Полимерная композиция для электротехнических устройств

Полимерная композиция для электротехнических устройств

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Изобретение относится к полимерной композиции для производства электротехнического устройства или устройства связи, предпочтительно слоя кабеля, предпочтительно силового кабеля, более предпочтительно силового кабеля постоянного тока (ПТ, DC), к кабелю, предпочтительно силовому кабелю, более предпочтительно силовому кабелю постоянного тока (ПТ, DC), который содержит полимерную композицию и, возможно, является сшиваемым и затем сшитым, а также к способу изготовления кабеля.

Уровень техники

Полиолефины широко используют в областях применения полимеров с жесткими требованиями, в которых полимеры должны удовлетворять высоким механическим и/или электрическим требованиям. Например, в областях применения силового кабеля, в частности в областях применения кабеля среднего напряжения (СН) и особенно в областях применения кабеля высокого напряжения (ВН) и сверхвысокого напряжения (СВН) электрические свойства полимерной композиции имеют существенное значение. К тому же, важные электрические свойства могут отличаться в различных областях применения кабелей, как, например, в случае применения кабелей переменного тока (ПерТ, АС) и постоянного тока (ПТ, DC).

Обычный силовой кабель содержит проводник, окруженный по меньшей мере внутренним полупроводящим слоем, изолирующим слоем и внешним полупроводящим слоем, в указанном порядке. Кабели обычно производят путем экструзии слоев на проводник. Силовой кабель определяют как передающий энергию кабель, действующий при любом уровне напряжения. Прикладываемое к силовому кабелю напряжение может быть напряжением переменного тока (ПерТ, АС), постоянного тока (ПТ, DC) или переходным (импульсным). Помимо этого, силовые кабели обычно маркируют согласно их уровню рабочего напряжения, например, силовой кабель низкого напряжения (НН), среднего напряжения (СН), высокого напряжения (ВН) или сверхвысокого напряжения (СВН); эти термины хорошо известны. Силовой кабель СВН работает при напряжениях, которые даже выше, чем обычно используемые при применении силового кабеля ВН. Силовой кабель НН и, в некоторых воплощениях, силовые кабели среднего напряжения (СН) обычно содержат электрический проводник, который покрыт изолирующим слоем. Обычно силовые кабели СН и ВН содержат проводник, окруженный по меньшей мере внутренним полупроводящим слоем, изолирующим слоем и внешним полупроводящим слоем, в указанном порядке.

Электропроводность

В силовых кабелях ПТ электропроводность ПТ является важным свойством материала, например, для изолирующих материалов для кабелей постоянного тока высокого напряжения (ПТ ВН). Во-первых, сильная зависимость этого свойства от температуры и электрического поля влияет на электрическое поле. Во-вторых, внутри изоляции генерируется тепло под действием электрического тока утечки, протекающего между внутренним и внешним полупроводящими слоями. Этот ток утечки зависит от электрического поля и электропроводности изоляции. Высокая проводимость изолирующего материала даже может привести к тепловому пробою при условиях сильной нагрузки/высокой температуры. Поэтому проводимость должна быть достаточно низкой, чтобы избежать теплового пробоя.

Соответственно, в кабелях ПТ ВН изоляция нагревается током утечки. Для конкретной конструкции кабеля нагревание пропорционально проводимости изоляции × (напряженность электрического поля)². Таким образом, если напряжение возрастает, генерируется намного больше тепла.

В JP 2018811А описан изолирующий слой для кабеля ПТ, который содержит смесь 2-20 масс.% полиэтилена высокой плотности с полиэтиленом низкой плотности. Утверждают, что смесь обеспечивает улучшенные пробой ПТ и импульсную характеристику. Смесь смешивают с 2-3 масс.% сшивающего агента. Тип и структура слоя кабеля не были точно указаны.

В WO 0137289 описан специальный термопластичный гомополимер или сополимер пропилена для материала слоя кабеля в кабелях ПерТ НН, СН и ВН, а также в телекоммуникационных кабелях. Применимость материала для использования при ПТ не обсуждается.

Существует большая потребность в увеличении напряжения силового кабеля и особенно силового кабеля постоянного тока (ПТ) и, таким образом, постоянная необходимость в нахождении альтернативных полимерных композиций с пониженной проводимостью. Такие полимерные композиции должны также предпочтительно обладать хорошими механическими свойствами, необходимыми для требуемых воплощений силовых кабелей.

Изобретение и его другие задачи и преимущества подробно описаны и определены ниже.

Чертежи

На Фиг.1 схематически представлено частичное сечение двух пластин и промежуточного слоя между ними для иллюстрации обычной слоистой структуры предпочтительной анионообменной добавки в качестве ионообменной добавки (б). Стабильные пластинчатые слои показаны в виде непрерывных слоев, а частицами круглой формы показаны обменные анионы промежуточных слоев.

На Фиг.2 показано схематическое изображение измерительной установки, используемой в способе определения проводимости ПТ, описанного в «Способах определения». Объяснение пронумерованных частей 1 - 6:1-соединение с высоким напряжением, 2 - измерительный электрод, 3 -электрометр/пикоамперметр, 4 - латунный электрод, 5 - испытываемый образец, 6 - кремнийорганический каучук.

Описание изобретения

В настоящем изобретении предложено применение полимерной композиции, содержащей

(а) полимер и

(б) ионообменную добавку,

определенной выше, ниже или в формуле изобретения, для получения электротехнического устройства или устройства связи, содержащего указанную полимерную композицию, предпочтительно для получения изоляции электротехнического устройства или устройства связи. Такими устройствами являются, например, кабели, соединения, включая оконечные соединения в кабельных применениях, пленочные конденсаторы и т.п.

Неожиданно оказалось, что полимерная композиция, содержащая (а) полимер вместе с (б) ионообменной добавкой, обладает преимуществами в электрических свойствах. А именно, полимерная композиция по изобретению обладает неожиданно пониженной, то есть низкой, электропроводностью по постоянному току. «Пониженная» или «низкая» электропроводность ПТ, в данном документе эти термины используют взаимозаменяемо, означает, что значение, полученное из измерения проводимости ПТ, определенное ниже в «Способах определения», является низким, то есть пониженным. Не связывая себя какой-либо теорией, полагают, что ионообменная добавка (б) захватывает ионные частицы, которые ухудшают (увеличивают) электропроводность ПТ, например, анионные частицы, такие как хлор, которые могут присутствовать в полимере (а).

Соответственно, полимерная композиция является весьма желательной для электротехнических применений и применений для связи, предпочтительно применений для производства проводов и кабелей, особенно для слоев силовых кабелей. Помимо этого, низкая электропроводность ПТ является преимуществом для минимизации нежелательного образования тепла в слое кабеля, например, в изолирующем слое силового кабеля, особенно силового кабеля ПТ. Помимо этого, неожиданно полимерная композиция обладает низкой электропроводностью, не будучи сшитой с помощью сшивающего агента, такого как пероксид. Также неожиданно, несшитая полимерная композиция все еще может удовлетворять; например, требованиям к механическим свойствам, необходимым для слоя силового кабеля, предпочтительно изолирующего слоя, предпочтительно силового кабеля ПТ.

Соответственно, предпочтительным является применение для производства кабеля, выбранного из

(1) кабеля (А), содержащего проводник, окруженный по меньшей мере одним слоем, содержащим указанную полимерную композицию, предпочтительно состоящим из указанной полимерной композиции, которая содержит

(а)полимер и

(б) ионообменную добавку,

как определено выше, ниже или в формуле изобретения,

или

(2) кабеля (Б), содержащего проводник, окруженный внутренним полупроводящим слоем, изолирующим слоем и внешним полупроводящим слоем, где по меньшей мере изолирующий слой содержит полимерную композицию, предпочтительно состоит из полимерной композиции, которая содержит

(а)полимер и

(б) ионообменную добавку,

как определено выше, ниже или в формуле изобретения.

Полимерную композицию по изобретению в данном документе ниже также кратко называют «полимерной композицией». Ее определенные выше полимерные компоненты также кратко называют в данном документе «полимер (а)» или «полиолефин (а)» в качестве предпочтительного «полимера (а)», и, соответственно, «ионообменная добавка (б)».

Полимер (а) предпочтительно является полиолефином (в данном документе также называемом полиолефином (а)), более предпочтительно полиолефином, полученным в присутствии катализатора полимеризации олефинов, или полиэтиленом, полученным путем полимеризации в способе высокого давления (ВД) (в данном документе также называемым полиэтиленом низкой плотности, ПЭНП).

«Полиолефин, полученный в присутствии катализатора полимеризации олефинов» также часто называют «полиолефином низкого давления», чтобы явно отделить его от ПЭНП. Оба выражения хорошо известны в области полиолефинов. Кроме того, «полиэтилен низкой плотности», ПЭНП, таким образом является полиэтиленом, полученным в способе высокого давления (ВД). Обычно полимеризацию этилена и возможно дополнительного сомономера(ов) в способе высокого давления выполняют в присутствии инициатора(ов). Значение полимера ПЭНП хорошо известно и описано в литературе. Хотя термин ПЭНП является аббревиатурой для полиэтилена низкой плотности, данный термин понимают не как ограниченный диапазоном плотности, но охватывающим подобные ПЭНП полиэтилены ВД с низкими, средними и высокими плотностями. Термин ПЭНП описывает и определяет только природу полиэтилена ВД с типичными признаками, такими как архитектура ветвления, отличная от ПЭ, полученного в присутствии катализатора полимеризации олефинов.

Например, полиолефины, полученные в присутствии катализатора полимеризации олефинов, обычно содержат остатки катализатора, такие как анионные частицы, обычно галогены, часто хлор. Поэтому в полученный полиолефин добавляли поглотители кислоты, чтобы защитить, например, технологическое оборудование от коррозии, вызванной нежелательными остатками, такими как соляная кислота, образованными из остатков на основе хлора. В предшествующем уровне техники было обнаружено, что обычно используемые поглотители кислоты увеличивают электропроводность ПТ полимера, что является крайне нежелательным для материала слоя силового кабеля и ограничивает использование полиолефинов, полученных с помощью катализатора полимеризации олефинов, в силовых кабелях, действующих на уровнях СН и, особенно, ВН, конкретнее в применениях кабелей постоянного тока (ПТ) ВН и СВН. Ионообменная добавка (б) полимерной композиции по изобретению эффективно захватывает нежелательные ионные остатки катализатора и заметно понижает электропроводность ПТ полиолефина, полученного с помощью катализатора полимеризации олефинов. В результате можно избежать использования стандартных поглотителей кислоты с нежелательным воздействием на электропроводность ПТ. Таким образом, изобретение является очень преимущественным также для полиолефинов, которые были получены с помощью катализатора полимеризации олефинов и, особенно, для их использования в применениях кабелей.

Соответственно, в предпочтительном воплощении изобретения полимер (а) более предпочтительно является полиэтиленом, полученным (полимеризованным) в присутствии катализатора полимеризации олефинов, или гомо- или сополимером С3-20 альфа-олефина, полученным в присутствии катализатора полимеризации олефинов и в этом случае предпочтительно представляющем собой гомо- или сополимеры пропилена или гомо- или сополимеры бутана. Наиболее предпочтительный полиолефин (а) является полиэтиленом, полученным в присутствии катализатора полимеризации олефинов, или полипропиленом, полученным в присутствии катализатора полимеризации олефинов, и еще более предпочтительно полиэтиленом, полученным в присутствии катализатора полимеризации олефинов.

Предпочтительный полиолефин (а) и его дополнительные свойства и предпочтительные воплощения дополнительно описаны ниже.

Что касается ионообменной добавки (б) полимерной композиции:

Ионообменную добавку (б) полимерной композиции по изобретению можно добавлять в полимерную композицию как таковую, то есть в чистом виде, или в виде композиции добавок, поставляемой производителями добавок, которая может содержать, например, материал-носитель, например, полимер-носитель, и, возможно, другие добавки. Помимо этого, такую ионообменную добавку (б) или композицию добавок можно добавлять в полимерную композицию как таковую, например, как ее поставляет производитель добавки, или в дополнительном материале-носителе, например, в полимере-носителе, например, в так называемой маточной смеси (МС). Количество ионообменной добавки (б), приведенное ниже или в формуле изобретения, представляет собой массу (количество) указанной ионообменной добавки (б) как таковой, то есть в чистом виде, по отношению к общей массе (количеству) (100 масс.%) полимерной композиции.

Ионообменная добавка (б) полимерной композиции по изобретению предпочтительно является неорганической ионообменной добавкой, более предпочтительно неорганической анионообменной добавкой. Более предпочтительно анионообменная добавка (б) может обменивать анионы на галогены (то есть захватывать галогены), предпочтительно по меньшей мере на частицы на основе хлора. Также предпочтительно ионообменная добавка (б) обладает пластинчатой структурой.

Предпочтительное воплощение ионообменной добавки (б) представляет собой пластинчатое анионообменное вещество, предпочтительно пластинчатое анионообменное вещество, которое содержит анионные промежуточные слои. Предпочтительная пластинчатая ионообменная добавка (б) содержит пластинчатые слои, которые образуют стабильную кристаллическую решетку основы, и способные к обмену анионные промежуточные слои между указанными пластинами. Анионные промежуточные слои в данном документе означают, что промежуточные слои содержат анионы, которые слабо связаны с пластинчатыми слоями, и способны к обмену с анионными веществами, присутствующими в полимере (а) полимерной композиции. На Фиг.1 показана общая пластинчатая структура (схематичное частичное сечение, показывающее две пластины и промежуточный слой между ними) анионообменной добавки как предпочтительной ионообменной добавки (б). В этом предпочтительном воплощении промежуточные слои пластинчатой анионообменной добавки (б) предпочтительно содержат анионы СО₃^2-, которые способны к обмену с анионными частицами, присутствующими в полимерной композиции, такими как имеющиеся в полимере (а). Помимо этого, в этом предпочтительном воплощении стабильные пластины предпочтительно содержат катионные частицы, выбранные, например, из частиц на основе любого из катионов Mg, Al, Fe, Cr, Cu, Ni или Mn, или любых их смесей, более предпочтительно по меньшей мере из частиц на основе катионов Mg²⁺, и более предпочтительно из частиц на основе катионов Mg²⁺ и Al³⁺.

В этом предпочтительном воплощении наиболее предпочтительная ионообменная добавка (б) представляет собой пластинчатую анионообменную добавку типа гидроталькита, предпочтительно пластинчатую анионообменную добавку типа синтетического гидроталькита, содержащую анионные промежуточные слои, которые содержат способные к обмену анионы СО₃^2-, еще более предпочтительно пластинчатую анионообменную добавку типа синтетического гидроталькита, имеющую общую формулу Mg_xR_y⁽³⁺⁾(OH)_z(CO₃)_k*nH₂O, где R⁽³⁺⁾=Al, Cr или Fe, предпочтительно Al. В указанной общей формуле предпочтительно х составляет от 4 до 6, у равно 2, z составляет от 6 до 18, k равно 1 и n составляет от 3 до 4. Очевидно, что данные отношения можно изменять, в зависимости, например, от количества кристаллизационной воды и т.п. В качестве неограничивающего примера можно упомянуть только общую формулу Mg₆R₂⁽³⁺⁾(OH)₁₆CO₃*4H₂O, где R⁽³⁺⁾=Al, Cr или Fe, предпочтительно Al.

Помимо этого, в этом предпочтительном воплощении ионообменная добавка (б), предпочтительно гидроталькит, как указано выше, ниже или в формуле изобретения, может быть модифицированной, например, подвергнутой обработке поверхности, как хорошо известно в уровне техники.

Ионообменными добавками (б), подходящими для настоящего изобретения, являются, например, имеющиеся в продаже добавки. Среди предпочтительных ионообменных добавок (б) можно упомянуть имеющийся в продаже синтетический гидроталькит (наименование IUPAC: диалюминий гексамагний карбонат гексадекагидроксид, номер 11097-59-9 CAS), такой как поставляется Kisuma Chemicals под торговым наименованием DHT-4V.

Количество полимера (а), предпочтительно полиолефина (а), в полимерной композиции по изобретению обычно составляет по меньшей мере 50 масс.%, предпочтительно по меньшей мере 60 масс.%, более предпочтительно по меньшей мере 70 масс.%, более предпочтительно по меньшей мере 75 масс.%, более предпочтительно от 80 до 100 масс.% и более предпочтительно от 85 до 100 масс.% по отношению к общей массе полимерного компонента(ов), присутствующего в полимерной композиции. Предпочтительная полимерная композиция состоит из полимера (а). предпочтительно полиолефина (а), в качестве единственного полимерного компонента. Данное выражение означает, что полимерная композиция не содержит дополнительных полимерных компонентов, а только полимер (а), предпочтительно полиолефин (а), в качестве единственного полимерного компонента. Однако, здесь необходимо понимать, что полимерная композиция может содержать дополнительные компоненты, отличные от полимера (а) и ионообменной добавки (б), такие как дополнительные добавки, которые можно, как и ионообменную добавку (б), при необходимости добавлять в смесь с полимером-носителем, то есть в так называемой маточной смеси.

Количество ионообменной добавки (б), предпочтительно гидроталькита, как определено выше, ниже или в формуле изобретения, естественно, зависит от требуемого конечного применения (например, требуемого уровня проводимости) и может быть выбрано специалистом. Предпочтительно полимерная композиция содержит ионообменную добавку (б), предпочтительно гидроталькит, как определено выше, ниже или в формуле изобретения, как таковую, то есть в чистом виде, в количестве менее 1 масс.%, предпочтительно менее 0,8 масс.%, предпочтительно от 0,000001 до 0,7 масс.%, предпочтительно от 0,000005 до 0,6 масс.%, более предпочтительно от 0,000005 до 0,5 масс.%, более предпочтительно от 0,00001 до 0,1 масс.%, более предпочтительно от 0,00001 до 0,08 масс.%, более предпочтительно от 0,00005 до 0,07 масс.%, более предпочтительно от 0,0001 до 0,065 масс.%, более предпочтительно от 0,0001 до 0,06 масс.%, более предпочтительно от 0,0003 до 0,055 масс.%, более предпочтительно от 0,0005 до 0,05 масс.%, более предпочтительно от 0,001 до 0,05 масс.%, более предпочтительно от 0,0015 до 0,05 масс.%, более предпочтительно от 0,0020 до 0,05 масс.%, более предпочтительно от 0,0030 до 0,05 масс.%, более предпочтительно от 0,0035 до 0,05 масс.%, более предпочтительно от 0,0040 до 0,05 масс.%, более предпочтительно от 0,0045 до 0,005 масс.%, более предпочтительно от 0,005 до 0,05 масс.% по отношению к общей массе полимерной композиции.

Полимерная композиция предпочтительно имеет электропроводность, составляющую 50 фСм/м или менее, более предпочтительно от менее 0,01 (наименьшее значение, не обнаруживаемое измерением проводимости ПТ) до 40 фСм/м, более предпочтительно от менее 0,01 до 30 фСм/м, более предпочтительно от менее 0,01 до 20 фСм/м, более предпочтительно от менее 0,01 до 10 фСм/м, более предпочтительно от менее 0,01 до 8,00 фСм/м, более предпочтительно от менее 0,01 до 6,00 фСм/м, более предпочтительно от менее 0,01 до 5,00 фСм/м, предпочтительно от менее 0,01 до 4,00 фСм/м, более предпочтительно от менее 0,01 до 3,5 фСм/м, более предпочтительно от менее 0,01 до 3,0 фСм/м, еще более предпочтительно от менее 0,01 до 2,5 фСм/м, еще более предпочтительно от менее 0,01 до 2,0 фСм/м, еще более предпочтительно от менее 0,01 до 1,0 фСм/м, еще более предпочтительно от менее 0,01 до 0,5 фСм/м, измеренную согласно способу определения проводимости ПТ, описанному в «Способах определения».

Полимерная композиция может быть сшитой или несшитой, предпочтительно несшитой.

Соответственно, в воплощениях, в которых полимерная композиция не содержит сшивающего агента, электропроводность ПТ измеряют, как описано в «Способах определения», на образце указанной полимерной композиции, которая является несшитой (то есть не содержит сшивающий агент и не была сшита с помощью сшивающего агента), В воплощениях, в которых полимерная композиция является сшиваемой и содержит сшивающий агент, электропроводность измеряют на образце сшитой полимерной композиции (то есть образце полимерной композиции, которую сперва сшивают в течение приготовления образца, используя сшивающий агент, изначально присутствующий в полимерной композиции, и затем электропроводность измеряют на полученном сшитом образце). Измерение проводимости на несшитом или сшитом образце полимерной композиции описывают в «Способах определения». Количество сшивающего агента, если он присутствует, можно изменять, предпочтительно в приведенных ниже диапазонах.

В данном документе «сшитый» означает, что по меньшей мере полимер (а) является сшитым в присутствии сшивающего агента, который добавляют в полимерную композицию для сшивания. «Без сшивания», «не сшитый» или «несшитый», как в данном документе используют выше, ниже или в формуле изобретения, означает, что в полимерную композицию не добавлено никакого сшивающего агента для сшивания композиции (также известной как термопласт). Аналогично, «не содержит сшивающего агента» в данном документе означает, что полимерная композиция не содержит какого-либо сшивающего агента, который нужно было бы добавить для сшивания композиции.

«Сшиваемая» означает, что полимерная композиция может быть сшита с использованием сшивающего агента(ов) перед использованием ее в конечном применении. Сшиваемая полимерная композиция дополнительно содержит сшивающий агент. Помимо этого, полимерная композиция или, соответственно, полимер (а), если является сшитой, наиболее предпочтительно сшита посредством радикальной реакции с агентом, генерирующим свободные радикалы. Сшитая полимерная композиция имеет типичную поперечносшитую сетчатую структуру, в частности, межполимерные поперечные связи (мостики), как хорошо известно в данной области техники. Для специалиста очевидно, что сшитая полимерная композиция может быть определена и действительно определена в данном документе признаками, которые присутствуют в полимерной композиции или полимере (а) до или после сшивания, как это указано или очевидно из контекста. Например, количество сшивающего агента в полимерной композиции или свойство состава, такое как ПТР или плотность, полимера (а) определяют, если не указано иначе, до сшивания. «Сшитая» означает, что стадия сшивания обеспечивает дополнительный технический признак сшитой полимерной композиции (изделие, характеризуемое способом его получения), придающий дополнительное отличие от известного уровня техники.

Соответственно, полимер (а), если он сшит, наиболее предпочтительно является полиолефином (а), который представляет собой полимер ПЭНП, как определено выше, ниже или в формуле изобретения. Помимо этого, полимерная композиция, если она сшита, содержит сшивающий агент, который предпочтительно представляет собой пероксид в количестве от 0 до 110 ммоль -0-0-Укг полимерной композиции, предпочтительно от 0 до 90 ммоль -O-O-/кг полимерной композиции (что соответствует 0-2,4 масс.% дикумилпероксида по отношению к массе полимерной композиции), от 0 до 75 ммоль -O-O-/кг полимерной композиции.

В данном документе единица измерения «ммоль -O-O-/кг полимерной композиции» означает содержание (ммоль) пероксидных функциональных групп на кг полимерной композиции, при измерении в полимерной композиции перед сшиванием. Например, 35 ммоль -O-O-/кг полимерной композиции соответствует 0,95 масс.% хорошо известного дикумилпероксида по отношению к общему количеству (100 масс.%) полимерной композиции.

Такая полимерная композиция, если она возможно сшита, может содержать один тип пероксида или два или более различных типов пероксида, причем в последнем случае количество (в ммоль) -O-O-/кг полимерной композиции, как определено выше, ниже или в формуле изобретения, представляет собой сумму количества -O-O-/кг полимерной композиции каждого типа пероксида. В качестве неограничивающих примеров подходящих органических пероксидов, можно упомянуть дитретамилпероксид, 2,5-ди(третбутилперокси)-2,5-диметил-3-гексин, 2,5-ди(третбутилперокси)-2,5-диметилгексан, третбутилкумилпероксид, ди(третбутил)пероксид, дикумилпероксид, бутил-4,4-бис(третбутилперокси)-валерат, 1,1-бис(третбутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан, третбутилпероксибензоат, дибензоилпероксид, бис(третбутилпероксиизопропил)бензол, 2,5-диметил-2,5-ди(бензоилперокси)гексан, 1,1 -ди(третбутилперокси)циклогексан, 1,1-ди(третамилперокси)циклогексан или любые их смеси. Предпочтительно пероксиды выбраны из 2,5-ди(третбутилперокси)-2,5-диметилгексана, ди(трет-бутилпероксиизопропил)бензола, дикумилпероксида, третбутил кум ил пероксида, ди(третбутил)пероксида или их смесей. Наиболее предпочтительно перокеид представляет собой дикумилпероксид.

Однако, как упомянуто выше, электропроводность несшитой полимерной композиции является неожиданно низкой.

Дополнительно полимерная композиция согласно изобретению может содержать, помимо полимера (а), ионообменной добавки (б) и возможного пероксида, дополнительный(е) компонент(ы), такие как полимерный(е) компонент(ы) и/или добавку(и), предпочтительно такие добавки, как какие-либо антиоксиданты, ингибиторы преждевременной вулканизации (ИПВ), ускорители сшивания, стабилизаторы, технологические добавки, пламегасящие добавки, ингибиторы водного триинга, дополнительные поглотители кислоты или ионов, неорганические наполнители и стабилизаторы напряжения, как известно в области производства полимеров. Полимерная композиция предпочтительно содержит традиционно используемую(ые) добавку(и) для применения в производстве проводов и кабелей, такую как один или более антиоксидантов и возможно один или более ингибиторов преждевременной вулканизации, предпочтительно по меньшей мере один или более антиоксидантов. Добавки используют в обычном количестве, хорошо известном для специалистов.

В качестве неограничивающих примеров антиоксидантов можно отметить, например, стерически затрудненные или частично затрудненные фенолы, ароматические амины, алифатические стерически затрудненные амины, органические фосфиты или фосфониты, тиосоединения и их смеси.

Наиболее предпочтительно полимерную композицию используют в кабеле, предпочтительно в силовом кабеле, более предпочтительно в силовом кабеле постоянного тока (ПТ). Помимо этого, полимерная композиция является очень предпочтительным материалом слоя для силового кабеля ПТ, который может быть, например, кабелем низкого напряжения (НН), среднего напряжения (СН). высокого напряжения (ВН) или сверхвысокого напряжения (СВН), причем данные термины хорошо известны и указывают на уровень рабочего напряжения. Полимерная композиция еще более предпочтительно является материалом слоя для силового кабеля ПТ, действующего при напряжениях выше 10 кВ, такого как кабель ПТ ВН. Для кабелей ПТ ВН рабочее напряжение определяют в данном документе как электрическое напряжение между землей и проводником высоковольтного кабеля.

В изобретении также предложен кабель, который выбран из

(1) кабеля (А), содержащего проводник, окруженный по меньшей мере одним слоем, содержащим полимерную композицию, предпочтительно состоящим из полимерной композиции, которая содержит

(а)полимер и

(б) ионообменную добавку,

как определено выше, ниже или в формуле изобретения,

или

(2) кабеля (Б), содержащего проводник, окруженный внутренним полупроводящим слоем, изолирующим слоем и внешним полупроводящим слоем, где по меньшей мере изолирующий слой содержит полимерную композицию, предпочтительно состоит из полимерной композиции, которая содержит

(а) полимер и

(б) ионообменную добавку,

как определено выше, ниже или в формуле изобретения.

Предпочтительно слой указанного кабеля (А) или (Б), определенный выше, ниже или в формуле изобретения, который содержит полимерную композицию по изобретению, предпочтительно состоит из полимерной композиции по изобретению, определенной выше, ниже или в формуле изобретения, является сшитым или несшитым, предпочтительно несшитым.

Наиболее предпочтительный кабель по изобретению является кабелем (Б), предпочтительно силовым кабелем (Б), более предпочтительно силовым кабелем (Б) ПТ, определенным выше, ниже или в формуле изобретения. Даже более предпочтительно полимерную композицию используют в слое силового кабеля (Б) ПТ ВН, действующего при напряжениях 40 кВ или выше, даже при напряжениях 50 кВ или выше. Более предпочтительно полимерную композицию используют в слое силового кабеля (Б) ПТ ВН, действующего при напряжениях 60 кВ или выше. Изобретение также весьма целесообразно реализовать в применениях для кабелей с очень высокими требованиями, и его можно использовать в слое силового кабеля ПТ ВН, действующего при напряжениях выше 70 кВ. Верхний предел не ограничен. Практический верхний предел может составлять до 900 кВ. Изобретение подходит для использования в применениях силового кабеля (Б) ПТ ВН, работающего при напряжениях от 75 до 400 кВ, предпочтительно от 75 до 350 кВ. Также обнаружили, что изобретение является преимущественным даже в требуемых применениях силового кабеля (Б) ПТ СВН, работающего при напряжениях от 400 до 850 кВ.

Силовой кабель (Б) ПТ ВН, используемый ниже или в формуле изобретения, в данном документе означает либо силовой кабель (Б) ПТ ВН, предпочтительно работающий при определенных выше напряжениях, либо силовой кабель (Б) ПТ СВН, предпочтительно работающий при определенных выше напряжениях. Таким образом данный термин независимо охватывает рабочие области применений как кабеля ПТ ВН, так и кабеля ПТ СВН.

Также предпочтительно, если по меньшей мере слой кабеля (Б), предпочтительно силового кабеля (Б), более предпочтительно силового кабеля (Б) ПТ, определенного выше, ниже или в формуле изобретения, который содержит полимерную композицию по изобретению, предпочтительно состоит из полимерной композиции по изобретению, определенной выше, ниже или в формуле изобретения, является несшитым.

Кабель по изобретению и его дополнительные свойства и предпочтительные воплощения, а также способ производства кабеля дополнительно описаны ниже.

Соответственно, в изобретении также предложен способ уменьшения, то есть обеспечения низкой электропроводности полимерной композиции силового кабеля (А) или (Б) ПТ, предпочтительно силового кабеля (Б) ПТ, более предпочтительно силового кабеля (Б) ПТ ВН путем получения по меньшей мере одного слоя, предпочтительно изолирующего слоя с использованием полимерной композиции по изобретению, содержащей

(а)полимер и

(б) ионообменную добавку,

как определено выше, ниже или в формуле изобретения.

Соответственно, в наиболее предпочтительном воплощении полимерная композиция не сшита.

Таким образом, предпочтительно, чтобы полимерная композиция не содержала сшивающего агента. В этом воплощении несшитая полимерная композиция имеет весьма предпочтительную низкую электропроводность и не требует сшивания для использования в слое, предпочтительно в изолирующем слое кабеля (А) или (Б), предпочтительно силового кабеля (А) или (Б) ПТ, более предпочтительно силового кабеля (Б) ПТ, определенного выше, ниже или в формуле изобретения. В этом воплощении можно избежать недостатков предшествующего уровня техники, относящихся к использованию сшивающего агента в слое кабеля. Естественно, данное воплощение обеспечивает упрощение способа производства кабеля. Предпочтительная несшитая полимерная композиция является полимерной композицией согласно второму воплощению.

Предпочтительно, чтобы полимерную композицию и ее предпочтительные подгруппы использовали для получения изолирующего слоя кабеля (А) или (Б), предпочтительно силового кабеля (А) или (Б) ПТ, более предпочтительно силового кабеля (Б) ПТ, более предпочтительно силового кабеля (Б) ПТ ВН, определенного выше, ниже или в формуле изобретения. Предпочтительно в полимерной композиции исключена, то есть не содержится, сажа. Также предпочтительно в полимерной композиции исключена, то есть не содержится, огнезащитная добавка(и) в таком количестве, которое стандартно используют для «огнезащитного» действия, например, добавки, содержащие гидроксид металла, в огнезащитном количестве.

Следующие предпочтительные воплощения, свойства и подгруппы полимера (а) и компоненты ионообменной добавки (б), подходящие для полимерной композиции по изобретению, независимо обобщены таким образом, что их можно использовать в любом порядке или сочетании для дополнительного определения предпочтительных воплощений полимерной композиции и кабеля, получаемого с использованием полимерной композиции. Кроме того очевидно, что приведенное описание полимера (а) применимо к полимеру перед возможным сшиванием.

Полимер (а)

Полимер (а) предпочтительно является полиолефином (в данном документе также кратко называемым полиолефином (а)), более предпочтительно полиолефином, полученным (в результате полимеризации) в присутствии катализатора полимеризации олефинов, или полиэтиленом, полученным путем полимеризации в способе высокого давления (в данном документе также называемым полиэтиленом низкой плотности, ПЭНП).

Подходящим предпочтительным полиолефином (а) в качестве полимера (а) может быть любой полиолефин, такой как любой стандартный полиолефик, который можно использовать в слое кабеля, предпочтительно в изолирующем слое кабеля.

Подходящие полиолефины (а) являются, например, такими, как хорошо известные полиолефины, которые можно, например, купить в свободной продаже, или их можно приготовить согласно или аналогично известным способам полимеризации, описанным в химической литературе.

Если полиолефин (а) является ПЭНП, полимер ПЭНП может быть гомополимером этилена низкой плотности (называемом в данном документе гомополимером ПЭНП) или сополимером низкой плотности этилена и одного или более сомономеров (называемом в данном документе сополимером ПЭНП). Один или более сомономеров сополимера ПЭНП предпочтительно выбирают из полярного сомономера(ов), неполярного сомономера(ов) или из смеси полярного сомономера(ов) и неполярного сомономера(ов), как определено выше или ниже. Помимо этого, указанный гомополимер ПЭНП или сополимер ПЭНП в качестве указанного полиолефина при необходимости может быть ненасыщенным.

Как хорошо известно, «сомономер» относится к сополимеризуемым звеньям сомономеров.

Если предпочтительный полиолефин (а) является сополимером ПЭНП, он предпочтительно содержит от 0,001 до 50 масс.%, более предпочтительно от 0,05 до 40 масс.%, еще более предпочтительно менее 35 масс.%, еще более предпочтительно менее 30 масс.%, более предпочтительно менее 25 масс.% одного или более сомономеров.

Полимер ПЭНП в качестве полиолефина (а) предпочтительно получают при высоком давлении путем инициируемой свободными радикалами полимеризации (называемой радикальной полимеризацией высокого давления (ВД)). Реактор ВД может быть, например, хорошо известным трубчатым реактором или реактором автоклавного типа или их сочетанием, предпочтительно трубчатым реактором. Полимеризация высокого давления (ВД) и настройка условий способа для дальнейшей регулировки других свойств полиолефина, зависящая от требуемого конечного применения, хорошо известна и описана в литературе, и она может быть легко использована специалист