硫化共聚物半導電屏蔽結構制造技術

闡述了一種半導電或絕緣結構，包括乙烯/辛烷或丁烯共聚物和至少一個額外的聚合物，如聚乙烯。所述結構還可包括炭黑和其他添加劑。所述結構可在電纜等應用中被用作半導電層。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及可用于電力電纜中的半導體導體屏蔽的制備中的硫化共聚物結構，還涉及利用該結構的半導體導體屏蔽和電力電纜。專利技術的相關技術背景說明典型的絕緣電力電纜一般包括在幾層聚合材料所圍繞的電纜導電芯內的導體，所述幾層聚合材料包括內內半導體屏蔽層(導體或鏈屏蔽)、絕緣層、外半導體屏蔽層(絕緣屏蔽)、用作地相(ground phase)的金屬絲或帶屏蔽和防護夾克(protective jacket)。該構成中的附加層，如防潮的不透水材料，往往被設立。本專利技術涉及內半導體屏蔽層，即導體 屏蔽。半導體屏蔽已在電力電纜中作為絕緣和電纜導體的屏蔽使用多年。該導體屏蔽通常被擠壓在電纜導體之上來在電力電纜中導體和電纜絕緣之間提供中間傳導層。用于這些導體屏蔽的常規的結構包括基礎聚合物作為與炭黑結合的結構的主要成分，來為該結構提供導電性，并可包括各種添加劑。本專利技術涉及用于電導體如電力電纜中的半導體屏蔽，特別是，涉及具有比已知半導體導體與黏合絕緣屏蔽改進的物理化學屬性與可加工性的硫化半導體導體或黏合絕緣屏蔽結構。用于篩選(screen)電導體的半導體屏蔽通常通過在乙烯共聚物樹脂基中分散各種熔爐型炭黑形成，如ASTM N-472或Cabot XC72 類型級別的炭黑。這些熔爐炭黑往往在聚合物中具有較差的分散性，并造成高水平的離子污染物。因此，突起和污染物發生在電纜的屏蔽/電介質界面，造成增加的壓力梯度電場。此電場的增加，結合水和離子向絕緣中的遷移，可能會導致水樹(water tree)的形成，并可能導致隨后的介電擊穿和過早電纜故障。其他市售高性能半導體屏蔽結構包含其他類型的炭黑如乙炔炭黑(acetyleneblack)，和乙烯/乙酯共聚物、乙烯/乙酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸丁酯共聚物或這些材料與乙烯的混合物。這些材料通常包含降低水平的離子污染并表現出良好的分散性和非常平滑的擠壓表面。此類屏蔽結構由于高碳黑負載需要達到足夠的電導率而具有很高的粘度，并且，因此會研磨和/或腐蝕電纜擠壓設備。該磨損會導致較差的擠壓電纜表面和界面，由此降低屏蔽的電氣性能屬性。人們已作出努力以改善半導體屏蔽結構。包括乙烯/乙酸乙烯共聚物、乙炔炭黑和有機過氧化物交聯劑的高性能半導體導體屏蔽結構常常被用于這些應用。然而，乙酸乙烯樹脂，只可被與鋁導體使用，因為它們對銅導體腐蝕。此外，結合乙烯/乙酸乙烯樹脂的乙炔炭黑的高負載會導致在擠壓機中形成酸，然后會腐蝕和磨損擠壓壓鑄模具，導致電纜尺寸隨著時間的推移變化。電力電纜中的導體和絕緣之間的本半導體導體屏蔽的主要目的在于，確保主絕緣的長期生存能力。平衡成本和性能的改進的半導體導體屏蔽結構總是有需要。Reid等人的美國專利6086792公開了一種半導體結構，其包括烯烴聚合物和至少29納米的粒徑的碳黑。Achetee等人的國際申請WO 01/40384公開了幾種炭黑和半導體結構,其中，該炭黑具有22-39納米的粒徑、從約64到約120毫克/克的碘數、約90%或更少的著色力。Sant的美國專利5877250公開了幾種炭黑和含有炭黑的聚合物，該炭黑具有的粒徑不大于20納米，且碘數為64 112毫克/克。據其公開內容，通過使用特定的炭黑可改善可加工性，但其沒有公開將這樣的炭黑使用到制造半導體結構中。Flenniken(Flenniken' 697)的美國專利5556697公開了一種硫化半導體屏蔽結構，其包含通過將乙烯與從C3到C20的α -烯烴中選出的至少一個共聚單體聚合形成的線性單位點催化的聚合物，從熔爐炭黑中選出的含有50ppm或更少量的灰和硫的炭黑。 Flenniken‘697進一步公開了一種乙烯乙酸乙烯娃燒三元共聚物。其具有對一定的炭黑反應和交叉連接水分的存在時間超過的缺點。因為如此，在電纜制造設備中該化合物是軟的且容易變弱而被劃痕。另一缺點是，該導體無法被預熱到高溫。Easter的美國專利6864429公開了一種半導體屏蔽結構，其具有加速水樹測試(AffTT)和加速電纜壽命測試(ACLT)測定的增強的電老化性能。在本專利技術中使用的炭黑的粒徑為約15至22納米左右，最好是從約18納米到21納米左右(由ASTM D3849-89測定)，碘數為約115毫克/克至約200毫克/克，最好是從約120毫克/克到約150毫克/克(由ASTM D 1510 測定)，DBP 油吸從約 90cm3/100g 至約 170cm3/100g，最好是從約 110cm3/100克約150cm3/100克(ASTM D2414)。NllO屬于這個范圍。然而，Easter沒有公開聚合物基體的效果。Flenniken的美國專利5889117公開了一種半導電或絕緣結構,其包括乙烯/辛烯共聚物和至少一個額外的聚合物，如乙烯/乙酸乙烯的。該結構還可包括炭黑和其他添加劑。該結構可作為如電力電纜半導電或絕緣層結構使用。該聚合物配方的進一步優點聲稱是，它們混合地很好并展示出對交聯聚乙烯的較低的附著力，由此可提供由此產生的產品的增加的和繼續的剝離性。降低的附著力是可取的，例如，因為它增加該聚合結構對其被附加的其他結構的剝離性。例如，電力電纜的情況，減少粘附允許半導電屏蔽對基礎絕緣材料的更容易的剝離性，同時降低回升(pick-off)，即降低聚合物材料在基礎層上留下的殘留量。Flenniken ‘ 117沒有公開改善的AWTT性能。并且乙烯/乙酸乙烯也是很貴的聚合物，成本與乙烯/辛烯共聚物相同或更貴。Kjellqvist等人的國際申請W0/2007/092454公開了一種聚合物復合材料，由其下制成(i)相I材料，其本質上包括極性乙烯共聚物和具有4到20個碳原子的不飽和酯；( )相II材料，其本質上包括非極性低密度聚乙烯；和(iii)分散到相I材料和/或相II材料中的導電填料，其以足夠等于或大于足以在相I材料和/或相II材料中產生連續導電網絡所需量的量存在。該專利技術還包括由聚合物復合材料制成的物品。其缺點在于，具有聚合共聚物和必須控制相的分散來具有足夠良好的導電網絡。作為電力電纜的屏蔽使用的聚合結構的附加例子可在Kawasaki等人的美國專利4612139和4305846、Han等人的美國專利6455771、Burns, Jr.等人的美國專利4857232、Lloyd等人的美國專利3849333中找到。可取的是，具有更高性能的導體屏蔽材料，不需要使用昂貴的導電炭黑，耐損壞，可以進行導體預熱，使用成本較低的聚合物混合的性能必須始終平衡電纜的制造成本。專利技術的概要本專利技術的目的之一在于，提供具有更高性能而不需要昂貴添加劑、復雜的聚合物配方或需要特定制備炭黑的導體屏蔽材料。具備根據本專利技術制備的導體屏蔽的導體屏蔽和電纜，經加速水樹測試(AWTT)和脈沖測試表明，其隨著時間的推移比常規的高性能導體屏蔽結構展示出優越的性能。本專利技術基于對以下發現，S卩，可通過分散某些在結合齊格勒納塔或自由基催化的聚乙烯的線性單位點催化的乙烯聚合物中選出的炭黑形成的改進的半導體屏蔽層。本專利技術的目的之一在于，提供硫化半導體屏蔽結構，其包括(a)線性單位點催化的聚合物，其包括與從包括C3至C20 α -烯烴的組中選擇的至少一個共聚單體聚合的乙烯；(b)低密度聚乙烯LDPE或線性低密度聚乙烯L本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬克·伊斯特，
申請(專利權)人：通用電纜技術公司，
類型：
國別省市：