CN117178019A - 用于电线和电缆应用的密封涂层 - Google Patents

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Abstract

公开了用于电线或电缆绝缘的连接组合物和密封涂层。所述连接组合物包含PVDF共聚物和溶剂。所述溶剂包含环状酮，其中PVDF共聚物的重量百分比为20至40重量％，优选20至35重量％，以PVDF共聚物和溶剂的总重量为基准。所述PVDF共聚物包含一种或多种共聚单体和至少75重量％的偏二氟乙烯单元，优选至少80％的偏二氟乙烯单元，并且所述PVDF共聚物在230℃和100s‑1下的熔体粘度为2至12千泊，优选为4和10千泊。

Description

用于电线和电缆应用的密封涂层
技术领域
公开了用于电线或电缆接头的保护性密封连接涂层。
背景技术
当需要接合或连接方式将两根或多根电缆或电线接在一起(形成接头)时，需要去除芯周围的保护性绝缘体(初级绝缘体)，从而暴露芯(“开放区域”)，如果不进行修复，开放接头(或开放区域)可能由于环境暴露而成为潜在的故障点。与接头相邻的绝缘端也会使流体在绝缘体和电线或电缆芯之间芯吸，并引起腐蚀，从而导致电线或电缆过早失效。
可以通过切割两个或多个电线或电缆端，剥离初级绝缘体，然后连接裸露的电线或电缆端来形成接头，或者，可以从暴露电线或电缆芯的一根电线或电缆上去除一部分初级绝缘体，然后将第二根电线或电缆连接到裸露的芯上形成接头。无论如何形成接头或为什么形成接头，接头不再具有连续覆盖每根电线或电缆的初级绝缘体的保护。
有许多可以重新应用绝缘材料来覆盖和保护电线或电缆接头的方式。一种常见的方式是在接头周围施用热缩管。通过将接头插入热缩管，然后直接在热缩管上施加热量收缩该管来施用热缩管。当温度升高到热缩管的熔点以上时，热缩管开始收缩。热缩管尺寸减小并接触接头，以提供绝缘覆盖。粘合剂和其他胶泥密封剂可用于热缩管和初级绝缘体之间的界面，从而形成密封以防止流体穿透。该技术的一个例子可以在US 3297819A中找到，它描述了一种热缩管(称为“热不稳定覆盖物”)，它可具有形成高效粘合的易熔材料。保护暴露的接头的其他常用方法包括但不限于电工胶带、密封剂和这些方法的任意组合。
在更恶劣的环境中使用的工业电缆通常需要使用含氟聚合物作为电缆或电线芯的初级绝缘体。众所周知，含氟聚合物具有耐化学性并提供耐高温性。含氟聚合物绝缘体，无论是初级绝缘体、保护屏障层还是作为护套，都允许此类电缆或电线在使用PVC或烯烃初级绝缘体的传统电缆或电线无法承受的环境中使用。这种环境包括暴露于化学品、高温、辐射和长时间暴露在户外的环境中。使用含氟聚合物初级绝缘体生产的电缆或电线通常在困难和/或恶劣的环境中使用。
根据设计和用途，使用含氟聚合物初级绝缘体生产的电缆或电线可能需要接头将两根或更多根电线或电缆接合在一起，或者沿着不同电线或电缆的长度连接一根或多根电线。为了在包括含氟聚合物初级绝缘体的电缆或电线上形成接头，在需要接头的位置要去除含氟聚合物初级绝缘体。一旦保护性含氟聚合物绝缘体断裂或被移除，电线现在就会暴露在可能导致电缆或电线芯损坏的环境中。为了正确地修复接头，保护性含氟聚合物绝缘体需要是连续层，以防止液体和刺激性化学物质穿透绝缘体并侵蚀电缆或电线芯。在被认为是极端环境的情况下，常用的保护接头的方法如热缩管、密封剂和胶带不能提供连续的含氟聚合物绝缘层，并且可能无法提供必要的保护，导致电缆或电线芯损坏。为了承受恶劣的环境条件，绝缘层需要是连续的不可穿透的含氟聚合物覆盖层。
美国专利8,502,074B2描述了一种通过引入密封装置来保护接头的方法，该装置通过在包括PVDF或聚乙烯的接头周围原位成型。如果连接不防水，则连接失败的风险很高。为此，已经采取了各种方法来密封接头并将其与周围环境隔离开来。
需要修复电线或电缆含氟聚合物绝缘体的断裂部位，从而在电缆或电线上形成连续的含氟聚合物保护层以及防水或其他流体的阻隔密封。
发明内容
公开了一种组合物，一种用于提供“密封连接涂层”的“连接组合物”，也称为用于电线或电缆的“密封涂层”。公开了一种在具有含氟聚合物绝缘体的电线或电缆接头上提供连接涂层的方法。公开了一种具有密封连接涂层的电线或电缆接头。公开了一种修复受损电线或电缆的方法，所述方法为受损区域提供密封连接涂层。本发明的组合物提供了一种新的重新连接已断裂或部分开放至芯的电线或电缆上的含氟聚合物绝缘体的方法，以连续的方式形成阻隔密封，使得流体(液体或气体)无法穿透和接触芯。这可以通过将本发明组合物施加到电线或电缆上以覆盖含氟聚合物绝缘体中的断裂部位或开放区域，然后干燥本发明组合物以在电线或电缆上形成密封涂层来完成。应用本发明组合物以覆盖含氟聚合物绝缘体中的断裂部位并干燥该组合物得到电线或电缆上的连续的含氟聚合物保护层，所述含氟聚合物保护层包括密封涂层。
为了形成阻隔密封，本发明组合物以对流体和气体产生阻隔的方式粘附在含氟聚合物绝缘体上。优选地，本发明组合物与包括PVDF树脂或PVDF共聚物的含氟聚合物绝缘体一起使用。优选地，所述含氟聚合物绝缘体是初级绝缘体。本发明组合物能够粘附在含氟聚合物绝缘体上并穿透含氟聚合物绝缘体下方和导体之间，一旦干燥能进一步固定和锁定组合物，从而进一步改善阻隔密封，防止流体接触芯。
一种可以使用本发明组合物的这种电缆被称为阴极保护电缆。阴极保护电缆用于恶劣环境，例如与水或盐水直接接触时，通常在聚烯烃“次级”绝缘层下包含含氟聚合物绝缘层。在这种情况下，含氟聚合物绝缘层被视为初级绝缘体，烯烃层被视为保护套。
当具有含氟聚合物绝缘体的阴极保护电缆上需要接头时，含氟聚合物绝缘体会断裂以进行连接。本文描述的本发明组合物可用于阴极保护电缆上以修复所述断裂部位并产生连续的含氟聚合物阻挡绝缘覆盖物。本发明组合物还可以以类似的方式用于任何包含含氟聚合物绝缘层的电缆。优选的实施方式是将本发明组合物应用于含有含氟聚合物绝缘体的电线或电缆，更具体地，其中含氟聚合物绝缘体包括PVDF初级绝缘体。本发明组合物可以单独使用，或与覆盖和保护含氟聚合物绝缘体中暴露的接头或断裂部位的任何其他常用方法结合使用。作为示例，具有粘合剂或电工胶带的热缩管可用在本发明组合物之上以提供进一步的保护。
发明的方面
方面1：一种包含PVDF共聚物和溶剂的连接组合物，其中所述溶剂包含环状酮，其中PVDF共聚物的重量百分比为20至40重量％，优选20至35重量％，以PVDF共聚物和溶剂的总重量为基准，其中所述PVDF共聚物包含至少75重量％的偏二氟乙烯单元，优选至少80％的偏二氟乙烯单元，并且所述PVDF共聚物在230℃和100s-1下的熔体粘度为2至12千泊(kilopoise)，优选为4和10千泊。
方面2：根据方面1的组合物，其中所述PVDF共聚物包含2-25重量％的共聚单体。
方面3：根据方面1或2的组合物，其中所述共聚单体选自下组：氟乙烯；三氟乙烯(VF3)；三氟氯乙烯(CTFE)；1,2-二氟乙烯；四氟乙烯(TFE)；六氟丙烯(HFP)；2,3,3,3-四氟丙烯；1,3,3,3-四氟丙烯；3,3,3-三氟丙烯；全氟(烷基乙烯基)醚，例如全氟(甲基乙烯基)醚(PMVE)、全氟(乙基乙烯基)醚(PEVE)和全氟(丙基乙烯基)醚(PPVE)；全氟(1,3-间二氧杂环戊烯)；全氟(2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)(PDD)，优选HFP、2,3,3,3-四氟丙烯、3,3,3-三氟丙烯、TFE及其组合。
方面4:根据方面1-3中任一项的组合物，其中所述共聚单体包括HFP。
方面5：根据方面1-4中任一项的组合物，其中所述环状酮包括环戊酮。
方面6：根据方面1-5中任一项的组合物，其中所述溶剂还包括助溶剂。
方面7：根据方面1-6中任一项的组合物，其中所述助溶剂包括丙酮或C1-C6醇。
方面8：根据方面1-7中任一项的组合物，其中所述环状酮占总溶剂的大于20重量％、优选大于30重量％。
方面9：根据方面1-8中任一项的组合物，其中所述PVDF共聚物的分子量为150至400千克/摩尔，优选为150至300千克/摩尔，更优选为180至220千克/摩尔，由采用PMMA丙烯酸类标准品的GPC测定。
方面10：一种涂覆电缆或电线接头的方法，该方法包括提供根据方面1至9中任一项的连接组合物；提供将第一电缆或电线或传感器与第二电缆或电线连接的接头，其中所述第一电缆或电线或传感器或所述第二电缆或电线中的至少一者在其上除在开放区域之外具有含氟聚合物绝缘体，在所述开放区域中所述第一电缆或电线或传感器与所述第二电缆或电线连接；围绕所述接头施加连接组合物以完全覆盖所述接头并粘合至与开放区域相邻的绝缘覆盖部分，从而提供覆盖所述接头的连续含氟聚合物绝缘体。
方面11：一种修复电线或电缆含氟聚合物绝缘体断裂部位的方法，包括提供根据方面1-9中任一项的连接组合物；提供具有电线或电缆含氟聚合物绝缘体断裂部位的电线或电缆；在绝缘体断裂部位施加所述连接组合物；干燥所施加的连接组合物以在断裂部位形成连续的含氟聚合物绝缘覆盖物。
方面12：根据方面10或11的方法，其中，通过将连接组合物喷涂或漆涂(paint)到电缆或电线上来施加所述连接组合物。
方面13：根据方面10-12中任一项的方法，其中所述连接组合物在环境温度下施加。
方面14：根据方面10或13中任一项的方法，其中所述连接组合物在20℃至最高160℃的温度下，优选40至155℃的温度下干燥。
方面15：根据方面10或14中任一项的方法，其中，将热量局部施加到覆盖开放区域或绝缘体断裂部位的连接组合物上。
方面16：根据方面10或15中任一项的方法，其中所述方法还包括施加多层连接组合物。
方面17：根据方面10或16中任一项的方法，其中所述含氟聚合物绝缘体包括熔体粘度为4至40kP的均聚物或共聚物，所述熔体粘度在230℃下在100秒-1下测量。
方面18：根据方面10-17中任一项的方法，其中所述含氟聚合物绝缘体包括聚偏二氟乙烯均聚物或共聚物。
方面19：一种将第一电缆或电线或传感器与第二电缆或电线连接的接头，其中至少一根电缆或电线包括含氟聚合物绝缘体，其中所述接头另外包括密封涂层，该密封涂层覆盖该接头并粘合至与该接头相邻的含氟聚合物绝缘体部分，从而使接头绝缘，其中所述密封涂层包括PVDF共聚物，所述PVDF共聚物在230℃和100s-1下的熔体粘度为2-12kP，优选4-10kP。
方面20：根据方面19的接头，其中所述PVDF共聚物包含2-25重量％的共聚单体。
方面21：根据方面19或20的组合物，所述共聚单体选自下组：氟乙烯；三氟乙烯(VF3)；三氟氯乙烯(CTFE)；1,2-二氟乙烯；四氟乙烯(TFE)；六氟丙烯(HFP)；2,3,3,3-四氟丙烯；1,3,3,3-四氟丙烯；3,3,3-三氟丙烯；全氟(烷基乙烯基)醚，例如全氟(甲基乙烯基)醚(PMVE)、全氟(乙基乙烯基)醚(PEVE)和全氟(丙基乙烯基)醚(PPVE)；全氟(1,3-间二氧杂环戊烯)；全氟(2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)(PDD)，优选HFP、2,3,3,3-四氟丙烯、3,3,3-三氟丙烯、TFE及其组合。
方面22：根据方面19或20的组合物，其中所述共聚单体包括HFP。
方面23：所述方面19-22中任一项的接头，其中所述含氟聚合物绝缘体是PVDF均聚物或共聚物。
方面24：所述方面19-23中任一项的接头，其中所述密封连接组合物粘附在含氟聚合物绝缘体上并形成防水密封。
方面25：所述方面19-24中任一项的接头，其中一层密封涂层的厚度为60至200微米。
具体实施方式
本申请中引用的参考文献都以参考的方式纳入本文中。
如本文所用，除非另有说明，百分比是重量百分比(重量％)，除非另有说明，分子量是重均分子量(Mw)。使用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)标准品通过凝胶渗透色谱(GPC)测量分子量。熔体粘度(MV)在230℃下以100秒-1进行测量。
“共聚物”用于表示具有两种或更多种不同单体单元的聚合物。“聚合物”用于表示均聚物和共聚物。“PVDF”是指“聚偏二氟乙烯”。例如，如本文所用，除非另有特别说明，否则“PVDF”和“聚偏二氟乙烯”用于表示均聚物和共聚物两者。聚合物可以是均质、异质或无规的，并且可以具有共聚单体单元的梯度分布。
“接头”被描述为沿着电线或电缆连接两根或更多根电线的点。接头可以是连接线，例如连接两根或更多根电线或电缆长度的“拼接(splice)”。为了形成接头，将保护性绝缘覆盖物移除，露出芯，以便可以连接两根不同电线或电缆的芯。
电线或电缆“初级绝缘体”是与电线或电缆芯直接接触的聚合物层。“护套”或“次级绝缘体”是施加在已经包含初级绝缘体的一根或多根电线或电缆上的绝缘层。术语“绝缘覆盖物”在本文中更一般地用于描述中心芯上的任何绝缘体，并且可以包括初级绝缘层、次级绝缘层和其它覆盖层。“芯”是位于电缆中心的东西。芯通常是一根或多根导体。“密封连接涂层”，也称为“密封涂层”，是由本发明组合物产生的涂层。含氟聚合物绝缘体是电线或电缆在被破坏或打开以形成接头之前电线或电缆上存在的绝缘体。含氟聚合物阻隔绝缘覆盖物包括密封涂层和含氟聚合物绝缘体。
本发明涉及一种在溶剂中包含PVDF共聚物的组合物。本发明涉及由该组合物制成的密封涂层，用于电线和电缆应用。本发明还涉及一种制作电线或电缆密封涂层的方法，所述方法通过在绝缘覆盖物不连续(绝缘体断裂)的接头或点处将本发明组合物施加到电线或电缆上。本发明还涉及一种包括密封涂层的电线或电缆。
连接组合物
本发明提供了一种连接组合物，用于密封电线或电缆绝缘体中的接头或其他断裂部位。本发明中使用的连接组合物包括PVDF共聚物和溶剂，其中所述溶剂包含环状酮。PVDF的重量百分比为20至40重量％，优选22至35重量％，更优选25至35重量％，以所述连接组合物中PVDF共聚物和溶剂的总重量为基准。固体含量低于20重量％时产生的粘度太低，以至于无法施用足够的材料。固体含量高于40重量％时产生的粘度太高，以至于干燥过程中不能形成均匀涂层。所述PVDF共聚物优选为VDF/HFP共聚物。
连接组合物可以包括其它添加剂，例如填料、纤维、颜料、粘度调节剂。
本发明的组合物中的PVDF共聚物用于密封连接涂层。
术语PVDF共聚物表示含有一种或多种其他氟代共聚单体的偏二氟乙烯(VDF)的共聚物。本发明的PVDF共聚物是偏二氟乙烯单元占聚合物中所有单体单元总重量的大于60重量％，更优选占单元总重量的大于70重量％，最优选占单元总重量的大于75重量％。所述氟代共聚单体包含小于40重量％、优选小于30重量％、优选小于25重量％的氟代共聚单体。优选地，氟代共聚单体以25-2重量％的氟代共聚单体存在于聚合物中。
氟代共聚单体选自含有能够打开以聚合的乙烯基的化合物，其含有与该乙烯基直接连接的至少一个氟原子、至少一个氟烷基或至少一个氟烷氧基，除了VDF之外，因为其已经存在于PVDF共聚物中。氟代共聚单体的实例包括但不限于氟乙烯；三氟乙烯(VF3)；三氟氯乙烯(CTFE)；1,2-二氟乙烯；四氟乙烯(TFE)；六氟丙烯(HFP)；2,3,3,3-四氟丙烯；1,3,3,3-四氟丙烯；3,3,3-三氟丙烯；全氟(烷基乙烯基)醚，例如全氟(甲基乙烯基)醚(PMVE)、全氟(乙基乙烯基)醚(PEVE)和全氟(丙基乙烯基)醚(PPVE)；全氟(1,3-间二氧杂环戊烯)；全氟(2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)(PDD)。优选的PVDF共聚物包括以下共聚物：VDF和HFP的共聚物，VDF与2,3,3,3-四氟丙烯的共聚物，VDF与3,3,3-三氟丙烯的共聚物，VDF、HFP与TFE的三元共聚物(THV)。
优选地，用作连接组合物和密封涂层的PVDF共聚物包括VDF和HFP的共聚物。在一个实施方式中，PVDF共聚物包含至少70重量％的VDF单元和小于或等于30重量％的HFP单元，优选至少75重量％的VDF单元和小于或等于25重量％的HFP单元，优选2至25重量％的六氟丙烯(HFP)单元。
PVDF共聚物的熔体粘度大于2.0千泊(kP)，优选大于4kP，优选大于6kP，最高可达12kP，或最高可达10kP，根据ASTM方法D-3835在230℃和100秒-1下测量。优选的范围为4-10kP。PVDF共聚物优选具有100℃至150℃的熔点，优选110℃至130℃。
在一些实施方式中，用于本发明密封涂层的PVDF共聚物是一种共聚物，其重均分子量为150至400，优选150至350，更优选150至310千克/摩尔，更优选150至250千克/摩尔，通过采用PMMA标准品的凝胶渗透色谱(GPC)测定。
本发明密封涂层中使用的PVDF共聚物通常通过本领域已知的方法使用水性自由基乳液聚合来制备，但是也可以使用悬浮液、溶液和超临界CO2聚合方法。
在一般的乳液聚合方法中，反应器装有去离子水、能够在聚合过程中乳化反应物的水溶性表面活性剂和任选的石蜡防污剂。搅拌混合物并脱氧。任选地，再将预定量的链转移剂CTA引入反应器中，将反应器温度升高到所需水平并将偏二氟乙烯和一种或多种共聚单体进料到反应器中。引入偏二氟乙烯和共聚单体的初始进料且反应器中的压力达到所需水平后，立即引入引发剂乳液或溶液以开始聚合反应。反应的温度可以根据所用引发剂的特性而变化，并且本领域技术人员将知道如何这样做。通常，温度为约30℃至150℃，优选约60℃至120℃。一旦反应器中达到所需量的聚合物，单体进料将被停止，但任选地继续引发剂进料以消耗残留的单体。排出残余气体(含有未反应的单体)并从反应器中回收胶乳。
用于聚合的表面活性剂可以是本领域已知的可用于PVDF乳液聚合的任何表面活性剂，包括全氟代、部分氟代和非氟代表面活性剂。优选地，本发明的PVDF共聚物乳液不含含氟表面活性剂，在聚合的任何部分中不使用含氟表面活性剂。可用于PVDF聚合的非氟代表面活性剂本质上可以是离子型和非离子型，包括但不限于3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸盐、聚乙烯基膦酸、聚丙烯酸类、聚乙烯基磺酸及其盐、聚乙二醇和/或聚丙二醇及其嵌段共聚物、烷基膦酸酯和硅氧烷基表面活性剂。
PVDF共聚导致胶乳的固含量通常为10-60重量百分比，优选10-50重量％，胶乳重量平均粒度小于500nm，优选小于400nm，更优选小于300nm。离散的重量(也称为体积)平均粒度通常为至少20nm，优选至少50nm。当干燥胶乳时，胶乳的离散颗粒凝结形成较大尺寸的粉末颗粒。
可以将少量(优选小于10重量％，更优选小于5重量％)的一种或多种其它与水混溶的溶剂(例如乙二醇)混入PVDF胶乳中以提高冻融稳定性。
悬浮聚合通常比乳液聚合产生更大的粒径。
PVDF共聚物，无论是由乳胶还是悬浮液制成，都通过本领域已知的手段干燥成粉末，例如但不限于喷雾干燥、冷冻干燥、凝结和滚筒干燥。干燥的PVDF共聚物粉末优选具有0.5至200微米的平均粒径，优选1至100微米，更优选为2至50微米。
特别有用的VDF/HFP共聚物包括但不限于阿科玛公司(美国宾夕法尼亚州普鲁士国王(King of Prussia))的KYNARPVDF树脂。
PVDF共聚物不是交联的，也不含交联部分。
溶剂
环状酮或具有低沸点助溶剂的环状酮是本发明的优选溶剂。低沸点表示低于80℃。环状酮的例子包括但不限于环丙酮、环己酮、环丁酮、环戊酮。一些环状酮的通式是(CH2)nCO，其中n从2到18不等。优选的环状酮是环戊酮。用于本发明的溶剂体系可以包含助溶剂。助溶剂可以是通常用于低沸点的PVDF的溶剂。助溶剂的实例包括但不限于丙酮、酮(如甲基乙基酮(MEK)、甲基丙基酮(MPK))、C1至C6醇如甲醇或乙醇；及其组合。例如，环戊酮可与丙酮一起用作溶剂体系。
优选地，为了制备连接组合物，将PVDF共聚物和溶剂组合，然后任选地保持在升高的温度下，优选为40至60℃，以加速聚合物在溶剂中的溶解。
在优选的组合物中，溶剂是环戊酮，PVDF是VDF/HFP共聚物，所述VDF/HFP共聚物包含2-25重量％的HFP，且熔体粘度大于2kp，优选大于4kp和最高达12Kp，优选高达10kp，根据ASTM方法D-3835在230℃和100秒-1下测量。优选的范围为4-10kP。
组合物在电线或电缆上的用途
本发明组合物用于具有含氟聚合物绝缘体的任何电线或电缆，其中含氟聚合物绝缘体表现出绝缘断裂。绝缘断裂可能是由于接头的形成，或者含氟聚合物绝缘体可能在制造、安装或使用过程中损坏/断裂。
连接组合物和所得的密封涂层在具有多股导体形式的金属导体的PVDF绝缘覆盖电线和电缆中最有用，但是当金属导体为其他形式例如实心导体时也可以使用。
当在接头上使用连接组合物时，接头内的电线或电缆之一将具有含氟聚合物绝缘体，优选地，所述含氟聚合物绝缘体是包含PVDF的初级绝缘体。
提供了用来对接头进行绝缘处理和密封的方法，所述接头包括两根或更多根电线或电缆，或使用所述方法密封电线或电缆的含氟聚合物绝缘体的断裂部位。所述方法包括在接头或含氟聚合物绝缘体的断裂部位周围施加连接组合物，并干燥所施加的连接组合物以形成密封涂层。本发明提供了一种对接头进行绝缘处理和密封的方法，所述接头将第一电缆或电线或传感器与第二电缆或电线连接。至少一根被连接的电缆或电线在其上的非开放区域具有初级绝缘体，其中第一电缆或电线或传感器连接到第二电缆或电线以形成接头。开放区域是传感器、探针、电缆或电线上已移除初级绝缘体以露出电线或电缆的区域。该方法包括在所述接头周围原位施用连接组合物以完全覆盖所述接头并与邻接开放区域的含氟聚合物绝缘材料接触，并粘合至邻接开放区域的含氟聚合物绝缘体(优选初级绝缘体)部分，从而使接头绝缘并防止流体(如水或其他材料)侵入所述接头。
提供了一种修复电线或电缆绝缘体的断裂部位的方法。施加所述连接组合物以完全覆盖接头或含氟聚合物绝缘体的断裂部位，然后干燥，形成覆盖该接头或断裂部位的电缆或电线上的密封涂层。连接组合物粘合至与开放区域相邻的含氟聚合物绝缘体，形成包含密封涂层的连续含氟聚合物绝缘覆盖物。密封涂层使电线或电缆绝缘，并能防止流体如水或其他材料侵入电线或电缆。以单层涂层或多层涂层施用连接组合物以达到目标厚度。
如果含氟聚合物绝缘体和芯之间有另一种材料，例如，包括内烯烃层和外含氟聚合物层的双壁绝缘体，连接组合物也可以工作。
连接组合物可在室温或更高温度下现场施用。施加到电线或电缆上后用于干燥连接组合物的温度小于175℃，优选小于160℃，最优选在30-160℃的范围内，更优选为40-160℃。在一些实施方式中，优选的温度范围为100-155℃。
密封涂层可以是单层或相互叠加的多层。干燥的单层密封涂层的厚度为20微米至200微米。
可以引入提高密封涂层耐久性的其它方法，包括但不限于在密封涂层、热缩管或胶带或胶泥上挤出或模塑另一聚合物层，或使用可熔融加工的聚合物模塑密封层，或这些或其它常用的密封方法的任意组合。
优选地，含氟聚合物绝缘体是可熔融加工的含氟聚合物，其熔体粘度为4至40kP，优选10至40kP，在230℃下以100秒-1测量，熔点为120至173℃，优选135至171℃，更优选140至169℃。含氟聚合物绝缘体优选为PVDF均聚物或包括至少80重量％VDF单体单元，优选80至98重量％VDF的共聚物。共聚单体优选HFP。此类聚合物的例子包括460PVDF、Kynar/>2850PVDF系列、/>3120PVDF系列、/>700PVDF系列，均由阿科玛公司提供。
本发明提供了一种包括密封涂层的绝缘接头，所述接头将第一电缆或电线或传感器与第二电缆或电线连接。至少一根被连接的电缆或电线在其上的非开放区域具有初级绝缘体，其中第一电缆或电线或传感器连接到第二电缆或电线以形成接头。所述接头还包括在接头周围施加的干燥密封涂层以完全覆盖接头，并粘合至与开放区域相邻的初级绝缘体部分，以使接头绝缘并防止水或其他材料侵入接头。第一电缆或电线或传感器也可具有绝缘覆盖物，除了与第二电缆或电线的连接点之外。
本发明可提供一种供水下使用的连续含氟聚合物覆盖的导电电缆，其具有接头(第二电线或电缆或传感器)。拼接或电线连接用于将两根或更多根电线或电缆组合在一起形成接头。接头可以这样形成：切割两根电线或电缆端部，剥离初级绝缘体，然后连接两个裸露的电线或电缆端部；或者，可以从暴露电线或电缆芯的第一电线或电缆上去除一部分初级绝缘体，然后将第二电线或电缆附接到第一电线或电缆的裸露的芯上形成接头。传感器、探针或其他电线可以在初级绝缘体被移除以暴露电线或电缆芯的开放区域处附接到第二电缆或电线上。
在本发明的某些方面，所述电线或电缆是导电的电线或电缆。
密封涂层对含氟聚合物绝缘体以及包括接头的电线或电缆具有良好的粘附性，从而在已涂有本发明组合物的接头或连接处周围形成防水密封。
实施例
i-PVDF是一种典型的在电缆上使用的绝缘材料，其熔体粘度为10kP至40kP，在230℃下以100秒-1测量。
初步筛选：将密封涂层组合物施用在i-PVDF挤出的狗骨状拉伸棒上。然后将i-PVDF挤出薄膜粘附在密封涂层的顶部。如果i-PVDF薄膜可以很容易地用手剥离和去除，则涂层没有充分粘附，不会形成防水密封。
样品制备：将含氟聚合物以优选的固体含量溶解到溶剂中，以达到所需的粘度曲线。如果含氟聚合物在室温下没有完全溶解，则使用40-60℃的升高的温度来帮助溶解含氟聚合物。升高的温度可以通过烤箱或水浴达到。含氟聚合物完全溶解后，使用刷子或压舌板将溶液涂在圆形电缆上，同时旋转电缆。
将实施例组合物施用于具有开放区域的PVDF绝缘覆盖的铜电缆(开放区域中没有PVDF绝缘覆盖物)。将实施例组合物施用于开放区域以及与开放区域相邻的PVDF绝缘覆盖部分。
样品干燥：粘合剂涂层在室温或升高的温度下用不同的溶剂包干燥。对于升高的温度干燥，采用热风枪。升高的温度下干燥时间为2-5分钟。通常，升高的温度越高，干燥时间约少。
材料
PVDF A是在聚合物中具有约17重量％HFP的聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)共聚物。PVDF A的重均分子量为约205千克/摩尔，多分散指数为1.95。在230℃和100s-1条件下的熔体粘度为8kP。
PVDF B是聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)共聚物。PVDF-HFP共聚物中HFP部分的重量百分比为总聚合物的约17重量％。重均分子量为133千克/摩尔，多分散指数为1.72。在230℃和100s-1条件下的熔体粘度为1kP。
PVDF C是聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)共聚物。PVDF-HFP共聚物中HFP部分的质量百分比为总聚合物的约18重量％。在230℃和100s-1条件下的熔体粘度为13kP。
PVDF D是丙烯酸改性含氟聚合物组合物，其中聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)用作种子。该胶乳的固体含量为约44重量％。PVDF-HFP共聚物中HFP部分的质量百分比为约20-22重量％，而丙烯酸类部分在总聚合物中为约30重量％。丙烯酸类部分的玻璃化转变温度为46℃。
表1
实施例1：(环戊酮中的PVDF A)
将PVDF A粉末以30重量％溶解到环戊酮中。
将实施例1的溶液施用于铜电缆，所述铜电缆包括PVDF初级绝缘体并具有无PVDF绝缘覆盖的开放区域，然后用热风枪在150℃(302°F)下干燥4分钟，或在60℃下干燥2小时。在这两种情况下，都形成没有气泡的均匀密封涂层。
实施例2：(环戊酮和丙酮中的PVDF A，用于现场应用/室温应用)
将PVDF A粉末以30重量％溶解到环戊酮和丙酮的混合物中。环戊酮和丙酮的混合比为1:1，以重量计。将实施例2中的溶液施加到铜电缆上，所述铜电缆包括PVDF初级绝缘体和具有无PVDF绝缘覆盖的开放区域，然后在室温下干燥至少10分钟。形成无气泡的均匀密封涂层。
比较例1：(环戊酮中的PVDF B)
将PVDF B粉末以30重量％溶解到环戊酮中。将比较例1中的溶液施加到铜电缆上，所述铜电缆包括PVDF初级绝缘体和具有无PVDF绝缘覆盖的开放区域，然后在60℃下干燥2小时。涂层很容易用手剥落和去除。
比较例2：(环戊酮中的PVDF C)
将PVDF C粉末以30重量％溶解到环戊酮中。将比较例2中的溶液施加到铜电缆上，所述铜电缆包括PVDF初级绝缘体和具有无PVDF绝缘覆盖的开放区域，然后在60℃下干燥2小时。涂层很容易用手剥落和去除。
比较例3：(环戊酮中的PVDF D)
将含氟聚合物-丙烯酸类组合物溶解在环戊酮溶剂中，溶液质量浓度为30重量％。将比较例3中的溶液施加到铜电缆上，所述铜电缆包括PVDF初级绝缘体和具有无PVDF绝缘覆盖的开放区域，然后在60℃下干燥2小时。涂层很容易用手剥落和去除。
比较例4：(环戊酮和丙酮中的PVDF A，在升高的温度下干燥)
将聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)共聚物粉末以30重量％溶解到环戊酮和丙酮的混合物中。环戊酮和丙酮的混合比为1:1，以重量计。将比较例4中的溶液施加到铜电缆上，所述铜电缆包括PVDF初级绝缘体和具有无PVDF绝缘覆盖的开放区域，然后用热风枪在升高的温度下干燥。升高的温度范围为175-204℃，干燥时间为2分钟至4分钟。形成具有许多气泡的粘合剂涂层。
不希望受到理论的约束，理论上比较例4失败是因为升高的温度使密封涂层干燥得太快，导致粘附力差并在涂层中形成袋状物。
比较例5：(丙酮中的PVDF A)
将PVDF A粉末以30重量％溶解到丙酮中。将比较例5中的溶液施加到铜电缆上，所述铜电缆包括PVDF初级绝缘体和具有无PVDF绝缘覆盖的开放区域，然后在室温下干燥。形成了不连续的薄膜，不能提供连续的密封连接涂层。
表2
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Claims (24)

1.一种包含PVDF共聚物和溶剂的连接组合物，其中所述溶剂包含环状酮，其中PVDF共聚物的重量百分比为20至40重量％，优选20至35重量％，以PVDF共聚物和溶剂的总重量为基准，其中所述PVDF共聚物包含一种或多种共聚单体和至少75重量％的偏二氟乙烯单元，优选至少80％的偏二氟乙烯单元，并且所述PVDF共聚物在230℃和100s-1下的熔体粘度为2至12千泊，优选为4和10千泊。
2.根据权利要求1的组合物，其中所述PVDF共聚物包含2-25重量％的共聚单体。
3.根据权利要求1的组合物，其中所述共聚单体选自下组：氟乙烯；三氟乙烯(VF3)；三氟氯乙烯(CTFE)；1,2-二氟乙烯；四氟乙烯(TFE)；六氟丙烯(HFP)；2,3,3,3-四氟丙烯；1,3,3,3-四氟丙烯；3,3,3-三氟丙烯；全氟(烷基乙烯基)醚，例如全氟(甲基乙烯基)醚(PMVE)、全氟(乙基乙烯基)醚(PEVE)和全氟(丙基乙烯基)醚(PPVE)；全氟(1,3-间二氧杂环戊烯)；全氟(2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)(PDD)，优选HFP、2,3,3,3-四氟丙烯、3,3,3-三氟丙烯、TFE及其组合。
4.根据权利要求1的组合物，其中所述共聚单体包括HFP。
5.如权利要求1所述的组合物，其中所述环状酮包括环戊酮。
6.如权利要求1所述的组合物，其中所述溶剂还包括助溶剂。
7.根据权利要求1的组合物，其中所述助溶剂包括丙酮或C1-C6醇。
8.根据权利要求1的组合物，其中所述环状酮占总溶剂的大于20重量％、优选大于30重量％。
9.一种涂覆电缆或电线接头的方法，该方法包括提供根据权利要求1的连接组合物；提供将第一电缆或电线或传感器与第二电缆或电线连接的接头，其中所述第一电缆或电线或传感器或所述第二电缆或电线中的至少一者在其上除在开放区域之外具有含氟聚合物绝缘体，在所述开放区域中所述第一电缆或电线或传感器与所述第二电缆或电线连接；围绕所述接头施加连接组合物以完全覆盖所述接头并粘合至与开放区域相邻的绝缘覆盖部分，从而提供覆盖所述接头的连续含氟聚合物绝缘体。
10.一种修复电线或电缆含氟聚合物绝缘体断裂部位的方法，包括提供根据权利要求1的连接组合物；提供具有电线或电缆含氟聚合物绝缘体断裂部位的电线或电缆；在绝缘体断裂部位施加所述连接组合物；干燥所施加的连接组合物以在断裂部位上形成连续的含氟聚合物绝缘覆盖物。
11.根据权利要求9的方法，其中，通过将所述连接组合物喷涂或漆涂到电缆或电线上来施加所述连接组合物。
12.根据权利要求9或10的方法，其中在环境温度下施加所述连接组合物。
13.根据权利要求9或10的方法，其中所述连接组合物在20℃至最高160℃的温度下，优选40至155℃的温度下进行干燥。
14.根据权利要求9或10的方法，其中，将热量局部施加到覆盖开放区域或绝缘体断裂部位的连接组合物上。
15.根据权利要求9或10的方法，其中所述方法还包括施加多层连接组合物。
16.根据权利要求9或10的方法，其中所述含氟聚合物绝缘体包括熔体粘度为4至40kP的均聚物或共聚物，所述熔体粘度在230℃下在100秒-1下测量。
17.根据权利要求16的方法，其中所述含氟聚合物绝缘体包括聚偏二氟乙烯均聚物或共聚物。
18.一种将第一电缆或电线或传感器与第二电缆或电线连接的接头，其中至少一根电缆或电线包括含氟聚合物绝缘体，其中所述接头另外包括密封涂层，该密封涂层覆盖该接头并粘合至与该接头相邻的含氟聚合物绝缘体部分，从而使接头绝缘，其中所述密封涂层包括PVDF共聚物，所述PVDF共聚物在230℃和100s-1下的熔体粘度为2-12kP，优选4-10kP。
19.根据权利要求18的接头，其中所述PVDF共聚物包含2-25重量％的共聚单体。
20.根据权利要求19的组合物，其中所述共聚单体选自下组：氟乙烯；三氟乙烯(VF3)；三氟氯乙烯(CTFE)；1,2-二氟乙烯；四氟乙烯(TFE)；六氟丙烯(HFP)；2,3,3,3-四氟丙烯；1,3,3,3-四氟丙烯；3,3,3-三氟丙烯；全氟(烷基乙烯基)醚，例如全氟(甲基乙烯基)醚(PMVE)、全氟(乙基乙烯基)醚(PEVE)和全氟(丙基乙烯基)醚(PPVE)；全氟(1,3-间二氧杂环戊烯)；全氟(2,2-二甲基-1,3-间二氧杂环戊烯)(PDD)，优选HFP、2,3,3,3-四氟丙烯、3,3,3-三氟丙烯、TFE及其组合。
21.根据权利要求19的组合物，其中所述共聚单体包括HFP。
22.根据权利要求18的接头，其中所述含氟聚合物绝缘体是PVDF均聚物或共聚物。
23.根据权利要求18的接头，其中所述密封连接组合物粘附至所述含氟聚合物绝缘体并形成防水密封。
24.根据权利要求18的接头，其中一层密封涂层的厚度为60至200微米。
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