BR112014029832B1

BR112014029832B1 - Condutor revestido

Info

Publication number: BR112014029832B1
Application number: BR112014029832-7A
Authority: BR
Inventors: Jeffrey M. Cogen; Suh Joon Han; Gary R. Marchand; Suzanne M. Guerra; Jerker B.L. Kjellqvist
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2022-05-10
Also published as: JP2018125290A; US20150122529A1; WO2014003908A1; CN104641421A; JP6543570B2; KR102047152B1; TWI610319B; US9607732B2; KR20150035589A; BR112014029832A2; EP2867903A1; CN104641421B; MX2014015915A; EP2867903B1; CA2872487C; TW201403639A; JP2015522925A; CA2872487A1

Abstract

CONDUTOR REVESTIDO. Condutores revestidos compreendendo um núcleo condutor pelo menos parcialmente envolvido por um revestimento polimérico. O revestimento polimérico compreende um polímero à base de (alfa)-olefina e um compósito em bloco de (alfa)-olefina. O compósito em bloco de (alfa)-olefina compreende copolímeros em bloco tendo segmentos duros e segmentos moles.

Description

Campo técnico

[001] Várias concretizações da presente invenção se referem a revestimentos poliméricos para condutores revestidos. Tais revestimentos poliméricos compreendem compósito em bloco de α-olefina e um polímero à base de α-olefina. O revestimento polimérico envolve, pelo menos parcialmente, um condutor.

Introdução

[002] Produtos de entrega de potência (ex: cabos de força) e acessórios (ex: juntas, terminações e outros componentes dielétricos sólidos) enfrentam penetração de umidade quando empregados em condições subterrâneas ou submarinas. Água, que geralmente está presente a 100% de umidade relativa em profundidades de enterramento típicas de um metro, pode penetrar pelas camadas poliméricas de tais produtos ao longo do tempo.

[003] Quando expostos a condições de umidade durante anos de serviço, os cabos de força e outros componentes do cabo se degradam devido à arborescência em água que cria espaços/ lacunas físicas no isolamento polimérico e em regiões de polímero quimicamente alterado que suporta maior solubilidade em água do que o polietileno virgem. O mecanismo eletromecânico para arborescência em água baseia-se na força mecânica induzida por tensão elétrica sobre as moléculas ou íons, o que causa pressão e fissuras/fendas ou danos tipo fadiga. Adicionalmente, a arborescência em água pode advir de processos químicos, tal como oxidação. Consequentemente, a arborescência em água não obedece a um mecanismo simples, mas sim a uma combinação complexa de vários mecanismos.

[004] Apesar dos avanços, são necessárias melhorias no estado da técnica para cabos de força e componentes com resistência à arborescência em água.

Sumário da Invenção

[005] Uma concretização é um condutor revestido compreendendo: - núcleo condutor; e - revestimento polimérico pelo menos parcialmente envolvendo dito núcleo condutor; - sendo que dito revestimento polimérico compreende um polímero à base de α-olefina e um compósito em bloco de α- olefina.

Breve Descrição dos Desenhos

[006] A Figura 1 é um gráfico de resistência à ruptura dielétrica para amostras preparadas no Exemplo 1, especificamente o desempenho de ruptura dielétrica antes e após envelhecimento em NaCl 0,01M;

[007] A Figura 2 é um gráfico de resistência à ruptura dielétrica para amostras preparadas no Exemplo 1, especificamente o desempenho de ruptura dielétrica antes e após envelhecimento em NaCl 1,0M;

[008] A Figura 3 é um fator de dissipação reológica (G”/G’) versus taxa de cisalhamento 1/s para amostras preparadas no Exemplo 2; e

[009] A Figura 4 é uma vista esquemática de um aparelho tubular em U empregado para envelhecimento elétrico a úmido.

Descrição Detalhada

[010] Várias concretizações da presente invenção se referem a um condutor revestido compreendendo um núcleo condutor pelo menos parcialmente envolvido por um revestimento polimérico. O revestimento polimérico compreende um polímero à base de α-olefina e um compósito em bloco de α-olefina. O compósito em bloco compreende copolímeros em dibloco tendo um segmento de polímero “duro” e um segmento de copolímero “mole”, conforme abaixo descrito.

Composição de Revestimento Polimérico

[011] Inicialmente, o revestimento polimérico compreende um polímero à base de α-olefina. Conforme aqui utilizado, o termo “polímero à base de α-olefina” denota um polímero que compreende uma porcentagem em peso majoritária (“% em peso”) de monômero de α-olefina polimerizado, com base no peso total de monômeros polimerizáveis, e, opcionalmente, pode compreender um comonômero polimerizado. Os comonômeros podem ser outros monômeros de α-olefina ou monômeros não de α- olefina. O polímero à base de α-olefina pode incluir mais de 50, pelo menos 60, pelo menos 70, pelo menos 80, ou pelo menos 90% em peso de unidades derivadas de um monômero de α- olefina, com base no peso total do polímero à base de α- olefina. O polímero à base de α-olefina pode ser um polímero catalisador com Ziegler-Natta, um polímero catalisado com metaloceno, e/ou um polímero catalisado com catalisador de geometria constrita. Adicionalmente, os polímeros à base de α-olefina podem ser preparados utilizando-se processo de fabricação de polímero em fase gasosa, solução ou pasta.

[012] Tipos adequados de monômeros de α-olefina incluem, embora não se restrinjam a α-olefinas lineares, ramificadas ou cíclicas C2-20 (ou seja, tendo de 2 a 20 átomos de carbono). Exemplos não restritivos de α-olefina C2-20 adequadas incluem etileno, propileno, 1-buteno, butadieno, isopreno, 4-metil-1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 1-deceno, 1- dodeceno, 1-tetradeceno, 1-hexadeceno, e 1-octadeceno. As α- olefinas podem também conter uma estrutura cíclica, tal como ciclohexano ou ciclopentano, resultando em uma α-olefina, tal como 3-ciclohexil-1-propeno (alil ciclohexano) e vinil ciclohexano. O polímero à base de α-olefina pode ainda compreender grupos halogenados, tais como cloro, bromo e flúor.

[013] Em várias concretizações, o polímero à base de α- olefina pode ser um interpolímero de etileno e de um ou mais comonômeros. Interpolímeros ilustrativos incluem etileno/propileno, etileno/buteno, etileno/1-hexeno, etileno/1-octeno, etileno/estireno, etileno/propileno/1- octeno, etileno/propileno/buteno, etileno/buteno/1-octeno, monômero de etileno/propileno/dieno (“EPDM”), e etileno/buteno/estireno. Os interpolímeros podem ser interpolímeros aleatórios.

[014] Em uma concretização, o polímero à base de α-olefina compreende homopolímero de polietileno. Conforme aqui utilizado, o termo “homopolímero” denota um polímero compreendendo unidades de repetição derivadas de um tipo de monômero simples, embora não exclua quantidades residuais de outros componentes utilizados na preparação do homopolímero, tal como agentes de transferência de cadeia.

[015] Em uma concretização, o polímero à base de α-olefina pode ser um polietileno de baixa densidade (“LDPE”). Conforme aqui utilizado, o termo polietileno de baixa densidade denota um polímero à base de etileno com uma densidade variando de 0,910 a 0,930 g/cm3, conforme determinado por ASTM D792. Em relação a polietileno de alta densidade, LDPE tem alto grau de ramificação de cadeia curta e/ou alto grau de ramificação de cadeia longa.

[016] Em uma concretização, o LDPE pode ter uma temperatura de pico de fusão de pelo menos 105°C, ou de pelo menos 110°C, de até 115°C ou de 125°C. O LDPE pode ter um índice de fusão (“I2”) de 0,5g/10 min, ou de 1,0g/10 min, ou de 1,5g/10 min, ou de 2,0 g/10 min, de até 10,0g/10 min, ou de 8,0g/10 min, ou de 6,0g/10 min, ou de 5,0g/10 min, ou de 3,0g/10 min, conforme determinado de acordo com ASTM D-1238 (190°C/2,16 kg). Também, o LDPE pode ter um índice de polidispersidade (“PDI”) (ou seja, peso molecular médio ponderal/peso molecular médio numérico; “Mw/Mn”;”; ou distribuição de peso molecular (“MWD”)) na faixa de 1,0 a 30,0, ou na faixa de 2,0 a 15,0, conforme determinado por cromatografia de permeação em gel.

[017] Em uma concretização, o LDPE é polietileno linear de baixa densidade.

[018] Em várias concretizações, o polímero à base de α- olefina pode ser um polietileno de alta densidade. O termo “polietileno de alta densidade” (“HDPE”) denota um polímero à base de etileno tendo uma densidade igual ou maior que 0,941 g/cm3. Em uma concretização, o HDPE tem uma densidade de 0,945 a 0,97 g/cm3, conforme determinado de acordo com ASTM D-792. O HDPE pode ter uma temperatura de fusão de pico de pelo menos 130°C ou de 132 a 134°C. O HDPE pode ter um I2 de 0,1 g/10 min, ou de 0,2g/10 min, ou de 0,3g/10 min, ou de 0,4g/10 min, de até 5,0g/10 min, ou de 4,0 g/10 min, ou de 3,0 g/10 min, ou de 2,0g/10 min, ou de 1,0g/10 min ou de 0,5g/10 min, conforme determinado de acordo com ASTM D-1238 (190°C/2,16 kg). Da mesma forma, o HDPE pode ter um PDI na faixa de 1,0 a 30,0, ou na faixa de 2,0 a 15,0, conforme determinado por cromatografia de permeação em gel.

[019] Em várias concretizações, o polímero à base de olefina pode ser uma borracha de etileno-propileno (“EPR”) ou polímero de monômero de etileno-propileno-dieno (“EPDM”). O polímero EPR ou EPDM pode ter uma temperatura de fusão de pico de pelo menos 130°C ou, alternativamente, uma temperatura de fusão de pico de -40 a 100°C. O polímero de EPR ou EPDM pode ter um I2 de 0,10g/10 min ou de 5,0g/10 min, a 20,0 g/10 min, ou de 100g/10 min, conforme determinado de acordo com ASTM D-1238 (190°C/2,16 kg) . Da mesma forma, o polímero de EPR ou de EPDM pode ter um PDI na faixa de 1,0 a 30,0, ou na faixa de 2,0 a 15,0, conforme determinado por cromatografia de permeação em gel.

[020] Em várias concretizações, o polímero à base de α- olefina pode ser um polipropileno. O polipropileno pode ter uma temperatura de fusão de pico na faixa de 150 a 170°C. O polipropileno pode ter um I2 de 0,10g/10 min ou de 5,0g/10 min a 20,0g/10 min ou de 100 g/10 min, conforme determinado de acordo com ASTM D-1238 (190°C/2,16 kg). Da mesma forma, o polímero de polipropileno pode ter um PDI na faixa de 1,0 a 30,0 ou na faixa de 2,0 a 15,0, conforme determinado através de cromatografia de permeação em gel.

[021] Conforme observado acima, além do polímero à base de α-olefina, o revestimento polimérico compreende um compósito em bloco. O termo “compósito em bloco” se refere a polímeros compreendendo um copolímero mole, um polímero duro e um copolímero em bloco tendo um segmento mole e um segmento duro, sendo que o segmento duro do copolímero em bloco é a mesma composição do polímero duro no compósito em bloco e o segmento mole do copolímero em bloco é a mesma composição do copolímero mole do compósito em bloco. Os copolímeros em bloco podem ser lineares ou ramificados. Mais especificamente, quando produzidos em processo contínuo, os compósitos em bloco podem ter um PDI de 1,7 a 15, de 1,8 a 3,5, de 1,8 a 2,2, ou de 1,8 a 2,1. Quando produzidos em processo de batelada ou semibatelada, os compósitos em bloco podem ter um PDI de 1,0 a 2,9, de 1,3 a 2,5, de 1,4 a 2,0 ou de 1,4 a 1,8. Em uma concretização, o compósito em bloco pode ser um compósito em bloco de α-olefina. O termo “compósito de α-olefina em bloco” se refere a compósitos em bloco preparados somente ou substancialmente somente com dois ou mais tipos de monômeros de α-olefina. Em várias concretizações, o compósito em bloco de α-olefina pode consistir somente de duas unidades de monômero do tipo α- olefina. Um exemplo de compósito em bloco de α-olefina seria um segmento duro e polímero duro compreendendo somente ou substancialmente somente resíduos de monômero de propileno com um segmento mole e polímero mole compreendendo somente e substancialmente somente resíduos de comonômero de etileno e propileno.

[022] Conforme aqui utilizado, segmentos “duros” se referem a blocos altamente cristalinos de unidades polimerizadas nos quais um monômero simples está presente em uma quantidade maior que 95 moles por cento (“moles %”) ou maior que 98 moles por cento. Em outras palavras, o teor de comonômero nos segmentos duros é menor que 5 moles por cento, ou menor que 2 moles por cento. Em algumas concretizações, os segmentos duros compreendem todas ou substancialmente todas as unidades de propileno. Segmentos “moles”, por outro lado, se referem a blocos amorfos, substancialmente amorfos ou elastoméricos de unidades polimerizadas com um teor de comonômero maior que 10 moles por cento. Em algumas concretizações, os segmentos moles compreendem interpolímeros de etileno/propileno.

[023] Ao se referir a compósitos em blocos, o termo “polietileno” inclui homopolímeros de etileno e copolímeros de etileno e uma ou mais de α-olefinas C3-8, nos quais etileno compreende pelo menos 50 moles por cento. O termo “copolímero de propileno” ou “interpolímero de propileno” significa um copolímero compreendendo propileno e um ou mais comonômeros copolimerizáveis, onde uma pluralidade das unidades monoméricas polimerizadas de pelo menos um bloco ou segmento no polímero (o bloco cristalino) compreende propileno, que pode estar presente em uma quantidade de pelo menos 90 moles por cento, pelo menos 95 moles por cento, ou de pelo menos 98 moles por cento. Um polímero preparado principalmente com uma de α-olefina diferente, tal como 4- metil-1-penteno teria o mesmo nome. O termo “cristalino” se refere a um polímero ou bloco polimérico que possui uma transição de primeira ordem ou ponto de fusão cristalina (“Tm”), conforme determinado através de calorimetria diferencial exploratória (“DSC”) ou técnica equivalente. O termo “cristalino” pode ser usado intercambiavelmente com o termo “semicristalino”. O termo “amorfo” se refere a um polímero desprovido de ponto de fusão cristalina. O termo “isotático” denota unidades de repetição de polímero contendo pelo menos 70 por cento de pentades isotáticas, conforme determinado através de análise de ressonância magnética 13C- nuclear (“NMR”). “Altamente isotático” denota polímeros com pelo menos 90 por cento de pentades isotáticas.

[024] O termo “copolímero em bloco” ou “copolímero segmentado” se refere a um polímero compreendendo duas ou mais regiões ou segmentos quimicamente distintos (designados “blocos”) unidos de forma linear, ou seja, um polímero compreendendo unidades quimicamente diferenciadas que são unidades de extremidade a extremidade em relação à funcionalidade etilênica polimerizada, em vez de forma pendente ou enxertada. Numa concretização, os blocos diferem em relação à quantidade ou tipo de comonômero neles incorporado, à densidade, quantidade de cristalinidade, tamanho do cristalito atribuível a um polímero de tal composição, tipo ou grau de taticidade (isotático ou sindiotático), regio-regularidade ou regio-irregularidade, quantidade de ramificação, inclusive ramificação de cadeia longa ou hiper-ramificação, homogeneidade, ou qualquer outra propriedade química ou física. Os copolímeros em bloco da invenção são caracterizados por distribuições inéditas de PDI de polímero, distribuição de extensão de bloco, e/ou distribuição de número de blocos devido, em uma concretização preferida, ao efeito de agente(s) de traslado em combinação com o(s) catalisador(es) utilizados na preparação de compósitos em bloco.

[025] O compósito em bloco aqui empregado pode ser preparado através de um processo que compreende contatar um monômero polimerizável por adição ou mistura de monômeros em condições de polimerização por adição com uma composição compreendendo pelo menos um catalisador de polimerização por adição, um cocatalisador e um agente de traslado de cadeia (“CSA”), o processo sendo caracterizado pela formação de pelo menos algumas das cadeias poliméricas crescentes em condições diferenciadas de processo em dois ou mais reatores operando em condições de polimerização em estado constante ou em duas ou mais zonas de um reator operando em condições de polimerização em fluxo pistonado.

[026] Monômeros apropriados para uso na preparação de compósitos em bloco da presente invenção incluem qualquer monômero polimerizável por adição, tal como qualquer monômero de olefina ou diolefina, inclusive qualquer α-olefina. Exemplos de monômeros apropriados incluem α-olefinas de cadeia linear ou ramificada de 2 a 30, ou de 2 a 20 átomos de carbono, tais como etileno, propileno, 1-buteno, 1-penteno, 3-metil-1-buteno, 1-hexeno, 4-metil-1-penteno, 3-metil-1- penteno, 1-octeno, 1-deceno, 1-dodeceno, 1-tetradeceno, 1- hexadeceno, 1-octadeceno e 1-eicoseno; e di e poliolefinas, tais como butadieno, isopreno, 4-metil-1,3-pentadieno, 1,3- pentadieno, 1,4-pentadieno, 1,5-hexadieno, 1,4-hexadieno, 1,3-hexadieno, 1,3-octadieno, 1,4-octadieno, 1,5-octadieno, 1,6-octadieno, 1,7-octadieno, etilideno norborneno, vinil norborneno, diciclopentadieno, 7-metil-1,6-octadieno, 4- etilideno-8-metil-1,7-nonadieno, e 5,9-dimetil-1,4,8- decatrieno. Em várias concretizações, etileno e pelo menos um comonômero copolimerizável, propileno e pelo menos um comonômero copolimerizável contendo de 4 a 20 carbonos, 1- buteno e pelo menos um comonômero copolimerizável contendo 2 ou de 5 a 20 carbonos, ou 4-metil-1-penteno e pelo menos um comonômero copolimerizável diferente contendo de 4 a 20 carbonos podem ser empregados. Em uma concretização, os compósitos em bloco são preparados utilizando monômero de propileno e etileno.

[027] O teor de comonômero nos compósitos em bloco resultantes pode ser medido utilizando qualquer técnica adequada, tal como espectroscopia NMR. É altamente desejável que parte ou todos os blocos de polímero compreendam polímeros amorfos ou relativamente amorfos, tais como copolímeros de propileno, 1-buteno ou 4-metil-1-penteno, e um comonômero, especialmente copolímeros aleatórios de propileno, 1-buteno ou 4-metil-1-penteno com etileno, e quaisquer blocos de polímero restantes (segmentos duros), se houver, predominantemente compreendem propileno, 1-buteno ou 4-metil-1-penteno na forma polimerizada. Preferivelmente, tais segmentos duros são homopolímeros de polipropileno, polibuteno ou de poli-4-metil-1-penteno altamente cristalinos ou estereoespecíficos, especialmente homopolímeros isotáticos.

[028] Além disso, copolímeros em bloco dos compósitos em bloco compreendem de 10 a 90% em peso de segmentos duros e de 90 a 10% em peso de segmentos moles.

[029] Nos segmentos moles, a porcentagem molar de comonômero pode variar de 5 a 90% em peso, ou de 10 a 60% em peso. Nos casos em que o comonômero for etileno, ele pode estar presente em uma quantidade de 10 a 75%, ou de 30 a 70% em peso. Em uma concretização, o propileno constitui o restante do segmento mole.

[030] Em uma concretização, os copolímeros em bloco dos compósitos em bloco compreendem segmentos duros que tem de 70 a 100% em peso de propileno. Os segmentos duros podem ter mais de 90% em peso, 95% em peso ou 98% em peso de propileno.

[031] Os compósitos em bloco aqui descritos podem ser diferenciados de copolímeros aleatórios convencionais, misturas físicas de polímeros, e copolímeros em bloco preparados via adição de monômero sequencial. Os compósitos em bloco podem ser diferenciados de copolímeros aleatórios através de características tais como temperaturas de fusão mais altas para uma quantidade comparável de comonômero, índice de compósito em bloco, melhor resistência à tração, resistência à fratura melhorada, morfologia mais fina, óptica melhorada e maior resistência ao impacto sob temperatura mais baixa; de copolímeros em bloco preparados por adição sequencial de monômero através de distribuição de peso molecular, reologia, redução na força de cisalhamento, relação de reologia, e sendo que existe polidispersidade de bloco.

[032] Em algumas concretizações, os compósitos em bloco possuem um Índice de Compósito em Bloco (“BCI”), conforme abaixo definido, que é maior que zero, porém menor que 0,4, ou de 0,1 a 0,3. Em outras concretizações, BCI é maior que 0,4 e de até 1,0. Adicionalmente, o BCI pode variar de 0,4 a 0,7, de 0,5 a 0,7, ou de 0,6 a 0,9. Em algumas concretizações, BCI varia de 0,3 a 0,9, de 0,3 a 0,8, de 0,3 a 0,7, de 0,3 a 0,6, de 0,3 a 0,5, ou de 0,3 a 0,4. Em outras concretizações, BCI varia de 0,4 a 1,0, de 0,5 a 1,0, de 0,6 a 1,0, de 0,7 a 1,0, de 0,8 a 1,0, ou de 0,9 a 1,0. BCI é aqui definido como equivalente à porcentagem em peso de copolímero em dibloco dividido por 100% (ou seja, fração em peso). O valor do índice de compósito em bloco pode variar de 0 a 1, sendo que 1 equivaleria a 100% de dibloco da invenção e zero seria o referente a um material, tal como uma mistura tradicional ou copolímero aleatório. Métodos para determinar BCI podem ser encontrados, por exemplo, no pedido de patente americana No. 2011/0082258 do parágrafo [0170o] a [0189].

[033] Os compósitos em bloco podem ter uma Tm maior que 100°C, preferivelmente maior que 120°C, e mais preferivelmente maior que 125°C. A taxa de fluxo de fundido (“MFR”) (230°C, 2,16 kg) do compósito em bloco pode variar de 0,1 a 1000 dg/min, de 0,1 a 50 dg/min, de 0,1 a 30 dg/min, ou de 1 a 10 dg/min. Os compósitos em bloco podem ter um peso molecular médio ponderal (“Mw”) de 10.000 a 2.500.000, de 35.000 a 1.000.000, de 50.000 a 300.000, ou de 50.000 a 200.000 g/mol.

[034] Processos apropriados úteis na produção de compósitos em bloco da invenção podem ser encontrados, por exemplo, na publicação de pedido de patente americana No. 2008/0269412, publicada em 30 de outubro de 20087. Catalisadores e precursores catalíticos adequados para uso na presente invenção incluem complexos metálicos, tais como os descritos em WO2005/090426, em particular, os descritos no início da página 20, linha 30 à página 53, linha 20. Catalisadores adequados são também descritos nas patentes americanas Nos. 2006/0199930; 2007/0167578; 2008/0311812; 2011/0082258; 7.355.089; ou 2009/012215. Cocatalisadores adequados são aqueles descritos em WO2005/090426, em particular os descritos na página 54, linha 1 à página 60, linha 12. Agentes de traslado de cadeia apropriados são os descritos em WO2005/090426, em particular, os descritos na página 19, linha 21 à página 20, linha 12. Agentes de traslado de cadeia particularmente preferidos são os compostos de dialquil zinco.

Preparação de Revestimento Polimérico

[035] Em várias concretizações, o polímero e o compósito em bloco à base de α-olefina podem ser misturados para criar revestimentos poliméricos (ex: isolantes e/ou jaquetas) para fios e/ou cabos. O polímero à base de α-olefina pode estar presente na mistura em uma quantidade de pelo menos 10% em peso, pelo menos 20% em peso, pelo menos 30% em peso, ou de pelo menos 40% em peso, até 90% em peso, 80% em peso, 70% em peso, ou 60% em peso, com base no peso combinado do polímero à base de α-olefina e de compósito em bloco à base de α- olefina. O compósito em bloco pode estar presente na mistura numa quantidade de pelo menos 10% em peso, pelo menos 20% em peso, pelo menos 30% em peso, ou de pelo menos 40% em peso, até 90% em peso, 80% em peso, 70% em peso, ou 60% em peso, com base no peso combinado do polímero e do compósito em bloco à base de α-olefina.

[036] Quando empregada em tais artigos manufaturados, a mistura pode conter outros aditivos inclusive, porém não restritos a peróxidos orgânicos, auxiliares de processamento, cargas, agentes de acoplamento, absorventes ou estabilizantes ultravioleta, agentes antiestáticos, agentes nucleantes, agentes deslizantes, plastificantes, lubrificantes, agentes de controle de viscosidade, agentes promotores de pega, agentes antibloqueio, surfactantes, óleos expansores, varredores de ácido, retardantes de chama, catalisadores de cura por umidade, vinil alcoxisilano, e desativadores de metal. Aditivos, que não cargas, são tipicamente utilizados em quantidades variando de 0,01 por cento em peso ou menos de 10 ou mais, com base no peso total da composição. Cargas são geralmente adicionadas em quantidades maiores embora a quantidade possa variar de tão baixa quanto 0,01 ou menos a 65% em peso ou mais, com base no peso da composição. Exemplos ilustrativos de cargas incluem argilas, sílica precipitada e silicatos, sílica pirogênica, carbonato de cálcio, dióxido de titânio, óxido de magnésio, óxidos metálicos, minerais moídos, triidróxido de alumínio, hidróxido de magnésio, e negros de fumo, com tamanhos de partícula típicos em média aritmética maiores que 15 nanômetros.

[037] Adicionalmente, um antioxidante pode ser empregado com o revestimento polimérico. Antioxidantes representativos incluem fenóis impedidos (ex: tetracis[metileno (3,5-di-t- butil-4-hidroxiidrocinamato)]metano); fosfitos e fosfonitos (ex: tris(2,4-di-t-butilfenil)fosfato); compostos tio (ex: dilauriltiodipropionato); vários siloxanos; e várias aminas (ex: 2,2,4-trimetil-1,2-diidroquinolina polimerizada). Antioxidantes podem ser usados em quantidades de 0,1 a 5% em peso com base no peso total da composição do material de revestimento polimérico.

[038] Um benefício inesperado da presente composição é sua capacidade de atenuar a arborescência em água sem empregar um aditivo retardante de arborescência em água. Consequentemente, em várias concretizações, o revestimento polimérico não compreende ou substancialmente não compreende aditivos retardantes de arborescência em água. Conforme aqui utilizado, o termo “substancialmente não compreende” denota uma concentração menor que 10 partes por milhão (“ppm”) com base no peso total do revestimento polimérico. Em uma concretização, o revestimento polimérico não compreende ou substancialmente não compreende polietileno glicol.

[039] A formulação do revestimento polimérico pode ser efetuada através de equipamentos padrão conhecidos no estado da técnica. Exemplos de equipamentos de formulação são misturadores em batelada, tais como o misturador interno BanburyTM ou BollingTM. Alternativamente, misturadores contínuos monorrosca ou de dupla rosca podem ser usados, tal como o misturador contínuo FarrelTM, um misturador de dupla rosca Werner and PfleidererTM, ou uma extrusora contínua BussTM.

[040] O revestimento polimérico combinado pode ter uma ruptura dielétrica causada por envelhecimento a úmido de pelo menos 25 kV/mm, pelo menos 30 kV/mm, ou de pelo menos 35 kV/mm. Em várias concretizações, o revestimento polimérico combinado pode ter uma ruptura dielétrica causada por envelhecimento a úmido na faixa de 25 a 45 kV/mm, na faixa de 30 a 40 kV/mm, ou na faixa de 35 a 40 kV/mm. A ruptura dielétrica é determinada de acordo com ASTM D149-09. Envelhecimento a úmido é conduzido de acordo com o procedimento descrito nos exemplos seguintes, determinado utilizando solução aquosa de cloreto de sódio a 0,01, 1,0, ou 3,5M (“NaCl”) por 21 dias. Sem vincular-se a nenhuma teoria, acredita-se que a morfologia de fase inédita do compósito em bloco impõe vias tortuosas para degradação elétrica em uma determinada condição de envelhecimento a úmido acelerado, o que retarda a degradação por envelhecimento a úmido. Em uma concretização, o revestimento polimérico combinado pode ter uma retenção de resistência à ruptura de pelo menos 70%, pelo menos 80%, pelo menos 90%, pelo menos 95%, ou de pelo menos 98%, mediante envelhecimento a úmido em solução aquosa de NaCl a 3,5M por 21 dias, conforme determinado em placas com uma espessura de 1016 μ m (40 mils) e um diâmetro de 5,08 cm(2”), de acordo com ASTM D149-09.

Condutor Revestido

[041] Em várias concretizações, um cabo compreendendo um condutor e uma camada isolante pode ser preparado empregando- se a mistura de revestimento polimérico acima descrita. Um cabo contendo uma camada isolante compreendendo a mistura de revestimento polimérico pode ser preparado com vários tipos de extrusoras (ex: dos tipos mono ou dupla rosca). Uma descrição de extrusora convencional pode ser encontrada em USP 4.857.600. Um exemplo de coextrusão e de uma extrusora, portanto, pode ser encontrado na patente USP 5.575.965.

[042] Após extrusão, o cabo intermediário extrudado pode passar para uma zona de cura aquecida a jusante da matriz de extrusão para ajudar a reticular o revestimento polimérico na presença de um catalisador reticulador. A zona de cura aquecida pode ser mantida a uma temperatura na faixa de 175 a 2 60°C. A zona aquecida pode ser aquecida através de vapor pressurizado ou indutivamente aquecida através de gás nitrogênio pressurizado.

[043] Cabos de corrente alternada preparados de acordo com a presente descrição podem ser cabos de baixa tensão, média tensão, alta tensão, ou de extra-alta tensão. Além disso, cabos de corrente contínua preparados de acordo com a presente invenção incluem cabos de alta e extra-alta tensão.

DEFINIÇÕES

[044] "Fio" significa um filamento simples de metal condutor, como por exemplo, cobre ou alumínio, ou um filamento simples de fibra óptica.

[045] "Cabo" e “cabo de força” significam pelo menos um fio ou fibra óptica no interior de uma bainha, por exemplo, um revestimento isolante ou uma jaqueta externa protetora. Tipicamente, um cabo consiste de dois ou mais fios ou fibras ópticas ligados entre si, tipicamente em um revestimento isolante comum e/ou jaqueta protetora. Os fios ou fibras individuais dentro da bainha podem ser nus, encapados ou isolados. Cabos combinados podem conter tanto fios elétricos como fibras ópticas. O cabo pode ser concebido para aplicações de baixa, média e/ou alta tensão. Concepções típicas de cabo são ilustradas nas patentes americanas Nos. 5.246.783, 6.496.629 e 6.714.707.

[046] “Condutor” denota um ou mais fio(s) ou fibra(s) para conduzir calor, luz e/ou eletricidade. O condutor pode ser um fio/fibra simples ou filamento/fibra múltiplo e pode ter a forma filamentada ou tubular. Exemplos não restritivos de condutores adequados incluem metais tais como prata, ouro, cobre, carbono e alumínio. O condutor pode também ser fibra óptica fabricada com vidro ou plástico.

[047] "Polímero" significa um composto macromolecular preparado reagindo-se (ou seja, polimerizando-se) monômeros de tipo igual ou diferente. “Polímero” inclui homopolímeros e interpolímeros.

MÉTODOS DE TESTE Densidade

[048] A densidade é determinada de acordo com ASTM D7972, método B, em amostras preparadas de acordo com ASTM D1928. Medições de densidade são conduzidas dentro de uma hora a partir da prensagem da amostra.

Índice de Fusão

[049] O índice de fusão (I2) é medido de acordo com ASTM D1238, condição 190°C/2,16 kg, e é reportado em gramas com eluição por 10 minutos. I10 é medido de acordo com ASTM D1238, condição 190°C/10,16 kg e é reportado em gramas com eluição por 10 minutos.

Envelhecimento a úmido

[050] Inserir uma placa circular de 5,08 cm x 1016 μ m (2” diâmetro x 40 mils) em um aparelho tubular em U contendo solução NaCl (de 0,01, 1,0 ou 3,5, conforme abaixo descrito) utilizando fixadores para manter a posição da placa (vide Fig. 4). Conectar a placa da amostra a uma fonte de energia de corrente alternada de 6 kV (“AC”). Envelhecer a placa de amostra nessa condição por 21 dias (504 horas).

Ruptura Dielétrica

[051] A resistência à ruptura dielétrica é determinada de acordo com ASTM D149-09.

EXEMPLOS Exemplo 1: Ruptura Dielétrica por Envelhecimento a Úmido

[052] Os materiais empregados nos exemplos a seguir constam abaixo. O polietileno de baixa densidade (“LDPE”) é DXM-446, da The Dow Chemical Company, com uma densidade de 0,92 g/cm3, ponto de fusão de 108°C e índice de fusão (I2) de cerca de 2,1. O compósito em bloco 1 é uma composição de polipropileno/etileno-propileno isotático (“iPP-EP”) (40/60 em peso etileno-propileno para polipropileno isotático; 65% em peso de etileno em bloco de etileno-propileno). O compósito em bloco 2 é uma composição de polipropileno/etileno-propileno isotático (“iPP-EP”) (20/80 em peso de etileno-propileno para polipropileno isotático; 65% em peso de etileno em bloco de etileno-propileno).

Preparação de Compósito em Bloco

[053] Catalisador-1 ([[rel-2’,2”-[(1R,2R)-1,2- ciclohexanodiilbis(metilenooxi-kO)] bis[3-(9H-carbazol-9-il)- 5-metil[1,1’-bifenil]-2-olato-kO]](2-)]dimetil-háfnio) e cocatalisador-1, uma mistura de sais de metildi(alquil C14- 18)amônio de tetracis(pentafluorofenil)borato, preparado através da reação de uma trialquilamina de cadeia longa (ArmeenTM M2HT, da Akzo-Nobel, Inc.), HCl e Li[B(C6F5)4], substancialmente conforme descrito em USP 5.919.983, Ex. 2 são adquiridos da Boulder Scientific e usados sem purificação adicional.

[054] CSA-1’ (dietilzinco ou DEZ) e cocatalisador-2 (metilalumoxano modificado “MMAO”) são adquiridos da Akzo Nobel e usados sem purificação adicional. O solvente para reações de polimerização é uma mistura de hidrocarboneto (ISOPAR®E) obtida da ExxonMobil Chemical Company e purificada através de leitos de crivos moleculares 13-X antes do uso.

[055] Os compósitos em bloco são preparados utilizando dois reatores de tanque agitado contínuo (“CSTR”) conectados em série. O primeiro reator tem aproximadamente 12 galões de volume, ao passo que o segundo reator tem aproximadamente 26 galões. Cada reator é hidraulicamente preenchido e ajustado para operar em condições de estado constante. Monômeros, solvente, hidrogênio, catalisador-1, cocatalisador-1, cocatalisador-2 e CSA-1 são alimentados para o primeiro reator, de acordo com as condições de processo exibidas na Tabela 1. Monômeros adicionais, solvente, hidrogênio, catalisador-1, cocatalisador-1 e, opcionalmente, cocatalisador-1, são adicionados ao segundo reator. Tabela 1 - Condições de Processo de Compósito em Bloco

[056] Os compósitos em bloco preparados conforme descrito acima possuem as propriedades mostradas na Tabela 2. Tabela 2 - Propriedades de Compósito em Bloco

[057] Utilizando os compósitos em bloco preparados conforme acima descrito, preparar amostras contendo as seguintes composições descritas na Tabela 3, abaixo. O antioxidante empregado é o TBM6, um tiobisfenol impedido (CAS 99-69-5). Tabela 3 - Composições de Amostra

[058] Preparar as amostras ilustradas na Tabela 3 combinando os ingredientes em um misturador Brabender utilizando uma tigela de mistura de 300g a 180°C a 30 rpm. Preparar placas de aproximadamente 20,32 cm x 20,32 cm x 1016 μ m (8” x 8” x 40 mils) de 40g de cada amostra através de pressão em molde por 5 minutos a 13,79 MPa (2.000 psi) a 120°C por 25 minutos a 25 tons a 180°C, e por 10 minutos a 25 tons durante resfriamento até temperatura ambiente. Cortar as amostras em placas circulares de 5,08 cm (2”) de diâmetro para envelhecimento a úmido.

[059] Testar cada amostra (não envelhecida) quanto à ruptura dielétrica conforme descrito por ASTM D149. Envelhecer a úmido cada amostra de acordo com o procedimento descrito acima em soluções aquosas de NaCl 0,01M e 1,0M e testar cada amostra envelhecida a úmido quanto à ruptura dielétrica conforme descrito por ASTM D149. Os resultados dessas análises são providos nas Figs. 1 e 2.

[060] As Figs. 1 e 2 demonstram que o compósito em bloco de iPP-EP isoladamente e como sua mistura com LDPE pode melhorar o envelhecimento térmico de compostos isolantes para aplicações em cabos de força. Em condições de NaCl 0,01M, a retenção de resistência à ruptura dielétrica de compósito em bloco iPP-EP supera bem à da amostra comparativa 1 (controle LDPE). De forma similar, sob condições de NaCl 1,0M, a retenção de resistência à ruptura dielétrica de compósito em bloco de iPP-EP supera bem à do controle de LDPE.

Exemplo 2: Ruptura Elétrica por Envelhecimento a Úmido de Alta Salinidade

[061] A seguir, o HFDB-4202 é um polietileno reticulado retardante de arborescência em água (“TR-XLPE”) da The Dow Chemical Company contendo um aditivo retardante de arborescência.

[062] Preparar amostras com as seguintes composições: Tabela 4 - Composições de Amostra

[063] Preparar as amostras ilustradas na Tabela 4 da forma descrita no Exemplo 1 acima. Testar cada amostra (não envelhecida) quanto à ruptura dielétrica conforme descrito por ASTM D149. Envelhecer a úmido cada amostra de acordo com o procedimento descrito acima utilizando uma solução aquosa de NaCl 3,5M, e testar cada amostra envelhecida a úmido quanto à ruptura dielétrica, conforme descrito por ASTM D149. Os resultados dessas análises são providos na Tabela 5, abaixo. Tabela 5 - Ruptura Elétrica por Envelhecimento a Úmido de Alta Salinidade

[064] A Tabela 5 demonstra que o copolímero em bloco de iPP-EP, isoladamente e como sua mistura com LDPE pode melhorar a retenção de resistência à ruptura dielétrica após envelhecimento a úmido de compostos isolantes para aplicações em cabos de força, mesmo na ausência de um aditivo retardante de arborescência e sob condições de salinidade muito alta. A retenção da resistência à ruptura dielétrica do copolímero em bloco de iPP-EP isoladamente e como suas misturas com LDPE é igual ou maior se comparada com TR-XLPE, e significativamente maior que o LDPE.

Exemplo 3: Densidade

[065] Determinar a densidade de cada amostra preparada no Exemplo 2, de acordo com o procedimento descrito acima. Os resultados são providos na Tabela 6 abaixo: Tabela 6 – Densidade

[066] Como a densidade da resina base diminui, esta se torna mais flexível. A densidade mais baixa dos Exemplos 7-10 pode ajudar na instalação do cabo devido ao aumento da flexibilidade do isolamento.

Exemplo 4: Viscoelasticidade

[067] Determinar o módulo de perda (G”) e o módulo elástico (G’) de amostras Comp.5 e 7-10, preparadas no Exemplo 2. Medir as propriedades reológicas de fundido com um reômetro dinâmico (TA Instruments). Empregar um esforço de 2 por cento na faixa de frequência de 0,01 a 10 s-1 a 140°C.

[068] Os resultados desta análise são mostrados na Figura 3. As misturas de compósito em bloco e de LDPE demonstraram fator de dissipação reológica mais baixo na taxa de cisalhamento ampla do que o LDPE isoladamente, indicando maior resposta elástica do tipo sólido à energia induzida por tensão do que o comportamento viscoso do tipo líquido. Também sugere o comportamento de amortecimento dinâmico-mecânico efetivo em relação a uma ampla faixa de taxas de cisalhamento testadas, o que pode ser atribuído à singular morfologia de fase. A resposta do tipo sólido também indica aumento da estabilidade dimensional sob condições de temperatura elevada em cabos e peças isolantes fabricadas, e a capacidade de suportar a resistência elétrica sob tensão de ruptura eletromecânica.

Claims

1. Condutor revestido, caracterizado pelo fato de compreender: - um núcleo condutor; e - um revestimento polimérico pelo menos parcialmente envolvendo dito núcleo condutor, - sendo que dito revestimento polimérico compreende um polímero à base de α-olefina selecionado a partir do grupo consistindo de interpolímeros de etileno e um ou mais comonômeros, homopolímero de polietileno, polietileno de baixa densidade, polietileno de alta densidade, borrada de etileno-propileno (“PR”), polímero de monômero de etileno- propileno-dieno (“EPDM”) e polipropileno; e - um compósito em bloco de α-olefina que compreende um copolímero mole, um polímero duro e um copolímero em bloco tendo um segmento mole e um segmento duro; onde o segmento duro do copolímero em bloco tem a mesma composição que a do polímero duro no compósito em bloco de α-olefina e o segmento mole do copolímero em bloco tem a mesma composição que a do copolímero molde do compósito em bloco, sendo que o referido compósito em bloco de α-olefina compreende copolímeros diblocos tendo segmentos de polipropileno duro e segmentos de etileno-propileno mole.

2. Condutor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ditos segmentos de polipropileno serem altamente isotáticos.

3. Condutor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dito compósito em bloco de α-olefina compreender ditos segmentos de polipropileno em uma quantidade variando de 10 a 90 por cento em peso, com base no peso combinado de ditos segmentos de polipropileno e de ditos segmentos de etileno-propileno, sendo que dito compósito em bloco de α-olefina compreende ditos segmentos de etileno- propileno em uma quantidade variando de 10 a 90 por cento em peso, com base no peso combinado de ditos segmentos de polipropileno e de ditos segmentos de etileno-propileno.

4. Condutor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ditos segmentos de etileno-propileno compreenderem etileno em uma quantidade variando de 35 a 70 por cento em peso, com base no peso total de ditos segmentos de etileno-propileno.

5. Condutor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de dito compósito em bloco de α-olefina ter um índice de compósito em bloco de pelo menos 0,10.

6. Condutor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de dito polímero à base de α- olefina ser um polietileno de baixa densidade.

7. Condutor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de dito polímero à base de α- olefina estar presente em dito revestimento polimérico em uma quantidade variando de 30 a 70 por cento em peso, com base no peso combinado de dito polímero à base de α-olefina e de dito compósito em bloco de α-olefina, sendo que dito compósito em bloco de α-olefina está presente em dito revestimento polimérico em uma quantidade variando de 30 a 70 por cento em peso, com base no peso combinado de dito polímero à base de olefina e de dito compósito em bloco de α-olefina.

8. Condutor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de dito revestimento polimérico ter uma retenção de ruptura dielétrica de pelo menos 70%, conforme determinado por envelhecimento a úmido durante 21 dias em solução aquosa de cloreto de sódio 3,5M, em uma espessura de amostra de 1016 μ m (40 milésimos) de acordo com ASTM D149-09.

9. Condutor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de dito revestimento polimérico não compreender nenhum polietileno glicol.