CN112300496A - 具有改进的热导率的电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有改进的热导率的电缆，该电缆包括至少一个由聚合物组合物获得的电绝缘层，该聚合物组合物包含至少一种基于聚丙烯的热塑性聚合物材料和至少一种无机填料，该无机填料选自氧化铝、水合氧化铝、氧化镁、氧化锌及其混合物；以及一种用于制造所述电缆的方法。

Description

具有改进的热导率的电缆
本发明涉及一种电缆，该电缆包括至少一个由聚合物组合物获得的电绝缘层，该聚合物组合物包含至少一种基于聚丙烯的热塑性聚合物材料和至少一种无机填料，该无机填料优选选自氧化铝、水合氧化铝、氧化镁、氧化锌及其混合物；以及一种用于制造所述电缆的方法。
本发明典型地但不唯一地适用于在架空、海底或地下输电领域，或另外的航空领域中的旨在用于电力传输的电缆，特别是中压电力电缆(特别是从6至45-60kV)或高压电力电缆(特别是高于60kV，并且可能最高达400kV)，无论是直流电还是交流电。
本发明特别适用于具有改进的热导率的电缆。
中压或高压电力传输电缆优选地包括，从内部到外部：
-细长导电元件，特别是由铜或铝制成的细长导电元件；
-包围所述细长导电元件的内部半导体层；
-包围所述内部半导体层的电绝缘层；
-包围所述绝缘层的外部半导体层，
-任选地，包围所述外部半导体层的电屏蔽物，以及
-任选地，包围所述电屏蔽物的电绝缘保护性护套。
电绝缘层通常包含至少一种交联或非交联的聚烯烃，如乙烯聚合物(即乙烯的均聚物或共聚物)。非交联乙烯聚合物(例如非交联低密度聚乙烯或非交联LDPE)通常不能在高于70℃的温度下使用，并且因此降低电缆传输电能的能力，以此方式避免在高于70℃的温度下电绝缘层的任何过热。相反地，交联乙烯聚合物(例如XLPE)可以在最高达90℃的温度下使用。然而，这些聚合物不容易回收利用，用于生产均质层的交联(固化)工艺在生产成本和/或生产能力方面受到限制。最后，交联有时可以在挤出机(螺杆，加热带)和/或挤出机头中过早地开始，导致在挤出机中形成降解的XLPE颗粒(也称为“焦化”)，其然后可以迁移到电缆的电绝缘层或半导体层内并在其中产生缺陷。然后这些颗粒的存在会影响电缆的最终特性。此现象是通过英文名“scorch phenomena(焦烧现象)”已知的。
丙烯聚合物的热导率特性通常略低于乙烯聚合物的热导率特性。因此，它们的使用可能导致去除由焦耳效应产生的热的减少，并且因此导致能量传输量的减少，后者是细长导电元件的最大可接受温度的函数。
为了克服此问题，国际申请WO 2018167442A1描述了一种电缆，该电缆包括至少一个细长导电元件和至少一个由聚合物组合物获得的电绝缘层，该聚合物组合物包含至少一种基于聚丙烯的热塑性聚合物材料和至少一种无机填料，如高岭土或白垩。然而，如此获得的电缆的机械特性没有优化。
因此，本发明的目的是通过提出一种基于一种或多种丙烯聚合物的电缆，特别是中压或高压电缆来克服现有技术的缺点，所述电缆能够在高于70℃的温度下工作，具有改进的机械特性，特别是在断裂伸长率和拉伸强度方面，同时保证良好的热导率。
该目的通过将在下文中描述的本发明实现。
本发明的第一主题是一种电缆，该电缆包括至少一个细长导电元件以及至少一个由聚合物组合物获得的电绝缘层，该聚合物组合物包含至少一种基于聚丙烯的热塑性聚合物材料和至少一种无机填料，其特征在于，该无机填料特别是金属氧化物，无论是否是水合的，所述无填料优选选自氧化铝、水合氧化铝、氧化镁、氧化锌及其混合物。
如本发明中所定义的基于聚丙烯的热塑性聚合物材料与无机填料的组合使得能够获得具有改进的机械特性的电绝缘层，特别是在断裂伸长率和拉伸强度方面，同时保证良好的热导率，或者甚至更好的热导率。
无机填料的混合物优选为两种或三种所述无机填料的混合物。
在本发明中，氧化铝(aluminium oxide)，也通常称为“氧化铝(alumina)”，是具有式Al2O3的化合物。
水合氧化铝(Hydrated aluminium oxide或hydrated alumina)可以是一水合氧化铝或多水合氧化铝、并且优选一水合氧化铝或三水合氧化铝。
作为一水合氧化铝的实例，我们可以提及勃姆石，其是AlO(OH)或Al2O3.H2O的γ多晶型物；或者水铝石，其是AlO(OH)或Al2O3.H2O的α多晶型物。
作为多水合氧化铝、并且优选三水合氧化铝的实例，我们可以提及三水铝矿或水铅矿，其是Al(OH)3的γ多晶型物；三羟铝石，其是Al(OH)3的α多晶型物；或新三水氧化铝，其是Al(OH)3的β多晶型物。
水合氧化铝也是通过名称“氢氧化铝(aluminium oxide hydroxide)”或“氢氧化铝(alumina hydroxide)”众所周知的。
氧化铝作为无机填料是优选的。
氧化铝(或氧化镁)特别是煅烧氧化铝(或煅烧氧化镁，分别地)。
在本发明中，相对于该聚合物组合物的总重量，无机填料可以占至少约1wt％、优选至少约2wt％、尤其优选至少约5wt％、并且更尤其优选至少约10wt％。
相对于该聚合物组合物的总重量，无机填料优选占至多约40wt％、尤其优选至多约30wt％、并且更尤其优选至多约25wt％。
无机填料可以呈颗粒形式，其尺寸范围从约0.01至6μm、优选从约0.05至2μm、尤其优选从约0.075至1.5μm、并且更尤其优选从约0.1至1.1μm。
当考虑根据本发明的若干种无机填料颗粒时，术语“尺寸”表示给定群体的颗粒集的数均尺寸，这种尺寸通过本领域技术人员熟悉的方法常规地确定。
根据本发明的一种或多种颗粒的尺寸可以例如通过显微镜法，特别是通过扫描电子显微镜(SEM)或通过透射电子显微镜(TEM)确定。
根据本发明的优选实施例，无机填料可以包含尺寸范围从约0.01至0.50μm、并且优选从约0.05至0.25μm的颗粒的混合物；以及尺寸范围从约0.60至2μm、并且优选从约0.75至1.5μm的颗粒的混合物。
无机填料可以是“经处理的”或“未处理的”，并且优选是“经处理的”。
“经处理的无机填料”意指经过表面处理的无机填料，或者换句话说，经表面处理的无机填料。所述表面处理特别允许无机填料的表面特性被改性，例如改进无机填料与热塑性聚合物材料的相容性。
在优选的实施例中，本发明的无机填料可以被硅烷化，或者换句话说，可以被处理以获得硅烷化的无机填料。
用于获得硅烷化的无机填料的表面处理特别是从至少一种硅烷化合物开始的表面处理(有或没有偶联剂)，这种类型的表面处理是本领域技术人员熟悉的。
因此，本发明的硅烷化无机填料可以在其表面上包含硅氧烷和/或硅烷基团。所述基团可以是乙烯基硅烷、烷基硅烷、环氧硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、丙烯酰氧基硅烷、氨基硅烷或巯基硅烷类型。
用于获得硅烷化无机填料的硅烷化合物可选自：
-烷基三甲氧基硅烷或烷基三乙氧基硅烷，例如像十八烷基三甲氧基硅烷(OdTMS-C18)、辛基(三乙氧基)硅烷(OTES-C8)、甲基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷，
-乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，
-甲基丙烯酰氧基硅烷或丙烯酰氧基硅烷，例如像3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，以及
-其混合物。
无机填料可以具有通过BET方法的从约1至20g/cm2、并且优选从约7.5至17g/cm2的比表面积。
在本发明中，可以根据标准DIN 9277(2010)容易地确定无机填料的比表面积。
根据本发明的优选实施例，无机填料可以包含比表面积为从约2至9g/cm2的颗粒和比表面积为从约10至17g/cm2的颗粒的混合物。
基于聚丙烯的热塑性聚合物材料可以包括丙烯均聚物或共聚物P1、并且优选丙烯共聚物P1。
丙烯均聚物P1优选地具有从约1250至1600MPa的弹性模量。
相对于该基于聚丙烯的热塑性聚合物材料的总重量，丙烯均聚物P1可以占至少10wt％、并且优选从15至30wt％。
作为丙烯共聚物P1的实例，我们可以提及丙烯和烯烃的共聚物，该烯烃特别地选自乙烯和不同于丙烯的α1烯烃。
丙烯和烯烃的共聚物的乙烯或不同于丙烯的α1烯烃优选地占相对于丙烯和烯烃的共聚物的总摩尔数至多约15mol％、并且尤其优选至多约10mol％。
不同于丙烯的α1烯烃可以对应于式CH2＝CH-R1，其中R1是具有从2至12个碳原子的直链或支链烷基，特别地选自以下烯烃：1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、及其混合物。
丙烯和乙烯的共聚物作为丙烯共聚物P1是优选的。
丙烯共聚物P1可以是无规丙烯共聚物或多相丙烯共聚物、并且优选多相丙烯共聚物。
在本发明中，无规丙烯共聚物P1优选地具有从约600至1200MPa的弹性模量。
作为无规丙烯共聚物P1的实例，我们可以提及由北欧化工(Borealis)公司在参考
Figure BDA0002607706690000051
RB 845MO下销售的那种。
多相丙烯共聚物P1可以包含丙烯类型的热塑性相以及乙烯/α2烯烃共聚物类型的热塑性弹性体相。
多相丙烯共聚物P1的热塑性弹性体相的α2烯烃可以是丙烯。
相对于该多相丙烯共聚物P1的总重量，多相丙烯共聚物P1的热塑性弹性体相可以占至少约20wt％、并且优选至少约45wt％。
多相丙烯共聚物P1优选地具有从约50至1200MPa的弹性模量，并且尤其优选地：从约50至550MPa、并且更尤其优选从约50至300MPa的弹性模量；或从约600至1200MPa的弹性模量。
作为多相丙烯共聚物的实例，我们可以提及由莱昂德尔巴塞尔公司(Lyondellbasell)在参考
Figure BDA0002607706690000052
Q 200F下销售的多相丙烯共聚物，或由莱昂德尔巴塞尔公司在参考
Figure BDA0002607706690000053
2967下销售的多相共聚物。
丙烯均聚物或共聚物P1可以具有高于约110℃、优选高于约130℃、尤其优选高于约140℃、并且更尤其优选从约140℃至170℃的熔点。
丙烯均聚物或共聚物P1可以具有从约20至100J/g的熔化焓。
丙烯均聚物P1可以具有从约80至90J/g的熔化焓。
无规丙烯共聚物P1可以具有从约40至80J/g的熔化焓。
多相丙烯共聚物P1可以具有从约20至50J/g的熔化焓。
丙烯均聚物或共聚物P1可以具有根据标准ASTM D1238-00在约230℃下用约2.16kg的负荷测量的从0.5至3g/10min的熔体流动指数。
无规丙烯共聚物P1可以具有根据标准ASTM D1238-00在约230℃下用约2.16kg的负荷测量的从1.2至2.5g/10min、并且优选从1.5至2.5g/10min的熔体流动指数。
多相丙烯共聚物P1可以具有根据标准ASTM D1238-00在约230℃下用约2.16kg的负荷测量的从0.5至1.5g/10min、并且优选从约0.5至1.4g/10min的熔体流动指数。
基于聚丙烯的热塑性聚合物材料可以包含若干种不同的丙烯共聚物P1，特别是两种不同的丙烯共聚物P1，所述丙烯共聚物P1是如上所定义的。
特别地，基于聚丙烯的热塑性聚合物材料可以包含无规丙烯共聚物(作为第一丙烯共聚物P1)和多相丙烯共聚物(作为第二丙烯共聚物P1)，或两种不同的多相丙烯共聚物。
当基于聚丙烯的热塑性聚合物材料包含无规丙烯共聚物和多相丙烯共聚物时，所述多相丙烯共聚物优选具有从约50至300MPa的弹性模量。
根据本发明的一个实施例，两种多相丙烯共聚物具有不同的弹性模量。优选地，基于聚丙烯的热塑性聚合物材料包括具有从约50至550MPa、并且尤其优选从约50至300MPa的弹性模量的第一多相丙烯共聚物；以及具有从约600至1200MPa的弹性模量的第二多相丙烯共聚物。
有利地，第一和第二多相丙烯共聚物具有如本发明中所定义的熔体流动指数。
丙烯共聚物P1的这些组合可以有利地使得能够改进聚合物层的机械特性。特别地，该组合使得能够获得聚合物层的优化的机械特性，特别是在断裂伸长率和柔性方面；和/或使得能够形成更均匀的聚合物层，并且特别地促进介电液体在所述聚合物层的基于聚丙烯的热塑性聚合物材料中的分散。
根据本发明的优选实施例，相对于基于聚丙烯的热塑性聚合物材料的总重量，一种或多种(当存在若干种丙烯共聚物P1时)丙烯共聚物P1占至少约50wt％、优选从约55至90wt％、并且尤其优选从约60至90wt％。
相对于该基于聚丙烯的热塑性聚合物材料的总重量，无规丙烯共聚物P1可以占至少20wt％、并且优选从30至70wt％。
相对于基于聚丙烯的热塑性聚合物材料的总重量，一种或多种(当存在若干种多相丙烯共聚物P1时)多相丙烯共聚物P1可以占从约5至95wt％、优选从约50至90wt％、并且尤其优选从约60至80wt％。
基于聚丙烯的热塑性聚合物材料可以进一步包括烯烃均聚物或共聚物P2。
所述烯烃均聚物或共聚物P2优选不同于所述丙烯均聚物或共聚物P1。
烯烃共聚物P2的烯烃可以选自乙烯和对应于式CH2＝CH-R2的α3烯烃，其中R2是具有从1至12个碳原子的直链或支链烷基。
该α3烯烃优选选自以下烯烃：丙烯、1-丁烯、异丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、及其混合物。
丙烯、1-己烯或1-辛烯类型的α3烯烃是特别优选的。
聚合物P1和P2的组合使得能够获得具有良好的机械特性(特别是在弹性模量和电学特性方面)的热塑性聚合物材料。
烯烃均聚物或共聚物P2优选地是乙烯聚合物。
根据本发明的优选实施例，乙烯聚合物是低密度聚乙烯、低密度线性聚乙烯、中密度聚乙烯或高密度聚乙烯、并且优选高密度聚乙烯；特别是根据标准ISO 1183A(在23℃的温度下)。
乙烯聚合物优选具有至少400MPa、并且尤其优选至少500MPa的弹性模量。
在本发明中，聚合物的弹性模量或杨氏模量(通过英文术语“拉伸模量”已知)是本领域技术人员众所周知的，并且可以根据标准ISO 527-1,-2(2012)容易地确定。标准ISO527具有第一部分(命名为“ISO 527-1”)和第二部分(命名为“ISO527-2”)，其规定了与标准ISO 527的第一部分的一般原则有关的测试条件。
在本发明中，表述“低密度”表示具有从约0.91至0.925g/cm3的密度，所述密度是根据标准ISO 1183A(在23℃的温度下)测量的。
在本发明中，表述“中密度”表示具有从约0.926至0.940g/cm3的密度，所述密度是根据标准ISO 1183A(在23℃的温度下)测量的。
在本发明中，表述“高密度”表示具有从0.941至0.965g/cm3的密度，所述密度是根据ISO 1183A(在23℃的温度下)测量的。
根据本发明的优选实施例，相对于该基于聚丙烯的热塑性聚合物材料的总重量，烯烃均聚物或共聚物P2占从约5至50wt％、并且尤其优选从约10至40wt％。
根据本发明的尤其优选的实施例，基于聚丙烯的热塑性聚合物材料包含两种丙烯共聚物P1，如无规丙烯共聚物和多相丙烯共聚物，或两种不同的多相丙烯共聚物；以及烯烃均聚物或共聚物P2，如乙烯聚合物。丙烯共聚物P1和烯烃均聚物或共聚物P2的这种组合提供了进一步改进了聚合物层的机械特性的可能性，同时保证了良好的热导率。
本发明的电缆的电绝缘层的聚合物组合物的热塑性聚合物材料优选地是多相的(即，它包含若干个相)。若干个相的存在通常是由两种不同的聚烯烃的混合产生的，如不同丙烯聚合物的混合物或丙烯聚合物和乙烯聚合物的混合物。
本发明的聚合物组合物可以进一步包含介电液体(特别是与热塑性聚合物材料形成密切混合物)。
介电液体改进了无机填料/基于聚丙烯的热塑性聚合物材料的界面。介电液体的存在使得能够获得更好的介电特性(即，更好的电绝缘性)，并且特别是由聚合物组合物获得的层的更好的介电强度。它还可以使得改进所述层的机械特性和/或耐老化性。
作为介电液体的实例，我们可以提及矿物油(例如环烷油、石蜡油或芳香油)，植物油(例如大豆油、亚麻籽油、菜籽油、玉米油或蓖麻油)或合成油如芳烃(烷基苯、烷基萘、烷基联苯、烷基二芳基乙烯等)，硅油，醚氧化物，有机酯或脂肪烃，或其混合物。
介电液体优选包含至少一种矿物油。
根据具体实施例，相对于该基于聚丙烯的热塑性聚合物材料的总重量，介电液体占从约1至20wt％、优选从约2至15wt％、并且尤其优选从约3至12wt％。
相对于介电液体的总重量，介电液体可以包含至少约70wt％的矿物油、并且优选至少约80wt％的矿物油。
该矿物油通常在约20℃-25℃下是液体。
该矿物油优选选自环烷油和石蜡油。
该矿物油是从石油原油的精炼中获得的。
根据本发明的尤其优选的实施例，该矿物油包含从约45至65at％的石蜡碳的含量(Cp)、从约35至55at％的环烷碳的含量(Cn)以及从约0.5至10at％的芳香碳的含量(Ca)。
介电液体有利地包含矿物油(特别地如本发明中所定义的)以及至少一种二苯甲酮、苯乙酮或其衍生物类型的极性化合物。
在具体实施例中，相对于介电液体的总重量，二苯甲酮、苯乙酮或其衍生物类型的极性化合物占至少约2.5wt％、优选至少约3.5wt％、并且尤其优选至少约4wt％。
相对于介电液体的总重量，该介电液体可以包含至多约30wt％、优选至多约20wt％、并且甚至更优选至多约15wt％的二苯甲酮、苯乙酮或其衍生物类型的极性化合物。此最大量使得能够保证中等或甚至低(例如低于约10-3)的介电损耗，并防止介电液体迁移出电绝缘层。
根据本发明的优选实施例，二苯甲酮、苯乙酮或其衍生物类型的极性化合物选自二苯甲酮、二苯并环庚酮、芴酮和蒽酮。二苯甲酮是特别优选的。
基于聚丙烯的热塑性聚合物材料可以进一步包含一种或多种添加剂。
添加剂是本领域技术人员众所周知的并且可以选自有利于应用的试剂，如润滑剂、增容剂，或偶联剂、抗氧化剂、抗UV剂、抗铜剂、抗水树剂、颜料及其混合物。
相对于基于聚丙烯的热塑性聚合物材料的总重量，该基于聚丙烯的热塑性聚合物材料可以典型地包含从约0.01至5wt％、并且优选从约0.1至2wt％的添加剂。
更特别地，抗氧化剂使得能够保护聚合物组合物免受在制造电缆的步骤期间或者在操作电缆期间产生的热应力。
抗氧化剂优选选自受阻酚、硫酯、硫基抗氧化剂、磷基抗氧化剂、胺类型的抗氧化剂及其混合物。
作为受阻酚的实例，我们可以提及1,2-双(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢桂皮酰基)肼(
Figure BDA0002607706690000091
MD 1024)、季戊四醇四(3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯)(
Figure BDA0002607706690000092
1010)、十八烷基3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯(
Figure BDA0002607706690000093
1076)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)苯(
Figure BDA0002607706690000094
1330)、4,6-双(辛基硫代甲基)-邻甲酚(
Figure BDA0002607706690000095
KV10或
Figure BDA0002607706690000096
1520)、2,2'-硫代双(6-叔丁基-4-甲基苯酚)(
Figure BDA0002607706690000097
1081)、2,2'-硫代二亚乙基双[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯](
Figure BDA0002607706690000098
1035)、三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯
Figure BDA0002607706690000101
3114)、2,2'-草酰胺基-双(乙基-3(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯)(Naugard XL-1)、或2,2'-亚甲基双(6-叔丁基-4-甲酚)。
作为硫基抗氧化剂的实例，我们可以提及硫代醚，如双十二烷基-3,3'-硫二丙酸酯(
Figure BDA0002607706690000102
PS800)、硫代二丙酸二硬脂基酯或双十八烷基-3,3'-硫代二丙酸酯(
Figure BDA0002607706690000103
PS802)、双[2-甲基-4-{3-正烷基(C12或C14)硫代丙酰氧基}-5-叔丁基苯基]硫化物、硫代双-[2-叔丁基-5-甲基-4,1-亚苯基]双[3-(十二烷基硫代)丙酸酯]、或4,6-双(辛基硫代甲基)-邻甲酚
Figure BDA0002607706690000104
1520或
Figure BDA0002607706690000105
KV10)。
作为磷基抗氧化剂的实例，我们可以提及三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯(
Figure BDA0002607706690000106
168)或双(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(
Figure BDA0002607706690000107
626)。
作为胺类型的抗氧化剂的实例，我们可以提及苯二胺(例如对苯二胺，如1PPD或6PPD)、二苯胺苯乙烯、二苯胺、4-(1-甲基-1-苯乙基)-N-[4-(1-甲基-1-苯乙基)苯基]苯胺(Naugard 445)，巯基苯并咪唑或聚合的2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉(TMQ)。
作为可以根据本发明使用的抗氧化剂的混合物的实例，我们可以提及包含如以上描述的Irgafos 168和Irganox 1010的等摩尔混合物的Irganox B 225。
本发明的电绝缘层的聚合物组合物是热塑性聚合物组合物。因此，它是不可交联的。
特别地，聚合物组合物不包含交联剂、硅烷类型的偶联剂、过氧化物和/或允许交联的添加剂。事实上，此类试剂使基于聚丙烯的热塑性聚合物材料降解。
聚合物组合物优选地是可回收利用的。
聚合物组合物可以进一步包含至少一种不同于选自以下的无机填料的无机填料：氧化铝、水合氧化铝、氧化镁、氧化锌、及其混合物，如滑石、三水合铝Al(OH)3、或二水合镁Mg(OH)2；和/或至少一种旨在改进聚合物组合物的燃烧性能的无卤矿物填料。
相对于聚合物组合物的总重量，不同于选自氧化铝、水合氧化铝、氧化镁、氧化锌及其混合物的无机填料的无机填料和/或无卤无机填料可占至多约30wt％、优选至多约20wt％、尤其优选至多约10wt％、并且更尤其优选至多约5wt％。
为了保证所谓的“HFFR”电缆(“无卤阻燃剂”)，本发明的电缆优选不包含卤化化合物。这些卤化化合物可以是所有种类，例如像氟化聚合物或氯化聚合物，如聚氯乙烯(PVC)、卤化增塑剂、卤化矿物填料等。
聚合物组合物可以通过将基于聚丙烯的热塑性聚合物材料与至少一种选自氧化铝、水合氧化铝、氧化镁、氧化锌及其混合物的无机填料，任选地介电液体以及任选地一种或多种如本发明中所定义的添加剂混合来制备。
本发明的电缆的电绝缘层是非交联层，或者换句话说，热塑性层。
在本发明中，表述“非交联层”或“热塑性层”表示以下层，其根据标准ASTM D2765-01(二甲苯萃取)的凝胶含量为至多约30％、优选至多约20％、尤其优选至多约10％、更特别优选至多5％并且甚至更尤其优选0％。
在本发明的一个实施例中，电绝缘层(优选非交联的)具有在40℃下至少0.30W/m.K、优选在40℃下至少0.31W/m.K、尤其优选在40℃下至少0.32W/m.K、更尤其优选在40℃下至少0.33W/m.K、甚至更尤其优选在40℃下至少0.34W/m.K、并且甚至更尤其优选在40℃下至少0.35W/m.K的热导率。
热导率优选地由通过英文术语“瞬态平面热源或TPS”众所周知的方法测量。有利地，使用由THERMOCONCEPT公司在参考HOT DISK TPS 2500S下销售的仪器测量热导率。
在具体实施例中，电绝缘层(优选非交联的)在老化(根据标准CEI 20-86)之前具有至少8.5MPa、优选至少约10MPa、并且尤其优选至少约15MPa的拉伸强度(TS)。
在具体实施例中，电绝缘层(优选非交联的)在老化(根据标准CEI 20-86)之前具有至少约250％、优选至少约300％、并且尤其优选至少约350％的断裂伸长率(EB)。
在具体实施例中，电绝缘层(优选非交联的)在老化(根据标准CEI 20-86)之后具有至少8.5MPa、优选至少约10MPa、并且尤其优选至少约15MPa的拉伸强度(TS)。
在具体实施例中，电绝缘层(优选非交联的)在老化(根据标准CEI 20-86)之后具有至少约250％、优选至少约300％、并且尤其优选至少约350％的断裂伸长率(EB)。
拉伸强度(TS)和断裂伸长率(EB)(在老化之前或之后)可以根据标准NF EN60811-1-1，特别地使用由英斯特朗(Instron)公司在参考3345下销售的仪器确定。
老化通常在135℃下进行240小时(或10天)。
本发明的电缆的电绝缘层优选地是可回收利用的层。
本发明的电绝缘层可以是挤出层，特别是通过本领域技术人员众所周知的方法挤出的。
电绝缘层具有可变的厚度，这取决于所设想的电缆的类型。具体地，当根据本发明的电缆是中电压电缆时，电绝缘层的厚度典型地为从约4至5.5mm、并且更特别地约4.5mm。当根据本发明的电缆是高电压电缆时，电绝缘层的厚度典型地从17至18mm(对于约150kV数量级的电压)变化并且最高达从约20至25mm的厚度(对于高于150kV的电压(高压电缆))。上述厚度取决于细长导电元件的尺寸。
在本发明中，“电绝缘层”意指其电导率可能为至多1.10-8S/m(西门子/米)、优选至多1.10-9S/m、并且尤其优选至多1.10-10S/m(在约25℃下用直流电测量的)的层。
相对于聚合物组合物的总重量，该聚合物组合物可以然后包含小于约6wt％的导电填料、优选小于约1wt％的导电填料、并且尤其优选约0wt％的导电填料。
导电填料可以选自炭黑、石墨、及其混合物。
本发明的电绝缘层可以包含至少一种基于聚丙烯的热塑性聚合物材料，至少一种选自氧化铝、水合氧化铝、氧化镁、氧化锌及其混合物的无机填料，一种或多种添加剂，任选地至少一种不同于该选自氧化铝、水合氧化铝、氧化镁、氧化锌及其混合物的无机填料的无机填料，以及任选地至少一种旨在改进聚合物组合物的燃烧性能的无卤矿物填料，前述成分如本发明中所定义。
电绝缘层中各种成分的比例可以与本发明中针对聚合物组合物中的这些相同成分所描述的比例相同。
本发明的电缆更特别地涉及用直流电(DC)或用交流电(AC)操作的电缆领域。
本发明的电绝缘层可以包围细长导电元件。
细长导电元件优选位于电缆的中心。
该细长导电元件可以是单芯导体，例如像金属丝，或多芯导体，如多个扭绞或非扭绞的金属丝。
该细长导电元件可以是铝、铝合金、铜、铜合金或其组合。
根据本发明的优选实施例，电缆包括：
-至少一个包围细长导电元件的半导体层，以及
-如本发明中所定义的电绝缘层。
电绝缘层更特别地具有比半导体层更低的电导率。更特别地，半导体层的电导率可以比电绝缘层的电导率高至少10倍、优选比电绝缘层的电导率高至少100倍、并且尤其优选比电绝缘层的电导率高至少1000倍。
半导体层可以包围电绝缘层。半导体层然后可以是外部半导体层。
电绝缘层可以包围半导体层。半导体层然后可以是内部半导体层。
半导体层优选是内部半导体层。
本发明的电缆可以进一步包括另一个半导体层。
因此，在此实施例中，本发明的电缆可以包括：
-至少一个细长导电元件，优选位于电缆的中心，
-包围该细长导电元件的第一半导体层，
-包围该第一半导体层的电绝缘层，以及
-包围该电绝缘层的第二半导体层，
该电绝缘层是如本发明中所定义的。
在本发明中，“半导体层”意指其电导率可能严格高于1.10-8S/m(西门子/米)、优选至少1.10-3S/m、并且优选可能低于1.103S/m(在25℃下在直流电中测量的)的层。
在具体的实施例中，第一半导体层、电绝缘层和第二半导体层构成三层绝缘。换句话说，电绝缘层与第一半导体层直接物理接触，并且第二半导体层与电绝缘层直接物理接触。
第一半导体层(或分别地，第二半导体层)优选地由包含至少一种基于聚丙烯的热塑性聚合物材料(如本发明中所定义的)以及任选地至少一种导电填料(如本发明中所定义的)的聚合物组合物获得。
导电填料优选代表足以使该层为半导体的量。
优选地，相对于聚合物组合物的总重量，该聚合物组合物可以包含至少约6wt％的导电填料、优选至少约10wt％的导电填料、优选至少约15wt％的导电填料、并且甚至更优选至少约25wt％的导电填料。
相对于聚合物组合物的总重量，该聚合物组合物可以包含至多约45wt％的导电填料、并且优选至多约40wt％的导电填料。
第一半导体层(或分别地，第二半导体层)优选为热塑性层或非交联层。
电缆可以进一步包括包围电绝缘层(或第二半导体层，如果存在的话)的外部保护性护套。
外部保护性护套可以与电绝缘层(或第二半导体层，如果存在的话)直接物理接触。
该外部保护性护套可以是电绝缘护套。
电缆可以进一步包括包围第二半导体层的电屏蔽物(例如金属的)。在此情况下，电绝缘护套包围所述电屏蔽物并且电屏蔽物在电绝缘护套与第二半导体层之间。
此金属屏蔽物可以是由铜或铝导体的组件(包围并沿着第二半导体层布置)构成的所谓的“线”屏蔽物，由一个或多个铜或铝导电金属带(任选地包围第二半导体层螺旋地放置)或铝导电金属带(包围第二半导体层纵向地放置并且在其中所述带的部分重叠的区域用胶制成不渗透的)构成的所谓的“带”屏蔽物，或者金属管类型(任选地由铅或铅合金组成并包围第二半导体层)的所谓的“不渗透的”屏蔽物。此最后提到的类型的屏蔽物特别地提供了水分屏障，该水分有在径向上向电缆渗透的趋势。
本发明的电缆的金属屏蔽物可以包括所谓的“线”屏蔽物和所谓的“不渗透的”屏蔽物或所谓的“线”屏蔽物和所谓的“带”屏蔽物。
所有类型的金属屏蔽物都可以起到接地电缆的作用，并且因此可以传输故障电流，例如在所讨论的网络中发生短路的情况下。
可以在第二半导体层与金属屏蔽物之间添加其他层，如在水分存在下溶胀的层，这些层确保电缆的纵向防水性。
本发明的第二目的是一种制造根据本发明的第一目的的电缆的方法，其特征在于，它包括至少一个步骤1)挤出包围细长导电元件的如在本发明的第一主题中所定义的聚合物组合物，以获得包围所述细长导电元件的(挤出的)电绝缘层。
步骤1)可以通过本领域技术人员熟悉的技术，例如使用挤出机进行。
在步骤1)中，将离开挤出机的组合物称为“非交联的”，因此优化挤出机内的温度和停留时间。
在挤出机出口处，因此获得包围所述导电元件的挤出层，该层可以或者可以不与所述细长导电元件直接物理接触。
该方法优选地不包括将在步骤1)中获得的层交联的步骤。
本发明的电缆的电绝缘层和/或一个或多个半导体层可以通过连续挤出或通过共挤出获得。
在包围至少一个细长导电元件挤出这些层中的每一个之前，形成这些层中的每一个所需的所有组分可以在布斯(BUSS)共捏合机类型、双螺杆挤出机的连续混合器中或适用于聚合物混合物(特别是与填料的聚合物混合物)的一些其他类型的混合器中计量和混合。然后可以将混合物挤出成棒状的形式，并且然后冷却并干燥以造粒，或者可以通过本领域技术人员熟悉的技术将混合物直接造粒。然后可以将这些粒料进料到单螺杆挤出机中，以便将组合物包围细长导电元件挤出并沉积以形成所讨论的层。
可以一个接一个地挤出各种组合物，以连续地包围细长导电元件，并且因此形成本发明的电缆的各种层。
可替代地，它们可以通过共挤出使用单个挤出机头来伴随地挤出，共挤出是本领域技术人员众所周知的方法。
无论是在粒料形成的步骤中或在电缆挤出的步骤中，操作条件对本领域技术人员来说都是熟悉的。特别地，混合或挤出装置内的温度可以高于要使用的组合物中使用的聚合物之中的主要聚合物或具有最高熔点的聚合物的熔点。
实例
图1示出了根据本发明的优选实施例的电缆的示意图。
为了清楚起见，仅已经示意性地示出了理解本发明所必需的元件，并且它们没有按比例绘制。
图1示出的根据本发明的第一目标的中压或高压电缆1包括中心的细长导电元件2(特别是铜或铝制成的)。电缆1进一步包括包围此中心的细长导电元件2依次且同轴布置的若干个层，即：被称为“内部半导体层”的第一半导体层3、电绝缘层4、被称为“外部半导体层”的第二半导体层5、用于接地和/或保护的金属屏蔽物6、以及外部保护性护套7。
电绝缘层4是由如在本发明中所定义的聚合物组合物获得的非交联挤出层。
半导体层3和5是热塑性(即，非交联)挤出层。
金属屏蔽物6和外部保护性护套7的存在是优选的，但并不是必需的，因为这种电缆结构本身是本领域技术人员众所周知的。
聚合物组合物
将根据本发明的组合物I1(即包含至少一种基于聚丙烯的热塑性聚合物材料和至少一种氧化铝作为无机填料)与对比组合物C1进行比较，该组合物C1对应于的一种组合物，该组合物包含基于聚丙烯的热塑性聚合物材料(与用于本发明的组合物I1中的相同)，但包含高岭土而不是氧化铝作为无机填料。
下表1呈现聚合物组合物，其中化合物的量相对于聚合物组合物的总重量以重量百分比表示。
聚合物组合物 C1(*) I1
多相丙烯共聚物 15 29
无规丙烯共聚物 44 29
高密度聚乙烯 21.5 21.5
无机填料：高岭土 15 0
无机填料：氧化铝 0 15
介电液体 4.5 4.5
抗氧化剂 1.0 1.0
表1
(*)不构成本发明的一部分的比较组合物
表1中的化合物的来源如下：
-高密度聚乙烯，其由英力士(Ineos)公司在参考Eltex A4009MFN1325下销售，并且其在23℃的温度下根据标准ISO 1183A的密度为0.960g/cm3(MFI＝0.9)，并且弹性模量为1700MPa；
-多相丙烯共聚物，其由巴塞尔聚烯烃(Basell Polyolefins)公司在参考
Figure BDA0002607706690000172
Q200F下销售；
-无规丙烯共聚物，其由北欧化工公司在参考
Figure BDA0002607706690000171
RB 845MO下销售；
-介电液体，其包含相对于该介电液体的总重量95wt％的由尼纳斯(Nynas)公司在参考Nytex 810下销售的矿物油和5wt％的由西格玛-奥德里奇(Sigma-Aldrich)公司在参考B9300下销售的二苯甲酮；
-抗氧化剂，其由汽巴(Ciba)公司在参考Irganox B 225下销售，包括Irgafos 168和Irganox 1010的等摩尔混合物；
-白垩，其作为无机填料在参考Omya EXH1下销售，以及
-氧化铝，其作为无机填料在参考P122SB或Timal-12下销售。
2.制备非交联层
表1中呈现的组合物如下使用。
对于要考虑的每个层，将表1中提及的组合物C1和I1的以下组分计量并在搅拌下在约75℃下混合：矿物油、抗氧化剂以及二苯甲酮，以形成包含介电液体的液体混合物。
然后对于要考虑的每个聚合物层，将该液体混合物与以下组分在容器中混合：表1中提及的多相丙烯共聚物、无规丙烯共聚物、高密度聚乙烯组合物C1和I1。然后，对于要考虑的每个聚合物层，将所得混合物和无机填料在约145℃至180℃的温度下使用双螺杆挤出机(“贝尔斯托夫(Berstorff)双螺杆挤出机”)进行均匀化，并且然后在约200℃下熔融(螺杆速度：80转/分钟)。
然后将均匀化和熔化的混合物造粒。
然后对粒料进行热压，以形成呈板形式的层。
聚合物组合物C1和I1中的每一个都以这种方式制备成厚度为1mm的层形式(用于评价它们的机械特性)，以及厚度为8mm的层形式(用于进行热导率的测量)。
然后，从这些组合物C1和I1的机械特性(在135℃下老化持续240小时之前和之后的拉伸强度/断裂伸长率)和它们的热导率的角度比较它们。
拉伸强度(TS)和断裂伸长率(EB)的测试根据标准NF EN 60811-1-1，使用由英斯特朗公司在参考3345下销售的仪器在材料上进行。
下表2中报告了对应于这些测试中的每一个的结果(机械特性)：
特性 C1(*) I1
TS(MPa) 13.5 19.5
EB(％) 445 692
老化后的TS(MPa) 15.1 19.2
老化后的EB(％) 372.75 613.93
表2
(*)不构成本发明的一部分的比较组合物
所有这些结果示出，在聚丙烯基质中掺入如本发明中定义的无机填料改进了电绝缘层的机械特性，特别是在拉伸强度和断裂伸长率方面，包括老化后。
热导率的测试根据通过英语术语“瞬态平面热源或TPS”已知的熟悉方法，使用由THERMOCONCEPT公司在参考HOT DISK TPS 2500S下销售的仪器在材料上进行。
下表3中报告了对应于这些测试的结果(热导率)：
特性 C1(*) I1
在40℃下的热导率(W/m.K) 0.28 0.31
表3
(*)不构成本发明的一部分的比较组合物
热导率结果示出，在聚丙烯基质中的如本发明中所定义的无机填料的存在导致具有比其中无机填料是白垩的电绝缘层的热导率更大的热导率的电绝缘层。

Claims (14)

1.一种电缆(1)，该电缆包括至少一个细长导电元件以及至少一个由聚合物组合物获得的电绝缘层，该聚合物组合物包含至少一种基于聚丙烯的热塑性聚合物材料和至少一种无机填料，其特征在于，该无机填料选自氧化铝、水合氧化铝、氧化镁、氧化锌及其混合物。
2.根据权利要求1所述的电缆(1)，其特征在于，该无机填料是氧化铝。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电缆(1)，其特征在于，相对于该聚合物组合物的总重量，该聚合物组合物包含至少1wt％的无机填料。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电缆(1)，其特征在于，该无机填料是呈尺寸范围从0.01至6μm的颗粒形式。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电缆(1)，其特征在于，该基于聚丙烯的热塑性聚合物材料包含丙烯共聚物P1。
6.根据权利要求5所述的电缆(1)，其特征在于，该丙烯共聚物P1是无规丙烯共聚物或多相丙烯共聚物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电缆(1)，其特征在于，该基于聚丙烯的热塑性聚合物材料包含无规丙烯共聚物和多相丙烯共聚物，或两种不同的多相丙烯共聚物。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的电缆(1)，其特征在于，该基于聚丙烯的热塑性聚合物材料进一步包含烯烃均聚物或共聚物P2。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电缆(1)，其特征在于，该聚合物组合物进一步包含介电液体。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电缆(1)，其特征在于，该电绝缘层是非交联层。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电缆(1)，其特征在于，该电绝缘层在老化之前或之后具有至少8.5MPa的拉伸强度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电缆(1)，其特征在于，该电绝缘层在老化之前或之后具有至少250％的断裂伸长率。
13.根据前述权利要求中任一项所述的电缆(1)，其特征在于，该电缆包含：
-至少一个包围该细长导电元件(2)的半导体层(3，5)，以及
-至少一个包围该细长导电元件(2)的电绝缘层(4)，
该电绝缘层是如前述权利要求中任一项所定义的。
14.一种制造如前述权利要求中任一项所定义的电缆的方法，其特征在于，该电缆包括至少一个步骤1)挤出包围该细长导电元件的该聚合物组合物，以获得包围所述细长导电元件的电绝缘层。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0893801A1 (en) * 1997-07-23 1999-01-27 PIRELLI CAVI E SISTEMI S.p.A. Cables with a halogen-free recyclable coating comprising polypropylene and an ethylene copolymer having high elastic recovery
CN102884122A (zh) * 2010-04-05 2013-01-16 株式会社自动网络技术研究所 电线包覆材料用组合物、绝缘电线以及线束
US20150228376A1 (en) * 2014-02-07 2015-08-13 General Cable Technologies Corporation Cables with improved coverings and methods of forming thereof
CN108701507A (zh) * 2015-12-18 2018-10-23 耐克森公司 中压或高压电缆
WO2019117055A1 (ja) * 2017-12-15 2019-06-20 住友電気工業株式会社 絶縁材用樹脂組成物、絶縁材、絶縁電線及びケーブル

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4221882A (en) * 1979-01-31 1980-09-09 Exxon Research & Engineering Co. High impact melt-flowable dual continuum melt mixed polymer blends of polypropylene, polyethylene, and ethylene-propylene rubber
US20020143089A1 (en) * 2001-01-23 2002-10-03 Ettore Minghetti Plastic sheets with improved wear resistance and methods of production
US20080271832A1 (en) * 2007-05-04 2008-11-06 Tyco Electronics Corporation Thermo-conductive, heat-shrinkable, dual-wall tubing
CA2788403C (en) * 2010-01-29 2017-08-08 Prysmian S.P.A. Energy cable
ES2538393T3 (es) 2010-11-25 2015-06-19 Prysmian S.P.A. Cable de energía que tiene una capa termoplástica eléctricamente aislante estabilizada frente a la tensión
EP2879135A1 (en) * 2013-11-28 2015-06-03 Nexans Fire resistant compositions
FR3064106B1 (fr) 2017-03-17 2021-07-30 Nexans Cable electrique presentant une conductivite thermique amelioree

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0893801A1 (en) * 1997-07-23 1999-01-27 PIRELLI CAVI E SISTEMI S.p.A. Cables with a halogen-free recyclable coating comprising polypropylene and an ethylene copolymer having high elastic recovery
CN102884122A (zh) * 2010-04-05 2013-01-16 株式会社自动网络技术研究所 电线包覆材料用组合物、绝缘电线以及线束
US20150228376A1 (en) * 2014-02-07 2015-08-13 General Cable Technologies Corporation Cables with improved coverings and methods of forming thereof
CN108701507A (zh) * 2015-12-18 2018-10-23 耐克森公司 中压或高压电缆
WO2019117055A1 (ja) * 2017-12-15 2019-06-20 住友電気工業株式会社 絶縁材用樹脂組成物、絶縁材、絶縁電線及びケーブル

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