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CN102190828A - 耐热变形性绝缘树脂组合物及使用该组合物的电缆 - Google Patents

耐热变形性绝缘树脂组合物及使用该组合物的电缆 Download PDF

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CN102190828A CN201010293679XA CN201010293679A CN102190828A CN 102190828 A CN102190828 A CN 102190828A CN 201010293679X A CN201010293679X A CN 201010293679XA CN 201010293679 A CN201010293679 A CN 201010293679A CN 102190828 A CN102190828 A CN 102190828A
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郑民秀
南振镐
金�雄
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LS Cable Ltd
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Abstract

本发明公开了一种耐热变形性绝缘树脂组合物及使用该组合物的电缆，所述组合物包含：结晶度为1％～30％(不包括30％)的乙烯共聚物基础树脂；和相对于每100重量份所述基础树脂为0.5重量份～20重量份的有机过氧化物类交联剂。该绝缘体对于在鞘层挤出后于高温高压下进行交联加工之后可能出现的热变形具有耐受性。

Description

耐热变形性绝缘树脂组合物及使用该组合物的电缆
技术领域
本发明涉及耐热变形性绝缘树脂组合物和使用该组合物的电缆。通过组装使用本发明的绝缘树脂组合物形成的绝缘电线而制造的电缆对于在鞘层(sheath)挤出后于高温高压下进行交联加工之后可能出现的热变形具有耐受性。
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年3月3日于韩国递交的韩国专利申请第10-2010-0019084号的优先权，通过援引将其全部内容并入本说明书中。
背景技术
通常，低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯主要用作满足电性质(如绝缘电阻率和耐电压性)和机械性质的结晶树脂。然而，在通过组装使用所述结晶树脂形成的绝缘电线而制造的电缆中，当鞘层在高温高压(例如，温度为180℃，压力为8巴)的蒸汽气氛下交联时，绝缘体将会变形或熔融。若绝缘体发生变形，则绝缘体不能保持作为对其基本要求的原始外观。结果，可能会导致电缆基本外观的品质劣化问题。此外，不能确保绝缘体的诸如绝缘电阻率和耐电压性等电性质(即绝缘体最重要的性质)，因此，在使用高压电的情况下，可能会出现介质击穿。
为解决此问题，相关行业已经使用了高结晶度树脂，并设计了不通过连续硫化的间歇式交联鞘层的方案。然而，若以此间歇方式进行交联，则交联应在使绝缘体不发生热变形的低温下进行很长时间，这将导致生产率降低。
因此，对于开发在防止绝缘体热变形的同时能够提高绝缘体的生产率的绝缘树脂组合物存在迫切的需要。
发明内容
本发明的一个目的是开发能够防止电缆热变形的绝缘树脂组合物，所述热变形可能由在鞘层挤出后于高温高压的交联气氛下进行交联所导致。
为实现这一目的，本发明的耐热变形性绝缘树脂组合物包含乙烯共聚物基础树脂；和相对于每100重量份基础树脂为0.5重量份～20重量份的有机过氧化物类交联剂。在此情况下，使用结晶度为1％～30％(不包括30％)的乙烯共聚物作为基础树脂。
此外，本发明还提供了具有由绝缘树脂组合物形成的绝缘体的绝缘电线，和包含所述绝缘电线的电缆。优选的是，在室温下绝缘体的拉伸强度为12.5N/m2以上且伸长率为250％以上，并且使用Shore A硬度标度的硬度为90以下。
发明效果
在使用耐热变形性绝缘树脂组合物制造电缆中，虽然在高温高压气氛下对鞘层进行交联，但是未发生绝缘体的热变形，由此提高了电缆的生产率。
附图说明
附图说明本发明的优选实施方式，其包含于本说明书中与本发明的详细描述一起用以提供对本发明的精神的进一步理解，因此，不应解释为本发明仅限于附图中所显示的事物。
图1是常规电缆的截面图。
图2是本发明的一个实施方式的电缆的截面图。
具体实施方式
下文详细描述本发明。本发明的耐热变形性绝缘树脂组合物包含结晶度为1％～30％(不包括30％)的乙烯共聚物基础树脂，和相对于每100重量份所述基础树脂为0.5重量份～20重量份的有机过氧化物类交联剂。优选的是，相对于每100重量份结晶度为1％～30％(不包括30％)的乙烯共聚物基础树脂，绝缘树脂组合物包含1重量份～10重量份有机过氧化物类交联剂。
乙烯共聚物可以是乙烯丙烯共聚物、乙烯丁烯共聚物、乙烯辛烯共聚物等，可以是单独一种，也可以是其组合。若绝缘体由结晶度小于1％的乙烯共聚物形成，则其不是优选的，因为该绝缘体在室温下具有较低的拉伸强度。若绝缘体由结晶度为30％以上的乙烯共聚物形成，则其不是优选的，因为该绝缘体在室温下具有相对较高的硬度，并在低伸长率下具有相对较高的模量。因此，为克服此缺点，本发明使用结晶度为1％～30％(不包括30％)的乙烯共聚物。
本发明使用化学交联用有机过氧化物类交联剂。有机过氧化物类交联剂可以是过氧化苯甲酰、1，1-双(叔丁基过氧化)3，3，5-三甲基环己烷、过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化苯甲酸酯和二叔丁基过氧化己烷等。
优选的是，相对于每100重量份基础树脂，交联剂的含量为0.5重量份～20重量份。如果交联剂的含量小于下限，则导致交联不充分，使获得的绝缘体具有较差的机械性质。如果交联剂的含量超过上限，则在交联过程中生成过量的热反应副产物，使获得的绝缘体具有降低的电性质(如体积电阻率)和机械性质(如伸长率)。因此，本发明的有机过氧化物类交联剂优选在上述数值范围内使用。
除有机过氧化物类交联剂外，还可以使用具有多官能度的不饱和有机化合物作为交联助剂，以改进交联速率和交联密度。交联助剂可以是多官能丙烯酸类交联助剂(如三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯)、液态聚丁二烯交联助剂、烯丙基类交联助剂(如三烯丙基异氰脲酸酯)、等等。
本发明的耐热变形性绝缘树脂组合物可以包含上述组分之外的具有各种功能的典型添加剂，而不损害本发明的效果。所述添加剂包括阻燃剂、增强剂、紫外线稳定剂、抗氧化剂、润滑剂、抗粘连剂、抗静电剂、蜡、偶联剂和涂料等，但本发明不限于这一方面。可以根据本发明的需要选择各种添加剂。
此外，本发明还提供一种绝缘电线，所述绝缘电线包含使用所述绝缘树脂组合物制备的绝缘材料。绝缘电线包含中心导体和围绕中心导体的绝缘体，并且绝缘体由使用本发明的绝缘树脂组合物制备的绝缘材料制成。
此外，本发明还提供一种包含所述绝缘电线的电缆。在室温下绝缘体的拉伸强度为12.5N/m2以上且伸长率为250％以上，并且使用Shore A硬度标度的硬度为90以下。因此，所述电缆可以有效地用作暴露于外部环境因而容易破裂的电厂用或船用电缆，破裂原因在于外部环境造成的经常缠结或解缠结所导致的柔性降低和在高温下对负载的不耐。
图1是一个用于与本发明的实施例进行比较的常规电缆的截面图。图1的电缆包含位于其中心的多个导体1；围绕各导体1的由结晶度为30％以上的低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯制得的绝缘体2；围绕绝缘体2的由热塑性或热固性材料制得的衬垫(bedding)3；围绕衬垫3的由铜或镀锡的铜制得的编织层4；和围绕编织层4的由热固性材料制得的鞘层5。根据不同的实施方式，电缆构造中可以不包含衬垫3和编织层4。
图2是本发明实施例的电缆的截面图。图2的电缆包含位于其中心的多个导体11；围绕各导体11的由含有结晶度低于30％的乙烯共聚物的绝缘树脂组合物形成的绝缘体12；围绕绝缘体12的由热塑性或热固性材料制得的衬垫13；围绕衬垫13的由铜或镀锡的铜制得的编织层14；和围绕编织层14的由热固性材料制得的鞘层15。根据不同的实施方式，电缆构造中可以不包含衬垫13和编织层14。
当使用本发明的耐热变形性绝缘树脂组合物而制造时电缆，虽然在高温高压气氛下对鞘层进行交联，但是未发生绝缘体的热变形，由此有利地提高了电缆的生产率。
实施例
下文通过实施例来详细描述本发明。此处提出的描述仅是出于说明目的的优选实施例，并不意在限制本发明的范围，因此，应当理解，可以对这些实施例进行其它等效替换或修改，而不偏离本发明的精神和范围。
为发现由根据本发明的具有耐热特性的绝缘树脂组合物的组分决定的性能变化，根据表1的配方制备实施例和比较例的绝缘树脂组合物。表1中的单位为重量份。
表1
Figure BSA00000285910800051
[表1中所使用的组分的描述]
基础树脂a：结晶度为1％的乙烯丁烯共聚物
基础树脂b：结晶度为4％的乙烯丁烯共聚物
基础树脂c：结晶度为10％的乙烯丁烯共聚物
基础树脂d：结晶度为16％的乙烯辛烯共聚物
基础树脂e：结晶度为21％的乙烯辛烯共聚物
树脂f：结晶度为33％的乙烯丁烯共聚物
树脂g：结晶度为37％的乙烯辛烯共聚物
交联剂：过氧化二异丙苯
材料性质的测量和评价
使用实施例1～5和比较例1和2的绝缘树脂组合物制备绝缘材料，并以常用方法制造具有由所述绝缘材料形成的绝缘体的电缆试样。使用实施例1～5的绝缘树脂组合物制造的电缆的结构如图2所示，使用比较例1和2的绝缘树脂组合物制造的电缆的结构如图1所示。
测试如上所述获得的实施例和比较例的电缆试样的机械性质、阻燃性和外观，测试结果如表2中所示。测试条件简要描述如下。
A)硬度
绝缘体应该具有使用Shore A硬度标度的90以下的硬度。
B)拉伸强度和伸长率
当根据IEC 60811-1-1以250mm/分钟的拉伸速度测量时，绝缘体应该具有12.5N/mm2以上的拉伸强度和250％以上的伸长率。
C)模量
在拉伸率为3％时绝缘体应该具有5N/mm2以下的模量。
D)耐热变形性
在高温(150℃～210℃)高压(6巴～20巴)气氛下交联鞘层后，评价绝缘体的变形程度。
E)体积电阻率
根据ASTM D257测量室温下的体积电阻率。在将试样在室温放置3小时以上后，对试样充电。此时，使用500V的直流电作为电源。充电1分钟后，测量室温下的体积电阻率。要求的室温下的体积电阻率为1015Ω以上。
表2
Figure BSA00000285910800061
如表2中所示，具有由实施例1～5的绝缘树脂组合物形成的绝缘体的电缆满足硬度、拉伸强度和伸长率、模量和室温下的体积电阻率的所有标准，并且在耐热变形性测试中未表现出变形。
然而，具有由比较例1和2的绝缘树脂组合物形成的绝缘体的电缆不满足硬度和模量的标准，并且在耐热变形性测试中表现出严重变形。
这些结果是由乙烯共聚物的结晶度的差异而造成的。换言之，原因在于，本发明的电缆具有由结晶度为1％～30％(不包括30％)的乙烯共聚物形成的绝缘体，所述绝缘体即使在鞘层挤出后于高温高压气氛下进行交联之后，也不会发生变形。然而，由于比较例的电缆具有由结晶度为30％以上的材料形成的绝缘体，因此所述绝缘体在鞘层挤出后于高温高压气氛下进行交联之后，发生严重变形。
由这些结果发现，使用本发明的耐热变形性绝缘树脂组合物制造的电缆满足室温下的Shore A硬度和模量标准，并且没有变形。
上文参照有限的实施方式和附图描述了本发明。然而，此处提出的描述仅是出于说明目的的优选实施例，并不意在限制本发明的范围，因此，应当理解，可以对这些实施例进行其它等效替换或修改，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (5)

1.一种耐热变形性绝缘树脂组合物，所述组合物包含：
由结晶度小于30％的乙烯共聚物构成的基础树脂；和
相对于每100重量份所述基础树脂为0.5重量份～20重量份的有机过氧化物类交联剂。
2.如权利要求1所述的耐热变形性绝缘树脂组合物，
其中所述基础树脂由结晶度为1％～30％，但不包括30％的乙烯共聚物构成。
3.一种绝缘电线，所述绝缘电线包含：
中心导体，所述中心导体包被有如权利要求1或2所述的耐热变形性绝缘树脂组合物。
4.一种电缆，所述电缆包含至少一根如权利要求3所述的绝缘电线。
5.如权利要求4所述的电缆，
其中在室温下所述绝缘体的拉伸强度为12.5N/m2以上且伸长率为250％以上，并且使用Shore A硬度标度的硬度为90以下。
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