ES2094927T5 - Copolimero insaturado de etileno-dieno no conjugado y su preparacion por polimerizacion por radicales. - Google Patents
Copolimero insaturado de etileno-dieno no conjugado y su preparacion por polimerizacion por radicales.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN COPOLIMERO DE ETILENO INSATURADO, A UN METODO PARA PRODUCIR EL COPOLIMERO DE ETILENO Y AL USO DEL COPOLIMERO DEL ETILENO EN COMPOSICIONES PARA PRODUCIR ESTRUCTURAS ENLAZADAS, TALES COMO MATERIALES PARA CABLES ELECTRICOS. EN EL METODO, EL ETILENO Y AL MENOS UN MONOMERO QUE SEA COPOLIMERIZABLE CON EL ETILENO Y QUE INCLUYA UN COMONOMERO POLIINSATURADO QUE TENGA UNA CADENA DE 8 ATOMOS DE CARBONO Y AL MENOS DOS ENLACES DOBLES NO CONJUGADOS, DE LOS CUALES AL MENOS UNO SEA TERMINAL, SE POLIMERIZAN A UNA PRESION DE ALREDEDOR DE 100-300 MPA Y A UNA TEMPERATURA DE ALREDEDOR DE 80 (GRADOS) -300 (GRADOS) C BAJO LA ACCION DE UN INICIADOR RADICAL. EL COMONOMERO POLIINSATURADO ES PREFERIBLEMENTE , -ALCADIENO QUE TENGA ENTRE 8 Y 16 ATOMOS DE CARBONO, MAS PREFERIBLEMENTE 1,9-DECADIENO. A PARTE DEL COMONOMERO POLIINSATURADO, LA POLIMERIZACION TAMBIEN PUEDE COMPRENDER OTRO MONOMERO INSATURADO DE VINILO, PREFERIBLEMENTE QUE CONTENGA AL MENOS UN GRUPO FUNCIONAL SELECCIONADO ENTRE GRUPOS DE HIDROXILO, GRUPOS DE ALCOXIDO, GRUPOS DE CARBOXILO Y GRUPOS DE ESTER. LOS COPOLIMEROS DE ETILENO PRODUCIDOS TIENEN UN GRADO INCREMENTADO DE INSATURACION, QUE PUEDE UTILIZARSE PARA ENLAZAR EL COPOLIMERO DE ETILENO O PARA INJERTAR GRUPOS REACTIVOS.
Description
Copolímero insaturado de
etileno-dieno no conjugado y su preparación por
polimerización por radicales.
La presente invención se refiere al uso de un
compuesto poliinsaturado como comonómero en la producción de un
copolímero de etileno insaturado. Más específicamente, la invención
se refiere a dicho uso en el que el copolímero de etileno
insaturado tiene un mayor grado de insaturación y que se produce por
polimerización por radicales a través de un procedimiento a alta
presión.
Normalmente, el polietileno producido por
polimerización por radicales, designado por PE-LD,
tiene un grado de insaturación bajo del orden de 0,1 dobles
enlaces/1.000 átomos de carbono. En muchas situaciones, es deseable
usar polímeros que tengan un grado de insaturación mayor, que puedan
servir de base para reacciones químicas, tales como la introducción
de grupos funcionales en la molécula polímera o para la reticulación
del polímero. Es conocido que mayor nivel de dobles enlaces se
puede obtener en polietileno producido por catálisis organometálica,
es decir, que involucra a un catalizador de coordinación, mediante
la introducción, como comonómeros, de compuestos que comprenden
varios dobles enlaces, en cuyo caso solamente un enlace se usa para
polimerizar el comonómero en la cadena polímera. Los Documentos EP
0 008 528 y JP 0 226 1809, por ejemplo, describen tales técnicas
de la técnica anterior. Además, el Documento EP 0 260 999 se refiere
a copolímeros de etileno y dienos que comprenden
4-18 átomos de carbono, tales como
1,4-hexadieno, en cuyo caso la polimerización se
realiza con ayuda del llamado catalizador de metaloceno a una
presión alta. También se debe mencionar el documento WO 91/17194
que se refiere a copolímeros de \alpha-olefinas,
tales como etileno, y \alpha,\omega-dienos que
comprenden 7-30 átomos de carbono, preferiblemente
8-12 átomos de carbono, tales como
1,9-decadieno, en cuyo caso la polimerización se
cataliza por coordinación. Por otro lado, el Documento US 3.357.961
describe la producción de un copolímero de etileno y
1,5-hexadieno por polimerización a baja presión
catalizada por coordinación. Se deben mencionar además Chemical
Abstracts, Vol. 116, Nº. 4, Enero 27, 1992, p. 15, Abstract 21674b
(Documento JP 0 322 1508, publicado en Septiembre 30, 1991);
Chemical Abstracts Vol. 101, Nº. 12, Septiembre 17, 1984, p. 42,
Abstract 92065e (Documento JP 595 6412 publicado en Marzo 31, 1984);
y Chemical Abstracts, Vol. 69, Nº. 74, Diciembre 9, 1968, Kiti,
Itsuo: "Ethylene-1,4-hexadiene
copolymers" p. 9135, Abstract 97310 m. Estos resúmenes se
refieren a copolímeros de etileno y dienos no conjugados, tales como
1,4-hexadieno, 1,7-octadieno y
1,9-decadieno, y supone el uso de polimerización
catalizada por coordinación.
Como ya se ha mencionado, las referencias de más
arriba se refieren a polimerización catalizada por coordinación. La
polimerización catalizada por coordinación y la polimerización
iniciada por radicales son dos tipos fundamentalmente diferentes de
polimerización, que dan lugar a diferentes tipos de polímeros.
Mientras que la polimerización catalizada por coordinación
esencialmente da lugar a moléculas polímeras lineales no
ramificadas, la polimerización iniciada por radicales da lugar a
moléculas polímeras muy ramificadas con largas cadenas laterales.
Consecuentemente, los polímeros producidos por los dos
procedimientos tienen propiedades diferentes. Por ejemplo, los
polímeros producidos por polimerización catalizada por coordinación
tienen una densidad más alta que los producidos por polimerización
iniciada por radicales. Tienen además una viscosidad de la masa
fundida más alta con el mismo índice de fluidez, lo que significa
que los polímeros producidos por un procedimiento a alta presión
iniciada por radicales son, en general, más fáciles de
transformar.
Se debe enfatizar el hecho de que la
polimerización catalizada por coordinación y la polimerización
iniciada por radicales sean dos procedimientos fundamentalmente
diferentes significa que no se pueden sacar conclusiones acerca de
un procedimiento a partir del otro. Si, en la polimerización
catalizada por coordinación que supone la adición de dieno,
solamente reacciona un doble enlace del dieno, no por ello se puede
concluir que éste es también el caso en la polimerización iniciada
por radicales. El que el dieno reaccione o no en polimerización
catalizada por coordinación depende de la acción producida por el
catalizador de coordinación empleado. Puesto que la polimerización
iniciada por radicales no incluye ninguno de tales catalizadores, no
hay ninguna razón para suponer que el dieno reaccionará de la misma
manera en la polimerización iniciada por radicales.
Por el contrario, en el Documento FR 2.660.660,
por ejemplo, dienos no conjugados se usan como agentes
transferidores de cadena en la polimerización de etileno iniciada
por radicales. Según la memoria descriptiva del documento FR, el
propósito es mejorar la aptitud para ser estirado y/o el
"adelgazamiento" de polímeros propuestos para revestimientos,
usando un dieno no conjugado como agente transferidor de cadena en
la polimerización, es decir, un agente para regular el peso
molecular del polímero producido. Por tanto, el dieno molecular dona
un átomo de hidrógeno a la cadena de la molécula en crecimiento,
cuyo crecimiento se interrumpe por ello. El radical normalmente
alílico formado a partir de la molécula de dieno puede iniciar luego
una nueva cadena, que opcionalmente recibe un doble enlace de la
molécula de dieno en su extremo inicial. Se debería observar que una
molécula de dieno como mucho se incorpora en cada nueva cadena,
según este mecanismo. Esto significa que el contenido de dobles
enlaces que se puede incorporar está claramente restringido
(0,1-0,2 dobles enlaces/1.000 átomos de carbono con
pesos moleculares normales) y que el contenido de dobles enlaces del
polímero resultante no se puede variar independientemente del valor
de VFMF deseado (velocidad de flujo de la masa fundida). Por tanto,
el problema resuelto en el Documento FR 2.660.660 es completamente
diferente de éste en el que se basa la presente invención. Los
polímeros producidos según el Documento FR 2.660.660 son
homopolímeros de etileno o copolímeros de etileno o por lo menos un
éster de ácido acrílico o metacrílico. El dieno no conjugado
solamente ejemplarizado en el documento FR 2.660.660 es
1,5-hexadieno, pero generalmente se cree que dienos
no conjugados y de cadena larga, que comprenden por lo menos 6
átomos de carbono, tales como 1,5-hexadieno,
1,9-decadieno y
2-metil-1,7-octadieno,
se pueden usar como transferidores de cadena.
El uso de dienos no conjugados como agentes
transferidores de cadena según el Documento FR 2.660.660 es
contrario a la técnica de la técnica anterior en la polimerización
catalizada por coordinación descrita a modo de introducción y, por
tanto, hace hincapié en la diferencia entre la polimerización
iniciada por radicales y la polimerización catalizada por
coordinación.
Además, la Solicitud de Patente Internacional
publicada WO 91/07761 describe una composición de forros protectores
de cables preparada por polimerización a alta presión catalizada
por radicales y que comprende etileno, 30-60% en
peso de un éster multifuncional con insaturación etilénica,
preferiblemente acetato de vinilo o acrilato de metilo, y
1-15% en peso de un termonómero multifuncional con
insaturación etilénica, que comprende por lo menos dos grupos con
insaturación etilénicas. El polímero tiene un índice de fluidez de
0,1-10, y la composición comprende además una
carga, un agente de reticulación y un estabilizante. El termonómero
multifuncional es una molécula doblemente insaturada que comprende
-O- o C=O. Preferiblemente, el termonómero se obtiene por
esterificación de un glicol y ácido acrílico o uno de sus homólogos.
Lo más preferido es que el termonómero sea dimetacrilato de
etilenglicol (DMAE). Al contrario de los hidrocarburos diénicos
alifáticos, este termonómero poliinsaturado que comprende acrilato
es muy reactivo, y toda la insaturación del termonómero reaccionará,
por tanto, en la polimerización del polímero. Por consiguiente, la
polimerización no da lugar a ningún producto polímero insaturado, y
el termonómero sirve para regular, es decir, rebajar, el índice de
fluidez del producto, que lo hace por reticulación de pares de
cadenas polímeras. Merece la pena advertir que los polímeros
obtenidos según la memoria descriptiva de WO, al comprender una
gran cantidad de comonómeros polares de tipo éster, son inadecuados
para uso como material para el aislamiento de cables, ya que
implican altas pérdidas dieléctricas y probablemente dan mala
aptitud para ser pelados, en comparación con los materiales
normalmente usados en las capas de semiconductores de un cable para
el transporte de energía eléctrica.
Debe recordarse aquí que la técnica incluye el
conocimiento de que mayores contenidos de dobles enlaces se pueden
obtener también en polietileno producido por polimerización por
radicales a través de un procedimiento a alta presión, añadiendo
propileno como agente transferidor de cadena, que tiene las
limitaciones mencionadas más arriba en relación con el documento FR
2.660.660. (Esto se describe, inter alia, en Encyclopedia of
Polymer Science and Technology, Rev. Ed., Vol. 6, (1986, p. 394,
último párrafo - p. 395, primer párrafo). El nivel del contenido de
dobles enlaces así logrados en PE-LD de
0,3-0,4 dobles enlaces/1.000 átomos de carbono es,
sin embargo, insuficiente en muchos contextos.
A la vista de la técnica anterior discutida más
arriba, se ha descubierto ahora sorprendentemente que alguno, pero
no todos los compuestos poliinsaturados que comprenden dos o más
dobles enlaces no conjugados no actúan como agentes transferidores
de cadena, contrariamente a lo que se sugiere en el Documento FR
2.660.660, pero en cambio se pueden usar como comonómeros en la
polimerización iniciada por radicales de etileno para introducir
insaturación en el polímero con excelente rendimiento.
De manera más precisa, se ha descubierto que,
mientras que dienos conjugados tales como
1,5-hexadieno, y dienos ramificados, primariamente
en posición alílica, tales como 2-metil-
1,6-octadieno, actúan principalmente como agentes
transferidores de cadena en la polimerización iniciada por radicales
junto con etileno, compuestos poliinsaturados de cadena lineal, que
comprenden una cadena de carbonos lineal sin heteroátomos y con por
lo menos dos dobles enlaces no conjugados, de los cuales por lo
menos uno es terminal, y que comprende por lo menos 4 átomos de
carbono saturados entre los dobles enlaces, es decir, un total de 8
o más átomos de carbono, preferiblemente 8-16
átomos de carbono, no actúan de esta forma sino como comonómeros en
los que un doble enlace se polimeriza en la cadena del monómero, en
tanto que el otro u otros doble(s) enlace(s) no
reaccionan y en su lugar incrementan la insaturación del polímero.
Este hecho, que es sorprendente a la vista del Documento FR
2.660.660, da lugar a un polímero de estructura diferente que la de
la memoria descriptiva de FR. Si el compuesto poliinsaturado
hubiera actuado como agente transferidor de cadena, los dobles
enlaces no reaccionados habrían tenido una posición terminal en la
molécula polímera. Esto significaría que el contenido de dobles
enlaces disminuye en proporción al incremento de la longitud de
cadena. Puesto que el compuesto poliinsaturado según la invención
actúa como comonómero, los dobles enlaces no reaccionados, a su vez,
estarían situados en el extremo de ramificaciones cortas en el
sitio de la cadena polímera en el que el compuesto insaturado se
había incorporado por polimerización, de tal manera que la
insaturación estaría distribuida uniformemente a lo largo de la
cadena polímera en copolimerización al azar.
Esto no era de esperar a la vista del Documento
FR 2.660.660 y constituye una diferencia fundamental que se debería
haber hecho aparente si el Documento FR 2.660.660 hubiera
incluido ensayos sobre, por ejemplo, 1,9-decadieno.
Además del sorprendente descubrimiento de que los compuestos
poliinsaturados definidos no actúan como agentes transferidores de
cadena, la invención incluye el sorprendente hallazgo de que el otro
doble enlace del comonómero poliinsaturado permanece esencialmente
intacto en la polimerización, es decir, sin dar lugar a
transferencia de cadena, iniciando algún crecimiento de
ramificaciones laterales o siendo transformado químicamente de otra
manera. Por tanto, se ha descubierto que, si la insaturación del
comonómero poliinsaturado de cadena lineal comprende dos o más
dobles enlaces no conjugados, de los cuales por lo menos uno es
terminal, solamente un doble enlace en la mayoría de las moléculas
del comonómero reaccionará con el etileno por copolimerización, en
tanto que el otro u otros doble(s)
enlace(s) permanecerá(n) intacto(s).
enlace(s) permanecerá(n) intacto(s).
Por tanto, la invención proporciona el uso de un
compuesto poliinsaturado que comprende una cadena de carbonos
lineal que está exenta de heteroátomos y comprende por lo menos 8
átomos de carbono y por lo menos 4 átomos de carbono entre dos
dobles enlaces conjugados, de los cuales por lo menos uno es
terminal, como comonómero en la producción por polimerización
radical a una presión entre 100 y 300 MPa y a una temperatura entre
80 y 300ºC y bajo la acción de un iniciador de radicales libres de
un copolímero etilénico insaturado de etileno y por lo menos un
monómero que sea copolimerizable con etileno e incluye el compuesto
poliinsaturado, comprendiendo dicho copolímero de etileno
0,2-3% en peso de dicho compuesto poliinsaturado y
reticulando el copolímero de etileno originalmente insaturado.
Otros aspectos distintivos de la invención
aparecen a partir de la descripción siguiente y de las
reivindicaciones anexas.
Para obtener un resultado óptimo por la
invención, debería haber una cierta distancia entre los dobles
enlaces no conjugados del comonómero poliinsaturado. Hay por lo
menos cuatro átomos de carbono sin insaturación etilénica entre los
dobles enlaces. En otras palabras, la molécula de comonómero
poliinsaturada debería tener una cierta longitud y los comonómeros
de alcadienos contienen por lo menos 8 átomos de carbono,
preferiblemente 8-16 átomos de carbono, lo más
preferido 10-14 átomos de carbono. Además, el dieno
tiene una cadena lineal, ya que cada átomo de hidrógeno terciario o
alílico incrementa el riesgo de transferencia de cadena.
Según la invención, el comonómero poliinsaturado
debe comprender esencialmente algún compuesto poliinsaturado de
cadena lineal, que comprenda por lo menos dos dobles enlaces
conjugados, de los cuales por lo menos uno sea terminal, y que
comprenda una cadena con por lo menos 8 átomos de carbono y sin
heteroátomos. Los monómeros preferidos son
\alpha,\omega-alcadienos que comprendan
8-16 átomos de carbono. Preferiblemente, el
comonómero poliinsaturado es no sustituido, es decir, comprende un
hidrocarburo no sustituido de cadena lineal que comprenda por lo
menos dos dobles enlaces no conjugados. Debido a la reactividad y
disponibilidad comercial, los comonómeros más preferidos son
1,7-octadieno, 1,9-decadieno y
1,13-tetradecadieno.
El contenido de comonómero poliinsaturado es tal,
que el copolímero insaturado comprende 0,2-3% de su
peso, preferiblemente 0,2-1,5% en peso, que
corresponde a una insaturación de, respectivamente,
0,2-3 y 0,2-1,5 dobles
enlaces/1.000 átomos de carbono para
1,9-decadieno.
Aparte del etileno y por lo menos un comonómero
poliinsaturado, el polímero de etileno según la invención puede
contener hasta 40% en peso de algún otro monómero que sea
copolimerizable con etileno. Tales monómeros son bien conocidos
para los expertos y no es necesario explicarlos aquí con más
detalle. Sin embargo, se deben mencionar los monómeros vinílicos
insaturados, tales como \alpha-olefinas de
C_{3}-C_{8}, por ejemplo, propileno y butileno;
y monómeros vinílicos insaturados que comprenden por lo menos un
grupo funcional, tales como grupos hidroxilo, grupos alcoxi, grupos
carbonilo, grupos carboxilo y grupos éster. Tales monómeros pueden
comprender, por ejemplo, ácido (met)acrílico y sus ésteres
alquílicos, tales como (met)acrilato de metilo, etilo y
butilo; y monómeros vinil-silanos insaturados
hidrolizables, tales como
vinil-trimetoxi-silano.
El propileno y \alpha-olefinas
superiores se pueden considerar como un caso especial, ya que
también actúan como agentes transferidores de cadena y crean
insaturación terminal en el polímero [cf. lo dicho precedentemente
en relación con la creación de mayores contenidos de dobles enlaces
añadiendo propileno como comonómero [Encyclopedia of Polymer
Sciences and Technology, Rev. Ed., Vol. 6 (1986), pp
394-395) así como la discusión precedente del
Documento FR 2.660.660 sobre las limitaciones en cuanto al posible
contenido de dobles enlaces y al valor de VFMF asociado con el uso
de tipos de moléculas que actúan como agentes transferidores de
cadena]. Usando propileno (o alguna otra
\alpha-olefina superior) como comonómero además
del comonómero poliinsaturado definido más arriba se hace posible
con ello incrementar más el grado de insaturación del copolímero
producido de una manera comparativamente simple y barata.
Como se ha indicado más arriba, el polímero de
etileno insaturado utilizado en la invención se produce por
polimerización a alta presión con iniciación por radicales libres.
Este procedimiento de polimerización, que es bien conocido por la
técnica y que por tanto no es necesario explicarlo aquí con más
detalle, generalmente se realiza al reaccionar los monómeros bajo
la acción de un iniciador radical, tal como un peróxido, un
hidroperóxido, oxígeno o un compuesto azo, en un reactor, por
ejemplo un autoclave o un reactor tubular, a una alta presión entre
100 y 300 MPa y a una temperatura elevada entre 80 y 300ºC. Cuando
la reacción se ha completado, se bajan la presión y la temperatura
y se recupera el polímero insaturado resultante. Detalles
adicionales de la producción de polímeros de etileno por
polimerización a alta presión con iniciación por radicales libres
se pueden encontrar en la Encyclopedia of Polymer science and
Engineering, Vol. 6, (1986) pp 383-410,
especialmente pp 404-407.
Según se mencionó en forma de introducción, los
copolímeros utilizados en la invención se destinan para uso cuando
se ha de producir un polímero con sitios reactivos en forma de
insaturación etilénica. La insaturación etilénica se usa para
reticular el polímero. La reticulación de polietileno es de interés
en muchos contextos, tales como extrusión (por ejemplo, de tubos,
material para aislamiento de cables o forrado de cables), moldeo
por soplado y moldeo rotacional. Esta técnica es de especial interés
en la tecnología de cables, por cuya razón esto se discutirá aquí
con más detalle. En la extrusión de, por ejemplo, un cable para el
transporte de energía eléctrica, el conductor metálico generalmente
se reviste en primer lugar con una capa semiconductora, luego con
una capa aislante, después con otra capa semiconductora
opcionalmente seguida por capas barrera al agua, y finalmente con
una capa de forro protector.
Por lo menos la capa aislante y la capa
semiconductora exterior normalmente comprenden homopolímeros y/o
copolímeros reticulados. La reticulación sustancialmente contribuye
a mejorar la resistencia a la temperatura del cable, que estará
sometido a considerable esfuerzo térmico en operación. La
reticulación es causada añadiendo agentes que forman radicales
libres, principalmente de tipo peróxido, a los materiales polímeros
en las capas de más arriba antes de la extrusión. Este agente que
forma radicales preferiblemente debería permanecer estable durante
la extrusión pero descomponerse en una etapa de vulcanización
subsiguiente a una temperatura elevada, formando con ello radicales
libres que han de iniciar la reticulación. Una reticulación
prematura durante la extrusión presentará una especie de
"quemadura", es decir, falta de homogeneidad, irregularidad
superficial y posible descoloración, en las diferentes capas del
cable acabado. Consiguientemente, el material polímero y el agente
que forma radicales, en combinación, no deben ser demasiado
reactivos a la temperaturas existentes en la extrusora
(125-140ºC).
A la salida de la extrusora, el cable se hace
pasar a través de un largo tubo de vulcanización
multi-zonas, donde la reticulación se debería
realizar tan rápida y completamente como sea posible, iniciada por
el calor emitido en una o más zonas calientes del tubo. Una presión
de gas nitrógeno se aplica también en el tubo y contribuye a evitar
los procesos de oxidación manteniendo fuera el oxígeno del aire y a
reducir la formación de microcavidades, denominadas vacíos, en las
capas polímeras, al reducir la expansión de los gases que resultan
de la descomposición del agente que forma radicales. Es deseable que
la reticulación sea rápida pero requiere tan poco agente que forma
radicales como sea posible, ya que esto reduce el riesgo de
quemadura en la extrusora, da lugar a la mínima formación de
microcavidades como se menciona más arriba, y es beneficioso
económicamente, siendo peróxido un aditivo de expansión. Por tanto,
el material polímero a reticular debería ser tan reactivo como sea
posible en la etapa de vulcanización. Según se ilustra en el Ejemplo
19 más abajo, la presente invención sustancialmente contribuye a
tales propiedades reacti-
vas.
vas.
El copolímero de etileno originalmente insaturado
puede ser reticulado.
Parece de lo anterior que el copolímero de
etileno insaturado según la invención se puede usar como material
para capas semiconductoras, capas aislantes y/o capas de forros
protectores de cables eléctricos.
Las siguientes realizaciones no restrictivas y
los Ejemplos comparativos se proponen para elucidar adicionalmente
la invención.
Ensayos Nos. 1-4 y
6-7
Un reactor de 200 ml para polimerización
discontinua se llenó de etileno y luego se conectó a una bomba de
vacío que generaba una presión negativa en el reactor. Esta presión
negativa se usó para introducir 20 ml de una mezcla de iniciador de
polimerización, dieno e isodecano (disolvente) dentro del reactor. A
continuación, se bombeó etileno dentro del reactor a la presión de
130 MPa (condiciones isotérmicas). En este punto, la temperatura
era de 20-25ºC. Después, el reactor se calentó a
160-170ºC, subiendo la presión en el reactor a 200
MPa y comenzó la reacción de polimerización, lo que fue indicado por
un posterior aumento de la temperatura a 175ºC. Nada de etileno se
aplicó al reactor en el transcurso de la reacción. El ensayo
continuó hasta que la temperatura del reactor había pasado por un
valor máximo y comenzaba a descender, lo cual indicaba que la
reacción de polimerización estaba completada. El reactor se enfrió
luego a temperatura ambiente, se sopló a su través y se abrió para
la separación del polímero formado, el cual estaba presente en la
cantidad de 5-15 g.
El grado de insaturación del polímero se analizó
por medio de espectrometría de IR y se indicó como número de enlaces
vinílicos por 1.000 átomos de carbono. Los resultados del ensayo
están representados en la tabla 1 más abajo.
\vskip1.000000\baselineskip
(Ejemplos) | Dieno | Punto de fusión | Dobles enlaces por 1.000 | |
Ensayo No. | (ºC) | átomos de carbono | ||
Nombre | % Mol | |||
1 | Ninguno | - | 113,8 | 0,05 |
2 Comparativo | 1,5-hexadieno | 0,034 | 114,0 | 0,04 |
3 \hskip0.7cm '' | '' | 0,103 | 112,2 | 0,08 |
4 \hskip0.7cm '' | '' | 0,344 | 110,6 | 0,13 |
5 Invención | 1,9-decadieno | 0,205 | 113,1 | 0,34 |
6 \hskip0.7cm '' | '' | 2,205 | 111,3 | 1,96 |
La cantidad de dieno indicada en % en moles se
refiere al contenido de la mezcla de gases, no al polímero formado.
La densidad de los polímeros formados en los ensayos fue 0,926
g/m^{3} y la cristalinidad fue 40%. Los ensayos demuestran que,
mientras el rendimiento de dobles enlaces es muy bajo para
1,5-hexadieno, el 1,9-decadieno da
una sustancial contribución de ellos. Indirectamente, esto también
demuestra que el 1,5-hexadieno actúa como agente
transferidor de cadena, mientras que el
1,9-decadieno, en cambio, actúa como comonómero y,
por tanto, da una sustancial contribución de dobles enlaces al
polímero formado.
En este ensayo, se hizo uso de un reactor de
autoclave continuo que comprendía un sistema de reciclado. El
volumen del reactor era de 5 l. Se suministró etileno al reactor a
través de conductos de dos entradas; 50% del etileno se bombeó al
reactor vía el estator del motor (para refrigeración) y el resto se
suministró directamente. Una bomba hidráulica de doble acción se
usó para suministrar el etileno. La velocidad total del flujo fue
de 25-30 l/h.
Un iniciador se añadió a través de dos sistemas
de inyección a una tobera de inyección superior y a otra inferior.
El dieno, aquí 1,9-decadieno, se suministró a través
de la tobera superior. La adición de 1,9-decadieno
se comenzó 11 h 15 minutos después del comienzo. El contenido de
1,9-decadieno fue de 1,5%.
Al comienzo, se usaron cambiadores de calor sobre
los conductos de etileno para calentar la mezcla de reacción. Los
cambiadores de calor se cerraron tan pronto como la reacción había
comenzado.
La mezcla de polietileno/etileno se separó del
reactor a través de una válvula de producto. El etileno se separó
en forma gaseosa de la mezcla en un separador a alta presión y a
baja presión y se recicló al reactor. El polietileno se separó del
separador a baja presión y se hizo pasar a presión a través de una
tobera a un baño de agua, donde se recuperó. Los productos
residuales se separaron abriendo una válvula de purga después del
refrigerador de retorno de gas. Se tomaron muestras
intermitentemente y se analizaron los contenidos de diferentes
dobles enlaces. Estos contenidos están representados en la Fig.
1.
Como se infiere de la Fig. 1, el contenido de
grupos vinílicos aumenta contínuamente en el transcurso del ensayo
hacia un estado de equilibrio. Esto es así porque se recicla
1,9-decadieno, el cual incrementa gradualmente su
concentración en la mezcla de gases hasta un nivel de equilibrio. La
parte principal de los dobles enlaces encontrados en el polímero
son grupos vinílicos terminales sobre cadenas laterales cortas, pero
también se producen grupos de vinilideno y grupos de
trans-vinilideno.
En los Ejemplos dados, los comonómeros comprenden
dos dobles enlaces terminales, lo que significa que la insaturación
de los copolímeros estarán presentes principalmente en forma de
grupos vinílicos terminales sobre cadenas laterales. Ha de
entenderse que si un doble enlace del comonómero no es terminal, las
cadenas laterales del copolímero comprenderán dobles enlaces que no
son terminales.
Un terpolímero de etileno, acrilato de butilo y
1,9-decadieno se produjo usando un reactor tubular.
Una mezcla de aire y hexanoato de
terc-butil-peroxietilo se usó como
iniciador, y metil-etil-cetona
((MEC) se usó como agente transferidor de cadena. El reactor se
suministró con 20.000 kg (20 toneladas) de etileno/h, 180 l de
acrilato de butilo/h, y 48 l de 1,9-decadieno/h. La
presión en el reactor fue 220 MPa, y la temperatura fue
180-220ºC. El 1,9-decadieno no
reaccionado en el reactor se separó en un refrigerador. La
polimerización produjo 6.000 kg (6 toneladas) de producto
polímero/h. El agente transferidor de cadena (MEC) se añadió en tal
cantidad que el terpolímero formado tenía una velocidad de flujo de
la masa fundida (VFMF) de 2 g/10 min. Cuando se analizó, se
descubrió que el terpolímero tenía un contenido de acrilato de
butilo (AB) de 2% en peso y una insaturación vinílica que proviene
del 1,9-decadieno de 0,35 grupos vinílicos/1.000
átomos de carbono.
Se realizaron dos ensayos de polimerización,
usando con agitación un reactor continuo de autoclave de 800 litros
dividido en dos secciones.
En el primer ensayo, se polimerizó etileno que se
suministró al reactor en la cantidad de 35.000 kg/h (35 ton/h). La
temperatura en la parte superior del reactor fue 172ºC, y la de la
sección inferior del reactor fue 270ºC. La presión en el reactor
fue 165 MPa. Pivalato de terc-butilo se usó como
iniciador de polimerización en la sección superior, y benzoato de
terc-butilo se usó para lo mismo en la sección
inferior. Se añadió propileno como agente transferidor de cadena
para dar al polímero preparado una velocidad de flujo de la masa
fundida (VFMF) de 0,35 g por 10 minutos. En el ensayo, 7.000 kg (7
toneladas) de polietileno se formaron por hora. La insaturación del
polietileno se comprobó que era 0,30 grupos vinílicos/1.000 C.
En el segundo ensayo, las condiciones fueron las
mismas excepto la adición extra de 1,9-decadieno,
que dió lugar a un copolímero que tenía una insaturación de 0,50
grupos vinílicos/1.000 C. La transformación de
1,9-decadieno se estimó en aproximadamente 25% por
paso en el reactor. La velocidad de flujo de la masa fundida (VFMF)
del polímero se reguló a 35 g/10 min añadiendo la misma cantidad de
propileno que en el primer ensayo.
Este Ejemplo ilustra no solamente que el
propileno crea insaturación terminal del polímero además de actuar
como agente transferidor de cadena (como se menciona más arriba),
sino que también la adición de un dieno no conjugado en forma de
1,9-decadieno incrementa eficazmente el grado de
insaturación del polímero al mismo tiempo que no actúa como agente
transferidor de cadena.
Un copolímero que comprendía 91% en peso de
etileno y 9% en peso de acetato de vinilo se produjo por medio del
reactor empleado en el ejemplo 10. La presión en el reactor fue 180
MPa. La temperatura en la sección superior fue
150-160ºC y la de la sección inferior fue
195-220ºC. Perneodecanoato de
terc-butilo se añadió como iniciador de
polimerización en la sección superior, y pivalato de
terc-butilo se añadió en la sección inferior. Se
añadió propileno como agente trasferidor de cadena para dar al
polímero una velocidad de flujo de la masa fundida (VFMF) de 0,5
g/10 min. El ensayo produjo 6.000 kg (6 toneladas) de producto
polímero/h y la insaturación del polímero se comprobó que era 0,1
grupos vinílicos/1.000 C.
En un segundo ensayo bajo, en otro respecto,
idénticas condiciones, 15-20 kg de
1,9-decadieno se añadieron por hora y se
copolimerizaron con etileno y acetato de vinilo de manera que se
produjo un terpolímero que tenía una insaturación de 0,3 grupos
vinílicos/1.000 C. El grado de transformación del
1,9-decadieno fue aproximadamente de 25% por paso
en el reactor.
Un copolímero de etileno y
1,9-decadieno se produjo por medio del reactor
empleado en el Ejemplo 9. El suminitro de
1,9-decadieno al reactor fue de
15-20 l/h, y
metil-etil-cetona (MEC) se añadió
como agente transferidor de cadena para dar al polímero una
velocidad de flujo de la masa fundida (VFMF) de 1,9 g/10 min. Una
mezcla de aire y hexanoato de
terc-butil-peroxietilo se usó como
iniciador de polimerización. El ensayo produjo 6.000 kg/h (6 ton/h)
de un producto polímero que tenía una insaturación de 0,25 grupos
vinílicos/1.000 C.
Se repitió el Ejemplo 12, pero con adición de 140
l/h de 1,9-decadieno. Esto dió lugar a un copolímero
de etileno y 1,9-decadieno que tenía una
insaturación de 0,7 grupos vinílicos/1.000 C.
Se repitió el Ejemplo 13, pero con un incremento
de la adición de MEC para dar una VFMF de 4 g/10 min. La
insaturación permaneció sin cambios, es decir, 0,7 dobles
enlaces/1.000 C. Este Ejemplo demuestra que el valor de VFMF para
el polímero se puede variar en la invención, independiente del grado
de insaturación deseado.
En un reactor tubular de dos fases, se polimerizó
etileno a la presión de 230 MPa y a la temperatura de 239ºC en la
primera fase y de 325ºC en la segunda fase. La adición de 220 l de
metil-etil-cetona (MEC) por hora
dió al polímero de etileno una velocidad de flujo de la masa fundida
(VFMF) de 1,9 g/10 min.
En un segundo experimento, las condiciones de
presión y de temperatura se mantuvieron sin cambios, y se suministró
etileno al reactor en la misma cantidad que anteriormente. La única
diferencia fue que 50 l de 1,9-decadieno/h se
añadieron a la primera fase del reactor. Para obtener un material
polímero que tenía una velocidad de flujo de la masa fundida (VFMF)
de 1,9, como en el primer experimento, la misma cantidad de
metil-etil-cetona (MEC) del primer
experimento, hubo que añadirse en el segundo experimento. El
copolímero resultante tenía un grado de insaturación de 0,35 dobles
enlaces/1.000 C.
El hecho de que en ambos experimentos se requiera
la misma cantidad de agente transferidor de cadena convencional
(MEC), indica que 1,9-decadieno no actúa como agente
transferidor de cadena.
Con objeto de comprobar que los dienos no
conjugados según la invención (aquí 1,9-decadieno)
no actúan como agentes transferidores de cadena sino como
comonómeros y que forman copolímeros con etileno, se realizaron los
siguientes ensayos sobre el polímero del Ejemplo 15.
Muestras del polímero se fraccionaron en
diferentes fracciones de peso molecular y el número de dobles
enlaces vinílicos por 1.000 átomos de carbono se determinó para las
diferentes fracciones. El método de fraccionamiento empleado se
describe con detalle por W. Holtrup en "Zur Fraktionierung von
Polymeren durch Direktextraktion", Macromol. Chem. 178 (1977),
pp 2335-2349, y se realizó como sigue.
Antes del fraccionamiento, la muestra (5 g) se
disolvió en 400 ml de xileno que tenía una temperatura de
aproximadamente 120ºC, y se precipitó después de enfriamiento en
800 ml de acetona. La disolución se filtró y el polímero se secó a
temperatura ambiente.
En el fraccionamiento, se hizo uso de un aparato
que comprendía un recipiente de vidrio de doble pared. El
recipiente se calentó con aceite que circulaba entre las paredes. La
muestra se mezcló con ayuda de un agitador y la temperatura de la
disolución se controló con un termómetro.
La muestra se fraccionó en mezclas de dos
disolventes diferentes (xileno y oxitol). Los disolventes se
calentaron a 114ºC, después de lo cual se vertió la muestra y se
comenzó la agitación. Después de 15 minutos, la disolución se sacó
del recipiente mientras que la parte no disuelta de la muestra se
había recogido en lana de vidrio dispuesta sobre el fondo del
recipiente y cubierta con una tela metálica. La parte disuelta de la
muestra se precipitó con acetona, se filtró, se lavó con acetona
que se había estabilizado con Irganox® 1010, y se secó. Después, la
parte no disuelta de la muestra se trató con una nueva mezcla
precalentada de disolventes de composición diferente, hasta que se
había disuelto toda la muestra. Los resultados del fraccionamiento
y las mezclas de disolvente usadas de xileno (estabilizado con 1 g
de Irganox® 1010 por litro) y oxitol, están representados en la
Tabla 2 más abajo.
\vskip1.000000\baselineskip
Fracción | Xileno | Oxitol | Material |
No. | (ml) | (ml) | disuelto (%) |
1 | 140 | 160 | 6,75 |
2 | 155 | 145 | 5,80 |
3 | 170 | 130 | 6,74 |
4 | 185 | 115 | 42,56 |
5 | 200 | 100 | 28,82 |
6 | 215 | 85 | 7,30 |
7 | 300 | 0 | 2,03 |
Después del fraccionamiento de las muestras del
polímero, el contenido vinílico de las fracciones se determinó con
ayuda de espectroscopía de IR midiendo la absorbancia a 910
cm^{-1}. La distribución (D) de peso molecular así como el peso
molecular medio (Mn, Mw) de las diferentes fracciones se
determinaron por medio de GPC a alta temperatura con un
viscosímetro en la línea. La columna usada fue lecho mixto 3x
Toyosoda, el disolvente fue triclorobenceno y la temperatura fue de
135ºC. Los resultados se representan en la Tabla 3 más abajo.
\vskip1.000000\baselineskip
Fracción | Mn | Mw | D | Insaturación vinílica |
No. | por 1.000 C | |||
1 | 3.900 | 7.810 | 2,0 | 0,29 |
2 | 5.990 | 15.600 | 2,6 | 0,26 |
3 | 10.200 | 39.000 | 3,3 | 0,24 |
4 | 20.100 | 72.600 | 3,6 | 0,28 |
5 | 76.300 | 481.000 | 6,3 | 0,25 |
6 | 52.200 | 422.000 | 8,1 | 0,23 |
Muestra sin | 17.900 | 236.000 | 13,2 | 0,29 |
fraccionar |
Como se comprueba en la Tabla 3, la insaturación
vinílica por 1.000 C es esencialmente la misma para las diferentes
fracciones. Si el decadieno hubiera actuado como agente transferidor
de cadena, el contenido, en cambio, hubiera tenido que ser
inversamente proporcional al Mn de la fracción. Esto demuestra que
el dieno añadido (1,9-decadieno) se ha polimerizado
de manera sustancialmente homogénea y uniforme en las cadenas
moleculares del polímero, es decir, el
1,9-decadieno actúa como comonómero.
En conclusión, este Ejemplo ilustra que los
dienos no conjugados que comprenden por lo menos 8 átomos de carbono
en la cadena según la invención (aquí
1,9-decadieno), actúan como comonómeros y no como
agentes transferidores de cadena en la polimerización con
etileno.
\newpage
(Comparativo)
Un ensayo de polimerización se realizó con el
mismo equipo y de manera similar a la del Ejemplo 8. Por tanto, 30
kg de etileno/h, pero no dieno al principio, se bombeó al interior
del reactor de autoclave. La presión en el reactor se mantuvo a 125
MPa. La temperatura en la zona superior fue de 180ºC, mientras que
en la zona inferior se reguló a 210ºC. Así, la VFMF fue de 6 g/10
min. Después de lograr condiciones de operación estables, se
comenzó el bombeo al reactor de 0,4 l de
7-metil-1,6-octadieno/h.
Esta adición corresponde a 1% en peso de este dieno en la mezcla
gaseosa. Como resultado, la VFMF subió rápidamente a 120 +/- 20 g
por 10 min sin la adición de otro agente transferidor de cadena.
Después de 2 h, la adición de dieno se incrementó a 1,5 l/h. El
polímero resultante era un líquido viscoso a temperatura ambiente y
tenía un valor de VFMF por encima de 1.000 g/10 min. Este Ejemplo
demuestra que el
7-metil-1,6-octadieno
es un fuerte agente transferidor de cadena y se puede usar como
comonómero según la
invención.
invención.
Una de las ventajas de la invención es que la
insaturación introducida por el dieno no conjugado según la
invención hace que el polímero de etileno sea más reactivo en la
reticulación. Esto significa que se requiere menos catalizador de
reticulación (peróxido) para lograr una cierta reticulación, cuando
se usa el polímero de etileno insaturado según la invención.
Para ilustrar esta ventaja, se llevó a cabo el
ensayo siguiente.
Se utilizaron los siguientes polímeros de etileno
insaturados.
\vskip1.000000\baselineskip
Composición del polímero | Grupos vinílicos/1.000 C |
A. Etileno/1,9-decadieno | 0,7 |
B. Etileno/1,9-decadieno | 0,35 |
C. Etileno/1,9-decadieno | 0,25 |
D. Etileno/1,9-decadieno/acrilato de butilo | 0,35 |
\hskip0,4cm (Ejemplo 9) | |
E. Etileno | 0,12 |
\vskip1.000000\baselineskip
A cada polímero de etileno se añadió luego 0,2%
en peso de Santonox
[4,4'-tio-bis(2-terc-butil-5-metil-fenol)]
como estabilizante mediante composición en un mezclador Buss del
tipo PR46B-11D/H1.
El polímero de etileno estabilizado se dividió,
luego, en tres lotes, a cada uno de los cuales se añadió un
catalizador de reticulación (peróxido de dicumilo; "dicup") en
diversas concentraciones que oscilaban entre 0,9% en peso y 2,1% en
peso.
Se fabricaron gránulos a partir de los polímeros
de etileno y se fabricaron placas a partir de los gránulos
precalentando a 120ºC durante 2 min y comprimiendo con 9,3 MPa
durante 2 min.
Las placas resultantes se ensayaron después en un
elastógrafo Göttfert midiendo los cambios del módulo de
cizallamiento del polietileno reticulable cuando el peróxido se
descompone y reticula a las cadenas polímeras a 180ºC después de 10
min. Este método de ensayo corresponde a
ISO-6502.
Los resultados están representados en la tabla 4
más abajo. En la Tabla queda evidente que el contenido de peróxido
requerido para alcanzar un cierto grado de reticulación, medido como
un cambio de 0,67 Nm del módulo de cizallamiento, disminuye cuando
la insaturación del polímero de etileno aumenta.
Elastógrafo Göttfert a 180ºC, 10 min. Resinas de base estabilizadas. | ||||
Muestra | Número de grupos | Contenido de | Elastógrafo Göttfert | Contenido de |
vinílicos/1.000 C | Dicup [%] | (máx.) [Mm] | Dicup para alcanzar | |
0,67 Nm [%] | ||||
A + 0,2% Sx | 0,7 | 0,9 | 0,40 | |
A + 0,2% Sx | 0,7 | 1,1 | 0,54 | 1,3 |
A + 0,2% Sx | 0,7 | 1,7 | 0,77 | |
B + 0,2% Sx | 0,35 | 1,1 | 0,44 | |
B + 0,2% Sx | 0,35 | 1,4 | 0,58 | 1,6 |
B + 0,2% Sx | 0,35 | 1,7 | 0,73 | |
C + 0,2% Sx | 0,25 | 1,4 | 0,51 | |
C + 0,2% Sx | 0,25 | 1,7 | 0,63 | 1,8 |
C + 0,2% Sx | 0,25 | 2,1 | 0,80 | |
D + 0,2% Sx | 0,35 | 1,1 | 0,45 | |
D + 0,2% Sx | 0,35 | 1,4 | 0,59 | 1,6 |
D + 0,2% Sx | 0,35 | 1,7 | 0,72 | |
E + 0,2% Sx | 0,12 | 1,4 | 0,44 | |
E + 0,2% Sx | 0,12 | 1,7 | 0,56 | 2,0 |
E + 0,2% Sx | 0,12 | 2,1 | 0,71 |
La reticulación se evaluó también midiendo la
deformación térmica a 200ºC y un esfuerzo de 20 N/cm^{2}. Este
método corresponde a
IEC-811-2-1-9
(método determinado en caliente). IEC-811 prescribe
mediciones sobre barras de muestras de aislamiento de cables que
tengan un espesor de 0,8-2,0 mm, pero en este caso
la medición se realizó sobre barras de muestras troqueladas de
planchas reticuladas por el troquel según DIN
53504-S2. Tres barras de muestras por material se
troquelaron de las planchas. Las barras se suspendieron en una
estufa Heraeus y se determinó su alargamiento después de 15 min a
200ºC. El alargamiento máximo posible permitido al polietileno
reticulable por peróxido es 175% según IEC-811. Los
resultados están representados en la tabla 5 más abajo, de la que
queda evidente que el contenido de peróxido se puede reducir y
controlar por la elección del contenido de grupos vinílicos, es
decir, la insaturación del polímero. Es además aparente que los
valores de alargamiento (determinados en caliente) según la Tabla,
proporcionalmente han mejorado más que el módulo de cizallamiento
según la Tabla 4 para la misma adición de peróxido. Este efecto es
sorprendente, y significa que la adición de peróxido se puede
reducir más en el contexto de cables, si se usan polímeros de un
alto grado de insaturación. El valor más importante en el control de
calidad de cables es el valor del alargamiento, en tanto que el
cambio del módulo de cizallamiento puede ser de más importancia para
otras aplicaciones.
Alargamiento medido según IEC-811. Requisito: alargamiento máximo de 175% a 200ºC, | ||||
20 N/cm^{2}, después de 15 minutos | ||||
Resinas | Número de grupos | Contenido de | Alargamiento | Observaciones |
de base | vinílicos/1.000 C | Dicup [%] | [%] | |
A + 0,2% Sx | 0,7 | 0,9 | 267 | |
A + 0,2% Sx | 0,7 | 1,1 | 92 | |
A + 0,2% Sx | 0,7 | 1,4 | 55 | |
B + 0,2% Sx | 0,35 | 1,1 | 265 | 1 barra |
B + 0,2% Sx | 0,35 | 1,4 | 100 | rota |
B + 0,2% Sx | 0,35 | 1,7 | 62 |
Resinas | Número de grupos | Contenido de | Alargamiento | Observaciones |
de base | vinílicos/1.000 C | Dicup [%] | [%] | |
C + 0,2% Sx | 0,25 | 1,4 | 180 | 1 barra |
C + 0,2% Sx | 0,25 | 1,7 | 88 | rota |
C + 0,2% Sx | 0,25 | 2,1 | 52 | |
D + 0,2% Sx | 0,35 | 1,1 | 170 | 1 barra |
D + 0,2% Sx | 0,35 | 1,4 | 73 | rota |
D + 0,2% Sx | 0,35 | 1,7 | 45 | |
E + 0,2% Sx | 0,12 | 1,4 | - | 3 barras |
E + 0,2% Sx | 0,12 | 1,7 | 215 | rotas |
E + 0,2% Sx | 0,12 | 2,1 | 92 |
A las diferentes resinas polímeras del Ejemplo
precedente que se había estabilizado con 0,2% en peso de Santonox
mediante composición en un mezclador Buss del tipo
PR46B-11D/H1 se añadió peróxido en la cantidad
requerida para lograr una y misma reticulación medida con el
elastógrafo Göttfert (véase Tabla 4). Después, cables de 20 kV se
fabricaron a partir de estos diferentes polímeros reticulables en
una línea piloto de cables de Nokia-Maillefer a
tres velocidades de línea diferentes: 1,6 m/min, 1,8 m/min y 2,0
m/min.
Estos cables comprendían un conductor metálico en
forma de siete alambres que tenían una sección transversal total de
50 mm^{2} y un diámetro común de 8,05 mm. Este conductor estaba
rodeado de una capa interior semiconductora que tenía un espesor de
0,5 mm, un capa aislante que comprendía el copolímero de dieno en
discusión y que tenía un espesor de 5,5 mm, y finalmente una capa
semiconductora que tenía un espesor de 1,4 mm. Por tanto, el
diámetro total del cable era de 22,8 mm. La capa interior
semiconductora comprendía un PE-LD termoplástico
que comprendía 39% de negro de carbono, en tanto que el
semiconductor exterior era a base de EVA y comprendía 0,5% de
peróxido. Se debería mencionar aquí que la aptitud para ser estirado
del semiconductor exterior era satisfactoria, debido a que el
material de la capa aislante era un polímero hidrocarbonado puro.
Si en su lugar se hubiera usado un terpolímero de etileno/acrilato
según el documento WO91/07761, las polaridades del aislamiento y
las capas semiconductoras hubieran llegado a ser demasiado similares
y, por tanto, la adhesión habría sido demasiado alta.
Una extrusora de 60 mm/24D se usó para el
material de aislamiento de los cables. La temperatura de la
extrusora se fijó a 110ºC, 115ºC, 120ºC, 120ºC, 125ºC, 125ºC y
125ºC. Gas nitrógeno a la presión de 1 MPa se usó en el tubo de
vulcanización, que tenía una longitud de 26 m. En este tubo, una
primera zona de 3,7 m se mantuvo térmicamente neutra, una segunda
zona de 3 m se mantuvo a 400ºC, una tercera zona de 3 m se mantuvo a
370ºC y una cuarta zona de 4,3 m se mantuvo neutra, como la primera
zona. El tubo terminaba con una zona de enfriamiento de 11,6 m que
se enfriaba con agua fría a una temperatura no superior a 40ºC. Como
mucho, la temperatura del cable era de 135ºC en la entrada del tubo
de vulcanización y 90ºC a la salida del tubo.
A continuación, el grado de reticulación del
aislamiento del cable se determinó según IEC-811
(método realizado en caliente). Tres longitudes de 10 cm se tomaron
del aislamiento del cable lo más próximas al semiconductor interior
y a la misma distancia mediante una máquina cortadora. Después, tres
muestras se troquelaron a partir de estas longitudes con el troquel
de DIN 53504-SA2. La deformación térmica a 200ºC y
un esfuerzo de 20 N/cm^{2} se midió luego sobre las barras después
de 15 min, según ICE-811. Los resultados están
representados en la tabla 6 de más abajo, la cual demuestra
claramente que la cantidad de peróxido se puede reducir en función
de una cantidad mayor de grupos vinílicos, es decir, una mayor
insaturación del polímero de etileno. Alternativamente, la ventaja
de la mayor velocidad de reticulación puede servir para dar una
velocidad de producción más alta en la línea, o una combinación de
ambas.
Alargamiento medido según IEC-811. Requisito: alargamiento máximo de 175% a 200ºC, | ||||
20 N/cm^{2}, después de 15 minutos. | ||||
Resinas | Número de grupos | Contenido de | Velocidad de | Alargamiento |
de base | vinílicos/1.000 C | Dicup [%] | línea [m/min] | [%] |
A + 0,2% Sx | 0,7 | 1,3 | 1,6 | 62 |
A + 0,2% Sx | 0,7 | 1,3 | 1,8 | 70 |
A + 0,2% Sx | 0,7 | 1,3 | 2,0 | 127 |
B + 0,2% Sx | 0,35 | 1,6 | 1,6 | 93 |
B + 0,2% Sx | 0,35 | 1,6 | 1,8 | 100 |
B + 0,2% Sx | 0,35 | 1,6 | 2,0 | 153 |
C + 0,2% Sx | 0,25 | 1,8 | 1,6 | 87 |
C + 0,2% Sx | 0,25 | 1,8 | 1,8 | 98 |
C + 0,2% Sx | 0,25 | 1,8 | 2,0 | 155 |
D + 0,2% Sx | 0,35 | 1,6 | 1,6 | 70 |
D + 0,2% Sx | 0,35 | 1,6 | 1,8 | 87 |
D + 0,2% Sx | 0,35 | 1,6 | 2,0 | 147 |
E + 0,2% Sx | 0,12 | 2,1 | 1,6 | 80 |
E + 0,2% Sx | 0,12 | 2,1 | 1,8 | 105 |
E + 0,2% Sx | 0,12 | 2,1 | 2,0 | 143 |
Claims (1)
1. Uso de un compuesto poliinsaturado que tiene
una cadena de carbono lineal, que está exenta de heteroátomos y que
tiene por lo menos 8 átomos de carbono y por lo menos 4 átomos de
carbono entre dos dobles enlaces no conjugados, de los cuales por lo
menos uno es terminal, como comonómero en la producción por
polimerización por radicales a una presión de
100-300 MPa y a una temperatura de
80-300ºC y bajo la acción de un iniciador de
radicales libres de un copolímero etilénico insaturado de etileno y
por lo menos un monómero que es copolimerizable con etileno e
incluye el compuesto poliinsaturado, comprendiendo dicho copolímero
de etileno de 0,2-3% en peso de dicho compuesto
poliinsaturado y reticulando el copolímero de etileno originalmente
insaturado.
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