交联电力电缆的脱气方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力电缆。一方面，本发明设及交联电力电缆，同时在另一方面，本发 明设及对交联电力电缆进行脱气。
【背景技术】
[0002] 所有被过氧化物固化的电力电缆在其结构内都保留有一些可影响电缆性能的分 解副产物。因此，必须通过称为脱气的方法来去除运些副产物。升高处理溫度可缩短脱气时 间。溫度在50°C到80°C之间，更优选地在60°C到70°C之间变动。然而，当在运些高溫下进行 脱气时，注意不破坏电缆忍是最至关重要的。已知构造电缆所利用的材料的热膨胀和软化 会破坏忍而造成"扁平面(flat)"且使外部半导电屏蔽层变形。后者由柔性化合物制成，其 包括赋予电缆屏蔽导电性的导电填充剂。此破坏可在常规测试期间引起故障，并且因此当 电缆重量增加时，需要降低溫度。本发明将较高烙点的締控嵌段共聚物用于半导电层W提 高高溫下的抗变形性，其反过来实现较高溫度脱气。
【发明内容】
[0003] 在本发明的实践中所使用的组合物可通过改良脱气方法及其在应用中的后续使 用与过氧化物交联W产生针对制造电力电缆，尤其高压电力电缆所需的特性组合，即，可接 受的高抗变形性(针对较高溫度脱气）、半导电组合物的可接受的低体积电阻率、挤压条件 下可接受的高抗焦化性、挤压之后可接受的高度交联W及在与半导电屏蔽材料接触之后可 接受的交联聚乙締(XLPE)绝缘材料的耗散因数(无来自締控嵌段共聚物的催化剂组分的负 面影响）。
[0004] 在一个实施例中，本发明为一种电力电缆的脱气方法，所述电缆包括：
[0005] (A)导体，
[0006] (B)绝缘层，W及
[0007] (C)半导体层，按半导体层的重量计W重量百分比为单位，所述半导体层包括：
[000引（1 )49-98 %的交联締控嵌段共聚物(0BC)，其具有小于（< )0.9克/立方厘米(g/ cm3)的密度、大于（>)1的烙体流动速率(MFR)，且按0BC的重量计W重量百分比为单位，所 述0BC包括：
[0009] (a)35-80%软链段，其包括5-50摩尔百分比(mol%)的由包括3到30个碳原子的单 体所衍生的单元；W及
[0010] (b)20-65%硬链段，其包括0.2-3.5mol %的由包括3到30个碳原子的单体所衍生 的单元；
[0011] (2)2-51 %导电填充剂；
[0012] 绝缘层与半导体层彼此接触，
[0013] 所述方法包括W下步骤:将电缆暴露在至少80°C、或90°C、或100°C、或110°C、或 120°C、或130°C的溫度下持续至少24小时的时间段。
[0014] 在一个实施例中，电力电缆为中压电缆、高压电缆或超高压电缆。在一个实施例 中，使用过氧化物交联剂来交联0BC。
【具体实施方式】
[0015] 定义
[0016] 出于美国专利实践的目的，本申请案内的全部专利、专利申请W及其它引用文献 W全文引用的方式并入本文中W达到其不与本申请的披露内容冲突的程度。
[0017] 除非另外指明，否则本发明中的数值范围是大致的，并且因此可W包含在所述范 围W外的值。数值范围包含从下限值到上限值的所有值并且包含下限值和上限值-个 单位递增），前提是任何较低值和任何较高值之间存在至少两个单位的间隔。作为一个实 例，如果如分子量、粘度、烙融指数等组合特性、物理特性或其它特性为100到1，〇〇〇,那么运 意味着明确地列举所有单独值，如100、101、102等W及子范围，如100到144、155到170、197 到200等。对于含有小于1的值或含有大于1的分数(例如等）的范围，一个单位被酌 情视为0.0001、0.001、0.01或0.1。对于含有小于10的个位数的范围（例如1到5)，一个单位 通常被视为0.1。运些仅是特别预定的实例，并且所列举的最低值和最高值之间数值的可能 组合都将被视为明确地陈述在本发明中。在本发明内，尤其针对组合物中的特定组分量提 供数值范围。
[001引"包巧'、"包含"、"具有"和类似术语意味着组合物、方法等不限于所披露的组分、 步骤等，而是实际上可W包括其它未披露的组分、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了对组合物、方法等的性能、可操作性等等并非必 需的那些组分、步骤等之外的任何其它组分、步骤等。术语"由……组成"从组合物、方法等 排除并未专口披露的任何组分、步骤等。除非另外说明，否则术语"或"是指单独W及呈任何 组合的所披露的成员。
[0019] "电线"和类似术语意指单股导电金属，例如铜或侣，或单股光纤。
[0020] "电缆"和类似术语意指护套（例如绝缘套或保护性外线套）内的至少一根电线或 光纤。电缆通常是绑在一起的两根或更多根电线或光纤，通常在常见绝缘套和/或保护性线 套中。护套内的个别电线或纤维可W是裸露的、被覆盖的或被隔离的。组合电缆可W含有电 线和光纤两者。可W针对低压、中压、高压和超高压应用来设计电缆。低压电缆被设计成用 于输送低于3千伏特化V)的电，中压电缆输送3到69kV的电，高压电缆输送70到220kV的电， 并且超高压电缆输送超过220kV的电。典型的电缆设计在美国专利第5，246，783、6，496，629 和6,714,707号中加 W说明。
[0021] "导体"、"电导体"和类似术语意指准许电荷W-或多个方向流动的物体。举例来 说，电线为可沿其长度输送电的电导体。电线导体通常包括铜或侣。
[0022] 半导体层
[0023] 在一个实施例中，半导体层按其重量计W重量百分比为单位包括：
[0024] (1)49-98%，通常55-95%，且更通常60-90%的交联締控嵌段共聚物(0BC)，其具 有低于（<)0.91克/立方厘米(g/cm 3)，通常<0.9g/cm3,且更通常<0.896g/cm3的密度，及 大于（>)lg/l〇min，通常>2g/10min，且更通常>5g/10min的MFR，且按0BC的重量计W重量 百分比为单位，所述0BC包括：
[00巧](a)35-80%，通常40-78%，且更通常45-75%的软链段，其包括5-50摩尔百分比 (mol % )，通常7-35mol %，且更通常9-30mol %的由包括巧Ij30个碳原子，通常巧Ij20个碳原 子，且更通常3到10个碳原子的单体所衍生的单元;W及
[00%] (b)20-65 %，通常22-60%，且更通常24-55%的硬链段，其包括0.2-3.5mol %，通 常0.2-2.5mol %，且更通常0.3-1.8mol %的由包括3到30个，通常3到20个，且更通常：3到10 个碳原子单体所衍生的单元;W及
[0027] (2)2-51%，通常5-45%且更通常10-40%的导电填充剂；
[0028] 其中绝缘层与半导体层彼此接触。
[0029] 在一个实施例中，0BC的密度大于（>)0.91g/cm3,通常>0.92g/cm3,且更通常> 0.93g/cm3。在一个实施例中，0BC的MFR低于（<)Ig/lOmin，通常<0.5g/10min，且更通常< 0.2g/10min。根据ASTM D792)测量密度。使用ASTM D-1238(190°C/2.1化g)测量烙体流动速 率(MFR)或烙融指数(12)。
[0030] 尽管电缆可包括一个W上半导电层和一个W上绝缘层，但至少一个半导电层与至 少一个绝缘层接触。电缆在由若干层聚合材料所包围的电缆忍中包括一或多个高电位导 体。在一个实施例中，导体或导体忍被第一半导电屏蔽层（导体或股线屏蔽（strand shield))包围并与其接触，所述第一半导电屏蔽层又被绝缘层(通常为非导电层)包围并与 其接触，所述绝缘层被第二半导电屏蔽层包围并与其接触，所述第二半导电屏蔽层被金属 线或金属带屏蔽（用作接地)包围并与其接触，所述金属线或金属带屏蔽被保护性线套(可 能或可能不是半导电的)包围并与其接触。运种构造内的其它层，例如，防潮层、其它绝缘层 和/或半导体层等通常包括在内。每一绝缘层通常与至少一个半导体层接触。
[0031] 締控嵌段共聚物(0BC)
[0032] "締控嵌段共聚物"、"締控嵌段互聚物"、"多嵌段互聚物"、"分段互聚物"W及类似 术语是指包括优选地W线性方式连接的两个或更多个化学上不同的区域或链段(称为"嵌 段"）的聚合物，即，包括相对于聚合締控官能团、优选地乙締系官能团首尾相连地连接，而 不是W侧接或接枝形式连接的化学上相异单元的聚合物。在优选的实施例中，嵌段在W下 方面不同：所并入的共聚单体的量或类型、密度、结晶度、可归因于此类组合物的聚合物的 微晶尺寸、立体异构性(全同立构。3〇1曰(：1:;[(3)或间同立构（37]1(1;[01曰(31:;[(3))的类型或程度、 区域规整性或区域不规整性、支化量(包括长链支化或超支化）、均质性或任何其它化学或 物理特性。与现有技术的嵌段互聚物，包括经由连续单体加成、立体易变催化剂或阴离子聚 合技术所生成的互聚物相比，由于优选实施例中多嵌段互聚物制备中所用的梭移剂 (shuttling agent)和多种催化剂组合的影响，本发明的实践中所用的多嵌段互聚物通过 聚合物多分散性(PDI或Mw/Mn或MWD)的独特分布、嵌段长度分布和/或嵌段数目分布来表 征。更确切地说，当在连续方法中进行制备时，聚合物理想地具有1.7到3.5,优选1.8到3,更 优选1.巧Ij2.5,且最优选1.8到2.2的PDI。当在分批或半分批法中制备时，聚合物理想地具 有1.0到3.5，优选1.3到3，更优选1.4到2.5，并且最优选1.4到2的PDI。
[0033] 术语"乙締多嵌段互聚物"意指包括乙締和一或多种可互聚化共聚单体的多嵌段 互聚物，其中乙締包括聚合物中至少一个嵌段或链段的多个聚合单体单元，优选至少90，更 优选至少95并且最优选至少98摩尔百分比的嵌段。按总聚合物重量计，本发明的实践中所 用的乙締多嵌段互聚物优选地具有25%到97%，更优选40%到96%，甚至更优选55%到 95 %并且最优选65 %到85 %的乙締含量。
[0034] 由于由两个或更多个单体形成的对应可区别的链段或嵌段连接到单聚合物链中， 所W聚合物不可能使用标准选择性提取技术得到完全分离。举例来说，含有相对