具有电压稳定内层的经涂布导体的制作方法

文档序号:9457200阅读:482来源:国知局
具有电压稳定内层的经涂布导体的制作方法
【专利说明】具有电压稳定内层的经涂布导体
[0001] 相关申请的参考
[0002] 本申请要求2013年4月18日提交的美国临时申请第61/813, 320号的权益。
【背景技术】
[0003] 典型电力电缆在由一个或多个聚合材料层包围的电缆芯中包括一个或多个导体。 中压(6kV到36kV)、高压(大于36kV)以及超高压(大于220kV)电缆典型地包括由内部半 导体层、随后绝缘层和然后外部半导体层以及最外层(或护套)包围的芯。
[0004] 电缆系统的承载力部分受离开导体的热传递限制。聚烯烃,如聚乙烯,常常用于绝 缘层和/或半导体层中。聚乙烯具有低介电常数和相对较高的电击穿强度。
[0005] 已知的是增加电力电缆中的绝缘层的电击穿强度的用于聚烯烃组合物的电压稳 定剂。然而,常规电压稳定剂(如多环芳香族物,例如并苯家族)与聚烯烃具有不佳相容性。 所属领域认识到对与聚烯烃相容的用于(i)电缆绝缘材料的增加电击穿强度,(ii)现有电 缆设计的增加可靠性和/或(iii)提供能够递送增加量的能量的高应力设计的电压稳定剂 的持续需要。

【发明内容】

[0006] 一个实施例是一种经涂布导体,其包含:
[0007] 导体;
[0008] 最外不透明层;
[0009] 位于所述导体与所述最外层之间的内层,所述内层包含聚合组合物,所述聚合组 合物包含:
[0010] 聚烯烃;和
[0011] 三嗪,其选自由具有结构(I)、(II)或(III)中的一个的化合物和其两者或更多者 的组合组成的群组:
[0012]

【附图说明】
[0013] 图1是根据本发明的一个实施例的电力电缆的透视图。
【具体实施方式】
[0014] 本发明提供一种聚合组合物。聚合组合物包括(i)聚合组分,(ii)电压稳定剂, 以及(iii)任选地其它添加剂。本发明进一步提供包含所述聚合组合物的经涂布导体。
[0015] 聚合组分
[0016] 聚合组分可包括热塑物和/或热固性材料(如硅酮橡胶)。聚合组分可为交联或 可为非交联。适合热塑物的非限制性实例包括聚氨基甲酸酯、聚烯烃、聚缩醛、聚碳酸酯、乙 烯基聚合物、聚酰胺、聚酰亚胺、丙烯酸聚合物、聚苯乙烯、聚砜、聚醚酮、纤维素材料、聚酯、 聚醚、氟聚合物和其共聚物(如烯烃-乙烯基共聚物、烯烃-烯丙基共聚物以及聚醚与聚酰 胺的共聚物)。乙烯基聚合物的实例包括聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、氯乙烯/乙酸乙烯酯共 聚物、聚乙烯醇以及聚乙烯缩醛。
[0017] 当需要使用交联聚合组分时,交联可通过以下非限制性程序中的一种或多种实 现:自由基交联(例如过氧化物交联)、辐射交联(例如电子加速器、γ射线、高能量辐射 (如X射线、微波等))、热交联和/或湿气固化交联(例如硅烷接枝)。
[0018] 在一个实施例中,聚合组分是聚烯烃。适合聚烯烃的非限制性实例是含有一个或 多个C2-CmCI-烯烃的均聚物和共聚物。出于本发明的目的,乙烯被视为是α-烯烃。适合 α -烯烃的非限制性实例包括乙烯、丙稀、异丁稀、1- 丁稀、1-戊稀、1-己稀、4-甲基-1-戊 烯以及1-辛烯。适合聚烯烃的非限制性实例包括乙烯类聚合物、丙烯类聚合物以及其组 合。"乙烯类聚合物"或"聚乙烯"和类似术语是含有至少50摩尔百分比(mol%)衍生自 乙烯的单元的聚合物。"丙烯类聚合物"或"聚丙烯"和类似术语是含有至少50摩尔百分比 衍生自丙烯的单元的聚合物。
[0019] 在一个实施例中,聚合组分是乙烯类聚合物。乙烯类聚合物可为乙烯均聚物或 乙烯/a-烯烃互聚物。按互聚物的重量计,α-烯烃含量是约5wt%或约10wt%、或约 15wt%、或约20wt%、或约25wt%到小于50wt%、或小于约45wt%、或小于约40wt%、或小 于约35wt%。a -烯烃含量通过13C核磁共振(NMR)光谱法使用兰多尔(Randall)(《大分 子化学物理评论》(Rev. Macromol. Chem. Phys. ),C29 (2和3))中描述的程序测量。一般来 说,互聚物的α -烯烃含量越高,密度越低并且互聚物越非晶形,并且这可翻译成保护性绝 缘层的合乎需要的物理和化学特性。
[0020] α -烯烃是C3 2。线性、支化或环状α -烯烃。适合C 3 2。α -烯烃的非限制性实例 包括丙稀、1_ 丁稀、4-甲基-1-戊稀、1-己稀、1-辛稀、1-癸稀、1-十二碳稀、1-十四碳稀、 1-十六碳烯以及1-十八碳烯。α -烯烃还可含有环状结构,如环己烷或环戊烷,产生如 3-环己基-1-丙烯(烯丙基环己烷)和乙烯基环己烷的α-烯烃。尽管在术语的经典意 义上不是α-烯烃,但出于本发明的目的,某些环状烯烃,如降冰片烯和相关烯烃,特别是 5-亚乙基-2-降冰片烯,是α-烯烃并且可代替上文所描述的α-烯烃中的一些或全部使 用。类似地,出于本发明的目的,苯乙烯和其相关烯烃(例如α-甲基苯乙烯等)是α-烯 烃。适合乙烯类聚合物的非限制性实例包括以下共聚物:乙烯/丙烯、乙烯/ 丁烯、乙烯 /1-己烯、乙烯/1-辛烯、乙烯/苯乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯、乙烯-丙酸乙烯酯、乙烯-异丁 酸乙烯酯、乙烯-乙烯醇、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸乙酯、乙烯-甲基丙烯酸乙酯、乙 烯/丙烯酸丁酯共聚物(EBA)、乙烯-烯丙基苯、乙烯-烯丙基醚以及乙烯丙烯醛;乙烯-丙 稀(EPR)或乙稀-丙稀-二稀(EPDM)橡胶;天然橡胶;丁基橡胶等。
[0021] 适合三元共聚物的非限制性实例包括乙烯/丙烯/1-辛烯、乙烯/丙烯/ 丁烯、乙 烯/ 丁烯/1-辛烯、乙烯/丙烯/二烯单体(EPDM)以及乙烯/ 丁烯/苯乙烯。共聚物/互 聚物可为无规或嵌段。
[0022] 乙烯类聚合物可为高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯 (LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和/或极低密度聚乙烯(VLDPE)。用于本发明的实践的 乙烯类聚合物可单独或与一种或多种其它乙烯类聚合物(例如"彼此不同的两种或更多种 乙烯类聚合物的掺合物")组合使用,这意味着乙烯类聚合物借助于如以下的至少一种特性 而不常见:单体/共聚单体组成和含量、熔融指数、熔融温度、支化度、制备的催化方法等。 如果乙烯类聚合物是两种或更多种乙烯类聚合物的掺合物,那么乙烯类聚合物可通过任何 反应器中或反应器后方法掺合。反应器可装有相同催化剂但在不同条件(例如不同反应物 浓度、温度、压力等)下操作或在相同条件下操作但装有不同催化剂。
[0023] 用高压方法制得的乙烯类聚合物的实例包括(但不限于)低密度聚乙烯(LDPE)、 乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)以及乙烯硅烷丙烯酸酯三元 共聚物。
[0024] 乙烯类聚合物的非限制性实例包括极低密度聚乙烯(VLDPE)(例如由陶氏化学 公司(The Dow Chemical Company)制造的FLEXOMERI?乙稀/1-己稀聚乙稀)、均质 支化、线性乙稀/ α -稀经共聚物(例如三井石油化学株式会社(Mitsui Petrochemicals Company Limited)的 TAFMERi(和埃克森化学公司(Exxon Chemical Company)的 EXACT? )、均质支化、实质上线性乙烯/a-烯烃聚合物(例如可购自陶氏化学公司的 AFFINITY?.和ENGAGE.?聚乙烯)以及乙烯嵌段共聚物(例如可购自陶氏化学公司 的INFUSE?聚乙烯)。实质上线性乙烯共聚物描述在USP 5,272,236、5,278,272以及 5, 986, 028 中。
[0025] 电压稳定剂
[0026] 除聚合组分以外,聚合组合物还包括电压稳定剂(或VSA)。如本文所用,"电压稳 定剂"是当暴露于电场时降低对聚合材料的损坏的化合物。已认为VSA可截获或钝化电子 以抑制绝缘材料中的电树枝生长或者以提供高局域场(附近缺陷或污染物)的有效屏蔽以 由此减少可给予聚烯烃损坏的注入电子的能量和/或频率。将VSA与聚合组分掺合抑制或 者延迟树枝生长。不受特定理论束缚,相信VSA填充和/或包围聚合组分中的缺陷,缺陷是 树起始的点。缺陷包括存在于聚合组分中的空隙和/或杂质。
[0027] VSA是选自具有以下结构的化合物中的一者或多者的三嗪:
[0028]
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