带可回收覆盖层的电缆制造技术

一种包含至少一个导线和至少一个基于混合了介电液体的热塑性聚合物材料的挤出覆盖层的电缆，其中：所述热塑性聚合物材料选自：（ａ）至少一种丙烯均聚物，或丙烯与选自乙烯和除丙烯之外的α－烯烃的至少一种烯烃共聚单体的至少一种共聚物，所述均聚物或共聚物的熔点大于或等于１３０℃且熔融焓为２０－１００Ｊ／ｇ；（ｂ）含至少一种丙烯均聚物或共聚物（ａ）和（ｃ）乙烯与至少一种脂族α－烯烃以及任选地多烯的至少一种弹性共聚物的机械混合物。本发明专利技术的电缆具有优良的机械和电性能，包括高介电强度，特别使得它可以用于高工作温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种带可回收覆盖层的电缆。特别地，本专利技术涉及一种用于传输或分配中压或高压电能的电缆，其中存在一个基于混合了介电液体的热塑性聚合物材料并具有优良的机械和电性能的挤出覆盖层，使得特别是可以使用高工作温度和传输大功率的能量。所述电缆既可用于直流电(DC)的传输或分配也可用于交流电(AC)的传输或分配。目前，在电缆和通信电缆领域，对产品具有高环境适应性、由不仅在制造或使用期间不会破坏环境而且在废弃后很容易回收的材料组成的要求已经被完全接受。然而，使用与环境相适应的材料是以限制成本的需要为条件的，同时对于较普通的应用来说，提供等于或优于普通材料的性能。对于用于传输中压和高压能量的电缆来说，环绕导线的各种覆盖层通常由聚烯烃基交联聚合物，特别是交联聚乙烯(XLPE)，或同样交联的弹性乙烯/丙烯(EPR)或乙烯/丙烯/二烯(EPDM)共聚物组成。交联，通过在聚合物材料挤出到导线上的步骤之后进行，即使是在高温下连续使用和电流过载的情况下也能赋予材料令人满意的机械和电性能。但是，众所周知的是交联的材料不能回收，因此制造废料和达到其使用寿命的电缆的覆盖层材料只能通过焚化来处理。同样已知的是绝缘层由浸渍了大量介电液体的纸或纸/聚丙烯层压材料制造的多层覆盖物构成的电缆(通常被称为胶料(mass)浸渍电缆或充油电缆)。通过完全填充存在于多层覆盖物中的空间，介电液体可以防止随随后发生的电绝缘破坏而产生的局部放电。通常使用的介电液体产品包括例如矿物油、聚丁烯、烷基苯等等(参见例如US4,543,207、US 4,621,302、EP 987,718、WO 98/32137)。但是，众所周知，与挤出绝缘电缆相比，胶料浸渍电缆有许多缺陷，因此其应用目前局限于特定的应用领域，特别是局限于制造地表和特别是水下装置用的高压和超高压直流传输线。在这方面，胶料浸渍电缆的制造尤其复杂和昂贵，这不仅是由于层压材料的高成本还由于在覆盖层状材料然后用介电液体浸渍它的步骤中所遇到的困难。特别地，所用介电液体在低温下必须具有低粘度以提供快速和均匀的浸渍，而且同时它在电缆的安装和运转期间必须不易于迁移，以防止从电缆末端或电缆上的意外破裂口发生液体流失。此外，胶料浸渍电缆不能回收，而且它们的应用被限制在低于90℃的工作温度。在非交联聚合物材料中，已知的是使用高密度聚乙烯(HDPE)来覆盖高压电缆。不过HDPE具有不管是在电流过载时还是在工作期间耐温性都比XLPE低的缺点。热塑性低密度聚乙烯(LDPE)绝缘覆盖层同样被用于中压和高压电缆中同样，在这种情况下，这些覆盖层也受太低的工作温度(约70℃)所限制。国际专利申请WO 99/13477公开了一种由形成连续相的热塑性聚合物构成的绝缘材料，其中所述热塑性聚合物内结合了在固态聚合物结构内部形成可移动的互穿相的液体或易熔融介电质。热塑性聚合物对介电质的重量比在95∶5和25∶75之间。绝缘材料可以通过分批地或连续地(例如，借助于挤出机)趁热混合所述两种成分来制造。所获得的混合物然后造粒并被用作通过挤出到导线上制造高压电缆的绝缘材料。该材料即能以热塑性形式也能以交联形式使用。热塑性聚合物可以是聚烯烃、多醋酸酯、纤维素聚合物、聚酯、聚酮、聚丙烯酸酯、聚酰胺和多胺。尤其建议使用低结晶度的聚合物。介电质优选是低或高粘度的合成或矿物油，特别是聚异丁烯、环烷、聚芳族化合物、α-烯烃或硅油。本申请人的国际专利申请WO 02/03398公开了一种含至少一个导线和至少一个基于混合了介电液体的热塑性聚合物材料的挤出覆盖层的电缆，其中所述热塑性材料包括丙烯均聚物或丙烯与选自乙烯和除丙烯之外的α-烯烃的至少一种烯烃共聚单体的共聚物，所述均聚物或共聚物的熔点大于或等于140℃且熔融焓为30-100J/g。所述介电液体包括至少一种具有至少两个非缩合芳环且芳碳原子对碳原子总数的比大于或等于0.6，优选地大于或等于0.7的烷基芳基烃。本申请人的国际专利申请WO 02/27731公开了一种含至少一个导线和至少一个基于混合了介电液体的热塑性聚合物材料的挤出覆盖层的电缆，其中所述热塑性材料包括丙烯均聚物或丙烯与选自乙烯和除丙烯之外的α-烯烃的至少一种烯烃共聚单体的共聚物，所述均聚物或共聚物的熔点大于或等于140℃且熔融焓为30-100J/g。所述介电液体包括至少一种非取代的或用至少一个直链或支链的、脂族、芳族或脂族和芳族混合的C1-C30的烃基取代的二苯醚。不过，上面引用的现有技术存在某些缺陷。事实上，申请人注意到，介电液体向聚合物材料中的加入应当使电性能(特别是其介电强度)有显著提高，又既不削弱其热机械性能也不导致介电液体从聚合物材料中渗出。特别是，所获得的电缆应当随时间表现出基本恒定的机械和电性能和由此表现出高可靠性，即使是在高工作温度(至少90℃和以上，特别是在高达110℃的工作温度下连续使用或在电流过载的情况下高达140℃)下亦是如此。特别是，申请人注意到，两个相例如热塑性材料连续相和其中结合的介电液体的另一相的存在，由此造成的所述介电液体在所述热塑性材料上的显微非均匀分散，并不允许获得所有上述特性。申请人现在发现，可以通过使用至少一种热塑性丙烯均聚物或共聚物或所述至少一种热塑性丙烯均聚物或共聚物与至少一种弹性共聚物的机械混合物作为可回收聚合物基材与至少一种在下文中所定义的介电液体混合，其中所述至少一种弹性共聚物是乙烯与至少一种脂族α-烯烃以及任选地多烯的共聚物，可以克服所述缺陷。所生成的组合物具有适合的柔性、杰出的热机械性能和很高的电性能，因此使其尤其适于形成高工作温度的中压或高压电缆的至少一个覆盖层，和特别是电绝缘层，其中所述高工作温度为至少90℃和以上，特别是在高达110℃的工作温度下连续使用或在电流过载的情况下高达140℃。适于实施本专利技术的介电液体与聚合物基材具有高相容性，且在提高电性能的意义上效率很高，从而允许使用少量(例如低于该介电液体在聚合物基材中的饱和浓度的量)的所述介电液体以不削弱绝缘层的热机械性能并避免所述介电液体从聚合物基材中渗出。介电液体与聚合物基材之间的高相容性使得介电液体在聚合物基材内可以获得显微均匀的分散。而且，适于形成本专利技术的电缆覆盖层的介电液体包含少量的极性化合物，以免介电损耗显著提高。还应注意到的是，使用相对较低熔点或较低倾点(例如熔点或倾点不高于80℃)的介电液体，在与聚合物材料混合和电缆的制造过程中都不会引起制造问题。事实上，低熔点使得可以较容易地处理易熔介电液体而不需要额外的和复杂的制造步骤(例如介电液体的熔融步骤)和/或设备。此外，申请人还注意到，当介电液体是芳族的时，它与聚合物基材的高相容性即使是在介电液体的芳族碳原子数与碳原子总数之比很低(例如低于0.6)的情况下也可以实现。申请人还注意到，所述介电液体的加入降低乃至消除了通常被称为“应力发白”的光学现象，这是因为所述介电液体显微均匀分散在聚合物材料中。根据第一个方面，本专利技术涉及一种包含至少一个导线和至少一个基于混合了介电液体的热塑性聚合物材料的挤出覆盖层的电缆，其中-所述热塑性聚合物材料选自(a)至少一种丙烯均聚物，或丙烯与选自乙烯和除丙烯之外的α-烯烃的至少一种烯烃共聚单体的至少一种共聚物，所述均聚物或共聚物的熔点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含至少一个导体和至少一个基于混合了介电液体的热塑性聚合物材料的挤出覆盖层的电缆，其中：－所述热塑性聚合物材料选自：（ａ）至少一种丙烯均聚物，或丙烯与选自乙烯和除丙烯之外的α－烯烃的至少一种烯烃共聚单体的至少一种共聚物， 所述均聚物或共聚物的熔点大于或等于１３０℃且熔融焓为２０－１００Ｊ／ｇ；（ｂ）含至少一种丙烯均聚物或共聚物（ａ）和（ｃ）乙烯与至少一种脂族α－烯烃以及任选地多烯的至少一种弹性共聚物的机械混合物；－所述介电液体在所述热塑性聚合 物材料中的重量浓度低于所述介电液体在所述热塑性聚合物材料中的饱和浓度；－所述介电液体具有以下特性：－极性化合物含量低于或等于介电液体总重的２．５ｗｔ％；－熔点或倾点低于８０℃；－当介电液体是芳族时，芳族碳原子 数与碳原子总数的比小于０．６。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2003-1-20 PCT/EP03/004821.一种包含至少一个导体和至少一个基于混合了介电液体的热塑性聚合物材料的挤出覆盖层的电缆，其中-所述热塑性聚合物材料选自(a)至少一种丙烯均聚物，或丙烯与选自乙烯和除丙烯之外的α-烯烃的至少一种烯烃共聚单体的至少一种共聚物，所述均聚物或共聚物的熔点大于或等于130℃且熔融焓为20-100J/g；(b)含至少一种丙烯均聚物或共聚物(a)和(c)乙烯与至少一种脂族α-烯烃以及任选地多烯的至少一种弹性共聚物的机械混合物；-所述介电液体在所述热塑性聚合物材料中的重量浓度低于所述介电液体在所述热塑性聚合物材料中的饱和浓度；-所述介电液体具有以下特性-极性化合物含量低于或等于介电液体总重的2.5wt％；-熔点或倾点低于80℃；-当介电液体是芳族时，芳族碳原子数与碳原子总数的比小于0.6。2.根据权利要求1的电缆，其中丙烯均聚物或共聚物(a)的熔点为140-170℃。3.根据权利要求1或2的电缆，其中丙烯均聚物或共聚物(a)的熔融焓为30-85J/g。4.根据前面权利要求中任何一项的电缆，其中丙烯均聚物或共聚物(a)的弯曲模量，根据ASTM标准D790测定，在室温下为30-1400Mpa。5.根据权利要求4的电缆，其中丙烯均聚物或共聚物(a)的弯曲模量，根据ASTM标准D790测定，在室温下为60-1000MPa。6.根据前面权利要求中任何一项的电缆，其中丙烯均聚物或共聚物(a)的熔融流动指数(MFI)，根据ASTM标准D1238/L在230℃以21.6N的载荷测定，为0.05-10.0dg/min。7.根据权利要求6的电缆，其中丙烯均聚物或共聚物(a)的熔融流动指数(MFI)，根据ASTM标准D1238/L在230℃以21.6N的载荷测定，为0.4-5.0dg/min。8.根据前面权利要求中任何一项的电缆，其中在丙烯共聚物(a)中，烯烃共聚单体的含量小于或等于15mol％。9.根据权利要求8的电缆，其中在丙烯共聚物(a)中，烯烃共聚单体的含量小于或等于10mol％。10.根据前面权利要求中任何一项的电缆，其中在丙烯共聚物(a)中，烯烃共聚单体是乙烯或分子式为CH2＝CH-R的α-烯烃，其中R是直链或支链的C2-C10的烷基。11.根据权利要求10的电缆，其中α-烯烃选自1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯或其混合物。12.根据前面权利要求中任何一项的电缆，其中丙烯均聚物或共聚物(a)选自(a1)丙烯均聚物，或丙烯与选自乙烯和除丙烯之外的α-烯烃的至少一种烯烃共聚单体的共聚物，弯曲模量通常为30-900MPa；(a2)含有一个基于丙烯的热塑性相和一个基于与α-烯烃共聚合的乙烯的弹性相的多相共聚物。13.根据权利要求12的电缆，其中(a1)类丙烯均聚物或共聚物的熔点为140-170℃。14.根据权利要求12或13的电缆，其中(a1)类丙烯均聚物或共聚物的熔融焓为30-80J/g。15.根据权利要求12-14中任何一项的电缆，其中(a1)类丙烯均聚物或共聚物具有的可溶于沸腾二乙醚中的部分的量为小于或等于12wt％，具有小于或等于4J/g的熔融焓。16.根据权利要求12-15中任何一项的电缆，其中(a1)类丙烯均聚物或共聚物具有的可溶于沸腾正庚烷中的部分的量为15-60wt％，具有10-40J/g的熔融焓。17.根据权利要求12-16中任何一项的电缆，其中(a1)类丙烯均聚物或共聚物具有的不溶于沸腾正庚烷中的部分的量为40-85wt％，具有大于或等于45J/g的熔融焓。18.根据权利要求12的电缆，其中存在于(a2)类多相共聚物中的弹性相内的α-烯烃是丙烯。19.根据权利要求12的电缆，其中(a2)类多相共聚物是其中弹性相由含占弹性相重量的15-50wt％的乙烯和50-85wt％的丙烯的乙烯和丙烯的弹性共聚物构成的多相共聚物。20.根据前面权利要求中任何一项的电缆，其中乙烯的弹性共聚物(c)的熔融焓小于30J/g。21.根据前面权利要求中任何一项的电缆，其中弹性共聚物(c)的量低于热塑性基材总重的70wt％。22.根据前面权利要求中任何一项的电缆，其中在乙烯的弹性共聚物(c)中，术语“脂族α-烯烃”是指分子式为CH2＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：G佩雷戈，C谢尔扎，G德拉纳，S贝利，
申请(专利权)人：皮雷利C有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]