KR20210027362A - 와이어 및 케이블 절연 층 및 재킷 층을 위한 수분 경화성 난연제 조성물 - Google Patents

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Abstract

코팅된 전도체를 위한 재킷 층은 (A) 가교결합된 실란-작용기화된 폴리올레핀; (B) 난연제; (C) (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드; (D) 선택적으로 항산화제; 및 (E) 0.000 중량% 내지 10 중량%의 실란올 축합 촉매로 이루어진다.

Description

와이어 및 케이블 절연 층 및 재킷 층을 위한 수분 경화성 난연제 조성물
본 개시내용은 수분 경화성 조성물에 관한 것이다. 일 양태에서, 본 개시내용은 실리콘 블렌드에 기초한 수분 경화성 조성물에 관한 것인 한편, 다른 양태에서, 본 개시내용은 수분 경화성 조성물을 포함하는 와이어 및 케이블용 절연 층 또는 재킷 층 및 이것을 포함하는 코팅된 전도체에 관한 것이다.
실란-작용기화된 폴리올레핀(예를 들어, 실란-그래프팅된 폴리올레핀)을 함유하는 수분 경화성 조성물은 와이어 및 케이블용 코팅, 특히 절연 층 또는 재킷 층을 형성하는 데 빈번하게 사용된다. 많은 난연제 조성물은 금속 수화물, 탄산염 및 실리카와 같은 충전제를 포함하고, 바람직한 것보다 덜한 연소 성능(burn performance) 및/또는 기계적 특성을 생성한다.
특성들을 개선하기 위해, 조성물에 실리콘을 첨가할 수 있다. 실리콘의 첨가는 인장 강도를 포함하는 일부 특성을 개선한다. 이러한 형성이 소정의 요건에 적합하지만, 이 형성은 (표면 실리콘 유체 추출에 의해 측정된 바와 같이) 실리콘 유체의 높은 스웨트-아웃(sweat-out)에 의해 생긴 안정성 문제를 나타낸다. 결과적으로, 당업계는 수분 경화성 조성물에서 실리콘을 사용하고 표면 실리콘 유체 추출의 충분히 낮은 값을 나타내는 난연제 조성물에 대한 필요성을 인식한다.
본 개시내용은 코팅된 전도체를 위한 재킷 층을 위한 가교결합성 조성물을 제공한다. 일 실시형태에서, 가교결합성 조성물은 (A) 실란-작용기화된 폴리올레핀; (B) 난연제; (C) (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드; (D) 선택적으로 항산화제; 및 (E) 실란올 축합 촉매를 포함한다.
다른 실시형태에서, 본 개시내용은 코팅된 전도체를 위한 재킷 층을 제공한다. 일 실시형태에서, 재킷 층은 (A) 가교결합된 실란-작용기화된 폴리올레핀; (B) 난연제; (C) (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드; (D) 선택적으로 항산화제; 및 (E) 재킷 층의 총 중량을 기준으로 0.000 중량% 내지 10 중량%의 실란올 축합 촉매를 포함한다.
다른 실시형태에서, 본 개시내용은 코팅된 전도체를 제공한다. 일 실시형태에서, 코팅된 전도체는 전도체 및 전도체 상의 코팅을 포함하고, 코팅은 (A) 가교결합된 실란-작용기화된 폴리올레핀; (B) 난연제; (C) (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드; (D) 선택적으로 항산화제; 및 (E) 코팅의 총 중량을 기준으로 0.000 중량% 내지 10 중량%의 실란올 축합 촉매를 포함한다.
도 1은 CS1-3 및 IE1-2에 대한 실리콘 블렌드에서의 MQ 실리콘 수지의 중량%의 함수로서의 인장 강도를 예시하는 그래프이다. 도 2는 CS1-3 및 IE1-2에 대한 실리콘 블렌드에서의 MQ 실리콘 수지의 중량%의 함수로서의 인장 신율을 예시하는 그래프이다. 도 3은 CS1-3 및 IE1-2에 대한 실리콘 블렌드에서의 MQ 실리콘 수지의 중량%의 함수로서의 표면 조도(surface roughness)를 예시하는 그래프이다. 도 4는 CS1-3 및 IE1-2에 대한 실리콘 블렌드에서의 MQ 실리콘 수지의 중량%의 함수로서의 수평 연소를 예시하는 그래프이다. 도 5는 CS1-3 및 IE1-2에 대한 실리콘 블렌드에서의 MQ 실리콘 수지의 중량%의 함수로서의 스웨트-아웃을 예시하는 그래프이다.
정의
원소 주기율표의 임의의 언급은 문헌[CRC Press, Inc., 1990-1991]에 의해 공개된 바와 같은 것이다. 이 주기율표에서의 원소의 족의 언급은 족의 번호 매기기에 대한 새로운 표기법에 의한다. 미국 특허 실무의 목적을 의해, 임의의 참고된 특허, 특허 출원 또는 간행물의 내용은, 특히 (본 개시내용에 구체적으로 제공된 임의의 정의와 상반되지 않을 정도로) 당업계의 정의 및 일반 상식과 관련하여 전체가 인용되어 포함된다(또는 이의 균등한 US 버전이 이로써 인용되어 포함된다).
본원에 개시된 수치 범위는 하한값 및 상한값을 포함하여 이로부터의 모든 값을 포함한다. 명시적 값(예를 들어, 1, 또는 2, 또는 3 내지 5, 또는 6, 또는 7의 범위)을 함유하는 범위의 경우, 임의의 두개의 명시적 값 사이의 임의의 하위범위를 포함한다(예를 들어, 1 내지 7의 범위는 1 내지 2; 2 내지 6; 5 내지 7; 3 내지 7; 5 내지 6 등의 하위 범위를 포함한다).
반대로 언급되거나 문맥에서 암시되거나 당업계의 관례적인 것이 아닌 한, 모든 부 및 백분율은 중량을 기준이며, 모든 시험 방법은 본 개시내용의 출원일 시점에서 최신의 것이고, 모든 시험 방법은 본 개시내용의 출원일 시점에서 최신의 것이다.
"알킬" 및 "알킬기"는 포화 선형, 환형 또는 분지형 탄화수소기를 지칭한다. "아릴기"는 함께 축합되거나 공유 연결되거나 메틸렌 또는 에틸렌 모이어티와 같은 공통 기에 연결된 단일 방향족 고리 또는 다중 방향족 고리일 수 있는 방향족 치환기를 지칭한다. 방향족 고리(들)는 다른 것들 중에서 페닐, 나프틸, 안트라세닐 및 비페닐을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 아릴은 1개 내지 200개의 탄소 원자, 1개 내지 50개의 탄소 원자 또는 1개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는다.
"알파-올레핀", "α-올레핀" 및 이와 유사한 용어는 탄화수소 분자 또는 치환된 탄화수소 분자(즉, 수소 및 탄소 이외의 하나 이상의 원자, 예를 들어 할로겐, 산소, 질소 등을 포함하는 탄화수소 분자)를 지칭하고, 상기 탄화수소 분자는 (i) 제1 탄소 원자와 제2 탄소 원자 사이에 위치하는, 단지 하나의 에틸렌계 불포화, 및 (ii) 적어도 2개의 탄소 원자, 또는 3개 내지 20개의 탄소 원자, 또는 4개 내지 10개의 탄소 원자, 또는 4개 내지 8개의 탄소 원자를 포함한다. α-올레핀의 비제한적인 예는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-도데센, 및 이들 단량체 중 둘 이상의 혼합물을 포함한다.
"블렌드", "중합체 블렌드" 및 이와 유사한 용어는 둘 이상의 중합체의 조성물을 의미한다. 이러한 블렌드는 혼화성일 수도 아닐 수도 있다. 이러한 블렌드는 상 분리될 수도 있고 상 분리되지 않을 수도 있다. 이러한 블렌드는, 투과 전자 분광법, 광 산란, X선 산란 및 도메인 구성(domain configuration)을 측정하고/하거나 식별하는 데 사용되는 임의의 다른 방법으로 결정될 때, 하나 이상의 도메인 구성을 함유할 수도 있고 함유하지 않을 수도 있다. 블렌드는 라미네이트가 아니고, 라미네이트의 하나 이상의 층은 블렌드를 함유할 수 있다.
"카복실레이트"는 카복실산의 염 또는 에스테르를 지칭한다.
본원에 사용되는 바와 같이, "조성물"은 조성물을 포함하는 물질의 혼합물뿐만 아니라 조성물의 물질로부터 형성된 반응 생성물 및 분해 생성물을 포함한다.
용어 "포함하는", "함유하는", "갖는" 및 이들의 파생어는, 임의의 추가의 성분, 단계 또는 절차의 존재가 구체적으로 개시되어 있는지의 여부와 상관없이, 이들을 배제하고자 의도되지 않는다. 의심의 여지를 피하기 위해, 용어 "포함하는"의 사용을 통해 청구된 모든 조성물은, 반대로 언급되지 않는 한, 중합체성인지의 여부와 상관없이, 임의의 추가의 첨가제, 보조제 또는 화합물을 포함할 수 있다. 이에 반해, "본질적으로 이루어진"이란 용어는, 조작성에 필수적이지 않은 것을 제외하고는, 임의의 다른 성분, 단계, 또는 절차를 임의의 다음의 인용 범위에서 배제한다. 용어 "이루어진"은 구체적으로 열거되지 않은 임의의 성분, 단계 또는 절차를 배제한다. 용어 "또는"은, 다르게 언급되지 않는 한, 열거된 요소들을 개별적으로, 뿐만 아니라 임의의 조합으로 지칭한다. 단수 형태의 사용은 복수 형태를 포함하며, 그 반대도 마찬가지이다.
"전도체"는 임의의 전압 (DC, AC 또는 과도 전압)에서 열, 빛, 및/또는 전기를 전도하기 위한 하나 이상의 와이어(들) 또는 하나 이상의 섬유(들)이다. 전도체는 단일 와이어/섬유 또는 다중 와이어/섬유일 수 있고, 가닥 형태 또는 관형 형태일 수 있다. 적합한 전도체의 비제한적인 예는 탄소 및 다양한 금속, 예를 들어 은, 금, 구리 및 알루미늄을 포함한다. 전도체는 또한 유리 또는 플라스틱으로 제조된 광학 섬유일 수 있다. 전도체는 보호 외피에 배치될 수도 있고 배치되지 않을 수도 있다. 전도체는 단일 케이블이거나 서로 결합된 복수의 케이블(즉, 케이블 코어 또는 코어)일 수 있다.
"가교결합성", "경화성" 및 이와 유사한 용어는 중합체가 물품으로 형상화되기 전 또는 후에 경화되거나 가교결합되지 않고, 실질적인 가교결합을 유도하는 처리에 적용되거나 노출되지 않았지만, 중합체가 그러한 처리에 적용되거나 노출 시에(예를 들어, 물에 노출 시에) 실질적인 가교결합을 유발하게 하는 첨가제(들) 또는 작용기를 포함함을 의미한다.
"가교결합된" 및 이와 유사한 용어는 중합체 조성물이 물품으로 형상화되기 전 또는 후에 90 중량% 이하(즉, 10 중량% 이상의 겔 함량)의 자일렌 또는 데칼린 추출가능물을 가짐을 의미한다.
"경화된" 및 이와 유사한 용어는 중합체가 물품으로 형상화되기 전 또는 후에 가교결합을 유도하는 처리에 적용되거나 노출되었음을 의미한다.
"에틸렌/α-올레핀 중합체"는, 중합체의 중량을 기준으로 대부분의 양의 중합된 에틸렌과 하나 이상의 α-올레핀 공단량체를 함유하는 중합체이다.
"에틸렌계 중합체" 또는 "에틸렌 중합체", 또는 "폴리에틸렌"은 중합체의 중량을 기준으로 50 중량% 이상 또는 대부분의 양의 중합된 에틸렌을 함유하고, 선택적으로 하나 이상의 공단량체를 포함할 수 있는 중합체이다. 적합한 공단량체는 알파-올레핀 및 불포화 에스테르를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 적합한 불포화 에스테르는 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트 및 비닐 카복실레이트를 포함한다. 아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 적합한 비제한적인 예는 에틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트 및 2 에틸헥실 아크릴레이트를 포함한다. 비닐 카복실레이트의 적합한 비제한적 예는 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트 및 비닐 부타노에이트를 포함한다. 따라서, 일반 용어 "에틸렌계 중합체"는 에틸렌 단독중합체 및 에틸렌 혼성중합체를 포함한다. "에틸렌계 중합체"와 용어 "폴리에틸렌"은 상호교환 가능하게 사용된다. 에틸렌계 중합체(폴리에틸렌)의 비제한적인 예는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 선형 폴리에틸렌을 포함한다. 선형 폴리에틸렌의 비제한적인 예는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE), 극저밀도 폴리에틸렌(VLDPE), 다성분 에틸렌계 공중합체(EPE), 에틸렌/α-올레핀 다중블록 공중합체(올레핀 블록 공중합체(OBC)로도 알려짐), 단일 자리 촉매화된 선형 저밀도 폴리에틸렌(m-LLDPE), 실질적인 선형인 또는 선형인 플라스토머/엘라스토머, 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 포함한다. 일반적으로, 폴리에틸렌은 불균질 촉매 시스템, 예를 들어 지글러-나타 촉매, 4족 전이 금속 및 리간드 구조를 포함하는 균질 촉매 시스템, 예를 들어 메탈로센, 비메탈로센 금속 중심, 헤테로아릴, 이종원자가(heterovalent) 아릴옥시에테르, 포스핀이민 및 기타를 사용하여 기상, 유동층 반응기, 액상 슬러리 공정 반응기 또는 액상 용액 공정 반응기에서 제조될 수 있다. 불균질 촉매 및/또는 균질 촉매의 조합이 또한 단일 반응기 또는 이중 반응기 구성에서 사용될 수 있다. 폴리에틸렌은 또한 촉매 없이 고압 반응기에서 제조될 수 있다.
"작용기" 및 이와 유사한 용어는 특정 화합물에 이의 특징적인 반응을 제공하는 것을 담당하는 모이어티 또는 원자단을 지칭한다. 작용기의 비제한적인 예는 이종원자 함유 모이어티, 산소 함유 모이어티(예를 들어, 알코올, 알데하이드, 에스테르, 에테르, 케톤 및 퍼옥사이드기) 및 질소 함유 모이어티(예를 들어, 아미드, 아민, 아조, 이미드, 이민, 니트레이트, 니트릴 및 나이트라이트기)를 포함한다.
"가수분해성 실란기", "가수분해성 실란 단량체" 및 이와 유사한 용어는 실란기, 또는 물과 반응하는 실란기를 포함하는 단량체를 의미한다. 이들은 가수분해되어 실란올기를 생성할 수 있는, 단량체 또는 중합체 상의 알콕시실란기를 포함하고, 이 실란올기는 결국 축합하여 단량체 또는 중합체를 가교결합시킬 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, "혼성중합체"는, 적어도 2종의 상이한 유형의 단량체의 중합에 의해 제조된 중합체를 지칭한다. 따라서 일반 용어 혼성중합체는 공중합체(2종의 상이한 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하도록 사용됨) 및 2종 초과의 상이한 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 포함한다.
"수분 경화성" 및 이와 유사한 용어는 조성물이 물에 노출 시에 경화됨을, 즉 가교결합됨을 나타낸다. 수분 경화는 가교결합 촉매(예를 들어, 실란올 축합 촉매), 촉진제 등의 도움이 있을 수도 있고 없을 수도 있다.
"중합체"는 동일한 유형 또는 상이한 유형의 단량체를 중합시켜 제조된 중합체성 화합물이다. 따라서, 일반 용어 중합체는 용어 "단독중합체"(미량의 불순물이 중합체 구조에 혼입될 수 있다는 이해를 바탕으로 단지 하나의 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하도록 사용됨), 및 용어 "혼성중합체"를 포함하고, 혼성중합체는 공중합체(2종의 상이한 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하도록 사용됨), 삼원공중합체(3종의 상이한 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하도록 사용됨), 및 3종 초과의 상이한 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 포함한다. 미량의 불순물, 예를 들어 촉매 잔류물은 중합체로 혼입되고/되거나 중합체 내에 있을 수 있다. 이것은 또한 모든 형태의 공중합체, 예를 들어 랜덤, 블록 등을 포함한다. 용어 "에틸렌/α-올레핀 중합체" 및 "프로필렌/α-올레핀 중합체"는 각각 중합하는 에틸렌 또는 프로필렌, 및 하나 이상의 추가의 중합 가능한 α-올레핀 공단량체로부터 제조된 상기 기재된 바와 같은 공중합체를 나타낸다. 중합체가 종종 명시된 단량체 함량을 "함유하는", 명시된 단량체 또는 단량체 유형에 "기초하여", 하나 이상의 명시된 단량체로 "제조된" 것 등으로 지칭됨을 유념해야 한다. 이 문맥에서 용어 "단량체"는 비중합된 종을 지칭하는 것이 아니라 상기 명시된 단량체의 중합된 잔류물을 지칭하는 것으로 이해된다. 일반적으로, 본원에서 중합체는 상응하는 단량체의 중합된 형태인 "단위"에 기초하는 것으로 지칭된다.
"폴리올레핀" 및 이와 유사한 용어는 단순한 올레핀 단량체, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐 등으로부터 유도되는 중합체를 의미한다. 올레핀 단량체는 치환되거나 비치환될 수 있고, 치환기는 치환되는 경우 매우 다양할 수 있다.
"프로필렌계 중합체" 또는 "프로필렌 중합체", 또는 "폴리프로필렌"은, 중합체의 중량을 기준으로 50 중량% 이상 또는 대부분의 양의 중합된 프로필렌 및 선택적으로 하나 이상의 공단량체를 함유하는 중합체이다. 따라서, 일반 용어 "프로필렌계 중합체"는 프로필렌 단독중합체 및 프로필렌 혼성중합체를 포함한다.
"외피"는 일반 용어이며, 이것은 케이블과 관련하여 사용될 때 절연 피복재 또는 절연 층, 재킷 층 등을 포함한다.
"와이어"는 단일 가닥의 전도성 금속, 예를 들어 구리 또는 알루미늄 또는 광학 섬유이다.
시험 방법
밀도는 ASTM D792, 방법 B에 따라 측정된다. 결과는 입방 센티미터당 그램(g/cc 또는 g/cm3)으로 기록된다.
수평 연소 시험은 UL-2556에 따라 실시된다. 버너를 샘플(30 밀 중합체 층/벽 두께를 갖는 14 AWG 구리 와이어)의 수평에 대해 20° 각도로 설정한다. 시편의 중앙에 1회의 화염을 30초 동안 적용한다. 샘플은 면(cotton)이 점화되거나(초 단위로 기록됨) 또는 차르(char) 길이가 100 mm를 초과할 때 불합격이다.
동점도(kinematic viscosity)는 유체의 밀도에 대한 전단 점도의 비이고, St(스토크스) 또는 cSt(센티스토크스)로 기록된다. 본 명세서의 목적을 위해, 동점도는 ASTM D445에 따라 브룩필드(Brookfield) 점도계를 사용하여 40℃에서 측정된다.
폴리에틸렌의 용융 지수(MI) 측정은 이전에 "조건 E"로 공지되고 I2로도 공지된 ASTM D1238, 조건 190℃/2.16 킬로그램(kg) 중량에 따라 수행되고, 10분당 용리되는 그램으로 기록된다.
"실온"은 25℃ +/- 4℃를 의미한다.
표면 실리콘 유체 추출 결정(표면 실리콘의 추출)은 실란올 축합 촉매를 갖지 않음을 제외하고는 본원에 개시된 바와 같은 가교결합성 조성물의 배합된 샘플에서 수행된다. 배합된 샘플은 치수가 18 x 10 x 0.74 mm3인 플라크로 용융 압축되고, 용매 추출 전에 3일 동안 실온(23℃)에서 저장된다. 추출은 30분 동안 1:9 w/w의 비에서 이소프로판올(IPA)에서 수행된다. 추출 단계 후, 이소프로판올 상은 샘플로부터 단리되고, 압축된 샘플 표면으로부터 IPA로 추출된 실리콘의 양을 정량화하기 위해 겔 투과 크로마토그래피(GPC) 또는 액체 크로마토그래피(LC) 분석을 위해 예비된다. UV 검출에 의한 THF(테트라하이드로푸란) GPC는 Dow Corning 3037 실리콘을 정량화하도록 사용된다. agilent PLgel 칼럼(300 nm x 7.5 mm 내경, 100 Å로 표지된 기공 크기)은 GPC 분리에 사용된다. 대조군 샘플을 함유하는 비실리콘 유체는 UV 신호의 배경 추출에 사용된다. Dow Corning 3037 실리콘의 정량화는 추출된 샘플로부터의 UV 신호 및 Dow Corning 3037 실리콘의 공지된 주입 농도로부터 생성된 보정 곡선을 사용하여 수행된다. Agilent Eclipese Plus C8 1.8 um 3.0 x 100 mm 칼럼 및 H2O 중의 80% 10 mM 포름산암모늄 및 20% 50:50 IPA:아세토니트릴(ACN) 내지 100% IPA:ACN의 이동상 구배를 사용한 QTOF 검출기에 의한 LC 분석은 PMX-0156 실리콘 정량화 및 PMX-200 실리콘 정량화에 사용된다. PMX-0156 실리콘 및 PMX-200 실리콘의 정량화는 추출된 샘플로부터의 MS 신호 및 PMX-0156 및 PMX-200의 공지된 주입 농도로부터 생성된 보정 곡선을 사용하여 수행된다. 실리콘 유체 추출은 샘플의 그램당 추출된 실리콘 질량으로 계산된다.
비중은 표준물의 밀도에 대한 물질의 밀도의 비이다. 액체의 경우에, 표준물은 물이다. 비중은 무차원량이고, ASTM D1298에 따라 측정된다.
표면 조도(Ra)는 Mitutoyo SJ 400 표면 조도 테스터에 의해 측정된다. 코팅된 전도체 와이어 샘플은 샘플 홀더에 배치되고, 90° 떨어져 하나의 시험 시편에서 4회 측정이 수행되었다. 산술 평균 조도 값인 Ra는 조도 프로필의 평균선으로부터 프로필 편차(z i)의 절대 값의 산술 평균이고, EN ISO 4287에 의해 결정된 바와 같이 기록되고 μin로 기록된다.
인장 신율은 ASTM D638에 따라 전도체로부터 스트리핑된 재킷 층에서 측정되고, 백분율(%)로 기록된다. 인장 강도는 ASTM D638에 따라 전도체로부터 스트리핑된 재킷 층에서 측정되고, psi로 기록된다.
중량 평균 분자량(Mw)은 중합체의 중량 평균 분자량으로서 정의되고, 수 평균 분자량(Mn)은 중합체의 수 평균 분자량으로서 정의된다. 다분산 지수를 하기 기법에 따라 측정한다: 중합체를 140℃의 시스템 온도에서 작동하는, 3개의 선형 혼합 층 컬럼(Polymer Laboratories(10 미크론 입자 크기))이 구비된 Waters 150℃ 고온 크로마토그래피 유닛 상에서 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에서 의해 분석한다. 용매는 1,2,4-트리클로로벤젠이며, 주입을 위해 이로부터 약 0.5 중량%의 샘플 용액이 제조된다. 유량은 1.0 밀리리터/분(mm/min)이고, 주입 크기는 100 마이크로리터(μL)이다. 분자량 결정은 좁은 분자량 분포 폴리스티렌 표준물(Polymer Laboratories)을 이들의 용리 부피와 함께 사용하여 추정된다. 등가의 폴리에틸렌 분자량은 (본원에 인용되어 포함되는 문헌[Williams and Ward in Journal of Polymer Science, Polymer Letters, Vol. 6, (621) 1968]에 기재된 바와 같은) 폴리에틸렌 및 폴리스티렌에 대한 적절한 마크-호윙크(Mark-Houwink) 계수를 사용하여 다음 식을 도출함으로써 결정된다: M폴리에틸렌 = (a)(M폴리스티렌)b, 여기서 a는 0.4316이고, b는 1.0이다.
중량 평균 분자량, Mw는 하기 식에 따라 일반 방식으로 계산된다: Mw = ∑(w i )(M i ), 여기서, wi 및 Mi는 각각 GPC 컬럼으로부터 용리되는 i번째 분획의 중량 분율 및 분자량이다. 일반적으로, 에틸렌 중합체의 Mw는 42,000 Da 내지 64,000 Da, 바람직하게는 44,000 Da 내지 61,000 Da, 보다 바람직하게는 46,000 Da 내지 55,000 Da의 범위이다.
일 실시형태에서, 본 개시내용은 코팅된 전도체를 위한 재킷 층으로서 사용하기 위한 가교결합성 조성물을 제공한다. 본원에 사용되는 바와 같이, "재킷 층"은 절연 층을 포함한다. 일 실시형태에서, 재킷 층은 절연 층이다.
일 실시형태에서, 본 개시내용은 코팅된 전도체를 위한 재킷 층을 위한 가교결합성 조성물을 제공하고, 가교결합성 조성물은 (A) 실란-작용기화된 폴리올레핀, (B) 난연제, (C) (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드, (D) 선택적으로 항산화제 및 (E) 실란올 축합 촉매를 포함한다.
일 실시형태에서, 본 개시내용은 (A) 가교결합된 실란-작용기화된 폴리올레핀; (B) 난연제; (C) (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드; (D) 선택적으로 항산화제; 및 (E) 재킷 층의 총 중량을 기준으로 0.000 중량% 내지 10 중량%의 실란올 축합 촉매를 포함하는 코팅된 전도체에 대한 재킷 층을 제공한다.
일 실시형태에서, 본 개시내용은 전도체 및 전도체 상의 코팅을 포함하는 코팅된 전도체를 제공하고, 코팅은 (A) 가교결합된 실란-작용기화된 폴리올레핀; (B) 난연제; (C) (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드; (D) 선택적으로 항산화제; 및 (E) 코팅의 총 중량을 기준으로 0.000 중량% 내지 10 중량%의 실란올 축합 촉매를 포함한다.
실란-작용기화된 폴리올레핀
가교결합성 조성물은 실란-작용기화된 폴리올레핀을 포함한다. 일 실시형태에서, 실란-작용기화된 폴리올레핀은 실란-작용기화된 폴리올레핀의 총 중량을 기준으로 0.1 중량%, 또는 0.3 중량%, 또는 0.5 중량%, 또는 0.8 중량%, 또는 1.0 중량%, 또는 1.2 중량%, 또는 1.5 중량% 내지 1.8 중량%, 또는 2.0 중량%, 또는 2.3 중량%, 또는 2.5 중량%, 또는 3.0 중량%, 또는 3.5 중량%, 또는 4.0 중량%, 또는 4.5 중량%, 또는 5.0 중량%의 실란을 함유한다.
일 실시형태에서, 실란-작용기화된 폴리올레핀은 알파-올레핀/실란 공중합체 또는 실란-그래프팅된 폴리올레핀(Si-g-PO)이다.
알파-올레핀/실란 공중합체는 알파-올레핀(예컨대, 에틸렌)과 가수분해성 실란 단량체(예컨대, 비닐 실란 단량체)의 공중합에 의해 형성된다. 일 실시형태에서, 알파-올레핀/실란 공중합체는 에틸렌, 가수분해성 실란 단량체 및 선택적으로 불포화 에스테르의 공중합에 의해 제조된 에틸렌/실란 공중합체이다. 에틸렌/실란 공중합체의 제조는 예를 들어 미국 특허 제3,225,018호 및 미국 특허 제4,574,133호에 기재되어 있고, 이들의 각각은 본원에 원용되어 포함된다.
실란-그래프팅된 폴리올레핀(Si-g-PO)은 가수분해성 실란 단량체(예컨대, 비닐 실란 단량체)를 베이스 폴리올레핀(예컨대, 폴리에틸렌)의 골격 상에 그래프팅함으로써 형성된다. 일 실시형태에서, 그래프팅은 과산화물과 같은 자유 라디칼 발생제의 존재 하에서 일어난다. 가수분해성 실란 단량체는, Si-g-PO를 최종 물품으로 혼입하거나 배합하기 전에 또는 조성물을 압출하여 최종 물품을 형성하는 것과 동시에 베이스 폴리올레핀의 골격에 그래프팅될 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, Si-g-PO는 Si-g-PO가 (B) 난연제, (C) (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드, (D) 선택적으로 항산화제, (E) 실란올 축합 촉매 및 다른 선택적인 성분과 배합되기 전에 형성된다. 다른 실시형태에서, Si-g-PO는 폴리올레핀, 가수분해성 실란 단량체를 배합하고, 촉매/동시작용제를 (B) 난연제, (C) (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드, (D) 선택적으로 항산화제, (E) 실란올 축합 촉매 및 다른 선택적인 성분과 함께 드래프팅함으로써 형성된다.
Si-g-PO에 대한 베이스 폴리올레핀은 에틸렌계 중합체 또는 프로필렌계 중합체일 수 있다. 일 실시형태에서, 베이스 폴리올레핀은 에틸렌계 중합체이고, 실란-그래프팅된 에틸렌계 중합체(Si-g-PE)를 생성한다. 적합한 에틸렌계 중합체의 비제한적인 예는 에틸렌 단독중합체, 및 불포화 에스테르 및/또는 알파-올레핀과 같은 하나 이상의 중합성 공단량체를 함유하는 에틸렌 혼성중합체를 포함한다.
알파-올레핀/실란 공중합체를 제조하는 데 사용되는 적합한 불포화 에스테르의 비제한적인 예는 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트 또는 비닐 카복실레이트를 포함한다. 적합한 알킬기의 비제한적인 예는 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, t-부틸 등을 포함한다. 일 실시형태에서, 알킬기는 1개, 또는 2 내지 4개, 또는 8개의 탄소 원자를 갖는다. 적합한 알킬 아크릴레이트의 비제한적인 예는 에틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트를 포함한다. 적합한 알킬 메타크릴레이트의 비제한적인 예는 메틸 메타크릴레이트 및 n-부틸 메타크릴레이트를 포함한다. 일 실시형태에서, 카복실레이트기는 2개 내지 5개, 또는 6개, 또는 8개의 탄소 원자를 갖는다. 적합한 비닐 카복실레이트의 비제한적인 예는 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트 및 비닐 부타노에이트를 포함한다.
일 실시형태에서, 실란-작용기화된 폴리올레핀은 실란-작용기화된 폴리에틸렌이다. "실란-작용기화된 폴리에틸렌"은 실란 및 중합체의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상 또는 대부분의 양의 중합된 에틸렌을 함유하는 중합체이다.
일 실시형태에서, 실란-작용기화된 폴리에틸렌은 실란-작용기화된 폴리에틸렌의 총 중량을 기준으로 (i) 50 중량%, 또는 55 중량%, 또는 60 중량%, 또는 65 중량%, 또는 70 중량%, 또는 80 중량%, 또는 90 중량%, 또는 95 중량% 내지 97 중량%, 또는 98 중량%, 또는 99 중량%, 또는 100 중량% 미만의 에틸렌, 및 (ii) 0.1 중량%, 또는 0.3 중량% 또는 0.5 중량%, 또는 0.8 중량%, 또는 1.0 중량%, 또는 1.2 중량%, 또는 1.5 중량% 내지 1.8 중량%, 또는 2.0 중량%, 또는 2.3 중량%, 또는 2.5 중량%, 또는 3.0 중량%, 또는 3.5 중량%, 또는 4.0 중량%, 또는 4.5 중량%, 또는 5.0 중량%의 실란을 함유한다.
일 실시형태에서, 실란-작용기화된 폴리에틸렌은 ASTM D792에 의해 측정될 때 밀도가 0.850 g/cc, 또는 0.860 g/cc, 또는 0.875 g/cc, 또는 0.890 g/cc 내지 0.900 g/cc, 또는 0.910 g/cc, 또는 0.915 g/cc, 또는 0.920 g/cc, 또는 0.930 g/cc, 또는 0.940 g/cc, 또는 0.950 g/cc 또는 0.960 g/cc, 또는 0.965 g/cc이다.
일 실시형태에서, 실란-작용기화된 폴리에틸렌은 ASTM D1238(190℃/2.16 kg)에 따라 측정될 때 용융 지수(MI)가 0.1 g/10분, 또는 0.5 g/10분, 또는 1.0 g/10분, 또는 2 g/10분, 또는 3 g/10분, 또는 5 g/10분, 또는 8 g/10분, 또는 10 g/10분, 또는 15 g/10분, 또는 20 g/10분, 또는 25 g/10분, 또는 30 g/10분 내지 40 g/10분, 또는 45 g/10분, 또는 50 g/10분, 또는 55 g/10분, 또는 60 g/10분, 또는 65 g/10분, 또는 70 g/10분, 또는 75 g/10분, 또는 80 g/10분, 또는 85 g/10분, 또는 90 g/10분이다.
일 실시형태에서, 실란-작용기화된 폴리에틸렌은 에틸렌으로부터 유래된 단위, 가수분해성 실란 단량체로부터 유래된 단위 및 선택적으로 C3, 또는 C4 내지 C6, 또는 C8, 또는 C10, 또는 C12, 또는 C16, 또는 C18, 또는 C20 α-올레핀 및 불포화 에스테르 중 하나 이상으로부터 유래된 단위를 포함하는 에틸렌/실란 공중합체이다. 일 실시형태에서, 에틸렌/실란 공중합체는 유일한 단량체 단위로서 에틸렌 및 가수분해성 실란 단량체를 함유한다.
적합한 에틸렌/실란 공중합체의 비제한적인 예는 SI-LINK™ DFDA-5451 NT 및 SI-LINK™ AC DFDB-5451 NT를 포함하고, 이들 각각은 미국 미시간주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능하다.
일 실시형태에서, 실란-작용기화된 폴리에틸렌은 Si-g-PE이다. Si-g-PE를 위한 베이스 에틸렌계 중합체는 베이스 에틸렌계 중합체의 총 중량을 기준으로, 50 중량%, 또는 55 중량%, 또는 60 중량%, 또는 65 중량%, 또는 70 중량%, 또는 80 중량%, 또는 90 중량%, 또는 95 중량% 내지 97 중량%, 또는 98 중량%, 또는 99 중량%, 또는 100 중량%의 에틸렌을 포함한다.
일 실시형태에서, Si-g-PE에 대한 베이스 에틸렌계 중합체는 ASTM D792에 의해 측정될 때 밀도가 0.850 g/cc, 또는 0.860 g/cc, 또는 0.875 g/cc, 또는 0.890 g/cc 내지 0.900 g/cc, 또는 0.910 g/cc, 또는 0.915 g/cc, 또는 0.920 g/cc, 또는 0.930 g/cc, 또는 0.940 g/cc, 또는 0.950 g/cc 또는 0.960 g/cc, 또는 0.965 g/cc이다.
일 실시형태에서, Si-g-PE에 대한 베이스 에틸렌계 중합체는 ASTM D1238(190℃/2.16 kg)에 따라 측정될 때 용융 지수(MI)가 0.1 g/10분, 또는 0.5 g/10분, 또는 1.0 g/10분, 또는 2 g/10분, 또는 3 g/10분, 또는 5 g/10분, 또는 8 g/10분, 또는 10 g/10분, 또는 15 g/10분, 또는 20 g/10분, 또는 25 g/10분, 또는 30 g/10분 내지 40 g/10분, 또는 45 g/10분, 또는 50 g/10분, 또는 55 g/10분, 또는 60 g/10분, 또는 65 g/10분, 또는 70 g/10분, 또는 75 g/10분, 또는 80 g/10분, 또는 85 g/10분, 또는 90 g/10분이다.
일 실시형태에서, Si-g-PE에 대한 베이스 에틸렌계 중합체는 균질한 중합체이다. 균질한 에틸렌계 중합체는 다분산 지수(Mw/Mn 또는 MWD)가 1.5 내지 3.5의 범위이고, 본질적으로 균질한 공단량체 분포를 가지며, 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의해 측정될 때 단일의 비교적 낮은 융점을 특징으로 한다. 실질적으로 선형인 에틸렌 공중합체(SLEP)는 균질한 에틸렌계 중합체이다. SLEP 및 이의 제조 방법은 미국 특허 제5,741,858호 및 미국 특허 제5,986,028호에 더 자세히 기재되어 있다. 본원에 사용되는 바와 같이, "실질적으로 선형"은 벌크 중합체가 평균 약 0.01개의 장쇄 분지/1000개의 총 탄소(골격 탄소 및 분지 탄소 둘 모두를 포함함), 또는 약 0.05개의 장쇄 분지/1000개의 총 탄소(골격 탄소 및 분지 탄소 둘 모두를 포함함), 또는 약 0.3개의 장쇄 분지/1000개의 총 탄소(골격 탄소 및 분지 탄소 둘 모두를 포함함) 내지 약 1개의 장쇄 분지/1000개의 총 탄소(골격 탄소 및 분지 탄소 둘 모두를 포함함), 또는 약 3개의 장쇄 분지/1000개의 총 탄소(골격 탄소 및 분지 탄소 둘 모두를 포함함)로 치환됨을 의미한다.
"장쇄 분지" 또는 "장쇄 분지화"(LCB)는 공단량체 내의 탄소수보다 적어도 1개 더 적은 탄소의 사슬 길이를 의미한다. 예를 들어, 에틸렌/1-옥텐 SLEP는 적어도 7개의 탄소 길이의 장쇄 분지를 갖는 골격을 갖고, 에틸렌/1-헥센 SLEP는 적어도 5개의 탄소 길이의 장쇄 분지를 갖는다. LCB는 13C 핵 자기 공명(NMR) 분광법을 사용함으로써 확인될 수 있고, 제한된 정도로, 예를 들어 에틸렌 단독중합체에 대해, 이것은 랜달(Randall) 방법을 사용하여 정량화될 수 있다(문헌[Rev. Macromol. Chem. Phys., C29 (2&3). p.285-297]). 미국 특허 제4,500,648호는 LCB 빈도가 식 LCB = b / Mw에 의해 표시될 수 있음을 교시하는데, 여기서 b는 분자당 LCB의 가중 평균수이고, Mw는 중량 평균 분자량이다. 분자량 평균 및 LCB 특성은 겔 투과 크로마토그래피(GPC) 및 고유 점도 방법에 의해 결정된다.
에틸렌 공중합체의 SCB의 하나의 측정은 조성 분포 분지 지수(CDBI: composition distribution branch index)라고도 공지된 단쇄 분지 분포 지수(SCBDI: short chain branch distribution index)이고, 이는 총 공단량체 몰량의 중앙값 50% 내의 공단량체 함량을 갖는 중합체 분자의 중량 %로서 정의된다. 중합체의 SCBDI 또는 CDBI는 예를 들어 문헌[Wild et al., Journal of Polymer Science, Poly. Phys. Ed., Vol. 20, p.441 (1982)] 또는 미국 특허 제4,798,081호에 기술된 바와 같이 온도 상승 용출 분별화(TREF)와 같은 당업계에 공지된 기술로부터 얻은 데이터로부터 용이하게 계산된다. 본 발명에 유용한 실질적으로 선형인 에틸렌 중합체에 대한 SCBDI 또는 CDBI는 전형적으로 약 30% 초과, 바람직하게는 약 50% 초과, 보다 바람직하게는 약 80% 초과, 가장 바람직하게는 약 90% 초과이다.
"중합체 골격" 또는 단지 "골격"은 분리된 분자를 의미하며, "벌크 중합체" 또는 단지 "중합체"는 중합 공정 및 실질적으로 선형인 중합체로부터 생긴 생성물을 의미하고, 이 생성물은 LCB를 갖는 중합체 골격과 LCB가 없는 중합체 골격 둘 다를 포함한다. 따라서, "벌크 중합체"는 중합 동안 형성된 모든 골격을 포함한다. 실질적으로 선형인 중합체의 경우, 모든 골격이 LCB를 가지지는 않지만, 벌크 중합체의 평균 LCB 함량이 용융 레올로지(즉, 용융 파괴 특성)에 긍정적으로 영향을 미치기에 충분한 수의 골격은 그러하다.
일 실시형태에서, Si-g-PE에 대한 베이스 에틸렌계 중합체는 에틸렌/불포화 에스테르 공중합체이다. 불포화 에스테르는 에틸 아크릴레이트와 같은 본원에 개시된 임의의 불포화 에스테르일 수 있다. 일 실시형태에서, Si-g-PE에 대한 베이스 에틸렌계 중합체는 에틸렌/에틸 아크릴레이트(EEA) 공중합체이다.
일 실시형태에서, Si-g-PE에 대한 베이스 에틸렌계 중합체는 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다. α-올레핀은 3개, 또는 4 내지 6개, 또는 8개, 또는 10개, 또는 12개, 또는 16개, 또는 18개, 또는 20개의 탄소 원자를 함유한다. 적합한 α-올레핀의 비제한적인 예는 프로필렌, 부텐, 헥센 및 옥텐을 포함한다. 일 실시형태에서, 에틸렌계 공중합체는 에틸렌/옥텐 공중합체이다. 에틸렌계 공중합체가 에틸렌/α-올레핀 공중합체일 때, Si-g-PO는 실란-그래프팅된 에틸렌/α-올레핀 공중합체이다.
Si-g-PE에 대한 베이스 에틸렌계 중합체로서 유용한 적합한 에틸렌/알파-올레핀 공중합체의 비제한적인 예는 균질하게 분지된, 선형 에틸렌/알파-올레핀 공중합체(예를 들어, Mitsui Petrochemicals Company Limited에 의한 TAFMERTM 및 Exxon Chemical Company에 의한 EXACTTM), 균질하게 분지된, 실질적으로 선형인 에틸렌/알파-올레핀 중합체(예를 들어, The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 AFFINITYTM 플라스토머 및 ENGAGE™ 엘라스토머), 및 올레핀 블록 공중합체(OBC: olefin block copolymer)(예를 들어, The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 INFUSE™ 수지)를 포함한다.
알파-올레핀/실란 공중합체 또는 Si-g-PO를 제조하기 위해 사용된 가수분해성 실란 단량체는 실란-함유 단량체이고, 이는 알파-올레핀(예를 들어, 에틸렌)과 효과적으로 공중합되어 알파-올레핀/실란 공중합체(예를 들어, 에틸렌/실란 공중합체)를 형성하거나, 알파-올레핀 중합체(예를 들어, 폴리올레핀)에 그래프트되어 Si-g-PO를 형성하고, 이로써 가교결합을 허용한다. 예시적인 가수분해성 실란 단량체는 하기 구조를 갖는 것이다:
Figure pct00001
상기 식에서, R'는 수소 원자 또는 메틸기이고; x 및 y는 0 또는 1이되, 단 x가 1일 때, y는 1이고; n은 1 내지 12(종점 포함), 또는 1 내지 4의 정수이고, 각각의 R''는 독립적으로 가수분해성 유기 기, 예컨대 1개 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알콕시기(예를 들어, 메톡시, 에톡시, 부톡시), 아릴옥시 기(예를 들어, 페녹시), 아릴옥시기(예를 들어, 벤질옥시), 1개 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방족 아실옥시 기(예를 들어, 포밀옥시, 아세틸옥시, 프로파노일옥시), 아미노 또는 치환된 아미노기(알킬아미노, 아릴아미노), 또는 1개 내지 6개의 탄소 원자(종점 포함)를 갖는 저급 알킬기이되, 단 3개의 R'' 기 중 1개 이하는 알킬이다.
적합한 가수분해성 실란 단량체의 비제한적인 예는 에틸렌계 불포화 하이드로카빌기, 예를 들어 비닐, 알릴, 이소프로페닐, 부테닐, 사이클로헥세닐 또는 감마-(메트)아크릴옥시 알릴기, 및 가수분해성 기, 예를 들어 하이드로카빌옥시, 하이드로카보닐옥시 또는 하이드로카빌아미노기를 갖는 실란을 포함한다. 가수분해성 기의 예는 메톡시, 에톡시, 포밀옥시, 아세톡시, 프로피오닐옥시 및 알킬 또는 아릴아미노기를 포함한다.
일 실시형태에서, 가수분해성 실란 단량체는 불포화 알콕시 실란, 예컨대 비닐 트리메톡시 실란(VTMS), 비닐 트리에톡시 실란, 비닐 트리아세톡시 실란, 감마-(메트)아크릴옥시, 프로필 트리메톡시 실란 및 이들 실란의 혼합물이다.
일 실시형태에서, 실란-작용기화된 폴리올레핀은 (i) 0.850 g/cc, 또는 0.860 g/cc, 또는 0.875 g/cc, 또는 0.890 g/cc 내지 0.900 g/cc, 또는 0.910 g/cc, 또는 0.915 g/cc, 또는 0.920 g/cc, 또는 0.925 g/cc, 또는 0.930 g/cc, 또는 0.935 g/cc의 밀도; 및 (ii) 0.1 g/10분, 또는 0.5 g/10분, 또는 1.0 g/10분, 또는 2 g/10분, 또는 5 g/10분, 또는 8 g/10분, 또는 10 g/10분, 또는 15 g/10분, 또는 20 g/10분, 또는 25 g/10분, 또는 30 g/10분 내지 35 g/10분, 또는 35 g/10분, 또는 45 g/10분, 또는 50 g/10분, 또는 55 g/10분, 또는 60 g/10분, 또는 65 g/10분, 또는 70 g/10분, 또는 75 g/10분, 또는 80 g/10분, 또는 85 g/10분, 또는 90 g/10분의 용융 지수의 특성 중 하나 이상을 갖는 실란-그래프팅된 에틸렌/C4-C8 알파-올레핀 중합체이고; 일 실시형태에서, 실란-그래프팅된 에틸렌계 중합체는 특징 (i) - (ii) 중 둘 다를 갖는다.
실란-작용기화된 폴리올레핀의 블렌드를 사용할 수 있고, 실란-작용기화된 폴리올레핀(들)은 하나 이상의 다른 중합체를 사용하여, 중합체가 (i) 서로 혼화성이거나 상용성이고, (ii) 실란-작용기화된 폴리올레핀(들)이 블렌드의 70 중량%, 또는 75 중량%, 또는 80 중량%, 또는 85 중량%, 또는 90 중량%, 또는 95 중량%, 또는 98 중량%, 또는 99 중량% 내지 100 중량% 미만을 구성하는 정도까지 희석될 수 있다.
실란-작용기화된 폴리올레핀은 본원에 개시된 2개 이상의 실시형태를 포함할 수 있다.
난연제
가교결합성 조성물은 난연제를 포함한다. 적합한 난연제의 비제한적인 예는 미네랄 충전제, 할로겐화 난연제, 할로겐 비함유 난연제, 및 이들의 조합을 포함한다.
일 실시형태에서, 난연제는 할로겐 비함유 난연제이다. 개시된 조성물의 할로겐 비함유 난연제는 화염의 생성을 방지하거나 억제하거나 지연시킬 수 있다. 본 개시내용에 따른 조성물에 사용하기 위한 할로겐 비함유 난연제의 비제한적인 예는 금속 수산화물, 적인, 실리카, 알루미나, 산화티타늄, 탄소 나노튜브, 활석, 점토, 유기 개질된 점토, 탄산칼슘, 붕산아연, 삼산화안티몬, 규회석, 운모, 옥타몰리브덴산암모늄, 프릿, 중공 유리 마이크구, 팽창성 화합물, 팽창 흑연 및 이들의 조합을 포함한다. 일 실시형태에서, 할로겐 비함유 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탄산칼슘 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
할로겐 비함유 난연제는 선택적으로 8개 내지 24개의 탄소 원자, 또는 12개 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 포화 또는 불포화 카복실산, 또는 상기 산의 금속염으로 표면 처리(코팅)될 수 있다. 예시적인 표면 처리는 미국 특허 제4,255,303호, 미국 특허 제5,034,442호, 미국 특허 제7,514,489호, 미국 특허 제2008/0251273호 및 국제공개 WO 2013/116283호에 기재되어 있다. 대안적으로, 산 또는 염은 표면 처리 절차를 사용하기보다는 동일한 양으로 단지 조성물에 첨가될 수 있다. 실란, 티타네이트, 포스페이트 및 지르코네이트를 포함하는 당업계에 공지된 다른 표면 처리가 또한 사용될 수 있다.
일 실시형태에서, 난연제는 할로겐화 난연제이다. 할로겐화 난연제는 단환식, 이환식 또는 다환식일 수 있는 방향족 또는 지환족 고리에 결합된 적어도 하나의 할로겐 원자를 포함한다. 적어도 하나의 할로겐기 이외의 작용기가 존재할 수 있고, 단 이러한 추가의 작용기는 상기 조성물의 가공 또는 물리적 특징에 부정적으로 영향을 미치지 않는다. 일 실시형태에서, 할로겐화 난연제는 할로겐화 유기 난연제이다. 본 개시내용에 따른 조성물에 사용하기에 적합한 할로겐 비함유 난연제의 상업적으로 입수 가능한 예는 Nabaltec AG로부터 입수 가능한 APYRAL™ 40CD, Magnifin Magnesiaprodukte GmbH & Co KG로부터 입수 가능한 MAGNIFIN™ H5, Reverte로부터 입수 가능한 MicrocarbR 및 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다.
난연제는 본원에 개시된 2개 이상의 실시형태를 포함할 수 있다.
실리콘 블렌드
가교결합성 조성물은 (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드를 포함한다.
본원에 사용되는 바와 같은 두문자어 MQ는
Figure pct00002
결합에 의해 연결된 실록산 단위를 함유하는 유기 규소 화합물에 존재하는 구조 단위의 작용기를 나타내는 4개의 기호 M, D, T 및 Q로부터 유래된다. 단일작용성(M) 단위는 R3SiO1/2를 나타내고; 이작용성(D) 단위는 R2SiO2/2를 나타내고; 삼작용성(T) 단위는 RSiO3/2를 나타내고, 분지된 선형 실록산을 형성시키고; 사작용성(Q) 단위는 가교결합된 및 수지성 조성물을 형성시키는 SiO4/2를 나타낸다. R은 1가 유기 기, 바람직하게는 탄화수소기, 예컨대 메틸을 나타낸다. 그러므로, 실록산이 모든 단일작용성 M 단위 및 사작용성 Q 단위, 또는 95 중량% 이상, 또는 96 중량%, 또는 97 중량% 내지 98 중량%, 또는 99 중량%, 또는 100 중량%의 M 및 Q 단위를 함유할 때 MQ가 사용된다.
MQ 실리콘 수지는 실온(23℃)에서 고체이다.
일 실시형태에서, MQ 실리콘 수지는 비중이 1.00 g/cm3, 또는 1.05 g/cm3, 또는 1.10 g/cm3 내지 1.15 g/cm3, 또는 1.20 g/cm3, 또는 1.25 g/cm3, 또는 1.30 g/cm3이다.
일 실시형태에서, MQ 실리콘 수지는 구조 I을 갖는 화합물이다:
Figure pct00003
(구조 I)
상기 식에서, A는 Q 단위의 몰비이고, 0 초과이고, C는 M 단위의 몰비이고, 0 초과이고, 각각의 R은 독립적으로 하이드록시기, 1가 탄화수소기 또는 1개 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 기능적으로 치환된 탄화수소기이고, "쐐기 결합" 또는 "
Figure pct00004
"는 다른 폴리실록산 사슬에서 Si에 대한 결합을 나타내고, 여기서 A + B는 1.00이다. 일 실시형태에서, 각각의 R은 메틸기이다.
일 실시형태에서, A:C의 비는 1.0:0.5 내지 1.0:1.5이다.
일 실시형태에서, MQ 실리콘 수지는 본원에 기재된 2종 이상의 실리콘 수지의 블렌드이다.
MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 구조 II를 갖는 화합물이다:
(구조 II)
Figure pct00005
상기 식에서, x는 0 또는 1이고, A는 Q 단위 또는 T 단위의 몰비이고, 100 내지 115이고, B는 D 단위의 몰비이고, 0 내지 60이고, C는 M 단위의 몰비이고, 0 내지 30이고, 각각의 R은 독립적으로 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 하이드록실기, 알킬기 또는 아릴기로부터 선택되고, "쐐기 결합" 또는 "
Figure pct00006
"는 다른 폴리실록산 사슬에서 Si에 대한 결합을 나타내고, 여기서 A+B+C는 1.00이고, 단 x가 0일 때, B는 0이 아니다.
일 실시형태에서, MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 선형 실리콘 함유 중합체 또는 분지형 실리콘 함유 중합체이다.
일 실시형태에서, 실리콘 함유 중합체는 폴리실록산이다. 폴리실록산은 일반 구조 (III)을 갖는 중합체이다:
Figure pct00007
(구조 III)
상기 식에서, R2 및 R3은 각각 수소 또는 알킬기이되, 단 실리콘 함유 중합체가 선형 폴리실록산인 경우, R2 및 R3 둘 다는 H 또는 메틸기이어야 한다.
일 실시형태에서, 폴리실록산은 일반 구조 III을 갖고, 여기서 R2 및 R3이 독립적으로 H 또는 메틸기인 선형 폴리실록산이다. 일 실시형태에서, 폴리실록산은 일반 구조 I을 갖고, 여기서 R2 및 R3이 각각 메틸기인 선형 폴리실록산이다.
일 실시형태에서, 폴리실록산은 일반 구조 (IV)를 갖는 분지형 폴리실록산이다:
Figure pct00008
(구조 IV)
상기 식에서, x는 0 또는 1이고, 각각의 R은 독립적으로 하나 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 아릴기이고, A는 가교결합된 단위의 몰비이고 0 초과이고, B는 선형 단위의 몰비이고 0 초과이고, A+B는 1.00이다. 상기 구조 IV에서, 각각의 "쐐기 결합" 또는 "
Figure pct00009
"는 다른 폴리실록산 사슬에서의 Si에 대한 결합을 나타낸다.
일 실시형태에서, A:B 비는 1:99, 또는 5:95, 또는 25:75 내지 95:5, 또는 97:3, 또는 99:1이다.
일 실시형태에서, 분지형 폴리실록산은 선형 단위의 블록 및 가교결합된 단위의 블록을 갖는 블록 폴리실록산, 또는 상이한 구조의 자연 분포를 갖는 가교결합된 단위와 선형 단위의 랜덤한 평형 분포를 갖는 랜덤 폴리실록산이다.
일 실시형태에서, MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 반응성 실리콘 오일 또는 비반응성 실리콘 오일이다. 추가로, 일 실시형태에서, MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 폴리실록산이고, 폴리실록산은 반응성 폴리실록산 또는 비반응성 폴리실록산이다. 일 실시형태에서, MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 선형 반응성 폴리실록산, 선형 비반응성 폴리실록산, 분지형 반응성 폴리실록산 또는 분지형 비반응성 폴리실록산으로부터 선택된 폴리실록산이다. 반응성 폴리실록산은 적어도 하나의 말단 작용기, 즉 중합체의 말단 상의 작용기를 포함한다. 적합한 작용기의 비제한적인 예는 가수분해 및/또는 축합 반응을 거칠 수 있는 기, 예컨대 하이드록시실록시기, 트리메톡시실록시기 및 알콕시실록시기를 포함한다. 비반응성 폴리실록산은 말단 알킬 또는 방향족 기를 갖는다.
일 실시형태에서, MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 아릴기 대 알킬기 비가 0:0, 또는 0.05:1, 또는 0.1:1, 또는 0.2:1, 또는 0.3:1, 또는 0.4:1, 또는 0.5:1 내지 0.6:1, 또는 0.7:1, 또는 0.8:1, 또는 0.9:1, 또는 1:1인 반응성 폴리실록산이다. 일 실시형태에서, MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 오직 메틸 및 페닐(작용기화된 또는 비작용기화된) 기를 함유하는 반응성 폴리실록산이다. 페닐 분지 대 메틸 분지의 비는 0.1:1, 또는 0.2:1, 또는 0.3:1, 또는 0.4:1, 또는 0.5:1 내지 0.6:1, 또는 0.7:1, 또는 0.8:1, 또는 0.9:1, 또는 1:1이다.
일 실시형태에서, MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 치환도가 1.00, 또는 1.05, 또는 1.10, 또는 1.15, 또는 1.20 내지 1.25, 또는 1.50, 또는 1.70, 또는 1.75, 또는 1.80, 또는 1.85, 또는 1.90, 또는 1.95, 또는 2.00인 분지형 반응성 폴리실록산이다.
적합한 선형 폴리실록산의 비제한적인 예는 선형 폴리디메틸실록산(PDMS), 선형 폴리(에틸-메틸실록산) 및 이들의 조합을 포함한다. 비반응성 선형 폴리실록산의 비제한적인 예는, Dow Corning으로부터 입수 가능한 말단 -Si(CH3)3 기를 갖는 폴리디메틸실록산 중합체인 PMX-200이다. 반응성 선형 폴리실록산의 비제한적인 예는, Dow Corning으로부터 입수 가능한, 말단 실란올(예를 들어, -Si(CH3)2OH) 작용기를 갖는 폴리디메틸실록산 중합체인 XIAMETER® OHX-4000이다. 적합한 반응성 분지형 폴리실록산의 비제한적인 예는, Dow Corning으로부터 입수 가능한, 15% 내지 18%의 총 메톡시 함량을 갖는 미반응 메톡시실란 말단 기를 갖는 페닐메틸 실란 중합체 유체(0.25:1 페닐:메틸)인 Dow Corning 3037을 포함한다.
일 실시형태에서, MQ 실리콘 이외의 실리콘은 본원에 기재된 바와 같은 2개 이상의 실리콘 오일의 혼합물이다.
실리콘 블렌드는 MQ 실리콘 : MQ 실리콘 이외의 실리콘 비가 90:10, 또는 80:20, 또는 70:30 내지 30:70, 또는 20:80, 또는 10:90이다. 일 실시형태에서, MQ 실리콘 : MQ 실리콘 이외의 실리콘 비는 9:1, 또는 4:1, 또는 7:3, 또는 2:1, 또는 1:1 내지 1:2, 또는 3:7, 또는 1:4, 또는 1:9이다.
실리콘 블렌드는 본원에 개시된 2개 이상의 실시형태를 포함할 수 있다.
항산화제
"항산화제"는 중합체의 가공 동안 일어날 수 있는 산화를 최소화하기 위해 사용될 수 있는 화학적 화합물의 유형 또는 부류를 지칭한다. 적합한 항산화제는 고분자량 장애 페놀 및 다작용성 페놀, 예컨대 황 및 인 함유 페놀을 포함한다. 대표적인 장애 페놀은 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시벤질)-벤젠; 펜타에리트리틸 테트라키스-3(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트; n-옥타데실-3(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트; 4,4'-메틸렌비스(2,6-tert-부틸-페놀); 4,4'-티오비스(6-tert-부틸-o-크레졸); 2,6-디-tert-부틸페놀; 6-(4-하이드록시페녹시)-2,4-비스(n-옥틸-티오)-1,3,5 트리아진; 디-n-옥틸티오)에틸 3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시-벤조에이트; 및 소르비톨 헥사[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시-페닐)-프로피오네이트]를 포함한다. 일 실시형태에서, 상기 조성물은 BASF로부터 Irganox® 1010으로 입수 가능한, 펜타에리트리톨 테트라키스(3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트)를 포함한다.
실란올 축합 촉매
일 실시형태에서, 가교결합성 조성물은 실란올 축합 촉매, 예컨대 루이스 및 브뢴스테드 산 및 염기를 포함한다. "실란올 축합 촉매"는 실란-작용기화된 폴리올레핀의 가교결합을 촉진한다. 루이스 산은 루이스 염기로부터 전자 쌍을 받아들일 수 있는 화학 종이다. 루이스 염기는 루이스 산에 전자 쌍을 줄 수 있는 화학 종이다. 적합한 루이스 산의 비제한적인 예는 주석 카복실레이트, 예컨대 디부틸주석 디라우레이트(DBTDL), 디메틸 하이드록시 주석 올레에이트, 디옥틸 주석 말레에이트, 디-n-부틸 주석 말레에이트, 디부틸주석 디아세테이트, 디부틸주석 디옥토에이트, 제1 주석 아세테이트, 제1 주석 옥토에이트, 및 다양한 다른 유기 금속 화합물, 예컨대 납 나프테네이트, 아연 카프릴레이트 및 코발트 나프테네이트를 포함한다. 적합한 루이스 염기의 비제한적인 예는 1차 아민, 2차 아민 및 3차 아민을 포함한다. 실란올 축합 촉매는 전형적으로 수분 경화 분야에 사용된다.
실란올 축합 촉매는 케이블 제조 공정 동안 가교결합성 조성물에 첨가된다. 그러므로, 실란-작용기화된 폴리올레핀은 압출기를 떠난 후 가교결합의 완료된 상태로 압출기를 떠나기 전에, 그것이 저장되거나, 수송되거나 또는 사용되는 환경에 존재하는 습기에 노출 시에 약간의 가교결합을 겪을 수 있지만, 대부분의 가교결합은 최종 조성물이 수분(예를 들어, 사우나조(sauna bath) 또는 냉각조)에 노출될 때까지 지연된다.
일 실시형태에서, 상기 실란올 축합 촉매는 촉매 마스터배치 블렌드에 포함되고, 촉매 마스터배치는 상기 조성물에 포함된다. 촉매 마스터배치는 하나 이상의 담체 수지 중에 실란올 축합 촉매를 포함한다. 일 실시형태에서, 담체 수지는 실란으로 작용기화되어 실란-작용기화된 폴리올레핀이 되는 폴리올레핀 수지와 동일하거나, 본 조성물 중에서 반응성이 아닌 다른 중합체이다. 일 실시형태에서, 담체 수지는 둘 이상의 이러한 수지의 블렌드이다. 적합한 담체 수지의 비제한적인 예는 폴리올레핀 단독중합체(예를 들어, 폴리프로필렌 단독중합체, 폴리에틸렌 단독중합체), 프로필렌/알파-올레핀 중합체 및 에틸렌/알파-올레핀 중합체를 포함한다.
적합한 촉매 마스터배치의 비제한적인 예는 SI-LINK™ DFDA-5481 Natural 및 SI-LINK™ AC DFDA-5488 NT를 포함하는 The Dow Chemical Company로부터 상표명 SI-LINK™ 하에 판매되는 것을 포함한다. SI-LINK™ DFDA-5481 Natural은 1-부텐/에텐 중합체, 에텐 단독중합체, 페놀계 화합물 항산화제, 디부틸주석 디라우레이트(DBTDL)(실란올 축합 촉매)와 페놀성 하이드라지드 화합물의 블렌드를 함유하는 촉매 마스터배치이다. SI-LINK™ AC DFDA-5488 NT는 열가소성 중합체, 페놀성 화합물 항산화제와 소수성 산 촉매(실란올 축합 촉매)의 블렌드를 함유하는 촉매 마스터배치이다.
일 실시형태에서, 실란올 축합 촉매는 본원에 기재된 바와 같은 둘 이상의 실란올 축합 촉매의 블렌드이다.
실란올 축합 촉매는 본원에 개시된 2개 이상의 실시형태를 포함할 수 있다.
선택적인 첨가제
일 실시형태에서, 가교결합성 조성물은 하나 이상의 선택적인 첨가제를 포함한다. 적합한 첨가제의 비제한적인 예는 커플링제(예를 들어, 극성 기 작용기화된 폴리올레핀), 금속 불활성화제(예를 들어, 옥살릴 비스(벤질리덴) 하이드라지드 (OABH)), 수분 소거제(예를 들어, 알콕시 실란), 항산화제, 블로킹 방지제(anti-blocking agent), 안정화제, 착색제, 자외선(UV) 흡수제 또는 안정화제(예를 들어, 장애 아민 광 안정제(HALS) 및 이산화티타늄), 다른 난연제, 상용화제, 충전제 및 가공 보조제를 포함한다.
금속 불활성화제는 금속 표면 및 미량의 금속 광물의 촉매 작용을 억제한다. 금속 불활성화제는 미량의 금속 및 금속 표면을 예를 들어 봉쇄에 의해 불활성 형태로 전환시킨다. 적합한 금속 불활성화제의 비제한적인 예는 1,2-비스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시하이드로신나모일)하이드라진, 2,2'-옥사미도 비스[에틸 3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트] 및 옥살릴 비스(벤질리덴하이드라지드)(OABH)를 포함한다. 일 실시형태에서, 가교결합성 조성물은 OABH를 포함한다.
수분 소거제는 가교결합성 조성물 내의 원치 않는 물을 제거하거나 불활성화하여 가교결합성 조성물에서의 원치 않는 (조기) 가교결합 및 다른 물로 개시되는 반응을 방지한다. 수분 소거제의 비제한적인 예는 오르토 에스테르, 아세탈, 케탈 또는 실란, 예를 들어 알콕시 실란으로부터 선택된 유기 화합물을 포함한다. 일 실시형태에서, 수분 소거제는 알콕시 실란이다.
가교결합성 조성물
일 실시형태에서, 재킷 층은 (A) 실란-작용기화된 폴리올레핀; (B) 난연제; (C) (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드; (D) 선택적으로 항산화제; 및 (E) 실란올 축합 촉매를 포함하는 가교결합성 조성물의 반응 생성물이다.
일 실시형태에서, 실란-작용기화된 폴리올레핀은 가교결합성 조성물의 총 중량을 기준으로 10 중량%, 또는 20 중량%, 또는 30 중량%, 또는 40 중량%, 또는 50 중량% 내지 60 중량%, 또는 70 중량%, 또는 80 중량%, 또는 90 중량%, 또는 95 중량%, 또는 99 중량%의 양으로 존재한다.
일 실시형태에서, 난연제는 가교결합성 조성물의 총 중량을 기준으로 0 중량% 초과, 또는 10 중량%, 또는 20 중량%, 또는 30 중량%, 또는 40 중량% 내지 50 중량%, 또는 60 중량%, 또는 70 중량%, 또는 80 중량%, 또는 90 중량%의 양으로 존재한다.
실리콘 블렌드는 가교결합성 조성물의 총 중량을 기준으로 0 중량% 초과, 또는 1 중량%, 또는 2 중량%, 또는 3 중량%, 또는 4 중량%, 또는 5 중량% 내지 6 중량%, 또는 7 중량%, 또는 8 중량%, 또는 9 중량%, 또는 10 중량%의 양으로 존재한다. 일 실시형태에서, 실리콘 블렌드는 가교결합성 조성물의 총 중량을 기준으로 1.0 중량%, 또는 1.5 중량%, 또는 2.0 중량%, 또는 2.25 중량%, 또는 2.5 중량% 내지 2.75 중량%, 또는 3.0 중량%, 또는 3.25 중량%, 또는 3.5 중량%, 또는 4.0 중량%, 또는 5.0 중량%의 양으로 존재한다. 일 실시형태에서, (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘으로 이루어진 실리콘 블렌드는 가교결합성 조성물의 총 중량을 기준으로 0 중량% 초과, 또는 1 중량%, 또는 2 중량%, 또는 3 중량%, 또는 4 중량%, 또는 5 중량% 내지 6 중량%, 또는 7 중량%, 또는 8 중량%, 또는 9 중량%, 또는 10 중량%를 포함하고, MQ 실리콘 : MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘 비는 9:1, 또는 4:1, 또는 7:3, 또는 2:1, 또는 1:1 내지 1:2, 또는 3:7, 또는 1:4, 또는 1:9이다.
MQ 실리콘 수지는 가교결합성 조성물의 총 중량을 기준으로 0 중량% 초과, 또는 1 중량%, 또는 2 중량%, 또는 3 중량%, 또는 4 중량%, 또는 5 중량% 내지 6 중량%, 또는 7 중량%, 또는 8 중량%, 또는 9 중량%, 또는 10 중량%의 양으로 가교결합성 조성물에 존재한다.
MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 가교결합성 조성물의 총 중량을 기준으로 0 중량% 초과, 또는 1 중량%, 또는 2 중량%, 또는 3 중량%, 또는 4 중량%, 또는 5 중량% 내지 6 중량%, 또는 7 중량%, 또는 8 중량%, 또는 9 중량%, 또는 10 중량%의 양으로 가교결합성 조성물에 존재한다.
일 실시형태에서, 항산화제는 가교결합성 조성물의 총 중량을 기준으로 0 중량%, 또는 0 중량% 초과, 또는 0.01 중량%, 또는 0.02 중량%, 또는 0.03 중량%, 또는 0.04 중량%, 또는 0.05 중량%, 또는 0.06 중량%, 또는 0.07 중량%, 또는 0.08 중량%, 또는 0.09 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 0.12 중량%, 또는 0.14 중량%, 또는 0.16 중량%, 또는 0.18 중량%, 또는 0.2 중량%, 또는 0.25 중량%, 또는 0.3 중량%, 또는 0.5 중량%, 또는 1 중량%, 또는 2 중량%의 양으로 존재한다.
일 실시형태에서, 실란올 축합 촉매는 가교결합성 조성물의 총 중량을 기준으로 0.002 중량%, 또는 0.005 중량%, 또는 0.01 중량%, 또는 0.02 중량%, 또는 0.05 중량%, 또는 0.08 중량%, 또는 0.1 중량%, 또는 0.15 중량%, 또는 0.2 중량%, 또는 0.3 중량%, 또는 0.4 중량%, 또는 0.5 중량%, 또는 0.6 중량%, 또는 0.8 중량%, 또는 1.0 중량% 내지 1.5 중량%, 또는 2 중량%, 또는 4 중량%, 또는 5 중량%, 또는 6 중량%, 또는 8 중량%, 또는 10 중량%, 또는 15 중량%, 또는 20 중량%의 양으로 존재한다. 일 실시형태에서, 실란올 축합 촉매는 촉매 마스터배치의 형태로 제공되고, 상기 조성물은 가교결합성 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 중량%, 또는 1.0 중량%, 또는 2.0 중량%, 또는 3.0 중량%, 또는 4.0 중량% 내지 5.0 중량%, 또는 6.0 중량%, 또는 7.0 중량%, 또는 8.0 중량%, 또는 9.0 중량%, 또는 10.0 중량%, 또는 15.0 중량%, 또는 20.0 중량%의 촉매 마스터배치를 함유한다.
일 실시형태에서, 금속 불활성화제는 가교결합성 조성물의 총 중량을 기준으로 0 중량%, 또는 0 중량% 초과, 또는 0.01 중량%, 또는 0.02 중량%, 또는 0.03 중량%, 또는 0.04 중량%, 또는 0.05 중량%, 또는 0.1 중량%, 또는 0.5 중량%, 또는 1 중량%, 또는 2 중량%, 또는 3 중량% 내지 5 중량%, 또는 6 중량%, 또는 7 중량%, 또는 8 중량%, 또는 9 중량% 또는 10 중량%의 양으로 존재한다.
일 실시형태에서, 수분 소거제는 가교결합성 조성물의 총 중량을 기준으로 0 중량%, 또는 0 중량% 초과, 또는 0.01 중량%, 또는 0.02 중량%, 또는 0.03 중량%, 또는 0.04 중량%, 또는 0.05 중량%, 또는 0.1 중량%, 또는 0.2 중량% 내지 0.3 중량%, 또는 0.5 중량%, 또는 0.75 중량%, 또는 1.0 중량%, 또는 1.5 중량%, 또는 2.0 중량%, 또는 3.0 중량%의 양으로 존재한다.
일 실시형태에서, 하나 이상의 첨가제, 예를 들어 블로킹 방지제, 안정화제, 착색제, UV 흡수제 또는 안정화제, 다른 난연제, 상용화제, 충전제 및 가공 보조제는 가교결합성 조성물의 총 중량을 기준으로 0 중량%, 또는 0 중량% 초과, 또는 0.01 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 1 중량%, 또는 2 중량%, 또는 3 중량% 또는 5 중량%, 또는 10 중량%의 양으로 존재한다.
가교결합성 조성물은 개별 성분과 첨가제를 건식 블렌딩 또는 용융 블렌딩함으로써 제조될 수 있다. 용융 블렌드는 추후 사용을 위하여 펠릿화되거나 압출기로 즉시 이송될 수 있어서 절연 층 또는 재킷 층 및/또는 코팅된 전도체를 형성할 수 있다. 편의상, 소정의 성분은 예를 들어 용융 가공에 의해 또는 마스터배치 내로 예비혼합될 수 있다.
일 실시형태에서, 가교결합성 조성물은 수분 경화성이다.
가교결합성 조성물은 본원에 개시된 2개 이상의 실시형태를 포함할 수 있다.
재킷 층
일 실시형태에서, 가교결합성 조성물은 재킷 층을 형성하는 데 사용된다. 일 실시형태에서, 재킷 층은 절연 층이다.
재킷 층을 생성하기 위한 방법은 가교결합성 조성물을 적어도 실란-작용기화된 폴리올레핀의 용융 온도까지 가열하는 단계 및 이후 중합체 용융 블렌드를 전도체 상에 압출하는 단계를 포함한다. 용어 "상에"는 용융 블렌드와 전도체 사이의 직접 접촉 또는 간접 접촉을 포함한다. 용융 블렌드는 압출 가능한 상태이다.
재킷 층은 가교결합된다. 일 실시형태에서, 가교결합은 압출기 내에서 단지 최소한의 정도로 시작한다. 다른 실시형태에서, 가교결합은 조성물이 수분에 대한 노출에 의해 경화("수분 경화")될 때까지 지연된다.
본원에 사용되는 바와 같이, "수분 경화"는 실란-작용기화된 폴리올레핀이 물에 노출됨으로써 가수분해성 기가 가수분해되어서, 실란올기가 생성되고, 이후 실란올 기가 (실란올 축합 촉매의 도움으로) 축합을 거쳐서 실란 결합을 형성하는 것이다. 실란 결합은 중합체 사슬과 커플링되거나, 그렇지 않으면 가교결합되어 실란-커플링된 폴리올레핀 또는 실란-가교결합된 폴리올레핀을 생성한다. 수분 경화 반응의 도식적 표현이 하기 반응 (V)에 제공된다.
Figure pct00010
일 실시형태에서, 수분은 물이다. 일 실시형태에서, 수분 경화는 재킷 층 또는 코팅된 전도체를 습기 형태의 물(예를 들어, 기체 상태의 물 또는 증기)에 노출시킴으로써 또는 절연 층 또는 재킷 층 또는 코팅된 전도체를 수조 중에 액침함으로써 수행된다. 상대 습도는 100% 정도로 높을 수 있다.
일 실시형태에서, 수분 경화는 실온(주위 조건)에서 100℃에 이르기까지의 온도에서 1시간, 또는 4시간, 또는 12시간, 또는 24시간, 또는 3일, 또는 5일 내지 6일, 또는 8일, 또는 10일, 또는 12일, 또는 14일, 또는 28일, 또는 60일의 기간 동안 발생한다.
일 실시형태에서, 본 개시내용은 (A) 실란-작용기화된 폴리올레핀, (B) 난연제, (C) (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드, (D) 선택적으로 항산화제, 및 (E) 0.000 중량% 내지 20 중량%의 실란올 축합 촉매를 포함하는 코팅된 전도체를 위한 재킷 층을 제공한다.
일 실시형태에서, 실란-작용기화된 폴리올레핀은 재킷 층의 총 중량을 기준으로 10 중량%, 또는 20 중량%, 또는 30 중량%, 또는 40 중량%, 또는 50 중량% 내지 60 중량%, 또는 70 중량%, 또는 80 중량%, 또는 90 중량%, 또는 95 중량%, 또는 99 중량%의 양으로 존재한다.
일 실시형태에서, 난연제는 재킷 층의 총 중량을 기준으로 0 중량% 초과, 또는 10 중량%, 또는 20 중량%, 또는 30 중량%, 또는 40 중량% 내지 50 중량%, 또는 60 중량%, 또는 70 중량%, 또는 80 중량%, 또는 90 중량%의 양으로 존재한다.
일 실시형태에서, (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘으로 이루어진 실리콘 블렌드는 재킷 층의 총 중량을 기준으로 0 중량% 초과, 또는 1 중량%, 또는 2 중량%, 또는 3 중량%, 또는 4 중량%, 또는 5 중량% 내지 6 중량%, 또는 7 중량%, 또는 8 중량%, 또는 9 중량%, 또는 10 중량%를 포함하고, MQ 실리콘 : MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘 비는 9:1, 또는 4:1, 또는 7:3, 또는 2:1, 또는 1:1 내지 1:2, 또는 3:7, 또는 1:4, 또는 1:9이다.
일 실시형태에서, 항산화제는 재킷 층의 총 중량을 기준으로 0 중량%, 또는 0 중량% 초과, 또는 0.01 중량%, 또는 0.02 중량%, 또는 0.03 중량%, 또는 0.04 중량%, 또는 0.05 중량%, 또는 0.06 중량%, 또는 0.07 중량%, 또는 0.08 중량%, 또는 0.09 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 0.12 중량%, 또는 0.14 중량%, 또는 0.16 중량%, 또는 0.18 중량%, 또는 0.2 중량%, 또는 0.25 중량%, 또는 0.3 중량%, 또는 0.5 중량%, 또는 1 중량%, 또는 2 중량%의 양으로 존재한다.
일 실시형태에서, 실란올 축합 촉매는 재킷 층의 총 중량을 기준으로 0.000 중량%, 또는 0.002 wt%, 또는 0.005 중량%, 또는 0.01 중량%, 또는 0.02 중량%, 또는 0.05 중량%, 또는 0.08 중량%, 또는 0.1 중량%, 또는 0.15 중량%, 또는 0.2 중량%, 또는 0.3 중량%, 또는 0.4 중량%, 또는 0.5 중량%, 또는 0.6 중량%, 또는 0.8 중량%, 또는 1.0 중량% 내지 1.5 중량%, 또는 2 중량%, 또는 4 중량%, 또는 5 중량%, 또는 6 중량%, 또는 8 중량%, 또는 10 중량%, 또는 15 중량%, 또는 20 중량%의 양으로 존재한다.
일 실시형태에서, 금속 불활성화제는 재킷 층의 총 중량을 기준으로 0 중량%, 또는 0 중량% 초과, 또는 0.01 중량%, 또는 0.02 중량%, 또는 0.03 중량%, 또는 0.04 중량%, 또는 0.05 중량%, 또는 0.1 중량%, 또는 0.5 중량%, 또는 1 중량%, 또는 2 중량%, 또는 3 중량% 내지 5 중량%, 또는 6 중량%, 또는 7 중량%, 또는 8 중량%, 또는 9 중량% 또는 10 중량%의 양으로 존재한다.
일 실시형태에서, 수분 소거제는 재킷 층의 총 중량을 기준으로 0 중량%, 또는 0 중량% 초과, 또는 0.01 중량%, 또는 0.02 중량%, 또는 0.03 중량%, 또는 0.04 중량%, 또는 0.05 중량%, 또는 0.1 중량%, 또는 0.2 중량% 내지 0.3 중량%, 또는 0.5 중량%, 또는 0.75 중량%, 또는 1.0 중량%, 또는 1.5 중량%, 또는 2.0 중량%, 또는 3.0 중량%의 양으로 존재한다.
일 실시형태에서, 하나 이상의 첨가제, 예를 들어 블로킹 방지제, 안정화제, 착색제, UV 흡수제 또는 안정제, 다른 난연제, 상용화제, 충전제 및 가공 보조제는 재킷 층의 총 중량을 기준으로 0 중량%, 또는 0 중량% 초과, 또는 0.01 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 1 중량%, 또는 2 중량%, 또는 3 중량% 또는 5 중량%, 또는 10 중량%의 양으로 존재한다.
일 실시형태에서, 재킷 층은 두께가 5 밀, 또는 10 밀, 또는 15 밀, 또는 20 밀 내지 25 밀, 또는 30 밀, 또는 35 밀, 또는 40 밀, 또는 50 밀, 또는 75 밀, 또는 100 밀이다.
일 실시형태에서, 재킷 층은 수평 화염(Horizontal Flame) UL 2556에 정의된 바와 같은 수평 연소 시험에 합격한다. 재킷 층은 수평 연소 시험에 합격하기 위해 100 mm 미만의 총 차르를 가져야 한다. 일 실시형태에서, 재킷 층은 수평 연소 시험 동안 총 차르가 20 mm, 또는 25 mm, 또는 30 mm 내지 50 mm, 또는 55 mm, 또는 60 mm, 또는 70 mm, 또는 75 mm, 또는 80 mm, 또는 90 mm, 또는 100 mm 미만이다.
일 실시형태에서, 재킷 층은 ASTM D638에 따라 측정될 때 1500 psi 초과, 또는 1550 psi, 또는 1600 psi, 또는 1650 psi 내지 1700 psi, 또는 1750 psi, 또는 1800 psi, 또는 1850 psi, 또는 1900 psi, 또는 1950 psi의 인장 강도를 갖는다.
일 실시형태에서, 재킷 층은 ASTM D638에 따라 측정될 때 200% 초과, 또는 225%, 또는 250%, 또는 275% 내지 300%, 또는 325%, 또는 350%, 또는 375%, 또는 400%의 인장 신율을 갖는다.
일 실시형태에서, 재킷 층은 0 μin, 또는 0 μin 초과, 또는 10 μin, 또는 20 μin 내지 30 μin 이하, 또는 40 μin 이하, 또는 50 μin 이하, 또는 60 μin 이하, 또는 70 μin 이하, 또는 80 μin 이하, 또는 90 μin 이하, 또는 100 μin 이하의 표면 조도(14AWG 고체 구리 전도체로 압출됨, 재킷 층의 30 밀 벽 두께; 와이어 조도 Ra)를 갖는다.
일 실시형태에서, 재킷 층은 더 낮은 실리콘 유체 추출을 갖는다. 상기 기재된 바와 같이, 실리콘 유체 추출을 시험하기 위해, (실란올 축합 촉매가 없는) 가교결합성 조성물의 배합된 샘플은 용융 압축에 의해 제조된다. 일 실시형태에서, 배합된 샘플은 0 mg/g, 또는 0 mg/g 초과, 또는 0.100 mg/g, 또는 0.150 mg/g, 또는 0.200 mg/g, 또는 0.250 mg/g, 또는 0.300 mg/g 내지 0.350 mg/g, 또는 0.400 mg/g, 또는 0.450 mg/g, 또는 0.500 mg/g, 또는 0.550 mg/g, 또는 0.600 mg/g, 또는 0.700 mg/g, 또는 0.800 mg/g, 또는 0.900 mg/g, 또는 1.000 mg/g 미만의 실리콘 유체 추출을 갖는다.
일 실시형태에서, 재킷 층은 수평 연소 시험에 합격하고, ASTM D638에 따라 측정될 때 1500 psi 초과, 또는 1550 psi, 또는 1600 psi, 또는 1650 psi 내지 1700 psi, 또는 1750 psi, 또는 1800 psi, 또는 1850 psi, 또는 1900 psi, 또는 1950 psi의 인장 강도를 갖는다.
재킷 층 1: 일 실시형태에서, 재킷 층은 (A) 재킷 층의 총 중량을 기준으로 40 중량%, 또는 45 중량%, 또는 47 중량%, 또는 50 중량% 내지 52 중량%, 또는 55 중량%, 또는 60 중량%의 실란-그래프팅된 폴리에틸렌; (B) 재킷 층의 총 중량을 기준으로 40 중량%, 또는 42 중량%, 또는 44 중량%, 또는 46 중량%, 또는 48 중량% 내지 50 중량%, 또는 52 중량%, 또는 54 중량%, 또는 56 중량%의 할로겐 비함유 난연제; (C) 재킷 층의 총 중량을 기준으로 1.00 중량%, 또는 1.25 중량%, 또는 1.50 중량%, 또는 1.75 중량%, 또는 2.00 중량% 내지 2.25 중량%, 또는 2.50 중량%, 또는 2.75 중량%, 또는 3.00 중량%, 또는 3.25 중량%, 또는 3.5 중량%의 실리콘 블렌드(여기서, 실리콘 블렌드는 0.5:1, 또는 1:1, 또는 1.5:1, 또는 2:1 내지 1:2, 또는 1:1.5, 또는 1:1, 또는 1:0.5의 MQ 실리콘 : MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘 비에서 (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘으로 이루어짐); (D) 재킷 층의 총 중량을 기준으로 0.14 중량%, 또는 0.16 중량%, 또는 0.18 중량%, 또는 0.20 중량% 내지 0.22 중량%, 또는 0.24 중량%, 또는 0.26 중량%, 또는 0.28 중량%, 또는 0.30 중량%의 항산화제; 및 (E) 재킷 층의 총 중량을 기준으로 0.00 중량%, 또는 0.001 중량%, 또는 0.002 중량%, 또는 0.005 중량%, 또는 0.01 중량%, 또는 0.02 중량%, 또는 0.05 중량%, 또는 0.08 중량%, 또는 0.1 중량%, 또는 0.15 중량%, 또는 0.2 중량%, 또는 0.3 중량%, 또는 0.4 중량%, 또는 0.5 중량% 내지 0.6 중량%, 또는 0.8 중량%, 또는 1.0 중량%, 또는 1.5 중량%, 또는 2 중량%, 또는 4 중량%의 실란올 축합 촉매를 포함한다.
재킷 층 2: 일 실시형태에서, 재킷 층은 (A) 재킷 층의 총 중량을 기준으로 40 중량%, 또는 45 중량% 내지 47 중량%, 또는 50 중량%, 또는 52 중량%의 실란-그래프팅된 폴리에틸렌; (B) 재킷 층의 총 중량을 기준으로 44 중량%, 또는 46 중량%, 또는 48 중량% 내지 50 중량%, 또는 52 중량%, 또는 54 중량%의 할로겐 비함유 난연제; (C) 재킷 층의 총 중량을 기준으로 1.50 중량%, 또는 1.75 중량%, 또는 2.00 중량% 내지 2.50 중량%, 또는 2.75 중량%, 또는 3.00 중량%, 또는 3.25 중량%의 실리콘 블렌드(여기서, 실리콘 블렌드는 0.5:1, 또는 1:1, 또는 1.5:1, 또는 2:1 내지 1:2, 또는 1:1.5, 또는 1:1, 또는 1:0.5의 MQ 실리콘:폴리실록산 비에서 (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) 폴리실록산인 MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘으로 이루어짐); (D) 재킷 층의 총 중량을 기준으로 0.18 중량%, 또는 0.20 중량% 내지 0.22 중량%, 또는 0.24 중량%, 또는 0.26 중량%의 항산화제; 및 (E) 재킷 층의 총 중량을 기준으로 0.00 중량%, 또는 0.001 중량%, 또는 0.002 중량%, 또는 0.005 중량%, 또는 0.01 중량%, 또는 0.02 중량%, 또는 0.05 중량%, 또는 0.08 중량%, 또는 0.1 중량%, 또는 0.15 중량%, 또는 0.2 중량%, 또는 0.3 중량%, 또는 0.4 중량%, 또는 0.5 중량% 내지 0.6 중량%, 또는 0.8 중량%, 또는 1.0 중량%, 또는 1.5 중량%, 또는 2 중량%, 또는 4 중량%의 실란올 축합 촉매를 포함한다.
일 실시형태에서, 절연 층은 (i) 수평 연소 시험에 합격하는 특성; 및/또는 (ii) ASTM D638에 따라 측정될 때 1500 psi 초과, 또는 1550 psi, 또는 1600 psi, 또는 1650 psi 내지 1700 psi, 또는 1750 psi, 또는 1800 psi, 또는 1850 psi, 또는 1900 psi, 또는 1950 psi의 인장 강도; 및/또는 (iii) ASTM D638에 따라 측정될 때 200% 초과, 또는 225%, 또는 250%, 또는 275% 내지 300%, 또는 325%, 또는 350%, 또는 375%, 또는 400%의 인장 신율; 및/또는 (iv) 0 μin, 또는 0 μin 초과, 또는 10 μin, 또는 20 μin 내지 30 μin 이하, 또는 40 μin 이하, 또는 50 μin 이하, 또는 60 μin 이하, 또는 70 μin 이하, 또는 80 μin 이하, 또는 90 μin 이하, 또는 100 μin 이하의 표면 조도를 갖는 특성 중 하나, 일부 또는 모두를 갖는 재킷 층 1 또는 재킷 층 2에 따른다. 일 실시형태에서, 절연 층 또는 재킷 층은 특성 (i) 내지 (iv)의 적어도 2가지, 적어도 3가지, 또는 4가지 모두를 갖는다.
일 실시형태에서, 재킷 층은 재킷 층 1 또는 재킷 층 2에 따르고, 여기서 MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 반응성 분지형 폴리실록산이고, 재킷 층은 (i) 수평 연소 시험에 합격하는 특성; 및/또는 (ii) ASTM D638에 따라 측정될 때 1700 psi 초과, 또는 1725 psi, 또는 1750 psi, 또는 1775 psi 내지 1800 psi, 또는 1825 psi, 또는 1850 psi의 인장 강도; 및/또는 (iii) ASTM D638에 따라 측정될 때 200% 초과, 또는 225%, 또는 250%, 또는 275% 내지 300%, 또는 325%, 또는 350%, 또는 375%, 또는 400%의 인장 신율; 및/또는 (iv) 0 μin, 또는 0 μin 초과, 또는 5 μin, 또는 10 μin, 또는 20 μin, 내지 25 μin 이하, 또는 30 μin 이하, 또는 35 μin 이하, 또는 40 μin 이하, 또는 45 μin 이하, 또는 50 μin 이하의 표면 조도를 갖는 특성 중 하나, 일부 또는 모두를 갖는다. 일 실시형태에서, 재킷 층은 특성 (i) 내지 (iv)의 적어도 2가지, 적어도 3가지, 또는 4가지 모두를 갖는다.
재킷 층은 본원에 개시된 2개 이상의 실시형태를 포함할 수 있다.
코팅된 전도체
일 실시형태에서, 본 개시내용은 전도체 상의 코팅을 포함하는 코팅된 전도체를 제공하고, 코팅은 (A) 실란-작용기화된 폴리올레핀, (B) 난연제, (C) (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드, (D) 선택적으로 항산화제, 및 (E) 0.000 중량% 내지 20 중량%의 실란올 축합 촉매를 포함한다. 일 실시형태에서, 코팅된 전도체 상의 코팅은 본원에 개시된 임의의 실시형태 또는 실시형태의 조합에 따른 재킷 층이다.
코팅은 하나 이상의 내부 층일 수 있다. 코팅은 전도체를 전체적으로 또는 부분적으로 피복하거나 그렇지 않으면 둘러싸거나 감쌀 수 있다. 코팅은 전도체를 둘러싸는 유일한 구성성분일 수 있다. 대안적으로, 코팅은 전도체를 감싸는 다층 재킷 또는 외피의 하나의 층일 수 있다. 일 실시형태에서, 코팅은 전도체와 직접 접촉한다. 다른 실시형태에서, 코팅은 전도체를 둘러싸는 중간 층과 직접 접촉한다.
일 실시형태에서, 코팅은 두께가 5 밀, 또는 10 밀, 또는 15 밀, 또는 20 밀 내지 25 밀, 또는 30 밀, 또는 35 밀, 또는 40 밀, 또는 50 밀, 또는 75 밀, 또는 100 밀이다.
일 실시형태에서, 코팅된 전도체는 수평 연소 시험에 합격한다. 수평 연소 시험에 합격하기 위해, 코팅은 100 mm 미만의 총 차르를 가져야 한다. 일 실시형태에서, 코팅된 전도체는 수평 연소 시험 동안 총 차르가 0 mm, 또는 5 mm, 또는 10 mm 내지 50 mm, 또는 55 mm, 또는 60 mm, 또는 70 mm, 또는 75 mm, 또는 80 mm, 또는 90 mm, 또는 100 mm 미만이다.
일 실시형태에서, 코팅된 전도체 상의 코팅은 재킷 층 1 또는 재킷 층 2에 따르고, 여기서 코팅된 전도체는 (i) 코팅된 전도체가 수평 연소 시험에 합격하는 특성; 및/또는 (ii) 코팅이 ASTM D638에 따라 측정될 때 1500 psi 초과, 또는 1550 psi, 또는 1600 psi, 또는 1650 psi 내지 1700 psi, 또는 1750 psi, 또는 1800 psi, 또는 1850 psi, 또는 1900 psi, 또는 1950 psi의 인장 강도를 갖는 특성; 및/또는 (iii) 코팅이 ASTM D638에 따라 측정될 때 200% 초과, 또는 225%, 또는 250%, 또는 275% 내지 300%, 또는 325%, 또는 350%, 또는 375%, 또는 400%의 인장 신율을 갖는 특성; 및/또는 (iv) 코팅이 0 μin, 또는 0 μin 초과, 또는 10 μin, 또는 20 μin 내지 30 μin 이하, 또는 40 μin 이하, 또는 50 μin 이하, 또는 60 μin 이하, 또는 70 μin 이하, 또는 80 μin 이하, 또는 90 μin 이하, 또는 100 μin 이하의 표면 조도를 갖는 특성 중 하나, 일부 또는 모두를 갖는다. 일 실시형태에서, 코팅된 전도체는 특성 (i) 내지 (iv)의 적어도 2가지, 적어도 3가지, 또는 4가지 모두를 갖는다.
일 실시형태에서, 코팅된 전도체 상의 코팅은 재킷 층 1 또는 재킷 층 2에 따르고, 여기서 MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 반응성 분지형 폴리실록산이고, 코팅된 전도체는 (i) 코팅된 전도체가 수평 연소 시험에 합격하는 특성; 및/또는 (ii) 코팅이 ASTM D638에 따라 측정될 때 1700 psi 초과, 또는 1725 psi, 또는 1750 psi, 또는 1775 psi 내지 1800 psi, 또는 1825 psi, 또는 1850 psi의 인장 강도를 갖는 특성; 및/또는 (iii) 코팅이 ASTM D638에 따라 측정될 때 200% 초과, 또는 225%, 또는 250%, 또는 275% 내지 300%, 또는 325%, 또는 350%, 또는 375%, 또는 400%의 인장 신율을 갖는 특성; 및/또는 (iv) 코팅이 0 μin, 또는 0 μin 초과, 또는 5 μin, 또는 10 μin, 또는 20 μin 내지 25 μin 이하, 또는 30 μin 이하, 또는 35 μin 이하, 또는 40 μin 이하, 또는 45 μin 이하, 또는 50 μin 이하의 표면 조도를 갖는 특성 중 하나, 일부 또는 모두를 갖는다. 일 실시형태에서, 코팅된 전도체는 특성 (i) 내지 (iv)의 적어도 2가지, 적어도 3가지, 또는 모든 4가지를 갖는다.
일 실시형태에서, 코팅은 재킷 층이다. 일 실시형태에서, 재킷 층은 절연 층이다. 코팅된 전도체는 본원에 개시된 2개 이상의 실시형태를 포함할 수 있다.
제한이 아닌 예시로서, 본 개시내용의 일부 실시형태가 이제부터 하기 실시예에서 상세하게 설명될 것이다.
실시예
재료
Figure pct00011
샘플 제조
실란-그래프팅된 폴리에틸렌은 2축 압출기를 통한 반응성 압출에 의해 제조된다. 베이스 수지(ENGAGE 8402)의 총 중량을 기준으로 1.8 중량%의 비닐트리메톡시실란(VTMS) 및 베이스 수지(ENGAGE 8402)의 총 중량을 기준으로 900 ppm의 Luperox 101을 칭량하고, 함께 혼합한 후, 대략 10분 내지 15분 자기적 교반을 하여 균일한 액체 혼합물을 달성한다. 혼합물을 저울에 놓고, 액체 주입 펌프에 연결한다. ENGAGE 8402를 ZSK-30 압출기의 주 공급기에 공급한다. ZSK-30의 배럴 온도 프로파일은 하기와 같이 설정한다:
2-3 160℃ 4-5 195℃ 6-7 225℃ 8-9 225℃ 10-11 170℃
펠릿 물 온도는 가능한 한 10℃(50℉) 부근이고, 냉각기 물 온도는 가능한 한 4℃(40℃) 부근이다.
폴리에틸렌에 그래프팅된 VTMS의 양은 적외선 분광법에 의해 결정된다. Nicolet 6700 FTIR 기기를 사용하여 스펙트럼을 측정한다. 표면 오염으로부터의 간섭 없이 FTIR 모드에 의해 절대값을 측정한다. 1192 cm-1와 2019 cm-1에서의 흡광도의 비율(내부 두께)을 결정한다. 1192/2019 피크 높이의 비를 DFDA-5451 중 기지 수준의 VTMS를 갖는 표준물(The Dow Chemical Company로부터의 SI-LINK 5451로서 입수 가능함)과 비교한다. 결과는 실란-그래프팅된 폴리에틸렌(Si-g-PE)의 그래프팅된 VTMS 함량이 중합체의 총 질량을 기준으로 약 1.7 질량%임을 보여준다.
Si-g-PE를 대략 140℃의 Brabender로 첨가하고, Si-g-PE가 하기 표 3에 명시된 바와 같은 양으로 용융된 후 난연제, MQ 실리콘 수지, MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘, 금속 불활성화제, 스코치 지연제 및 항산화제 Irganox 1010을 보울에 첨가한다. 혼합물을 약 5분 동안 혼합한다.
이후, 와이어 압출을 위해 생성된 가교결합성 조성물(실란올 축합 촉매가 없음)을 작은 조각으로 펠릿화한다. 압출 단계에서, 하기 표 2에 기재된 바와 같은 마스터배치 형태의 실란올 축합 촉매를 펠릿화된 혼합물과 함께 첨가하여, 직경 0.064의 14 AWG 구리 와이어 상에 와이어를 압출한다. 벽 두께는 약 30 밀로 설정되고, 압출 온도는 140℃로부터 165℃의 헤드 온도에 이른다. 전체 조성물 중의 실란올 축합 촉매의 농도는 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의 범위이다. 압출된 와이어를 90℃ 수조 내에서 밤새 경화시킨다. 경화된 와어어를 15 피트(4.572 미터) 길이의 절편으로 자르고, 90℃에서의 전기 욕에 넣는다.
Figure pct00012
UL-2556에 따라 수평 연소 시험을 압출된 와이어에 적용한다. 버너는 샘플(30 밀 벽 두께를 갖는 14 AWG 구리 와이어)의 수평에 대해 20° 각도로 설정된다. 시편의 중앙에 1회의 화염을 30초 동안 적용한다. 샘플은, 면이 점화되거나(초 단위로 기록됨) 또는 샘플이 100 mm(UL 1581, 1100.4)를 초과하여 차르화될 때 불합격이다. ASTM D638에 따라 인장 시험을 압출된 와이어에 적용한다. 와이어 평활도는 조도 평균(Ra)으로서 계산된다.
Figure pct00013
실시예는 MQ 실리콘 수지와 MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘의 조합이 수평 연소 시험에 합격하고, 허용 가능한 인장 특성, 낮은 표면 조도 및 낮은 실리콘 유체 추출의 상승적인 균형을 갖는 조성물을 예상치 못하게 생성시킨다는 것을 보여준다. 본 발명의 실시예 1 내지 5는 각각 수평 연소 시험에 합격하고, 인장 강도(즉, 1500 psi 초과의 인장 강도), 인장 신율(즉, 200% 초과의 인장 신율), 조도(즉, 100 μin 미만의 Ra) 및 실리콘 유체 추출(1.000 mg/g 미만)에 대한 최소 역치 요건을 충족한다.
비교에 의하면, 실리콘을 함유하지 않는, 즉 MQ 실리콘 수지를 함유하지 않고 MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 함유하지 않는 비교예 1은 수평 연소 시험(102 mm의 차르 길이)에 실패한다. 비교 샘플 3 및 6에서처럼 MQ 실리콘 수지 단독(즉, MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘이 없음)의 포함은 인장 특성의 손상 있지만 연소 성능을 개선한다. MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘 단독(즉, MQ 실리콘 수지가 없음)의 포함은 압출에 적합하지 않거나(비교 샘플 4 및 5) 또는 너무 많은 스웨트-아웃, 즉 1.000 mg/g 이상의 실리콘 유체 추출(비교 샘플 2)을 갖는 조성물을 (실란올 축합 촉매의 첨가 전에) 생성시킨다.
본 발명의 실시예 및 비교예의 검토는 1:2 내지 2:1의 MQ 실리콘 : MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘 비에서 MQ 실리콘 수지/ MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘 블렌드를 사용하는 것의 결과로서 모든 특성에서 특히 예상치 못한 개선을 보여준다. 도 1 내지 도 5는 CS1-3 및 IE1-2에 대해 상기 표 1에 제공된 바와 같은 인장 강도, 인장 신율, 표면 조도, 수평 연소 및 실리콘 유체 추출(스웨트-아웃) 데이터를 그래프로 나타낸다. 비교 목적을 위해, CS1-3 및 IE1-2의 각각이 적용 가능한 바대로 동일한 MQ 실리콘 수지 및/또는 MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 사용하므로, CS1-3 및 IE1-2가 오직 그래프에 사용된다. 비교예 1 내지 3의 데이터에 기초한 추세선은 본 발명의 실시예에 대한 물리적 특성의 예상된 값을 예시하지만, 그래프에 도시된 것처럼, 본 발명의 실시예의 특성에 대한 실제 값은 인장 강도 및 인장 신율에 대한 추세선보다 훨씬 높게 해당하고, 표면 조도, 수평 연소 및 스웨트-아웃에 대한 추세선보다 훨씬 낮게 해당한다. 다른 말로, 본 발명의 실시예 1 내지 2는 예상치 못한 더 큰 인장 강도 및 인장 신율을 갖는다. 유사하게, 본 발명의 실시예 1 내지 2는 예상치 못한 더 낮은 표면 조도, 수평 연소 및 스웨트-아웃을 갖는다.
본 발명의 실시예의 검토는 MQ 실리콘 수지와 반응성 분지형 실리콘인 MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘 수지의 특정 블렌드가 향상된 상승적 효과를 나타낸다는 것을 추가로 보여준다. 본 발명의 실시예 1, 2 및 5는 각각 MQ 실리콘 수지와 반응성 분지형 실리콘의 블렌드를 사용하고, 개선된 인장 강도 및 표면 조도의 예상치 못한 조합을 갖는다. IE1-2 및 5의 각각은 1700 psi 초과의 인장 강도 및 50 μin 미만의 표면 조도를 갖는다.
본 개시내용이 본원에 포함된 실시형태 및 예시에 한정되지 않고, 이하 청구범위의 범주 내에 있는 상기 실시형태들의 일부 및 상이한 실시형태들의 구성요소의 조합을 비롯한 상기 실시형태들의 변형된 형태를 포함하려고 구체적으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 가교결합성 조성물로서,
    (A) 실란-작용기화된 폴리올레핀;
    (B) 난연제;
    (C) (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드;
    (D) 선택적으로, 항산화제; 및
    (E) 실란올 축합 촉매를 포함하는, 가교결합성 조성물.
  2. 코팅된 전도체를 위한 재킷 층으로서,
    (A) 가교결합된 실란-작용기화된 폴리올레핀;
    (B) 난연제;
    (C) (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드;
    (D) 선택적으로, 항산화제; 및
    (E) 0.000 중량% 내지 10 중량%의 실란올 축합 촉매를 포함하는, 재킷 층.
  3. 제2항에 있어서, 가교결합된 실란-작용기화된 폴리올레핀은 실란-그래프팅된 에틸렌계 중합체인, 재킷 층.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 실리콘 블렌드는 MQ 실리콘 수지 : MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘 비가 9:1 내지 1:9인, 재킷 층.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 분지형 폴리실록산, 선형 폴리실록산, 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 재킷 층.
  6. 제5항에 있어서, MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 반응성 분지형 폴리실록산, 비반응성 분지형 폴리실록산, 반응성 선형 폴리실록산 및 비반응성 선형 폴리실록산으로부터 선택되는, 재킷 층.
  7. 제6항에 있어서, MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 분지형 폴리실록산인, 재킷 층.
  8. 제7항에 있어서, MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 반응성 분지형 폴리실록산인, 재킷 층.
  9. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 재킷 층의 총 중량을 기준으로,
    (A) 40 중량% 내지 60 중량%의 가교결합된 실란-작용기화된 폴리올레핀;
    (B) 40 중량% 내지 56 중량%의 난연제;
    (C) 1.00 중량% 내지 3.5 중량%의 실리콘 블렌드;
    (D) 0.14 중량% 내지 0.30 중량%의 항산화제; 및
    (E) 0.000 중량% 내지 5 중량%의 실란올 축합 촉매를 포함하는, 재킷 층.
  10. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 재킷 층은 수평 연소 시험에 합격한, 재킷 층.
  11. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 재킷 층은
    (A) 1500 psi 내지 1950 psi의 인장 강도;
    (B) 200% 초과 내지 400%의 인장 신율; 및
    (C) 0 μin 내지 50 μm 이하의 표면 조도(surface roughness) 중 적어도 하나를 갖는, 재킷 층.
  12. 코팅된 전도체로서,
    전도체; 및
    전도체 상의 코팅을 포함하고, 코팅은
    (A) 가교결합된 실란-작용기화된 폴리올레핀;
    (B) 난연제;
    (C) (i) MQ 실리콘 수지 및 (ii) 반응성 분지형 폴리실록산, 비반응성 분지형 폴리실록산, 반응성 선형 폴리실록산, 비반응성 선형 폴리실록산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘을 포함하는 실리콘 블렌드이되, MQ 실리콘 수지 : MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘 비는 1:5 내지 5:1인 실리콘 블렌드;
    (D) 항산화제; 및
    (E) 0 중량% 내지 10 중량%의 실란올 축합 촉매를 포함하는, 코팅된 전도체.
  13. 제12항에 있어서, MQ 실리콘 수지 이외의 실리콘은 반응성 분지형 폴리실록산인, 코팅된 전도체.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 코팅된 전도체는 수평 연소 시험에 합격한, 코팅된 전도체.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅은 1700 psi 초과의 인장 신율 및 0 μin 내지 70 μin 이하의 표면 조도를 갖는, 코팅된 전도체.
KR1020217000484A 2018-06-29 2019-06-26 와이어 및 케이블 절연 층 및 재킷 층을 위한 수분 경화성 난연제 조성물 KR102720336B1 (ko)

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