DE2406540A1

DE2406540A1 - Liquid phenanthrene mixtures from distillation of tar oils - stabiliser for polyolefines in high voltage insulation

Info

Publication number: DE2406540A1
Application number: DE19742406540
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Phil Saure; Heinz Dipl Ing Wagner; Johann Wartusch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1974-02-12
Filing date: 1974-02-12
Publication date: 1975-08-21
Also published as: DE2406540B2

Abstract

Stabilisers for polyolefins used in high-voltage insulation consists of mixt. of higher aromatic hdydrocarbons, esp. phenanthrene, and other substd. aromatic hydrocarbons contg. at least 3 fused nuclei, pref. a 2:1 mixt. of phenanthrene and methylphenanthrene. Proportion of fluoranthene and substd. fluorenes is added to keep mixt. liquid. When used in crosslinked polyethylene contg. fine-grain, mineral fillers, additive apparently improves behaviour at filler/polymer interface. Prod. gives better breakdown resistance under loads of high field strength and does not cause unfavourable dielectric effects. As liquid of low vapour pressure it is uniformly distributed and does not diffuse out under influence of heat. Does not interfere with crosslinking of polyethylene. Does not interfere with crosslinking of polyethylene. Suitable for loads of partic. high electric field strength.

Description

Hochspannungsisolation auf Polyolefinbasis mit einem Stabilisatorzusatz Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungsisolation auf Polyolefinbasis mit einem Stabilisatorzusatz auf Basis von Aromaten. High-voltage insulation based on polyolefin with a stabilizer additive The present invention relates to high voltage polyolefin based insulation with a stabilizer additive based on aromatics.

Stabilisatorzusätze für Isoliermischungen bzw. Isolationen von Hochspannungskabeln sind bekannt. Sie sollen die Resistenz der Isolation gegenüber elektrischen Feldbeanspruchungen verbessern.Stabilizer additives for insulation compounds or insulation of high-voltage cables are known. They are supposed to increase the resistance of the insulation to electrical field stresses to enhance.

Als Stabilisatorzusätze sind bereits Mischungen aus aromatischen Kohlenwasserstoffölen mit aktiven Stabilisatoren, wie z.B, halogenierte oder mit Nitrogruppen substituierte Aromaten bekannt (OS 15 69 396). Weiterhin sind auch schon Stabilisatorzusätze auf Basis von verzweigten oder geradkettigen Kohlenwasserstoffen bekannt, die gegebenenfalls auch mit aromatischen Ringen substituiert sein können.Mixtures of aromatic hydrocarbon oils are already used as stabilizer additives with active stabilizers such as halogenated or substituted with nitro groups Aromatics known (OS 15 69 396). Furthermore, stabilizer additives are already on Known base of branched or straight-chain hydrocarbons, which optionally can also be substituted with aromatic rings.

(DBP 12 48 773) Die bekannten Stabilisatoren weisen zumeist den Nachteil auf, daß sie sich bei Hochspannungsisolationen auf Polyolefinbasis in dielektrischer Hinsicht nachteilig auswirken. Durch Verdünnen oder Vermischen der aktiven Stabilisatorzusätze mit aromatischen Ölen, wie z,B. auf Basis von Terphenylen, kann die vorgenannte nachteilige Wirkung nur zum Teil behoben werden. Substituierte, flüssige Kohlenwasserstoffe, wie Methylnaphthaline, haben oftmals den Nachteil, daß sie den Vernetzungsvorgang bei einer Isolierung aus vernetzbarem Polyäthylen beeinträchtigen können bzw. bei der Verarbeitung aufgrund ihrer hohen Flüchtigkeit Schwierigkeiten bereiten.(DBP 12 48 773) The known stabilizers mostly have the disadvantage on that they are dielectric in high-voltage polyolefin-based insulation Detrimental effect. By Dilute or mix the active stabilizer additives with aromatic oils, e.g. based on terphenylene, the aforementioned adverse effect can only be partially remedied. Substituted, liquid hydrocarbons, such as methylnaphthalenes, often have the disadvantage that they the crosslinking process in an insulation made of crosslinkable polyethylene can affect or during processing due to their high volatility To cause difficulties.

Reine nicht substituierte Aromaten allein eignen sich ebenfalls nicht als Stabilisatorzusatz, da sie als hochschmelzende kristalline Substanzen keine hinreichende Homogenität in der Isoliermischung gewährleisten.Pure unsubstituted aromatics alone are also not suitable as a stabilizer additive, as they are no high-melting crystalline substances Ensure sufficient homogeneity in the insulating mixture.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegen Spannungsbeanspruchung stabilisierte Polyolefin-Isolierung für Hochspannungszwecke zu schaffen, die ein verbessertes Durchschlagverhalten bei hohen Feldstärkebeanspruchungen aufweist und darüber hinaus in dielektrischer Hinsicht sich nicht nachteilig auswirkt. Darüber hinaus ist eine Homogenität in der Isoliermischung zu gewährleisten; außerdem muß verhindert werden, daß aufgrund eines zu hohen Dampfdrucks des Stabilisators bei thermischer Dauerbeanspruchung dieser aus der Kabelisolation herausdiffundiert.The present invention is based on the object of a against Stress stabilized polyolefin insulation for high voltage purposes to create an improved breakdown behavior at high field strength stresses has and, moreover, does not have a disadvantageous effect from a dielectric point of view. In addition, homogeneity in the insulating mixture must be ensured; aside from that must be prevented that due to a too high vapor pressure of the stabilizer In the event of continuous thermal stress, this diffuses out of the cable insulation.

Nur so kann ein wirksamer Dauerschutz gewährleistet werden0 Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisatorzusatz aus einem flüssigen bzw. leicht verflüssigbaren Gemisch aus hocharomatischen Kohlenwasserstoffen auf Basis von Phenanthren und weiteren mindestens drei kondensierte Kerne aufweisenden substituierten Aromaten besteht. Vorteilhaft besteht der Stabilisatorzusatz aus Phenanthren und Methylphenanthren und weiteren Xmono- oder disubstituierten artgleichen kondensierten Aromaten.This is the only way to guarantee effective long-term protection0 The invention is characterized in that the stabilizer additive consists of a liquid or easily liquefiable mixture of highly aromatic hydrocarbons based substituted by phenanthrene and further at least three condensed nuclei having Aromatics. The stabilizer additive consists advantageously of phenanthrene and Methylphenanthrene and other mono- or disubstituted species of the same type condensed Aromatics.

Eine Stabilisatormischung, bei der das Verhältnis von Phenanthren zu Methylphenanthren etwa 2:1 beträgt, hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Dem Gemisch sind weiterhin Anteile von Fluoranthen sowie substituierten Fluorenen zugesetzt worden, um die flüssige Phase und damit eine optimale Wirksamkeit der Mischung sicherzustellen.A stabilizer mixture in which the ratio of phenanthrene to methylphenanthrene is about 2: 1, has proven to be particularly advantageous. The mixture are still Shares of fluoranthene and substituted ones Fluorene has been added to the liquid phase and therefore optimal effectiveness ensure the mix.

Die Mischung nach der Erfindung kann dadurch erhalten werden, daß die gewünschten Komponenten bzw. Komponentengemische durch eine fraktionierte Destillation aus einem Teeröl gewonnen werden.The mixture according to the invention can be obtained in that the desired components or component mixtures by fractional distillation can be obtained from a tar oil.

Besonders vorteilhaft eignet sich eine bei Raumtemperatur flüssige Fraktion, die von Naphthalinen weitestgehend befreit, Fluoren, Methylfluoren, Phenanthren, Methylphenanthren sowie Fluoranthen und noch höhersiedende mehrkernige Aromaten enthält.One that is liquid at room temperature is particularly advantageous Fraction that is largely freed from naphthalenes, fluorene, methyl fluorene, phenanthrene, Methylphenanthrene as well as fluoranthene and higher-boiling polynuclear aromatics contains.

Für eine ausreichende Stabilisatorwirkung haben sich Zusätze von 0,1 bis 5 Gew,-, insbesondere 0,5 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf die Isoliermischung, erwiesen.For a sufficient stabilizing effect, additions of 0.1 have been found up to 5% by weight, in particular 0.5 to 1.5% by weight, based on the insulating mixture.

Wie Versuche gezeigt haben, wirkt sich die Stabilisatormischung nach der Erfindung bei Kabelisolation günstig aus, die besonders hohen elektrischen Feldbeanspruchungen ausgesetzt sind.As tests have shown, the stabilizer mixture has an after-effect of the invention for cable insulation favorably, the particularly high electrical field stresses are exposed.

Für die Herstellung der gegen elektrische Beanspruchungen stabilisierten Isolationen kommen als Polyolefine in erster Linie Äthylen-Homo- oder Copolymerisate oder Mischungen von beiden in Betracht. Solche Polymerisate werden je nach dielektrischen und thermischen Anforderungen an eine Isolierung in Form von unvernetzten Materialien oder von zusätzlich durch Peroxide bzw. durch energiereiche Strahlen vernetzten Materialien verwendet. Insbesondere bei vernetztem Polyäthylen (VPE) kann die stabilisierende Wirkung der erfindungsgemäßen Zusätze durch Peroxidspaltprodukte verstärkt und zeitlich verlängert werden.For the production of stabilized against electrical stress As polyolefins, insulation is primarily used as ethylene homopolymers or copolymers or mixtures of both. Such polymers are depending on the dielectric and thermal requirements for insulation in the form of uncrosslinked materials or additionally crosslinked by peroxides or by high-energy rays Materials used. Especially with cross-linked polyethylene (VPE), the stabilizing Effect of the additives according to the invention intensified by peroxide cleavage products and over time be extended.

In weiterer Ausbildung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Stabilisatorzusatz für vernetzte Polyolefinmischungen zu verwenden, die mit mineralischen, feinkörnigen gegebenenfalls oberflächenbehandelten Füllstoffen versehen sind, In solchen Mischungen bewirkt der Stabilisatorzusatz offensichtlich eine Verbesserung des Grenzflächenverhaltens zwischen Füllstoff und dem verwendeten Polymeren.In a further embodiment of the invention, it has proven to be advantageous to use the stabilizer additive for crosslinked polyolefin blends with mineral, fine-grained fillers, optionally surface-treated In such mixtures, the addition of a stabilizer has an effect apparently an improvement in the interface behavior between the filler and the filler used Polymers.

4 Seiten Beschreibung 5 Patentansprüche4 pages description 5 claims

Claims

Claims 1. High-voltage insulation based on polyolefin with a stabilizer additive based on aromatics, characterized in that the Stabilizer additive from a mixture of highly aromatic hydrocarbons Basis of phenanthrene and further having at least three condensed nuclei substituted aromatics.

2. High-voltage insulation according to claim 1, characterized in that that the stabilizer additive phenanthrene and methylphenanthrene and other mono- or having disubstituted identical condensed aromatics.

3. High-voltage insulation according to claim 2, characterized in that that the stabilizer mixture phenanthrene and methylphenanthrene in a ratio of about 2: 1.

4. High-voltage insulation according to claims 1-3, characterized in that that the stabilizer mixture contains proportions of fluoranthene and substituted fluorenes contains.

5. High-voltage insulation according to claims 1-4, characterized in that that the stabilizer mixture is provided with a mineral filler and crosslinked polyolefin is included.