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TW201829603A - 具有損耗因數及添加劑接受性之平衡的組合物 - Google Patents

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TW201829603A
TW201829603A TW106139625A TW106139625A TW201829603A TW 201829603 A TW201829603 A TW 201829603A TW 106139625 A TW106139625 A TW 106139625A TW 106139625 A TW106139625 A TW 106139625A TW 201829603 A TW201829603 A TW 201829603A
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Abstract

本發明提供一種組合物,其包括:a)至少一種乙烯類共聚物,其包括衍生自乙烯之單元及以所述乙烯類共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元;b)至少一種抗氧化劑;c)有機過氧化物;d)視情況選用之至少一種助劑;及e)視情況選用之至少一種防水樹劑或防電樹劑。所述組合物包括以所述組合物之總重量計,0 wt%至小於1 wt%之除了所述乙烯類共聚物外的烯烴類聚合物。所述組合物之損耗因數在120℃之溫度及6 kV/mm之電應力下為0%至小於或等於0.1%。所述組合物適於用作電纜中之絕緣層。

Description

具有損耗因數及添加劑接受性之平衡的組合物
本發明關於一種用於中壓(MV)、高壓(HV)及超高壓(EHV)電纜(例如,電力電纜)的組合物,其包括:一種乙烯類共聚物。
用於中壓(MV)、高壓(HV)及超高壓(EHV)電纜(例如,電力電纜)之交聯聚乙烯(XLPE)絕緣材料必須滿足一組複雜及嚴苛之技術要求。為了滿足此類要求,需要用多種添加劑來調配聚乙烯(PE)基本樹脂。大多數添加劑要比PE更具極性,且因此在PE中具有有限可溶性,亦即,PE具有不佳添加劑接受性。因此,在儲存期間添加劑有可能會自絕緣化合物滲出或流出。此滲出或流出會導致多種製造及材料處理難題,如集結粒黏附、集結粒傳輸困難、擠壓機螺桿滑脫、結晶污染物、隨時間推移積聚及添加劑任意脫落在製程設備上等。
含有極性共聚單體的PE之使用可有助於增加此類添加劑之可溶性,但甚至低含量之極性共聚單體的存在會增加材料之損耗因數。所增加之損耗因數為不合需要的,因為損耗因數表示電損耗。電纜製造商及公用事業期望擁有具有可能的最低損耗因數(例如,低電損耗)的絕緣材料。
需要一種用於MV、HV及EHV電纜中之具有添加劑接受性之經改良的平衡及低損耗因數之PE組合物,所述經改良的平衡亦即所述PE組合物具有用以接受添加劑且尤其是極性添加劑以及保留添加劑且不滲出且流出之能力。
本發明提供一種組合物,其包括:a)至少一種乙烯類共聚物,其包括衍生自乙烯之單元及以所述乙烯類共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元;b)至少一種抗氧化劑;c)有機過氧化物;d)視情況選用之至少一種助劑;及e)視情況選用之至少一種樹阻滯劑,其中所述組合物包括以所述組合物之總重量計,0 wt%至小於1 wt%之除了所述至少一種乙烯類共聚物外的烯烴類聚合物。 定義
本文中所揭示之數值範圍包含來自下限值及上限值之所有值,且包含下限值及上限值。對於含有確切值的範圍(例如,1或2;或3至5;或6;或7),任何兩個確切值之間的任何子範圍均包含在內(例如,1至2;2至6;5至7;3至7;5至6等)。
對元素週期表的任何參考為如由CRC Press, Inc., 1990-1991所出版之元素週期表。參考此表中之元素族群為編號族群之新符號。
除非相反陳述、從上下文暗示或本領域慣用,否則所有份數及百分比均按重量計,且所有測試方法均為截至本發明之申請日為止的現行方法。
出於美國專利實務之目的,任何所參考之專利、專利申請案或公開案之內容均以全文引用之方式併入(或其等效US版本如此以引用之方式併入),尤其在此項技術中之定義(在與本發明中特定提供之任何定義不一致的程度上)及常識之揭示方面。
如本文中所使用,術語「組合物」包含包括所述組合物之材料的混合物,以及由所述組合物之材料形成之反應產物及分解產物。
術語「包括」、「包含」、「具有」及其衍生詞並不意欲排除任何額外組分、步驟或程序之存在,無論其是否具體地揭示。為避免任何疑問,除非相反陳述,否則經由使用術語「包括」所主張的所有組合物均可包含任何額外添加劑、佐劑或化合物,無論聚合或以其他方式。相比之下,術語「基本上由...組成」自任何隨後列舉範圍中排除任何其他組分、步驟或程序,對於可操作性而言並非必需的彼等組分、步驟或程序除外。術語「由……組成」不包括未特定列出之任何組分、步驟或程序。除非另外陳述,否則術語「或」係指個別地以及以任何組合形式列出之成員。使用單數包含使用複數,且反之亦然。
術語「乙烯類共聚物」係指包括以共聚物之總重量計,大多數重量之聚合乙烯及至少一種共聚單體之共聚物。
術語「超高壓電纜」係指大於或等於220 kV之電壓意欲施加至之電纜,且所述大於或等於220 kV之電壓不損害所述電纜。
術語「高壓電纜」係指70 kV至小於220 kV之電壓意欲施加至之電纜,且所述70 kV至小於220 kV之電壓不損害所述電纜。
術語「中壓電纜」係指2 kV至小於70 kV之電壓意欲施加至之電纜,所述2 kV至小於70 kV之電壓不損害所述電纜。
術語「烯烴類聚合物」係指包括以聚合物之總重量計,大多數重量百分比之聚合烯烴及視情況選用之至少一種共聚單體之聚合物。烯烴包含具有一或多個雙鍵的不飽和、脂族或脂環、經取代或未經取代之烴。烯烴類聚合物之非限制性實例包含烯烴均聚物(例如聚丙烯、聚乙烯等)及烯烴與至少一種共聚單體之共聚物(例如丙烯類共聚物、乙烯類共聚物等)。
如本文中所使用,術語「聚合物」係指藉由聚合相同或不同類型之單體製備的聚合化合物。通用術語「聚合物」因此涵蓋術語「均聚物」(用於指代僅由一種類型之單體製備的聚合物,應瞭解聚合物結構中可併入痕量之雜質)及如下文所定義之術語「共聚物」。聚合物中及/或聚合物內可併入痕量之雜質,例如催化劑殘餘物。如本文中所使用,術語「共聚物」係指藉由至少兩種不同類型之單體之聚合製備的聚合物。通用術語「共聚物」因此包含二聚物(用指代由兩種不同類型之單體製備的聚合物)及由多於兩種不同類型之單體製備的聚合物。 測試方法
密度 :根據ASMT D792量測,且以公克/立方公分(g/cc或g/cm3 )為單位報告結果。
損耗因數 :損耗因數(DF)為有功同相功率與無功異相功率之比率。其為對介電質進行充電及放電之滯後之量度。DF為有功功率至無功功率之轉換的量度,其藉由選擇或離子流且藉由偶極旋轉展示為熱。損耗因數如下文所闡述加以量測且除非另外提到,否則以百分比為單位予以報告。所報告DF之百分比愈低,則聚合物之介電質(亦即,絕緣材料)屬性愈佳。
為量測DF,使用具有1000pF標準電容之總研(Soken)(型號DAC-PSC-UA)精密自動西林電橋(precision automatic Shering bridge)來量測損耗因數值。電橋上之所需頻率為60 Hz。tanδ解析度經選擇處於10-6 (0.0001%)下。在將測試電壓自1 kV逐步增加至8 kV,隨後自8 kV逐步降低至1 kV,且最後再一次自1 kV逐步增加至8 kV期間以每1 kV增量量測所有薄板樣品。由於一些調節作用可在初始逐步增加與隨後量測之間產生滯後(hysteresis),因此僅第二逐步增加期間之資料用於表徵試樣之損耗因數。全部試樣之薄板厚度在0.3 mm至0.4 mm(12密耳至15密耳)範圍內。
熔融指數 :根據ASTM D1238量測,條件190℃/2.16公斤(kg)重量,且以每10分鐘之公克(g/10 min)為單位報告結果。
極性共聚單體重量百分比 wt% :假定乙酸乙烯酯由於其高反應性水準將幾乎完全併入,以添加至反應器的共聚單體之量計的實驗組合物(本發明及比較)之共聚單體含量。隨後經由13C NMR光譜分析及/或傅立葉變換紅外光譜分析(Fourier Transform Infrared Spectroscopy;FTIR)確認共聚單體含量。
13C NMR光譜分析為用於量測併入至聚合物中之共聚單體之數種技術中的一種。用於測定乙烯/α-烯烴共聚物之共聚單體含量的此技術之實例描述於James C. Randall,《乙烯類聚合物之高解析度液態 13 C 核磁共振 特徵之綜述 A Review of High Resolution Liquid13 Carbon Nuclear Magnetic Resonance Characterizations of Ethylene-Based Polymers )》 , C29, 大分子科學雜誌 J. Macromolecular Science )》 , 聚合物綜述 Polymer Revs. )》 201, 201-317 1989 中。用於測定烯烴類共聚物之共聚單體含量之基本程序涉及在對應於樣品中之不同碳之峰值強度與樣品中起作用的核的總數成正比的條件下獲得13 C NMR光譜。用於確保此比例之方法涉及允許在脈衝之後之足夠緩和時間、使用閘控解耦技術、緩和劑等等。在實踐中自其電腦產生之積分獲得峰值或峰值組之相對強度。在獲得光譜且對峰值進行積分之後,指定與共聚單體相關聯的彼等峰值。此指定可參考已知的光譜或文獻或藉由合成及分析模型化合物或藉由使用各向同性標記共聚單體進行。可藉由對應於共聚單體莫耳數的積分與對應於互聚物中所有單體莫耳數的積分之比率測定共聚單體莫耳%,如例如Randall 中所描述。
利用NMR測定一種共聚物中之共聚單體組成之後,可使用FTIR來測定其他中之共聚單體組成,因為主要官能基之吸收度將與其濃度大約成比例。
在一實施例中,本發明提供一種組合物,其包括:a)至少一種乙烯類共聚物,其包括衍生自乙烯之單元及以共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元;b)至少一種抗氧化劑;c)有機過氧化物;d)視情況選用之至少一種助劑;及e)視情況選用之至少一種樹阻滯劑,其中所述組合物包括以組合物之總重量計,0 wt%至小於1 wt%之除了所述至少一種乙烯類共聚物外的烯烴類聚合物。乙烯類共聚物
所述組合物包括至少一種乙烯類共聚物,其包括衍生自乙烯之單元及以乙烯類共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元。在一實施例中,所述組合物包括至少一種乙烯類共聚物,其基本上由以下組成:衍生自乙烯之單元及以乙烯類共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元。
適合極性共聚單體之非限制性實例包含含有羥基、烷氧基、羰基、羧基、酯基、胺基及醯胺基之化合物。較佳地,使用含有羧基及/或酯基之化合物,且更佳地,化合物係選自丙烯酸酯及乙酸酯之群。在一實施例中,至少一種極性共聚單體係選自丙烯酸烷酯、甲基丙烯酸烷酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙酸乙烯酯、胺基丙烯酸酯(例如,甲基丙烯酸2-(二乙胺基)乙酯、甲基丙烯酸2-(二甲胺基)乙酯、甲基丙烯酸2-(第三丁胺基)乙酯)及其任何兩者或更多者之組合。更特定言之,至少一種極性共聚單體係選自丙烯酸(C1 -C6 )烷酯、甲基丙烯酸(C1 -C6 )烷酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙酸乙烯酯、胺基丙烯酸酯及其任何兩者或更多者之組合。再此外,至少一種極性共聚單體係選自丙烯酸烷酯(較佳為丙烯酸(C1 -C6 )烷酯)、乙酸乙烯酯、胺基丙烯酸酯及其任何兩者或更多者之組合。
在一實施例中,至少一種極性共聚單體係選自丙烯酸(C1 -C4 )烷酯(諸如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯或丙烯酸丁酯)、乙酸乙烯酯、胺基丙烯酸酯及其任何兩者或更多者之組合。在另一實施例中,至少一種極性共聚單體係選自丙烯酸烷酯(諸如丙烯酸(C1 -C6 )烷酯或另外地,丙烯酸(C1 -C4 )烷酯)及乙酸乙烯酯。
在一實施例中,乙烯類共聚物為乙烯/丙烯酸烷酯共聚物(諸如乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物,及乙烯/丙烯酸丁酯共聚物)或乙烯/乙酸乙烯酯共聚物。
在一實施例中,乙烯類共聚物為乙烯與一種極性共聚單體之二聚物。適合乙烯類生物聚合物之非限制性實例包含乙烯/丙烯酸甲酯生物聚合物、乙烯/丙烯酸乙酯生物聚合物、乙烯/丙烯酸丁酯生物聚合物,及乙烯/乙酸乙烯酯生物聚合物。
包括衍生自乙烯且以共聚物之總重量計大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%之單元或至少一種極性共聚單體之乙烯類共聚物可包含兩個或多於兩個不同共聚單體類型。舉例而言,乙烯類共聚物可包含衍生自兩種或多於兩種不同極性共聚單體之單元,其限制條件為總極性共聚單體含量以共聚物之總重量計不超過3.5 wt%。在另一實施例中,乙烯類共聚物可包括衍生自乙烯之單元、以共聚物之總重量計大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元,及衍生自一或多種非極性共聚單體之單元。
至少一種極性共聚單體以如下量存在於乙烯類聚合物中:以互聚物之總重量計,自大於0 wt%,或自大於或等於0.001 wt%、或0.005 wt%、或0.01 wt%、或0.05 wt%、或0.1 wt%至小於或等於0.2 wt%、或0.3 wt%、或0.4 wt%、或0.5 wt%、或0.6 wt%、或0.8 wt%、或1.0 wt%、或1.2 wt%、或1.4 wt%、或1.6 wt%、或1.8 wt%、或2.0 wt%、或2.2 wt%、或2.4 wt%、或2.6 wt%、或2.8 wt%、或3.0 wt%、或3.2 wt%、或3.5 wt%。在一實施例中,至少一種極性共聚單體以如下量存在於乙烯類共聚物中:自大於0 wt%、或0.25 wt%、或0.5 wt%、或0.75 wt%、或1.0 wt%、或1.25 wt%至1.5 wt%、或1.75 wt%、或2.0 wt%、或2.25 wt%、或2.5 wt%、或2.75 wt%、或3.0 wt%或3.25 wt%。在另一實施例中,至少一種極性共聚單體以如下量存在於乙烯類共聚物中:自0.01 wt%、或0.05 wt%、或0.1 wt%、或0.5 wt%至0.75 wt%、或1.0 wt%、或1.25 wt%、或1.5 wt%、或1.75 wt%。
乙烯類共聚物具有自大於或等於0.1 g/10分鐘(g/10 min)、或0.5 g/10 min至小於或等於10 g/10 min、或25 g/10 min、或100 g/10 min、或200 g/10 min之熔融指數(MI)。在一實施例中,乙烯類共聚物具有自1.0 g/10 min、或1.25 g/10 min、或1.5 g/10 min、1.75 g/10 min、或2.0 g/10 min、或2.25 g/10 min、或2.5 g/10 min至2.75 g/10 min、或3.0 g/10 min、或3.25 g/10 min、或3.5 g/10 min、3.75 g/10 min、或4.0 g/10 min之熔融指數(MI)。
乙烯類共聚物具有自0.910 g/cc、或0.925 g/cc至0.935 g/cc、或0.940 g/cc之密度。
乙烯類共聚物在管狀反應器中或在高壓釜反應器中製得。在一實施例中,在高壓釜反應器中製得乙烯類共聚物以便達成所需水準之共聚單體分佈。乙烯類共聚物可或可不為多峰的,但較佳地,乙烯類共聚物為單峰的。
在一實施例中,包括衍生自乙烯之單元及大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%之至少一種極性共聚單體之乙烯類共聚物包括以下屬性中的一個、一些或全部: (i)自0.1 wt%、或0.15 wt%、或0.1 wt%、或0.5 wt%至0.75 wt%、或1.0 wt%、或1.25 wt%、或1.5 wt%、或1.75 wt%之極性共聚單體含量;及/或 (ii)自1.0 g/10 min、或1.25 g/10 min、或1.5 g/10 min、1.75 g/10 min、或2.0 g/10 min、或2.25 g/10 min、或2.5 g/10 min至2.75 g/10 min、或3.0 g/10 min、或3.25 g/10 min、或3.5 g/10 min、或3.75 g/10 min、或4.0 g/10 min之熔融指數(MI);及/或 (iii)自0.910 g/cc、或0.925 g/cc至 0.935 g/cc、或0.940 g/cc之密度。
在一實施例中,乙烯類共聚物包括屬性(i)至(iii)中之至少兩個或所有三個。
在一實施例中,乙烯類共聚物為包括衍生自乙烯之單元及0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自共聚單體之單元之乙烯類生物聚合物且包括以下屬性中之一個、一些或全部,所述共聚單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯及乙酸乙烯酯: (i)自0.1 wt%、或0.15 wt%、或0.1 wt%、或0.5 wt%至0.75 wt%、或1.0 wt%、或1.25 wt%、或1.5 wt%、或1.75 wt%之極性共聚單體含量;及/或 (ii)自1.0 g/10 min、或1.25 g/10 min、或1.5 g/10 min、1.75 g/10 min、或2.0 g/10 min、或2.25 g/10 min、或2.5 g/10 min至2.75 g/10 min、或3.0 g/10 min、或3.25 g/10 min、或3.5 g/10 min、或3.75 g/10 min、或4.0 g/10 min之熔融指數(MI);及/或 (iii)自0.910 g/cc、或0.925 g/cc至 0.935 g/cc、或0.940 g/cc之密度。
在一實施例中,乙烯類二聚物包括屬性(i)至(iii)中之至少兩個或所有三個。
在一實施例中,所述組合物包括兩種或多於兩種乙烯類共聚物之摻合物,其中乙烯類共聚物中之每一者包括衍生自乙烯之單元及以相應共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元。舉例而言,所述組合物可包括一或多種乙烯/丙烯酸烷酯(諸如乙烯/丙烯酸甲酯、乙烯/丙烯酸乙酯及乙烯/丙烯酸丁酯)之摻合物或一或多種乙烯/丙烯酸烷酯與乙烯/乙酸乙烯酯之摻合物。在另一實施例中,所述組合物包括乙烯/丙烯酸乙酯與乙烯/乙酸乙烯酯之摻合物。
所述組合物不含除了乙烯類共聚物或兩種或多於兩種乙烯類共聚物之摻合物外的任何烯烴類聚合物,所述乙烯類共聚物包括衍生自乙烯之單元及以相應共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元。如本文中所使用,片語「不含除了乙烯類共聚物或兩種或多於兩種乙烯類共聚物之摻合物外的烯烴類聚合物」意謂,所述組合物包括以所述組合物之總重量計,0 wt%至小於或等於1 wt%、或0.5 wt%、或0.1 wt%、或0.05 wt%、或0.01 wt%之除了乙烯類共聚物或兩種或多於兩種乙烯類共聚物之摻合物外的烯烴類聚合物。
在一實施例中,所述組合物包含如下乙烯類共聚物或此類乙烯類共聚物之摻合物且不包括所有其他烯烴類聚合物:所述乙烯類共聚物包括衍生自乙烯之單元及以共聚物之總重量計大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元。
包括衍生自乙烯之單元及以共聚物之總重量計大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元的至少一種乙烯類共聚物以如下量存在於所述組合物中:以所述組合物之總重量計,自50 wt%、或60 wt%、或70 wt%、或80 wt%、或90 wt%至95 wt%、或96 wt%、或97 wt%、或98 wt%、或99 wt%、或99.9 重量%,或小於100 wt%。
在一實施例中,包括衍生自乙烯之單元及大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元的至少一種乙烯類共聚物以如下量存在於所述組合物中:以所述組合物之總重量計,自95 wt%、或96 wt%、或97 wt%、或97.5 wt%至98 wt%、或98.5 wt%、或99 wt%、或99.5 wt%、或99.7 wt%、或99.8 wt%、99.9 wt%。抗氧化劑
所述組合物包括至少一種抗氧化劑。抗氧化劑為能夠用於將聚合物加工期間可能出現的氧化降至最低的化合物之類型或類別。術語「抗氧化劑」亦包含抗氧化劑之化學衍生物,包含烴基。
可用於本發明之實踐中的抗氧化劑包含但不限於受阻酚或半受阻酚、芳族胺、脂族受阻胺、有機亞磷酸酯及亞膦酸二酯、硫代化合物及其任何兩者或更多者之組合。
較佳抗氧化劑包含:受阻酚,諸如肆[亞甲基(3,5-二第三丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)]甲烷、雙[(β-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯甲基)-甲基羧基乙基)]-硫化物及硫代二伸乙基雙(3,5-二第三丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯);亞磷酸酯及亞膦酸二酯,諸如參(2,4-二-第三丁基苯基)亞磷酸酯及二-第三丁基苯基-亞膦酸二酯;硫醚,諸如4,4'-硫代雙(2-第三丁基-5-甲基苯酚) (TMB-6)及2,2'-硫代雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚);半受阻酚,諸如1,3,5-參(4-第三丁基-3-羥基-2,6-二甲基苯甲基)-13,5,-三嗪-2,4,6-三酮;硫酯,諸如硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二肉豆蔻酯、硫代二丙酸二硬脂醯酯(DSTDP)及季戊四醇肆(硫代二丙酸B-月桂酯);多種矽氧烷;及多種胺,諸如聚合的2,2,4-三甲基-1,2-二氫喹啉、4,4'-雙(α,α-二甲基苯甲基)二苯胺、烷基化二苯胺及受阻胺光穩定劑。其他實例可見於Gachter等人《塑膠添加劑手冊(Plastic Additives Handbook)》(1985)中。較佳地,抗氧化劑為以下中之一或多者:硫醚、硫酯、4,4'-硫代雙(2-第三丁基-5-甲基苯酚)、DSTDP、肆[亞甲基(3,5-二第三丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)]甲烷或1,3,5-參(4-第三丁基-3-羥基-2,6-二甲基苯甲基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮。更佳地,抗氧化劑為以下中之一或多者:TMB-6、DSTDP、肆[亞甲基(3,5-二第三丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)]甲烷,或1,3,5-參(4-第三丁基-3-羥基-2,6-二甲基苯甲基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮。
組合物可含有多於一種抗氧化劑。
可按如下量使用抗氧化劑:以所述組合物之總重量計,自0.001 wt%、或0.01 wt%、或0.1 wt%、或0.5 wt%、或1 wt%至2 wt%、或3 wt%、或4 wt%、或5 wt%。在一實施例中,抗氧化劑按如下量存在:以所述組合物之總重量計,自0.001 wt%、或0.005 wt%、或0.010 wt%、或0.050 wt%至0.100 wt%、或0.150 wt%、或0.200 wt%、或0.250 wt%。 有機過氧化物
組合物包括有機過氧化物。在一實施例中,有機過氧化物在10分鐘的半衰期內具有100℃至220℃的分解溫度。例示性有機過氧化物(之後的括弧中為以℃為單位的其分解溫度)包含但不限於過氧化丁二酸(110)、過氧化苯甲醯(110)、過氧化2-乙基己酸第三丁酯(t-butyl peroxy-2-ethyl hexanoate)(113)、過氧化對氯苯甲醯(115)、過氧化異丁酸第三丁酯(115)、過氧化異丙基碳酸第三丁酯(t-butyl peroxy isopropyl carbonate)(135)、過氧化月桂酸第三丁酯(140)、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲醯基過氧基)己烷(140)、過氧化乙酸第三丁酯(140)、二過氧化鄰苯二甲酸二-第三丁酯(140)、第三丁基過氧化順丁烯二酸(140)、過氧化環己酮(145)、過氧化苯甲酸第三丁酯(145)、過氧化二異丙苯(150)、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基-過氧基)己烷(155)、第三丁基過氧化二異丙苯(155)、二第三丁基過氧化物(160)、α,α'-雙-第三丁基過氧基-1,4-二異丙基苯(160)及2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基-過氧基)己炔(170)。在特定實施例中,有機過氧化物為以下中之一或多者:過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基-過氧基)己烷、第三丁基過氧化二異丙苯、二第三丁基過氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基-過氧基)-3-己炔及α,α'-雙-第三丁基過氧基-1,4-二異丙基苯。
過氧化物可在組合物已經熔融摻合且形成為集結粒之後作為液體添加至組合物。在此實施例中,過氧化物通常噴灑至集結粒上,但可使用施加之替代形式,例如,浸潤、噴濺等。因此用過氧化物浸漬,例如浸泡通常呈集結粒形式之熔融摻合組合物,通常直至集結粒在觸摸時為乾燥的為止,所述過氧化物視情況與一或多種添加劑,例如固化助劑、抗氧化劑、燒焦抑制劑、含氮鹼等組合。在過氧化物及任何添加劑吸收於集結粒中之後,可準備封裝所述集結粒。
在其他實施例中,在熔融過濾之前將過氧化物混配於聚合物中。
施加至集結粒且隨後由集結粒吸收的過氧化物之量使得集結粒通常具有如下過氧化物濃度:以所述組合物之總重量計,自0.2 wt%、或0.5 wt%、或0.85 wt%至1.9 wt%、或2.0 wt%、或2.5 wt%。在一實施例中,有機過氧化物按如下量存在:以所述組合物之總重量計,自0.5 wt%、或0.75 wt%、或1.0 wt%、或1.25 wt%至1.5 wt%、或1.75 wt%、或2.0 wt%、或2.25 wt%。助劑
所述組合物視情況包含助劑或交聯(固化)促進劑。助劑可為助劑中之任一者或混合物,其包含但不限於酯、醚、酮、三聚氰酸酯、異三聚氰酸酯、磷酸酯、原甲酸酯、含有至少2個且較佳3個不飽和基團(諸如烯丙基、乙烯基)之脂族或芳族醚或丙烯酸酯。助劑中之碳原子數目可在9至40或更高範圍內,且較佳為9至20。
助劑之具體實例包含但不限於三聚氰酸三烯丙酯(TAC);三烯丙基-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮(亦稱為異三聚氰酸三烯丙酯(TAIC));六烯丙基三聚氰胺;磷酸三烯丙酯;原甲酸三烯丙酯;四烯丙氧基-乙烷;苯-1,3,5-三甲酸三烯丙酯;鄰苯二甲酸二烯丙酯;二甲基丙烯酸鋅;乙氧基化雙酚A二甲基丙烯酸酯;具有C14或C15之平均鏈長的甲基丙烯酸酯封端之單體;季戊四醇四丙烯酸酯;二季戊四醇五丙烯酸酯;季戊四醇三丙烯酸酯;二羥甲基丙烷四丙烯酸酯;乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯;三羥甲基丙烷三丙烯酸酯;2,4,6-三烯丙基-1,3,5-三酮;2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯;苯偏三酸三烯丙酯(TATM);3,9-二乙烯基-2,4,8,10-四-氧雜螺[5.5]十一烷(DVS);及α-甲基苯乙烯二聚體(AMSD)以及USP 5,346,961及4,018,852中所描述之其他助劑。
在一實施例中,一或多種助劑為AMSD及TAIC中之一或多者。
若使用助劑的話,則按如下量使用助劑:以組合物之重量計,自大於0 wt%(例如,0.01 wt%)、或0.1 wt%、或0.2 wt%至0.4 wt%、或0.5 wt%或3 wt%。樹阻滯劑
組合物視情況包含一或多種樹阻滯劑。樹阻滯劑包含防水樹劑、防電樹劑及其組合。適合防水樹劑之非限制性實例包含具有6至24個碳原子之醇(USP 4,206,260)、有機矽烷,例如,含有含環氧基之基團的矽烷(USP 4,144,202)、強酸與強兩性離子化合物之無機離子鹽(USP 3,499,791)、二茂鐵化合物及取代物喹諾酮化合物(USP 3,956,420)、多元醇及聚矽氧流體(USP 3,795,646)。聚乙醇為較佳防水樹劑類別。聚乙二醇(PEG)為尤其較佳之防水樹劑,尤其與乙烯類共聚物一起使用,且尤其為羥基及/或乙烯基封端之PEG。適合防電樹劑之非限制性實例包含受阻胺光穩定劑以及某些電壓穩定劑,諸如寡聚物及具有高分子量及非定域電子結構的聚合物,諸如類胡蘿蔔素、類胡蘿蔔素類似物、類胡蘿蔔素衍生物、導電聚合物、碳黑及其組合(USP 8,680,399)。
一些樹阻滯劑可用於抑制水樹及電樹之形成,諸如例如USP 4,299,713及USP 4,400,429中所描述。添加劑
可在加工之前、期間及/或之後將其他添加劑添加至組合物。以組合物之總重量計,添加劑之量通常在約0.01 wt%至約3 wt%範圍內。有用添加劑包含額外抗氧化劑、紫外線吸收劑、抗靜電劑、助滑劑、塑化劑、加工助劑、潤滑劑、穩定劑、助流劑、水樹抑制劑(諸如聚乙二醇)、固化促進劑、燒焦抑制劑及黏度控制劑。組合物
本發明提供一種組合物,其包括:a)至少一種乙烯類共聚物,其包括衍生自乙烯之單元及以共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元;b)至少一種抗氧化劑;c)有機過氧化物;d)視情況選用之至少一種助劑;及e)視情況選用之至少一種樹阻滯劑,其中所述組合物包括以所述組合物之總重量計,小於1 wt%之除了乙烯類共聚物外的烯烴類聚合物。
以組合物之總重量計,組合物之總共聚單體含量係自大於0 wt%、或0.1 wt%、或0.2 wt%、或0.3 wt%、或0.5 wt%、或0.8 wt%、或1.0 wt%至1.2 wt%、或1.5 wt%、或1.7 wt%、或2.0 wt%、或2.2 wt%、或2.5 wt%、或2.7 wt%、或3 wt%、或3.2 wt%,或小於或等於3.5 wt%。在一實施例中,以所述組合物之總重量計,組合物之總共聚單體含量係自0.1 wt%、或0.2 wt%、或0.3 wt%、或0.4 wt%、或0.5 wt%、或0.6 wt%、或0.7 wt%、或0.8 wt%、或0.9 wt%至1.0 wt%、或1.2 wt%、或1.3 wt%、或1.4 wt%、或1.5 wt%、或1.6 wt%、或1.7 wt%%、或1.8 wt%、或1.9 wt%、或2.0 wt%。
在一實施例中,至少一種乙烯類共聚物包括衍生自乙烯之單元及以共聚物之總重量計,大於0 wt%、或0.001 wt%、或0.005 wt%、或0.01 wt%、或0.05 wt%、或0.1 wt%至小於或等於0.2 wt%、或0.3 wt%、或0.4 wt%、或0.5 wt%、或0.6 wt%、或0.8 wt%、或1.0 wt%、或1.2 wt%、或1.4 wt%、或1.6 wt%、或1.8 wt%、或2.0 wt%、或2.2 wt%、或2.4 wt%、或2.6 wt%、或2.8 wt%、或3.0 wt%、或3.2 wt%、或小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元,且組合物之總共聚單體含量以所述組合物之總重量計,係自大於0 wt%、或0.1 wt%、或0.2 wt%、或0.3 wt%、或0.5 wt%、或0.8 wt%、或1.0 wt%至1.2 wt%、或1.5 wt%、或1.7 wt%、或2.0 wt%、或2.2 wt%、或2.5 wt%、或2.7 wt%、或3 wt%、或3.2 wt%、或3.5 wt%。在一實施例中,至少一種極性共聚單體按如下量存在於乙烯類共聚物中:自0.01 wt%、或0.05 wt%、或0.1 wt%、或0.5 wt%至0.75 wt%、或1.0 wt%、或1.25 wt%、或1.5 wt%、或1.75 wt%,且以組合物之總重量計,組合物之總共聚單體含量係自0.1 wt%、或0.2 wt%、或0.3 wt%、或0.4 wt%、或0.5 wt%、或0.6 wt%、或0.7 wt%、或0.8 wt%、或0.9 wt%至1.0 wt%、或1.2 wt%、或1.3 wt%、或1.4 wt%、或1.5 wt%、或1.6 wt%、或1.7 wt%、或1.8 wt%、或1.9 wt%、或2.0 wt%。
組合物 1 :在一實施例中,所述組合物包括:a)至少一種乙烯類共聚物,其包括衍生自乙烯之單元及以共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元;b)至少一種抗氧化劑;c)有機過氧化物;d)視情況選用之至少一種助劑;及e)視情況選用之至少一種樹阻滯劑,其中組合物包括以組合物之總重量計,0 wt%至小於1 wt%之除了乙烯類共聚物外的烯烴類聚合物。
組合物 2 :在一實施例中,組合物基本上由以下組成:a)至少一種乙烯類共聚物,其包括衍生自乙烯之單元及以共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元;b)至少一種抗氧化劑;c)有機過氧化物;d)視情況選用之至少一種助劑;及e)視情況選用之至少一種樹阻滯劑,其中組合物包括以組合物之總重量計,0 wt%至小於1 wt%之除了乙烯類共聚物外的烯烴類聚合物。
在一實施例中,組合物係根據組合物 1組合物 2 且具有以下屬性中之一個、一些或全部: (1)至少一種乙烯類共聚物包括以共聚物之總重量計大於0 wt%至小於或等於1 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元;及/或 (2)至少一種乙烯類共聚物為乙烯與至少一種極性共聚單體之二聚物;及/或 (3)至少一種極性共聚單體係選自由以下組成之群:丙烯酸烷酯、甲基丙烯酸烷酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙酸乙烯酯、胺基丙烯酸酯及其任何兩者或更多者之組合;及/或 (4)至少一種極性共聚單體係選自由以下組成之群:丙烯酸(C1-C4)烷酯、乙酸乙烯酯、胺基丙烯酸酯及其任何兩者或更多者之組合;及/或 (5)組合物包括d)至少一種助劑;及/或 (6)組合物包括e)至少一種樹阻滯劑;及/或 (7)至少一種抗氧化劑係選自由以下組成之群:硫醚、硫酯、DSTDP、4,4'-硫代雙(2-第三丁基-5-甲基苯酚)、肆[亞甲基(3,5-二第三丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)]甲烷及1,3,5-參(4-第三丁基-3-羥基-2,6-二甲基苯甲基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮;及/或 (8)以組合物之總重量計,自0.1 wt%、或0.2 wt%、或0.3 wt%、或0.4 wt%、或0.5 wt%、或0.6 wt%、或0.7 wt%、或0.8 wt%、或0.9 wt%至1.0 wt%、或1.2 wt%、或1.3 wt%、或1.4 wt%、或1.5 wt%、或1.6 wt%、或1.7 wt%、或1.8 wt%、或1.9 wt%、或2.0 wt%之總共聚單體含量。
在一實施例中,組合物包含以上(1)及(2)至(4)中之至少一者。
在一實施例中,組合物包含以上(1)及(2)、或(1)及(3)、或(1)及(4)。
在一實施例中,組合物包含以上(5)或(6)。在一實施例中,組合物包含以上(1)及(5)與(6)中之至少一者。在一實施例中,組合物包含以上(1)、(5)及(6)。在一實施例中,組合物包含以上(1)、(2)至(4)中之至少一者及(5)與(6)中之至少一者。在一實施例中,組合物包含(1)、(2)及(5)或(6)。在一實施例中,組合物包含(1)、(3)及(5)或(6)。在一實施例中,組合物包含(1)、(4)及(5)或(6)。在一實施例中,組合物包含(1)、(2)、(5)及(6);或(1)、(3)、(5)及(6);或(1)、(4)、(5)及(6)。
在一實施例中,組合物包含(7)。在一實施例中,組合物包含(7)及(5)與(6)中之至少一者。在一實施例中,組合物包含(1)、(7)及(5)與(6)中之至少一者。在一實施例中,組合物包含(1)、(5)、(6)及(7)。在一實施例中,組合物包含(1)、(7)及(2)至(4)中之至少一者。在一實施例中,組合物包含(1)、(2)及(7);或(1)、(3)及(7);或(1)、(4)及(7)。在一實施例中,組合物包含(1)、(2)、(7)及(5)與(6)中之至少一者;或(1)、(3)、(7)及(5)與(6)中之至少一者;或(1)、(4)、(7)及(5)與(6)中之至少一者。
在一實施例中,組合物包含(1)、(4)、(5)、(6)及(7)。
在一實施例中,組合物包含至少(8)。在一實施例中,組合物包含(8)及(1)、(2)、(4)及(7)中之至少一者。在一實施例中,組合物包含至少(8)及(7)以及(1)、(2)及(4)中之一者;或(8)及(1)以及(2)、(4)及(7)中之一者;或(8)及(2)以及(1)、(4)及(7)中之一者;或(8)及(4)以及(1)、(2)及(7)中之一者。在一實施例中,組合物包含至少(8)、(7)及(4)以及(1)及(2)中之一者;或(8)、(7)、(4)及(1);或(8)、(7)、(4)及(2);或(8)、(7)、(4)、(2)及(1)中之至少全部。
在一個實施例中,乙烯類聚合物為交聯的。
在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在60℃、或90℃、或120℃、或大於120℃下具有大於0%至小於或等於0.2%或小於或等於0.1%之損耗因數。
在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在60℃及電應力或2.9 kVmm、或5.8 kV/mm、或9 kV/mm、或12 kV/mm、或15 kV/mm、或17 Kv/mm、或20 kV/mm、或23 kV/mm下具有大於0%、或0.001%、或0.005%、或0.010%至0.012%、或0.014%、或0.016%、或0.018%、或0.020%、或0.022%、或0.024%、或0.026%、或0.028%、或0.030%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在60℃及電應力或2.9 kVmm、或5.8 kV/mm、或9 kV/mm、或12 kV/mm、或15 kV/mm、或17 kV/mm、或20 kV/mm、或23 kV/mm下具有大於0%、或0.001%、或0.005%、或0.010%至0.012%、或0.014%、或0.016%、或0.018%、或0.020%之損耗因數。
在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在90℃及2.9 kV/mm或5.8 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.003%至0.004%、或0.005%、或0.006%、或0.008%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在90℃及9 kV/mm或12 kV/mm之電應力下具有0.001%、或0.002%、或0.003%、或0.004%、或0.005%至0.006%、或0.007%、或0.008%、或0.009%、或0.010%、或0.012%、或0.014%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在90℃及15 kV/mm或17 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.004%、或0.006%至0.008%、或0.010%、或0.012%、或0.014%或0.016%、或0.018%、或0.020%、或0.025%、或0.030%、或0.035%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在90℃及20 kV/mm或23 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.002%或0.005%、或0.010%、或0.015%至0.020%、或0.025%、或0.030%、或0.035%、或0.040%、或0.045%、或0.050%、或0.055%、或0.060%、或0.065%之損耗因數。
在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在90℃及2.9 kV/mm或5.8 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.003%至0.004%、或0.005%、或0.006%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在90℃及9 kV/mm或12 kV/mm之電應力下具有0.001%、或0.002%、或0.003%、或0.004%、或0.005%至0.006%、或0.007%、或0.008%、或0.009%、或小於0.010%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在90℃及15 kV/mm或17 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.004%、或0.006%至0.008%、或0.010%、或0.012%、或0.014%、或0.016%、或0.018%、或小於0.020%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在90℃及20 kV/mm或23 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.002%或0.005%、或0.010%、或0.015%至0.020%、或0.025%、或0.030%、或0.035%、或0.040%之損耗因數。
在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120℃及2.9 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.004%、或0.006%至0.008%、或0.010%、或0.012%、或0.014%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120˚及5.8 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.002%、或0.004%、或0.006%、或0.008%、或0.009%至0.010%、或0.011%、或0.012%、或0.014%、或0.016%、或0.018%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120℃及9 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.002%、或0.005%、或0.010%、或0.015%至0.018%、或0.020%、或0.022%、或0.024%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120℃及12 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.012%、或0.015%、或0.017%至0.020%、或0.022%、或0.025%、或0.027%、或0.030%或0.035%、或0.040%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120℃及15 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.005%、0.010%、或0.015%、或0.020%至0.025%、或0.030%、或0.035%、或0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.070%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120℃及17 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%至0.025%、或0.030%、或0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.070%、或0.080%、或0.090%、或0.100%、或0.110%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120℃及20 kv/mm之電應力下具有大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%、或0.030%至0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.070%、或0.080%、或0.090%、或0.100%、或0.150%、或0.160%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120℃及23 kV/mm之電應力下具有大於0%、0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%、或0.025%、或0.030%至0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.080%、或0.100%、或0.120%、或0.150%、或0.180%、或0.190%、或小於0.200%之損耗因數。
在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120℃及2.9 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.004%、或0.006%至0.008%、或0.010%、或0.012%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120˚及5.8 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.002%、或0.004%、或0.006%、或0.008%、或0.009%至0.010%、或0.011%、或0.012%、或0.013%、或0.014%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120℃及9 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.002%、或0.005%、或0.010%、或0.015%至0.018%、或0.020%、或0.021%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120℃及12 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.012%、或0.015%、或0.017%至0.020%、或0.022%、或0.025%、或0.027%、或0.030%或0.035%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120℃及15 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%至0.025%、或0.030%、或0.035%、或0.040%、或0.050%、或0.060%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120℃及17 kV/mm之電應力下具有大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%至0.025%、或0.030%、或0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.070%、或0.080%、或0.090%、或0.100%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120℃及20 kv/mm之電應力下具有大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%、或0.030%至0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.070%、或0.080%、或0.090%、或0.100%、或0.150%之損耗因數。在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物在120℃及23 kV/mm之電應力下具有大於0%、0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%、或0.025%、或0.030%至0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.080%、或0.100%、或0.120%、或0.150%、或0.180%之損耗因數。
在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物之TMB-6滲出量在4℃下且0天時為0至小於100 ppm、或在4℃下且7天時為0至小於120 ppm、或在4℃下且14天時為0至小於140 ppm、或在4℃下且28天時為0至小於160 ppm、或在4℃下且56天時為0至小於190 ppm、或在4℃下且112天時為0至小於215 ppm。
在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的且組合物之TMB-6滲出量在50℃下且0天時為0至小於100 ppm、或在50℃下且7天時為0至小於700 ppm、或在50℃下且14天時為0至小於800 ppm、或在50℃下且28天時為0至小於850 ppm、或在50℃下且56天時為0至小於750 ppm、或在50℃下且112天時為0至小於700 ppm。
組合物 3 :在一實施例中,組合物包括:a)至少一種乙烯類共聚物,其包括衍生自乙烯之單元及以共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元;b)至少一種抗氧化劑;c)有機過氧化物;d)視情況選用之至少一種助劑;及e)視情況選用之至少一種樹阻滯劑,其中所述組合物包括以組合物之總重量計,0 wt%至小於1 wt%之除了乙烯類共聚物外的烯烴類聚合物。
組合物 4 :在一實施例中,組合物包括:a)至少一種乙烯類共聚物,其包括衍生自乙烯之單元及以共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元,其中至少一種極性共聚單體係選自由以下組成之群:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯及丙烯酸乙烯酯;b)至少一種抗氧化劑;c)有機過氧化物;d)視情況選用之至少一種助劑;及e)視情況選用之至少一種樹阻滯劑,其中所述組合物包括以組合物之總重量計,0 wt%至小於1 wt%之除了乙烯類共聚物外的烯烴類聚合物及以組合物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%之共聚單體。
組合物 5 :在一實施例中,組合物包括:a)至少一種乙烯類二聚物,其包括衍生自乙烯之單元及以共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元,其中至少一種極性共聚單體係選自由以下組成之群:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯及丙烯酸乙烯酯;b)至少一種抗氧化劑;c)有機過氧化物;d)視情況選用之至少一種助劑;及e)視情況選用之至少一種樹阻滯劑,其中所述組合物包括以組合物之總重量計,0 wt%至小於1 wt%之除了乙烯類二聚物外的烯烴類聚合物及以組合物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%之共聚單體。
組合物 6 :在一實施例中,組合物包括:a)以組合物之總重量計,95 wt%、或96 wt%、或97 wt%、或97.5 wt%至98 wt%、或98.5 wt%、或99 wt%、或99.5 wt%、或99.7 wt%、或99.8 wt%、或99.9 wt%之至少一種乙烯類生物聚合物,其包括衍生自乙烯之單元及以乙烯類生物聚合物之總重量計,0.01 wt%、或0.05 wt%、或0.1 wt%、或0.5 wt%至0.75 wt%、或1.0 wt%、或1.25 wt%、或1.5 wt%、或1.75 wt%的選自由以下組成之群之極性共聚單體:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯及乙酸乙烯酯;b)以組合物之總重量計,0.001 wt%、或、0.005 wt%、或0.010 wt%、或0.050 wt%至0.100 wt%、或0.150 wt%、或0.200 wt%、或0.250 wt%之至少一種抗氧化劑;c)以組合物之總重量計,0.5 wt%、或0.75 wt%、或1.0 wt%、或1.25 wt%至1.5 wt%、或1.75 wt%、或2.0 wt%、或2.25 wt%或有機過氧化物;d)視情況選用之至少一種助劑;及e)視情況選用之至少一種樹阻滯劑,其中所述組合物包括以組合物之總重量計,0 wt%至小於1 wt%之除了乙烯類生物聚合物外的烯烴類聚合物及以組合物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3 wt%之共聚單體。
組合物 7 :在一實施例中,組合物基本上由以下組成:a)以組合物之總重量計,95 wt%、或96 wt%、或97 wt%、或97.5 wt%至98 wt%、或98.5 wt%、或99 wt%、或99.5 wt%、或99.7 wt%、或99.8 wt%、或99.9 wt%之乙烯類生物聚合物,其包括衍生自乙烯之單元及以乙烯類生物聚合物之總重量計,0.01 wt%、或0.05 wt%、或0.1 wt%、或0.5 wt%至0.75 wt%、或1.0 wt%、或1.25 wt%、或1.5 wt%、或1.75 wt%之乙酸乙烯酯;b)以組合物之總重量計,0.001 wt%、或0.005 wt%、或0.010 wt%、或0.050 wt%至0.100 wt%、或0.150 wt%、或0.200 wt%、或0.250 wt%之至少一種抗氧化劑;c)以組合物之總重量計,0.5 wt%、或0.75 wt%、或1.0 wt%、或1.25 wt%至1.5 wt%、或1.75 wt%、或2.0 wt%、或2.25 wt%或有機過氧化物;d)視情況選用之至少一種助劑;及e)視情況選用之至少一種樹阻滯劑,其中所述組合物包括以組合物之總重量計,0 wt%至小於1 wt%之除了乙烯類生物聚合物外的烯烴類聚合物及以組合物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3 wt%之共聚單體。
在一實施例中,所述組合物係根據組合物 1組合物 2組合物 3組合物 4組合物 5組合物 6 ,或組合物 7 ,其中乙烯類共聚物或乙烯類生物聚合物為交聯的,且所述組合物具有以下屬性中之一個、一些或全部: (i)在60℃及電應力或2.9 kVmm、或5.8 kV/mm、或9 kV/mm、或12 kV/mm、或15 kV/mm、或17 kV/mm、或20 kV/mm、或23 kV/mm下的大於0%、或0.001%、0.005%、或0.010%至0.012%、或0.014%、或0.016%、或0.018%、或0.020%、或0.022%、或0.024%、或0.026%、或0.028%、或0.030%之損耗因數;及/或 (ii)在90℃及2-9 kV/mm或5.8 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.003%至0.004%、或0.005%、或0.006%、或0.008%之損耗因數;及/或 (iii)在90℃及9 kV/mm或12 kV/mm之電應力下的0.001%、或0.002%、或0.003%、或0.004%、或0.005%至0.006%、或0.007%、或0.008%、或0.009%、或0.010%、或0.012%、或0.014%之損耗因數;及/或 (iv)在90℃及15 kV/mm或17 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.004%、或0.006%至0.008%、或0.010%、或0.012%、或0.014%或0.016%、或0.018%、或0.020%、或0.025%、或0.030%、或0.035%之損耗因數;及/或 (v)在90℃及20 kV/mm或23 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.002%或0.005%、或0.010%或0.015%至0.020%、或0.025%、或0.030%、或0.035%、或0.040%、或0.045%、或0.050%、或0.055%、或0.060%、或0.065%之損耗因數;及/或 (vi)在120℃及2.9 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.004%、或0.006%至0.008%、或0.010%、或0.012%、或0.014%之損耗因數;及/或 (vii)在120˚及5.8 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.002%、或0.004%、或0.006%、或0.008%、或0.009%至0.010%、或0.011%、或0.012%、或0.014%、或0.016%、或0.018%之損耗因數;及/或 (viii)在120℃及9 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.002%、或0.005%、或0.010%、或0.015%至0.018%、或0.020%、或0.022%、或0.024%之損耗因數;及/或 (ix)在120℃及12 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.012%、或0.015%、或0.017%至0.020%、或0.022%、或0.025%、或0.027%、或0.030%或0.035%、或0.040%之損耗因數;及/或 (x)在120℃及15 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.005%、0.010%、或0.015%、或0.020%至0.025%、或0.030%、或0.035%、或0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.070%之損耗因數;及/或 (xi)在120℃及17 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%至0.025%、或0.030%、或0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.070%、或0.080%、或0.090%、或0.100%、或0.110%之損耗因數;及/或 (xii)在120℃及20 kv/mm之電應力下的大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%、或0.030%至0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.070%、或0.080%、或0.090%、或0.100%、或0.150%、或0.160%之損耗因數;及/或 (xiii)在120℃及23 kV/mm之電應力下的大於0%、0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%、或0.025%、或0.030%至0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.080%、或0.100%、或0.120%、或0.150%、或0.180%、或0.190%、或小於0.200%之損耗因數。
在一實施例中,所述組合物係根據組合物 1組合物 2組合物 3組合物 4組合物 5組合物 6組合物 7 ,其中乙烯類共聚物或乙烯類二聚物為交聯的,且所述組合物具有屬性i)至xiii)中之至少兩個、至少三個、至少四個、至少五個、至少六個、至少七個、至少八個、至少九個、至少十個、至少十一個、至少十二個、或所有十三個。
在一實施例中,所述組合物係根據組合物 1組合物 2組合物 3組合物 4組合物 5組合物 6組合物 7 ,其中乙烯類共聚物或乙烯類二聚物為交聯的,且所述組合物具有至少屬性i)、屬性ii)至v)中之一個及屬性xi)至xiii)中之一個。
在一實施例中,所述組合物係根據組合物 1組合物 2組合物 3組合物 4組合物 5組合物 6組合物 7 ,其中乙烯類共聚物或乙烯類二聚物為交聯的,且所述組合物具有至少屬性i)、ii)及vi);或i)、ii)及vii);或i)、ii)及viii);或i)、iii)及ix);i)、iv)及x);i)、iv)及xi);或i)、v)及xii);或i)、v)及xiii)。
在一實施例中,所述組合物係根據組合物 1組合物 2組合物 3組合物 4組合物 5組合物 6 ,或組合物 7 ,其中乙烯類共聚物或乙烯類生物聚合物為交聯的,且所述組合物具有以下屬性中之一個、一些或全部: (i)在60℃及電應力或2.9 kVmm、或5.8 kV/mm、或9 kV/mm、或12 kV/mm、或15 kV/mm、或17 kV/mm、或20 kV/mm、或23 kV/mm下的大於0%、或0.001%、0.005%、或0.010%至0.012%、或0.014%、或0.016%、或0.018%、或0.020%之損耗因數;及/或 (ii)在90℃及2-9 kV/mm或5.8 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.003%至0.004%、或0.005%、或0.006%之損耗因數;及/或 (iii)在90℃及9 kV/mm或12 kV/mm之電應力下的0.001%、或0.002%、或0.003%、或0.004%、或0.005%至0.006%、或0.007%、或0.008%、或0.009%、或小於0.010%之損耗因數;及/或 (iv)在90℃及15 kV/mm或17 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.004%、或0.006%至0.008%、或0.010%、或0.012%、或0.014%、或0.016%、或0.018%、或小於0.020%之損耗因數;及/或 (v)在90℃及20 kV/mm或23 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.002%、或0.005%、或0.010%、或0.015%至0.020%、或0.025%、或0.030%、或0.035%、或0.040%之損耗因數;及/或 (vi)在120℃及2.9 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.004%、或0.006%至0.008%、或0.010%、或0.012%之損耗因數;及/或 (vii)在120˚及5.8 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.002%、或0.004%、或0.006%、或0.008%、或0.009%至0.010%、或0.011%、或0.012%、、或0.013%、或0.014%之損耗因數;及/或 (viii)在120℃及9 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.002%、或0.005%、或0.010%、或0.015%至0.018%、或0.020%、或0.021%之損耗因數;及/或 (ix)在120℃及12 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.012%、或0.015%、或0.017%至0.020%、或0.022%、或0.025%、或0.027%、或0.030%、或0.035%之損耗因數;及/或 (x)在120℃及15 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.005%、0.010%、或0.015%、或0.020%至0.025%、或0.030%、或0.035%、或0.040%、或0.050%、或0.060%之損耗因數;及/或 (xi)在120℃及17 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%至0.025%、或0.030%、或0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.070%、或0.080%、或0.090%、或0.100%之損耗因數;及/或 (xii)在120℃及20 kv/mm之電應力下的大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%、或0.030%至0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.070%、或0.080%、或0.090%、或0.100%、或0.150%之損耗因數;及/或 (xiii)在120℃及23 kv/mm之電應力下的大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%、或0.025%、或0.030%至0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.080%、或0.100%、或0.120%、或0.150%、或0.180%之損耗因數。
在一實施例中,所述組合物係根據組合物 1組合物 2組合物 3組合物 4組合物 5組合物 6組合物 7 ,其中乙烯類共聚物或乙烯類二聚物為交聯的,且所述組合物具有屬性i)至xiii)中之至少兩個、至少三個、至少四個、至少五個、至少六個、至少七個、至少八個、至少九個、至少十個、至少十一個、至少十二個、或所有十三個。
在一實施例中,所述組合物係根據組合物 1組合物 2組合物 3組合物 4組合物 5組合物 6組合物 7 ,其中乙烯類共聚物或乙烯類二聚物為交聯的,且所述組合物具有至少屬性i)、屬性ii)至v)中之一個及屬性xi)至xiii)中之一個。
在一實施例中,所述組合物係根據組合物 1組合物 2組合物 3組合物 4組合物 5組合物 6組合物 7 ,其中乙烯類共聚物或乙烯類二聚物為交聯的,且所述組合物具有至少屬性i)、ii)及vi);或i)、ii)及vii);或i)、ii)及viii);或i)、iii)及ix);i)、iv)及x);i)、iv)及xi);或i)、v)及xii);或i)、v)及xiii)。
出人意料地發現:所述所揭示組合物相較於含有相同總量之極性共聚單體但具有含有經稀釋在另一烯烴類聚合物中之極性共聚單體的乙烯類聚合物(諸如聚乙烯)之組合物展現改良的(較低)損耗因數,所述所揭示組合物包括乙烯類共聚物作為組合物中的基本上僅有的烯烴類聚合物,所述乙烯類共聚物包括衍生自乙烯之單元及以乙烯類聚合物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元。更特定言之,發現所揭示組合物實現添加劑接受性與低損耗因數之改良的平衡。特定言之,所揭示組合物相較於含有相同總量之極性共聚單體但具有含有經稀釋在另一烯烴類聚合物中之極性共聚單體之乙烯類聚合物(諸如聚乙烯)的組合物,展現添加劑接受性與低損耗因數之改良的平衡。
進一步發現,本發明之組合物中之抗氧化劑TMB-6(4,4'-硫代雙(2-第三丁基-5-甲基苯酚之可溶性相對於僅低密度聚乙烯(LDPE)中之TMB-6之可溶性係經改良的(增大的)。LDPE中之TMB-6之可溶性為0.1%,此為有問題的,尤其在電纜應用中,此係因為已知TBM-6隨時間推移會自電纜絕緣材料滲出或流出。然而,已發現,TMB-6在包含乙烯類聚合物之組合物中具有改良的(較大)可溶性,亦即,可溶性大於0.1%,所述乙烯類聚合物包括衍生自乙烯之單元及以乙烯類聚合物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元。因此,由組合物至少一種乙烯類聚合物製成且包含TMB-6作為抗氧化劑之電纜絕緣材料組合物相較於由LDPE製成之電纜絕緣材料組合物隨時間推移具有較少TMB-6滲出,所述至少一種乙烯類聚合物包括衍生自乙烯之單元及以乙烯類聚合物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元。
當參考本文中之損耗因數時,所述術語通常在其係關於交流電(AC)應用中之絕緣材料組合物之效能時加以使用。然而,預料所揭示組合物在直流電(DC)應用中亦展現添加劑可溶性增強及改良的電氣效能。電纜
本發明亦提供一種電纜,諸如電力電纜,其包括包括如本文中所描述之組合物的層(例如絕緣層)。在一個實施例中,本發明提供一種電纜,諸如電力電纜,其包括導體及覆蓋所述導體之至少一部分的絕緣層,所述絕緣層包括如本文中所描述之組合物。在一實施例中,絕緣層包括組合物,所述組合物包括:a)乙烯類共聚物,其包括衍生自乙烯之單元及以乙烯類共聚物之總重量計,0 wt%至小於或等於3 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元;b)至少一種抗氧化劑;及c)有機過氧化物,其中所述組合物包括以組合物之總重量計,0 wt%至小於1 wt%之除了乙烯類共聚物外的烯烴類共聚物。在另一實施例中,絕緣層之組合物亦視情況包含d)至少一種助劑及e)至少一種防水樹劑或防電樹劑。
在一實施例中,乙烯類聚合物為交聯的。
在一實施例中,電纜具有由組合物 1組合物 2組合物 3組合物 4組合物 5組合物 6 、或組合物 7 中之任一者製成之絕緣層。
在一實施例中,本發明之組合物可作為絕緣材料以一定量且藉由諸如例如USP 5,246,783及4,144,202中所描述之方法的方法應用於電纜或線。通常,在配備有電纜塗佈模之反應器-擠壓機中製備護套組合物,且在調配好組合物之組分之後,伴隨經由模牽拉電纜而將組合物擠壓到一或多種導體上。
在一實施例中,絕緣層之特徵為損耗因數在60℃及電應力或2.9 kVmm、或5.8 kV/mm、或9 kV/mm、或12 kV/mm、或15 kV/mm、或17 kV/mm、或20 kV/mm、或23 kV/mm下為大於0%、或0.001%、或0.005%、或0.010%至0.012%、或0.014%、或0.016%、或0.018%、或0.020%。
在一實施例中,絕緣層之特徵為損耗因數在90℃及2.9 kV/mm或5.8 kV/mm之電應力下為大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.003%至0.004%、或0.005%、或0.006%。在一實施例中,絕緣層之特徵為損耗因數在90℃及9 kV/mm或12 kV/mm之電應力下為0.001%、或0.002%、或0.003%、或0.004%、或0.005%至0.006%、或0.007%、或0.008%、或0.009%、或小於0.010%。在一實施例中,絕緣層之特徵為損耗因數在90℃及15 kV/mm或17 kV/mm之電應力下為大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.004%、或0.006%至0.008%、或0.010%、或0.012%、或0.014%、或0.016%、或0.018%、或小於0.020%。在一實施例中,絕緣層之特徵為損耗因數在90℃及20 kV/mm或23 kV/mm之電應力下為大於0%、或0.002%、或0.005%、或0.010%、或0.015%至0.020%、或0.025%、或0.030%、或0.035%、或0.040%。
在一實施例中,絕緣層之特徵為損耗因數在120℃及2.9 kV/mm之電應力下為大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.004%、或0.006%至0.008%、或0.010%、或0.012%。在一實施例中,絕緣層之特徵為損耗因數在120˚及5.8 kV/mm之電應力下為大於0%、或0.002%、或0.004%、或0.006%、或0.008%、或0.009%至0.010%、或0.011%、或0.012%、或0.013%、或0.014%。在一實施例中,絕緣層之特徵為損耗因數在120℃及9 kV/mm之電應力下為大於0%、或0.002%、或0.005%、或0.010%、或0.015%至0.018%、或0.020%、或0.021%。在一實施例中,絕緣層之特徵為損耗因數在120℃及12 kV/mm之電應力下為大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.012%、或0.015%、或0.017%至0.020%、或0.022%、或0.025%、或0.027%、或0.030%、或0.035%。在一實施例中,絕緣層之特徵為損耗因數在120℃及15 kV/mm之電應力下為大於0%、或0.005%、0.010%、或0.015%、或0.020%至0.025%、或0.030%、或0.035%、或0.040%、或0.050%、或0.060%。在一實施例中,絕緣層之特徵為損耗因數在120℃及17 kV/mm之電應力下為大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%至0.025%、或0.030%、或0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.070%、或0.080%、或0.090%、或0.100%。在一實施例中,絕緣層之特徵為損耗因數在120℃及20 kv/mm之電應力下為大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%、或0.030%至0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.070%、或0.080%、或0.090%、或0.100%、或0.150%。在一實施例中,絕緣層之特徵為損耗因數在120℃及23 kV/mm之電應力下為大於0%、0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%、或0.025%、或0.030%至0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.080%、或0.100%、或0.120%、或0.150%、或0.180%。
在一實施例中,絕緣層之特徵為TMB-6滲出量在4℃下且0天時為0至小於100 ppm、或在4℃下且7天時為0至小於120 ppm、或在4℃下且14天時為0至小於140 ppm、或在4℃下且28天時為0至小於160 ppm、或在4℃下且56天時為0至小於190 ppm、或在4℃下且112天時為0至小於215 ppm。
在一實施例中,絕緣層之特徵為TMB-6滲出量在50℃下且0天時為0至小於100 ppm、或在50℃下且7天時為0至小於700 ppm、或在50℃下且14天時為0至小於800 ppm、或在50℃下且28天時為0至小於850 ppm、或在50℃下且56天時為0至小於750 ppm、或在50℃下且112天時為0至小於700 ppm。
在一實施例中,絕緣層由根據組合物 1組合物 2組合物 3組合物 4組合物 5組合物 6 、或組合物 7 之組合物構成,其中乙烯類共聚物或乙烯類生物聚合物為交聯的,且絕緣層具有以下屬性中之一個、一些或全部: (i)在60℃及電應力或2.9 kVmm、或5.8 kV/mm、或9 kV/mm、或12 kV/mm、或15 kV/mm、或17 kV/mm、或20 kV/mm、或23 kV/mm下的大於0%、或0.001%、0.005%、或0.010%至0.012%、或0.014%、或0.016%、或0.018%、或0.020%之損耗因數;及/或 (ii)在90℃及2-9 kV/mm或5.8 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.003%至0.004%、或0.005%、或0.006%之損耗因數;及/或 (iii)在90℃及9 kV/mm或12 kV/mm之電應力下的0.001%、或0.002%、或0.003%、或0.004%、或0.005%至0.006%、或0.007%、或0.008%、或0.009%、或小於0.010%之損耗因數;及/或 (iv)在90℃及15 kV/mm或17 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.004%、或0.006%至0.008%、或0.010%、或0.012%、或0.014%、或0.016%、或0.018%、或小於0.020%之損耗因數;及/或 (v)在90℃及20 kV/mm或23 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.002%、或0.005%、或0.010%、或0.015%至0.020%、或0.025%、或0.030%、或0.035%、或0.040%之損耗因數;及/或 (vi)在120℃及2.9 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.001%、或0.002%、或0.004%、或0.006%至0.008%、或0.010%、或0.012%之損耗因數;及/或 (vii)在120˚及5.8 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.002%、或0.004%、或0.006%、或0.008%、或0.009%至0.010%、或0.011%、或0.012%、、或0.013%、或0.014%之損耗因數;及/或 (viii)在120℃及9 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.002%、或0.005%、或0.010%、或0.015%至0.018%、或0.020%、或0.021%之損耗因數;及/或 (ix)在120℃及12 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.012%、或0.015%、或0.017%至0.020%、或0.022%、或0.025%、或0.027%、或0.030%、或0.035%之損耗因數;及/或 (x)在120℃及15 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%至0.025%、或0.030%、或0.035%、或0.040%、或0.050%、或0.060%之損耗因數;及/或 (xi)在120℃及17 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%至0.025%、或0.030%、或0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.070%、或0.080%、或0.090%、或0.100%之損耗因數;及/或 (xii)在120℃及20 kv/mm之電應力下的大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%、或0.030%至0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.070%、或0.080%、或0.090%、或0.100%、或0.150%之損耗因數;及/或 (xiii)在120℃及23 kV/mm之電應力下的大於0%、或0.005%、或0.010%、或0.015%、或0.020%、或0.025%、或0.030%至0.040%、或0.050%、或0.060%、或0.080%、或0.100%、或0.120%、或0.150%、或0.180%之損耗因數。
在一實施例中,絕緣層由根據組合物 1組合物 2組合物 3組合物 4組合物 5組合物 6組合物 7 之組合物構成,其中乙烯類共聚物或乙烯類二聚物為交聯的,且絕緣層具有屬性i)至xiii)中之至少兩個、至少三個、至少四個、至少五個、至少六個、至少七個、至少八個、至少九個、至少十個、至少十一個、至少十二個、或所有十三個。
在一實施例中,絕緣層由根據組合物 1組合物 2組合物 3組合物 4組合物 5組合物 6組合物 7 之組合物構成,其中乙烯類共聚物或乙烯類二聚物為交聯的,且絕緣層具有至少屬性i)、屬性ii)至v)中之一個及屬性xi)至xiii)中之一個。
在一實施例中,絕緣層由根據組合物 1組合物 2組合物 3組合物 4組合物 5組合物 6組合物 7 之組合物構成,其中乙烯類共聚物或乙烯類二聚物為交聯的,且絕緣層具有至少屬性i)、ii)及vi);或i)、ii)及vii);或i)、ii)及viii);或i)、iii)及ix);i)、iv)及x);i)、iv)及xi);或i)、v)及xii);或i)、v)及xiii)。
在一個實施例中,電纜係選自由以下組成之群:中壓(MV)電纜、高壓電纜(HV)及超高壓(EHV)電纜。在一實施例中,電纜較佳選自由HV電纜與EHV電纜組成之群。舉例而言,且特定地對於MV、HV及EHV電纜,常常期望具有在高達120℃高達臨限電應力位準下之0至小於或等於0.100之損耗因數。特定言之,對於MV電纜,常常期望具有在120℃及至少3.8 kV/mm之電應力下之0至小於或等於0.100之損耗因數。對於HV電纜,常常期望具有在120℃及至少12 kV/mm之電應力下之0至小於或等於0.100之損耗因數。對於EHV電纜,常常期望具有在120℃及至少17 kV/mm之電應力下之0至小於或等於0.100之損耗因數。在顯著高於電纜標準操作條件及額定電壓之電壓下測試電纜中,常常期望具有甚至在例如高達20 kV/mm且甚至高達23 kV/mm之較高應力位準下保持為0至小於0.100之損耗因數。
更特定言之,且特定地對於MV、HV及EHV電纜,常常期望此類電纜之絕緣層的特徵為損耗因數在高達120℃高達臨限電應力位準下為0至小於或等於0.100。特定言之,對於MV電纜,常常期望此類電纜之絕緣層的特徵為損耗因數在120℃及至少5.8 kV/mm之電應力下為0至小於或等於0.100。對於HV電纜,常常期望此類電纜之絕緣層的特徵為損耗因數在120℃及至少12 kV/mm之電應力下為0至小於或等於0.100。對於EHV電纜,常常期望此類電纜之絕緣層的特徵為損耗因數在120℃及至少17 kV/mm之電應力下為0至小於或等於0.100。在顯著高於電纜標準操作條件及額定電壓之電壓下測試電纜中,常常期望此類電纜之絕緣層的特徵為損耗因數甚至在例如高達20 kV/mm且甚至高達23 kV/mm之較高應力位準下保持為0至小於0.100。儘管常常期望具有小於0.100之損耗因數以符合某些行業及客戶要求,但較佳地為始終具有儘可能低之損耗因數。
在另一實施例中,本發明提供一種導電方法,所述方法包括在包含絕緣層之電纜上施加大於或等於2 kV、或大於或等於70 kV至大於220 kV或至小於或等於220 kV之電壓,所述絕緣層包括如本文中所提供之組合物。在一實施例中,電纜包含導體及覆蓋所述導體之至少一部分之絕緣層,絕緣層包括組合物,所述組合物包括:a)至少一種乙烯類共聚物,其包括衍生自乙烯之單元及以乙烯類共聚物之總重量計,0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自之至少一種極性共聚單體之單元;b)至少一種抗氧化劑;及c)有機過氧化物,其中所述組合物包括以組合物之總重量計,0 wt%至小於1 wt%之除了乙烯類共聚物外的烯烴類共聚物。在另一實施例中,絕緣層之組合物視情況亦包含d)至少一種助劑及e)至少一種樹阻滯劑。
在其他實施例中,施加在電纜上之電壓係選自由以下組成之群:中壓(亦即,大於或等於2 kV至小於70 kV)、高壓(亦即,大於或等於70 kV至小於220 kV)及超高壓(亦即,大於或等於220 kV)。
作為實例且非限制,現將於以下實例中詳細地描述本發明之一些實施例。 實例
藉由以下實例較充分地描述本發明之聚合物、組合物及製程及其用途。出於說明本發明之目的提供以下實例,且所述實例不應被理解為限制本發明之範疇。材料 PE1:低密度聚乙烯(LDPE);0.921 g/cc;MI = 1.8 g/10 min EVA1(Elvax™ 40L03):乙烯-乙酸乙烯酯;40 wt%乙酸乙烯酯;MI = 3 g/10 min EVA2(Elvax™ 460):乙烯-乙酸乙烯酯;18 wt%乙酸乙烯酯;MI = 2.5 g/10 min EVA3(Elvax™ 260):乙烯-乙酸乙烯酯;28 wt%乙酸乙烯酯;MI = 6 g/10 min EVA4(Elvax™ 360):乙烯-乙酸乙烯酯;25 wt%乙酸乙烯酯;MI = 2 g/10 min EVA5:乙烯-乙酸乙烯酯;0.1 wt%乙酸乙烯酯;MI = 2.3 g/10 min EVA6:乙烯-乙酸乙烯酯;0.2 wt%乙酸乙烯酯;MI = 2.5 g/10 min EVA7:乙烯-乙酸乙烯酯;0.4 wt%乙酸乙烯酯;MI = 2.8 g/10 min EVA8:乙烯-乙酸乙烯酯;0.8 wt%乙酸乙烯酯;MI = 3.7 g/10 min EVA9:乙烯-乙酸乙烯酯;1.6 wt%乙酸乙烯酯;MI = 2.5 g/10 min EEA1:乙烯-丙烯酸乙酯;16 wt%丙烯酸乙酯;MI = 1 g/10 min;密度= 0.93 g/cc 抗氧化劑:Lowinox TBM-6(4,4'-硫代雙(2-丁基-5-甲基苯酚)) 有機過氧化物:過氧化二異丙苯 助劑:異三聚氰酸三烯丙酯(TAIC),可用作Lianda Corp.之Trilink 7
用如下表1中所闡述之材料之量製備可交聯樣品。對於各樣品而言,PE1及乙烯與極性共聚單體之共聚物,若適用,在以180℃熔融溫度為目標之布拉班德混合器槽(Brabender mixer bowl)中熔化。混合器設定成30 rpm。在熔化達成之後,添加抗氧化劑且混合樣品5分鐘。在室溫下將所得材料壓成盤形物,且隨後藉由閘刀式切割器切割成小塊。在180℃下使用單一螺桿擠壓機將小塊擠壓成束,其經短切而提供粒化中間化合物。藉由在70℃下預加熱集結粒4小時,且隨後在玻璃瓶中用過氧化物浸泡加熱後之集結粒來用過氧化二異丙苯浸泡粒化中間化合物。隨後輥壓樣品10分鐘以確保過氧化物之均勻分佈。
隨後將樣品靜置在70℃下之烘箱中持續至少12小時以提供可交聯聚乙烯化合物。在起始於120℃之電壓機上在低壓(500 psi)下交聯所得可交聯聚乙烯化合物持續3分鐘且在高壓(2500 psi)下使其交聯持續4分鐘。隨後將薄板短切成塊且在120℃下在低壓(400 psi)下再製板(plaqued)持續3分鐘且在高壓(2500 psi)下持續4分鐘。隨後將溫度升高至180℃且在達至所述溫度之後,將薄板維持在高壓及180℃下持續12分鐘。 1 :對照物及比較樣品 CS1 CS5 CS =比較樣品
在60℃下在真空烘箱中使所得交聯薄板(標稱厚度= 0.3 mm)脫氣3天且在60℃、90℃及120℃下使用如上文所描述之2 kV、4 kV、6 kV及8 kV測試條件評定損耗因數。損耗因數測試之結果展示在下表2中。對照物及CS1至CS5在120℃及120℃下的23±2 kV/mm之電應力下的損耗因數測試之結果亦以圖形形式呈現在圖1中。 2 對照物及 CS1 CS5 之損耗因數 %
在表1中除所述對照物之外的調配物中之每一者中,組合物之總極性共聚單體含量係相同的(0.2 wt%)。然而,在每一調配物中,0.2 wt%之極性共聚單體含量係藉由不同稀釋方案來達成,亦即,用LDPE稀釋包括衍生自至少一種極性共聚單體之單元之乙烯類共聚物。舉例而言,在製備CS1時,將具有40 wt%極性共聚單體(VA)含量之EVA1添加至0.6 wt%之PE1(LDPE),從而產生0.2 wt%之最終極性共聚單體含量。相比而言,在製備CS2時,將具有18 wt%極性共聚單體含量之EVA2添加至1.3 wt%之PE1(LDPE),從而亦產生0.2 wt%之最終極性共聚單體(VA)含量。
如表2中所示,在所量測之所有溫度及電應力位準下觀測到出人意料之趨向。伴隨用於將極性共聚單體遞送至整個系統的共聚物中所存在的極性共聚單體(乙酸乙烯酯或丙烯酸乙酯)之含量降低(亦即,伴隨極性共聚單體較廣泛地分佈在組合物上),損耗因數有所降低,儘管針對各比較樣品的總體組合物之最終極性共聚單體含量為相同的(0.2 wt%)。亦即,預期在給定溫度下之損耗因數將保持大致恆定,此係因為總體組合物之總共聚單體(VA或EA)含量保持恆定(0.2 wt%)。然而,出人意料地發現,伴隨組合物之LDPE含量降低,損耗因數亦降低(亦即,用於將極性共聚單體遞送至整個系統之共聚物稀釋較少)。
為了滿足MV、HV及EHV絕緣材料之電要求,期望總體上使組合物中之極性共聚單體之含量降至最低。本發明之結果指示,用以對電屬性具有最小不利影響同時針對所需可溶性增強位準包含給定極性位準之方式為使極性共聚單體分佈在組合物之整個聚合物部分上,亦即,使用乙烯類共聚物作為組合物之僅有的烯烴類聚合物,而非經由乙烯-極性共聚單體共聚物與非極性乙烯類聚合物或其他烯烴類聚合物之摻合來遞送極性共聚單體,所述乙烯類共聚物包括衍生自乙烯之單元及以共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元。
基於表2中所觀測到之驚人且出乎意外的結果,用0.1 wt%、0.2 wt%、0.4 wt%、0.8 wt%、1.6 wt%及3.2 wt%之乙酸乙烯酯總含量製備一系列六種乙烯/乙酸乙烯酯二聚物。二聚物各自在高壓釜高壓聚乙烯反應器中製備。以類似於比較實例之方式評估六種乙烯/乙酸乙烯酯聚合物,不同之處在於其用作組合物中之唯一聚合物,亦即不與LDPE摻合,如下表3中所概述。如下表4中所展示,所述結果與來自表2的外推資料相一致。 3 :本發明實例 IE1 IE7 IE=本發明實例 4 用於 IE1 IE7 之損耗因數 % CS=比較樣品 IE=本發明實例
如表4中所展示,IE1至IE7之損耗因數針對所有測試條件保持為低的,IE1至IE7中之每一者使用EVA二聚物作為唯一的聚烯烴以形成含有小於或等於3.5 wt% VA之組合物。亦即,在60℃下之損耗因數保持小於或等於0.030%,且實際上在2.9 kV/mm至23 kV/mm之電應力下,損耗因數保持小於0.020%。在90℃下之損耗因數保持小於0.010%,且更特定言之,在2.9 kV/mm至5.8 kVmm下,損耗因數保持小於0.007%。在90℃下之損耗因數保持小於0.020%,且特定言之,在9 kV/mm至12 kV/mm之電應力下,損耗因數保持小於0.010%。在90℃下之損耗因數保持小於0.040%,且特定言之,在15 kV/mm至17 kV/mm之電應力下,損耗因數保持小於0.020%。在90℃下之損耗因數保持小於或等於0.060%,且特定言之,在20 kV/mm至23 kV/mm之電應力下,損耗因數保持小於0.030%。在120℃下之損耗因數保持小於0.015%,且更特定言之,在2.9 kV/mm之電應力下,損耗因數保持小於0.012%。在120℃下之損耗因數保持小於0.016%,且更特定言之,在5.8 kV/mm之電應力下,保持小於0.014%。在120℃下之損耗因數保持小於或等於0.022%,且更特定言之,在9 kV/mm之電應力下,損耗因數保持小於0.020%。在120℃下之損耗因數保持小於0.040%,且更特定言之,在12 kV/mm之電應力下,損耗因數保持小於0.220%。在120℃下之損耗因數保持小於0.070%,且特定言之,在15 kV/mm之電應力下,損耗因數保持小於0.040%。在120℃下之損耗因數保持小於0.110%,且特定言之,在17 kV/mm之電應力下,損耗因數保持小於0.070%。在120℃下之損耗因數保持小於或等於0.160%,且特定言之,在20 kV/mm之電應力下,損耗因數保持小於0.090%。在120℃下之損耗因數保持小於0.200%,且特定言之,在23 kV/mm之電應力下,損耗因數保持小於0.120%。
藉由製得在恆定溫度及電應力下針對各組合物之表格來完成對六種乙烯/乙酸乙烯酯二聚物之額外分析。此闡述於表5中,其係根據最苛刻條件量測(例如,最高溫度及最高電應力)。 5 用於 CS1 CS4 IE2 之損耗因數 120 /23±2 kV/mm )( % CS=比較樣品 IE=本發明實例
如表5中所展示,在用於總體組合物之給定極性共聚單體含量(例如,0.2 wt%)下,伴隨共聚物(例如,EVA)中之極性共聚單體(例如,VA)之量降低,損耗因數出乎意外地且明顯地降低。不受任何特定理論束縛,咸信,伴隨共聚單體整體較均勻地分佈在整個組合物中,在用於總體組合物之給定共聚單體含量下之損耗因數會降低。舉例而言,在上表5中,在0.2之VA含量下,伴隨最終組合物中之EVA之量增加,損耗因數會降低。此趨勢係出乎意外的,此係因為組合物中之總共聚單體含量大致相同,亦即,伴隨共聚物中之共聚單體之量降低,共聚物之量會增加。
為了進一步分析損耗因數趨勢,根據上文所闡述之程序製備額外比較樣品且所述調配物提供於下表8中。 8 :比較樣品 CS7 CS14 CS=比較樣品 IE=本發明實例
下表9及表10包含用於CS8至CS15之損耗因數。 9 用於 CS7 CS10 IE5 之損耗因數 120 /23±2 kV/mm )( % 10 用於 CS7 CS14 IE1 IE5 之損耗因數 120 /23±2 kV/mm )( % CS=比較樣品 IE=本發明實例
如表9及表10中所確認,在一致的極性共聚單體含量下,伴隨包括衍生自乙烯之單元及以共聚物之總重量計0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元的乙烯類共聚物之量增加,亦即,當組合物含有包括衍生自乙烯之單元及以共聚物之總重量計0 wt%至大於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元的乙烯類共聚物作為組合物中之僅有的聚烯烴時,損耗因數出乎意外地且明顯降低。換言之,CS7至CS14中之每一者利用LDPE與乙烯類共聚物之摻合物以便達成最終組合物之最終共聚單體含量。CS7至CS14中之每一者之損耗因數比其中乙烯類共聚物為唯一的聚烯烴之本發明實例中之每一者的損耗因數大。
上表中所反映之結果係出乎意外的,此係因為預期在給定共聚單體含量下之組合物之損耗因數將為相同的,而不管是否藉由用另一聚烯烴(例如,LDPE)稀釋較高共聚單體含量之乙烯類共聚物來達成總共聚單體含量或是否使用單個低共聚單體含量之乙烯類共聚物。然而,與期望相反,當不使用摻合物時,亦即,當組合物中之僅有的聚烯烴為包括衍生自乙烯之單元及以共聚物之總重量計,0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元的乙烯類共聚物時,損耗因數會降低。
特別期望的是,本發明不限於本文中所含有的實施例及說明,而是包含彼等實施例之修改形式,所述修改形式包含在以下申請專利範圍的範疇內出現之實施例的部分及不同實施例的要素之組合。
圖1為展示CE1至CE6之損耗因數的圖式。

Claims (10)

  1. 一種組合物,其包括: a)至少一種乙烯類共聚物,其包括衍生自乙烯之單元及以所述乙烯類共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元; b)至少一種抗氧化劑; c)有機過氧化物, d)視情況選用之至少一種助劑;及 e)視情況選用之至少一種樹阻滯劑, 其中所述組合物包括以所述組合物之總重量計,0 wt%至小於1 wt%之除了所述乙烯類共聚物外的烯烴類聚合物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的組合物,其中所述組合物基本上由以下組成: a)所述乙烯類共聚物; b)所述至少一種抗氧化劑; c)所述有機過氧化物; d)視情況選用之所述至少一種助劑;及 e)視情況選用之所述至少一種樹阻滯劑。
  3. 如申請專利範圍第1項及第2項中任一項所述的組合物,其中所述乙烯類共聚物為乙烯與所述至少一種極性共聚單體之二聚物。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的組合物,其中所述至少一種極性共聚單體係選自由以下組成之群:丙烯酸(C1-C4)烷酯、乙酸乙烯酯、胺基丙烯酸酯及其任何兩者或更多者之組合。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的組合物,其中所述至少一種抗氧化劑係選自由以下組成之群:硫醚、硫酯、DSTDP、4,4'-硫代雙(2-第三丁基-5-甲基苯酚)、肆[亞甲基(3,5-二第三丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)]甲烷及1,3,5-參(4-第三丁基-3-羥基-2,6-二甲基苯甲基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的組合物,其中所述乙烯類共聚物為交聯的。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的組合物,其特徵為損耗因數在120℃之溫度及23 kV/mm之電應力下為0%至小於或等於0.100%。
  8. 一種電纜,其包括絕緣層,所述絕緣層包括如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的組合物。
  9. 一種電纜,其包括: 導體;及 覆蓋所述導體之至少一部分的絕緣層,所述絕緣層包括:a)至少一種乙烯類共聚物,其包括衍生自乙烯之單元及以所述乙烯類共聚物之總重量計,大於0 wt%至小於或等於3.5 wt%的衍生自至少一種極性共聚單體之單元;b)至少一種抗氧化劑;及c)有機過氧化物,其中所述包括以所述組合物之總重量計,0 wt% 至小於1 wt%之除了所述乙烯類共聚物外的烯烴類聚合物。
  10. 一種導電方法,所述方法包括在如申請專利範圍第8項至第9項中任一項所述的電纜上施加2 kV至大於220 kV之電壓。
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