一种半导体聚合物组合物制造技术

本发明专利技术提供一种半导体聚合物组合物，其包含(a)乙烯乙酸乙烯酯共聚物的基础聚合物，(b)至少25重量％的炭黑；和(c)1至15重量％的聚乙烯蜡。烯蜡。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种半导体聚合物组合物


[0001]本专利技术涉及一种半导体聚合物组合物，其包含乙烯乙酸乙烯酯EVA的基础聚合物、为炭黑的导电组分和聚乙烯蜡。本专利技术还涉及多层电缆中的层，例如电力电缆中的粘合半导体层，包含半导体聚合物组合物，制备和/或生产该半导体聚合物组合物的方法和包含由该半导体聚合物组合物获得的半导体层的电缆，以及该半导体聚合物组合物用于降低混炼过程中的能量消耗的用途。

技术介绍

[0002]在电线和电缆(W&C)应用中，典型的电缆包括至少一个导体，该导体被一层或多层聚合物材料包围。在包括中压(MV)、高压(HV)和超高压(EHV)应用在内的电力电缆应用中，所述导体被包括内半导体层、绝缘层和外半导体层在内的若干层按此顺序包围。除了这些层，可以添加另外的层，例如屏蔽层和/或辅助阻挡层，例如一层或多层防水层和一层或多层护套层。此外，在不同的电缆应用中重要的电气特性可能会有所不同，如同交流(AC)和直流(DC)电缆应用之间的电气特性不同的情形。
[0003]绝缘层和半导体层通常由优选交联的乙烯均聚物和/或共聚物组成。针对电缆的挤出，用过氧化物(例如过氧化二异丙苯)交联的LDPE(低密度聚乙烯，即在高压下通过自由基聚合制备的聚乙烯)已成为主要的电缆绝缘层材料。
[0004]典型的电缆通常是通过在导体上挤压层来生产的。这种聚合物半导体层是众所周知的并且广泛用于额定电压大于6kV的介电电力电缆。这些层用于在导体和绝缘层之间以及在绝缘层和地电位或中性电位之间提供中间电阻率的层。
[0005]此外，还已知聚合物的交联，例如聚烯烃的交联主要有助于提高聚合物的耐热性和抗变形性、机械强度、耐化学性和耐磨性。因此，交联聚合物广泛用于不同的最终应用，例如上述电线电缆(W&C)应用。
[0006]半导体层广泛用于额定电压大于6kV的介电电力电缆。半导体层的目的是为绝缘中的电场提供平滑的界面，例如通过防止导体层和介电层界面处的局部放电，从而延长电力电缆的使用寿命，即长期能力。
[0007]当制备用于这种半导体层的半导体聚合物组合物时，通过合适的混炼设备在混炼工艺中混炼该组合物，例如使用密炼机(如Banbury或Bolling)、连续单螺杆(如布斯混炼机)或连续双螺杆(如Farrel)或连续混炼机(如Werner&Pfleiderer)。该组合物包含例如聚合物、导电组分(如炭黑)和任选的其他添加剂。如果要在交联层中使用半导体聚合物组合物，则可以例如在混炼过程下游发生的浸渍步骤中，将过氧化物添加到组合物中。在混炼和任选的浸渍步骤之后，通常通过在导体上挤出各种层来生产电缆。
[0008]在混炼过程中，组合物在升高的温度下混炼。由于这个和其他原因，混炼过程消耗大量能量，从而需要更节能地生产半导体聚合物组合物。

技术实现思路

[0009]本专利技术人现在已经发现，通过将聚乙烯蜡添加到半导体聚合物组合物中，可以实现在混炼过程中更少的能量消耗，而不会损失混炼输出。与没有这种添加剂的常规半导体聚合物组合物相比，本专利技术的组合物包含聚乙烯蜡以降低在半导体聚合物组合物的混炼过程中的能量消耗。不希望受到任何理论的束缚，相信该组合物提供了可加工性优势，无论是组合物本身，还是通过混炼设备和组合物之间的改进的相互作用，这降低了混炼设备在混炼过程中消耗的能量。
[0010]因此，从一个方面来看，本专利技术提供了一种半导体聚合物组合物，包括：
[0011](a)乙烯乙酸乙烯酯共聚物的基础聚合物；
[0012](b)至少25重量％的炭黑；和
[0013](c)1至15重量％的聚乙烯蜡。
[0014]令人惊讶地发现，通过添加1至15重量％的聚乙烯蜡，以基础聚合物份额减少，混炼过程的能耗降低了约10％。这通常无需调整组合物中的其他化合物(例如炭黑含量)即可实现。因此，无需进一步调整即可进行混炼步骤的下游过程，例如电缆的生产。聚乙烯蜡因此可以被称为能量降低组分，相对于没有聚乙烯蜡或具有不同量的聚乙烯蜡的相应组合物，其导致在半导体聚合物组合物的混炼过程中能量消耗降低。
[0015]此外，众所周知，在高温下，EVA共聚物易受热降解，导致在聚合物主链上形成乙酸和不饱和度(B.Sultan et.al,J.App.Pol.Sci.,Vol 43,Issue 9,p.1737)。不希望形成乙酸，因为它会导致生产设备的腐蚀。混炼过程的能耗降低可能导致混炼设备中的温度降低，从而减少乙酸的产生。
[0016]从另一方面来看，本专利技术提供了一种制品，该制品包括半导体层，该半导体层是从如上文所定义的半导体聚合物组合物获得的，其中该制品例如是多层电缆中的层，例如电力电缆层，或电缆，例如电力电缆。因此，所述制品可以是多层电缆中的层，例如电力电缆层，其中所述层包含如上文定义的半导体聚合物组合物。所述层例如可以是所述多层电缆中的粘合层。
[0017]从另一个方面来看，本专利技术提供了一种通过混炼制备如上文所定义的半导体聚合物组合物的方法。混炼方法通常包括将所述聚合物组合物加热到高于组合物的至少主要聚合物组分的熔点的温度，该温度通常比所述聚合物组分的熔点高10℃以上，优选高25℃以上，并且低于不希望的组分的降解温度。
[0018]本专利技术还提供了一种用于生产电缆的方法，包括以下步骤：在一个或多个导体上施加包含如上文定义的半导体聚合物组合物的层。
[0019]从一个方面来看，本专利技术提供了聚乙烯蜡用于在如上文所定义的半导体聚合物组合物的混炼过程中降低能量消耗的用途。
具体实施方式
[0020]定义
[0021]半导体聚合物组合物在本文中是指聚合物组合物包含导电填料，例如半导电量的炭黑。如技术人员所熟知的，术语半导体聚合物组合物是用于半导体应用中，例如在电缆的半导体层中的聚合物组合物的众所周知的表述。
[0022]聚乙烯蜡在本文中定义为平均分子量为600
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8000g/mol，优选800
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6000g/mol或800
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5000g/mol，更优选1000
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4000g/mol的聚乙烯聚合物。
[0023]术语“蜡”可以另外或替代地被认为是具有高于1200g/10min的MFR2的聚合物。因此，在全文中，术语“聚乙烯蜡”可以用术语“MFR2高于1200g/10min的聚乙烯共聚物”代替。
[0024]术语“聚乙烯”将被理解为是指基于乙烯的聚合物，即基于聚合物整体的总重量包含至少50重量％乙烯的聚合物。术语“聚乙烯”和“基于乙烯的聚合物”在本文中可互换使用，是指包含大部分重量百分比的聚合乙烯单体(基于可聚合单体的总重量)并且任选地可以包含至少一种聚合的共聚单体的聚合物。基于乙烯的聚合物可包括大于50、或大于60、或大于70、或大于80、或大于90重量％的衍生自乙烯的单元(以基于乙烯的聚合物的总重量为基准)。
[0025]本专利技术的低密度聚乙烯LDPE是在高压工艺中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体聚合物组合物，包括：(a)乙烯乙酸乙烯酯共聚物的基础聚合物；(b)至少25重量％的炭黑；和(c)5至15重量％的聚乙烯蜡。2.如权利要求1所述的半导体聚合物组合物，还包括以下组分中的至少一种：(d)0.1至5重量％的酸清除剂，例如金属硬脂酸盐，例如硬脂酸锌，(e)0.1至5重量％的抗氧化剂。3.如权利要求1或2所述的半导体聚合物组合物，其中，相对于所述半导体聚合物组合物的总重量，所述乙烯乙酸乙烯酯共聚物(a)的存在量至少为30重量％，例如为30至73重量％，优选30至70重量％，更优选32至68重量％，甚至更优选35至65重量％或45至60重量％。4.如前述权利要求中任一项所述的半导体聚合物组合物，其中，相对于所述半导体聚合物组合物的总重量，所述聚乙烯蜡(c)的存在量为7至15重量％，例如7至10重量％，或7至9重量％，或5至10重量％，例如5至9重量％，或5至7重量％，或10至15重量％。5.如前述权利要求中任一项所述的半导体聚合物组合物，其中，相对于所述共聚物的总重量，所述乙烯乙酸乙烯酯共聚物(a)的乙酸乙烯酯含量为1至35重量％，优选1.5至32重量％，更优选2至28重量％，更优选2.5至25重量％，甚至更优选3至22重量％，例如4至20重量％，尤其是5至19重量％，例如10至18重量％，例如12至16重量％。6.如前述权利要求中任一项所述的半导体聚合物组合物，其中，所述乙烯乙酸乙烯酯共聚物(a)具有0.01至50g/10min，更优选0.05至40g/10min、甚至更优选0.1至30g/10min，例如0.5至20g/10min，例如1至15g/10min的MFR2。7.如前述权利要求中任一项所述的半导体聚合物组合物，其中，炭黑(b)的存在量为25至60重量％，优选28至55重量％，更优选30至50重量％，例如，35至45重量％或34至41重量％。8.如前述权利要求中任一项所述的半导体聚合物组合物，其中，所述炭黑具有根据ASTM D
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1510
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19测定时至...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔，
申请(专利权)人：北欧化工股份公司，
类型：发明
国别省市：