CN104823247A - 一种电缆构造 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含一个或更多个层元件的电缆构造，所述层元件包含第一组合物，其中所述第一组合物包含：20至80重量百分数的氯乙烯树脂和1至40重量百分数的脂肪酸和单体多羟基化合物的环氧化的酯，所述环氧化的酯为式(I)的化合物，其中所述式(I)的化合物含有相当于碘值为2或更少的双键数量；本发明还涉及电力电缆、生产电缆构造的方法以及由所述方法获得的交联的电缆构造。

Description

一种电缆构造
技术领域
本发明涉及包含一个或更多个层元件的新的电缆构造，所述层元件包含第一组合物，其中所述第一组合物包含：
20至80重量百分数的氯乙烯树脂和1至40重量百分数的脂肪酸和单体多羟基化合物的环氧化的酯，所述环氧化的酯为式(I)的化合物，
      
所述式(I)的化合物含有相当于碘值为2或更少的双键数量，
本发明还涉及电力电缆、生产电缆构造的方法以及由所述方法获得的交联的电缆构造。
背景技术
氯乙烯聚合物组合物(比如聚氯乙烯(PVC)组合物)在本领域中是熟知的。不含有增塑剂的氯乙烯聚合物组合物趋于坚硬，并且可被用于坚硬产品(比如粗管(pipe)和细管(tubing))的制造。含有增塑剂的氯乙烯聚合物组合物趋于是柔韧的，并且可被用于比如电线和电缆的绝缘材料和外壳(jacketing)以及医疗设备元件的应用中。
人们在提供用作为已使用的增塑剂(比如邻苯二甲酸酯或偏苯三酸酯增塑剂)的替换品的其他增塑剂制造而成的柔韧的氯乙烯聚合物组合物上已做出努力。
比如，用来自可再生来源的增塑剂(即：生物化学增塑剂)制得的柔韧的氯乙烯聚合物组合物已作为增塑剂(比如：邻苯二甲酸酯或偏苯三酸酯增塑剂)的替换品被提供。
然而，与用增塑剂(比如邻苯二甲酸酯或偏苯三酸酯增塑剂)制得的氯乙烯聚合物组合物相比，至今用替代的增塑剂的氯乙烯聚合物组合物在某些方面表现较次。
由于与氯乙烯聚合物组合物不充分的相容性和/或由于低劣的加热老化性质，替代的增塑剂(比如：生物化学增塑剂)至今在氯乙烯聚合物组合物的使用上表现较次。
这些缺点已限制了替代的增塑剂(比如环氧大豆油)用作带有必须的增容剂的主要增塑剂的用途，例见美国专利申请公布第2011/0272174号。
或者，替代的增塑剂用作基于组合物在氯乙烯聚合物组合物中仅少量存在的第二增塑剂的用途已受限制，例见美国专利申请公布第2010/0010127号。
此外，在欧洲专利申请第2070977号中也陈述了为提供适于在氯乙烯聚合物组合物中用作主要增塑剂的替代的增塑剂所需要的植物油与乙醇或丙三醇的部分酯交换步骤以及进一步乙酰化的步骤。
因此，对于用于电缆构造的具有改善的性质的氯乙烯聚合物组合物需要其他增塑剂。
发明内容
本发明涉及包含一个或更多个层元件的电缆构造，其中每个层元件独立地包含第一组合物，其中所述第一组合物包含：
20至80重量百分数的氯乙烯树脂和1至40重量百分数的脂肪酸和单体多羟基化合物的环氧化的酯，所述环氧化的酯为式(I)的化合物
      
其中n为0至8；
每个Y独立地选自CH或CHO；
2、3或4个X1为氧基，并且任何更多的X1为氢；
当X1为氧基时存在X2；
2或3个X2独立地选自Cm-酰基，其中每个m独立地选自4至28，并且任何更多的X2为氢；
其中(n+2)+(每个m的和)为45或更多；其中
所述式(I)的化合物含有相当于碘值为2或更少的双键数量。
根据本发明，所述电缆构造包括，比如用于低压(LV)、中压(MV)、高压(HV)和超高压(EHV)应用的电力电缆或通信电缆，比如光缆、同轴电缆或对绞电缆。进一步地，根据发明的电缆构造包括用于交流电(AC)和/或直流电(DC)应用(比如：高压直流电(HV DC)和超高压直流电(EHV DC)应用)的电力电缆。
此外，本发明还涉及电缆构造的更多实例，比如用于消费电子产品的柔韧的电线、用于手机和/或电脑的电源充电器电线、计算机数据线、电源线、电器接线材料、建筑电线、汽车电线以及消费电子配件线。
进一步地，所述电缆构造包含一个或更多个层元件，其中每个层元件独立地选自层、片、外壳、管基(bedding)、绝缘材料、半导体、屏蔽层(screen)和胶带(tape)。屏蔽层可以是任何适合的屏蔽层，比如：导体屏蔽层、半导体屏蔽层或绝缘屏蔽层。
外壳一般被定义为电缆构造(比如电力电缆)的外层。进一步地，外壳本身可包含一个或几个外壳材料，所述外壳材料可以层叠在一起。
片可以是电缆构造(比如电力电缆)中的任何层，并且片也可用作外壳。
进一步地，所述电缆构造也包含一个或更多个芯。所述芯通常是电缆构造(比如电缆)的内部和关键元件，并且电缆芯可以(任选地)由一个或几个导体、导体屏蔽层、绝缘材料和绝缘屏蔽层制成。通常，所述电缆芯在有效地从导体或多个导体散热时，必须含有和维持电场并输送负载电流。
导体通常可以是铜的或铝的。导体屏蔽层(比如半导体屏蔽层)可被挤出在导体上以弄平表面的不连续处并去维持均匀的电场。
所述电缆构造含有至少一个绝缘层，其保护外层免遭电流和场。绝缘屏蔽层可以被挤出在绝缘层上以包含所述绝缘层内的电场、维持均匀发散的场以及帮助电容性电流的去除。所述绝缘屏蔽层可以是可剥离的或黏合的。
金属护套和同轴的中性层可以应用在电缆芯上。
进一步地，所述电缆构造可以包含胶带，所述胶带根据电缆构造可以有不同的功能。比如，所述胶带可以作为防水层、半导体变形屏障、形状维护物和/或距离元件发挥作用。
不同的层元件可以包含不同的层元件材料，比如，例如PVC、聚烯烃、聚乙烯、交联聚乙烯、聚丙烯、尼龙、纸、聚酯、可以氟化的乙丙橡胶(EPR)和/或橡胶。
包含在本发明的电缆构造中的一个或更多个层元件包含所述第一组合物，所述第一组合物包含20至80重量百分数的氯乙烯树脂。进一步地，所述第一组合物可以包含25至80、30至80、40至80、50至80、20至75、25至75、30至80、30至70、40至80、40至70、40至60、50至80、50至70，或者，可选地，50至60重量百分数的氯乙烯树脂。这里所用的术语“氯乙烯树脂”是氯乙烯聚合物，比如聚氯乙烯(PVC)(如聚氯乙烯均聚物或氯乙烯共聚物)。商业可得的聚氯乙烯均聚物的实例是Oxy Vinyls 240F，从Oxy Vinyls，LP可得。进一步地，氯乙烯共聚物可以有一种或多种另外的共聚单体的共聚合单元，所述共聚单体通常会占上至共聚物的20重量百分数。合适的共聚单体的实例包括C2-C6烯烃，比如乙烯和丙烯；直链或支链C2-C4羧酸的乙烯基酯，比如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、2-乙基己酸乙烯基酯；乙烯基卤化物(比如氟化乙烯、偏二氟乙烯或偏二氯乙烯)；乙烯基醚(比如乙烯基甲醚和丁基乙烯基醚)；乙烯吡啶；不饱和酸(比如马来酸、富马酸、异丁烯酸和它们与C1-C10的一元醇或二元醇的单酯或二酯；马来酸酐、马来酸酰亚胺以及具有芳族、脂环族和任选的支链脂肪族取代基的马来酸酰亚胺的N-取代产物；丙烯腈和苯乙烯。所述氯乙烯共聚物包括，比如：氯乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯/偏二氯乙烯共聚物或氯乙烯/乙烯共聚物。
所述“氯乙烯树脂”也可以包括氯乙烯的接枝共聚物，比如：与氯乙烯接枝的乙烯共聚物(如乙烯醋酸乙烯酯)和乙烯共聚物弹性体(如EPDM(包含乙烯、丙烯和二烯烃的共聚单元的共聚物)和EPR(包含乙烯和丙烯共聚单元的共聚物))。
进一步地，所述“氯乙烯树脂”也可以包括上述氯乙烯聚合物或氯乙烯共聚物与其他易混合的或相容的聚合物(包括但不限于：氯化聚乙烯、热塑性的聚氨酯、烯烃聚合物(比如甲基丙烯基聚合物或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS树脂))的聚合物掺混物。
在本发明进一步的实施方式中，所述第一组合物包含40至60或者，可选地，40至50重量百分数的氯乙烯树脂。
在本发明更进一步的实施方式中，所述氯乙烯树脂为聚氯乙烯均聚物或氯乙烯共聚物。
此外，所述第一组合物进一步包含1至40重量百分数的脂肪酸和单体多羟基化合物的环氧化的酯，如在此描述的，所述环氧化的酯为式(I)的化合物。所述式(I)的化合物关于氯乙烯树脂有作为增塑剂的功能。
进一步地，式(I)的化合物中n为0至8；且每个Y独立地选自CH或CHO。
因此，例如，当n为1并且Y为CH时，式(I)的化合物的部分会是
      
并且，例如，当n为1并且Y为CHO时，式(I)的化合物的部分会是
      
在本发明的进一步的实施方式中，所述第一组合物包含5至30、10至40、10至35、10至30、15至30或者，可选地，20至28重量百分数的式(I)的化合物。
在更进一步的实施方式中，所述第一组合物包含10至30、15至30或者，可选地，20至28重量百分数的式(I)的化合物。
此外，所述第一组合物也可以另外含有填料。特别有用的填料，作为非限制性的实例，包括二氧化硅、黏土、二氧化钛、滑石、碳酸钙、高岭土和碳黑。此外，所述涂料组合物可以另外含有其他混合成分，比如热和光稳定剂、起泡剂、润滑剂、颜料、着色剂、加工助剂、抗氧化剂、交联剂、阻燃剂、抗滴下剂(anti-drip agents)、固化剂、增强剂(boosters)和延缓剂(retardants)、耦合剂、抗静电剂、成核剂、滑爽剂、粘度控制剂、增粘剂、防结块剂(anti-blocking agents)、表面活性剂、增量油(extender oils)，酸清除剂(acid scavengers)、金属钝化剂(metaldeactivators)以及类似的试剂。允许涂料组合物为用于各种应用中而调整这些另外组分的使用。特别有用的混合成分包括锡、铅、钡/锌和钙/锌热稳定剂。基于涂料组合物的总重量，如果填料和添加剂存在，它们通常占所述涂料组合物的不大于大约15重量百分数。这包括基于涂料组合物的总重量，包含不大于10重量百分数和不大于5重量百分数的填料和添加剂的涂料组合物。
根据发明和如此处的描述，脂肪酸和单体多羟基化合物的环氧化的酯，即式(I)的化合物，包含45个或更多碳原子，其相当于式(I)的化合物的(n+2)+(每个m的总数)为45或更多。
要注意，根据脂肪酸和单体多羟基化合物的环氧化的酯，下文描述的任何酯随后被环氧化。
因此，为了获得本发明的脂肪酸和单体多羟基化合物的环氧化的酯(即：式(I)的化合物)，如此处描述的酯随后被环氧化。所以，环氧化过程在酯的脂肪酸碳链的双键处引入一个氧原子，形成环氧乙烷环。可以实现原始酯中的双键数目越大，环氧乙烷环的数目越大。
因此，所述酯可以(比如)是天然油，如植物油或动物油脂。
进一步地，所述酯包含与多羟基化合物(比如：丁四醇和丙三醇)酯化的饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸，例如与丙三醇形成甘油酯(通常为甘油二酸酯或甘油三酸酯)。所述脂肪酸通常具有含从约4至约28个碳原子的链长，并且在进一步的实施方式中为从约4至约24个碳原子，从约12至约28个碳原子，或者，可选地，从约12至约24个碳原子。
在本发明的另一实施方式中，所述脂肪酸具有含从约12至约24个碳原子的链长。
当所述酯为植物油或动物油脂时，所述酯包含与甘油三酯酯化的饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。
在天然油中存在的常见饱和脂肪酸包括月桂酸(十二烷酸)、肉豆蔻酸(十四烷酸)、棕榈酸(十六烷酸)、硬脂酸(十八烷酸)、花生酸(二十烷酸)和木蜡酸(二十四烷酸)。
常见的单不饱和脂肪酸包括棕榈油酸(一种C16-不饱和酸)和油酸(一种C18-不饱和酸)。常见的多不饱和脂肪酸包括亚油酸(一种C18-二不饱和酸)、亚麻酸(一种C18-三不饱和酸)和花生四烯酸(一种C20-四不饱和酸)。
天然油的实例包括植物基础油(plant-based oils)(比如植物油)和动物油脂。有用的天然油资源包括芥花籽油(canola oil)、妥尔油(tall oil)、大豆油、红花油、亚麻籽油、玉米油、葵花子油、橄榄油、芥花籽油、芝麻油、棉花子油、棕榈基础油(palm-based oils)、菜籽油、桐油、花生油、麻风树油以及它们的组合。动物油脂也可以用，比如：鱼油、猪油和牛脂。所述植物基础油可以是天然或转基因植物油，比如：高油酸红花油、高油酸大豆油、高油酸芥花籽油(high oleic canola oil)、高油酸花生油、高油酸葵花子油、高芥酸菜子油(海甘蓝油)。也包括微生物油，比如海藻油，包括那些转基因的以提高产量和/或获得选择性的脂肪酸分布。
在本发明的另一实施方式中，所述式(I)的化合物含有的n为从0至6、0至5、0至4、0至3、0至2、0至1、1至6、1至5、1至4、1至3，或者，可选地，1至2。
在本发明的又一实施方式中，所述第一组合物包含其中n为1的式(I)的化合物。
在本发明的再一实施方式中，所述第一组合物包含其中每个Y为CH的式(I)的化合物。
本发明的又一实施方式提供了其中2或3个X1为氧基的式(I)的化合物。
在本发明一个的又一实施方式中，所述第一组合物包含其中2个X1为氧基的式(I)的化合物。
此外，所述环氧化的酯(即：式(I)的化合物)可以包含从45至90个碳原子，即：(n+2)+(每个m的总数)可以是从45至90。
此外，所述环氧化的酯(即：式(I)的化合物)可以包含从48至87个碳原子。
此外，所述环氧化的酯(即：式(I)的化合物)可以包含从50至85个碳原子、从53至82个碳原子、从56至79个碳原子、从58至77个碳原子。
本发明的另一实施方式提供包含式(I)的化合物的第一组合物，式(I)的化合物中(n+2)+(每个m的总数)为从53至82个碳原子。
本发明的又一实施方式提供包含式(I)的化合物的第一组合物，式(I)的化合物中(n+2)+(每个m的总数)为从58至77个碳原子。
进一步地，所述环氧化的酯(即：式(I)的化合物)可以包含9个或更多个杂原子。
进一步地，所述环氧化的酯(即：式(I)的化合物)可以包含从9至20个杂原子、从9至18个杂原子、从10至16个杂原子，或者，可选地，从11至15个杂原子。
在本发明的又一实施方式中提供了包含式(I)的化合物的第一组合物，其中所述式(I)的化合物有从11至15个杂原子。
在本发明的再一实施方式中提供了包含式(I)的化合物的第一组合物，如在此处的描述，所述式(I)的化合物中n为0至2；2个X1为氧基，2个X2各自独立地选自Cm-酰基，其中每个m为独立地选自4至28，并且任何更多的X2为氢；并且其中(n+2)+(每个m的总数)为从58至77。
此外，所述环氧化的酯(即：式(I)的化合物)包含相对于饱和脂肪酸/酯和多不饱和脂肪酸/酯的量相对高的量的单不饱和脂肪酸/酯，这样赋予了所述式(I)的化合物相当于碘值为2或更少的双键数量。
术语“单不饱和的”是指含有一个位于脂肪酸或脂肪酯的主链中的碳-碳双键的脂肪酸或脂肪酸烷基酯。进一步地，术语“饱和的”是指脂肪酸/烷基酯含有一个仅包括连接碳原子的碳-碳单键的饱和主链。此外，术语“多不饱和的”是指脂肪酸/烷基酯含有一个包括两个或更多碳-碳双键的主链。
所述环氧化的酯(即：式(I)的化合物)有很少的双键。测量化合物中双键数量的一种方法是通过测量该化合物的碘值。一个化合物的碘值是与该化合物的样品反应的碘的量，以每克物质的厘克碘(I2)表示，(cg I2/克)。本发明的所述环氧化的酯(即：式(I)的化合物)含有的碘值为2或更少。
高量的单不饱和脂肪酸/酯可以存在于油(例如天然油)中，可以通过油(如天然油)的化学改进(比如部分氢化)获得该油。
天然油氢化的方法是本领域熟知的，并且包括，比如，在镍催化剂的存在下与氢气接触。在氢化期间，起始组合物中的多不饱和脂肪酸/烷基酯类被转化为单不饱和脂肪酸/烷基酯以及一些饱和脂肪酸/烷基酯。优选地，氢化提高了单不饱和脂肪酸/烷基酯相对于多不饱和脂肪酸/烷基酯的量，同时不会实质地增加饱和脂肪酸/烷基酯的含量。
根据本发明，脂肪酸和单体多羟基化合物的环氧化的酯(即：式(I)的化合物)与氯乙烯树脂的相容性依赖于环氧化的酯的不饱和度、双键的环氧化水平以及双键的量。所述式(I)的化合物含有相当于碘值为2或更少的双键数量。因此，本发明的脂肪酸和单体多羟基化合物的环氧化的酯(即：式(I)的化合物)呈现出与氯乙烯树脂的预料不到的高相容性。式(I)的化合物与氯乙烯树脂的高相容性在实施例中清楚地被证明，见下文4.1和4.2点，其中ESO(即：如此处描述的式(I)的化合物)与其他测试的增塑剂相比，显示出从PVC样品(即：层元件)的显著较低的迁移。ESO(即：式(I)的化合物)从PVC样品(即：层元件)的迁移是按照其他增塑剂的迁移的四分之一的数量级。
进一步地，本电缆构造克服了阻止各种替代的增塑剂(比如生物化学增塑剂)用作氯乙烯(比如PVC(涂层导体的树脂基础的涂层组合物))的主要增塑剂的某些问题。比如，本发明的电缆构造的实施方式提供了具有足够低的拉伸强度和足够高的拉伸断裂伸长率(high tensileelongation at break)的层元件(比如：层、片、外壳、管基、绝缘材料和胶带(tapes)。因此，这赋予了本发明的环氧化的酯(即：式(I)的化合物)在希望或需要柔韧的氯乙烯树脂的应用中适于用作主要的(或唯一的)增塑剂。此外，本发明的电缆构造包含含环氧化的酯(即：式(I)的化合物)的第一组合物的层元件，其中与其他以前描述的组合物也包括替代的增塑剂(比如生物化学增塑剂)作为主要的(或唯一的)增塑剂，但是其中的替代的增塑剂没有相当于碘值为2或更少的双键数量相比，所述第一组合物具有保持的或改进的加热老化性质(比如改进的拉伸延长保留(tensile elongation retention))。
此外，本发明的电缆构造包含所述一个或更多个包含含式(I)的化合物的第一组合物的层元件，其中相对于包括其他替代的增塑剂(比如生物化学增塑剂)作为其主要的(或唯一的)增塑剂、但其中替代的增塑剂不具有相当于碘值为2或更少的双键数量的组合物，所述第一组合物提供了提高的增塑剂相容性。此外，利用本发明的电缆构造(含所述一个或更多个层元件，该层元件含有含本发明的环氧化的酯(即：式(I)的化合物)的第一组合物)，第一次提供了其中组合物提供提高的或保持的增塑剂相容性的电缆构造，其中替代的增塑剂在没有增容剂下使用。
增塑剂相容性在实施例中显示出来，见下文4.1和4.2点，或增塑剂相容性也可以适于通过本领域技术人员已知的环渗出实验(loop spewtest)测量。
因此，根据本发明，所述环氧化的酯(即：式(I)的化合物)使提供一种包含含有氯乙烯树脂和式(I)的化合物的第一组合物的层元件的电缆构造成为可能，其中与对比层元件(包含传统的增塑剂(比如邻苯二甲酸酯或偏苯三酸酯增塑剂)或任何迄今为止所用的替代的增塑剂，而不是式(I)的化合物)相比，所述层元件呈现出于增长的柔韧性。因此，包含氯乙烯树脂和环氧化的酯(即：含有相当于碘值为2或更少的双键数目的式(I)的化合物)的第一组合物的层元件与包括氯乙烯树脂和传统增塑剂(比如邻苯二甲酸酯或偏苯三酸酯增塑剂，或任何迄今为止所用的替代的增塑剂)的层元件相比，可以呈现出改进的相容性。与传统的具有氯乙烯树脂的增塑剂相比，式(I)的化合物与氯乙烯树脂的改进的相容性在实施例中清楚的显示了出来，见下文4.1和4.2点，其中ESO(即：式(I)的化合物)显示了从氯乙烯树脂显著较低的迁移。
此外，不必要的传统增塑剂(比如邻苯二甲酸酯或偏苯三酸酯增塑剂)的使用可以避免。
此外，改进的相容性也可以通过如在美国专利申请公布号2011/0272174中描述的环渗出测定。进一步地，该美国专利申请公布在此引作参考，并且在其中描述的环渗出测试中，环渗出是根据ASTM D3291：Standard Test Method for Compatibility of Plasticizers in Poly(vinylchloride)Plastics Under Compression(加压下的聚(氯乙烯)塑料中的增塑剂相容性的标准测试方法)测量的，其通过评估由于设置在180°环弯曲(loop bend)内的压缩应力渗出的增塑剂的量来确定聚(氯乙烯)塑料中增塑剂的相容性。
在本发明的一个实施方式中，如在此描述的，式(I)的化合物有相当于碘值为1.8或更少的双键数量。
在本发明的另一实施方式中，如在此描述的，式(I)的化合物有相当于碘值为1.6或更少的双键数量。
在本发明的又一实施方式中，如在此描述的，式(I)的化合物有相当于碘值为1.5或更少的双键数量。
在本发明的再一实施方式中，如在此描述的，式(I)的化合物有相当于碘值为1.4或更少的双键数量。
在本发明的另一实施方式中，如在此描述的，式(I)的化合物有相当于碘值为1.3或更少的双键数量。
在本发明的一个实施方式中，如在此描述的，式(I)的化合物有相当于碘值为1.25或更少的双键数量。
在本发明的另一实施方式中，提供了含有式(I)的化合物的第一组合物，如在此描述的，其中所述式(I)的化合物为含有相当于如在此描述的碘值的双键数量的环氧大豆油(ESO)。
在本发明的另一实施方式中，提供了含有式(I)的化合物的第一组合物，如在此描述的，其中式(I)的化合物为含有相当于碘值为1.3或更少的双键数量的环氧大豆油(ESO)。
在本发明的另一实施方式中，提供了含有式(I)的化合物的第一组合物，其中所述式(I)的化合物为含有相当于碘值从0.1至2、0.1至1.8、0.1至1.6、0.1至1.5、0.3至2、0.3至1.8、0.3至1.6、0.3至1.5、0.5至2、0.5至1.8、0.5至1.6、0.5至1.5、0.1至1.75、0.1至1.4、0.1至1.3、0.1至1.25、0.3至1.75、0.3至1.4、0.3至1.3、0.3至1.25、0.5至1.75、0.5至1.4、0.5至1.3，或者，可选地，0.5至1.25的双键数量。
本发明的再一实施方式提供了含有式(I)的化合物的第一组合物，其中所述式(I)的化合物含有相当于碘值从0.3至1.8的双键数量。
本发明的另一实施方式提供了式(I)的化合物，其中所述式(I)的化合物含有相当于碘值少于1.75或可选地少于1.5的双键数量。
本发明的又一实施方式提供了式(I)的化合物，其中所述式(I)的化合物含有6.5至8.5的环氧乙烷指数，或者，可选地，6.5至8.0的环氧乙烷指数。
本发明的另一实施方式提供了含有式(I)的化合物的第一组合物，如在此描述的，其中所述式(I)的化合物包含脂肪酸和单体多羟基化合物的环氧化的酯，其中所述脂肪酸包含7至18重量百分数的饱和脂肪酸和82至93重量百分数的不饱和脂肪酸。
本发明的另一实施方式提供了电缆构造，其中所述第一组合物包含来源于再生能源的式(I)的化合物。
相对于更传统的石油化学基础的增塑剂(比如邻苯二甲酸酯或偏苯三酸酯)，增塑剂(式(I)的化合物)的使用具有进一步的优势，因为增塑剂(来源于可再生资源的式(I)的化合物)是环保的。
本发明的另一实施方式提供了电缆构造，所述电缆构造包含所述一个或更多个层元件和至少一个另外的层元件，所述至少一个另外的层元件包含含有聚烯烃(比如聚丙烯或聚乙烯)的第二组合物，其中所述聚烯烃，比如，可以是交联聚烯烃。交联聚烯烃的实例以及制备交联聚烯烃的方法的实例可以在美国专利第3,646,115号、美国专利第4,117,195号和EP,A,0193317中找到，它们均在此引作参考。
用含有含所述第一组合物的层元件的电缆构造，其中所述第一组合物包含氯乙烯树脂和环氧化的酯(即：式(I)的化合物)，“至少一个”含有含聚烯烃(比如交联聚烯烃，例如，聚丙烯或聚乙烯)的第二组合物的另外的层元件的令人满意的机械性能可以在电缆构造的老化后得到保持，该电缆构造不总是结合氯乙烯树脂和传统的增塑剂(比如邻苯二甲酸酯或偏苯三酸酯增塑剂)以及聚烯烃层组分的电缆构造的情况。在根据标准测试的电缆构造老化后，经历了电缆构造关于聚烯烃层组分(比如绝缘材料)的机械性能的问题，其中电缆构造中聚氯乙烯材料与传统的增塑剂用作涂料。
与传统的增塑剂(比如邻苯二甲酸酯或偏苯三酸酯增塑剂)从氯乙烯树脂到聚烯烃层组分的相应迁移相比，可以显示出环氧化的酯(即：式(I)的化合物)从氯乙烯树脂到聚烯烃层组分的迁移显著变少。这也在实施例中清楚的显示出来，见下文4.1和4.2点，其中ESO(即：式(I)的化合物)显示出从氯乙烯树脂显著较低的迁移。
此外，用含有含所述第一组合物的层元件的电缆构造，其中所述第一组合物包含氯乙烯树脂和所述环氧化的酯(即：式(I)的化合物)和至少一种含有第二组合物的另外的层元件，提供了一种电缆构造，该电缆构造包含连同增塑剂的聚乙烯树脂和含有含聚烯烃的第二组合物的一个另外的层元件，其中所述另外的层元件具有持续令人满意的机械性能。这也在实施例中清楚的显示出来，见下文5.1、5.2和5.3点，其中发明例1(即5.3,3)呈现出持续令人满意的机械性能。
因此，用含有含所述第一组合物的层元件电缆构造，其中所述第一组合物包含氯乙烯树脂和环氧化的酯(即：式(I)的化合物)以及至少一种含第二组合物的另外的层元件，可以提供电缆构造：
包含具有增塑剂的氯乙烯树脂和一种含有含聚烯烃的第二组合物的另外的层元件，其中所述另外的层元件具有持续令人满意的机械性能(在实施例中显示，见下文5.1、5.2和5.3点，如以上已经描述的)，
包含具有增塑剂的氯乙烯树脂的第一组合物的层元件，其中所述增塑剂有改进的氯乙烯树脂相容性(在实施例中证明，见下文4.1和4.2点，如以上已经描述的)，和/或
其中不必要的传统的增塑剂(比如邻苯二甲酸酯或偏苯三酸酯增塑剂)的使用可以避免。
所述电缆构造包含所述“至少一个含有第二组合物的另外的层元件”，其中每个层元件独立地选自片、层和管基。
在本发明的另一实施方式中，提供了电缆构造，其中所述电缆构造含有所述一个或更多个层元件和至少一个另外的层元件，所述至少一个另外的层元件包含含聚烯烃(比如交联聚烯烃)的第二组合物。此外，所述聚烯烃可以是，比如聚丙烯或聚乙烯。
本发明的另一实施方式公开了一种电缆构造，其中所述电缆构造包含所述一个或更多个层元件和至少一个另外的层元件，所述至少一个另外的层元件包含含交联聚烯烃的第二组合物。
进一步地，所述聚烯烃可以是烯烃的均聚物或共聚物，比如乙烯的均聚物和共聚物。所述聚烯烃优选地选自聚丙烯或聚乙烯，比如交联聚丙烯或交联聚乙烯。
所述聚烯烃可以优选为聚乙烯，比如交联聚乙烯。
在本发明的另一实施方式中，提供了一种电缆构造，其中所述电缆构造包含所述一个或更多个层元件和至少一个另外的层元件，所述至少一个另外的层元件包含含交联聚烯烃的第二组合物。
本发明的另一实施方式提供了一种电缆构造，其中所述电缆构造包含至少一个另外的层元件，所述至少一个另外的层元件包含含交联聚乙烯的第二组合物。
在本发明的另一实施方式中，提供了电缆构造，其中所述电缆构造为电力电缆。
本发明的另一实施方式涉及生产电缆构造的方法，如在此处描述的，其中所述方法包含将一个或更多个层元件应用到一个或更多个芯上的步骤，其中所述层元件包含所述第一组合物，如此处描述的，并且其中“一个或更多个芯”是如此处描述的。
所述将一个或更多个层元件应用到一个或更多个芯上的步骤表示将一个或更多个层元件直接地或间接地应用到一个或更多个芯上。
所述“一个或更多个层元件”可以通过比如挤出或共挤出应用在所述“一个或更多个芯”上。
本发明的又一实施方式提供了所述方法，其中所述方法包含将至少一个另外的层元件应用到一个或更多个芯上的步骤，其中所述至少一个另外的层元件如在此定义。
所述“至少一个另外的层元件”可以通过比如挤出或共挤出应用在所述“一个或更多个芯”上。
本发明的又一实施方式提供了所述方法，如此处描述的，用于生产交联的电缆构造，其中所述方法包含又一步骤：
-交联应用的至少一个另外的层元件，其中所述至少一个另外的层元件包含含有如此处定义的载有含可水解硅烷基团的单元的聚烯烃或如此处定义的载有含可水解硅烷基团的单元的聚乙烯的第二组合物。所述至少一个另外的层元件包含在硅烷醇缩合催化剂和水存在下交联的第二组合物。
根据本发明，所述电缆构造可以，比如，在包括各种类型的挤出机(比如单或双螺旋类型)的方法中制备。一种传统的挤出机的描述可以在美国专利第4,857,600号中找到。共挤出和挤出机的实例可以在美国专利第5,575,965号中找到。
本发明的再一实施方式提供了通过如此处描述的方法获得的交联的电缆构造。
附图说明
图1描述了圆形的聚乙烯材料(PE，即PE1-PE6)板(“包含第二组合物的另外的层元件”)怎样放置于放在两个玻璃片之间的两个PVC板(“层元件”)之间。
图2说明了PE样品中DEHP、DINP、DIDP和ESO的吸收，此处PE1样品，(“另外的层元件”)作为93℃下时间的函数。
具体实施方式
1.相容性和迁移实施例
1.1材料
1.1.1“包含第二组合物的另外的层元件”，此处是聚乙烯材料
具有被检测的不同性能的包含聚烯烃的十种不同的“另外的层元件(包含第二组合物)”，此处是聚乙烯材料，即：PE1(交联的乙烯乙烯基硅烷共聚物)、PE2(交联的乙烯乙烯基硅烷共聚物)、PE3(交联的乙烯乙烯基硅烷共聚物)、PE4(交联的乙烯乙烯基硅烷共聚物)、PE5(交联的乙烯乙烯基硅烷共聚物)和PE6(用于接枝的一种线性低密度聚乙烯基础树脂)在下面表1中列出。共聚物为乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)和，在一个实施例中，和另外的丙烯酸丁酯三聚物(BA)。所用的催化剂为磺酸催化剂母料，即：CM1、CM2和CM3，以及锡基础催化剂，即：CM4。
表1：不同的“另外的层元件(包含第二组合物)”(即：测试中所用的聚乙烯材料)的信息和性能。CM4含有1.3％含量的二丁基二月桂酸锡(DBTL)。
      
1.1.2如此处描述的“层元件”，这里为PVC样品
1mm片形式的四种类型的“层元件”，这里为PVC样品(PVC1-PVC4)由商业来源提供，每个含有一种特定的增塑剂，见表2。增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸二异壬基酯(DINP)、邻苯二甲酸二异癸基酯(DIDP)和环氧大豆油(ESO)(见下文化学结构的示例1)。ESO的化学结构可以变化因此示例1仅显示了一种ESO分子的实例。然而，这里所用的ESO(即：表2列出的ESO)为有约550mPas的粘度、“挥发性的有机化合物”的含量少于0.1％、碘值为1.25g I/100g(即：碘值为1.25)以及环氧乙烷含量为6.7的一种ESO。这种ESO(即：D 82)是从Cognis商业获得的，Cognis是BASF的一部分。此外，第五种“层元件”也是PVC样品(PVC5)(其中全部的配方没有得到)是从商业来源提供的并且该样品含有DIDP，见表2。
表2：PVC样品(PVC板)的配方
      
      
      
示例1：在PVC1-PVC5中所用的增塑剂的化学结构。ESO的化学结构可以变化所以示例1仅显示了ESO分子的一个实例。
2.测试步骤和方法
2.1“包含第二组合物的另外的层元件”的制备，此处是聚乙烯样品
基础树脂和催化剂都是以小球状的形式得来，并以95wt％的基础树脂和5wt％催化剂的比例干法混合。混合之后，材料通过具有1mm硬模的Collin带挤出机挤出。对于LDPE材料(PE1-PE5)，挤出机上设定的温度(从注入到模塑)为60℃-150℃-160℃-170℃-170℃。LLDPE材料(PE6)是在温度设定60℃-160℃-180℃-220℃-225℃下挤出的。得到的胶带(tape)为约0.40-0.45mm厚，并且在挤出后放置和储存在冰箱中以防止周围的交联。在下一个步骤中，胶带被放在200×200mm的框架中，并在180℃和200-250巴下压成0.5mm的厚度。压缩之后，得到的板放在90℃水浴中多于24小时以保证完全交联。交联之后，直径为50mm的圆形的样品(“包含第二组合物的另外的层元件”)被冲压出来。
2.2“层元件”的制备，这里是聚氯乙烯样品(PVC1-PVC5)
PVC5样品以小球形式得来并在150℃下压成1mm以与其他样品相配。直径为50mm的圆形样品(“层元件”)从所有的PVC片中挤压出。
3.增塑剂迁移的测试和测量
圆形聚乙烯材料(PE，即PE1-PE6)板(“包含第二组合物的另外的层元件”)放置于两个PVC板(“层元件”)之间，并且玻璃片放置在每个PVC-PE-PVC样品之间(见图1)，形成每个中上至6个样品单元的堆(stack)。在一些样品中，保护片放置在PVC和PE样品之间。将堆储存在烤箱中，每个有5kg的重量加在它们上面以保证材料之间的良好接触。所有的样品在彼此接触和放置在烤箱中之前称重。在几个小时之后再将它们拿出并再次称重以测量从PVC样品(“层元件”)迁移至PE样品(“包含第二组合物的另外的层元件”)的增塑剂的量。在更长的间隔中这样重复，一边测试进行一边随时间的迁移速度减少。所有测量采用一个特定的0.0001g精确度。实验的主要部分在温度设定为100℃的Heraeus烤箱中进行的，但是一段时间后发现真实温度是仅平均在93℃。Binder烤箱也用于其他温度。根据等式(1)计算吸收。
xabs＝(mt-m初始)/m初始(1)
xabs：以质量分数表示的被吸收的增塑剂的量；m初始：PE样品(“另外的层元件包含的”)的初始质量；mt：t小时后PE样品的质量。
测试在三个阶段完成。在第一个测试中结合五个相同的样品老化六天。PE1(“另外的层元件”)和有DEHP的PVC1选作参考材料。两个没有任何接触到PVC的PE1(“另外的层元件”)样品也放置在烤箱中。一个用两个玻璃片进行保护以防它暴露在空气中而另一个没有任何玻璃。做这个测试是来测量PE样品(“另外的层元件”)中吸收的增塑剂的偏离，并且查看是否有任何物质通过空气被转移到PE样品(“另外的层元件”)。因为测试显示出很低的偏离，所以决定随后的实验可以在单一的测试中完成。
在PE1样品(“另外的层元件”)中DEHP、DINP、DIDP和ESO的吸收作为93℃下时间的函数示例出，在图2中说明。
在第二个测试中，测试了所有最重要的系列，并且在第三个测试中，完成从第二个测试的一些随访测试，并且也测试了一些更多重要的材料。在最后的测试中，一些样品放置在其他烤箱中，用其他温度来测试增塑剂迁移上的温度依赖。
表3：300小时后的不同增塑剂的摄取(wt％)
      
      
4.增塑剂的迁移量和“包含第二组合物的另外的层元件”的机械性能之间的相关性。
4.1增塑剂的吸收
首先，增塑剂的吸收测试按照以下方法进行。为了制备每个PE1-PE5，将聚乙烯(载有含可水解硅烷基团的单元材料)与5wt％CM1干法混合，然后将混合物在温度设定为150、160和170℃的Brabender带挤出机中挤成厚度为0.7mm的胶带。交联反应在混合物的挤出后开始。然后胶带在180℃下压成厚度为0.5mm的板。含有邻苯二甲酸二异辛基酯(DIOP)(作为增塑剂)的厚度为0.5mm的PVC板也被压制，但在150℃下。50g具有直径的圆形样品从每个PE1-PE5和PVC板中压出。样品在23℃和50％湿度中调节90小时。然后PE1-PE5样品(“另外的层元件”)放置在100℃的烤箱中，且PVC样品(“层元件”)在每个PE1-PE5样品(“另外的层元件”)的每一边。接着三个结合的样品放置在两个玻璃板之间，并用5kg的负载压在一起。在老化期间，以0.001g的精确度将结合的样品每24小时之前和之后称重。
4.2老化期间增塑剂的影响
老化期间增塑剂的影响是在由温度设定为150、160和170℃的Brabender挤出机上挤出的胶带样品制备得到的板上测量的。每个PE1-PE5材料在挤出之前与5wt％的CM1干法混合。PE1-PE5板在90℃水浴中交联16小时。含有DIOP(作为增塑剂)的PVC板也在140℃下压制。机械性能在由PE1-PE5板(“另外的层元件”)制成的哑铃(dumbell)上进行测试。在各自没有与PVC板接触时将未老化的样品与已老化的样品比较。对于不同样品老化前和老化后在机械性能的改变上的差异说明了老化期间增塑剂在机械性能上的影响。
4.3结果
1.参考例1：PE1：与5％的CM1交联在不与PVC板接触下老化：100℃下老化7天后保留的断裂伸长率为-11％。PE1板的重量改变为0％。
2.参考例2：PE1：与5％的CM1交联在与含30％DIOP的PVC板接触下老化：100℃下老化7天后保留的断裂伸长率为-40％。PE1板的重量改变为+19％。
3.发明例1：PE1板：与5％的CM1交联在与含有23％的如所描述的使用的ESO(即：在上文1.1.2点中描述为“这里使用”的并在表2中列出的ESO)的PVC板的直接接触中老化：100℃下老化7天后保留的断裂伸长率为-16％。PE1板的重量增加为+3％。

Claims (13)

1.一种电缆构造，其包含一个或更多个层元件，所述层元件包含第一组合物，其中所述第一组合物包含：
20至80重量百分数的氯乙烯树脂和
1至40重量百分数的脂肪酸和单体多羟基化合物的环氧化的酯，所述环氧化的酯为式(I)的化合物
其中n为0至8；
每个Y独立地选自CH或CHO；
2、3或4个X1为氧基，并且任何更多的X1为氢；
当X1为氧基时存在X2；
2或3个X2独立地选自Cm-酰基，其中每个m独立地选自4至28，并且任何更多的X2为氢；
其中(n+2)+(每个m的和)为45或更多；其特征在于：
所述式(I)的化合物含有相当于碘值为2或更少的双键数量。
2.根据权利要求1所述的电缆构造，其中n为0至2；
2个X1为氧基，2个X2各自独立地选自Cm-酰基，其中每个m独立地选自4至28，并且任何更多的X2为氢；且其中(n+2)+(每个m的和)为58至77。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的电缆构造，其中所述式(I)的化合物包含脂肪酸和单体多羟基化合物的环氧化的酯，其中所述脂肪酸包含7至18重量百分数的饱和脂肪酸和82至93重量百分数的不饱和脂肪酸。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的电缆构造，其中所述式(I)的化合物为含有相当于碘值为1.3或更少的双键数量的环氧大豆油(ESO)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的电缆构造，其中所述式(I)的化合物来源于再生能源。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的电缆构造，其中所述电缆构造包含至少一个另外的层元件，所述至少一个另外的层元件包含含有聚烯烃比如交联的聚烯烃的第二组合物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的电缆构造，其中所述电缆构造包含至少一个另外的层元件，所述至少一个另外的层元件包含含有交联聚丙烯或交联聚乙烯的第二组合物。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的电缆构造，其中所述电缆构造包含至少一个另外的层元件，所述至少一个另外的层元件包含含有交联聚乙烯的第二组合物。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的电缆构造，其中所述电缆构造为电力电缆。
10.生产根据权利要求1-9中任一项所述的电缆构造的方法，其中所述方法包含将一个或更多个层元件应用到一个或更多个芯上的步骤，其中所述层元件包含如权利要求1-5中任一项所定义的第一组合物。
11.根据权利要求9的方法，其中所述方法包含将至少一个另外的层元件应用到一个或更多个芯上的步骤，其中所述至少一个另外的层元件为如权利要求6-8中任一项所定义。
12.根据权利要求11的用于生产交联的电缆构造的方法，其中所述方法包含另外的步骤：
——交联所应用的至少一个另外的层元件，其中所述至少一个另外的层元件包含含有聚烯烃的第二组合物，所述聚烯烃载有含可水解硅烷基团的单元，如聚丙烯或聚乙烯或二者都有的载有含可水解硅烷基团的单元。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法获得的交联的电缆构造。
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