减少过氧化物在可交联的基于乙烯的聚合物组合物中渗移的方法

文档序号:8501191阅读:414来源:国知局
减少过氧化物在可交联的基于乙烯的聚合物组合物中渗移的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及可交联的基于己締的聚合物组合物。在一个方面,本发明设及可交联 的基于己締的组合物,其包含过氧化物引发剂,而在另一个方面,本发明设及用于制得中压 和高压缆线绝缘体的该种组合物。
【背景技术】
[0002] 目前,用于中压和高压缆线的本领域绝缘混配物基于低密度聚己締(LD阳),其含 有约2重量% (wt%)的过氧化物。通常通过加入一系列添加剂增强该基础制剂的商业应 用,所述添加剂包括W下:抗氧化剂,热稳定剂,防焦剂,固化助促进剂,电压稳定剂,和在中 压缆线的情况下显示水树的添加剂。最终商业制剂经常在焦烧、固化、热老化性能和电性能 之间折衷。
[0003] 大多数可交联的聚己締狂LP巧绝缘混配物使用高压/低密度聚己締化PLDP巧和 过氧化二枯基值C巧作为制剂的基础。LDPE具有缆线加工所需良好的烙体强度和剪切稀化 行为,LDPE不含有可影响缆线电性能的任何金属催化剂残留物。通常,约2烙融指数的管 状LDPE为中压电缆绝缘体所选择的标准树脂。
[0004] 过氧化物的选择典型地为DCP,DCP为相对低成本、低活化能的过氧化物,可将DCP 有效地浸溃或配混到聚己締中W取得完全可固化系统。基于DCP的系统能够烙融挤出LDPE 混配物而不使广泛的过氧化物过早分解。通常,使用约2wt%的过氧化物水平,但确切水平 取决于LDPE的实际结构,特别是己締基不饱和度的水平,在共混物中存在其它添加剂如稳 定剂。
[0005] XLPE混配物也包含抗氧化剂,最常见的抗氧化剂是苯硫酪稳定剂。该些稳定剂赋 予缆线W加工稳定性、长期老化保护,和对过氧化物交联反应干扰最小。
[0006] 为了改善XL阳组合物的焦烧-固化平衡,可加入添加剂如a-甲基苯己締二聚 体。该添加剂改善XLPE组合物的焦烧性能和作为固化助促进剂或活性助剂起作用,从而改 善交联绝缘体的最终固化状态。
[0007] 在中压绝缘体制剂的情况下,常需要水树延迟剂添加剂,例如低水平(小于 Iwt%)聚己二醇W确保交联的基于己締的聚合物的水树延迟性。在高压组合物的情况下, 可加入影响电树的引发和生长的压力稳定剂如芳香胺。该种缺陷是交联的基于己締的聚合 物绝缘体在实际服务环境下失效或击穿的原因。
[000引然而,尽管持续改善缆线绝缘体的XLPE制剂,但目前混配物遭受一系列限制,该 是由于添加剂的溶解度限制和添加剂本身的括抗作用。
[0009] 将用于制得缆线绝缘体的基于己締的聚合物例如LDPE,典型地制造、贬存和运输 到转化成颗粒形式的缆线绝缘体的场所。该些颗粒经常包含一种或多种添加剂,将所述一 种或多种添加剂在造粒之前与基于己締的聚合物混合,或随后加入到颗粒中,例如涂布到 颗粒上或渗入到颗粒中。
[0010] XLPE组合物的最大问题是在混配物贬存和/或运输期间,过氧化物渗移到聚合物 颗粒的外部或表面上。例如,DCP在LDPE中的最大溶解度在室温估计为约Iwt%,远低于商 业使用的实际水平(约2wt%)。因此,商业的XLPE组合物遭遇重大的过氧化物渗移问题, 该影响随着时间增加而增加。温度也有着重大影响,认为DCP的渗移在约5°C最大。认为日 /夜循环期间所得到的温度循环也增加过氧化物渗移的趋势。
[0011] 过氧化物渗移在表面上的XLPE颗粒导致缆线生产期间的许多问题。该是由于低 烙点过氧化物涂层,其可影响颗粒进料过程。滑移和不规则进料过氧化物渗移的XLPE组合 物可导致缆巧直径变化和废缆线增加。该对于XL阳组合物生产商和缆线制造商是个重大 问题。
[0012] 在中压树延迟剂组合物的情况下过氧化物渗移可大大减少,所述组合物包 含显著水平的共混到LD阳中的丙締酸醋共聚物(WO85/05216、USP5,539,075和口5 2009/0029166)。然而,丙締酸醋共聚物的使用显著增加聚合物组合物的损耗因子(tan5 ), 使得共聚物方法对于损耗因子应该保持得尽可能低的高压绝缘体是无效的。
[0013]因此,存在对XLPE组合物的需求,所述XLPE组合物能够保持焦烧-固化性能、热 老化性能和电性能,同时也显著降低过氧化物渗移的趋势。

【发明内容】

[0014] 在一个实施方式中,本发明为组合物,其包含可交联的基于己締的聚合物,过氧化 物引发剂,和介电流体。
[0015] 在一个实施方式中,本发明为组合物,其包含基于组合物重量的W重量%计的W 下物质:
[0016]A. 91. 5至97. 9%的基于己締的聚合物;
[0017]B. 1. 0至3%的有机过氧化物;和
[0018]C. 1.0至5%的介电流体。
[0019]D. 0. 1至0. 5 %的活性助剂。
[0020] 在一个实施方式中,本发明为由组合物制得的中压或高压缆线绝缘体,所述组合 物包含可交联的基于己締的聚合物,过氧化物引发剂,和介电流体。
【具体实施方式】
[0021] 综述
[0022] 低水平的介电流体加入到可交联的基于己締的聚合物将使有机过氧化物引发剂 增溶,使得大大降低或消除过氧化物渗移的问题,同时保持焦烧与固化性能的优异平衡。
[0023] 另外的实施方式
[0024] 在一个实施方式中,本发明为组合物,其基本上由基于组合物的重量W重量%计 的W下物质组成:
[0025]A. 91. 5至97. 9%的基于己締的聚合物;
[0026] B. 1. 0至3%的有机过氧化物讯
[0027] C. 1至5%的介电流体。
[002引D. 0. 1至0. 5%的活性助剂。
[0029] 在一个实施方式中,本发明为组合物,其基本上由基于组合物的重量W重量%计 的W下物质组成:
[0030] A. 91. 5%至97. 9%的基于己締的聚合物;
[0031] B. 1.0至3%的有机过氧化物;
[0032] C. 1至5 %的介电流体;
[0033] D. 0. 1至0. 5 %的活性助剂。
[0034] E. 0. 01至1%的至少一种添加剂,其选自抗氧化剂,水树抑制剂,加工助剂,偶联 剂,紫外线吸收剂或稳定剂,焦烧抑制剂,成核剂,增塑剂,润滑剂,粘度控制剂,增量油,酸 清除剂,和金属纯化剂。
[0035] 在一个实施方式中,本发明为组合物,其包含可交联的基于己締的聚合物,过氧化 物引发剂,介电流体,活性助剂,W及抗氧化剂、热稳定剂、焦烧延迟剂、电压稳定剂和水树 抑制剂中的至少一种。
[0036] 在一个实施方式中,本发明为组合物,其基本上由W下物质组成;可交联的基于己 締的聚合物,过氧化物引发剂,介电流体,活性助剂,W及抗氧化剂、热稳定剂、焦烧延迟剂、 电压稳定剂和水树抑制剂中的至少一种。
[0037] 在一个实施方式中,组合物中可交联的基于己締的聚合物为聚己締。
[003引在一个实施方式中,组合物中可交联的基于己締的聚合物为LDPE。
[0039] 在一个实施方式中,组合物的过氧化物引发剂为DCP。
[0040] 在一个实施方式中,组合物的介电流体为非极性姪。
[0041] 在一个实施方式中,组合物的介电流体为烷基化蒙。
[0042] 在一个实施方式中,活性助剂为a-甲基苯己締二聚体(AMSD)
[0043] 在一个实施方式中,本发明为由组合物制得的缆线绝缘体,所述组合物包含可交 联的基于己締的聚合物,过氧化物引发剂,和介电流体。
[0044] 在一个实施方式中,本发明为由组合物制得的缆线绝缘体,所述组合物包含可交 联的基于己締的聚合物,过氧化物引发剂,介电流体,和活性助剂。
[0045] 在一个实施方式中,缆线组件为用于中压或高压缆线的绝缘层。
[0046] 在一个实施方式中,本发明为中压或高压电缆,其包含由组合物制得的绝缘层,所 述组合物包含基于组合物重量的W重量%计的W下物质:
[0047]A. 91. 5%至97. 9%的基于己締的聚合物;
[0048] B. 1. 0至3%的有机过氧化物讯
[0049] C. 1至5%的介电流体。
[0050]D. 0. 1至0. 5%的活性助剂。
[0化1] 在一个实施方式中,本发明为制造中压或高压电缆的方法,所述方法包括直接或 间接在导电体上挤出绝缘层,所述绝缘层由可交联组合物制得,所述可交联组合物包含可 交联的基于己締的聚合物,过氧化物引发剂,介电流体,和活性助剂。
[00巧定义
[0化3] 除非有相反说明,隐含于上下文,或为本领域惯例,否则所有的份和百分比都基于 重量。出于美国专利实践的目的,任何参考专利、专利申请或公开的全部内容通过参考并入 (或它的同族US版本因此通过参考并入),特别是关于公开的合成技术,产品和加工设计, 聚合物,催化剂,定义(与本公开中具体提供的任何定义不一致的程度),和本领域公知常 识。
[0054] 本公开中的数值范围都是近似的,因此可W包括落入所述范围之外的值,除非另 有说明。数值范围包括W-个单位为增量的从较低值到较高值(包括较低值和较高值在 内)的所有值,条件是在任何较低值和任何较高值之间存在至少两个单位的间隔。作为实 例,如果组成、物理或其它性质,例如分子量、重量百分数等为100至1,000,那么意在明确 列举所有单个值,如100、101、102等,和子范围如100至144、155至170、197至200等。对于 含有小于一的值或含有大于一的分数的范围(例如0. 9、1. 1等),认为一个单位是0.
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