用于制造具有改善的热导率的电缆的方法与流程

用于制造具有改善的热导率的电缆的方法
1.本发明涉及一种用于制造包括至少一个电绝缘层的电缆的方法，所述电绝缘层由包含至少一种基于聚丙烯的热塑性聚合物材料、至少一种介电液体和至少一种导热无机填料的聚合物组合物获得，所述方法涉及在使所述介电液体与所述聚合物材料接触之前，将所述导热无机填料与所述介电液体混合以形成填料填充的介电液体。
2.本发明典型地但并不排他地应用于空中、水下或陆地输电领域、或者航空领域中的旨在用于电力传输的电缆，尤其是中压电缆(尤其是从6至45-60kv)，无论是直流电还是交流电。
3.本发明特别适用于具有改善的热导率的电缆。
4.中压电力传输电缆优选地包括，从内部到外部：
[0005]-细长导电元件，尤其是由铜或铝制成的细长导电元件；
[0006]-包围所述细长导电元件的内部半导体层；
[0007]-包围所述内部半导体层的电绝缘层；
[0008]-包围所述绝缘层的外部半导体层；
[0009]-任选地，包围所述外部半导体层的电屏蔽物；以及
[0010]-任选地，包围所述电屏蔽物的电绝缘保护性护套。
[0011]
国际专利申请wo 2019/072388 a1披露了包含电绝缘层的电缆，该电绝缘层由包含至少一种基于聚丙烯的热塑性聚合物材料和粒径分布d50不大于15μm的氮化硼的聚合物组合物获得。更特别地，电绝缘层是通过以下方式制成：将介电液体浸渍到聚合物材料中以获得浸渍有所述介电液体的聚合物材料的颗粒，将这些颗粒与粒径分布d50不大于15μm的氮化硼粉末混合以形成聚合物组合物，并且然后将该聚合物组合物围绕电缆芯挤出。然而，如此获得的电绝缘层的热导率特性并未得到优化。而且，由于团聚物的存在和/或形成，将氮化硼或其他无机填料掺入聚合物材料中通常难以进行，这有时使得过程变长和/或需要特殊设备，其增加了电缆的生产成本。
[0012]
因此，本发明的目的是通过提出一种用于制造基于丙烯聚合物的电缆、尤其是中压电缆的方法来克服现有技术的缺点，所述方法易于进行，价格低廉，不需要复杂的设备，并且能够生产可以在高于70℃的温度下工作的电缆，并具有改善的热导率特性，同时确保良好的电学特性、尤其是在介电强度方面。
[0013]
该目的通过将在下文中描述的本发明来实现。
[0014]
本发明的第一主题是一种用于制造电缆的方法，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、至少一种介电液体和至少一种导热无机填料，所述方法的特征在于，所述方法至少包括以下步骤：
[0015]
i)将该介电液体与该导热无机填料混合，以形成填料填充的介电液体，
[0016]
ii)将该填料填充的介电液体与该热塑性聚合物材料混合，以形成聚合物组合物，以及
[0017]
iii)将该聚合物组合物围绕该细长导电元件挤出。
[0018]
本发明的方法易于进行、价格低廉并且不需要任何复杂的设备。而且，该方法生产的电缆可以在高于70℃的温度下工作，并具有改善的热导率特性，同时确保良好的电学特性。
[0019]
在根据步骤ii)与热塑性聚合物材料接触之前，在步骤i)期间导热无机填料在介电液体中的分散使得能够促进导热无机填料在聚合物材料内的分散，并改善由此获得的层的热导率。
[0020]
步骤i)
[0021]
步骤i)涉及将介电液体与无机填料混合。
[0022]
该步骤i)可以在范围从约0℃至约100℃、并且优选从约20℃至约80℃的温度下进行。步骤i)通常在室温(即从约15℃至约35℃)下进行。
[0023]
步骤i)有利地用适合用于将粉末混合到液体中的混合器进行，例如涡轮混合器、行星式混合器、管式连续混合装置和/或超声波装置。
[0024]
涡轮混合器是高速圆柱形机械混合器，其通常具有至少一个混合工具(例如叶片)。它们具有通常以高转速运行的显著特征，这将取决于它们的尺寸。常用的圆周速度范围为从20至50m/sec或1800至2250rpm的速度。
[0025]
行星式混合器的实例可以是高速混合器。这种类型的混合器是基于碗的双旋转(而不是一个或多个叶片)，具有高转速，例如范围从1800至2250rpm。在没有混合工具(例如叶片)的情况下，离心力的组合在若干个水平上作用，并且导致非常快速的混合而没有气泡。合适的混合器是例如以商品名speedmixer dac 400fv销售的高速混合器。
[0026]
该步骤i)可以持续从约5min至约10小时，并且优选从约1小时至约5小时。
[0027]
导热无机填料
[0028]
在步骤i)结束时，相对于填料填充的介电液体(即介电液体和导热无机填料)的总重量，导热无机填料可以占按重量计从约10％至约75％、优选按重量计从约20％至约70％、并且特别优选按重量计从约30％至约60％。填料填充的介电液体中的导热无机填料高于75％时，导热无机填料更难以渗透介电液体。
[0029]
导热无机填料可以具有在20℃下至少约1w/m.k、并且优选在20℃下至少约5w/m.k的热导率。
[0030]
在本发明中，优选根据众所周知的瞬态平面热源或tps方法测量热导率。有利地，使用由thermoconcept公司以参考hot disk tps 2500s销售的装置测量热导率。
[0031]
导热无机填料可以选自硅酸盐、氮化硼、碳酸盐、金属氧化物、及其混合物，并且优选选自硅酸盐、碳酸盐、金属氧化物、及其混合物。
[0032]
导热无机填料的混合物优选是两种或三种所述导热无机填料的混合物。
[0033]
在硅酸盐之中，可以提及硅酸铝、硅酸钙或硅酸镁。
[0034]
硅酸铝是优选的。
[0035]
这些硅酸铝可以选自高岭土以及主要包含高岭石的任何其他矿物或粘土。
[0036]
在本发明中，术语“主要包含高岭石的任何其他矿物或粘土”意指包含相对于该矿物或粘土的总重量按重量计至少约50％、优选按重量计至少约60％、并且更优选按重量计至少约70％的高岭石的任何其他矿物或粘土。
[0037]
高岭土、特别是煅烧高岭土是优选的。
[0038]
在碳酸盐之中，可以提及白垩、碳酸钙(例如霰石、球霰石、方解石或上述化合物中的至少两种的混合物)、碳酸镁、石灰石、或主要包含碳酸钙或碳酸镁的任何其他矿物。
[0039]
在本发明中，术语“主要包含碳酸钙或碳酸镁的任何其他矿物”意指包含相对于该矿物的总重量按重量计至少约50％、优选按重量计至少约60％、并且更优选按重量计至少约70％的碳酸钙或碳酸镁的任何其他矿物。
[0040]
白垩和碳酸钙是优选的。
[0041]
在金属氧化物之中，可以提及氧化铝、水合氧化铝、氧化镁、二氧化硅或氧化锌。
[0042]
在本发明中，氧化铝(aluminium oxide)，也作为“氧化铝(alumina)”众所周知，是具有式al2o3的化合物。
[0043]
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。
[0044]
作为一水合氧化铝的实例，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。
[0045]
作为多水合氧化铝、并且优选三水合氧化铝的实例，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。
[0046]
水合氧化铝也作为“氢氧化铝(aluminium oxide hydroxide)”或“氢氧化铝(alumina hydroxide)”众所周知。
[0047]
氧化铝、氧化镁和二氧化硅是优选的。
[0048]
氧化铝(或分别地，氧化镁)优选为煅烧氧化铝(或分别地，煅烧氧化镁)。
[0049]
二氧化硅优选为气相二氧化硅。
[0050]
根据本发明的特别优选的实施例，导热无机填料选自高岭土、白垩、煅烧氧化镁、气相二氧化硅、和煅烧氧化铝。
[0051]
导热无机填料可以呈颗粒形式，其尺寸范围从约0.001至约6μm、优选从约0.02至约2μm、特别优选从约0.050至约1.5μm、并且更特别优选从约0.075至约1.0μm。
[0052]
根据特别优选的实施例，导热无机填料呈纳米颗粒的形式，例如具有至少一个尺寸范围为从约1至约800nm、优选范围从约1至约500nm、并且特别优选范围从约1至250nm的颗粒。
[0053]
使用纳米导热无机填料颗粒改善了聚合物组合物的热导率。
[0054]
考虑到根据本发明的若干种导热无机填料颗粒，术语“尺寸”表示尺寸分布d50，该分布常规地由本领域技术人员已知的方法确定。
[0055]
根据本发明的一种或多种导热颗粒的尺寸可以例如通过显微术、尤其是通过扫描电子显微镜(sem)或通过透射电子显微镜(tem)、或通过激光衍射来确定。
[0056]
尺寸分布d50优选通过激光衍射，例如使用激光束衍射粒度仪测量。尺寸分布d50表明按体积计50％的颗粒群体具有小于给定值的当量球体直径。
[0057]
导热无机填料可以是“经处理的”或“未处理的”，并且优选是“经处理的”。
[0058]
术语“经处理的导热无机填料”意指经过表面处理的导热无机填料，或者换言之，经表面处理的导热无机填料。所述表面处理尤其对导热无机填料的表面特性进行改性，例如改善了导热无机填料与热塑性聚合物材料的相容性。
[0059]
在优选的实施例中，本发明的导热无机填料被硅烷化，或者换言之，被处理以获得硅烷化的导热无机填料。
[0060]
用于获得硅烷化的导热无机填料的表面处理可以是使用至少一种硅烷化合物的表面处理(有或没有偶联剂)，这种类型的表面处理是本领域技术人员众所周知的。
[0061]
因此，本发明的硅烷化的导热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、环氧基硅烷、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。
[0062]
用于获得硅烷化的导热无机填料的硅烷化合物可以选自：
[0063]-烷基三甲氧基硅烷或烷基三乙氧基硅烷，例如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，
[0064]-乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，
[0065]-甲基丙烯酰氧基硅烷或丙烯酰氧基硅烷，例如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-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
[0066]-其混合物。
[0067]
导热无机填料可以具有根据bet方法的范围从约1至约1000m2/g、优选从约10至约750cm2/g、并且特别优选从约50至约500m2/g的比表面积。
[0068]
在本发明中，可以根据标准din 9277(2010)容易地确定导热无机填料的比表面积。
[0069]
介电液体
[0070]
步骤i)的介电液体可以包含至少一种液体，该至少一种液体选自以下项：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)、合成油如芳香族烃(烷基苯、烷基萘、烷基联苯、烷基二芳基乙烯等)、硅油、醚氧化物、有机酯和脂肪族烃，并且优选选自矿物油(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)、合成油如芳香族烃(烷基苯、烷基萘、烷基联苯、烷基二芳基乙烯等)、硅油和脂肪族烃。
[0071]
介电液体的液体组分通常在约20℃-25℃下为液体。
[0072]
相对于介电液体的总重量，介电液体可以包含按重量计至少约70％的介电液体的液体组分、优选按重量计至少约80％、并且特别优选按重量计至少约90％的介电液体的液体组分。
[0073]
优选矿物油作为介电液体的液体组分。
[0074]
特别优选介电液体包含至少一种矿物油以及至少一种二苯甲酮或苯乙酮类型或其衍生物的极性化合物。
[0075]
矿物油优选选自环烷油和石蜡油。
[0076]
矿物油是从石油原油的精炼获得的。
[0077]
根据本发明的特别优选的实施例，矿物油包含范围从约45at％至约65at％的石蜡碳(cp)含量、范围从约35at％至约55at％的环烷碳(cn)含量以及范围从约0.5at％至约10at％的芳香碳(ca)含量。
[0078]
在特定实施例中，相对于介电液体的总重量，如二苯甲酮、苯乙酮或其衍生物等极
性化合物占按重量计至少约2.5％、优选按重量计至少约3.5％、并且特别优选按重量计至少约4％。极性化合物可以改善电绝缘层的介电强度。
[0079]
相对于介电液体的总重量，介电液体可以包含按重量计不超过约30％、优选按重量计不超过约20％、并且甚至更优选按重量计不超过约15％的二苯甲酮或苯乙酮类型或其衍生物的极性化合物。该最大量确保了中等或甚至低的介电损耗(例如，小于大约10-3
)，并且还防止了介电液体从电绝缘层中迁移出来。
[0080]
根据本发明的优选实施例，如二苯甲酮、苯乙酮或其衍生物等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。
[0081]
一种或多种添加剂可以形成介电液体、填料填充的介电液体、或聚合物组合物的成分的一部分。
[0082]
添加剂可以选自加工助剂，如润滑剂、相容剂、偶联剂、抗氧化剂、uv稳定剂、抗氧化剂、抗铜剂、减水剂、颜料、及其混合物。
[0083]
抗氧化剂用于保护聚合物组合物免受在制造电缆的步骤期间或电缆工作时产生的热应力。
[0084]
抗氧化剂优选地选自受阻酚、硫酯、硫基抗氧化剂、磷基抗氧化剂、胺型抗氧化剂、及其混合物。
[0085]
作为受阻酚的实例，可以提及1,2-双(3,5-二-叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰基)肼(md 1024)、季戊四醇四(3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯)(1010)、十八烷基3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯(1076)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)苯(1330)、4,6-双(辛基硫代甲基)-邻甲酚(kv10或1520)、2,2'-硫代双(6-叔丁基-4-甲基苯酚)(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](1035)、三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯(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-甲基苯酚)。
[0086]
作为硫基抗氧化剂的实例，可以提及硫代醚，如双十二烷基3,3'-硫代二丙酸酯(ps800)、二硬脂基硫代二丙酸酯或双十八烷基3,3'-硫代二丙酸酯(ps802)、双[2-甲基-4-{3-正(c
12
或c
14
)烷基硫代丙酰氧基}-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(1520或kv10)。
[0087]
作为磷基抗氧化剂的实例，可以提及三(2,4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)或双(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(626)。
[0088]
作为胺型抗氧化剂的实例，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、或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)。
[0089]
作为可以根据本发明使用的抗氧化剂混合物的实例，可以提及包含如以上所述的irgafos 168和irganox 1010的等摩尔混合物的irganox b 225。
[0090]
相对于介电液体的总重量，抗氧化剂可以占按重量计从约3％至约25％、并且优选按重量计从约5％至约20％。
[0091]
在步骤i)结束时，相对于填料填充的介电液体(即介电液体和导热无机填料)的总重量，介电液体可以占按重量计从约25％至约90％、优选按重量计从约30％至约80％、并且特别优选按重量计从约40％至约70％。
[0092]
步骤i0)
[0093]
该方法还可以在步骤i)之前包括制备介电液体的步骤i0)。
[0094]
在步骤i0)中，可以通过将介电液体的各种成分混合来制备介电液体。
[0095]
然后可以通过将矿物油与极性化合物混合来进行步骤i0)。
[0096]
步骤i0)可以在范围从约20℃至约100℃的温度下进行，尤其以便确保矿物油与极性化合物的均匀混合。
[0097]
可以在步骤i0)、i)或ii)期间添加如本发明中所定义的一种或多种添加剂。
[0098]
当添加剂为抗氧化剂时，其优选在步骤i0)中添加。
[0099]
换言之，步骤i0)涉及将介电液体的液体组分、以及任选地极性化合物与至少一种氧化剂混合。
[0100]
当抗氧化剂存在时，步骤i0)涉及将矿物油与任选地极性化合物以及抗氧化剂混合。
[0101]
步骤i0)是任选的。换言之，可以将介电液体的各种成分与导热无机填料混合而无需之前的步骤i0)。
[0102]
步骤ii)
[0103]
步骤ii)涉及将步骤i)获得的填料填充的介电液体与热塑性聚合物材料混合，以形成聚合物组合物。
[0104]
该步骤使填料填充的介电液体(任选地包含一种或多种添加剂)与热塑性聚合物材料接触。
[0105]
步骤ii)优选地在从约170℃至约240℃、并且特别优选从约180℃至约220℃的温度下进行。
[0106]
根据特定实施例，在步骤ii)中，相对于聚合物组合物的总重量，基于聚丙烯的热塑性聚合物材料以使得其占按重量计从约75％至97％、并且优选按重量计从约80％至95％的量使用。
[0107]
步骤ii)优选地使用挤出机或密炼机、并且优选挤出机进行。
[0108]
挤出机优选地包括螺杆。
[0109]
根据本发明的一个实施例，在本发明的方法的步骤ii)中使用的挤出机是单螺杆挤出机。因此，它包括单个螺杆。
[0110]
挤出机可以配备有至少一个进料斗，该进料斗连接到挤出机并配置成将组分引入或注入挤出机中。
[0111]
根据本发明的特别优选的实施例，步骤ii)是根据以下子步骤进行：
[0112]
ii-1)通过进料斗将填料填充的介电液体[来自步骤i)]引入挤出机中，
[0113]
ii-2)通过进料斗将热塑性聚合物材料、尤其是呈颗粒形式的热塑性聚合物材料引入挤出机中，
[0114]
ii-3)将填料填充的介电液体与热塑性聚合物材料在挤出机中混合，以形成聚合物组合物，以及
[0115]
ii-4)熔融热塑性聚合物材料。
[0116]
在步骤ii)中，优选将填料填充的介电液体和热塑性聚合物材料进料到螺杆的第一区域，称为进料区域(子步骤ii-1)和ii-2))。
[0117]
进料区域或第一螺杆区域尤其位于挤出机的入口处。
[0118]
然后可以将所得混合物从进料区域进料到螺杆的一个或多个中间区域，从而允许将聚合物组合物输送到位于挤出机出口处的挤出机头部，并且逐渐熔融热塑性聚合物材料(子步骤ii-3)和ii-4))。
[0119]
子步骤ii-1)(或分别地，子步骤ii-2)可以在不超过5巴、优选不超过3巴、并且优选不超过1.5巴的压力下进行。在特别优选的实施例中，子步骤ii-1)(或分别地，子步骤ii-2)在大气压下，即约1巴的压力下进行。
[0120]
在将热塑性聚合物材料引入挤出机中的子步骤ii-2)之前，可以将所述热塑性聚合物材料预加热至范围从40℃至100℃的温度。
[0121]
根据优选的实施例，子步骤ii-1)和ii-2)是伴随的。换言之，将填料填充的介电液体与呈固体形式的热塑性聚合物材料同时通过挤出机的料斗进料到进料区域中。
[0122]
在子步骤ii-3)和ii-4)中，将聚合物组合物从进料区域(连续地)进料到螺杆的一个或多个中间区域，从而允许将组合物输送到位于挤出机出口处的挤出机头部，并逐渐熔融聚合物。
[0123]
中间区域位于进料区域与挤出机头部之间。
[0124]
中间区域可以包括一个或多个加热区域，从而允许控制挤出机中的温度。
[0125]
当热塑性聚合物材料被加热至大于或等于其熔点的温度时，达到熔融状态(熔体)。
[0126]
根据本发明的特别优选的实施例，子步骤ii-3)和ii-4)是伴随的。
[0127]
子步骤ii-4)[或分别地，子步骤ii-3)]可以在范围从约170℃至约240℃、并且特别优选从约180℃至约220℃的温度下进行。
[0128]
子步骤ii-4)[或分别地，子步骤ii-3)]可以在范围从1至300巴的压力下进行。
[0129]
可以使填料填充的介电液体与热塑性聚合物材料在进料斗或挤出机、尤其是在进料区域中接触；并且优选在进料斗中接触。
[0130]
使填料填充的介电液体与热塑性聚合物材料接触可以在范围从约15℃至约80℃的温度下、并且优选在环境温度下进行。
[0131]
在本发明中，术语“环境温度”意指范围从约15℃至约35℃、并且优选范围从约20℃至约25℃的温度。
[0132]
使填料填充的介电液体与所述热塑性聚合物材料接触优选在不超过5巴、优选不超过3巴、并且优选不超过1.5巴的压力下进行。在特别优选的实施例中，接触是在大气压下，即等于约1巴的压力下进行。
[0133]
子步骤ii-3)或使填料填充的介电液体与热塑性聚合物材料接触优选不包括用介
电液体浸渍热塑性聚合物材料的步骤。换言之，介电液体没有被热塑性聚合物材料完全吸收，尤其是在根据子步骤ii-4)熔融热塑性聚合物材料之前。这是因为常规的浸渍步骤耗时且需要最少量的介电液体(相对于聚合物组合物的总质量约10％-15％)。
[0134]
根据本发明的特别优选的实施例，挤出机包括屏障螺杆和/或带槽机筒。使用特定机筒(即带槽机筒)和/或特定螺杆(即屏障螺杆)使得能够获得易于挤出的均匀组合物，同时避免或限制在所得热塑性电绝缘层中形成结构缺陷。
[0135]
在步骤ii)结束时，填料填充的介电液体与热塑性聚合物材料形成密切混合物。
[0136]
基于聚丙烯的热塑性聚合物材料
[0137]
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。
[0138]
丙烯均聚物p1优选地具有范围从约1250至1600mpa的弹性模量。
[0139]
在本发明中，聚合物的弹性模量或杨氏模量(称为拉伸模量)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iso 527具有第一部分(记为“iso 527-1”)和第二部分(记为“iso 527-2”)，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。
[0140]
相对于基于聚丙烯的热塑性聚合物材料的总重量，丙烯均聚物p1可以占按重量计至少10％、并且优选按重量计从15％至30％。
[0141]
作为丙烯共聚物p1的实例，可以提及丙烯和烯烃的共聚物，该烯烃尤其选自乙烯和除了丙烯之外的烯烃α1。
[0142]
相对于丙烯-烯烃共聚物的总摩尔数，丙烯-烯烃共聚物的乙烯和除了丙烯之外的烯烃α1优选地占不超过约45mol％、特别优选地不超过约40mol％、并且更特别优选不超过约35mol％。
[0143]
丙烯共聚物p1中的乙烯或烯烃α1的摩尔百分比可以通过核磁共振(nmr)、例如根据masson等人,int.j.polymer analysis&characterization[国际聚合物分析与特性杂志],1996,第2卷,379-393中所述的方法来确定。
[0144]
除了丙烯之外的烯烃α1可以具有式ch2＝ch-r1，其中r1是含有从2至12个碳原子的直链或支链烷基，尤其选自以下烯烃：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。
[0145]
优选丙烯-乙烯共聚物作为丙烯共聚物p1。
[0146]
丙烯共聚物p1可以是均相丙烯共聚物或多相丙烯共聚物、并且优选多相丙烯共聚物。
[0147]
在本发明中，均相丙烯共聚物p1优选地具有范围从约600至1200mpa、并且特别优选范围从约800至1100mpa的弹性模量。
[0148]
有利地，均相丙烯共聚物p1是统计学丙烯共聚物p1。
[0149]
相对于均相丙烯共聚物p1的总摩尔数，均相丙烯共聚物p1的乙烯和除了丙烯之外的烯烃α1优选地占不超过约20mol％、特别优选地不超过约15mol％、并且更特别优选不超过约10mol％。
[0150]
相对于均相丙烯共聚物p1的总摩尔数，均相丙烯共聚物p1的乙烯和除了丙烯之外的烯烃α1可以占至少约1mol％。
[0151]
可以提及的统计学丙烯共聚物p1的实例是由北欧化工(borealis)公司以参考rb 845mo销售的产品、或由道达尔石化(total petrochemicals)公司以参考ppr3221销售的产品。
[0152]
多相(heterophasic或heterophase)丙烯共聚物p1可以包含热塑性丙烯相和乙烯与烯烃α2的共聚物的热塑性弹性体相。
[0153]
多相丙烯共聚物p1的热塑性弹性体相的烯烃α2可以是丙烯。
[0154]
相对于多相丙烯共聚物p1的总重量，多相丙烯共聚物p1的热塑性弹性体相可以占按重量计至少约20％、并且优选按重量计至少约45％。
[0155]
多相丙烯共聚物p1优选地具有范围从约50至约1200mpa的弹性模量，并且其特别优选地具有：范围从约50至约550mpa、并且更特别优选范围从约50至约300mpa的弹性模量；或者范围从约600至约1200mpa、并且更特别优选范围从约800至约1200mpa的弹性模量。
[0156]
作为多相丙烯共聚物的实例，可以提及由莱昂德尔巴塞尔公司(lyondellbasell)以参考q 200f销售的多相丙烯共聚物、或由莱昂德尔巴塞尔公司以参考2967销售的多相共聚物。
[0157]
丙烯均聚物或共聚物p1可以具有大于约110℃、优选大于约130℃、特别优选大于约135℃、并且更特别优选范围从约140℃至约170℃的熔点。
[0158]
丙烯均聚物或共聚物p1可以具有范围从约20至100j/g的熔化焓。
[0159]
优选地，丙烯均聚物p1具有范围从约80至90j/g的熔化焓。
[0160]
均相丙烯共聚物p1优选地具有范围从约40至90j/g、并且特别优选范围从50至85j/g的熔化焓。
[0161]
多相丙烯共聚物p1优选地具有范围从约20至50j/g的熔化焓。
[0162]
丙烯均聚物或共聚物p1可以具有范围从0.5至3g/10min的熔体流动指数；尤其是根据标准astm d1238-00或标准iso 1133在约230℃下以约2.16kg的载荷确定的。
[0163]
均相丙烯共聚物p1优选地具有范围从1.0至2.75g/10min、并且更优选范围从1.2至2.5g/10min的熔体流动指数；尤其是根据标准astm d1238-00或标准iso 1133在约230℃下以约2.16kg的载荷确定的。
[0164]
多相丙烯共聚物p1可以具有范围从约0.5至3g/10min、并且优选范围从约0.6至1.2g/10min的熔体流动指数；尤其是根据标准astm d1238-00或标准iso 1133在约230℃下以约2.16kg的载荷确定的。
[0165]
丙烯均聚物或共聚物p1可以具有范围从约0.81至约0.92g/cm3的密度；尤其是根据标准iso 1183a(在23℃的温度下)确定的。
[0166]
丙烯共聚物p1优选地具有范围从0.85至0.91g/cm3、并且特别优选范围从0.87至0.91g/cm3的密度；尤其是根据标准iso 1183a(在23℃的温度下)确定的。
[0167]
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、尤其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。
[0168]
特别地，基于聚丙烯的热塑性聚合物材料可以包含均相丙烯共聚物(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。
[0169]
当基于聚丙烯的热塑性聚合物材料包含均相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地具有范围从约50至300mpa的弹性模量。
[0170]
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含第一多相丙烯共聚物和第二多相丙烯共聚物，该第一多相丙烯共聚物具有范围从约50至约550mpa、并且特别优选范围从约50至约300mpa的弹性模量；该第二多相丙烯共聚物具有范围从约600至约1200mpa、并且更特别优选范围从约800至约1200mpa的弹性模量。
[0171]
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。
[0172]
丙烯共聚物p1的这些组合可以有利地允许电绝缘层的机械特性得以改善。特别地，该组合提供了电绝缘层的优化的机械特性，尤其是在断裂伸长率和柔性方面；和/或允许形成更均匀的电绝缘层，并且尤其有利于介电液体在所述电绝缘层的基于聚丙烯的热塑性聚合物材料中的分散。
[0173]
根据本发明的优选的实施例，相对于基于聚丙烯的热塑性聚合物材料的总重量，一种或多种丙烯共聚物p1(当存在多于一种丙烯共聚物p1时)占按重量计至少约50％、优选按重量计从约55％至90％、并且特别优选按重量计从约60％至85％。
[0174]
相对于基于聚丙烯的热塑性聚合物材料的总重量，均相丙烯共聚物p1可以占按重量计至少20％、并且优选按重量计从25％至70％。
[0175]
相对于基于聚丙烯的热塑性聚合物材料的总重量，一种或多种多相丙烯共聚物p1(当存在多于一种多相丙烯共聚物p1时)可以占按重量计从约5％至95％、优选按重量计从约25％至90％、并且特别优选按重量计从约60％至80％。
[0176]
基于聚丙烯的热塑性聚合物材料还可以包含烯烃均聚物或共聚物p2。
[0177]
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。
[0178]
烯烃共聚物p2的烯烃可以选自乙烯和具有式ch2＝ch-r2的烯烃α3，其中r2是含有从1至12个碳原子的直链或支链烷基。
[0179]
烯烃α3优选地选自以下烯烃：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。
[0180]
丙烯、1-己烯或1-辛烯类型的烯烃α3是特别优选的。
[0181]
聚合物p1和p2的组合使得能够获得具有良好的机械特性(尤其是在弹性模量方面)和良好的电学特性的热塑性聚合物材料。
[0182]
烯烃均聚物或共聚物p2优选地是乙烯聚合物。
[0183]
相对于乙烯聚合物的总摩尔数，乙烯聚合物优选地包含至少约80mol％的乙烯、特别优选包含至少约90mol％的乙烯、并且更特别优选包含至少约95mol％的乙烯。
[0184]
根据本发明的优选实施例，乙烯聚合物是低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯或高密度聚乙烯，并且优选高密度聚乙烯；尤其是根据标准iso 1183a(在23℃的温度下)。高密度聚乙烯使得能够进一步改善聚合物组合物的热导率。
[0185]
乙烯聚合物优选地具有至少400mpa、并且特别优选至少500mpa的弹性模量。
[0186]
在本发明中，聚合物的弹性模量或杨氏模量(称为拉伸模量)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iso 527具有第一部分(记为“iso 527-1”)和第二部分(记为“iso 527-2”)，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。
[0187]
在本发明中，术语“低密度”意指密度为范围从约0.91至约0.925g/cm3，所述密度是根据标准iso 1183a(在23℃的温度下)测量的。
[0188]
在本发明中，术语“中密度”意指密度为范围从约0.926至约0.940g/cm3，所述密度是根据标准iso 1183a(在23℃的温度下)测量的。
[0189]
在本发明中，术语“高密度”意指密度为范围从0.941至0.965g/cm3，所述密度是根据标准iso 1183a(在23℃的温度下)测量的。
[0190]
根据本发明的优选的实施例，相对于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占按重量计从约5％至50％、并且特别优选按重量计从约10％至40％。
[0191]
根据本发明的特别优选的实施例，基于聚丙烯的热塑性聚合物材料包含两种丙烯共聚物p1，如均相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的这种组合允许进一步改善电绝缘层的机械特性，同时确保了良好的热导率。
[0192]
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，其包含若干个相)。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。
[0193]
在步骤ii)结束时，获得了至少包含所述热塑性聚合物材料、所述介电液体和所述导热无机填料的聚合物组合物。
[0194]
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。因此它不是可交联的。
[0195]
特别地，聚合物组合物不包含任何交联剂、硅烷偶联剂、过氧化物和/或实现交联的添加剂。这是因为此类试剂降解基于聚丙烯的热塑性聚合物材料。
[0196]
聚合物组合物优选是可回收利用的。
[0197]
相对于聚合物组合物的总重量，聚合物组合物可以包含按重量计至少约1％、优选按重量计至少约2％、特别优选按重量计至少约5％、并且更特别优选按重量计至少约10％的导热无机填料。
[0198]
相对于聚合物组合物的总重量，聚合物组合物可以包含按重量计不超过约50％、特别优选按重量计不超过约40％、并且更特别优选按重量计不超过约30％的导热无机填料。
[0199]
相对于基于聚丙烯的热塑性聚合物材料的总重量，聚合物组合物可以典型地包含按重量计从约0.01％至约5％、并且优选按重量计从约0.1％至约2％的添加剂。
[0200]
相对于聚合物组合物的总重量，介电液体占按重量计从约1％至约20％、优选按重量计从约2％至约15％、并且特别优选按重量计从约3％至约12％。
[0201]
相对于聚合物组合物的总重量，基于聚丙烯的热塑性聚合物材料可以占按重量计至少约50％、优选按重量计至少约70％、并且特别优选按重量计至少约80％。
[0202]
步骤iii)
[0203]
在步骤ii)结束时，获得了均匀的聚合物组合物，然后可以根据步骤iii)将该聚合物组合物围绕细长导电元件挤出，以获得围绕所述细长导电元件的(挤出的)电绝缘层。
[0204]
步骤iii)可以使用本领域技术人员众所周知的技术，例如使用挤出机进行。
[0205]
当使用挤出机进行步骤ii)时，步骤iii)包括回收在挤出机的一个或多个中间区域中形成的聚合物组合物，并将其进料到挤出机的头部以用于围绕细长导电元件施加。
[0206]
在步骤iii)中，包含呈熔融状态的热塑性聚合物材料和填料填充的介电液体的组合物尤其在压力下穿过模具。
[0207]
在步骤iii)期间，离开挤出机的聚合物组合物被称为“非交联的”，挤出机内的加工温度和时间被相应地优化。
[0208]
在挤出机出口处，因此围绕所述导电元件获得了挤出层，该层可以或者可以不与所述细长导电元件直接物理接触。
[0209]
本发明的方法优选地不涉及将在步骤iii)中获得的层交联的步骤。这是因为丙烯聚合物在交联作用下和/或在交联剂如过氧化物的存在下降解。
[0210]
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。
[0211]
可以一个接一个地挤出各种组合物，以连续地围绕细长导电元件，并且因此形成本发明的电缆的各个层。
[0212]
可替代地，这些层可以通过使用单一挤出机头共挤出来伴随地挤出，共挤出是本领域技术人员众所周知的方法。
[0213]
在步骤iii)期间，挤出装置内的温度优选地高于待实施的组合物中使用的聚合物中的主要聚合物或具有最高熔点的聚合物的熔点。
[0214]
该步骤iii)可以在范围从约180℃至约240℃、并且优选范围从约190℃至约220℃的温度下进行。
[0215]
电绝缘层
[0216]
本发明的电缆的电绝缘层是非交联层，换言之，其是热塑性层。
[0217]
在本发明中，术语“非交联层”或“热塑性层”意指根据标准astm d2765-01(二甲苯萃取)的凝胶含量不超过约30％、优选不超过约20％、特别优选不超过约10％、更特别优选不超过5％、并且甚至更特别优选为0％的层。
[0218]
在本发明的一个实施例中，优选非交联电绝缘层具有在40℃下至少0.30w/m.k、优选在40℃下至少0.31w/m.k、特别优选在40℃下至少0.32w/m.k、更特别优选在40℃下至少0.33w/m.k、甚至更特别优选在40℃下至少0.34w/m.k、并且甚至更特别优选在40℃下至少0.35w/m.k的热导率。
[0219]
在特定实施例中，优选非交联电绝缘层在老化(根据标准cei 20-86)之前具有至少约8.5mpa、优选至少约10mpa、并且特别优选至少约15mpa的拉伸强度(ts)。
[0220]
在特定实施例中，优选非交联电绝缘层在老化(根据标准cei 20-86)之前具有至少约250％、优选至少约300％、并且特别优选至少约350％的断裂伸长率(eb)。
[0221]
在特定实施例中，优选非交联电绝缘层在老化(根据标准cei 20-86)之后具有至少约8.5mpa、优选至少约10mpa、并且特别优选至少约15mpa的拉伸强度(ts)。
[0222]
在特定实施例中，优选非交联电绝缘层在老化(根据标准cei 20-86)之后具有至少约250％、优选至少约300％、并且特别优选至少约350％的断裂伸长率(eb)。
[0223]
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 en 60811-1-1，尤其使用由英斯特朗(instron)公司以参考3345销售的机器确定。
[0224]
老化通常在135℃下进行240小时(或10天)。
[0225]
本发明的电缆的电绝缘层优选地是可回收利用的层。
[0226]
本发明的电绝缘层可以是挤出的层，尤其是经由本领域技术人员众所周知的方法挤出的层。
[0227]
电绝缘层具有可随着所设想的电缆类型而变化的厚度。特别地，当根据本发明的电缆是中压电缆时，电绝缘层的厚度典型地为从约4至约5.5mm、并且更特别地为约4.5mm。上述厚度取决于细长导电元件的尺寸。
[0228]
在本发明中，术语“电绝缘层”意指电导率可以不超过1
×
10-8
s/m(西门子/米)、优选不超过1
×
10-9
s/m、并且特别优选地不超过1
×
10-10
s/m的层，该电导率是在25℃下在dc中测量的。
[0229]
本发明的电绝缘层可以至少包含基于聚丙烯的热塑性聚合物材料、至少导热无机填料和介电液体，上述成分是如本发明中所定义的。
[0230]
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。
[0231]
本发明的电缆更特别地涉及以直流电(dc)或交流电(ac)操作的电缆的领域。
[0232]
电缆
[0233]
本发明的电绝缘层可以包围细长导电元件。
[0234]
细长导电元件优选地位于电缆的中心。
[0235]
细长导电元件可以是单本体导体，例如金属丝，或多本体导体，如多个扭绞或非扭绞的金属丝。
[0236]
细长导电元件可以由铝、铝合金、铜、铜合金、或其组合制成。
[0237]
根据本发明的优选实施例，电缆包括：
[0238]-至少一个包围细长导电元件的半导体层，以及
[0239]-如本发明中所定义的电绝缘层。
[0240]
更特别地，电绝缘层的电导率比半导体层的电导率低。更特别地，半导体层的电导率可以是电绝缘层的电导率的至少10倍大、优选地是电绝缘层的电导率的至少100倍大、并且特别优选地是电绝缘层的电导率的至少1000倍大。
[0241]
半导体层可以围绕电绝缘层。半导体层则可以是外部半导体层。
[0242]
电绝缘层可以围绕半导体层。半导体层则可以是内部半导体层。
[0243]
半导体层优选是内部半导体层。
[0244]
本发明的电缆还可以包含另一个半导体层。
[0245]
因此，在此实施例中，本发明的电缆可以包括：
[0246]-至少一个细长导电元件，其优选位于电缆的中心，
[0247]-围绕该细长导电元件的第一半导体层，
[0248]-围绕该第一半导体层的电绝缘层，以及
[0249]-围绕该电绝缘层的第二半导体层，
[0250]
该电绝缘层是如本发明中所定义的。
[0251]
在本发明中，术语“半导体层”意指电导率可以严格大于1
×
10-8
s/m(西门子/米)、优选至少1
×
10-3
s/m、并且可以优选小于1
×
103s/m的层，该电导率是在25℃下在dc中测量
的。
[0252]
在特定实施例中，第一半导体层、电绝缘层和第二半导体层构成三层绝缘。换言之，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。
[0253]
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。
[0254]
导电填料优选地占足以使得该层为半导体的量。
[0255]
优选地，相对于聚合物组合物的总重量，聚合物组合物可以包含按重量计至少约6％的导电填料、优选按重量计至少约10％的导电填料、优选按重量计至少约15％的导电填料、并且甚至更优选按重量计至少约25％的导电填料。
[0256]
相对于聚合物组合物的总重量，聚合物组合物可以包含按重量计不超过约45％的导电填料、并且优选按重量计不超过约40％的导电填料。
[0257]
导电填料可以是炭黑。
[0258]
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。
[0259]
电缆还可以包括包围电绝缘层(或第二半导体层，如果存在的话)的外部保护性护套。
[0260]
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。
[0261]
外部保护性护套可以是电绝缘护套。
[0262]
电缆还可以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。
[0263]
此金属的屏蔽物可以是：“电线屏蔽物”，该电线屏蔽物由围绕并沿着第二半导电层布置的成组铜或铝导体构成；“带”屏蔽物，该带屏蔽物由一个或多个导电铜或铝金属带构成，该一个或多个导电铜或铝金属带可以围绕第二半导体层以螺旋式布设，或者该带屏蔽物由导电铝金属带构成，该导电铝金属带纵向地围绕第二半导体层布设并且通过所述带的部分的重叠区域中的粘合剂而致使不漏；或者金属管类型的“不漏”屏蔽物，该不漏屏蔽物可能由铅或铅合金构成并且围绕第二半导体层。这最后一种类型的屏蔽物可以尤其充当对水分的屏障，该水分有在径向方向上穿透电缆的趋势。
[0264]
本发明的电缆的金属屏蔽物可以包括“电线屏蔽物”和“不漏屏蔽物”或“电线屏蔽物”和“带屏蔽物”。
[0265]
所有类型的金属屏蔽物都可以充当电缆的接地结构，并且因此可以例如在有关网络中发生短路的情况下传输故障电流。
[0266]
可以在第二半导体层与金属屏蔽物之间添加其他层，如在水分存在的情况下溶胀的层，这些层提供电缆的纵向不透水性。
附图说明
[0267]
[图1]图1说明了用于进行根据本发明的方法的装置。
[0268]
为了清楚起见，只有理解本发明所必需的元件被示意性地表示出，并且不是按比例的。
[0269]
在图1中，装置1包括：容器2，该容器可以被进料有选自丙烯的均聚物和共聚物的热塑性聚合物材料的颗粒；容器3，该容器可以被进料有填料填充的介电液体(即介电液体+导热无机填料)；进料斗4，该进料斗可以在环境温度下被进料有包含在容器2中的热塑性聚合物材料的颗粒和包含在容器3中的填料填充的介电液体；以及挤出机5，该挤出机包括带槽机筒6和/或屏障螺杆7、以及还有挤出机头部8。根据步骤i)将热塑性聚合物材料的颗粒和填料填充的介电液体经由进料斗4引入螺杆的进料区域9中，并且然后由进料区域9进料到一个或多个中间区域10，从而允许将聚合物组合物输送到位于挤出机5出口处的挤出机头部8并逐渐熔融热塑性聚合物材料，所述中间区域10位于进料区域9与挤出机头部8之间。最终，在挤出机头部8处，将聚合物组合物围绕细长导电元件施加。
[0270]
实例
[0271]
介电液体
[0272]
通过在环境温度下在以商品名speedmixer dac 400fv销售的混合器中以范围从1800rpm至2250rpm的旋转速度混合油和氧化铝，来制备包含按重量计50％的矿物油bns28(来自尼纳斯(nynas)公司)和按重量计50％的氧化铝timal 17(来自阿泰欧法铝业(alteo)公司)的填料填充的介电液体l1。混合导致油升温。所使用的氧化铝具有约400nm的d50和约8m2/g的比表面积。
[0273]
对获得的填料填充的介电液体进行热导率测试，并且出于比较的目的，对不含氧化铝的矿物油(也称为未填充的介电液体l0)进行热导率测试。
[0274]
下表示出了获得的各种热导率。根据众所周知的瞬态平面热源或tps方法，使用由thermoconcept公司以参考hot disk tps 2500s销售的机器来测量热导率。
[0275]
[表1]
[0276][0277]
(*)在本发明之外
[0278]
聚合物组合物
[0279]
根据本发明的层，即由包含至少一种基于聚丙烯的热塑性聚合物材料、至少一种介电液体和至少一种导热无机填料的聚合物组合物c1获得的层是根据本发明的方法制备的(预先制备填料填充的介电液体)。出于比较的目的，不是根据本发明的层，即由包含至少一种基于聚丙烯的热塑性聚合物材料、至少一种介电液体和至少一种导热无机填料的聚合物组合物c0获得的层是不根据本发明的方法制备的(没有预先制备填料填充的介电液体)。
[0280]
下表2整理了存在于根据本发明的聚合物组合物中的化合物的量，其表示为相对于聚合物组合物的总重量的重量百分比。
[0281]
[表2]
[0282]
聚合物组合物的成分组合物c1组合物c0(*)多相丙烯共聚物31.8031.80
统计学丙烯共聚物31.8031.80高密度聚乙烯23.5723.57导热无机填料：timal 17氧化铝6.66.6介电液体5.235.23抗氧化剂11
[0283]
(*)在本发明之外
[0284]
表1中的化合物的来源如下：
[0285]-统计学丙烯共聚物，其是由道达尔石化公司以参考ppr3221销售；
[0286]-多相丙烯共聚物，其由巴塞尔聚烯烃(basell polyolefins)公司以参考q 200f销售；
[0287]-高密度聚乙烯，其由英力士(ineos)公司以商品名a4009mfn1325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)；
[0288]-抗氧化剂，其由汽巴(ciba)公司以参考b 225销售，包含168和1010的等摩尔混合物；以及
[0289]-介电液体，其包含按重量计95.6％的由尼纳斯公司以参考bns 28销售的油和按重量计4.4％的二苯甲酮。
[0290]
非交联层
[0291]
量取在表2中列出的聚合物组合物c0和c1的以下成分：矿物油、抗氧化剂和二苯甲酮，并在约75℃下在搅拌下混合，以形成介电液体。
[0292]
为了制备与组合物c1相关的层，然后使用以商品名speedmixer dac 400fv销售的混合器在范围从1800rpm至2250rpm的转速和环境温度下，将如此获得的介电液体与导热无机填料混合，以形成填料填充的介电液体。
[0293]
然后将填料填充的介电液体与以下成分在容器中混合：表2中提及的聚合物组合物的多相丙烯共聚物、统计学丙烯共聚物、高密度聚乙烯。然后将所得混合物使用贝尔斯托夫(berstorff)双螺杆挤出机在约145℃至180℃的温度下均化，并且然后在约200℃下熔融(螺杆速度：80rpm)。
[0294]
然后使均化和熔融的混合物形成颗粒。
[0295]
然后对这些颗粒进行热压，以形成呈板形式的层。
[0296]
因此，以8mm厚的层的形式制备聚合物组合物c1以用于进行热导率测量。
[0297]
为了制备与组合物c0有关的层，在添加热塑性聚合物材料之前不将介电液体与导热无机填料预混合。换言之，然后将所得介电液体与以下成分在容器中混合：表2中提及的组合物c0的多相丙烯共聚物、统计学丙烯共聚物、高密度聚乙烯。然后，将所得混合物和无机填料使用贝尔斯托夫双螺杆挤出机在约145℃至180℃的温度下均化，并且然后在约200℃下熔融(螺杆速度：80rpm)。然后使均化和熔融的混合物形成颗粒。然后对这些颗粒进行热压，以形成呈板形式的层。
[0298]
因此，以8mm厚的层的形式制备聚合物组合物c0以用于进行热导率测量。
[0299]
结果在下表3中给出：
[0300]
[表3]
[0301][0302]
(*)在本发明之外
[0303]
所有这些结果示出，根据本发明的方法，在与热塑性聚合物材料接触之前预先制备填料填充的介电液体改善了电缆层的热导率特性。

技术特征：
1.一种用于制造电缆的方法，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、至少一种介电液体和至少一种导热无机填料，所述方法的特征在于，所述方法至少包括以下步骤：i)将该介电液体与该导热无机填料混合，以形成填料填充的介电液体，ii)将该填料填充的介电液体与该热塑性聚合物材料混合，以形成聚合物组合物，以及iii)将该聚合物组合物围绕该细长导电元件挤出。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤i)是在范围从0℃至100℃的温度下进行。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤i)是用涡轮混合器、管式连续混合装置、行星式混合器和/或超声波装置进行。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤i)结束时，相对于该填料填充的介电液体的总重量，该导热无机填料占按重量计从10％至75％。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该导热无机填料选自硅酸盐、氮化硼、碳酸盐、金属氧化物、及其混合物。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该导热无机填料呈纳米颗粒的形式。7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，步骤ii)是使用挤出机或密炼机进行。8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，步骤ii)是在范围从170℃至240℃的温度下进行。9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤ii)中，相对于该聚合物组合物的总重量，该基于聚丙烯的热塑性聚合物材料以使得其占按重量计从75％至97％的量使用。10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该基于聚丙烯的热塑性聚合物材料包含选自均相丙烯共聚物和多相丙烯共聚物的丙烯共聚物p1。11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，步骤ii)是根据以下子步骤进行：ii-1)通过进料斗将该填料填充的介电液体引入挤出机中，ii-2)通过该进料斗将该热塑性聚合物材料、尤其是呈颗粒形式的热塑性聚合物材料引入该挤出机中，ii-3)将该填料填充的介电液体与该热塑性聚合物材料在该挤出机中混合，以形成该聚合物组合物，以及ii-4)熔融该热塑性聚合物材料。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，子步骤ii-1)和ii-2)是在不超过5巴的压力下进行。13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，子步骤ii-3)和ii-4)是伴随的。14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，使该填料填充的介电液体和该热塑性聚合物材料在该进料斗或该挤出机中接触。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，使该填料填充的介电液体和该热塑性聚合物材料接触是在范围从15℃至80℃的温度和不超过5巴的压力下进行。

技术总结
本发明涉及一种用于制造包括至少一个电绝缘层的电缆的方法，所述电绝缘层由包含至少一种基于聚丙烯的热塑性聚合物材料、至少一种介电液体和至少一种导热无机填料的聚合物组合物获得，所述方法涉及在使所述介电液体与所述热塑性聚合物材料接触之前，将所述导热无机填料与所述介电液体混合以形成填料填充的介电液体。电液体。电液体。


技术研发人员：加布里埃莱
受保护的技术使用者：耐克森公司
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2023/8/16