TW201833208A - 乙烯-α-烯烴共聚物-磷酸三烯丙酯組合物 - Google Patents
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Abstract
一種過氧化物可固化乙烯共聚物組合物,包含(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物、(B)有效量的磷酸三烯丙酯(TAP)、(C)有機過氧化物,及視情況存在之(D)補充聚合物;其中所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物係藉由使乙烯與烯烴官能性共聚單體在適用於其的分子催化劑存在下共聚而製成。亦提供一種由所述組合物製成的固化產物、其製備及使用方法,及含有其的製品。
Description
本發明領域包括乙烯/α-烯烴共聚物組合物、自其製成的固化產物、其製備及使用方法,以及含有其的製品。
絕緣的電/光導體包括絕緣的電導體、絕緣的光導體及絕緣的電光導體。絕緣的光導體包括用於資料傳輸應用中之經塗佈光纖及光纖(optical fiber/fiber optic)纜線。絕緣電導體包括經塗佈之金屬線及電纜,包括低、中、高及超高電壓電傳輸/分配應用中使用的電力電纜。絕緣的電光導體包括資料傳輸應用及/或電傳輸應用中使用的經塗佈光纖及經塗佈金屬線。
各種類型的電線及電纜組合物提及於US 3,974,132;US 7,858,705 B2;WO 2007/056154;WO 2010/017553;WO 2010/017554;WO 2015/009562;WO 2016/200600 A1;PCT/US16/048014;或PCT/US16/056719中。
L. L. Valdiserri(「VALDISERRI」)的US 3,974,132係關於一種使烯烴聚合物固化的方法。提及熱可固化乙烯聚合物組合物,其中使用磷酸三烯丙酯作為助劑。所述組合物亦含有有機過氧化物催化劑。所提及之乙烯聚合物之實例包括低密度聚乙烯(LDPE);Tg
(玻璃轉移溫度)大於25攝氏度(℃)的乙烯共聚物;或乙烯-丙烯-1,4-己二烯三聚物。根據發現時間表,用於製備VALDISERRI乙烯聚合物的任何催化劑已為齊格勒-納塔催化劑(Ziegler-Natta catalyst)。
J. S. Parent等人(「PARENT」)的US 7,858,705 B2係關於官能化聚烯烴、水分可固化聚烯烴樹脂及其製造方法(原文如此)。在實例5的一個態樣中,將磷酸三烯丙酯納入等規聚丙烯降解調配物中,隨後添加3-巰基丙基三甲氧基矽烷。等規聚丙烯呈丸粒之形式且具有數目平均分子量50,000及多分散性=3.8。
B. Chaudhary等人(「CHAUDHARY」;與本發明申請的B. Chaudhary為同一人)之WO 2010/017554 A1係關於經阻燃劑接枝的聚烯烴組合物。CHAUDHARY包括由以下製成或含有以下的阻燃組合物:(a)聚烯烴及(b)可接枝的含磷助劑。CHAUDHARY亦包括與所接枝之阻燃劑鍵結的聚烯烴。(b)的量為大於約1.0重量%至約20.0重量%。適合的可接枝含磷助劑可同時含有磷、氮及矽元素。另一實例包括具有辛烯共聚單體含量=7.3莫耳%的茂金屬催化乙烯-辛烯共聚物。提及乙烯/不飽和酯共聚物,其中以共聚物之重量計,酯共聚單體在共聚物中所佔的部分為約5至約50重量%,較佳為約15至約40重量%。實例包括ELVAX 265,一種未使用分子催化劑製成的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
吾等認識到,VALDISERRI的乙烯聚合物、PARENT的等規聚丙烯,及CHAUDHARY之茂金屬催化乙烯-辛烯共聚物實例中的7.3莫耳%辛烯共聚單體含量有時缺乏足以用於可撓性產品(諸如可撓性電絕緣件)的可撓性。其亦可能缺乏足以用於中至超高電壓電力電纜的熱穩定性或氧化穩定性。
吾等認識到已長期暴露於熱之現有絕緣電/光導體的覆蓋物(例如單層覆蓋物或多層覆蓋物)變得不大可撓,容易氧化及變脆。需要一種新穎的交聯聚烯烴材料,其展現足夠的可撓性、熱或氧化穩定性及耗散因子,以用作單層覆蓋物或多層覆蓋物,例如絕緣的電/光導體(具體言之,用於中至超高電壓應用的電力電纜)之多層覆蓋物中的經改良之交聯聚烯烴絕緣層。吾等之問題接著是調配一種新穎的可固化聚烯烴組合物,其當固化時產生新穎的交聯聚烯烴材料,所述聚烯烴材料具有增強(亦即,增加)的可撓性、增強(增加)的熱及/或氧化穩定性,及/或不變或小於三倍的惡化(增加)耗散因子。就熱及/或氧化穩定性表徵而言,可以在熱老化及/或氧化誘導時間(OIT)之後量測拉伸伸長保留率(TER)。熱老化之後的TER可以是在136℃歷時7天之後或在136℃歷時28天之後的拉伸伸長保留率,如根據稍後描述之程序(「TER(7d,136℃)」或「TER(28d,136℃)」)(統稱為「TER(7d或28d,136℃」)所量測。氧化誘導時間可以是在185℃、在分子氧氛圍中、根據稍後描述之程序(「OIT(O2
,185℃)」)量測。至於耗散因子表徵,其可以在130℃、60赫茲(Hz)及2千伏特(kV)下,根據稍後描述之程序,使用ASTM D150(「DF(130℃,60 Hz,2 kV)」)量測。
吾等對此問題之技術解決方案包括一種新穎的過氧化物可固化乙烯共聚物組合物(本發明組合物),其包含(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物;(B)有效量之磷酸三烯丙酯(TAP);及(C)有機過氧化物。所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物是藉由包含以下之方法製成:使乙烯及α-烯烴共聚單體及視情況存在之選自非共軛二烯及第二α-烯烴的另一種共聚單體在其適用的分子催化劑存在下發生共聚。亦包括藉由使本發明組合物固化而製成的新穎交聯乙烯/α-烯烴共聚物(本發明交聯產物)。本發明交聯產物具有足夠的、甚至增強(亦即,增加)的可撓性及增強(亦即,增加)的熱及氧化穩定性,及足夠的耗散因子,以用作單層覆蓋物或多層覆蓋物,例如絕緣電/光導體之多層覆蓋物中的交聯聚烯烴絕緣層。吾等技術解決方案亦包括本發明組合物之製備及使用方法以及包含本發明組合物或交聯產物或由本發明組合物或交聯產物製成的製品。本發明組合物及交聯產物適用於製備單層覆蓋物或多層覆蓋物,例如絕緣電/光導體之多層覆蓋物中的交聯聚烯烴絕緣層。亦包括由本發明組合物或交聯產物製成的交聯聚烯烴絕緣層、單層或多層覆蓋物(例如含有交聯聚烯烴絕緣層的多層覆蓋物),以及含有單層或多層覆蓋物的絕緣電/光導體。所述絕緣電/光導體適用於資料及/或電傳輸/分配應用,包括低、中、高及超高電壓應用。
發明內容及發明摘要以引用的方式併入本文中。本發明之交聯產物的特徵為TAP接枝之乙烯/α-烯烴共聚物。所述共聚物藉由自由基方法製成,所述方法使TAP分子與(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物之間形成共價鍵。所述自由基方法涉及藉由自由基產生劑化合物(諸如過氧化物)或藉由產生自由基之其他方式(諸如電子束輻射)起始或傳播的自由基。本發明交聯產物或共聚物(A)可以展現0到100 wt%範圍內的任何凝膠含量(如藉由例如十氫萘萃取所量測)。除非另有說明,否則所有撓曲模數值均在23℃量測。
為了實現技術解決方案,(B)TAP的有效量以本發明組合物之總重量計可以是0.050至小於0.950重量%(wt%)之(B)TAP。舉例而言,(B)TAP可以是本發明組合物之0.050至0.949 wt%,或者0.101至0.901 wt%,或者0.1501至0.849 wt%,或者0.1905至0.8049 wt%。本發明組合物固化之後,所得本發明交聯產物之特徵可以為增強(亦即,增加)的TER(7d或28d,136℃)、增強(亦即,增加)的OIT(O2
,185℃),以及不變或惡化小於三倍(亦即,增加<3倍)或者不變或惡化小於兩倍(亦即,增加<2倍)的DF(130℃,60 Hz,2 kV),所有均相對於不含TAP的比較組合物及自其製成之不含TAP的比較交聯產物而言。另外,若TAP以含較少TAP之比較組合物之總重量計以>0至小於0.050 wt%存在於含較少TAP之比較組合物中,則所述含較少TAP之比較組合物固化之後,所得較少TAP比較交聯產物之特徵可以為TER(7d或28d,136℃)或OIT(O2
,185℃)之增強可能不適用於或增強可能不足以(亦即,增加不足以)用於中至超高電力電纜的可撓性電絕緣件。另外,若TAP以含較多TAP之比較組合物之總重量計以1.00 wt%或大於1.00 wt%或者1.10 wt%或大於1.10 wt%存在於含較多TAP之比較組合物中,則所述含較多TAP之比較組合物固化之後,所得較多TAP比較交聯產物之特徵可以為增強(或進一步增強)之TER(7d或28d,136℃)、增強(或進一步增強)之OIT(O2
,185℃),及增強(亦即,降低)之DF(130℃,60 Hz,2 kV)。
態樣1. 一種過氧化物可固化乙烯共聚物組合物,其包含:58.00至99.90重量%(wt%)之(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物(「共聚物(A)」或「組分(A)」),所述共聚物藉由包含以下之方法製成:使乙烯及α-烯烴共聚單體及視情況存在之選自非共軛二烯及第二α-烯烴的另一種共聚單體在適用於其的分子催化劑存在下發生共聚;0.050至0.949 wt%之(B)磷酸三烯丙酯(TAP);0.050至5.00 wt%之(C)有機過氧化物;以及0.00至40 wt%,或者0.00至20 wt%,或者0.00 wt%,或者>0.00至10 wt%的(D)補充聚合物,所述補充聚合物選自乙烯/不飽和羧酸酯共聚物、聚乙烯均聚物、非(分子催化劑)形成的乙烯/α-烯烴共聚物,及基於丙烯的聚合物;其限制條件為組分(A)與組分(D)之總重量為80.00至99.90 wt%,或者90.0至99.90 wt%,或者90.0至96.5 wt%;其中所有wt%係基於過氧化物可固化乙烯共聚物組合物之總重量且其中過氧化物可固化乙烯共聚物組合物之總重量為100.0 wt%。在某些實施例中,當組分(A)至(C),或者(A)至(D)之wt%總和小於100.00 wt%時,所述組合物進一步含有稍後描述之至少一種其他組成,諸如組分(D),或組分(E)至(O)中之至少一者。典型地,使乙烯及α-烯烴共聚單體及視情況存在之選自非共軛二烯及第二α-烯烴之另一種共聚單體共聚而製備(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物是在齊格勒-納塔催化劑不存在的情況下進行。
態樣2. 如態樣1之過氧化物可固化乙烯共聚物組合物,其進一步藉由限制條件(i)至(ii)中之任一者描述:(i)所述α-烯烴共聚單體是(C3
-C20
) α-烯烴且所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物是乙烯-(C3
-C20
) α-烯烴共聚物(例如二聚物(在所述另一種共聚單體不存在下共聚)或三聚物(與第二α-烯烴共聚單體共聚)),所述共聚物之特徵為特性(a)至(c)中之至少一者或者兩者或者每一者:(a1)根據ASTM D790-15e2量測的撓曲模數(2%正割)為>0至40,000 psi(>0至278 MPa),或者>0至6,500 psi(>0至45 MPa),或者>0至5,000 psi(>0至34 MPa)及/或(a2)根據ASTM D792量測的密度為0.850至0.930公克/立方公分(g/cm3
),或者0.850至0.890 g/cm3
;(b)根據ASTM 3418-15、藉由差示掃描熱量測定法(DSC)量測的玻璃轉移溫度(Tg
)為-130℃至-20℃;及(c)根據ASTM D1238-04量測的熔融指數(190℃,2.16千克(kg),「I2
」)為0.5分克/分鐘(dg/min.)至50 dg/min.;或(ii)所述α-烯烴共聚單體是丙烯且使用所述另一種共聚單體且所述另一種共聚單體是非共軛(C6
-C20
)二烯且所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物是乙烯-丙烯-(C6
-C20
)二烯共聚物(例如三聚物)(EPDM),所述共聚物之特徵為特性(a)至(d)中之至少一者或者兩者或者每一者:(a1)根據ASTM D790-15e2量測的撓曲模數(2%正割)為>0至20,000 psi(>0至138 MPa),或者>0至6,500 psi(>0至45 MPa),或者>0至5,000 psi(>0至34 MPa)及/或(a2)根據ASTM D792量測的密度為0.850至0.910 g/cm3
,或者0.850至0.890 g/cm3
;(b)根據ASTM 3418-15、藉由差示掃描熱量測定法(DSC)量測的玻璃轉移溫度(Tg
)為-130℃至-20℃;(c)根據ASTM D1238-04量測的熔融指數(190℃,2.16千克(kg),「I2
」)為0.1分克/分鐘(dg/min.)至50 dg/min.;及(d)根據ASTM D1646-15量測的孟納黏度(ML1+4,125℃)在使用1分鐘預熱時間及4分鐘轉子操作時間的情況下為15至170。在一些態樣中,共聚物(A)不含共價鍵結的矽原子。在其他態樣中,共聚物(A)進一步含有可水解的矽烷基官能基(例如三甲氧基矽烷基)且共聚物(A)作為乙烯/α-烯烴/烯烴官能性可水解矽烷共聚物加以表徵。所述乙烯/α-烯烴/烯烴官能性可水解矽烷共聚物可以如稍後描述來製成。
態樣3. 如態樣1或2之過氧化物可固化乙烯共聚物組合物,其進一步藉由限制條件(i)至(iv)中之任一者描述:(i)所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物為所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物的90至99 wt%,或者91至98 wt%,或者93至97 wt%,且所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物不含(缺乏)所述(D)補充聚合物;(ii)相應地,所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物是所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物的58.00至90.00 wt%,或者80.0至90.0 wt%,或者85.0至90.0 wt%且所述(D)補充聚合物是所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物的40.0至1.0 wt%,或者10.0至1.0 wt%,或者10.0至7.0 wt%;(iii)所述(D)補充聚合物存在且為聚丙烯均聚物;以及(iv)(ii)與(iii)。所有wt%均以所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物之總重量計。
態樣4. 如態樣1至3中之任一態樣的過氧化物可固化乙烯共聚物組合物,其進一步藉由限制條件(i)至(iv)中之任一者描述:(i)所述(B)磷酸三烯丙酯(TAP)佔0.090至0.940 wt%;(ii)所述(B)磷酸三烯丙酯(TAP)佔0.100至0.900 wt%;(iii)所述(B)磷酸三烯丙酯(TAP)佔0.19至0.849 wt%;(iv)所述(B)磷酸三烯丙酯(TAP)佔0.200至0.800 wt%;其中所有wt%均以所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物之總重量計。
態樣5. 如態樣1至4中之任一態樣的過氧化物可固化乙烯共聚物組合物,其進一步藉由限制條件(i)至(v)中之任一者描述:(i)所述(C)有機過氧化物佔1.0至4.0 wt%,或者1.5至3.0 wt%,或者1.9至2.4 wt%,所有wt%均以所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物之總重量計;(ii)所述(C)有機過氧化物為式RO
-O-O-RO
化合物,其中各RO
獨立地為(C1
-C20
)烷基或(C6
-C20
)芳基;(iii)所述(C)有機過氧化物為雙(1,1-二甲基乙基)過氧化物;雙(1,1-二甲基丙基)過氧化物;2,5-二甲基-2,5-雙(1,1-二甲基乙基過氧基)己烷;2,5-二甲基-2,5-雙(1,1-二甲基乙基過氧基)己炔;4,4-雙(1,1-二甲基乙基過氧基)戊酸丁酯;1,1-雙(1,1-二甲基乙基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷;過氧化苯甲醯;過氧苯甲酸第三丁酯;二-第三戊基過氧化物(「DTAP」);雙(α-第三丁基-過氧基異丙基)苯(「BIPB」);異丙基異丙苯基第三丁基過氧化物;第三丁基異丙苯基過氧化物;二-第三丁基過氧化物;2,5-雙(第三丁基過氧基)-2,5-二甲基己烷;2,5-雙(第三丁基過氧基)-2,5-二甲基己炔-3,1,1-雙(第三丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷;異丙基異丙苯基異丙苯過氧化物;4,4-二(第三丁基過氧基)戊酸丁酯;或二(異丙基異丙苯基)過氧化物;或二異丙苯基過氧化物;(iv)所述(C)有機過氧化物為二異丙苯基過氧化物;以及(v)(i)與(ii)至(iv)中之任一者的組合。
態樣6. 如態樣1至5中之任一態樣的過氧化物可固化乙烯共聚物組合物,其進一步藉由以下限制條件(i)或(ii)描述:(i)其中組分(A)至(D)之總量為其100 wt%;或(ii)其中組分(A)至(D)之總量為小於其100 wt%且所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步包含組分(E)至(O)中之至少一者:(E)抗氧化劑;(F)不為TAP的助劑;(G)聚二甲基矽氧烷(PDMS)流體;(H)位阻胺穩定劑;(I)阻燃劑;(J)抗樹劑;(K)著色劑;(L)液體芳族或飽和烴(LASH);(M)甲基自由基清除劑;(N)防焦劑;以及(O)填充劑。在一些態樣中,所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步包含(E)抗氧化劑、(F)不為TAP之助劑、(H)位阻胺穩定劑及(J)抗樹劑中之至少一者或者每一者。在一些態樣中,所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物不進一步包含組分(G)PDMS流體、(I)阻燃劑、(K)著色劑、(L)液體芳族或飽和烴(LASH)、(M)甲基自由基清除劑;(N)防焦劑;以及(O)填充劑中之至少一者或者每一者。
態樣7. 如態樣6之過氧化物可固化乙烯共聚物組合物,其進一步藉由限制條件(i)至(vi)中之任一者描述:(i)所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步包含組分(E)抗氧化劑且所述(E)抗氧化劑為雙(4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯基)胺;2,2'-亞甲基-雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚);2,2'-硫基雙(2-第三丁基-5-甲基苯酚;2,2'-硫基雙(6-第三丁基-4-甲基苯酚;參[(4-第三丁基-3-羥基-2,6-二甲基苯基)甲基]-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮;季戊四醇肆(3-(3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥基苯基)丙酸酯;3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥基苯丙酸2,2'-硫代二乙二基酯;或硫代二丙酸二硬脂基酯;(ii)所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步包含不為TAP的組分(F)助劑且不為TAP的所述(F)助劑為異氰尿酸三烯丙酯(TAIC);不飽和有機磷化合物,諸如三烯丙基磷酸三胺、N-羥基甲基-3-二甲基膦醯丙醯胺、甲基丙烯酸2-乙酯磷酸、甲基丙烯酸羥乙酯之磷酸酯,或乙烯基膦酸;或α-甲基苯乙烯二聚物(AMSD)或二異丙烯基苯(DIPB);(iii)所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步包含組分(H)位阻胺穩定劑且所述(H)位阻胺穩定劑為N2,N2"-1,2-乙二基雙[N2-[3-[[4,6-雙[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)胺基]-1,3,5-三嗪-2-基]胺基]丙基]-N',N"-二丁基-N',N"-雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺;(iv)所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步包含組分(J)抗樹劑且所述(J)抗樹劑為數目平均分子量(Mn)為10,000至30000克/莫耳的聚(乙二醇)(PEG);(v)所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步包含限制條件(i)至(iv)之組合;以及(vi)所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步包含0.20至0.50 wt%組分(E),其中(E)為2,2'-硫基雙(2-第三丁基-5-甲基苯酚、0.30至0.50 wt%組分(F)(其中(F)為α-甲基苯乙烯二聚物(AMSD))、0.10至0.30 wt%組分(H)(其中(H)為N2,N2"-1,2-乙二基雙[N2-[3-[[4,6-雙[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)胺基]-1,3,5-三嗪-2-基]胺基]丙基]-N',N''-二丁基-N',N"-雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺),及0.40至0.80 wt%組分(J)(其中(J)為具有15000至25000 g/mol之Mn
的PEG)。
態樣8. 如態樣1至7中之任一態樣的過氧化物可固化乙烯共聚物組合物,其中所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物為乙烯/丙烯/二烯三聚物且所述二烯為5-亞乙基-2-降冰片烯。
態樣9. 一種製備如態樣1至8中之任一態樣之過氧化物可固化乙烯共聚物組合物的方法,所述方法包含使有效量之組分(A)至(C)與視情況存在之任何組分(D)至(O)接觸,以得到所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物。在一些態樣中,所述方法係根據稍後描述之製備方法1進行。
態樣10. 如態樣9之方法,其中所述接觸包含內部混合所述組分(A)至(C)及視情況存在之任何組分(D)至(O)或將所述組分(B)、(C)及視情況存在之任何組分(D)至(O)中之至少一者浸漬於組分(A)中。浸漬為不使用攪拌(諸如熔體混合)的被動方法。
態樣11. 一種交聯乙烯/α-烯烴共聚物產物,其為使態樣1至8中之任一態樣之過氧化物可固化乙烯共聚物組合物固化的產物。
態樣12. 如態樣11之交聯乙烯/α-烯烴共聚物產物,其中所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物為乙烯/丙烯/二烯三聚物且所述二烯為5-亞乙基-2-降冰片烯且所述交聯乙烯/α-烯烴共聚物產物在烘箱中在180℃加熱17小時之後具有30%至90%之拉伸伸長率或在烘箱中在180℃加熱24小時之後具有25%至80%之拉伸伸長保留率。
態樣13. 一種製品,其包含如態樣11或12之交聯乙烯/α-烯烴共聚物產物的成形形式。
態樣14. 一種經塗佈的導體,其包含導體核心及至少部分地覆蓋所述導體核心的絕緣層,其中所述絕緣層的至少一部分包含如態樣11或12之交聯乙烯/α-烯烴共聚物產物。所述絕緣層可以是覆蓋導體核心的單層或覆蓋導體核心的多層。所述經塗佈之導體可以是如先前技術中概述的絕緣電/光導體,其描述以引用的方式併入本文中,但其中絕緣電/光導體之多層覆蓋物中的交聯聚烯烴絕緣層包含本發明交聯產物。本發明絕緣電/光導體可以是絕緣電導體且適用於輸電。
態樣15. 一種導電方法,所述方法包含跨越如態樣14之經塗佈導體之導體核心施加電壓,以便產生通過所述導體核心的電流。
過氧化物可固化乙烯共聚物組合物(本發明組合物,例如態樣1至7之本發明組合物)。所有組分之總重量為100 wt%。本發明組合物基本上不含或者不含有除組分(A)之外的聚烯烴或組分(A)及(D)。例如基本上不含或替代地不含有乙烯/不飽和羧酸酯共聚物、聚(C4
-C40
) α-烯烴均聚物,或聚苯乙烯。否則,本發明組合物可以含有其他聚合物,只要任何其他聚合物不能完全地不利於所述技術解決方案。在此上下文中,基本上組成意謂本發明組合物含有0至1 wt%,或者0至<0.1 wt%,或者0 wt%的任何其他聚合物,不算組分(A)至(O)。
所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物含有隨後更詳細描述的組分(A)至(C)。所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物含有(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物,其為具有乙烯衍生之單體單元及α-烯烴衍生之共聚單體單元的可交聯巨分子。(A)可以由碳及氫原子及視情況存在之矽原子及矽鍵結氧原子組成。(A)可以基本上不含或不含其他雜原子(例如鹵素、N、S、P)。在固化條件(典型地包含加熱至高於160℃或者高於180℃之溫度)下,所述(C)有機過氧化物形成氧自由基。O-自由基自所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物之主鏈或側鏈的內部碳原子抽取氫原子,從而產生內部聚合物鏈碳原子自由基。碳自由基偶合而形成交聯的乙烯/α-烯烴共聚物。所述交聯係在固化條件下經由固化反應發生,從而形成交聯的乙烯/α-烯烴共聚物,其為網路狀聚合物。
所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物可以是單部分調配物,或者兩部分調配物,或者三部分調配物。單部分調配物包含組分(A)至(C)及視情況存在之任何組分(諸如組分(D)至(O))的單一混合物,其為所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物。兩部分調配物可以包含第一及第二部分,其中所述第一部分主要由以下組成:(A)可交聯的乙烯/α-烯烴共聚物及視情況存在之(D)補充聚合物,且其中所述第二部分主要由以下組成:含有組分(B)至(C)中之至少一者及視情況存在之任何組分(諸如添加劑(D)至(O))的添加劑母料組合物。剩餘組分(B)至(C)及視情況存在之任何組分(諸如添加劑(D)至(O))可以存在於第一部分或第二部分或兩者中。所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物可以由所述兩部分調配物製成,其係藉由合併所述第一及第二部分以得到其混合物作為過氧化物可固化乙烯共聚物組合物。所述三部分調配物可以與所述兩部分調配物相同,其例外之處為組分(C)及視情況存在之任何(G)PDMS流體不存在於所述第一或第二部分中,但組分(C)有機過氧化物及視情況存在之組分(G)PDMS流體包含第三部分。當(C)及視情況存在之(G)包含第三部分時,所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物可以如下製成:合併第一及第二部分以得到其混合物,所述混合物含有組分(A)、(B)、任何(D)及視情況存在之任何組分(H)至(O);必要時,視情況將所述混合物粒化以得到所述混合物的丸粒形式;且接著使第一與第二部分之混合物(例如丸粒)與第三部分(亦即,(C)有機過氧化物,及視情況存在之(G)PDMS流體)接觸以得到所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物。一般而言,組分(A)至(C)、視情況存在之(D)及視情況存在之任何組分(諸如添加劑(E)至(O))的合併或混合(接觸)可以在約20℃至100℃的溫度下進行2至100小時,例如50℃至80℃進行6至24小時。當合併組分(A)、(B)、視情況存在之(D)及任何組分(E)至(O)時,可以使用較高溫度,以得到缺乏(C)有機過氧化物的混合物,且之後,可以將混合物冷卻至低於固化溫度的溫度後與(C)有機過氧化物合併或接觸。組分(A)至(C)與視情況存在之(D)與視情況存在之任何組分(D)至(O)的任何組合不能存在於單部分調配物中或兩部分調配物之第一部分或第二部分中的內在原因不存在。(A)至(O)通常不存在任何不相容性。
在一些態樣中,態樣2之實施例(i)至(i)中之任一者的所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物之特徵為可水解的經矽烷接枝之可交聯乙烯/α-烯烴共聚物,其藉由將烯烴官能性可水解矽烷(例如乙烯基三甲氧基矽烷)在反應後接枝至前述實施例(i)至(ii)中之任一者共聚物(A)上來製成。
在一些態樣中,態樣2之實施例(i)至(ii)中之任一者的所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物之特徵為特性(a)至(c)中之至少一者或者兩者或者每一者:(a1)撓曲模數(2%正割)為500至40,000 psi(3至276 MPa),或者500至20,000 psi(3至138 MPa),或者500至6,500 psi(3至45 MPa),或者500至4,501 psi(3至31 MPa),或者500至4001 psi(3至28 MPa),或者500至3501 psi(3至24 MPa),或者900至2010 psi(6至14 MPa),所有均根據ASTM D790-15e2量測及/或(a2)密度為0.850至0.930 g/cm3
,或者0.850至0.910 g/cm3
,或者0.850至0.890 g/cm3
,或者0.850至0.885 g/cm3
,或者0.850至0.880 g/cm3
,或者0.850至0.875 g/cm3
,或者0.870至0.875 g/cm3
,所有均根據ASTM D792量測;(b)根據ASTM 3418-15、藉由DSC量測的Tg
為-120℃至-30℃,或者-110℃至-50℃;(c)根據ASTM D1238-04量測的熔融指數(190℃,2.16千克(kg),「I2
」)為0.3至30 dg/min,或者0.5至20.0 dg/min。在一些態樣中,實施例(i)至(ii)中之任一者的所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物獨立地進一步以特性(e)為特徵,所述特性(e)為可用二異丙苯基過氧化物固化,但缺乏TAP,不含TAP的比較交聯乙烯/α-烯烴共聚物具有大於0.1%或者大於0.3%或者大於0.5%的DF(130℃,60 Hz,2 kV)。在一些態樣中,(A)的特徵為特性(a1);或者特性(a2);或者特性(b);或者特性(c);或者特性(a1)及(a2);或者特性(a1)或(a2)及(b);或者特性(a1)或(a2)及(c);或者特性(a1)、(a2)、(b)及(c)。
組分(A):可交聯的乙烯/α-烯烴共聚物。「共聚物」為具有單體單元的大分子或大分子集合,其藉由使單體及一種或多種不同類型的共聚單體單元聚合而製成,藉由使一種或多種不同α-烯烴共聚單體及視情況存在之非共軛二烯聚合而製成。單體及共聚單體為可聚合分子。單體單元(monomeric unit),亦稱為單體單元(monomer unit)或「單元(mer)」為單一單體分子向大分子結構貢獻(衍生)的最大組成單元。共聚單體單元為單一共聚單體分子向大分子結構貢獻(衍生)的最大組成單元。各單元典型地為二價。「二聚物」為由一種單體與一種共聚單體製成的共聚物。「三聚物」為由一種單體與兩種不同共聚單體製成的共聚物。「乙烯/α-烯烴共聚物」為此類共聚物,其中單體單元衍生自單體乙烯(CH2
=CH2
)且每個分子平均包含至少50重量%的大分子且共聚單體單元衍生自至少一種α-烯烴共聚單體及視情況存在之第二α-烯烴共聚單體或非共軛(C6
-C20
)二烯。各種共聚單體可以獨立地具有氫原子及每個分子3至20個碳原子。所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物可以呈顆粒或丸粒之塊體形式。
在一些上述態樣中,所述α-烯烴共聚單體可以是(C3
-C20
) α-烯烴,或者(C4
-C20
) α-烯烴,或者(C4
-C8
) α-烯烴。所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物可以是相應的乙烯-(C3
-C20
) α-烯烴共聚物(例如二聚物或三聚物),其各自獨立地以特性(a)至(c)中之至少一者或者兩者或者每一者及視情況存在之(e)為特徵。乙烯-(C3
-C20
) α-烯烴二聚物主要由乙烯衍生之單體單元及(C3
-C20
) α-烯烴衍生之共聚單體單元組成。乙烯-(C3
-C20
) α-烯烴三聚物主要由乙烯衍生之單體單元、第一(C3
-C20
) α-烯烴衍生之共聚單體單元及第二(C3
-C20
) α-烯烴衍生之共聚單體單元組成。第一(C3
-C20
) α-烯烴衍生之共聚單體單元衍生自第一(C3
-C20
) α-烯烴且第二(C3
-C20
) α-烯烴衍生之共聚單體單元衍生自第二(C3
-C20
) α-烯烴,其中第一及第二(C3
-C20
) α-烯烴為不同的(例如第一(C3
-C20
) α-烯烴為丙烯且第二(C3
-C20
) α-烯烴為1-己烯)。乙烯單體單元可以佔乙烯-(C3
-C20
) α-烯烴二聚物的99至51 wt%,或者95至60 wt%,或者90至70 wt%,或其單點排列,諸如99至70 wt%或90至60 wt%。(C3
-C20
) α-烯烴共聚單體單元可以佔乙烯-(C3
-C20
) α-烯烴二聚物的1至49 wt%,或者5至40 wt%,或者10至30 wt%,或其單點排列,諸如1至30 wt%或10至40 wt%。wt%值為每個乙烯-(C3
-C20
) α-烯烴二聚物分子之平均值。α-烯烴共聚單體僅含一個碳碳雙鍵(C=C),所述碳碳雙鍵定位於末端碳原子處。(C3
-C20
) α-烯烴可以是(C4
-C8
) α-烯烴且乙烯-(C3
-C20
) α-烯烴共聚物可以是乙烯-(C4
-C8
) α-烯烴二聚物,所述二聚物以特性(a)至(c)中之至少一者或者兩者或者每一者及視情況存在之(e)為特徵。(C3
-C20
) α-烯烴可以是直鏈、分支鏈或含環。在一些態樣中,(C3
-C20
) α-烯烴為(C3
-C10
) α-烯烴,或者(C4
-C8
) α-烯烴,或者(C10
-C20
) α-烯烴。適合(C3
-C20
) α-烯烴之實例為丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯、1-十四烯、1-十六烯及1-十八烯。(C3
-C20
) α-烯烴未經取代或在飽和(sp3
)碳原子上經環烷基取代,諸如3-環己基-1-丙烯及乙烯基環己烷。乙烯-(C3
-C20
) α-烯烴二聚物之實例為乙烯/丙烯二聚物、乙烯/1-丁烯二聚物、乙烯/1-己烯二聚物,及乙烯/1-辛烯二聚物。乙烯-(C3
-C20
) α-烯烴三聚物之實例為乙烯/丙烯/1-辛烯三聚物、乙烯/丙烯/1-丁烯三聚物,及乙烯/1-丁烯/1-辛烯三聚物。乙烯-(C3
-C20
) α-烯烴共聚物可以是乙烯-(1-辛烯)二聚物。適合乙烯-(C3
-C20
) α-烯烴共聚物之實例為經由分子催化劑製成的乙烯-1-辛烯共聚物,其特徵為:根據ASTM D792量測的密度為0.872 g/cm3
;根據ASTM D1238量測的熔融指數(190℃,2.16 kg)為4.8 g/10 min;根據ASTM D790-15e2量測的撓曲模數(2%正割)為1570 psi(10.8 MPa);及根據ASTM 3418-15、藉由差示掃描熱量測定法(DSC)量測的玻璃轉移溫度(Tg
)為-53℃;在商業上其可作為陶氏化學公司(The Dow Chemical Company)的Developmental XUS 38660.00聚烯烴彈性體獲得。
在一些上述態樣中,用於製備所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物的共聚單體可以為丙烯與非共軛(C6
-C20
)二烯之組合且所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物可以為乙烯-丙烯-(C4
-C20
)二烯三聚物(EPDM),所述三聚物之特徵為特性(a)至(d)中之至少一者或者兩者或者每一者及視情況存在之(e)。EPDM主要由乙烯衍生之單體單元、丙烯衍生之共聚單體單元及非共軛(C6
-C20
)二烯衍生之共聚單體單元組成。所述乙烯單體單元可以佔EPDM之99至51 wt%,或者95至60 wt%,或者90至70 wt%,或其單點排列,諸如99至70 wt%或90至60 wt%。烯系單體單元wt%可以根據ASTP D3900量測。(C3
-C20
) α-烯烴共聚單體單元可以佔EPDM之1至48.1 wt%,或者5至39.1 wt%,或者10至29.1 wt%,或其單點排列,諸如1至39.1 wt%或10至48.1 wt%。非共軛(C6
-C20
)二烯可以佔EPDM之0.1至10.0 wt%,或者0.2至5.0 wt%,或者0.3至3.0 wt%。wt%值為每個EPDM分子之平均值。乙烯、丙烯及非共軛(C6
-C20
)二烯單元之總重量佔EPDM之100 wt%。非共軛(C6
-C20
)二烯僅含有兩個碳碳雙鍵。(C4
-C20
)二烯之C=C為非共軛的。在一些態樣中,非共軛(C6
-C20
)二烯為非共軛(C6
-C15
)二烯,或者非共軛(C6
-C8
)二烯。適合非共軛(C6
-C20
)二烯之實例為1,4-己二烯、1,6-辛二烯、1,7-辛二烯、1,9-癸二烯;分支鏈非環狀二烯,諸如5-甲基-1,4-己二烯、3,7-二甲基-1,6-辛二烯、3,7-二甲基-1,7-辛二烯,及二氫月桂烯與二氫羅勒烯之混合異構體;單環脂環族二烯,諸如1,3-環戊二烯、1,4-環己二烯、1,5-環辛二烯及1,5-環十二碳二烯;及多環脂環族稠合及橋接環二烯,諸如四氫茚、甲基四氫茚、二環戊二烯,及雙環-(2,2,1)-庚-2,5-二烯;烯基、亞烷基、環烯基及亞環烷基降冰片烯,諸如5-亞乙基-2-降冰片烯、5-亞甲基-2-降冰片烯、5-丙烯基-2-降冰片烯、5-亞異丙基-2-降冰片烯、5-(4-環戊烯基)-2-降冰片烯、5-亞環己基-2-降冰片烯、5-乙烯基-2-降冰片烯,及降冰片二烯。在一些態樣中,(C6
-C20
)二烯為1,4-己二烯(「HD」)、5-亞乙基-2-降冰片烯(「ENB」)、5-亞乙烯基-2-降冰片烯(「VNB」)、5-亞甲基-2-降冰片烯(「MNB」),或二環戊二烯(「DCPD」)。在其他態樣中,非共軛(C6
-C20
)二烯為1,4-己二烯或1,7-辛二烯。所述非共軛(C6
-C20
)二烯可以為1,4-己二烯、1,6-己二烯、二環戊二烯、亞乙基降冰片烯或乙烯基降冰片烯;且所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴三聚物可以分別為以特性(a)至(d)中之至少一者或者兩者或者每一者及視情況存在之(e)為特徵的乙烯-丙烯-1,4-丁二烯三聚物;以特性(a)至(d)中之至少一者或者兩者或者每一者及視情況存在之(e)為特徵的乙烯-丙烯-1,4-己二烯三聚物;以特性(a)至(d)中之至少一者或者兩者或者每一者及視情況存在之(e)為特徵的乙烯-丙烯-1,6-己二烯三聚物;以特性(a)至(d)中之至少一者或者兩者或者每一者及視情況存在之(e)為特徵的乙烯-丙烯-二環戊二烯三聚物;以特性(a)至(d)中之至少一者或者兩者或者每一者及視情況存在之(e)為特徵的乙烯-丙烯-亞乙基降冰片烯三聚物;或以特性(a)至(d)中之至少一者或者兩者或者每一者及視情況存在之(e)為特徵的乙烯-丙烯-乙烯基降冰片烯三聚物。適合EPDM之一個實例為使用分子催化劑製成的乙烯-丙烯-二烯三聚物,所述三聚物具有72.0 wt%烯系單體含量(根據ASTM D3900B量測)及1.0 g/10 min.之熔融指數(190℃,2.16 kg);其在商業上作為埃克森美孚(ExxonMobil)的VISTALON EPDMs(諸如VISTALON 722)獲得;所述二烯可以為1,4-己二烯、VNB或ENB。EPDM之另一實例為使用分子催化劑製成的乙烯-丙烯-二烯三聚物;其在商業上作為NORDEL IP EPDMs(諸如具有71 wt%烯系單體單元含量及小於1 wt% ENB共聚單體單元含量的NORDEL IP 3722P EL烴橡膠)獲自陶氏化學公司。ENB wt%可以根據ASTM D6047量測。
在一些態樣中,用於製備(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物或(D)補充聚合物的共聚單體可以進一步包括烯烴官能性可水解矽烷,諸如Chaudhary之WO 2016/200600 A1(PCT/US16/033879,2016年5月24日提申)之段落[0019];或Meverden等人之US 5,266,627的可水解矽烷單體。烯烴官能性可水解矽烷可以接枝(反應後)至共聚物(A)上或接枝至補充聚合物(D)上。或者,烯烴官能性可水解矽烷可以與乙烯、α-烯烴及視情況存在之第二共聚單體(諸如第二α-烯烴或非共軛二烯)共聚,以直接製備含有可水解矽烷基的所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物。或者,可以使烯烴官能性可水解矽烷與乙烯及不飽和羧酸酯共聚單體共聚以直接製備含有可水解矽烷基的所述(D)實施例可交聯乙烯/不飽和羧酸酯共聚物。在一些態樣中,烯烴官能性可水解矽烷為乙烯基三甲氧基矽烷(VTMS)、乙烯基三乙氧基矽烷(VTES)、乙烯基三乙醯氧基矽烷,或γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷且可水解矽烷基為2-三甲氧基矽烷基乙基、2-三乙氧基矽烷基乙基、2-三乙醯氧基矽烷基乙基,或3-三甲氧基矽烷基丙氧基羰基乙基或3-三甲氧基矽烷基丙氧基羰基丙基。
(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物、其特性及量之其他實施例早有描述且舉例說明於下述本發明實例中。具有特性(a)至(d)中之至少一者或者兩者或者每一者及視情況存在之(e)的所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物通常已知且可以獲自商業供應商(例如陶氏化學公司)或可以藉由在使用或不使用催化劑的情況下使乙烯與一種或多種烯烴官能性共聚單體共聚來製成,以得到所述共聚物。
適於製備(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物及(D)補充聚合物的聚合方法通常已熟知。舉例而言,可交聯乙烯/α-烯烴共聚物可以藉由使乙烯與一種或多種烯烴官能性共聚單體在反應器中、在低壓力(例如使用催化劑)或高壓力(例如不使用催化劑)下共聚而製成,以得到所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物。或者,所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物可以藉由反應後接枝方法製成,諸如視情況用過氧化物或催化劑起始或加速,將聚乙烯與共聚單體(諸如烯烴官能性可水解矽烷)一起反應擠出,以製成所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物之接枝共聚物形式。(D)補充聚合物(特定言之,烯系聚合物)可以類似方式製成。
組分(B):磷酸三烯丙酯或TAP為式O=P(OCH2
C(H)=CH2
)3
化合物。其可市購。(B)TAP及其量之實施例早有描述且舉例說明於下述本發明實例中。
組分(C):有機過氧化物。所述(C)有機過氧化物可以佔所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物的0.05至4.5 wt%,或者0.1至3 wt%,或者0.5至2.5 wt%。所述(C)有機過氧化物可具有式RO
-O-O-RO
,其中各RO
獨立地為(C1
-C20
)烷基或(C6
-C20
)芳基。各(C1
-C20
)烷基獨立地未經取代或經1或2個(C6
-C12
)芳基取代。各(C6
-C20
)芳基未經取代或經1至4個(C1
-C10
)烷基取代。所述(C)有機過氧化物可為早期描述之有機過氧化物中的任一者,或其任何兩者或超過兩者之組合。在一些態樣中,僅使用單一類型的(C)有機過氧化物,例如第三丁基異丙苯過氧化物與雙(第三丁基過氧基異丙基)苯之20:80(wt/wt)摻混物(例如LUPEROX D446B,其可購自Arkema),或者二異丙苯基過氧化物(例如購自AkzoNobel的PERKADOX BC-FF)。
視情況存在之組分(D)補充聚合物選自乙烯/不飽和羧酸酯共聚物、聚乙烯均聚物、非(分子催化劑)形成之乙烯/α-烯烴共聚物及基於丙烯的聚合物。聚乙烯均聚物由乙烯單體單元組成。非(分子催化劑)形成的乙烯/α-烯烴共聚物包含乙烯單體單元及烯烴共聚單體單元。在一些態樣中,非(分子催化劑)形成的乙烯/α-烯烴共聚物係藉由在使用齊格勒-納塔催化劑或不使用任何催化劑的情況下使乙烯與α-烯烴如同高壓聚合而共聚來製成。聚乙烯均聚物或非(分子催化劑)形成的乙烯/α-烯烴共聚物可以不含共價鍵結的矽原子,或者,所述聚乙烯均聚物或非(分子催化劑)形成的乙烯/α-烯烴共聚物可以進一步含有可水解矽烷基官能基(例如三甲氧基矽烷基),其可以如本文所述來製成。「基於丙烯的聚合物」為僅具有衍生自單體丙烯(CH3
CH2
=CH2
)之重複單元的聚丙烯均聚物,或具有衍生自單體丙烯(CH3
CH2
=CH2
)之單體單元與衍生自一種或多種烯烴官能性共聚單體之一種或多種共聚單體單元的基於丙烯之共聚物。所述丙烯單體單元每個分子平均包含至少50重量%之基於丙烯之共聚物大分子。共聚單體單元獨立地衍生自早先針對乙烯/α-烯烴共聚物描述的一種或多種烯烴官能性共聚單體。在一些態樣中,製備基於丙烯之共聚物之共聚單體單元所用的烯烴官能性共聚單體為早先描述且以引用之方式併入本文中的(C3
-C20
) α-烯烴。
在一些態樣中,(D)補充聚合物不存在於過氧化物可固化乙烯共聚物組合物中,且因此不存在於自其製成的本發明交聯產物中。在一些態樣中,(D)存在於過氧化物可固化乙烯共聚物組合物中且(D)為乙烯/不飽和羧酸酯共聚物;或者,(D)為聚乙烯均聚物;或者,(D)為非(分子催化劑)形成的乙烯/α-烯烴共聚物;或者,(D)為基於丙烯的聚合物。乙烯/不飽和羧酸酯共聚物可以為乙烯/羧酸乙烯酯共聚物,諸如乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)共聚物或乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯(EAA)共聚物,諸如乙烯/丙烯酸乙酯(EEA)共聚物。在一些態樣中,(D)存在且為聚丙烯均聚物。在一些態樣中,(D)存在且為聚丙烯共聚物,其典型地分別含有至少60 wt%,或者至少70 wt%,或者至少80 wt%丙烯單體單元;至少1 wt%共聚單體單元;及至多40 wt%,或者至多30 wt%,或者至多20 wt%共聚單體單元。(D)之其他實施例、其特性及量早有描述且舉例說明於下述本發明實例中。
適用作(D)之聚乙烯均聚物之實例為0.910至0.940 g/cm3
密度的低密度聚乙烯(LDPE)及密度高達0.965 g/cm3
的高密度聚乙烯。不使用分子催化劑製成之適用作(D)的基於乙烯之共聚物係藉由在非(分子催化劑)存在下或不使用催化劑的情況下使乙烯與烯烴官能性共聚單體共聚來製成。或者,(D)根據ASTM D1238-04量測,可以具有2至60 g/10 min.,或者5至40 g/10 min.的熔融指數(190℃,2.16 kg)。
視情況存在之組分(E)至(O)。視情況,過氧化物可固化乙烯共聚物組合物及/或藉由使其固化而自其製成的交聯乙烯/α-烯烴共聚物可以含有零、一種或多種添加劑及/或零、一種或多種液體芳族或飽和烴(LASH)。任何組分(G)至(O)當存在時,可以獨立地為>0.00至2.00 wt%,或者0.01至1.00 wt%的過氧化物可固化乙烯共聚物組合物。
視情況存在之組分(E)抗氧化劑。所述(E)抗氧化劑之作用為向過氧化物可固化乙烯共聚物組合物及/或過氧化物固化半導體產品提供抗氧化特性。適合(E)之實例為雙(4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯基)胺(例如NAUGARD 445);2,2'-亞甲基-雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)(例如VANOX MBPC);2,2'-硫基雙(2-第三丁基-5-甲基苯酚(CAS編號90-66-4,商業上為LOWINOX TBM-6);2,2'-硫基雙(6-第三丁基-4-甲基苯酚(CAS編號90-66-4,商業上為LOWINOX TBP-6);參[(4-第三丁基-3-羥基-2,6-二甲基苯基)甲基]-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮(例如CYANOX 1790);季戊四醇肆(3-(3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥基苯基)丙酸酯(例如IRGANOX 1010,CAS編號6683-19-8);3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥基苯丙酸2,2'-硫代二乙二基酯(例如IRGANOX 1035,CAS編號41484-35-9);及硫代二丙酸二硬脂酯(「DSTDP」)。在一些態樣中,(E)為雙(4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯基)胺(例如NAUGARD 445,其可購自Addivant,美國康乃狄格州丹柏立(Danbury, Connecticut, U.S.A.))。(E)可以為過氧化物可固化乙烯共聚物組合物之0.01至1.5 wt%,或者0.05至1.2 wt%,或者0.1至1.0 wt%。
視情況存在之組分(F)助劑不為TAP。所述(F)可以為每個分子平均具有一個或多個-CH2
=CH2
基團的化合物。(F)之實例描述如上。在一些態樣中,(F)為不飽和有機磷化合物。在一些態樣中,(F)為α-甲基苯乙烯二聚物(AMSD)或二異丙烯基苯(DIPB)或異氰尿酸三烯丙酯(TAIC)。AMSD可以為例如得自NOF公司的Nofmer MSD且亦稱為2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(CAS 6362-80-7)。DIPB可以為1,3-二異丙烯基苯(1,3-DIPB,CAS 3748-13-8,Sigma-Aldrich)。當存在時,(F)的濃度可以為所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物的0.05至1.0 wt%,或者0.10至0.90 wt%,或者0.1至0.60 wt%。
視情況存在之組分(H)位阻胺穩定劑。所述(H)為具有位阻胺基官能基的一種化合物,其抑制(C)有機過氧化物氧化性降解且亦可減少酸催化(C)有機過氧化物降解。適合(H)之實例為丁二酸二甲酯與4-羥基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶-乙醇形成的聚合物(CAS編號65447-77-0,商業上為LOWILITE 62)。
視情況存在之組分(I)阻燃劑。(I)減少所述交聯乙烯/α-烯烴共聚物之可燃性。阻燃劑之實例為有機鹵素化合物,包括溴化阻燃劑;無機增效化合物,諸如二氧化二銻;有機磷化合物;無機磷化合物;金屬水合物;金屬碳酸鹽;及其中任何兩者或超過兩者之混合物。
視情況存在之組分(J)抗水樹劑或抗電樹劑。抗水樹劑為一種抑制水樹的化合物,水樹為聚烯烴當暴露於電場與濕氣或水分之組合影響時發生降解的過程。抗電樹劑為一種抑制電樹的化合物,電樹為固體電絕緣因部分放電所致的電擊穿前過程。電樹能在水不存在的情況下發生。水樹及電樹為含有經塗佈導體之電纜的問題,其中塗層含有聚烯烴。所述(J)可以為聚(乙二醇)(PEG)。
視情況存在之組分(K)著色劑。例如顏料或染料。例如二氧化鈦。
組分(N)防焦劑。防焦劑之實例為US 6277925B1第2欄第62行至第3欄第46行中所述的含烯丙基化合物。
組分(O)填充劑。所述(O)填充劑可以為煅燒黏土、有機黏土、碳黑、氧化鈦,或疏水性煙霧狀二氧化矽,諸如以CAB-O-SIL商標購自Cabot公司的彼等物。所述(O)填充劑可以具有阻燃效應。
組分(E)至(O)之其他實施例、其特性及量早有描述且組分(E)、(F)、(H)及(J)之其他實施例舉例說明於下述本發明實例中。組分(E)及(H)至(K)及(N)為添加劑,其可以向所述組合物及/或所述產物賦予除交聯密度之外的一種或多種有益特性。(G)PDMS流體為添加劑,其可以噴塗於過氧化物可固化乙烯共聚物組合物丸粒上以增強其擠出。所述(L)LASH為添加劑,其可以用於製備、淨化或載運所述過氧化物可固化聚合物組合物或交聯的乙烯/α-烯烴共聚物。組分(E)至(O)為與組分(A)至(D)不同且彼此不同的化合物/材料。交聯的乙烯/α-烯烴共聚物中典型地不移除添加劑。(G)PDMS流體及(L)LASH在化學上呈惰性且可以具有揮發性及可移除性。
另外,所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物可以進一步包含0.005至0.5 wt%之一種或多種視情況存在之添加劑中之每一者,所述添加劑選自載體樹脂、腐蝕抑制劑(例如SnSO4
)、潤滑劑、加工助劑、防黏劑、抗靜電劑、成核劑、助滑劑、塑化劑、增黏劑、界面活性劑、增量油、除酸劑、電壓穩定劑、抗氧化劑及金屬去活化劑。
為了促進組分(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物與組分(B)及(C)及視情況存在之任何組分(D)至(O)的混合,組分(B)及(D)及任何組分(D)至(O)中的一者或多者可以添加劑母料形式提供。添加劑母料可以含有(B)及(C)及視情況存在之(D)至(O)中之一者或多者於載體樹脂中的分散體。載體樹脂可以為EVA共聚物、EAA共聚物,或聚(1-丁烯-共-乙烯)共聚物。併入過氧化物可固化乙烯共聚物組合物中之載體樹脂的量可以為0至<10 wt%,或者0 wt%,或者>0至5 wt%。在添加劑母料中,載體樹脂可以佔添加劑母料總重量之≥90 wt%至<100 wt%且(B)及(C)及視情況存在之任何一種或多種組分(D)至(O)合起來可以佔添加劑母料總重量之>0 wt%至≤ 10 wt%。在一些態樣中,可以將1至20重量份之添加劑母料與99至80重量份之(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物顆粒混合或摻混以得到其製備性混合物或摻混物,接著可以根據本文所述之方法粒化以得到丸粒。接著可以使所述丸粒與適量的(C)有機過氧化物接觸以得到過氧化物可固化乙烯共聚物組合物。或者,添加劑母料中可以包括(C)有機過氧化物且添加劑母料在其製備及與(A)混合期間的溫度可以保持充分地低於(C)之10小時半衰期溫度。
交聯的乙烯/α-烯烴共聚物。交聯的乙烯/α-烯烴共聚物含有網路狀聚烯烴樹脂,所述樹脂含有在過氧化物可固化乙烯共聚物組合物固化期間所形成的C-C鍵交聯。所述網路狀聚烯烴樹脂包含使(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物或當存在時(D)補充聚合物偶合的產物。也可以使用使乙烯/α-烯烴共聚物或(D)(當存在時)交聯的其他方法,包括輻射交聯,及在其中(A)及/或(D)含有早先所論述之可水解矽烷基基團的實施例中,水分誘導交聯。交聯的乙烯/α-烯烴共聚物亦可以含有固化副產物,諸如(C)有機過氧化物反應之醇產物。當所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步含有視情況存在之任何組分(D)至(O)中的一者或多者時,所述交聯乙烯/α-烯烴共聚物亦可以含有視情況存在之組分(D)至(O)中之任何一或多者,或其在所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物固化期間形成的反應產物。可以自交聯的乙烯/α-烯烴共聚物中移除任何(L)LASH及任何其他揮發性化合物(例如未反應的共聚單體)以得到交聯的乙烯/α-烯烴共聚物,所述交聯的乙烯/α-烯烴共聚物獨立地不含或含有>0至<1 wt%之LASH中之每一者及任何其他揮發性化合物。此類移除可以藉由任何適合之方式進行,諸如傾析、去揮發、蒸餾、蒸發、過濾、用惰性氣體(例如無水N2
氣體)鼓泡,及汽提。交聯的乙烯/α-烯烴共聚物可以呈分開的固體形式或呈連續形式。分開的固體形式可以包含顆粒、丸粒、粉末,或其任何兩者或超過兩者之組合。所述連續形式可以為成型部分(例如吹塑成型部分)或擠出部分(例如經塗佈導體或電纜)
經塗佈之導體。經塗佈之導體可以為絕緣的電/光導體,其可以為絕緣電導體、絕緣光導體,或絕緣電光導體。絕緣的光導體可包括用於資料傳輸應用中之經塗佈光纖及/或光纖(optical fiber/fiber optic)纜線。絕緣的電導體可包括經塗佈之金屬線及/或電纜,包括低、中、高及超高電壓電傳輸應用中使用的電力電纜。絕緣的電光導體可包括資料傳輸與電傳輸應用中使用的光纖與金屬線之經塗佈組合。「電線」意謂單股或單絲之導電材料,例如導電金屬,諸如銅或鋁,或單股或單絲之光纖。「電纜」與「電力電纜」同義且意謂包含至少一根電線或光纖或其組合之絕緣導體,其安置於可以稱為鞘、護套(保護性外套)或塗層的覆蓋物內。當絕緣導體含有電線時,其可以稱為絕緣電導體;當其含有光纖時,其可以稱為絕緣光導體。可以設計且構築用於中、高或超高電壓應用中的絕緣電導體。適合電纜設計之實例繪示於US 5,246,783;US 6,496,629;及US 6,714,707中。
絕緣電/光導體可以含有導體核心及圍繞其安置的外部單層覆蓋物或外部多層覆蓋物以便保護導體核心且將導體核心與外部環境隔離。導體核心可以由一根或多根金屬線、一根或多根光纖或其組合組成。當導體核心含有兩根或超過兩根金屬線及/或光纖時,可以將金屬線再分成離散線束且可以將光纖再分成離散光纖束。導體核心中之每根電線或光纖不論成束或不成束,均可以個別地塗有絕緣層且/或離散束可以塗有絕緣層。單層覆蓋物或多層覆蓋物(例如單層或多層塗層或鞘)主要作用是保護導體核心或將導體核心與外部環境(諸如日光、水、熱、氧氣、其他導電材料(例如防止短路)及/或其他腐蝕性材料(例如化學煙塵))隔離。
一個絕緣電/光導體至下一個之單層或多層覆蓋物可以不同方式配置,此視其相應預定用途而定。舉例而言,檢視橫截面,絕緣電導體之多層覆蓋物自其最內層至其最外層可以依序配置有以下組分:內部半導體層、包含交聯乙烯/α-烯烴共聚物(本發明交聯產物)的交聯聚烯烴絕緣層、外部半導體層、金屬屏蔽件,及保護鞘。所述層及鞘沿周向及同軸(縱向)為連續的。所述金屬屏蔽件(接地)為同軸連續的,且沿周向為連續的(層)或不連續的(帶或線)。視預定應用而定,用於絕緣光導體的多層覆蓋物可以省去半導體層及/或金屬屏蔽件,但可包括遮光材料以防止光纖之間串音,及/或防撓材料,諸如聚合物纖維或其束,以防止過度彎曲引起光纖斷裂。外部半導體層當存在時可以由過氧化物交聯半導體產物組成,其可自交聯聚烯烴層剝離。
導電方法。本發明導電方法可以使用本發明之經塗佈導體,所述導體包含絕緣電導體實施例或絕緣電光導體實施例。
有利地,吾等發現交聯的乙烯/α-烯烴共聚物產物(本發明交聯產物)展現足夠的可撓性及令人滿意的熱或氧化性穩定性,以用作絕緣電/光導體之單層覆蓋物或多層覆蓋物中的交聯聚烯烴絕緣層。所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物(本發明組合物)適用於製備本發明交聯產物。本發明組合物固化之後,所得本發明交聯產物之特徵可以為增強(亦即,增加)的TER(7d或28d,136℃)、增強(亦即,增加)的OIT(O2
,185℃),及/或不變或惡化小於三倍(亦即,增加<3倍)或者不變或惡化小於兩倍(亦即,增加<2倍)的DF(130℃,60 Hz,2 kV),所有均相對於不含TAP的比較組合物及自其製成之不含TAP的比較交聯產物而言。在一些態樣中,交聯的乙烯/α-烯烴共聚物產物進一步藉由限制條件(i)至(iii)中之任一者定義:(i)特徵在於TER(7d或28d,136℃)為至少20%,或者至少40%,或者至少50%,或者至少60%,或者至少65%,且至多200%,或者至多150%,或者至多120%,或者至多110%,或者至多100%;(ii)特徵在於OIT(O2
,185℃)為至少6分鐘,或者至少10分鐘,或者至少20分鐘,或者至少30分鐘,且至多60分鐘,或者至多50分鐘,或者至多45分鐘;及(iii)(i)與(ii)。在一些態樣中,交聯的乙烯/α-烯烴共聚物產物進一步藉由(iv)定義:DF(130℃,60 Hz,2 kV)為0.05%至1.10%,或者0.10%至1.10%,或者0.50%至1.10%。在一些態樣中,本發明組合物以自其製成之本發明交聯產物為特徵,且本發明交聯產物以前述限制條件(i)至(iv)中之任一者為特徵。相比之下,由組成上與本發明組合物相同、但比較組合物不含(不含有)磷酸三烯丙酯之非本發明比較過氧化物可固化乙烯共聚物組合物製成的非本發明比較交聯產物可以具有以下特徵:TER(7d或28d,136℃)小於50%,或者小於40%,或者小於30%,或者小於20%;及/或OIT(O2
,185℃)為至多10分鐘,或者至多5分鐘。本發明的絕緣電/光導體適用於資料傳輸應用及/或電傳輸應用,包括低、中、高及超高電壓應用。
本發明組合物(例如態樣1至7)及產物(例如態樣9至11)適用於多種應用,包括用作經塗佈導體(例如絕緣電導體)之塗層組分,諸如用於電力或電信行業中的經塗佈電線或經塗佈電纜,包括中電壓、高電壓及超高電壓電纜。例如中電壓電纜。
未填充及填充組合物之實施例之測試樣品可以單獨地製成壓縮成型薄片。這些組合物之機械特性可以使用自壓縮成型薄片切下之測試樣品表徵。
烯烴聚合催化劑包括齊格勒-納塔催化劑、鉻催化劑及分子催化劑。齊格勒-納塔(Z-N),諸如TiCl4
/MgCl2
,及鉻催化劑,諸如氧化鉻/矽膠,為非均質的,原因在於其催化位點並非來源於單一分子種類。非均質催化劑產生的聚烯烴具有寬分子量分佈(MWD)及寬化學組成分佈(CCD)。分子催化劑均質的原因在於其理論上具有單一催化位點,所述單一催化位點來源於具有限定之配位體及結構的配位體-金屬錯合物分子。因此,分子催化劑產生的聚烯烴具有窄CCD及窄MWD,接近但在實務上不能達到Mw/Mn=2之理論極限。茂金屬為含有未經取代之環戊二烯基配位體(Cp)的分子催化劑。後茂金屬為含有一種或多種經取代CP配位體的茂金屬衍生物,諸如幾何構型受約束之催化劑,或為非夾心錯合物。後茂金屬催化劑之實例為雙苯基苯氧基催化劑、幾何構型受約束之催化劑、亞胺基-醯胺基型催化劑、吡啶基-醯胺催化劑、亞胺基-烯醯胺基催化劑、氨基妥普尼亞胺基催化劑(aminotroponiminato catalysts)、醯胺基喹啉催化劑、雙(苯氧基-亞胺)催化劑,及膦醯亞胺催化劑。
組合物製備方法。(比較實例或本發明實例之)過氧化物可固化乙烯共聚物組合物的熔融摻混組分在Banbury混配機中使用150℃之典型混配溫度、60至65轉/分鐘(rpm)之轉速或在ZKS雙螺桿擠出機中使用160℃或高於160℃(例如200℃)之擠出溫度及例如200 rpm之螺桿速度。就實驗室規模程序而言,使用分批混合器及單螺桿擠出機進行熔融摻混及粒化。將過氧化物及任何其他液體添加劑在50℃至80℃之含有所摻混添加劑之丸粒中浸漬6至24小時。下述製備方法1為實驗室規模程序之一個實例。
壓縮成型薄片製備方法:交聯產物可以製備為壓縮成型薄片形式,其藉由將過氧化物可固化乙烯共聚物組合物在以下條件下壓縮成型為不同厚度之薄片(視測試方案而定(例如50 mil(1.3 mm)厚薄片用於耗散因子測試)):在125℃、500 psi(3.4 MPa)維持3分鐘,隨後在180℃、2500 psi(17 MPa)維持20分鐘,接著在2500 psi壓力下冷卻至30℃,從而得到交聯產物之壓縮成型薄片形式。
密度測試方法:根據ASTM D792-13,藉由排出量測試塑膠密度及比重 ( 相對密度 ) 的標準方法
(Standard Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by Displacement
),方法B(用於在除水之外之液體(例如液體2-丙醇)中測試固體塑膠)量測: 報導單位為公克/立方公分(g/cm3
)。
DF之耗散因子測試方法1(130℃,60 Hz,2 kV):根據ASTM D150-11,固體電絕緣之 AC 損失特徵及電容率 ( 介電常數 ) 的標準測試方法
(Standard Test Methods for AC Loss Characteristics and Permittivity (Dielectric Constant) of Solid Electrical Insulation
)量測,除本文所述之差異之外。針對自50 mil(1.3 mm)厚之薄片切下的交聯環形試樣進行。所述薄片在真空烘箱中、在60℃脫氣五天。使用GUILDLINE高電壓電容電橋單元,型號9920A,以及TETTEX試品座及TETTEX AG儀器的溫度控制單元。在60 Hz及2 kV所施應力下,在130℃(替代溫度25℃、40℃或90℃)測試樣品。相同方法可以用於量測介電常數。1天=24小時。1小時=60分鐘。1分鐘=60秒。
DF之耗散因子測試方法2(100℃,50 Hz,2 kV):在烘箱中藉由具有10 kV電源及浸沒於矽油中之電極系統的QS87電橋如下量測:(1)使交聯薄片在70℃脫氣1。(2)一旦電極溫度升高至約100℃,則將脫氣的薄片置於電極上。(3)在100℃,將電壓提高至2 kV(第一),接著提高至4 kV且返回至2 kV(第二)。(4)在各種應力水準下量測DF且記錄4 kv及第二2 kV及相應電極溫度下的DF。
撓曲模數(2%正割)測試方法:在23℃根據ASTM D790-15e2,非增強型及增強型塑膠及電絕緣材料之撓曲特性的標準測試方法
(Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials
)量測,以2%應變及0.05吋/分鐘(0.127公分/分鐘)量測具有十字頭位置之125 mil(3.18 mm)厚度的壓縮成型試樣,且以磅/平方吋(psi)或等效兆帕斯卡(MPa)表示。
玻璃轉移溫度(Tg
)及熔點測試方法:根據ASTM 3418-15,藉由差示掃描熱量測定法測試熔體之轉移溫度及焓及聚合物之結晶的標準方法
(Standard Test Method for Transition Temperatures and Enthalpies of Fusion and Crystallization of Polymers by Differential Scanning Calorimetry
),藉由差示掃描熱量測定法(DSC)量測,且用攝氏度(℃)表示。
熔融指數I2
測試方法:基於乙烯的(共)聚合物係根據ASTM D1238-04,藉由擠出求積儀測試熱塑性材料之熔體流動速率的標準方法
(Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Platometer
),使用190℃/2.16千克(kg)之條件(先前稱為「條件E」且亦稱為I2
)量測。報導單位為每10分鐘溶離的公克數(g/10 min.)或等效的每1.0分鐘分克數(dg/1 min.)。10.0 dg = 1.00 g。熔融指數與聚乙烯之重量平均分子量成反比,但反比不呈線性。因此,分子量愈高,熔融指數愈低。
OIT(O2
,185℃)之氧化性誘導時間測試方法:在分子氧氛圍下、在185℃用差示掃描量熱計(DSC)量測使藉由壓縮成型薄片製備方法製成之交聯聚烯烴組合物之測試樣品之氧化起始所需的時間。使用TA儀器的裝備有模組DSC標準電池之熱分析Q-1000 DSC單元。使用剃刀片將約2 mg測試樣品切成薄片。將所切測試樣品置放於敞口的DSC鋁罐中。使罐/內容物在50毫升/分鐘(mL/min.)的氮氣流動下、在60℃平衡5分鐘。接著使氣體溫度在氮氣下以20℃/min.提高至185℃,且在氮氣下、在185℃保持5分鐘。接著將氣體切換為分子氧,其流量亦為50 mL/min.,且記錄自氧氣接通(時間0)至DSC中開始出現明顯放熱峰所逝去的時間(分鐘)作為氧化性誘導時間或OIT(O2
,185℃)。至OIT(O2
,185℃)所逝去的時間愈長,測試樣品針對氧化性熱老化的抗性愈強。
TER(7d或28d,136℃)之拉伸伸長保留率測試方法:根據ASTM D638及UL 1581/2556量測交聯但未老化之樣品以及交聯且熱老化(烘箱)樣品的拉伸伸長率(斷裂應變)。所述方法使用20英吋(51 cm)/分鐘之排出速率及具有70 mils(1.8 mm)之標稱厚度的IV型成犬骨形試樣。在各條件下重複量測四或五次且取平均值,量測未老化交聯試樣(亦即,壓縮成型之後,在23℃室溫下保持)及在136℃老化7天或28天之熱老化交聯試樣的拉伸特性。使用II型ASTM D5423-93測試機械式對流烘箱進行熱老化。熱老化試樣(7d或28d,136℃)之拉伸伸長保留率(TER)係以相應未老化試樣之拉伸伸長值的百分比表示。 實例
組分(A1):乙烯-1-辛烯共聚物,其特徵為根據ASTM D792量測的密度為0.872 g/cm3
;根據ASTM D1238量測的熔融指數為(190℃,2.16 kg)為4.8 g/10 min.;根據ASTM D790-15e2量測的撓曲模數(2%正割)為1570 psi(10.8 MPa);及根據ASTM 3418-15、藉由差示掃描熱量測定法(DSC)量測的玻璃轉移溫度(Tg
)為-53℃。商業上作為陶氏化學公司(美國密歇根州米德蘭(Midland, Michigan, USA))的Developmental XUS 38660.00聚烯烴彈性體獲得。
組分(A2):乙烯/丙烯/ENB三聚物,其具有:根據ASTM D792量測的密度為0.88 g/cm3
;根據ASTM D3900-17(橡膠之標準測試方法 - 藉由紅外光譜法測定乙烯 - 丙烯共聚物 ( EPM ) 及乙烯 - 丙烯 - 二烯三聚物 ( EPDM ) 中之乙烯單元
(Standard Test Methods for Rubber-Determination of Ethylene Units in Ethylene-Propylene Copolymers (EPM) and in Ethylene-Propylene-Diene Terpolymers (EPDM) by Infrared Spectroscopy
))量測的乙烯含量為67 wt%;根據ASTM D6047-17(橡膠之標準測試方法:原始測定乙烯-丙烯-
二烯(EPDM
)三聚物中之5-
亞乙基降冰片烯(ENB)或二環戊二烯(DCPD
)(Standard Test Methods for Rubber, Raw-Determination of 5-Ethylidenenorbornene (ENB) or Dicyclopentadiene (DCPD) in Ethylene-Propylene-Diene (EPDM) Terpolymers
))量測的ENB(5-亞乙基-2-降冰片烯)含量為4.9 wt%;及根據ASTM D1646-15(橡膠黏度、應力鬆弛及硫化前特徵之標準測試方法 ( 孟納黏度計 )
(Standard Test Methods for Rubber-Viscosity, Stress Relaxation, and Pre-Vulcanization Characteristics (Mooney Viscometer)
))量測的孟納黏度(ML 1+4,125℃)為60。可作為NORDEL IP 4760購自陶氏化學公司。
組分(B1):磷酸三烯丙酯(TAP),>96%純度,商業上獲自TCI America(美國俄勒岡州波特蘭(Portland, Oregon, USA))。
組分(C1):二異丙苯基過氧化物,商業上作為PERKADOX BC-FF獲自AkzoNobel。
組分(C2):2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己烷,作為LUPEROX® 101獲自Arkema。
組分(D1):聚丙烯均聚物,其特徵為根據ASTM D1238量測的熔體流量(230℃,2.16 kg)為1.8 g/10 min且根據ASTM D790A量測的撓曲模數(0.05吋/分鐘,1%正割)為190,000 psi(1,310 MPa)。商業上作為Braskem FF018F獲自Braskem。
組分(E1):2,2'-硫基雙(2-第三丁基-5-甲基苯酚(CAS編號90-66-4)。商業上作為LOWINOX TBM-6獲自Addivant。
組分(F1):2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(AMSD)。商業上作為Nofmer MSD獲自NOF公司(美國紐約州白原市(NOF Corporation, White Plains, New York, USA))。
組分(H1):N2,N2"-1,2-乙二基雙[N2-[3-[[4,6-雙[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)胺基]-1,3,5-三嗪-2-基]胺基]丙基]-N',N"-二丁基-N',N"-雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺。商業上作為SABOSTAB UV 119獲自意大利SABO S.p.A.。
組分(J1):PEG 20000,一種具有平均Mn
20000 g/mol之聚(乙二醇)且在商業上獲自Clariant(美國北卡羅萊納州夏洛特市(Charlotte, North Carolina, USA))。
比較實例1及2(CE1及CE2):參見製備方法1。
比較實例3(CE3):參見製備方法2。
本發明實例1至4(IE1至IE4):參見製備方法1。
本發明實例5(IE5):參見製備方法2。
製備方法1:在60℃熔融(C1),且所得熔體以5:1 wt/wt比率(C1)/(F1)混合,得到熔體混合物。在容器中分別手動混合(A1)、(D1)(若存在)、(E1)、(H1)及(J1)而得到固體混合物。所述固體混合物在具有凸輪轉子的420 cm3
容積Brabender分批混合機中、在190℃及40轉/分鐘(rpm)下混配5分鐘(裝載之後),得到摻混物。自混合器中移出摻混物,將所述摻混物冷壓製成薄片,且將薄片切成條帶。在冷凍機中調節所述條帶以硬化,且接著饋送所硬化的條帶通過造粒機以得到丸粒。丸粒在玻璃瓶中在50℃下加熱2小時,且接著向經加熱的丸粒噴塗(C1)/(F1)熔體混合物且對於IE1至IE4而言,亦噴塗(B1),以在瓶中得到過氧化物可固化乙烯共聚物組合物。(CE1或CE2中不使用(B1))。翻滾所述瓶以將其內容物在室溫下摻混10分鐘,且接著將所述瓶及其內容物置放於烘箱中,在50℃下置放16小時。所得內容物在具有凸輪轉子的420 cm3
容積Brabender混合缽中、在120℃及30 rpm下混合10分鐘(裝載之後),以得到IE1至IE4及CE1及CE2之過氧化物可固化乙烯共聚物組合物,視具體情況而定。自所述缽中移出樣品,將所移出的樣品冷壓製或壓縮成型,且表徵所述經冷壓製或壓縮成型的樣品。IE1至IE4及CE1及CE2之過氧化物可固化乙烯共聚物組合物的組成及所表徵特性隨後展示於表1中。
經冷壓製的組合物樣品在防止明顯交聯的條件下壓縮成型,且測試熔體流變特徵。防止明顯交聯的壓製條件為在120℃、500 psi(3.5 MPa)下維持3分鐘,隨後在120℃、2500 psi(17 MPa)下維持3分鐘,接著在後一壓力下冷卻至30℃,且敞開壓力機且移出所得壓縮成型薄片。所述組合物之其他樣品仍在完全交聯條件下壓縮成型以製備不同尺寸之試樣(參見上述壓縮成型薄片製備方法),且測試試樣之電學及機械特性。資料展示於下表1中。
製備方法2:使Haake混合器在100℃平衡。接著向混合器中添加組分A2、B1(若存在)及C2。在100℃以35轉/分鐘(rpm)混合4分鐘以得到最終的聚合物摻混物。根據下述冷壓製方法將所述摻混物冷壓製成初始薄片。在75℃對初始薄片進行雙輥壓以得到1 mm厚的最終薄片。參見表2。
使製備方法2之冷壓製樣品在防止明顯交聯的條件下壓縮成型,且測試熔體流變特徵。防止明顯交聯的壓製條件為在120℃、10 MPa維持2分鐘,在180℃、10 MPa維持15分鐘,接著在10 Mpa壓力下冷卻至30℃,敞開壓力機,且移出所得壓縮成型薄片。測試試樣之電學特性。資料展示於下表2中。
表1:實例的組成及測試結果。(「0」意謂0.00)
表2:實例之組成及測試結果(「0」意謂0.00)
*因捨入而可能不能合計為100.00。**N/M = 未量測。^重複之CE2。(1)在185℃、在氧氣氛圍中加熱期間的氧化性誘導時間(分鐘)。(2)在136℃加熱(a)7天或(b)28天之後的拉伸伸長保留率百分比(%)。(3)量測表觀可撓性,其藉由將熱老化的試樣在一個末端水平地固持,及觀察另一末端在其自身重量下不彎曲(不可撓)或彎曲((非常)可撓)的程度。(4)在130℃、60 Hz、2 kV(表1)或在100℃、50 Hz、4 kV或2 kV(表2)下測試的耗散因子(百分比(%))。
表1中之資料表明,由相應過氧化物可固化乙烯共聚物組合物(實例IE1至IE4)製成的交聯乙烯/α-烯烴共聚物產物展現之熱及/或氧化性穩定性足以用作絕緣電/光導體之多層覆蓋物中的交聯聚烯烴絕緣層。實例IE2至IE4之特徵為增強(亦即,增加)之TER(7d或28d,136℃)、增強(亦即,增加)之OIT(O2
,185℃),及不變或惡化小於兩倍(亦即,增加<兩倍)之DF(130℃,60 Hz,2 kV),所有均相對於相應不含TAP之比較實例CE1及CE2。實例IE1之特徵為增強(亦即,增加)之OIT(O2
,185℃),及惡化小於兩倍(亦即,增加<兩倍)之DF(130℃,60 Hz,2 kV),且預期具有增強(亦即,增加)之TER(7d或28d,136℃),所有均相對於相應不含TAP之比較實例CE1。比較IE1與CE1且比較IE2至IE4與CE2。組合物CE1及CE2在組成上分別與組合物IE1或IE2至IE4相同,但組合物CE1及CE2缺乏磷酸三烯丙酯,而組合物IE1至IE4含有磷酸三烯丙酯。
比較表2中之CE3與IE 5,磷酸三烯丙酯亦使交聯乙烯/α-烯烴/二烯三聚物之DF(100℃,50 Hz,4 kV或100℃,50 Hz,2 kV)增強(亦即,降低),且在使用不同於(C1)的有機過氧化物(C2)的情況下亦如此。
無
無
Claims (15)
- 一種過氧化物可固化乙烯共聚物組合物,包含:58.00至99.90重量%(wt%)之(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物(「共聚物(A)」或「組分(A)」),其藉由包含以下之方法製成:使乙烯與α-烯烴共聚單體與視情況存在之選自非共軛二烯及第二α-烯烴的另一種共聚單體在適用於其的分子催化劑存在下共聚;0.050至0.949 wt%之(B)磷酸三烯丙酯(TAP);0.050至5.00 wt%之(C)有機過氧化物;及0.00至40 wt%之(D)補充聚合物,所述補充聚合物選自乙烯/不飽和羧酸酯共聚物、聚乙烯均聚物、非(分子催化劑)形成的乙烯/α-烯烴共聚物,及基於丙烯的聚合物;其限制條件為組分(A)與組分(D)之總重量為80.00至99.90 wt%;其中所有wt%係以所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物之總重量計且其中所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物之總重量為100.0 wt%。
- 如申請專利範圍第1項所述之組合物,其進一步藉由限制條件(i)至(ii)中之任一者描述:(i)所述α-烯烴共聚單體為(C3 -C20 )α-烯烴且所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物為乙烯-(C3 -C20 ) α-烯烴共聚物(例如二聚物(不與所述另一種共聚單體共聚)或三聚物(與所述第二α-烯烴共聚單體共聚)),所述乙烯-(C3 -C20 ) α-烯烴共聚物之特徵為特性(a)至(c)中之至少一者:(a1)根據ASTM D790-15e2量測的撓曲模數(2%正割)為>0至40,000 psi(>0至278 MPa)及/或(a2)根據ASTM D792量測的密度為0.850至0.930公克/立方公分(g/cm3 );(b)根據ASTM 3418-15、藉由差示掃描熱量測定法(DSC)量測的玻璃轉移溫度(Tg )為-130℃至-20℃;(c)根據ASTM D1238-04量測的熔融指數(190℃,2.16千克(kg),「I2 」)為0.5分克/分鐘(dg/min.)至50 dg/min.;或(ii)所述α-烯烴共聚單體為丙烯且使用所述另一種共聚單體且所述另一種共聚單體為非共軛(C6 -C20 )二烯且所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物為乙烯-丙烯-(C6 -C20 )二烯共聚物(例如三聚物)(EPDM),所述乙烯-丙烯-(C6 -C20 )二烯共聚物之特徵為特性(a)至(d)中之至少一者:(a1)根據ASTM D790-15e2量測的撓曲模數(2%正割)為>0至20,000 psi(>0至138 MPa)及/或(a2)根據ASTM D792量測的密度為0.850至0.910 g/cm3 ;(b)根據ASTM 3418-15、藉由差示掃描熱量測定法(DSC)量測的玻璃轉移溫度(Tg )為-130℃至-20℃;(c)根據ASTM D1238-04量測的熔融指數(190℃,2.16千克(kg),「I2 」)為0.1分克/分鐘(dg/min.)至50 dg/min.,及(d)在使用1分鐘預熱時間及4分鐘轉子操作時間的情況下,根據ASTM D1646-15量測的孟納黏度(ML1+4,125℃)為15至170。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之組合物,其進一步藉由限制條件(i)至(iv)中之任一者描述:(i)所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物為90至99 wt%之所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物,且所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物不含(缺乏)所述(D)補充聚合物;(ii)所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物為58.00至90.00 wt%且所述(D)補充聚合物為40.0至1.0 wt%之所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物;(iii)所述(D)補充聚合物為聚丙烯均聚物;及(iv)所述(ii)與(iii)。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之組合物,其進一步藉由限制條件(i)至(iv)中之任一者描述:(i)所述(B)磷酸三烯丙酯(TAP)為0.090至0.940 wt%;(ii)所述(B)磷酸三烯丙酯(TAP)為0.100至0.900 wt%;(iii)所述(B)磷酸三烯丙酯(TAP)為0.19至0.849 wt%;(iv)所述(B)磷酸三烯丙酯(TAP)為0.200至0.800 wt%;其中所有wt%均以所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物之總重量計。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之組合物,其進一步藉由限制條件(i)至(v)中之任一者描述:(i)所述(C)有機過氧化物以所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物之總重量計為1.0至4.0 wt%;(ii)所述(C)有機過氧化物為式RO -O-O-RO 化合物,其中各RO 獨立地為(C1 -C20 )烷基或(C6 -C20 )芳基;(iii)所述(C)有機過氧化物為雙(1,1-二甲基乙基)過氧化物、雙(1,1-二甲基丙基)過氧化物、2,5-二甲基-2,5-雙(1,1-二甲基乙基過氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-雙(1,1-二甲基乙基過氧基)己炔、4,4-雙(1,1-二甲基乙基過氧基)戊酸丁基酯、1,1-雙(1,1-二甲基乙基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷、過氧化苯甲醯、過氧苯甲酸第三丁酯、二-第三戊基過氧化物(「DTAP」)、雙(α-第三丁基-過氧基異丙基)苯(「BIPB」)、異丙基異丙苯基第三丁基過氧化物、第三丁基異丙苯基過氧化物、二第三丁基過氧化物、2,5-雙(第三丁基過氧基)-2,5-二甲基己烷、2,5-雙(第三丁基過氧基)-2,5-二甲基己炔-3,1,1-雙(第三丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷、異丙基異丙苯基異丙苯過氧化物、4,4-二(第三丁基過氧基)戊酸丁酯,或二(異丙基異丙苯基)過氧化物,或二異丙苯基過氧化物;(iv)所述(C)有機過氧化物為二異丙苯基過氧化物;及(v)所述(i)與所述(ii)至(iv)中之任一者的組合。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之組合物,其進一步藉由限制條件(i)或(ii)描述:(i)其中所述組分(A)至(D)之總量為其100 wt%;或(ii)其中所述組分(A)至(D)之總量小於其100 wt%且所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步包含組分(E)至(O)中之至少一者:(E)抗氧化劑;(F)不為TAP之助劑;(G)聚二甲基矽氧烷(PDMS)流體;(H)位阻胺穩定劑;(I)阻燃劑;(J)抗樹劑;(K)著色劑;(L)液體芳族或飽和烴(LASH);(M)甲基自由基清除劑;(N)防焦劑;及(O)填充劑。
- 如申請專利範圍第6項所述之組合物,其進一步藉由限制條件(i)至(vi)中之任一者描述:(i)所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步包含組分(E)抗氧化劑且所述(E)抗氧化劑為雙(4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯基)胺;2,2'-亞甲基-雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚);2,2'-硫基雙(2-第三丁基-5-甲基苯酚;2,2'-硫基雙(6-第三丁基-4-甲基苯酚;參[(4-第三丁基-3-羥基-2,6-二甲基苯基)甲基]-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮;季戊四醇肆(3-(3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥基苯基)丙酸酯;3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥基苯丙酸2,2'硫代二乙二基酯;或硫代二丙酸二硬脂基酯;(ii)所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步包含不為TAP的組分(F)助劑且不為TAP的所述(F)助劑為異氰尿酸三烯丙酯;不飽和有機磷化合物,諸如三烯丙基磷酸三胺、N-羥基甲基-3-二甲基膦醯丙醯胺、甲基丙烯酸2-乙酯磷酸、甲基丙烯酸羥乙酯之磷酸酯,或乙烯基膦酸;或α-甲基苯乙烯二聚物(AMSD)或二異丙烯基苯(DIPB);(iii)所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步包含組分(H)位阻胺穩定劑且所述(H)位阻胺穩定劑為N2,N2"-1,2-乙二基雙[N2-[3-[[4,6-雙[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)胺基]-1,3,5-三嗪-2-基]胺基]丙基]-N',N''-二丁基-N',N"-雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺;(iv)所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步包含組分(J)抗樹劑且所述(J)抗樹劑為具有10,000至30000公克/莫耳之數目平均分子量(Mn)的聚(乙二醇)(PEG);(v)所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步包含限制條件(i)至(iv)之組合;及(vi)所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物進一步包含0.20至0.50 wt%組分(E),其中(E)為2,2'-硫基雙(2-第三丁基-5-甲基苯酚;0.30至0.50 wt%組分(F),其中(F)為α-甲基苯乙烯二聚物(AMSD);0.10至0.30 wt%組分(H),其中(H)為N2,N2"-1,2-乙二基雙[N2-[3-[[4,6-雙[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)胺基]-1,3,5-三嗪-2-基]胺基]丙基]-N',N"-二丁基-N',N"-雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺,及0.40至0.80 wt%組分(J),其中(J)為具有15000至25000 g/mol之Mn 的PEG。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之組合物,其中所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物為乙烯/丙烯/二烯三聚物且所述二烯為5-亞乙基-2-降冰片烯。
- 一種製備如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之過氧化物可固化乙烯共聚物組合物的方法,所述方法包含使有效量之組分(A)至(C)與視情況存在之任何組分(D)至(O)接觸,以得到所述過氧化物可固化乙烯共聚物組合物。
- 如申請專利範圍第9項所述之方法,其中所述接觸包含內部混合所述組分(A)至(C)及視情況存在之任何組分(D)至(O)或將所述組分(B)、(C)中之至少一者及視情況存在之任何組分(D)至(O)浸漬於組分(A)中。
- 一種交聯乙烯/α-烯烴共聚物產物,其為使如申請專利範圍第1項至第8項中任一項之過氧化物可固化乙烯共聚物組合物固化的產物。
- 如申請專利範圍第11項所述之產物,其中所述(A)可交聯乙烯/α-烯烴共聚物為乙烯/丙烯/二烯三聚物且所述二烯為5-亞乙基-2-降冰片烯且所述交聯乙烯/α-烯烴共聚物產物在烘箱中、在180℃加熱17小時之後具有30%至90%之拉伸伸長率或在烘箱中、在180℃加熱24小時之後具有25%至80%之拉伸伸長保留率。
- 一種製品,包含如申請專利範圍第11項或第12項所述之交聯乙烯/α-烯烴共聚物產物的成形形式。
- 一種經塗佈的導體,包含導電核心及至少部分地覆蓋所述導電核心的絕緣層,其中所述絕緣層的至少一部分包含如申請專利範圍第11項或第12項所述之交聯乙烯/α-烯烴共聚物產物。
- 一種導電方法,所述方法包含跨越如申請專利範圍第14項所述之經塗佈導體之所述導電核心施加電壓,以便產生通過所述導電核心的電流。
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