20(重量)％的分子量为约1000-20000的聚乙二醇可抑制水树的形成。该半导电组合物通过添加聚乙二醇被用作电缆的半导电层，据说这种半导电层可避免在绝缘层与半导电层之间界面上的绝缘层中形成水树。

此外，美国专利说明书US-A-4812505公开了一种可用作电缆绝缘层的并且是耐水树的组合物。该组合物包含乙烯与至少一种有4-8个碳原子的α-烯烃如1-丁烯、1-己烯或1-辛烯的共聚物，此外还包含0．1-20(重量)％、分子量范围在约1000-20000的聚乙二醇。

发明概述

已经令人惊奇地发现，用一种特殊类型的水树抑制添加剂能够达到减少水树形成的优异效果，这种水树抑制添加剂可作为独立的添加剂而添加在聚合物组合物中或者是与组合物中的聚合物相共聚或相接枝。

本发明的水树抑制添加剂是一种具有下列通式(Ⅰ)的化合物：式中：n=1-3；

m=0-3；

R₁=-H、-CH₃、-(CH₂)_nCOOH；

R₂=(a)线形或支链的饱和C₄-C₂₀烷基，

  (b)线形或支链的不饱和C₄-C₂₀烷基，

  (c)线形或支链的饱和C₄-C₂₀酰基，当m=0时，

  (d)线形或支链的不饱和C₄-C₂₀酰基，当m=0时；

  (e)芳族基团；

式中R₃=(a)-(d)，及m=1-3。

因此，本发明提供了用于电缆的水树抑制添加剂，其特征在于该添加剂是一种由上述通式(Ⅰ)规定的化合物。

本发明还提供一种用于电缆的组合物，其特征在于该组合物包含乙烯塑料和上述通式(Ⅰ)规定的化合物。

本发明其它卓越的特性和优点会体现在下述说明和所附权利要求书中。

本发明的详细说明