中压或高压电气设备的制造方法
【专利说明】中压或高压电气设备
[0001] 本发明涉及电缆或电缆附件型的电气设备。它典型地但不排他地应用于低压（特 别地小于6kV)、中压（特别地6至45-60kV)或高压（特别地大于60kV，且其可在最大800kV 的范围）电力缆线（动力缆线，power cables)的领域，而不管电力缆线是直流的还是交流 的。
[0002] 电力缆线典型地包括中央电导体和至少一个通过本领域技术人员公知的技术、特 别地通过过氧化物途径交联的电绝缘层。
[0003] 考虑到过氧化物的分解产物，过氧化物途径正在趋向于越来越多地被避免，所述 过氧化物的分解产物在缆线制造过程中显示出缺陷，实际上一旦缆线处于运行配置（形 态，configuration)更甚之。这是因为，在交联过程中，过氧化物分解且形成交联副产物， 如特别是甲烷、乙酰苯、枯基醇、丙酮、叔丁醇、甲基苯乙烯和/或水。当缆线处于运行 配置时，由枯基醇形成水是相对缓慢的且可在若干个月、实际上甚至数年之后发生。经交联 的层的击穿（breakdown)风险因而显著增加。此外，如果在交联阶段过程中形成的甲烷不 从经交联的层排出，则不能忽略与甲烷的爆炸性及其点燃能力相关的风险。一旦将缆线投 入使用，该气体还可造成破坏。即使有用于限制缆线内甲烷存在的解决方案，例如，为加速 甲烷扩散在缆线外而热处理缆线，但其在经交联的层的厚度高时变得漫长且昂贵。
[0004] 已知的文献US-4 826 726描述了被由组合物获得的经交联的层包围的耐热电导 体，所述组合物包括含有环氧乙烷官能团的乙烯型共聚物以及乙烯和不饱和二羧酸酐的共 聚物型的聚合物化合物（作为交联剂）。
[0005] 本发明的目的是通过提供包括经交联的层的电缆或电缆附件型的电气设备而克 服现有技术的缺点，其制造显著限制交联副产物如甲烷和/或水的存在，同时保证最佳的 热机械性质如热蠕变、所述层的良好交联特性、以及特别地显著改善的耐电击穿性。
[0006] 本发明的主题是电气设备，其包括由聚合物组合物获得的经交联的层，所述聚合 物组合物包含至少一种含有至少一个（种）环氧官能团的聚合物，特征在于所述聚合物组 合物另外包含作为交联剂的非聚合物化合物，其包含至少一个（种）能够与所述聚合物的 环氧官能团反应的反应性官能团，以使所述聚合物可交联。
[0007] 借助于本发明，经交联的层使得可避免使用有机过氧化物，同时保证高的交联水 平。
[0008] 此外，本发明的经交联的层显示出经济、容易加工（特别地通过挤出）和制造的优 势，因为它无需采用限制性的排放过程。
[0009] 根据第一实施方式，根据本发明的设备是包括由所述经交联的层包围的细长导电 组件的电缆。
[0010] 根据第二实施方式，根据本发明的设备是电缆附件，所述附件包括所述经交联的 层。所述附件更特别地意图与至少一个电缆组合使用，所述经交联的层意图包围电缆的至 少一端。该附件可特别地为电缆接头或端子。
[0011] 聚合物的环氧官能团（即，环氧化物官能团）更特别地为环氧乙烷官能团（即，氧 化乙烯基团）。
[0012] 优选地，环氧官能团可由包含所述环氧官能团的化合物提供，该化合物可选自缩 水甘油酯。因此，本发明的聚合物可包含缩水甘油酯基团。
[0013] 本发明的聚合物可包含至多10重量％的环氧官能团，且优选地至多5重量％的环 氧官能团。
[0014] 本发明的聚合物可包含至少0. 1重量％的环氧官能团，且优选地至少1重量％的 环氧官能团。
[0015] 根据第一替代形式，可将环氧官能团接枝于聚合物。根据该第一替代形式，本发 明的包含至少一个环氧官能团的聚合物为环氧基-接枝的聚合物。换言之，根据本发明的 聚合物可为包含至少一种接枝于聚合物的大分子链（即，主链或骨架）的环氧官能团的聚 合物。所述聚合物的大分子链的末端就其而言可与环氧官能团接枝或可不与环氧官能团接 枝。
[0016] 根据第二替代形式，本发明的包含至少一个环氧官能团的聚合物可为得自至少 两种单体的共聚物，两种单体之一包含所述环氧官能团。包含所述环氧官能团的所述单 体可选自以下化合物：丁烯羧酸单缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油 酯、丙烯酸甲基缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲基缩水甘油酯、衣康酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸 7, 8-环氧基-1-辛基酯、衣康酸甲基缩水甘油酯、7, 8-环氧基-1-辛基乙烯基醚、乙烯基缩 水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚和2-甲基-2-丙烯基缩水甘油醚。
[0017] 举例而言，作为包含至少一个环氧官能团的聚合物，可提及乙烯和甲基丙烯酸缩 水甘油酯的共聚物。
[0018] 本发明的聚合物更特别地为有机聚合物，使得特别是可通过挤出使聚合物组合物 成形。
[0019] 聚合物可包括至少一种聚烯烃。术语"聚烯烃"本身通常是指烯烃均聚物或共聚 物类型的烯烃聚合物。优选地，所述烯烃聚合物是非环状的烯烃聚合物。
[0020] 在本发明中，会优选使用乙烯聚合物（乙烯均聚物或共聚物）或丙烯聚合物（丙 烯均聚物或共聚物）。
[0021] 本发明的第一替代形式可在环氧基-接枝的烯烃均聚物或环氧基-接枝的烯烃共 聚物的情况下使用。
[0022] 本发明的第二替代形式可在如上所述得自烯烃单体和包含至少一个环氧官能团 的单体的共聚物的情况下使用。
[0023] 本发明的聚合物组合物可包含超过50. 0重量份的包含至少一个环氧官能团的聚 合物，每100重量份的在聚合物组合物中的聚合物（即，聚合物基体）；优选至少70重量份 的包含至少一个环氧官能团的聚合物，每100重量份的在所述聚合物组合物中的聚合物； 和特别优选至少90重量份的包含至少一个环氧官能团的聚合物，每100重量份的在所述聚 合物组合物中的聚合物。
[0024] 特别有利地，聚合物组合物的一种或多种构成聚合物为单独的一种或多种基于烯 烃的聚合物（即，烯烃均聚物和/或共聚物）。
[0025] 在【具体实施方式】中，本发明的聚合物可另外包含至少一个丙烯酸酯官能团。该丙 烯酸酯官能团有利地使得使本发明的聚合物变得柔软和更加挠性成为可能。
[0026] 根据第一替代形式，可将丙烯酸酯官能团接枝于本发明的聚合物。根据该第一替 代形式，本发明的聚合物为丙烯酸酯-接枝的聚合物。换言之，根据本发明的聚合物可为包 含至少一个接枝于所述聚合物的大分子链（即，主链或骨架）的丙烯酸酯官能团的聚合物。 所述聚合物的大分子链的末端就其而言可与丙烯酸酯官能团接枝或可不与丙烯酸酯官能 团接枝。
[0027] 根据第二替代形式，本发明的聚合物可为得自至少两种单体的共聚物，两种单体 之一包含所述丙烯酸酯官能团。举例而言，可提及乙烯、丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油 酯的三元共聚物。
[0028] 本发明的非聚合物化合物（即，交联剂）为除聚合物之外的有机化合物。换言之， 交联剂特别地不由大量相同或不同的单体单元的共价连接得到。更特别地，交联剂不由至 少两种相同或不同的单体单元的共价连接得到。
[0029] 非聚合物化合物的一个或多个反应性官能团能够与所述聚合物的环氧官能团反 应，以使得所述聚合物可交联。在温度升高期间打开环氧基之后，它将直接或间接地与环氧 官能团反应。
[0030] 非聚合物化合物的反应性官能团可选自酐官能团、羧基官能团和胺官能团。
[0031] 更特别地，交联剂可有利地选自：
[0032] -包含至少一个胺官能团和至少一个羧基官能团的非聚合物化合物，
[0033] -包含至少一个酐官能团的非聚合物化合物与交联催化剂的组合，和
[0034] -它们的混合物之一。
[0035] 这是因为这两种类型的交联剂使得可用少量的交联剂获得交联层，同时保证非常 好的耐击穿性（根据法国标准IEC 62539)或非常好的电阻（根据法国标准IEC 60840)、和 相对低的聚合物组合物的交联温度（特别地小于300°C和优选地小于或等于250Γ )，以限 制包含环氧官能团的聚合物的降解。
[0036] 当非聚合物化合物包含至少一个胺官能团时，胺官能团为伯胺或仲胺。
[0037] 在【具体实施方式】中，非聚合物化合物可包含至少两个反应性官能团。这至少两个 反应性官能团可为相同的或不同的且可不加区分地从酐官能团、羧基官能团和胺官能团中 选择。优选地，非聚合物化合物可包含两种不同的反应性官能团。
[0038] 根据本发明的第一优选实施方式，非聚合物化合物可包含胺官能团和羧基官能 团。举例而言，非聚合物化合物为氨基酸。
[0039] 因此，氨基酸包含两种官能团：羧基-C00H官能团和胺官能团（其优选为伯胺- NH2类型的）。
[0040] 分隔羧基官能团与胺官能团的碳链可包含1-50个碳原子和优选1-20个碳原子。
[0041] 常规地，羧基和胺官能团可位于所述氨基酸的主碳链的末端处，该主碳链优选为 未支化链。
[0042] 举例而言，可提及11-氨基十一酸。
[0043] 氨基酸也可为α -氨基酸，其由如下事实定义：胺官能团键合于与羧基官能团相 邻的碳原子（α碳）。
[0044] 根据本发明的第二优选实施方式，