【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具有有利的低直流(dc)电导率的聚合物组合物。具体地，本专利技术涉及一种聚合物组合物，其包含低密度聚乙烯(ldpe)、聚丙烯、任选地苯乙烯嵌段共聚物和脂肪族官能化的无机纳米颗粒填料的混合物，以及该组合物在制造电缆中的用途，特别是在制造电力电缆绝缘层中的用途。理想地，本专利技术的组合物和电缆不含过氧化物。本专利技术还涉及制备这种电缆的方法。
技术介绍
1、高压(hp)工艺生产的聚烯烃被广泛用于要求苛刻的聚合物应用中，例如电力电缆应用，其中聚合物必须满足高的机械和/或电学要求。典型的电力电缆包括至少由内半导体层、绝缘层和外半导体层包裹的导体。电缆通常是由挤压在导体上的层来生产的。单个或多个所述层中的聚合物材料通常是交联的。
2、尤其是在中压(mv)和特别是在高压(hv)和超高压(ehv)电缆应用中，聚合物组合物的电学性能具有显著的重要性。此外，在不同的电缆应用中，如在交流(ac)和直流(dc)电缆应用中，电学性能的重要性可能不同。
3、例如在高压直流(hvdc)电缆中的绝缘材料中，直流的电子电导率是一种重要的材料性能。首先，此性能对温度和电场的强依赖性会对电场产生影响。第二个问题与绝缘层内部由内和外半导体层之间流动的电的泄漏电流所产生的热量有关。此泄漏电流取决于电场和绝缘层的电导率。
4、对应地，在hvdc电缆中，绝缘层部分地被泄漏电流加热。对于特定的电缆设计，发热量与绝缘层电导率×电压2成正比。
5、增加直流(dc)电力电缆的电压有着很高的需求。在hvdc电缆中，提
6、wo2017/149086和wo2017/149087涉及纳米颗粒填料在聚合物组合物中的用途。然而，所述填料在低密度聚乙烯(ldpe)、聚丙烯和任选地苯乙烯嵌段共聚物的混合物中的用途没有被公开，而且所示例的组合物的电导率仍然比较高。
7、ep3261095涉及一种包括含有ldpe和hdpe的混合物的聚合物组合物的电缆。然而，纳米颗粒填料的用途没有被公开，而且所示例的组合物的电导率仍然比较高。
8、因此，留有对于一种具有进一步降低的dc电导率的新型聚合物组合物的需求，同时该聚合物组合物还应当具有要求苛刻的电力电缆应用所需的足够好的机械性能。另外，需要新的聚烯烃组合物，其避免与过氧化物相关的缺点，但还提供了有吸引力的性能。
9、通常，半导体层和/或绝缘层之一中的聚合物材料是交联的，这是为了改善例如耐热性和抗变形性、蠕变特性、机械强度、耐化学性和耐磨性。交联可以使用例如产生自由基的化合物来实现，该化合物通常在将层挤出到导体上之前结合到层材料中。在形成层状电缆之后，接着对电缆进行交联步骤以引发自由基形成，并由此引发交联反应。
10、过氧化物非常常用作自由基产生化合物。然而，使用过氧化物的交联存在一些缺点。例如，在交联过程中会形成具有难闻气味的低分子副产物。过氧化物的这些分解产物可包括通常不希望得到的挥发性副产物，因为它们可能对电缆的电学性能产生负面影响。因此，在交联和冷却步骤之后，通常将挥发性分解产物，如甲烷，减少到最低限度或去除。这种去除步骤通常被称为脱气步骤，其消耗时间和能量，产生额外的成本。
11、热塑性绝缘材料可具有多种优点。消除交联和脱气步骤可以实现更快、更简单且更具成本效益的电缆生产。在挤出机输出和减少清洁中断方面，该过程更快、更清洁。然而，缺乏交联材料会导致高温下尺寸稳定性降低。
12、在电缆绝缘层中使用非交联ldpe的可能性并不是新的。在wo2011/113685中，建议将密度为922kg/m3、mfr2为1.90g/10min的ldpe用于电缆的绝缘层。wo2011/113685还建议在电缆的非交联绝缘层中单独使用其他聚合物。
13、综上所述，因此留有对于一种具有进一步降低的dc电导率的新型聚合物组合物的需求，其能够避免与过氧化物相关的缺点，同时该聚合物组合物还应当具有足够好的机械性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种新型的聚烯烃组合物，其表现出降低的dc电导率，同时仍然提供适合用于要求苛刻的电力电缆应用的性能，并且完全不使用过氧化物。
2、本专利技术人现已证实，包含低密度聚乙烯(ldpe)、聚丙烯、任选地苯乙烯嵌段共聚物和脂肪族官能化的无机纳米颗粒填料的混合物的聚合物组合物具有出乎预料的低dc电导率，因而尤其适用于制造高压电力电缆。
3、尽管已知纳米颗粒的附聚物或聚集体可能导致早期电缆击穿，但专利技术人发现所要求保护的组分的组合产生异常低的dc电导率，并且有利地不需要使用过氧化物来引发交联。
4、因此，在一个方面，本专利技术提供了一种聚合物组合物，其包括：
5、(i)4.95wt.％至95.0wt.％的低密度聚乙烯(ldpe)；
6、(ii)4.95wt.％至95.0wt.％的聚丙烯；和
7、(iii)0.00wt.％至30.0wt.％的苯乙烯嵌段共聚物；
8、(iv)0.05wt.％至10.0wt.％的脂肪族官能化的无机纳米颗粒填料，优选烷基官能化的无机纳米颗粒填料；
9、其中重量百分比(wt.％)是相对于聚合物组合物的总重量来表示的。
10、从另一方面来看，本专利技术提供了一种如上文所定义的聚合物组合物的制备方法，其包括混合：
11、(i)4.95wt.％至95.0wt.％的低密度聚乙烯(ldpe)；
12、(ii)4.95wt.％至95.0wt.％的聚丙烯；和
13、(iii)0.00wt.％至30.0wt.％的苯乙烯嵌段共聚物；
14、(iv)0.05wt.％至10.0wt.％的脂肪族官能化的无机纳米颗粒填料，优选烷基官能化的无机纳米颗粒填料；
15、其中重量百分比(wt.％)是相对于聚合物组合物的总重量来表示的。
16、从更进一步的方面来看，该专利技术提供了一种电缆，其包括由单个或多个层包裹的导体，其中单个或多个所述层包括如上文所定义的聚合物组合物。在再进一步的方面，本专利技术提供了一种电力电缆，例如直流(dc)电力电缆，其包括至少由内半导体层、绝缘层和外半导体层依次包裹的导体，其中至少有一层，例如至少绝缘层，包括如上文所定义的聚合物组合物。
17、从再进一步的方面来看，本专利技术提供了如上文所定义的聚合物组合物在制造电缆中的层，优选电力电缆，更优选电力电缆的绝缘层的用途。
18、从另一个方面来看，本专利技术提供了如上文所定义的聚合物组合物在制造电缆中的再生绝缘层，优选电力电缆的用途。
19、定义
20、无论本文何处使用术语“分子量mw”，均指重均分子量。
2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚合物组合物，其包括
2.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中纳米颗粒填料组分(iv)包括无机氧化物纳米颗粒。
3.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中，纳米颗粒填料组分(iv)包括氧化铝、氧化镁、氧化锌纳米颗粒及其混合物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中，纳米颗粒填料组分(iv)包括氧化铝纳米颗粒。
5.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述组分(iv)的脂肪族基团为C1至C20烷基，例如C4至C20烷基，特别是直链C1至C20烷基，例如直链C4至C20烷基，优选C6至C12烷基，更优选n-正辛基。
6.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中，纳米颗粒填料组分(iv)通过与烷基硅烷例如烷基(三烷氧基)硅烷或二烷基(二烷氧基)硅烷反应而被官能化。
7.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中，LDPE组分(i)是低密度聚乙烯均聚物和/或聚丙烯组分(ii)是丙烯均聚物，优选全同立构聚丙烯均聚物和/或苯乙烯嵌段共聚物组分(iii)选自由
8.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中，按照说明书上的DC电导率的测量方法在30kV/mm和70℃的温度下18小时后测量时，所述聚合物组合物具有0.5fS/m至10fS/m的DC电导率，优选0.5fS/m至6.0fS/m的DC电导率，更优选0.5fS/m至4fS/m的DC电导率，甚至更优选0.5fS/m至3.5fS/m的DC电导率。
9.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物是非交联的。
10.根据前述权利要求任一项所述的聚合物组合物，其包括：
11.一种如权利要求1至10所述的组合物的制备方法，其包括混合：
12.一种包括由单个或多个层包裹的导体的电缆，其中，所述的单个或多个层包括如权利要求1-10中任一项所述的聚合物组合物。
13.一种电力电缆，例如直流(DC)电力电缆，其包括至少由内半导体层、绝缘层和外半导体层依次包裹的导体，其中，至少有一层，例如至少绝缘层，包括如权利要求1-10中任一项所述的聚合物组合物。
14.一种如权利要求13所述的电力电缆，其中，所述电力电缆是高压(HV)电力电缆或超高压(UHV)电力电缆。
15.一种如权利要求1-10中任一项所述的聚合物组合物在制造电缆中的层，例如电力电缆的绝缘层中的用途。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种聚合物组合物，其包括
2.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中纳米颗粒填料组分(iv)包括无机氧化物纳米颗粒。
3.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中，纳米颗粒填料组分(iv)包括氧化铝、氧化镁、氧化锌纳米颗粒及其混合物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中，纳米颗粒填料组分(iv)包括氧化铝纳米颗粒。
5.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中，所述组分(iv)的脂肪族基团为c1至c20烷基，例如c4至c20烷基，特别是直链c1至c20烷基，例如直链c4至c20烷基，优选c6至c12烷基，更优选n-正辛基。
6.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中，纳米颗粒填料组分(iv)通过与烷基硅烷例如烷基(三烷氧基)硅烷或二烷基(二烷氧基)硅烷反应而被官能化。
7.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中，ldpe组分(i)是低密度聚乙烯均聚物和/或聚丙烯组分(ii)是丙烯均聚物，优选全同立构聚丙烯均聚物和/或苯乙烯嵌段共聚物组分(iii)选自由聚[苯乙烯-b-(乙烯-共聚-丁烯)-b-苯乙烯](sebs)、聚[苯乙烯-b-(乙烯-共聚-丙烯)-b-苯乙烯](seps)、聚[苯乙烯-b-(丁二烯)-b-苯乙烯](sbs)和聚[苯乙烯-b-(异戊二烯)-b-苯乙烯](s...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·库尔木派斯，PO·哈格斯特兰德，A·索鲁迪，欧阳颖薇，C·米勒，徐向东，F·尼尔森，M·赫登奎斯特，
申请(专利权)人：博里利斯股份公司，
类型：发明
国别省市：
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