具有柔性、抗高溫變形和粘性等級降低的電纜絕緣系統的製作方法

2023-09-10 00:21:10 1

專利名稱：具有柔性、抗高溫變形和粘性等級降低的電纜絕緣系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力電纜絕緣層。特別地，所述絕緣層可用於低到高壓電線和電纜的應用中。
背景技術：
電力電纜的柔性，尤其是絕緣層(因為它是最厚的聚合層)的柔性對於在入孔處相對緊密的地區進行安裝時對電纜的操作，及對於終端以及連接處是重要的特徵。絕緣層的另一個重要特徵是抗高溫變形(也就是，高於115攝氏度的高熔點)。然而，獲得柔性和抗高溫變形具有確實的困難，因為已經證實聚合物候選物是塊狀的或者沉澱成薄膜或者會在處理過程中殘留在處理設備上。將過氧化物混合到常規聚合物成分中加劇了結塊和沉澱的問題。
有必要提供這樣的電力電纜絕緣層，其具有良好的柔性和良好的抗高溫變形，並且由在存儲和處理過程中不結塊的聚合組合物製備，所述組合物還不沉澱成薄膜或者殘留在處理設備上。

發明內容
本發明涉及電纜，所述電纜包括一個或者多個導電體或者一個或者多個導電體的芯，並且所述每一個導電體或芯都被絕緣層圍繞。所述絕緣層包括烯烴聚合物，所述聚合物具有0.880到0.915克/釐米3密度、至少115攝氏度的熔化溫度、0.5到10克/10分鐘的熔融指數、在30攝氏度下小於35重量百分比的在1，2，4-三氯苯中的結晶分析可溶解部分，及至少為3.5的多分散指數。可選擇地，所述絕緣層在小於15000psi的環境中具有1％的正切彎曲模量和在150攝氏度時具有至少4×107達因/釐米2的動態彈性模量。


圖1說明用於對比實施例1的CRSTAF結晶動力學曲線。
圖2說明用於實施例2的CRSTAF結晶動力學曲線。
圖3說明用於對比實施例1的分子量分布曲線。
圖4說明用於實施例2的分子量分布曲線。
圖5說明用於對比實施例1和實施例2的分子量分布的重疊圖。
發明詳述本發明的電纜包括一個或者多個導電體或者一個或者多個導電體的芯，所述每個導體或者芯都被絕緣層圍繞，所述絕緣層包括烯烴聚合物，該聚合物具有0.880到0.915克/釐米3的密度、至少為115攝氏度的熔化溫度、0.5到10克/10分鐘的熔融指數、在30攝氏度下小於35％重量百分比的在1，2，4-三氯苯中的結晶分析可溶解部分，和至少為3.5的多分散指數。優選地，烯烴聚合物是聚乙烯聚合物。
聚乙烯聚合物，當該術語用在這裡時，是指乙烯和具有3到12碳分子並優選是3到8碳分子的一種或者多種佔較小比例的α烯烴的聚合物，以及任選地和二烯烴，或者所述共聚物的混合物或共混物。尤其有用的聚乙烯包括極低密度的聚乙烯(VLDPE)和超低密度聚乙烯(ULDPE)。
除了乙烯，以共聚物的重量計，共聚單體中的聚乙烯聚合物部分在1到49重量百分比的範圍內，並優選在15到40重量百分比的範圍內。α烯烴的例子是丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。二烯烴的適當例子的包括亞乙基降冰片烯、丁二烯、1，4-己二烯或者二環戊二烯。混合物可以是機械的混合或者為原位混合，並可以包括乙烯的均聚物。
聚乙烯聚合物可以具有0.880到0.915克/釐米3的密度，並優選具有0.895到0.910克/釐米3的密度。更優選地，聚乙烯聚合物具有0.900到0.905克/釐米3的密度。
聚乙烯聚合物還可具有0.5到10克/10分鐘的熔融指數。優選地，熔融指數在1到5克/10分鐘的範圍內。在ASTM D-1238、Conditon E下確定熔融指數並在190攝氏度和2160克時測量熔融指數。
聚乙烯聚合物還可以具有至少115攝氏度的熔化溫度。優選地，熔化溫度高於115攝氏度。更優選地，熔化溫度高於120攝氏度。
聚乙烯聚合物還可以具有小於35重量百分比的結晶分析可溶解部分。優選地，結晶分析可溶解部分小於32重量百分比。
聚乙烯可以是非均質的。非均質的聚乙烯聚合物通常具有至少3.5的多分散指數(Mw/Mn)並缺乏均勻的共聚單體分布。Mw定義為重均分子量，Mn定義為數均分子量。優選地，多分散指數大於40。
低壓工藝可以生產聚乙烯聚合物。通過常規方法可以在氣相工藝中或者在液相工藝(也就是溶液工藝)中生產聚乙烯聚合物。低壓工藝通常在低於1000磅每平方英寸(「psi」)的壓力下進行。
用於製備聚乙烯聚合物的典型催化劑系統包括鎂/鈦基催化劑系統、釩基催化劑系統、鉻基催化劑系統和其它的過渡金屬催化劑系統。很多這些催化劑系統通常被稱為齊格勒-納塔(Ziegler-Natta)催化劑系統或者飛利浦斯(Phillips)催化劑系統。優選的催化劑系統是齊格勒-納塔催化劑系統。有用的催化劑系統包括在矽-氧化鋁載體上使用鉻或者鉬氧化物的催化劑。
有用的催化劑系統可以包括多種催化劑系統的組合(例如，齊格勒-納塔催化劑系統和金屬茂催化劑系統)。在多級反應的工藝中，所述組合的催化劑系統是非常有用的。
絕緣層可以是可交聯的或者熱塑性的。交聯劑包括過氧化物。通過在有自由基引發劑的情況下通過用乙烯矽烷接枝聚乙烯可以使聚乙烯聚合物變成溼氣可交聯的。當使用矽烷功能化的聚乙烯時，用於構成絕緣層的組合物還可以在配方中包括交聯催化劑(例如，二丁基錫二十二酸酯或者十二烷基苯磺酸)或者其它的路易斯酸(lewis acid)或者布侖斯惕酸(Bronsted acid)或者鹼催化劑。乙烯基烷氧基矽烷(例如，乙烯基三甲氧基矽烷和乙烯基三氧矽烷)為接枝用合適的矽烷化合物。
另外，製備絕緣層的聚合物材料可以包含添加劑，例如催化劑、穩定劑、防焦劑、水樹阻止劑、電樹阻止劑、著色劑、耐蝕劑、潤滑劑、防粘劑、阻燃劑和加工助劑。
在優選實施例中，本發明為包括一個或者多個導電體或者一個或者多個導電體的芯，每個導體或者芯都被絕緣層圍繞，所述絕緣層包括聚乙烯，所述聚乙烯具有在0.900到0.905克/釐米3的密度、高於120攝氏度的熔化溫度、1到5克/10分鐘的熔融指數、小於35重量百分比的結晶分析可溶解部分，及大於4.0的多分散指數。
在替換實施例中，本發明為包括一個或者多個導電體或者一個或者多個導電體的芯，每個導體或者芯都被絕緣層圍繞，所述絕緣層在小於15000psi的環境中具有1％的正切彎曲模量和在150攝氏度時具有至少4×107達因/釐米2的動態彈性模量。優選地，在小於10000psi的環境中絕緣層具有1％的正切彎曲模量，在150攝氏度時具有至少5×107達因/釐米2的動態彈性模量，或者兩者都具有。
實施例下面的非限定實施例說明本發明。
結晶分析可溶解部分判斷兩種可能的基礎樹脂(base resins)的結晶分析可溶解部分。基礎樹脂的選擇是基於它們的密度、熔融指數和與過氧化物交聯的潛力。
對比實施例1是VLDPE，其是通過氣相工藝製備的，作為FlexomerTMDFDA-8845從The Dow Chemical Company購買的。它具有0.902克/釐米3的密度和4克/10分鐘的熔融指數。實施例2是VLDE，其是通過氣相工藝製備的，作為AttaneTM4404G從The Dow Chemical Company購買的。它具有0.904克/釐米3的密度和4克/10分鐘的熔融指數。
使用從西班牙的瓦倫西亞的PolymerChar購買的CRYSTAF設備來判斷結晶分析可溶解部分，該設備可產生CRYSTAF結晶動力學曲線。在150攝氏度時將聚合物樣品溶解在1，2，4-三氯苯中，然後放置在反應器中。將所得溶液在95-100攝氏度平衡。然後以每分鐘2度的速度冷卻該溶液。當溫度降低時，結晶形成。在從反應器中將樣品移出之前過濾每個樣品。使用紅外探測器分析通過過濾器的部分以確定它的濃度。通過差值確定保留在反應器中的聚合物濃度。
圖1說明了用於對比實施例1的CRSTAF結晶動力學曲線，而圖2說明了用於實施例2的CRSTAF結晶動力學曲線。對比實施例1給出了在30攝氏度時40.5重量百分比的1，2，4-三氯苯中的結晶分析可溶解部分。實施例2給出了在30攝氏度時31.8重量百分比的1，2，4-三氯苯中的結晶分析可溶解部分。
分子量分布通過凝膠滲透色譜法還可以判斷兩種可能的基礎樹脂的分子量分布。圖3說明了用於對比實施例1的分子量分布。圖4說明了用於實施例2的分子[表9]

這是在其中在應用中請求定單並且需要說「你的定單是OO，不是嗎」的情況下的描述。在這個示例中，可以保持以下的對話。
系統請下定單。
用戶大米。
系統你的定單是大米，不是嗎。
對於這樣的應用，在開發應用的時候，事先準備關於作為變量「Product」有效的值的變量記錄文件，並且將其存儲在應用伺服器中。變量記錄的文件名稱為「變量值」+「.wav」。如果變量的有效值為「大米」和「味噌」，則準備並且在應用伺服器中存儲「大米.wav」和「味噌.wav」。在執行時，語音伺服器依據變量「Product」的值(例如，「大米」)，在value expr＝″Product″/分段中組合變量分段記錄文件名稱(「大米.wav」)。如果應用伺服器中存在該文件，則語音伺服器再現該文件。如果應用伺服器中不存在該文件，則語音伺服器執行變量值(「大米」)可以以多個角度設置衝擊測試板。設置集料鬥使得它能在在大氣壓力下將樹脂傳輸到55加侖的鼓中。當鼓充滿時，樹脂通過設備再循環。
通過Fox閥啟動的空氣供應控制樹脂的速度，其被設置為20psi。空氣以66英尺/秒的速度離開。
使用流化床將加熱的樹脂送到測試單元以用於評估。在45攝氏度和60攝氏度以兩小時的間隔來測試樹脂。
在測試單元中，在實施例2中產生的材料的殘留量比在對比實施例1中產生的少。
權利要求
1.一種電纜，所述電纜包括一個或者多個導電體或者一個或者多個導電體的芯，每個導體或者芯都被包括烯烴聚合物的絕緣層圍繞，所述烯烴聚合物具有0.880到0.915克/釐米3的密度、至少為115攝氏度的熔化溫度、0.5到10克/10分鐘的熔融指數、小於35重量百分比的結晶分析可溶解部分，和至少為3.5的多分散指數。
2.根據權利要求1所述的電纜，其中所述烯烴聚合物是聚乙烯。
3.根據權利要求1所述的電纜，其中所述烯烴聚合物具有0.895到0.910克/釐米3的密度。
4.根據權利要求1所述的電纜，其中所述烯烴聚合物具有0.900到0.905克/釐米3的密度。
5.根據權利要求1所述的電纜，其中所述烯烴聚合物具有至少115攝氏度的熔化溫度。
6.根據權利要求1所述的電纜，其中所述的烯烴聚合物具有大於120攝氏度的熔化溫度。
7.根據權利要求1所述的電纜，其中所述聚乙烯聚合物具有1到5克/10分鐘的熔融指數。
8.根據權利要求1所述的電纜，其中所述的烯烴聚合物具有小於32重量百分比的結晶分析可溶解部分。
9.根據權利要求1所述的電纜，其中所述烯烴聚合物具有大於4.0的多分散指數。
10.根據權利要求1所述的電纜，其中所述烯烴聚合物具有非均勻的共聚單體分布。
11.根據權利要求1所述的電纜，其中使用齊格勒-納塔催化劑製備烯烴聚合物。
12.根據權利要求1所述的電纜，其中所述絕緣層是可交聯的。
13.根據權利要求1所述的電纜，其中所述絕緣層是熱塑性的。
14.一種電纜，所述電纜包括一個或者多個導電體或者一個或者多個導電體的芯，每個導體或者芯都被包括聚乙烯的絕緣層圍繞，所述聚乙烯具有0.900到0.905克/釐米3的密度、大於120攝氏度的熔化溫度、1到5克/10分鐘的熔融指數、小於35重量百分比的結晶分析可溶解部分，和大於4.0的多分散指數。
15.一種電纜，所述電纜包括一個或者多個導電體或者一個或者多個導電體的芯，每個導體或者芯都被絕緣層圍繞，所述絕緣層在小於15000psi的環境中具有1％的正切彎曲模量和在150攝氏度時具有至少4×107達因/釐米2的動態彈性模量。
16.根據權利要求15所述的電纜，其中所述絕緣層在小於10000psi的環境中具有1％的正切彎曲模量。
17.根據權利要求15所述的電纜，其中所述絕緣層在150攝氏度時具有至少5×107達因/釐米2的動態彈性模量。
18.根據權利要求15所述的電纜，其中所述絕緣層在小於10000psi的環境中具有1％的正切彎曲模量和在150攝氏度時具有至少5×107達因/釐米2的動態彈性模量。
全文摘要
本發明涉及一種電纜，所述電纜包括一個或者多個導電體或者一個或者多個導電體的芯，並且每個導體或者芯都被絕緣層圍繞。絕緣層包括烯烴聚合物，所述烯烴聚合物具有0.880到0.915克/釐米3的密度、至少為115攝氏度的熔化溫度、0.5到10克/10分鐘的熔融指數、在30攝氏度下小於35重量百分比的1，2，4－三氯苯中的結晶分析可溶解部分，和至少為3.5的多分散指數。可選擇地，所述絕緣層在小於15000psi的環境中具有1％的正切彎曲模量和在150攝氏度時具有至少4×10
文檔編號H01B7/00GK1830040SQ200480021385
公開日2006年9月6日 申請日期2004年7月22日 優先權日2003年7月24日
發明者L·H·格羅斯 申請人:聯合碳化化學及塑料技術公司