柔性电力电缆绝缘体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及柔性电力电缆。在一个方面，本发明涉及包含绝缘层（护套）的柔性 电力电缆，所述绝缘层（护套）由包含乙烯聚合物和丙烯聚合物的交联组合物制造。
【背景技术】
[0002] 电力电缆的电绝缘层主要由过氧化物交联低密度聚乙烯（XLPE)或过氧化物交联 并且高度填充的乙烯丙烯橡胶（EPR)制造，所述乙烯丙烯橡胶包括基于乙烯丙烯二烯单体 (EPDM)的化合物。与XLPE组合物相比较，填充EPR材料柔性要大得多，但产生具有更高介 电损耗（由于以多达30-55重量百分比（重量％ )的负载使用无机填充剂）的显著更重电 缆。需要制造适合用于电力电缆构造的过氧化物可交联绝缘组合物，其将填充EPR的柔性 与XLPE的较低质量和较好介电特性结合。也就是说，所需的柔性绝缘组合物应（a)比XLPE 柔性更大，以便于安装；(b)比填充EPR更轻，以便于安装；和（c)在高达130°C的温度下，比 填充EPR具有更低的耗散因子，以获得更低的介电损耗。另外，所需的柔性绝缘组合物应： (a)在熔融挤压期间在130°C到140°C范围内或接近130°C到140°C范围的温度下可熔融加 工而不会过早交联，以防止"焦烧";(b)在130°C到140°C范围内或接近130°C到140°C范围 的温度下具有足够高的熔融强度或拉伸粘度，以防止在挤压后并且在后续连续硫化步骤中 在交联前弛垂；和（c)在连续硫化步骤中在182°C的平均温度下充分交联，以能够通过高达 200°C的温度下的热蠕变测试。
[0003] 已开发基于聚丙烯作为主要组分的热塑性电缆绝缘体，并且所述热塑性电缆绝 缘体可以含有具有其它聚烯烃和丙烯共聚物树脂的掺合物（参见例如W02007/019088和 US2010/0122833A1)。这些组合物的一个缺点是其太坚硬而不适合用于柔性电缆应用。此 外，其不能通过在200°C温度下进行的热蠕变测试。此外，基于聚丙烯的系统典型地并非通 过过氧化物交联，因为聚丙烯在交联操作期间往往会经历链断裂，这反过来降低了高温下 绝缘护套的完整性。
【发明内容】
[0004] 现有技术的问题通过将较少量的聚丙烯（PP)分散于乙烯聚合物基质中得以解 决，而不必使用增容剂。本发明的组合物可以用过氧化物交联并且使用现有工艺加工，以 得到对于制造和使用中压电力电缆绝缘体（经涂布导体）所需的特性组合，即，低密度（以 达成轻量并且易于安装）；可接受地高的挤压条件下拉伸粘度和相应亨基应变（Hencky strain)(为挤压后耐弛垂所需要）；可接受地高的耐焦烧性（以防止挤压条件下的过早交 联）；挤压后可接受地高的交联度（在连续硫化步骤中）；足够低的弯曲模量（以便于安 装）；足够低的高温下蠕变（以在使用期间维持尺寸完整性）；充分低的耗散因子（以在使 用期间使电损耗减到最少）；和可接受地高的交流电（AC)击穿强度（未老化和老化）。
[0005] 在一个实施例中，本发明是一种组合物，按组合物的重量计，以重量百分比计，其 包含：
[0006] (A) 60-95 %的结晶度小于40 %的乙烯聚合物；
[0007] (B) 4到小于40%的上限熔点大于或等于（彡）130°C的丙烯聚合物；和
[0008] (〇彡0.5%过氧化物；
[0009] 其条件是乙烯聚合物包含里面分散有丙烯聚合物的连续相（基质），或与丙烯聚 合物共连续。在一个实施例中，所述组合物不含增容剂。在一个实施例中，所述组合物包含 增容剂。在一个实施例中，乙烯聚合物基质在用过氧化物交联后具有在130°C下小于或等于 (< )1 %的耗散因子。
[0010] 在一个实施例中，本发明是一种用于电缆的交联绝缘护套，交联绝缘护套由一种 组合物制造，按组合物的重量计，以重量百分比计，所述组合物包含：
[0011] (A) 60-95 %的结晶度小于40 %的乙烯聚合物；
[0012] (B) 4到小于40%的上限熔点大于或等于（彡）130°C的丙烯聚合物；和
[0013] (〇彡0.5%过氧化物；
[0014] 其条件是乙烯聚合物包含里面分散有丙烯聚合物的连续基质，或与丙烯聚合物共 连续。在一个实施例中，绝缘护套不含增容剂。在一个实施例中，绝缘护套包含增容剂。在 一个实施例中，乙烯聚合物基质在用过氧化物交联后具有在130°C下小于或等于（<)1% 的耗散因子。
[0015] 在一个实施例中，本发明是一种包含交联绝缘护套的电缆，所述交联绝缘护套由 一种组合物制造，按组合物的重量计，以重量百分比计，所述组合物包含：
[0016] (A) 60-95%的结晶度小于40%的乙烯聚合物；
[0017] (B) 4到小于40%的上限熔点大于或等于（彡）130°C的丙烯聚合物；和
[0018] (〇彡0.5%过氧化物；
[0019] 其条件是乙烯聚合物包含里面分散有丙烯聚合物的连续基质，或与丙烯聚合物共 连续。
【具体实施方式】
[0020] 定义
[0021] 除非相反地陈述、从上下文暗示或本领域惯用的，否则所有份数和百分比都按重 量计，并且所有测试方法都是到本发明的提交日为止的现行方法。出于美国专利实践的目 的，任何所参考的专利、专利申请或公开的内容都以全文引用的方式并入（或其等效美国 版本如此以引用的方式并入），尤其在所属领域中的定义（在不会与本发明具体提供的任 何定义不一致的程度上）和常识的公开方面。
[0022] 除非另外指明，否则本发明中的数值范围是近似值，并且因此可以包括在所述范 围之外的值。数值范围包括从下限值到上限值并且包括下限值和上限值、以一个单位递增 的所有值，前提是任何较低值与任何较高值之间存在至少两个单位的间隔。举例来说，如 果组成特性、物理特性或其它特性（如温度）是从100到1，〇〇〇,那么明确列举全部个别值 (如100、101、102等）和子范围（如100到144、155到170、197到200等）。对于含有小 于一的值或含有大于一的分数（例如1. 1、1. 5等）的范围，一个单位按需要被视为0. 0001、 0. 001、0. 01或0. 1。对于含有小于十的个位数的范围（例如1到5)，一个单位典型地被视 为0.1。这些仅是特别预期的实例，并且所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能组 合将被视为明确陈述在本发明中。在本发明内尤其提供关于组合物中的个别组分的相对量 的数值范围。
[0023] "包含"、"包括"、"具有"和类似术语意味着组合物、方法等不限于所公开的组 分、步骤等，而是相反地可以包括其它未公开的组分、步骤等。相比之下，术语"基本上 由......组成"从任何组合物、方法等的范围排除除对组合物、方法等的性能、可操作性等 等并非必需的那些组分、步骤等外的任何其它组分、步骤等。术语"由......组成"从组合 物、方法等排除并未具体公开的任何组分、步骤等。除非另外说明，否则术语"或"是指单独 以及呈任何组合的所公开的成员。
[0024] "电缆"、"电力电缆"和类似术语意味着保护性夹套或护套内的至少一个电线或光 纤。典型地，电缆是典型地在共用保护性夹套或护套中束结在一起的两个或更多个电线或 光纤。夹套内的个别电线或光纤可以是裸露的、经包覆的或绝缘的。组合电缆可以含有电 线和光纤两者。电缆等可以经设计用于低压、中压或高压应用。典型的电缆设计说明于美 国专利第5, 246, 783号、第6, 496, 629号和第6, 714, 707号中。
[0025] "聚合物"意指通过单体聚合制备的聚合化合物，无论所述单体具有相同类型还是 不同类型。通用术语聚合物因此涵盖术语均聚物（通常用以指仅由一种类型的单体制备的 聚合物）以及术语"互聚物"和"共聚物"。
[0026] "互聚物"、"共聚物"和类似术语意味着通过至少两种不同类型的单体的聚合制备 的聚合物。这些通用术语包括共聚物（通常用以指由两种不同类型的单体制备的聚合物） 和由多于两种不同类型的单体制备的聚合物，例如三元共聚物、四元共聚物等。
[0027] "掺合物"、"聚合物掺合物"和类似术语意味着两种或更多种聚合物的组合物。此 类掺合物可以是或可以不是可混溶的。此类掺合物可以是或可以不是相分离的。如由透射 电子光谱法、光散射、X射线散射和所属领域中已知的任何其它方法测定，此类掺合物可以 或可以不含有一种或多种域构型。
[0028]乙烯聚合物
[0029] 适用于本发明的组合物、绝缘保护层和电缆的乙烯聚合物的结晶度小于40%， 优选地小于35%，并且更优选地小于30%。％结晶度通过将如通过差示扫描热量测定法 (DSC)测定的聚合物的熔化热除以所述级别聚合物的100%结晶样品的总熔化热来确定。 在乙烯聚合物的情况下，高密度均聚物聚乙烯（100%结晶）的总熔化热是292焦耳/克（J/ g)。根据ASTMD3418测定熔化热。
[0030] 乙烯聚合物包括乙烯单体含量是30%到97%的乙烯聚合物。剩余的单体含量可 以从一种或多种可与乙烯共聚合的单体导出。乙烯聚合