專利名稱：用于直流動力電纜的絕緣材料組合物及使用其的直流動力電纜的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于直流(DC)動力電纜的絕緣材料組合物。由本發(fā)明的絕緣材料組合物形成的絕緣體可用于適于作為海底電纜的高壓DC輸電線等的DC動力電纜。
背景技術(shù)：
<相關申請的交叉參考>本申請要求于2010年4月2日在韓國提交的韓國專利申請10-2010-0030232的優(yōu)先權(quán)，在此將其全部內(nèi)容通過參考引入。如圖Ia和Ib所示，目前國家使用的動力電纜包括導體1，內(nèi)部半導體層2，絕緣體3，外部半導體層4，鉛護套5和聚乙烯(PE)護套6。聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯已被廣泛用作動力電纜的絕緣體3。然而，在將具有由聚乙烯或交聯(lián)聚乙烯制成的絕緣體的動力電纜用作高壓輸電線的情況下，產(chǎn)生許多問題。最嚴重的問題是當將高壓DC施加至電纜時，由于電荷從電極向絕緣體的運動和交聯(lián)副產(chǎn)物的影響，容易產(chǎn)生空間電荷。另外，如果此空間電荷通過施加至動力電纜上的高壓DC而在聚乙烯絕緣體上積累，那么在導體附近動力電纜的電場強度增加，導致電線的擊穿電壓降低。為解決此問題，已提出使用氧化鎂形成絕緣體的方案。氧化鎂基本上具有面心立方(FCC)晶體結(jié)構(gòu)，但其根據(jù)合成方法可以具有各種形狀、純度、結(jié)晶度和性質(zhì)。如圖2a至2e所示，氧化鎂具有立方體、平臺、棒狀、多孔和球形形狀，并且各形狀都可以基于特定性質(zhì)而使用。具體地，如日本專利2541034和3430875所建議的，使用球形氧化鎂來抑制動力電纜的空間電荷。如上所述，已經(jīng)進行了研究，以抑制具有由聚乙烯或交聯(lián)聚乙烯制成的絕緣體的動力電纜中的空間電荷。

發(fā)明內(nèi)容
摶術(shù)問是頁因此，本發(fā)明的一個目的是提供用于DC動力電纜的絕緣材料組合物，其具有優(yōu)良的空間電荷抑制效果。
_9] 技術(shù)方案為實現(xiàn)此目的，本發(fā)明的用于DC動力電纜的絕緣材料組合物基于每100重量份交聯(lián)的低密度聚乙烯基礎樹脂包含O. 5至5重量份的表面改性的納米尺寸的立方體氧化鎂。本發(fā)明的有益效果具有使用本發(fā)明的絕緣材料組合物形成的絕緣體的DC動力電纜具有增加的體積電阻率和優(yōu)良的空間電荷抑制效果。


附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，并與發(fā)明的詳細說明一起提供對本發(fā)明精神的進一步理解，相應地，不應將本發(fā)明限定性地解釋為圖中示出的內(nèi)容。圖Ia為DC動力電纜的橫截面圖。圖Ib為示出DC動力電纜的結(jié)構(gòu)的圖。圖2a為立方體氧化鎂的掃描電子顯微鏡(SEM)圖。圖2b為平臺氧化鎂的SEM圖。圖2c為棒狀氧化鎂的SEM圖。圖2d為多孔氧化鎂的TEM(TEM)圖。 圖2e為球形氧化鎂的SEM圖。圖3a為本發(fā)明的絕緣體的聚焦離子束(FIB)-SEM圖。圖3b為圖3a的放大圖，示出包括于絕緣體中的立方體氧化鎂顆粒的粒徑。圖3c為本發(fā)明的絕緣體的TEM圖。
具體實施例方式以下，將詳細描述本發(fā)明。本發(fā)明的絕緣材料組合物基于每100重量份交聯(lián)的低密度聚乙烯基礎樹脂包含
O.5至5重量份的表面改性的納米尺寸的立方體氧化鎂。另外，根據(jù)另一目的，本發(fā)明還可以包含O. I至3重量份的過氧化二異丙苯交聯(lián)齊U，和O. I至2重量份的選自抗氧化劑和離子清除劑的至少一種添加劑。優(yōu)選地，將氧化鎂用乙烯基硅烷、硬脂酸、油酸、氨基聚硅氧烷等進行表面改性。通常，氧化鎂是親水性的(即，具有高表面能)，而聚乙烯基礎樹脂是疏水性的(即，具有低表面能)，因此氧化鎂在聚乙烯基礎樹脂中的分散低且電學性能被惡化。為解決此問題，優(yōu)選將氧化鎂進行表面改性。沒有氧化鎂的表面改性，則會在氧化鎂和聚乙烯基礎樹脂間產(chǎn)生間隙，其導致降低機械性能和諸如擊穿強度的電學性能。另一方面，用乙烯基硅烷對氧化鎂進行表面改性可獲得在聚乙烯基礎樹脂中的良好分散并改善電學性能。乙烯基硅烷的可水解基團通過縮合反應鍵合至氧化鎂表面，從而將氧化鎂表面改性。接著，表面改性的氧化鎂的硅烷基團與聚乙烯基礎樹脂反應，確保良好的分散。優(yōu)選地，氧化鎂的純度為99. 9%至100%，平均粒徑為500nm以下，氧化鎂可以具
有單晶和多晶結(jié)構(gòu)。另外，優(yōu)選以O. 5至5重量份的量包括表面改性的納米尺寸的立方體氧化鎂。在表面改性的納米尺寸的立方體氧化鎂的含量低于O. 5重量份的情況下，其具有空間電荷抑制效果，但顯示相對低的DC擊穿強度。在表面改性的納米尺寸的立方體氧化鎂的含量超過5重量份的情況下，會降低機械性能和連續(xù)可擠壓性。本發(fā)明的抗氧化劑可以使用選自胺類、二烷基酯類、硫酯類和苯酚類抗氧化劑中的至少一種。本發(fā)明的離子清除劑可以使用芳香類硅烷，且可獲得空間電荷抑制效果。使用本發(fā)明的用于動力電纜的絕緣材料組合物形成的絕緣體可用于制造DC動力電纜。
實施例以下，將通過實施例詳細描述本發(fā)明。然而，此處提出的描述僅僅為說明性目的的優(yōu)選實施例，不意欲限制本發(fā)明的范圍，因此，應理解，提供實施例是為了向本領域技術(shù)人員更明確地說明。根據(jù)下表I的組成制備實施例和對比例的絕緣材料組合物，從而發(fā)現(xiàn)用于DC動力電纜的絕緣材料組合物性能隨氧化鎂的形狀和粒徑的變化。表I中的含量的單位為重量份。表I
權(quán)利要求
1.用于直流(DC)動力電纜的絕緣材料組合物，所述組合物基于每100重量份交聯(lián)的低密度聚乙烯基礎樹脂包含 O. 5至5重量份的表面改性的納米尺寸的立方體氧化鎂。
2.如權(quán)利要求I所述的用于DC動力電纜的絕緣材料組合物，其基于每100重量份低密度聚乙烯基礎樹脂還包含 O. I至3重量份過氧化二異丙苯交聯(lián)劑；和 O. I至2重量份選自抗氧化劑和離子清除劑的至少一種添加劑。
3.如權(quán)利要求I或2所述的用于DC動力電纜的絕緣材料組合物， 其中所述氧化鎂的純度為99. 9%以上，平均粒徑為500nm以下。
4.如權(quán)利要求I或2所述的用于DC動力電纜的絕緣材料組合物，其中所述氧化鎂為單晶或多晶。
5.DC動力電纜，其包含絕緣體，所述絕緣體使用權(quán)利要求I或2中定義的用于DC動力電纜的絕緣材料組合物制成。
全文摘要
本發(fā)明提供用于DC動力電纜的絕緣材料組合物，其基于每100重量份交聯(lián)的低密度聚乙烯類樹脂包含0.5至5重量份的表面改性的納米尺寸的立方體氧化鎂。具有由本發(fā)明的絕緣材料組合物制成的絕緣體的DC動力電纜具有增加的體積電阻率和優(yōu)良的空間電荷抑制效果。
文檔編號H01B3/30GK102812521SQ201080011002
公開日2012年12月5日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者金潤珍, 高昌模, 南振鎬, 曹壺淑, 樸永鎬 申請人:Ls電線有限公司