BR112017012899B1

BR112017012899B1 - Cabo e processo para passivar um condutor de cobre de um cabo por migração

Info

Publication number: BR112017012899B1
Application number: BR112017012899-3A
Authority: BR
Inventors: Ola Fagrell; Kristian Dahlen; Stefan Hellstrom
Original assignee: Borealis Ag
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2022-09-27
Also published as: KR102013048B1; WO2016096354A1; EP3035345B1; US20170355175A1; JP2018500421A; BR112017012899A2; CA2970392A1; CN107210087A; ES2805322T3; MX2017007820A; KR20170094342A; EP3234952A1; EP3035345A1; PL3035345T3

Abstract

A presente invenção refere-se a uma estrutura em camadas compreendendo um condutor de cobre e uma camada de polímero adjacente ao condutor de cobre, mais específica a uma camada de isolamento de fio ou cabo que pode preservar o condutor de cobre da descoloração. A camada de polímero adjacente ao condutor de cobre compreende uma composição de polímero que compreende um composto a base de benzotriazol. Este previne a descoloração do condutor de cobre.

Description

Campo da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se a uma estrutura em camadas que compreende um condutor de cobre e uma camada de polímero adjacente ao condutor de cobre, mais específico para uma camada de isolamento de fio ou cabo que pode preservar o condutor de cobre da descoloração. A camada de polímero adjacente ao condutor de cobre compreende uma composição de polímero compreendendo um composto de benzotriazol. Isso evita a descoloração do condutor de cobre.

Antecedentes da Invenção

[0002] Um típico cabo ou fio de alimentação elétrica geralmente compreende um ou mais condutores em um núcleo de cabo, que está rodeado por uma ou mais camadas isolantes ou bainhas de material polimérico. O núcleo normalmente é feito de cobre ou alumínio, rodeado por uma série de camadas poliméricas diferentes, cada uma servindo para uma função específica, por exemplo, camada semicondutora (camada de proteção), camada de isolamento, camada de blindagem de fita metálica e revestimento polimérico. Cada camada pode fornecer mais de uma função. Um fio ou cabo de baixa tensão é frequentemente cercado por uma única camada polimérica que serve como isolante, um escudo metálico e uma camada de revestimento polimérico. Um cabo de média a extra alta tensão pode, por exemplo, ser cercado por uma primeira camada semicondutora polimérica, uma camada isolante polimérica, uma segunda camada semicondutora polimérica, uma blindagem de fita metálica e um revestimento polimérico.

[0003] Uma grande variedade de materiais poliméricos foi utilizada como materiais isolantes elétricos e semicondutores para cabos de energia. Tais materiais poliméricos além de possuir propriedades dielétricas adequadas também devem ser duradouros e devem manter substancialmente suas propriedades iniciais para um desempenho efetivo e seguro ao longo de muitos anos de serviço. Tais materiais também cumprem requisitos de segurança rigorosos conforme estabelecido em padrões internacionais.

[0004] Os cabos de alimentação tipicamente usam condutores de cobre ou alumínio encalhados, embora pequenos cabos de alimentação possam usar condutores sólidos.

[0005] Apesar da concorrência de outros materiais, o cobre continua a ser o condutor elétrico preferido em muitas construções de cabos elétricos, com a principal exceção de transmissão de energia elétrica de sobrecarga onde o alumínio é frequentemente preferido. O fio de cobre é usado na geração de energia, transmissão de energia, distribuição de energia, telecomunicações, circuitos eletrônicos e inúmeros tipos de equipamentos elétricos. A fiação elétrica é o mercado mais importante para a indústria do cobre. Isso inclui os fios de construção, cabo de comunicação, cabo de distribuição de energia, fio de aparelho, fio e cabo automotivo e fio magnético. Aproximadamente metade de todas as minas de cobre são usadas para fabricar condutores de fios e cabos elétricos. Muitos dispositivos elétricos dependem da fiação de cobre devido à sua multiplicidade de propriedades benéficas inerentes, como a alta condutividade elétrica, a resistência à tração, a ductilidade, a resistência ao arrastamento (deformação), a resistência à corrosão, a baixa expansão térmica, a alta condutividade térmica, a soldabilidade e a facilidade de instalação. O cobre reage lentamente com o oxigênio atmosférico para formar uma camada de óxido de cobre marrom escuro que, ao contrário da ferrugem que se forma quando o ferro é exposto ao ar úmido, protege o cobre subjacente de uma corrosão mais extensa. Uma camada verde de verdigris (carbonato de cobre) geralmente pode ser vista em construções antigas de cobre. Além disso, o cobre é sensível às substâncias contendo enxofre que contribuem para a descoloração, bem como as impressões digitais, uma vez que a transpiração é corrosiva. A descoloração do condutor de cobre é um problema comum. Isso prejudica as propriedades estéticas do condutor de cobre. Ao conectar o condutor de cobre, as camadas poliméricas são removidas para obter uma parte sem percussão do condutor de cobre. Muitos condutores de cobre são instalados de forma subterrânea na presença de água que aumenta a descoloração.

[0006] O documento US6262151 descreve o uso de derivados fenólicos incluindo um grupo benzotriazol como agente absorvente de UV para poliolefinas.

[0007] O composto de benzotriazol (incluindo os seus derivados) reduz a descoloração do cobre na superfície do cobre. O mesmo é vendido para esse fim. Se o composto de benzotriazol for aplicado sobre uma superfície de cobre, irá proteger a superfície da descoloração e formará uma rede polimérica protetora de benzotriazol e cobre. A camada protetora protegerá fisicamente o cobre da descoloração. O condutor de cobre pode ser facilmente riscado e a superfície protetora do composto de benzotriazol ser destruída com uma superfície descolorida. Isso pode acontecer quando o isolamento do cabo é extrudado para o condutor de cobre ou durante a instalação ou o uso do cabo. Comumente, são passivadores de cobre, por exemplo, composto de benzotriazol adicionado ao óleo de extração do condutor de cobre antes da extrusão do cabo, formando assim uma fina camada passivadora de cobre na superfície do condutor de cobre. Este método não leva a uma proteção satisfatória contra a descoloração do cobre quando o condutor de cobre entra em contato com a umidade após a extrusão do cabo.

[0008] O composto de benzotriazol e seus derivados são comumente usados em óleos isolantes para transformadores. Funciona como um inibidor de corrosão e protege o cobre. Existe uma correlação positiva entre a espessura da camada passivadora de cobre e a eficiência da prevenção da corrosão.

Sumário da Invenção

[0009] A invenção é uma estrutura em camadas que compreende um condutor de cobre e uma camada de polímero adjacente ao condutor de cobre, em que a camada de polímero compreende uma composição de polímero compreendendo um composto de benzotriazol.

[0010] Um condutor pode transportar eletricidade ao longo do seu comprimento. Pode ser uma corrente de alimentação ou sinal. Os polímeros são definidos para ter mais de pelo menos 1000 unidades repetitivas.

[0011] Tem-se demonstrado surpreendentemente que uma camada de polímero, que compreende uma composição de polímero compreendendo o composto benzotriazol, adjacente a um condutor de cobre, formará uma camada protetora no condutor de cobre e impedirá a descoloração do condutor de cobre. Em vez de aplicar o composto de benzotriazol primeiro na superfície do condutor de cobre e, desse modo, se arriscar a raspar ou danificar a superfície durante a aplicação da camada de polímero adjacente, o composto de benzotriazol, que está presente na composição de polímero da invenção, migra de forma surpreendente da composição de polímero para a superfície do condutor de cobre e forma uma camada protetora depois que o condutor de cobre é coberto pela camada de polímero compreendendo a composição de polímero compreendendo o composto de benzotriazol. Alguns compostos de benzotriazol não reagidos permanecerão na camada de polímero e migrarão quando necessário. A camada de polímero funcionará como um reservatório para o composto de benzotriazol, que prolonga o efeito de descoloração em comparação com a aplicação diretamente sobre a superfície do condutor de cobre. A camada protetora será automaticamente regenerável e a camada de polímero funcionará como um reservatório.

[0012] O benzotriazol é um composto com um sítio ativo de benzotriazol. O mesmo pode ser substituído ou não substituído.

[0013] A camada de polímero significa que o condutor é parcialmente revestido ou mais adequadamente ao redor do condutor, ou seja, o condutor é revestido com uma camada de polímero. A camada de polímero pode ser uma camada de isolamento, uma camada semicondutora, uma camada combinada de isolamento e revestimento. O decisivo é que a camada de polímero deve ser adjacente ao condutor, ou seja, em contato direto. A camada de polímero adequada é uma camada de isolamento ou uma camada combinada de isolamento e revestimento, mais adequadamente apenas uma camada de isolamento. A camada de isolamento pode ser usada em muitas aplicações que incluem condutores de cobre, mais adequadamente em um cabo.

[0014] A estrutura em camadas da invenção é adequadamente um cabo ou fio, adequadamente um cabo. Consequentemente, o referido cabo compreende um condutor de cobre e uma camada de polímero adjacente ao condutor de cobre, em que a camada de polímero compreende uma composição de polímero compreendendo o composto de benzotriazol. Adequadamente, a camada de polímero do cabo é uma camada de isolamento, uma camada semicondutora, uma camada de revestimento ou uma camada combinada de isolamento e revestimento, mais adequadamente uma camada de isolamento ou uma camada combinada de isolamento e revestimento. Mais adequadamente, a camada de polímero é uma camada de isolamento que é adequadamente coberta com uma camada de revestimento.

Descrição detalhada da Invenção

[0015] O composto de benzotriazol pode ser substituído ou não substituído, e é adequadamente um composto de fórmula (I) (a seguir o composto de benzotriazol):

em que R1 é um átomo de hidrogênio, um grupo alquil compreendendo pelo menos 6 átomos de carbono, adequadamente pelo menos 12 átomos de carbono e adequadamente menos do que 100 átomos de carbono, mais adequadamente de 12 a 100 átomos de carbono, ou um grupo alquil compreendendo pelo menos um grupo amina, e R2 é um átomo de hidrogênio ou um grupo alquil, adequadamente um grupo metil.

[0016] Ao substituir o composto de benzotriazol, o balanço entre exsudação e compacidade entre a composição de polímero e o composto de benzotriazol pode ser controlado. A solubilidade melhorada do composto de benzotriazol significa que uma carga mais elevada de composto de benzotriazol pode ser adicionada na composição de polímero.

[0017] Exemplos de compostos comerciais de benzotriazol são Irgamet 30, Irgamet 39, Irgamet 42, Irgamet BTA, Irgamet BTZ & Irgamet TTZ fornecidos pela Basell. Em outra concretização, o composto de benzotriazol é substituído com pelo menos uma amina. Adequadamente, o composto de benzotriazol é o Irgamet 39, que é uma mistura de 2 isômeros: N,N-bis(2-etilohexil)-4-metil-1H-benzotriazol-1-metilamina (No. CAS: 80584-90-3) e N,N-bis(2-etilohexil)-5-metil-1H- benzotriazol-1-metilamina(No. CAS: 80595-74-0).

[0018] Numa concretização, a quantidade de composto de benzotriazol na composição de polímero é de 50ppm a 1000ppm, adequadamente 50ppm a 500ppm ou mais, adequadamente 100 ppm a 400ppm.

[0019] Em outra concretização, a composição de polímero compreende uma poliolefina, adequadamente um polímero de etileno. O polímero de etileno é adequadamente pelo menos 70% em peso ou mais adequadamente mais do que 90% em peso da composição de polímero. O polímero de etileno tem, adequadamente, um MFR2 de 0,1 a 40 g/10 min, adequadamente 0,5 a 15 g/10 min e mais apropriadamente ainda 0,75-4 g/10 min.

[0020] A definição de polímero de etileno é um polímero com mais de 50% em peso de monômero de etileno, adequadamente mais de 90% em peso de monômero de etileno. O polímero de etileno pode ainda compreender alfa-olefinas e comonômeros com grupos vinil e grupos funcionais tais como comonômeros polares.

[0021] O polímero de etileno compreende adequadamente um comonômero com grupos de silano contendo unidades que são hidrolisáveis.

[0022] Grupos de silano que são hidrolisáveis significam que uma reação de condensação de silanol pode formar ligações covalentes com outros grupos de silano. Os grupos de silano podem formar ligações covalentes com outros grupos de silano do polímero de etileno com um comonômero com grupos que contêm grupos de silano e formam uma rede. O grau de rede pode, por exemplo, ser medido por conteúdo de gel ou por teste hot set.

[0023] O polímero de etileno com unidades contendo grupos silano possui adequadamente um teor de silano de 0,1 a 10% em peso, adequadamente de 1 a 5% em peso 20 e mais adequadamente de 1,5 a 3% em peso.

[0024] O polímero de etileno com unidades contendo grupos silano pode ser feito por vários processos convencionais. O silano é hidrolisável, isto é, reticulável. Os grupos de silano hidrolisáveis podem ser introduzidos no polímero de etileno por copolimerização de, por exemplo, monômeros de etileno com comonômeros contendo grupo silano ou por enxerto, isto é, por modificação química do polímero de etileno por adição de grupos silano principalmente em uma reação radical, como é bem conhecido na arte. Os benefícios da copolimerização são que não existem resíduos de peróxido polar ou vinil silanos não reagidos no artigo final. Isso tornará o produto final mais uniforme, melhor consistência e de melhor qualidade. A estabilidade de armazenamento do etileno copolimerizado com vinil trietoxi silano e/ou vinil trimetoxi silano produzido num processo de radical de alta pressão é grandemente melhorada em comparação com soluções enxertadas. Outro benefício é manipulação reduzida de vinil silanos líquidos que são inflamáveis e têm um forte odor. Outros benefícios é que são menos raspados, menos escamas (reticulação pré-matura na extrusora) e processos de produção mais longos (menos limpeza de extrusoras). A copolimerização é o processo de produção preferido do polímero de etileno com unidades contendo grupos silanos. A quantidade de grupos silanos pode ser reduzida em comparação com os enxertados. A razão para isso é que todos os grupos de silano são copolimerizados, enquanto o polímero enxertado geralmente contém silano não reagido com resíduos de peróxido. O polímero de etileno com unidades contendo grupos de silano é adequadamente um polímero de baixa densidade de etileno que contêm grupos silano contendo unidades.

[0025] O polímero de etileno da invenção é produzido por polimerização de etileno adequadamente com um comonômero com grupos contendo silanos contendo unidades como definido acima num processo de polimerização por radiação de alta pressão (HP) usando polimerização por radicais livres na presença de um ou mais iniciadores e opcionalmente usando um agente de transferência de corrente (ATC) para controlar o MFR do polímero.

[0026] O reator HP pode ser, por exemplo, um reator tubular ou autoclave bem conhecido ou uma mistura dos mesmos, adequadamente um reator tubular. A polimerização de alta pressão (HP) e o ajuste das condições do processo para uma adaptação adicional das outras propriedades da poliolefina dependendo da aplicação final desejada são bem conhecidos e descritos na literatura e podem ser facilmente utilizados por uma pessoa experiente. Temperaturas de polimerização adequadas variam até 400°C, de preferência de 80 a 350°C e pressão de 70 MPa, de preferência de 100 a 400 MPa, mais preferencialmente de 100 a 350 MPa. A polimerização de alta pressão é geralmente realizada a pressões de 100 a 400 MPa e a temperaturas de 80 a 350°C. Tais processos são bem conhecidos e bem documentados na literatura.

[0027] A incorporação do comonômero com grupos que contêm grupos de silano (bem como outros comonômeros opcionais) e o controlo da alimentação do comonômero para obter o teor final desejado do referido comonômero (hidrolisável) com grupos que contêm grupos silanos podem ser realizados em De uma maneira bem conhecida e está dentro das habilidades de uma pessoa qualificada.

[0028] Mais detalhes sobre a produção de (co)polímeros de etileno por polimerização radicalar de alta pressão podem ser encontrados na Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 6 (1986), pág. 383-410 e Encyclopedia of Materials: Science and Technology, 2001 Elsevier Science Ltd.: “Polyethylene: High- pressure, R.Klimesch, D.Littmann and F.-O. Mahling” pág. 71817184.

[0029] Os grupos de silano contendo comonômero para copolimerizar grupos de silano ou compostos contendo silano para enxertar grupos de silano para produzir polímero de etileno é adequadamente um composto de vinil silano representado pela fórmula: R1SiR2 q Y3-q (II) em que R1 é um grupo hidrocarbil insaturado etilenicamente, hidrocarbiloxi ou grupo (met)acriloxi hidrocarbil, cada R2 é, independentemente, um grupo hidrocarbil alifático saturado, Y que pode ser o mesmo ou diferente, é um grupo orgânico hidrolisável e q é 0, 1 ou 2.

[0030] Exemplos especiais do composto de silano insaturado são aqueles em que R1 é vinil, alil, isopropenil, butenil, ciclo- hexanil ou gama-(met)acriloxipropil; Y é metoxi, etoxi, formiloxi, acetoxi, propioniloxi ou um grupo alquil ou arilamina; e R2, se presente, é um grupo metil, etil, propil, decil ou fenil. O mais adequado é vinil trietoxissilano (VTES) ou vinil trimetoxisilano (VTMS).

[0031] Uma concretização da invenção é a copolimerização do monômero de etileno com viniltrietoxisilano ou viniltrimetoxisilano num processo radical de alta pressão para produzir o copolímero de etileno com um copolímero com unidades que contêm grupos silanos.

[0032] O polímero de etileno com grupos silanos contendo unidades pode conter outros comonômeros que são diferentes de comonômeros que contêm grupos silanos.

[0033] Além disso, o polímero de etileno com unidades que contêm grupos silanos pode conter outros grupos polares diferentes de grupos silano (referidos aqui como grupos polares). Numa concretização, o polímero de etileno com unidades contendo grupos de silano contém também grupos polares, que podem ser introduzidos por enxerto de um grupo contendo grupos polares ou copolimerizando um comonômero contendo grupos polares (referido aqui como comonômero polar). Nesta concretização, o polímero de etileno é produzido por polimerização de monômero de etileno com comonômeros contendo grupos silanos e com pelo menos um comonômero polar adequado.

[0034] Numa concretização, o polímero de etileno com unidades contendo grupos de silano é selecionado a partir de um polímero constituído por monômeros de etileno, com comonômero contendo grupos silanos e um ou mais, adequadamente um comonômero polar. Típicos comonômeros polares são: (a) ésteres de carboxilato de vinila, tais como acetato de vinila e pivalato de vinila, (b) (met)acrilatos, tais como metil(met)acrilato, etil(met)acrilato, butil(met)acrilato de metila e hidroxietila, (met) acrilato, (c) ácidos carboxílicos olefínicos insaturados, tais como ácido (met)acrílico, ácido maelico e ácido fumárico, (d) derivados de ácido (met)acrílico, tais como (met) acrilonitrila e amida (met)acrílica e (e) éteres de vinila, tais como éter vinílico e metílico e éter vinil fenílico. O polímero de etileno é produzido por uma polimerização de alta pressão com iniciação por radicais livres.

[0035] Os típicos comonômeros polares podem ser grupos hidroxila, grupos alcoxi, grupos carbonila, grupos carboxila, grupos de éter ou grupos de éster ou uma mistura dos mesmos. Mais adequadamente, pode utilizar-se os comonômeros polares contendo carboxila e/ou grupos de éster como o referido comonômero polar. Ainda mais adequadamente, os comonômeros polares são selecionados dos grupos de acrilato, metacrilato, ou acetato, ou quaisquer misturas dos mesmos. Ainda mais adequadamente selecionados do grupo de acrilatos de alquila, metacrilatos de alquila ou acetato de vinila, ou uma mistura dos mesmos. Mais preferencialmente, os referidos comonômeros polares opcionais podem ser selecionados de C1-C6 alquil acrilatos, C1- a C6-alquil metacrilatos ou acetato de vinila.

[0036] Os comonômeros polares especialmente adequados são o acetato de vinila (EVA), o (met)acrilato de metila (EMA e EMMA), o acrilato de etila (EEA) e/ou o acrilato de butila (EBA), mais adequadamente de EBA, EMA e EEA. Dois ou mais desses compostos olefínicos insaturados podem ser utilizados em combinação. O termo “ácido (met)acrílico” pretende abranger o ácido acrílico e o ácido metacrílico. O copolímero de etileno é produzido por uma polimerização de alta pressão com iniciação de radicais livres.

[0037] Numa concretização da invenção, a camada de polímero é uma camada isolante reticulada por uma reação de condensação do polímero de etileno com um comonômero com grupos silano contendo unidades. Adequadamente, a reação de condensação é catalisada por um catalisador de reação de condensação. Os cabos típicos com a camada de isolamento adjacente ao condutor de cobre são comumente finos e utilizados em aplicações expostas ao tempo e ao vento. Os cabos são reticulados para suportar o ambiente exigente. Uma camada protetora automaticamente regenerável de composto de benzotriazol é especialmente adequada para tais cabos.

[0038] O catalisador da reação de condensação é adequadamente selecionado a partir de carboxilatos de metais, tais como estanho, zinco, ferro, chumbo e cobalto; a partir de um composto de titânio contendo um grupo hidrolisável para um ácido de Bronsted, a partir de bases orgânicas; de ácidos inorgânicos; e de ácidos orgânicos; mais adequadamente a partir de carboxilatos de metais, tais como estanho, zinco, ferro, chumbo e cobalto, a partir de composto de titânio contendo um grupo hidrolisável para um ácido de Bronsted como definido acima ou de ácidos orgânicos. O catalisador de reação de condensação é adequadamente ácido, mais adequadamente um ácido de Bronsted. Numa concretização ainda mais adequada, o catalisador da reação de condensação é um ácido sulfônico, ainda mais adequado, um ácido sulfônico orgânico aromático, que é um ácido sulfônico orgânico que compreende o elemento estrutural: Ar (SO3H)x (III) em que Ar é um grupo aril que pode ser substituído ou não substituído, e se substituído, depois adequadamente com pelo menos um grupo hidrocarbil até 50 átomos de carbono e x é pelo menos 1; ou um precursor do ácido sulfônico de fórmula (III) incluindo um anidrido de ácido do mesmo ou um ácido sulfônico de fórmula (III) que tenha sido provido com grupos protetores hidrolisáveis, por exemplo um grupo acetil que seja removível por hidrólise. Tais ácidos sulfônicos orgânicos são descritos, por exemplo, em EP736065, ou, alternativamente, em EP1309631, EP1309632.

[0039] Numa concretização, o catalisador da reação de condensação é um ácido sulfônico aromático, mais adequadamente o ácido sulfônico orgânico aromático de fórmula (III). O referido ácido sulfônico de fórmula (III) como catalisador da reação de condensação pode compreender a unidade estrutural de acordo com a fórmula (III) uma ou várias vezes, por exemplo, duas ou três vezes (como uma unidade de repetição (II)). Por exemplo, duas unidades estruturais de acordo com a fórmula (III) podem estar ligadas uma à outra através de um grupo de ligação tal como um grupo alquileno. Adequadamente, o ácido sulfônico aromático orgânico de fórmula (III) tem de 6 a 200 átomos de C, mais adequadamente de 7 a 100 átomos de C. Adequadamente, x é 1, 2 ou 3, e mais adequadamente x é 1 ou 2. Mais adequadamente, Ar é um grupo fenil, um grupo naftaleno ou um grupo aromático que compreende três anéis fundidos, tais como fenantreno e antraceno. Exemplos não limitativos dos compostos de ácido sulfônico ainda mais adequados de fórmula (II) são ácido p- tolueno sulfônico, ácido naftaleno-1-sulfônico, ácido naftaleno- 2-sulfônico, sulfonato de acetil-p-tolueno, acetil- metanosulfonato, ácido dodecilbenzeno sulfônico, octadecanoil- metanossulfonato e ácido tetrapropilbenzeno sulfônico; cada um dos quais pode independentemente ser substituído adicionalmente. Até ácido sulfônico ainda mais adequado de fórmula (III), ou seja, Ar é um grupo aril que está substituído com pelo menos um grupo hidrocarbil C1 a C30. Neste subgrupo mais adequado do ácido sulfônico de fórmula (III), é ainda adequado que Ar seja um grupo fenil e x seja pelo menos um (isto é, fenil é substituído com pelo menos um -S(=O)2OH), mais adequadamente x é 1, 2 ou 3; e mais adequadamente x é 1 ou 2 e Ar é fenil que é substituído com pelo menos um grupo C3-20-hidrocarbil. O ácido sulfônico mais adequado (III) como catalisador da reação de condensação é o ácido tetrapropilbenzeno sulfônico e o ácido dodecilbenzeno sulfônico, mais adequadamente o ácido dodecilbenzeno sulfônico.

[0040] A quantidade do catalisador da reação de condensação é tipicamente de 0,00001 a 0,1 mol/kg de composição de polímero, adequadamente de 0,0001 a 0,01 mol/kg de composição de polímero, mais adequadamente de 0,0005 a 0,005 mol/kg de composição de polímero. A escolha do catalisador da reação de condensação e a sua quantidade viável depende da aplicação final e está bem dentro das habilidades de uma pessoa qualificada. Numa concretização, o cabo que compreende a camada de polímero é uma camada de isolamento compreendendo a composição de polímero. A composição de polímero é adequadamente reticulada por reação de condensação, adequadamente com um catalisador da reação de condensação como em quaisquer concretizações descritas acima. O limite hot set da composição de polímero reticulada é adequadamente inferior a 175% após 7 dias de condição ambiente, RH50, mais adequadamente inferior a 100%. O limite hot set é medido conforme descrito nos métodos de teste. Um dos objetivos da invenção são boas propriedades de descoloração, mantendo boas propriedades de reticulação, mesmo para o catalisador da reação de condensação ácida tal como ácidos sulfônicos.

[0041] Numa concretização, a reação de condensação é realizada utilizando um catalisador da reação de condensação que é ácido, ou mais adequadamente ácido sulfônico, a quantidade de composto de benzotriazol na composição de polímero é adequadamente de 50 ppm a 500 ppm na composição de polímero, mais adequadamente de 50 ppm a 400 ppm ou mais adequadamente de 100 ppm a 300ppm. É surpreendente que tais boas propriedades de reticulação possam ser mantidas com uma carga tão elevada do composto de benzotriazol devido à sua natureza básica.

[0042] A composição de polímero pode conter componentes adicionais, tais como outros componentes de polímero, como termoplásticos miscíveis; aditivos, tais como antioxidantes, outros estabilizadores, por exemplo, retardador de lesões tipo árvore de água; lubrificantes, agentes espumantes ou corantes, enchimentos, tal como enchimento condutor.

[0043] A quantidade total de outros componentes de polímero, se presentes, é tipicamente até 30% em peso, adequadamente até 20% em peso, adequadamente até 10% em peso, mais adequadamente de 0,5 até 7% em peso, com base na quantidade total da composição de polímero. A quantidade total de aditivos, se presente, é geralmente de 0,01 até 10% em peso, adequadamente de 0,05 até 7% em peso, mais adequadamente de 0,2 até 5% em peso, com base na quantidade total da composição de polímero. Adequadamente, a composição de polímero compreende, adequadamente, uma poliolefina, um composto de benzotriazol de fórmula (I) e opcionalmente, e adequadamente, outros aditivos.

[0044] Adequadamente, o composto de benzotriazol é adicionado à composição de polímero sob a forma de uma Batelada Mestre (BM) que compreende o composto de benzotriazol juntamente com um meio de suporte. Alternativamente, o composto de benzotriazol pode ser embebido na composição de polímero ou na batelada mestre do catalisador da reação de condensação. Mais adequadamente, o composto de benzotriazol é adicionado como batelada mestre, uma vez que esta torna a dosagem mais precisa. Isso reduz o risco de sobredosagem e consequentemente reduz o risco de prejudicar a reticulação. Adequadamente, o composto de benzotriazol é adicionado na batelada mestre do catalisador da reação de condensação.

[0045] Numa concretização da invenção, a camada de isolamento é coberta com uma camada de revestimento. Essa camada é uma camada de revestimento que cobre e protege mecanicamente a camada de isolamento. O objetivo dessa camada é ser dura e resistente a danos mecânicos, tanto a curto prazo durante a instalação e quanto a longo prazo após a instalação.

[0046] Adequadamente, o cabo é um cabo de alimentação, o cabo mais adequado é um cabo de alimentação de baixa tensão (LV) ou de média tensão (MV), mais adequadamente um cabo de alimentação de baixa tensão. O cabo de alimentação é definido como um cabo de transferência de energia que opera em qualquer nível de tensão. O cabo de alimentação LV geralmente opera a tensões abaixo de 6 kV, tipicamente acima de 400V. Os cabos de alimentação MV operam a níveis de tensão mais altos e em mais diferentes aplicações do que os cabos LV. Normalmente, um cabo de alimentação MV típico funciona em tensões de 6 a 36 kV. Cabo de alimentação LV e, em alguns modelos, cabos de alimentação de média tensão (MV) compreendem um condutor elétrico que é revestido com uma camada de isolamento ou uma camada combinada de isolamento e revestimento, uma camada de isolamento adequada. Normalmente, os cabos de alimentação MV compreendem um condutor cercado pelo menos por uma camada semicondutora interna, uma camada de isolamento e uma camada semicondutora externa, nessa ordem. Adequadamente, o isolamento do cabo é extrudido no condutor de cobre.

[0047] A invenção se refere também a um processo para passivar um condutor de cobre de um cabo por migração, em que o processo compreende as etapas de produção de uma camada de cabo de acordo com quaisquer concretizações anteriores para adicionar um passivador de cobre num cabo, adequadamente uma camada de isolamento. O condutor de cobre deve ser devidamente limpo. A composição de polímero deve ser aplicada diretamente no condutor de cobre, adequadamente por extrusão. O passivador de cobre migra da camada isolante para o condutor de cobre. O passivador de cobre é um aditivo que evita a degradação do cobre, ou seja, a descoloração. O passivador está formando uma camada polimérica na superfície e, desse modo, protege o cobre da degradação. Adequadamente, o passivador de cobre é um composto de benzotriazol como descrito em qualquer concretização acima. Métodos de teste a) Taxa de escoamento do fluxo fundido: A taxa de escoamento de fluxo fundido MFR 2 foi medida em conformidade com a norma ISO 1133 a 190 °C e uma carga de 2,16 kg para homo e copolímeros de etileno. b) Densidade: a densidade foi medida de acordo com ISO 1183D e ISO1872-2 para a preparação da amostra. c) O teor (% em peso e % molar) de comonômero polar presente no polímero e o teor (% em peso e % molar) de grupos contendo silano contendo unidades (de preferência comonômero) presentes na composição de polímero (de preferência no polímero): a espectroscopia quantitativa de ressonância nuclear-magnética (RMN) foi utilizada para quantificar o teor de comonômero do polímero na composição de polímero. O espectro quantitativo de RMN de 1H registrado no estado da solução usando um espectrômetro Bruker Advance III 400 RMN operando a 400,15 MHz. Todos os espectros foram registrados usando uma sonda de banda larga inversa padrão de 5 mm a 100°C usando nitrogênio gasoso para todos os pneumáticos. Aproximadamente 200 mg de material foram dissolvidos em 1,2-tetracloroetano-d2(TCE-d2) utilizando butil-hidroxitolueno diterciário (BHT) (CAS 128-37-0) como estabilizador. A excitação padrão de pulso único foi empregada utilizando um pulso de 30 graus, um atraso de relaxamento de 3 segundos e nenhuma rotação de amostra. Um total de 16 transientes foram adquiridos por espectro usando 2 varreduras simuladas. Um total de 32k de pontos de dados foram coletados por FID com um tempo de permanência de 60 μs, o que correspondeu a uma janela espectral de aprox. 20 ppm. O FID foi então preenchido de 0 a 64k de pontos de dados e uma função de janela exponencial aplicada com ampliação de linhas de 0,3 Hz. Esta configuração foi escolhida principalmente para a capacidade de melhorar a resolução dos sinais quantitativos resultantes da copolimerização de metilacrilato e viniltrimetilsiloxano quando presentes no mesmo polímero.

[0048] Os espectros quantitativos de RMN de 1H foram processados, integrados e as propriedades quantitativas foram determinadas usando programas personalizados de automação de análise espectral. Todas as mudanças químicas foram referenciadas internamente ao sinal de solvente protonado residual a 5,95 ppm. Quando foram observados sinais característicos resultantes da incorporação de vinilacetato (VA), metilacrilato (MA), butilacrilato (BA) e o viniltrimetilsiloxano (VTMS), em várias sequências de comonômeros (Randell89). Todos os conteúdos de comonômeros calculados em relação a todos os outros monômeros presentes no polímero. A incorporação de vinilacetato (VA) foi quantificada usando a integral do sinal em 4,84 ppm atribuído aos sítios *VA, representando o número de notificações de núcleos por comonômero e corrigindo a sobreposição dos prótons de OH da BHT quando presentes: VA = (I * VA - (IArBHT)/2)/1

[0049] A incorporação de metilacrilato (MA) foi quantificada usando a integral do sinal a 3,65 ppm atribuída aos sítios 1MA, contando para o número de notificação de núcleos por comonômero: MA = I1MA/3

[0050] A incorporação de butilacrilato (BA) foi quantificada usando a integral do sinal em 4,08 ppm atribuído aos sítios 4BA, representando o número de notificações de núcleos por comonômero: BA = I4BA/2

[0051] A incorporação de viniltrimetilsiloxano foi quantificada usando a integral do sinal a 3,56 ppm atribuído aos sítios 1VTMS, representando o número de notificações de núcleos por comonômero: VTMS = I1VTMS/9

[0052] Foram observados sinais característicos resultantes do uso adicional de BHT como estabilizador. O conteúdo de BHT foi quantificado usando a integral do sinal a 6,93 ppm atribuído aos sítios ArBHT, representando o número de notificações de núcleos por molécula: BHT = IArBHT/2

[0053] O teor de comonômero de etileno foi quantificado utilizando a integral do sinal alifático de massa entre 0,00-3,00 ppm. Esta integral podem incluir os sítios de 1VA (3) e αVA (2) da incorporação de vinilacetato isolado, sítios *MA e αMA da incorporação de metilacrilato isolado, sítios 1BA (3), 2BA (2), 3BA (2), *BA (1) e αBA (2) a partir da incorporação de butilacrilato isolado, sítios *VTMS e αVTMS da incorporação de vinilsilano isolado e os sítios alifáticos de BHT, bem como os sítios de sequência de polietileno. O teor total de comonômero etileno foi calculado com base na integral de massa e compensação para as sequências de comonômeros observados e BHT: E = (1/4)*[Ibulk - 5*VA - 3*MA - 10*BA - 3*VTMS - 21*BHT]

[0054] Deve notar-se que metade dos αsinais no sinal de massa representa etileno e não comonômero e que um erro insignificante é introduzido, devido à incapacidade de compensar as duas extremidades da cadeia saturada (S) sem sítios de ramificações associados. As frações molares total de um dado de monômero (M) no polímero foram calculadas como: fM = M/(E + VA + MA + BA + VTMS)

[0055] A incorporação total de comonômero de um dado de monômero (M) em porcentagem molar foi calculada a partir das frações molares da maneira padrão: M [% mol] = 100 * fM

[0056] A incorporação total de comonômero de um dado de monômero (M) em percentagem em peso (% em peso) foi calculada a partir das frações molares e peso molecular do monômero (MW) na forma padrão: M [% em peso] = 100 * (fM * MW)/((fVA * 86,09) + (fMA * 86,09) + (fBA * 128,17) + (fVTMS * 148.23) + ((1-fVA-fMA-fBA-fVTMS ) * 28,05)) Randall 89 J. Randall, Macromol. Sci., Rev. Macromol. Chem. Phys. 1989, C29, 201.

[0057] É evidente para um especialista na área que o princípio acima pode ser adaptado de forma semelhante para quantificar o conteúdo de qualquer outro comonômero polar, que é diferente de MA, BA e VA, se dentro da definição de comonômero polar como dado no presente pedido, e para quantificar o conteúdo de todos os outros grupos silano que são diferentes de VTMS, se dentro da definição de grupos silano contendo unidades como determinado no presente pedido, utilizando a integral do respectivo sinal característico. d) Teor de gel (% em peso): é medido de acordo com ASTM D2765-90, utilizando uma amostra que consiste de a referida composição de polímero de poliolefina com silano reticulada da invenção (Método A, extração decalina). Condição ambiente é de 23 °C, 50% de umidade ambiente (UR). O UR a 50 °C até 100 °C foi de cerca de 10%, se não for especificado de outro modo. e) Teste de alongamento hot set

[0058] Preperação da fita: as misturas são extrudidas a 190°C. Em seguida, a reticulação é realizada num banho de água a temperatura de 90°C durante 24 horas. Depois, as amostras são colocadas num ambiente constante estabelecido a 23°C e 50% de umidade, durante 24 horas (definida como pressão ambiente). Então as fitas de comprimento desejado são cortadas. As fitas descritas acima são usadas para determinar as propriedades de teste hot set. Três amostras de halteres, retiradas ao longo da direção de extrusão são preparadas de acordo com a ISO527 5A a partir da fita de ligação cruzada de espessura 1,8 +/- 0,1 mm. Os testes são feitos a quente de acordo com EN60811-2-1 (teste hot set) através da medição da deformação térmica.

[0059] As linhas de referência são marcadas 20 mm entre si sobre os halteres. Cada amostra de ensaio é fixada verticalmente a partir da mesma extremidade superior no forno e a carga de 0,2 MPa, é aplicada à extremidade inferior de cada amostra de teste. Depois de 15 min, a 200°C no forno, a distância entre as linhas pré-marcadas é medida e a porcentagem de alongamento a quente é calculada, % de alongamento. Para a % fixa permanente, a força de tração (em peso) é removida das amostras de teste e depois, recuperado em 200°C durante 5 minutos e, em seguida, colocadas para resfriar à temperatura ambiente.

[0060] A % fixa permanente relatada na Tabela 3 está calculada a partir da distância entre as linhas marcadas. A média dos três testes é relatada.

Materiais

[0061] LE4423, copolímero de etileno-VTMS é feito num processo de radicais livre de alta pressão, onde foram reagidos monômeros de etileno com quantidades de viniltrimetoxisilano (VTMS) de modo a produzir 1,35% em peso de conteúdo de silano no copolímero. O MFR 2 é de 1 g/10 min. LE4423 é descrito em EP2562768.

[0062] CatMB SA, a batelada mestre do catalisador da reação de condensação com um transportador de polímero de etileno de baixa densidade (MFR 2 é 7,5 g/10 min) contendo 1,5% em peso de ácido dodecilbenzeno sulfônico como catalisador da reação de condensação e 2% de Irganox 1010 como estabilizante foi misturada a seco com os copolímeros de silano.

[0063] CATMB SB, a batelada mestre do catalisador da reação de condensação com um transportador de polímero de etileno de baixa densidade (MFR 2 é 7,5 g/10 min) contendo 4% em peso de Nacure CD-2180, fornecido por King Industries, como catalisador da reação de condensação e 2% de Irganox 1010 como estabilizador foi misturada a seco com os copolímeros de silano.

[0064] CATMB SB, a batelada mestre do catalisador da reação de condensação com um transportador de polímero de etileno de baixa densidade (MFR 2 é 7,5 g/10 min) contendo 3% em peso de dilaurato de dioctioltina como catalisador da reação de condensação e 2% de Irganox 1010 como estabilizante foi misturada a seco com os copolímeros de silano.

[0065] Irgamet 39 fornecido pela Basell, Cas 80584-90-3

Preparação de amostra

[0066] Antes da extrusão, os condutores de cobre foram limpos com um pano embebido em isopropanol. A aparência da superfície do condutor de cobre era brilhante, sem quaisquer defeitos ou descoloração. Os isolamentos foram extrudidos para condutores de cobre imobilizados sobre uma mini linha de cabo usando um perfil de temperatura de 150°C/160°C/170°C e 50 rpm. O diâmetro do condutor de cobre era de 5 mm e a espessura da camada de isolamento foi de 0,7 mm. Além disso, o condutor de cobre foi pré-aquecido a 110°C antes da extrusão.

[0067] Todos os exemplos têm 5% em peso da batelada mestre de catalisador da reação de condensação (CatMB) e 95% em peso de LE4423. O Irgamet 39 foi adicionado no CatMB. A quantidade final de Irgamet 39 na composição de polímero é indicada em cada exemplo.

[0068] Os cabos foram inspecionados após o tratamento em banho-maria a 90°C, durante 24 horas por raspagem de ~5 cm do isolamento. Em geral, houve alguma descoloração visível depois do tratamento em banho de água quente. Após o tratamento em condições ambientais durante 24 horas (23 °C, 50% de umidade relativa) não houve sinais de descoloração em qualquer uma das amostras.

Tabela 1. Aparência da descoloração do condutor de cobre

Tabela 2. Descoloração de cobre nos cabos após banho-maria a 90°C durante 24 horas

[0069] A partir da Tabela 2, pode-se observar que a adição do passivador de cobre Irgamet 39 irá reduzir a descoloração do condutor de cobre após o tratamento em banho-maria. A mesma classificação para descoloração de cobre foi obtida tanto para 200 ppm e 600 ppm de concentração total de Irgamet 39 no isolamento. A adição de Irgamet 39 para um sistema catalisado por estanho funciona muito bem em termos de redução da descoloração de cobre. Isto é devido a uma pequena ou nenhuma interação entre o passivador de cobre e o catalisador da reação de condensação de estanho. Além disso, notou-se que Irgamet 39 mantém as suas propriedades de passivação de cobre, mesmo após a adição de um catalisador da reação de condensação de ácido forte, tal como um ácido sulfônico, o qual vai interagir com o passivador de cobre alcalino.

Tabela 3. Resultados do teste hot set em cabos com 600 ppm de Irgamet 39.

[0070] Na Tabela 3, pode-se observar que a adição de 600 ppm de Irgamet 39 para a concentração atual de catalisador da reação de condensação falhar ao dar reações de reticulação suficiente, em condições ambientais. Quando se reduziu a concentração de Irgamet para 39-200 ppm, a reticulação satisfatória é alcançada em condições ambiente, como é mostrado na Tabela 4.

Tabela 4. Resultados do teste hot set em cabos.

[0071] Para concluir sobre a reticulação ambiente adicionando 200 ppm de Irgamet 39 a um catalisador da reação de condensação à base de ácido sulfônico, e medições adicionais do teor de gel são apresentados na Tabela 4. Os resultados mostram claramente que os níveis de reticulação suficientes são alcançados tanto depois do tratamento em banho-maria e das condições ambientais.

[0072] Cápsulas de Cat MB SA com 4000ppm de Irgamet 39 foram seladas na bolsa de alumínio e armazenadas num forno a 50°C durante 7 dias. É evidente que o Irgamet 39 não migrou para as superfícies das cápsulas, uma vez que as cápsulas são de fluxo livre (superfície não pegajosa). Isso permite uma mistura apropriada de cápsulas a base de resina e cápsulas de catalisador da reação de condensação da batelada mestre antes da extrusão do cabo.

Claims

1. Cabo caracterizado por compreender um condutor de cobre e uma camada de polímero adjacente ao condutor de cobre, em que a camada de polímero compreende uma composição de polímero compreendendo um composto de benzotriazol de fórmula (1)

em que R1 é um grupo alquil compreendendo pelo menos 6 átomos de carbono, adequadamente pelo menos 12 átomos de carbono, e compreende pelo menos um grupo amina e R2 é um átomo de hidrogênio ou um grupo alquil, adequadamente um grupo metil, e em que a composição de polímero compreende um polímero de etileno compreendendo um comonômero com unidades contendo grupos silanos que são hidrolisáveis.

2. Cabo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o composto de benzotriazol de fórmula (1) ser uma mistura de 2 isômeros: N, N- bis (2- etil- hexil)- 4- metil- 1H- benzotriazol- 1- metilamina (N° CAS: 80584-90-3) e N, N- bis (2- etil- hexil)- 5- metil- 1H- benzotriazol- 1- metilamina (N° CAS: 80595-74-0) .

3. Cabo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o composto de benzotriazol de fórmula (1) estar presente na composição de polímero em uma quantidade de 50 ppm a 500 ppm.

4. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o polímero de etileno ser feito em um processo de polimerização por radicais de alta pressão.

5. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a camada de polímero ser uma camada de isolamento compreendendo a composição de polímero em que a composição de polímero é reticulada por uma reação de condensação do polímero de etileno.

6. Cabo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a reação de condensação ser realizada utilizando um catalisador de reação de condensação que é ácido, adequadamente um ácido sulfônico aromático.

7. Cabo, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado por o hot-set da composição de polímero reticulada na camada de isolamento ser inferior a 175% após 7 dias de condição ambiente, RH50.

8. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por a camada de isolamento ser coberta com uma camada de revestimento.

9. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por cabo ser um cabo de alimentação e adequadamente um cabo de alimentação de baixa tensão.

10. Processo para passivar um condutor de cobre de um cabo por migração caracterizado por o processo compreender as etapas de: produzir uma camada de cabo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.