中壓電纜絕緣材料組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及線材和電纜絕緣材料。在一個方面，本發(fā)明涉及中電壓線材和電纜用 絕緣材料，而且在另一個方面，本發(fā)明涉及顯示出耐水樹性（water-treeresistance)和長 期耐熱老化性的商業(yè)上理想的平衡的這種絕緣材料組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常將電絕緣應(yīng)用劃分為低電壓絕緣（小于5K伏特的那些）、中電壓絕緣（5K伏 特至60K伏特的范圍）、和高電壓絕緣（針對高于60K伏特的應(yīng)用）。
[0003] 對于中電壓電纜應(yīng)用，最常見的高分子絕緣體由基于乙烯的聚合物制成，典型地 由聚乙烯或乙烯-丙烯彈性體（或稱為乙烯-丙烯-橡膠（EPR))二者之一制成。該聚 乙烯可以是多種不同聚乙烯中的任何一種或多種：例如，均聚物或共聚物、高密度聚乙烯 (HDPE)、高壓低密度聚乙烯（LDPE)、線型低密度聚乙烯（LLDPE)等。典型地，這些聚乙烯 通常經(jīng)過過氧化物的作用來交聯(lián)，但仍然傾向于樹狀化（treeing)，特別是水樹化（water treeing)〇
[0004] 水樹化是同時暴露于濕氣和電場的固體電介質(zhì)材料的劣化。其是確定地下電力電 纜的使用年限的重要因素。水樹（watertree)起始于高電應(yīng)力的位點，如粗糙界面、突出 導(dǎo)電點、空隙、或嵌入的雜質(zhì)，但相比于電樹（electricaltree)所需的電場，其在更低的電 場。與電樹相比，水樹的特征在于：（a)水的存在（其是它們生長所必需的）；(b)長期生長 (在達(dá)到它們可以促成故障的尺寸之前，它們可以生長多年）；和（c)相比于電樹的起始和 生長所需的電場，水樹的生長起始和持續(xù)在低得多的電場中。
[0005] 水樹被接受為在非抗水滲的電纜設(shè)計中的絕緣材料的濕電老化上的一個因素。絕 緣材料的耐水樹性通過使用添加劑例如聚乙二醇（PEG)或通過引入極性乙烯共聚物，例 如，乙烯乙酸乙烯酯（EVA)，乙烯丙烯酸乙酯（EEA)等等來達(dá)到。
[0006] 在長期的老化過程中的熱氧化損傷是中電壓電纜的另一失效模式。典型地，對這 一不需要的現(xiàn)象的抗性，通過過氧化物引發(fā)使基于乙烯的聚合物交聯(lián)和使用含硫受阻酚穩(wěn) 定劑的結(jié)合來實現(xiàn)。受阻胺穩(wěn)定劑，對于它們用作電樹（電劣化的形態(tài)）的熱氧化穩(wěn)定劑 和抑制劑，是已知的。然而，已知的拮抗作用存在于基于胺和硫的分子之間，其制約了將它 們結(jié)合使用在既需要好的長期耐熱老化性又需要耐水樹性和耐電樹性的系統(tǒng)中。而且，就 耐樹性的、交聯(lián)的聚乙烯（TRXLPE)絕緣材料的熱氧化穩(wěn)定性而言，PEG是已知的降解助劑 (pro-degradant)，因此，相比于非耐樹性的、交聯(lián)的聚乙稀絕緣材料所需要的穩(wěn)定性，這些 體系需要更大程度的穩(wěn)定性。
[0007]CN102762651B公開了一種包括A.基于乙烯的聚合物，B.聚亞烷基二醇；C.受 阻叔胺穩(wěn)定劑；D.含硫受阻酚抗氧化劑；E.過氧化物；和F.任選的助劑的組合物，該組合 物能夠顯示出長期耐熱老化性和耐水樹性，但是實踐中證明，并不是任意原料重量百分比 的該組合物制成的電纜用絕緣覆蓋材料都具有優(yōu)異的耐熱老化和耐水樹性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種組合物，該組合物制成的電纜用絕緣覆蓋材料具有更 加優(yōu)異的耐熱老化和耐水樹性。
[0009] 在一個實施方案中，本發(fā)明是一種組合物，其包括：
[0010] A. 50-80份基于乙烯的聚合物；
[0011] B. 0? 4-0. 6份聚亞烷基二醇；
[0012] C. 0? 3-0. 7份受阻叔胺穩(wěn)定劑；
[0013] D. 0? 5-0. 8份含硫受阻酚抗氧化劑；
[0014] E. 1-2份過氧化物；以及
[0015]F. 0-1份助劑。
[0016] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā)明的組合物包括：
[0017]A. 70份基于乙烯的聚合物；
[0018] B. 0? 5份聚亞烷基二醇；
[0019] C. 0? 6份受阻叔胺穩(wěn)定劑；
[0020] D. 0? 6份含硫受阻酚抗氧化劑；
[0021] E. L5份過氧化物；以及
[0022] F. 0.5 份助劑。
[0023] 過氧化物和任選的助劑一起構(gòu)成固化包。這些組合物對于制備顯示出長期耐熱老 化性和耐水樹性及耐電樹性的商業(yè)上理想的平衡的中電壓電纜用TRXLPE絕緣材料是有用 的。
[0024]定義：
[0025] 除非相反地指出，除非上下文暗示或現(xiàn)有技術(shù)慣例，否則所有的份和百分比均基 于重量，而且所有的測試方法是與本公開的申請日同步的。針對美國專利實踐的目的，任何 引用的專利、專利申請或?qū)＠_的內(nèi)容，通過引用來全部地引入（或其等價的US同族也 通過引用來引入），特別是關(guān)于本領(lǐng)域的合成技術(shù)、產(chǎn)品和工藝設(shè)計、聚合物、催化劑、定義 (就定義范圍而言，不得與在本公開中所具體提供的任何定義不一致）和常識的披露。
[0026] 在本公開中的數(shù)值范圍是近似的，因此，其可以包括該范圍以外的值，除非另有說 明。如果在任意較低值與任意較高值之間存在至少2個單位的間隔，則數(shù)值范圍包括以1個 單位增加的從該較低值到該較高值（包括該較低值和該較高值在內(nèi)）的所有數(shù)值。作為一 個例子，如果組成、物理或其它性能，例如，如分子量、重量百分比等是從100到1，〇〇〇,則意 味著明確地列舉了所有的單個數(shù)值，如100、101、102等，以及所有的子范圍，如100至144、 155至170、197至200等。對于包含小于1的數(shù)值或者包含大于1的分?jǐn)?shù)（例如0. 9,I. 1 等）的范圍，酌情將1個單位視為0. 0001，0. 001，0. 01或0. 1。對于包含小于10的個位數(shù) (例如1至5)的范圍，通常將1個單位視為0.1。這些僅僅是具體所意指的內(nèi)容的示例，并 且所列舉的最低值與最高值之間的數(shù)值的所有可能組合都被認(rèn)為是清楚地記載在本公開 中。在本公開之內(nèi)，數(shù)值范圍尤其提供了在本發(fā)明的組合物中的各種組分的量和各種特征 和性能（由其定義了這些組合物和由這些組合物所制造的線材和電纜護套）。
[0027]"線材"和類似術(shù)語是指：單股的導(dǎo)電性金屬如銅或鋁，或單股的光纖。
[0028]"電纜"、"電力電纜"和類似術(shù)語表示：在護套例如絕緣覆蓋套或保護性外套內(nèi)的 至少一根線材或光纖。通常，電纜是典型地在共同絕緣套和/或保護套內(nèi)所捆縛在一起的 兩根或更多根線材或光纖。護套內(nèi)部的單根線材或纖維可以是裸露的、包覆的或絕緣的。組 合電纜可以同時包含電線和光纖。電纜等能夠被設(shè)計用于低、中和高電壓應(yīng)用。典型的電 纜設(shè)計闡述于USP5, 246, 783, 6, 496, 629 和 6, 714, 707。
[0029] "組合物"和類似的術(shù)語是指兩種或更多種組分的混合物或者共混物。
[0030] "聚合物"和類似術(shù)語表示：通過將相同或不同類型的單體進行反應(yīng)（即聚合）所 制備的大分子化合物。"聚合物"包括均聚物和互聚物。
[0031] "互聚物"表示通過至少兩種不同的單體的聚合所制備的聚合物。這種上位術(shù)語包 括：共聚物（其通常用來表示由兩種不同的單體所制備的聚合物），和由多于兩種不同單體 所制備的聚合物（例如，三元共聚物、四元共聚物等）。
[0032] "基于乙烯的聚合物"和類似術(shù)語是指：基于聚合物的總重量計，以聚合的形式 含有過半數(shù)（majority)重量百分比的獲自乙稀的單元的聚合物?；谝蚁〉木酆衔锏?非限制性例子包括：低密度聚乙烯（LDPE)，線性低密度聚乙烯（LLDPE)，極低密度聚乙烯 (VLDPE)，超低密度聚乙烯（ULDPE)，中密度聚乙烯（MDPE)，高密度聚乙烯（HDPE)和官能化 的聚乙烯，如，乙烯乙酸乙烯酯（EVA)，乙烯/丙烯酸乙酯（EEA)，等等。
[0033] 基于乙烯的聚合物
[0034] 用于本發(fā)明的組合物中含有50-80份基于乙烯的聚合物，例如55份、60份、62份、 63份、65份、67份、69份、70份、72份、75份、77份或79份等，優(yōu)選為70份。所述基于乙烯 的聚合物包括：均聚物和互聚物、無規(guī)和嵌段共聚物和官能化的聚合物（如，乙烯乙酸乙烯 酯、乙烯/丙烯酸乙酯等等）和非官能化的聚合物。乙烯類互聚物包括彈性體、撓性聚乙烯 (flexomer)和塑性體（plastomer)。乙稀聚合物包括至少50、優(yōu)選至少60和更優(yōu)選至少80 份的從乙烯獲得的單元。乙烯類互聚物的其他單元典型地從一種或多種a-烯烴來獲得。
[0035] a-烯烴優(yōu)選是C3-20線性、支化或環(huán)狀的a-烯烴。C3-20a-烯烴的例子包括 丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯、1-十四烯、1-十六烯 和1-十八烯。a-烯烴也能夠包含例如環(huán)己烷或環(huán)戊烷的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)果形成例如3-環(huán)己 基-1-丙烯（烯丙基環(huán)己烷）和乙烯基環(huán)己烷的a-烯烴。雖然就術(shù)語的傳統(tǒng)意義而言， 某些環(huán)狀的烯烴，例如降冰片烯和相關(guān)的烯烴，尤其是5-乙叉基-2-降冰片烯，不是a-烯 烴，但是就本發(fā)明而言，它們應(yīng)屬于a-烯烴并且可以用來代替以上描述的a-烯烴的部 分或全部。類似地，苯乙烯和它的相關(guān)烯烴（例如，a-甲基苯乙烯等等）對于本發(fā)明來說 應(yīng)是a-烯烴。舉例性的乙烯類互聚物包括：乙烯/丙烯共聚物、乙烯/ 丁烯共聚物、乙烯 /1-己烯共聚物、乙烯/1-辛烯共聚物、乙烯/苯乙烯共聚物等等。舉例性的乙烯類三元共 聚物包括：乙烯/丙烯/1-辛稀，乙烯/丙烯_/ 丁稀，乙烯/ 丁烯/1-辛稀，乙烯/丙烯/ 二烯烴單體（EPDM)和乙烯/ 丁烯/苯乙烯。
[0036] 在本發(fā)明實踐中有用的乙烯類聚合物的例子包括高密度聚乙烯（HDPE);中密度 聚乙烯（MDPE);低密度聚乙烯（LDPE);極低密度聚乙烯（VLDPE);均勻支化的、線性乙烯/ a-稀經(jīng)共聚物（例如，MitsuiPetrochemicalsCompanyLimited的和DEX-Plastomers 的）；均勾支化的、基本上線性的乙稀/a-稀經(jīng)聚合物（例如，可從TheDowChemical Company獲得的聚烯烴塑性體和聚烯烴彈性體）；和乙烯嵌段共聚物（也可從The DowChemicalCompany獲得的）?；旧暇€性的乙稀共聚物更加全面地描述在USP 5, 272, 236, 5,