KR20230150320A - 향상된 에이징 특성을 나타내는 착색 가능한 중합체성 조성물 - Google Patents

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Abstract

중합체성 조성물은 ASTM D792에 따라 측정된 0.941 g/cc 내지 0.970 g/cc의 밀도를 갖는 제1 에틸렌계 중합체, ASTM D792에 따라 측정된 0.860 g/cc 내지 0.930 g/cc의 밀도를 갖는 제2 에틸렌계 중합체, 및 산화방지제, 힌더드 아민 광 안정화제, 및 이의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 첨가제를 포함한다. 중합체성 조성물은 중합체성 조성물의 총 중량으로 기준으로 2.9 중량% 이상의 총 공단량체 함량을 갖는다.

Description

향상된 에이징 특성을 나타내는 착색 가능한 중합체성 조성물
본 개시내용은 일반적으로 중합체성 조성물 그리고 보다 구체적으로는 향상된 에이징 특성을 나타내는 착색 가능한 중합체성 조성물에 관한 것이다.
중합체성 조성물은 동력 및 전기 통신 케이블 상의 최외곽층으로서의 재킷팅(jacketing) 형성에 사용된다. 재킷팅은 케이블이 설치 및/또는 사용 동안 겪을 수 있는 물리적 손상에 대해 보호하도록 돕는다. 재킷팅은 하나의 케이블을 다른 것과 육안으로 구별하도록 돕기 위해 착색될 수 있다. 케이블은 수년의 사용 기간을 가지며, 사용 동안 다양한 조건을 겪는다. 따라서, 재킷팅을 형성하는 중합체성 조성물은 가속 에이징에 적용된 후에 적절한 사용 기간을 보장하도록 특정 기계적 특성을 충족하여야 한다. 예를 들어, 재킷팅은 대개 가속 자외선("UV") 광 에이징뿐만 아니라 열 에이징에 적용되어 내후 및 연장된 사용 기간을 재현한다. 2000시간의 가속 UV 광 에이징(즉, "UV 에이징" 상태) 후에 75% 유지된 파단 시 인장 연신율(tensile elongation at break) 및 600%의 파단 시 인장 연신율을 나타내는 중합체성 조성물은 케이블 재킷팅에 적용되는 보다 엄격한 표준 설정 ASTM D1248-16 및 IEC 60811-401-2017을 합격할 가능성이 있다. 유사하게, 100℃에서 240시간 후(즉, "열 에이징" 상태)에 75% 유지된 파단 시 인장 연신율 및 600%의 파단 시 인장 연신율을 나타내는 중합체성 조성물은 열 에이징에 대한 산업 표준 GB/T2951.12-2008을 합격할 것이다.
UV 광 및 환경적 조건에 대한 노출 동안 중합체성 조성물 내에서는 자유 라디칼 및 산이 발생한다. 자유 라디칼은 중합체성 조성물 사슬을 산화시켜서, UV 노출이 증가될수록 재킷팅의 기계적 특성이 감소되도록 한다. 사슬의 산화는 또한 재킷팅 내에서 산을 형성한다. 실외 또는 고도의 UV 광 노출 환경에서 자유 라디칼의 영향을 경감시키기 위한 종래의 접근법은 카본 블랙 및 힌더드 아민 광 안정화제("HALS": hindered amine light stabilizer) 둘 모두를 포함하는 것이다. 카본 블랙은 자외선 광을 흡수하며, 자유 라디칼 발생을 방지하는 데 효과적인 반면, 재킷팅에 소기의 색상을 부여하는 능력에 대해 강한 부정적 영향을 갖는다. 카본 블랙 이외에, HALS가 중합체성 재킷팅에 활용되어 발생되는 자유 라디칼을 중화시킨다. HALS는 자유 라디칼을 중화시키는 데 효과적이지만, 중합체 재킷팅의 환경에 존재하는 산에 의해 비활성화된다. 따라서, HALS의 단독 사용을 통해 착색 가능한 케이블을 생성하려는 시도는 자유 라디칼의 더 많은 생성 및 산을 통한 HALS의 비활성화로 인해 기계적 특성의 저하를 가속시킨다.
상기 설명된 바와 같이, 재킷팅에 사용되는 중합체성 조성물은 가속 자외선 에이징 이외에 가속 열 에이징에 노출된다. 중합체성 조성물의 열 에이징 성능을 증가시키는 전통적 접근법은 산화방지제, 예컨대 페놀계 산화방지제 및 열 안정화제의 사용을 포함한다. 그러나, 양호한 열 에이징을 갖는 고밀도 폴리에틸렌 조성물(즉, 0.930 g/cc 이상의 밀도를 갖는 조성물)을 설계하는 것은 지속적으로 문제를 제시한다.
전술한 것을 고려할 때, 착색 가능하며, 2000시간의 가속 UV 광 에이징 또는 100℃에서 240시간의 열 에이징 후에 75% 유지된 파단 시 인장 연신율 및 600%의 파단 시 인장 연신율을 나타낼 수 있는 재킷팅을 형성할 수 있는 중합체성 조성물을 발견하는 것은 예상치 못할 것이다.
본 발명은 착색 가능하며, 2000시간의 가속 UV 광 에이징 또는 100℃에서 240시간의 열 에이징 후에 75% 유지된 파단 시 인장 연신율 및 600%의 파단 시 인장 연신율 나타낼 수 있는 케이블 재킷팅으로서 유용한 중합체성 조성물을 제공한다.
본 발명은 2.9 중량% 이상의 총 공단량체 함량을 갖는 중합체성 조성물을 수득하는 중합체 배합물을 사용하여, 중합체성 조성물이 상기 언급된 특성을 나타낼 수 있는 것을 발견한 결과이다. 중합체성 조성물의 총 공단량체 함량이 가속 UV 에이징 후에 유지된 파단 시 인장 연신율 및 인장 강도에 영향을 미치는 것을 놀랍게도 발견하였다. 이러한 결과는 종래의 UV 내성 첨가제와 무관하게 중합체성 조성물의 UV 내성에 영향을 미치는 이전에는 인식되지 않은 매개변수를 나타내기 때문에 놀라운 것이다. 총 공단량체 함량이 가속 열 에이징 후에 유지된 파단 시 인장 연신율 및 인장 강도에 영향을 미치는 것이 또한 놀랍게도 발견된다. 이러한 결과는 증가된 공단량체 함량이 감소된 결정도 및 밀도와 연관되기 때문에 놀라운 것이며; 상반된 접근법이 종래에는 중합체성 조성물에서 열 에이징 성능을 증가시키기 위해 사용되었다.
본 발명은 특히 케이블 재킷용으로 유용하다.
본 개시내용의 제1 특성에 따르면, 중합체성 조성물은 ASTM D792에 따라 측정된 0.941 g/cc 내지 0.970 g/cc의 밀도를 갖는 제1 에틸렌계 중합체; ASTM D792에 따라 측정된 0.860 g/cc 내지 0.930 g/cc의 밀도를 갖는 제2 에틸렌계 중합체; 및 산화방지제, 힌더드 아민 광 안정화제, 및 이의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 첨가제를 포함하며, 중합체성 조성물은 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로 2.9 중량% 이상의 총 공단량체 함량을 갖는다.
본 개시내용의 제2 특성에 따르면, 중합체성 조성물은 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로 40 중량% 내지 95 중량%의 제1 에틸렌계 중합체를 포함한다.
본 개시내용의 제3 특성에 따르면, 중합체성 조성물은 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 내지 60 중량%의 제2 에틸렌계 중합체를 포함한다.
본 개시내용의 제4 특성에 따르면, 중합체성 조성물은 카본 블랙이 없다.
본 개시내용의 제5 특성에 따르면, 중합체성 조성물은 ASTM D792에 따라 측정된 0.945 g/cc 이하의 밀도를 갖는다.
본 개시내용의 제6 특성에 따르면, 중합체성 조성물은 ASTM D638에 따라 측정된 UV-에이징 상태에서의 600% 이상의 파단 시 인장 연신율을 나타낸다.
본 개시내용의 제7 특성에 따르면, 중합체성 조성물은 ASTM D792에 따라 측정된 0.930 g/cc 내지 0.945 g/cc의 밀도를 갖는다.
본 개시내용의 제8 특성에 따르면, 제2 에틸렌계 중합체의 밀도는 ASTM D792에 따라 측정된 0.918 g/cc 내지 0.930 g/cc이다.
본 개시내용의 제9 특성에 따르면, 중합체성 조성물은 100℃에서 240시간 동안 에이징 후에 ASTM D638에 따라 측정된 600% 이상의 파단 시 인장 연신율을 나타낸다.
본 개시내용의 제10 특성에 따르면, 코팅된 전도체는 전도체 및 전도체 주위에 배치된 중합체성 조성물을 포함한다.
본원에 사용된 용어 "및/또는"은 둘 이상의 항목의 목록에 사용될 때, 열거된 항목 중 임의의 하나가 단독으로 이용될 수 있거나, 열거된 항목 중 둘 이상의 임의의 조합이 이용될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 조성물이 성분 A, B, 및/또는 C를 함유하는 것으로 기재된 경우, 조성물은 A 단독; B 단독; C 단독; A와 B를 조합하여; A와 C를 조합하여; B와 C를 조합하여; 또는 A와 B와 C를 조합하여 함유할 수 있다.
달리 명시되지 않는 한, 모든 범위는 말단점을 포함한다.
시험 방법은 날짜가 하이픈으로 연결된 두 자리 숫자로서 시험 방법 번호와 명시되지 않는 한, 이 문서의 우선일 기준으로 가장 최근의 시험 방법을 지칭한다. 시험 방법에 대한 참조는 시험 협회 및 시험 방법 번호에 대한 참조 둘 모두를 포함한다. 시험 방법 조직은 다음 약어 중 하나로 언급된다: ASTM은 ASTM 인터내셔널(이전에는 미국 재료 시험 협회로 알려짐)을 지칭하고; IEC는 국제 전기 기술 위원회를 지칭하고; EN은 유럽 표준을 지칭하고; DIN은 독일 표준 협회를 지칭하고; ISO는 국제 표준화 기구를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 중량 백분율("중량%")은 달리 명시되지 않는 한, 성분의 중량 기준 백분율이 중합체성 조성물의 총 중량의 것임을 표시한다.
본원의 용융 지수(I2) 값은 섭씨 190도(℃)에서 2.16 킬로그램(Kg) 질량으로 ASTM 방법 D1238에 의해 결정된 값을 지칭하며, 10분당 용출된 그램 단위("g/10분")로 제공된다.
본원의 밀도 값은 23℃에서 ASTM D792에 따라 결정된 값을 지칭하며, 입방 센티미터당 그램 단위("g/cc")로 제공된다.
본원에 사용된 화학 초록 서비스 등록 번호("CAS#")는 화학 초록 서비스에 의해 화학 화합물에 대해 이 문서의 우선일 기준으로 가장 최근에 부여된 고유한 숫자 식별자를 지칭한다.
중합체성 조성물
본 발명의 중합체성 조성물은 제1 에틸렌계 중합체, 제2 에틸렌계 중합체, 산화방지제, 힌더드 광 안정화제, 및 이의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 첨가제를 포함한다.
제1 에틸렌계 중합체
상기 언급된 바와 같이, 중합체성 조성물의 일 성분은 제1 에틸렌계 중합체이다. 본원에 사용된 "에틸렌계" 중합체는 단량체의 40 중량% 초과가 에틸렌이되, 다른 공단량체가 또한 이용될 수 있는 중합체이다. "중합체"는 함께 결합되는 동일하거나 상이한 유형의 복수의 단량체를 포함한 거대 분자 화합물을 의미하며, 동종중합체 및 혼성중합체를 포함한다. "혼성중합체"는 함께 결합되는 적어도 2개의 상이한 단량체 유형을 포함하는 중합체를 의미한다. 혼성중합체는 공중합체(2개의 상이한 단량체 유형으로부터 제조된 중합체를 지칭하는 데 통상적으로 이용됨) 및 2개 초과의 상이한 단량체 유형으로부터 제조된 중합체(예를 들어, 삼원중합체(3개의 상이한 단량체 유형) 및 사원중합체(4개의 상이한 단량체 유형))를 포함한다. 에틸렌계 중합체는 에틸렌 동종중합체일 수 있다. 본원에 사용된 "동종중합체"는 단일 단량체 유형으로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 중합체를 나타내되, 촉매, 개시제, 용매, 및 사슬 전달제와 같은 동종중합체를 제조하는 데 사용된 다른 성분의 잔류량을 제외하지 않는다.
에틸렌계 중합체는 단봉형 또는 다봉형 분자량 분포를 가질 수 있으며, 단독으로 또는 하나 이상의 다른 유형의 에틸렌계 중합체와 조합되어(예를 들어, 단량체 조성 및 함량, 촉매적 제조 방법, 분자량, 분자량 분포, 밀도 등이 서로 상이한 둘 이상의 에틸렌계 중합체의 배합물) 사용될 수 있다. 에틸렌계 중합체의 배합물이 이용되는 경우, 중합체는 임의의 반응기-내 또는 반응기-이후 공정에 의해 배합될 수 있다.
에틸렌계 중합체는 하기 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 C13 핵자기 공명("NMR")을 사용하여 측정된 40 mol% 이상, 또는 45 mol% 이상, 또는 50 mol% 이상, 또는 60 mol% 이상, 또는 70 mol% 이상, 또는 80 mol% 이상, 또는 85 mol% 이상, 또는 90 mol% 이상, 또는 91 mol% 이상, 또는 92 mol% 이상, 또는 93 mol% 이상, 또는 94 mol% 이상, 또는 95 mol% 이상, 또는 96 mol% 이상, 또는 97 mol% 이상, 또는 97.5 mol% 이상, 또는 98 mol% 이상, 또는 99 mol% 이상, 동시에 100 mol% 이하, 또는 99.5 mol% 이하, 또는 99 mol% 이하, 또는 98 mol% 이하, 또는 97 mol% 이하, 또는 96 mol% 이하, 또는 95 mol% 이하, 또는 94 mol% 이하, 또는 93 mol% 이하, 또는 92 mol% 이하, 또는 91 mol% 이하, 또는 90 mol% 이하, 또는 85 mol% 이하, 또는 80 mol% 이하, 또는 70 mol% 이하, 또는 60 mol% 이하, 또는 50 mol% 이하, 또는 45 mol% 이하의 에틸렌을 포함할 수 있다. 에틸렌계 중합체의 다른 단위 또는 공단량체는 C3, 또는 C4, 또는 C6, 또는 C8, 또는 C10, 또는 C12, 또는 C16, 또는 C18, 또는 C20 α-올레핀, 예컨대 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 및 1-옥텐을 포함할 수 있다.
제1 에틸렌계 중합체의 공단량체 함량은 NMR에 따라 측정된 제1 에틸렌계 중합체의 총 중량을 기준으로 0 중량% 이상, 또는 0.5 중량% 이상, 또는 1.0 중량% 이상, 또는 1.5 중량% 이상, 또는 2.0 중량% 이상, 또는 2.5 중량% 이상, 또는 3.0 중량% 이상, 또는 3.5 중량% 이상, 또는 4.0 중량% 이상, 또는 4.5 중량% 이상, 또는 5.0 중량% 이상, 또는 5.5 중량% 이상, 또는 6.0 중량% 이상, 또는 6.5 중량% 이상, 또는 7.0 중량% 이상, 또는 7.5 중량% 이상, 또는 8.0 중량% 이상, 또는 8.5 중량% 이상, 또는 9.0 중량% 이상, 또는 9.5 중량% 이상, 동시에 10.0 중량% 이하, 또는 9.5 중량% 이하, 또는 9.0 중량% 이하, 또는 8.5 중량% 이하, 또는 8.0 중량% 이하, 또는 7.5 중량% 이하, 또는 7.0 중량% 이하, 또는 6.5 중량% 이하, 또는 6.0 중량% 이하, 또는 5.5 중량% 이하, 또는 5.0 중량% 이하, 또는 4.5 중량% 이하, 또는 4.0 중량% 이하, 또는 3.5 중량% 이하, 또는 3.0 중량% 이하, 또는 2.5 중량% 이하, 또는 2.0 중량% 이하, 또는 1.5 중량% 이하, 또는 1.0 중량% 이하, 또는 0.5 중량% 이하일 수 있다. 공단량체 함량은 제1 에틸렌계 중합체의 중량을 기준으로 제1 에틸렌계 중합체 내에 존재하는 모든 공단량체의 총 중량 백분율이다.
제1항에 있어서, 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로 40 중량% 내지 95 중량%의 제1 에틸렌계 중합체를 포함하는, 중합체성 조성물. 예를 들어, 중합체성 조성물은 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로 40 중량% 이상, 또는 45 중량% 이상, 또는 50 중량% 이상, 또는 55 중량% 이상, 또는 60 중량% 이상, 또는 65 중량% 이상, 또는 70 중량% 이상, 또는 75 중량% 이상, 또는 80 중량% 이상, 또는 85 중량% 이상, 또는 90 중량% 이상, 동시에 95 중량% 이하, 또는 90 중량% 이하, 또는 85 중량% 이하, 또는 80 중량% 이하, 또는 75 중량% 이하, 또는 70 중량% 이하, 또는 65 중량% 이하, 또는 60 중량% 이하, 또는 55 중량% 이하, 또는 50 중량% 이하, 또는 45 중량% 이하의 제1 에틸렌계 중합체를 포함할 수 있다.
제1 에틸렌계 중합체는 ASTM D792에 따라 측정된 0.941 g/cc 내지 0.970 g/cc의 밀도를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 에틸렌계 중합체는 ASTM D792에 따라 측정된 0.941 g/cc 이상, 또는 0.945 g/cc 이상, 또는 0.950 g/cc 이상, 또는 0.955 g/cc 이상, 또는 0.960 g/cc 이상, 또는 0.965 g/cc 이상, 동시에 0.970 g/cc 이하, 또는 0.965 g/cc 이하, 또는 0.960 g/cc 이하, 또는 0.955 g/cc 이하, 또는 0.950 g/cc 이하, 또는 0.945 g/cc 이하의 밀도를 가질 수 있다.
제2 에틸렌계 중합체
중합체성 조성물은 또한 제2 에틸렌계 중합체를 포함한다. 제1 에틸렌계 중합체와 관련하여 제공된 에틸렌계 중합체의 설명이 제2 에틸렌계 중합체에 적용된다.
중합체성 조성물은 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 내지 60 중량%의 제2 에틸렌계 중합체를 포함한다. 예를 들어, 중합체성 조성물은 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이상, 또는 10 중량% 이상, 또는 15 중량% 이상, 또는 20 중량% 이상, 또는 25 중량% 이상, 또는 30 중량% 이상, 또는 35 중량% 이상, 또는 40 중량% 이상, 또는 45 중량% 이상, 또는 50 중량% 이상, 또는 55 중량% 이상, 동시에 60 중량% 이하, 또는 55 중량% 이하, 또는 50 중량% 이하, 또는 45 중량% 이하, 또는 40 중량% 이하, 또는 35 중량% 이하, 또는 30 중량% 이하, 또는 25 중량% 이하, 또는 20 중량% 이하, 또는 15 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하의 제2 에틸렌계 중합체를 포함할 수 있다.
제2 에틸렌계 중합체는 ASTM D792에 따라 측정된 0.860 g/cc 내지 0.930 g/cc의 밀도를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 에틸렌계 중합체는 ASTM D792에 따라 측정된 0.860 g/cc 이상, 또는 0.865 g/cc 이상, 또는 0.870 g/cc 이상, 또는 0.875 g/cc 이상, 또는 0.880 g/cc 이상, 또는 0.885 g/cc 이상, 또는 0.890 g/cc 이상, 또는 0.895 g/cc 이상, 또는 0.900 g/cc 이상, 또는 0.905 g/cc 이상, 또는 0.910 g/cc 이상, 또는 0.915 g/cc 이상, 또는 0.918 g/cc 이상, 또는 0.920 g/cc 이상, 또는 0.922 g/cc 이상, 또는 0.924 g/cc 이상, 또는 0.926 g/cc 이상, 또는 0.928 g/cc 이상, 동시에 0.930 g/cc 이하, 또는 0.928 g/cc 이하, 또는 0.926 g/cc 이하, 또는 0.924 g/cc 이하, 또는 0.922 g/cc 이하, 또는 0.920 g/cc 이하, 또는 0.915 g/cc 이하, 또는 0.910 g/cc 이하, 또는 0.905 g/cc 이하, 또는 0.900 g/cc 이하, 또는 0.895 g/cc 이하, 또는 0.890 g/cc 이하, 또는 0.885 g/cc 이하, 또는 0.880 g/cc 이하, 또는 0.875 g/cc 이하, 또는 0.870 g/cc 이하, 또는 0.865 g/cc 이하의 밀도를 가질 수 있다.
제2 에틸렌계 중합체의 공단량체 함량은 NMR에 따라 측정된 제2 에틸렌계 중합체의 총 중량을 기준으로 0 중량% 이상, 또는 0.5 중량% 이상, 또는 1.0 중량% 이상, 또는 1.5 중량% 이상, 또는 2.0 중량% 이상, 또는 2.5 중량% 이상, 또는 3.0 중량% 이상, 또는 3.5 중량% 이상, 또는 4.0 중량% 이상, 또는 4.5 중량% 이상, 또는 5.0 중량% 이상, 또는 5.5 중량% 이상, 또는 6.0 중량% 이상, 또는 6.5 중량% 이상, 또는 7.0 중량% 이상, 또는 7.5 중량% 이상, 또는 8.0 중량% 이상, 또는 8.5 중량% 이상, 또는 9.0 중량% 이상, 또는 9.5 중량% 이상, 또는 10.0 중량% 이상, 또는 10.5 중량% 이상, 또는 11.0 중량% 이상, 또는 11.5 중량% 이상, 또는 12.0 중량% 이상, 또는 12.5 중량% 이상, 또는 13.0 중량% 이상, 또는 13.5 중량% 이상, 또는 14.0 중량% 이상, 또는 14.5 중량% 이상, 또는 15.0 중량% 이상, 또는 15.5 중량% 이상, 또는 16.0 중량% 이상, 또는 16.5 중량% 이상, 또는 17.0 중량% 이상, 또는 17.5 중량% 이상, 또는 18.0 중량% 이상, 또는 18.5 중량% 이상, 또는 19.0 중량% 이상, 또는 19.5 중량% 이상, 20.0 중량% 이상, 또는 20.5 중량% 이상, 또는 21.0 중량% 이상, 또는 21.5 중량% 이상, 또는 22.0 중량% 이상, 또는 22.5 중량% 이상, 또는 23.0 중량% 이상, 또는 23.5 중량% 이상, 또는 24.0 중량% 이상, 또는 24.5 중량% 이상, 또는 25.0 중량% 이상, 또는 25.5 중량% 이상, 또는 26.0 중량% 이상, 또는 26.5 중량% 이상, 또는 27.0 중량% 이상, 또는 27.5 중량% 이상, 또는 28.0 중량% 이상, 또는 28.5 중량% 이상, 또는 29.0 중량% 이상, 또는 29.5 중량% 이상, 또는 30.0 중량% 이상, 또는 40.0 중량% 이상, 또는 50.0 중량% 이상, 또는 55.0 중량% 이상, 동시에 60.0 중량% 이하, 또는 55.0 중량% 이하, 또는 50.0 중량% 이하, 또는 40.0 중량% 이하, 또는 30.0 중량% 이하, 또는 29.5 중량% 이하, 또는 29.0 중량% 이하, 또는 28.5 중량% 이하, 또는 28.0 중량% 이하, 또는 27.5 중량% 이하, 또는 27.0 중량% 이하, 또는 26.5 중량% 이하, 또는 26.0 중량% 이하, 또는 25.5 중량% 이하, 또는 25.0 중량% 이하, 또는 24.5 중량% 이하, 또는 24.0 중량% 이하, 또는 23.5 중량% 이하, 또는 23.0 중량% 이하, 또는 22.5 중량% 이하, 또는 22.0 중량% 이하, 또는 21.5 중량% 이하, 또는 21.0 중량% 이하, 또는 20.5 wt% or less, 20.0 중량% 이하, 또는 19.5 중량% 이하, 또는 19.0 중량% 이하, 또는 18.5 중량% 이하, 또는 18.0 중량% 이하, 또는 17.5 중량% 이하, 또는 17.0 중량% 이하, 또는 16.5 중량% 이하, 또는 16.0 중량% 이하, 또는 15.5 중량% 이하, 또는 15.0 중량% 이하, 또는 14.5 중량% 이하, 또는 14.0 중량% 이하, 또는 13.5 중량% 이하, 또는 13.0 중량% 이하, 또는 12.5 중량% 이하, 또는 12.0 중량% 이하, 또는 11.5 중량% 이하, 또는 11.0 중량% 이하, 또는 10.5 중량% 이하, 10.0 중량% 이하, 또는 9.5 중량% 이하, 또는 9.0 중량% 이하, 또는 8.5 중량% 이하, 또는 8.0 중량% 이하, 또는 7.5 중량% 이하, 또는 7.0 중량% 이하, 또는 6.5 중량% 이하, 또는 6.0 중량% 이하, 또는 5.5 중량% 이하, 또는 5.0 중량% 이하, 또는 4.5 중량% 이하, 또는 4.0 중량% 이하, 또는 3.5 중량% 이하, 또는 3.0 중량% 이하, 또는 2.5 중량% 이하, 또는 2.0 중량% 이하, 또는 1.5 중량% 이하, 또는 1.0 중량% 이하, 또는 0.5 중량% 이하일 수 있다. 공단량체 함량은 제2 에틸렌계 중합체의 중량을 기준으로 제2 에틸렌계 중합체 내에 존재하는 모든 공단량체의 총 중량 백분율이다.
총 공단량체 함량
상기 설명된 바와 같이, UV 에이징 및 열 에이징 후에 중합체성 조성물의 기계적 특성이 중합체성 조성물의 총 공단량체 함량에 따라 좌우됨을 놀랍게도 발견하였다. 구체적으로는, 중합체성 조성물이 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로 2.9 중량% 이상의 총 공단량체 함량을 가질 때, 중합체성 조성물은 UV 에이징 및 열 에이징 표준을 달성할 수 있다. 중합체성 조성물의 총 공단량체 함량은 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로 2.9 중량% 이상, 또는 3.0 중량% 이상, 또는 3.2 중량% 이상, 또는 3.4 중량% 이상, 또는 3.6 중량% 이상, 또는 3.8 중량% 이상, 또는 4.0 중량% 이상, 또는 4.2 중량% 이상, 또는 4.4 중량% 이상, 또는 4.6 중량% 이상, 또는 4.8 중량% 이상, 또는 5.0 중량% 이상, 또는 5.2 중량% 이상, 또는 5.4 중량% 이상, 또는 5.6 중량% 이상, 또는 5.8 중량% 이상, 또는 6.0 중량% 이상, 또는 7.0 중량% 이상, 또는 8.0 중량% 이상, 또는 9.0 중량% 이상, 또는 10.0 중량% 이상일 수 있다. 총 공단량체 함량을 측정하는 NMR 방법은 실시예 섹션에서 제공된다.
첨가제
중합체성 조성물은 산화방지제, 가교 보조제(cross-linking co-agent), 힌더드 아민 광 안정화제("HALS"), 경화 부스터 및 그을음 지연제, 가공 보조제, 커플링제, 자외선 안정화제(UV 흡수제 포함), 대전방지제, 추가의 조핵제, 슬립제, 윤활제, 점도 조절제, 점착부여제, 블로킹 방지제(anti-blocking agent), 계면활성제, 신전유, 산 스캐빈저(acid scavenger), 난연제, 및 금속 비활성화제의 형태로 추가의 첨가제를 포함할 수 있다.
중합체성 조성물은 0.01 중량% 내지 10 중량%의 각각의 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 중합체성 조성물은 0.1 중량% 이상, 또는 0.2 중량% 이상, 또는 0.3 중량% 이상, 또는 0.4 중량% 이상, 또는 0.5 중량% 이상, 또는 0.6 중량% 이상, 또는 0.7 중량% 이상, 또는 0.8 중량% 이상, 또는 0.9 중량% 이상, 또는 1.0 중량% 이상, 또는 2.0 중량% 이상, 또는 3.0 중량% 이상, 또는 4.0 중량% 이상, 또는 5.0 중량% 이상, 또는 6.0 중량% 이상, 또는 7.0 중량% 이상, 또는 8.0 중량% 이상, 또는 9.0 중량% 이상, 동시에 10.0 중량% 이하, 또는 9.0 중량% 이하, 또는 8.0 중량% 이하, 또는 7.0 중량% 이하, 또는 6.0 중량% 이하, 또는 5.0 중량% 이하, 또는 4.0 중량% 이하, 또는 3.0 중량% 이하, 또는 2.0 중량% 이하, 또는 1.0 중량% 이하, 또는 0.9 중량% 이하, 또는 0.8 중량% 이하, 또는 0.7 중량% 이하, 또는 0.6 중량% 이하, 또는 0.5 중량% 이하, 또는 0.4 중량% 이하, 또는 0.3 중량% 이하, 또는 0.2 중량% 이하의 각각의 첨가제를 포함할 수 있다.
HALS는 플라스틱 및 중합체에서 안정화제로서 사용되는 아민 작용기를 함유하는 화학 화합물이다. 이들 화합물은 테트라메틸피페리딘의 유도체일 수 있으며, 주로 UV 광에 대한 노출로 인한 자유 라디칼 산화의 영향으로부터 중합체를 보호하는 데 사용된다. HALS는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 폴리(4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘에탄올-알트-1,4-부탄디오산)(CAS# 65447-77-0); 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜) 세바케이트(CAS# 52829-07-9); 디-(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)-2-부틸-2-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시벤질)말로네이트(CAS# 63843-89-0); 비스(1-옥틸옥시-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜) 세바케이트(CAS# 129757-67-1); 폴리[[6-[(1,1,3,3-테트라메틸부틸)아미노]-s-트리아진-2,4-디일]-[(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노]-헥사메틸렌-[(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노](CAS# 71878-19-8); 1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민, N,N'''-1,2-에탄디일비스[N-[3-[[4,6-비스[부틸(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일]아미노]프로필]-N',N''-디부틸-N',N''-비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐)-(CAS# 106990-43-6); 1,6-헥산디아민, N,N'-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)-, 2,4,6-트리클로로-1,3,5-트리아진과의 중합체, N-부틸-1-부탄아민 및 N-부틸-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딘아민과의 반응 생성물(CAS# 192268-64-7). HALS의 예는 독일 루트비히스하펜 소재 BASF로부터 상표명 TINUVIN™ 622 및 CHIMASSORB™ 944로 상업적으로 입수 가능하다. 다른 UV 안정화제는 예를 들어 UVASORB™ HA10 및 HA88(둘 모두 미국 소재의 3V Sigma로부터 상업적으로 입수 가능함), CHIMASSORB™ 944 LD(BASF로부터 상업적으로 입수 가능함), 및 CYASORB® THT 4801, THT 7001, 및 THT 6460(각각 Solvay Corp.로부터 상업적으로 입수 가능함)을 포함한다.
중합체성 조성물은 카본 블랙이 없을 수 있다. 본원에 사용된 용어 "~이 없는"은 제형이 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 미만의 카본 블랙을 포함함을 의미하도록 정의된다. 상기 강조된 바와 같이, 카본 블랙은 자외선 광을 흡수하며, 자유 라디칼 발생을 방지하는 데 효과적이나, 중합체성 조성물에 소기의 색상을 부여하는 능력에 대한 강한 영향을 갖는다.
중합체성 조성물은 착색제를 포함할 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 카본 블랙의 부재는 중합체성 조성물이 착색제에 의해 착색 가능하도록 한다. 착색제는 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 및 프탈로시아닌 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 중합체성 조성물은 하나 이상의 COLOUR INDEX™ 일반명 착색제, 예컨대 피그먼트 바이올렛 32(CAS# 12225-08-0), 피그먼트 오렌지 34(CAS# 15793-73-4), 피그먼트 레드 38(CAS# 6358-87-8), 피그먼트 레드 208(CAS# 31778-10-6), 피그먼트 레드 48:2(CAS# 7023-61-2), 피그먼트 레드 57:1(CAS# 5281-04-9), 피그먼트 옐로우 155(CAS# 68516-73-4/77465-46-4), 피그먼트 옐로우 151(CAS# 31837-42-0), 피그먼트 그린 7(CAS# 1328-53-6), 피그먼트 레드 122(CAS# 980-26-7/16043-40-6), 피그먼트 레드 214(CAS# 40618-31-3), 피그먼트 바이올렛 23(CAS# 6358-30-1), 및/또는 피그먼트 옐로우 191(CAS# 129423-54-7)을 포함할 수 있다.
중합체성 조성물은 하나 이상의 미립자 충전제, 예컨대 유리 섬유 또는 나노 복합체를 포함하는 다양한 무기질 충전제를 포함할 수 있다. 충전제, 특히 더 높은 종횡비(길이/두께)를 제공하는 세장형, 소판(platelet) 형상 입자를 갖는 것들은 모듈러스 및 압출 이후 수축 특징을 개선할 수 있다. 충전제(들)는 20 μm 미만, 10 μm 미만, 또는 5 μm 미만의 중위 크기 또는 d50을 가질 수 있다. 충전제는 중합체성 조성물 중의 습윤 또는 분산을 용이하게 하도록 표면 처리될 수 있다. 적합한 충전제의 구체적 예는 이산화티타늄, 산화아연, 탄산칼슘, 실리카, 석영, 용융 석영, 활석, 운모, 점토, 고령석, 규회석, 장석, 수산화알루미늄, 및 흑연을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다. 충전제는 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로 2 내지 30 중량%, 또는 5 내지 30 중량% 범위의 양으로 중합체성 조성물 중에 포함될 수 있다.
가공 보조제는 다음을 포함할 수 있다: 플루오로수지의 금속 염, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 플루오르화 에틸렌 프로필렌; 카복실산, 예컨대 아연 스테아레이트 또는 칼슘 스테아레이트; 지방산, 예컨대 스테아르산, 올레산, 또는 에루크산; 지방 아미드, 예컨대 스테아르아미드, 올레아미드, 에루카미드, 또는 N,N'-에틸렌 비스-스테아르아미드; 폴리에틸렌 왁스; 산화된 폴리에틸렌 왁스; 에틸렌 옥사이드의 중합체; 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 공중합체; 식물성 왁스; 석유 왁스; 비-이온성 계면활성제; 실리콘 유체 및 폴리실록산.
산화방지제는 다음을 포함할 수 있다: 힌더드 페놀, 예컨대 테트라키스[메틸렌(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시하이드로-신나메이트)]메탄; 비스[(베타-(3,5-디tert-부틸-4-하이드록시벤질) 메틸카복시에틸)]-설파이드, 4,4'-티오비스(2-메틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-티오비스(2-tert-부틸-5-메틸페놀), 2,2'-티오비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 및 티오디에틸렌 비스(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시)-하이드로신나메이트; 포스파이트 및 포스포나이트, 예컨대 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트 및 디-tert-부틸페닐-포스포나이트; 티오 화합물, 예컨대 디라우릴티오디프로피오네이트, 디미리스틸티오디프로피오네이트, 및 디스테아릴티오디프로피오네이트; 다양한 실록산; 중합된 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린, n,n'-비스(1,4-디메틸펜틸-p-페닐렌디아민), 알킬화 디페닐아민, 4,4'-비스(알파, 알파-디메틸벤질)디페닐아민, 디페닐-p-페닐렌디아민, 혼합된 디-아릴-p-페닐렌디아민, 및 기타 힌더드 아민 분해방지제 및 안정화제.
컴파운딩(compounding)
중합체성 조성물의 성분은 용융 배합을 위해 배치식 또는 연속식 혼합기에 첨가될 수 있다. 성분은 임의의 순서로 첨가되거나, 다른 성분과 배합하기 위한 하나 이상의 마스터배치를 먼저 제조할 수 있다. 용융 배합은 최고 용융 중합체 초과의 온도에서 실시될 수 있다. 이어서, 용융-배합된 조성물은 압출기 또는 사출 성형 기계로 전달되거나, 소기의 물품으로 성형하기 위해 다이를 통해 통과하거나, 저장을 위해 또는 다음 성형 또는 가공 단계로 공급하기 위한 물질을 제조하기 위해 펠릿, 테이프, 스트립, 또는 필름 또는 일부 다른 형태로 전환될 수 있다. 선택적으로, 펠릿 또는 일부 유사한 구성으로 성형되는 경우, 펠릿 등은 이후 블로킹 방지제로 코팅되어, 저장 동안 취급을 용이하게 할 수 있다.
사용될 수 있는 컴파운딩 장비의 예는 내부 배치식 혼합기, 연속식 단축 또는 이축 혼합기, 또는 니딩 연속식 압출기(kneading continuous extruder)를 포함한다. 활용되는 믹서의 유형과 혼합기의 작동 조건은 조성물의 특성, 예컨대 점도, 체적 저항률, 및 압출된 표면 평활도에 영향을 미칠 것이다.
기계적 특성
중합체성 조성물은 ASTM D638에 따라 측정된 20.0 메가파스칼(MPa) 내지 45.0 MPa의 비-에이징(즉, 에이징이 수행되지 않은 상태), UV 에이징 및/또는 열 에이징의 최대 인장 강도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 중합체성 조성물은 20.0 MPa 이상, 또는 20.5 MPa 이상, 또는 21.0 MPa 이상, 또는 21.5 MPa 이상, 또는 22.0 MPa 이상, 또는 22.5 MPa 이상, 또는 23.0 MPa 이상, 또는 23.5 MPa 이상, 또는 24.0 MPa 이상, 또는 24.5 MPa 이상, 또는 25.0 MPa 이상, 또는 25.5 MPa 이상, 또는 26.0 MPa 이상, 또는 26.5 MPa 이상, 또는 27.0 MPa 이상, 또는 27.5 MPa 이상, 또는 28.0 MPa 이상, 또는 28.5 MPa 이상, 또는 29.0 MPa 이상, 또는 29.5 MPa 이상, 또는 30.0 MPa 이상, 또는 30.5 MPa 이상, 또는 31.0 MPa 이상, 또는 31.5 MPa 이상, 또는 32.0 MPa 이상, 또는 32.5 MPa 이상, 또는 33.0 MPa 이상, 또는 33.5 MPa 이상, 또는 34.0 MPa 이상, 또는 34.5 MPa 이상, 또는 35.0 MPa 이상, 또는 35.5 MPa 이상, 또는 36.0 MPa 이상, 또는 36.5 MPa 이상, 또는 37.0 MPa 이상, 또는 37.5 MPa 이상, 또는 38.0 MPa 이상, 또는 38.5 MPa 이상, 또는 39.0 MPa 이상, 또는 39.5 MPa 이상, 또는 40.0 MPa 이상, 또는 40.5 MPa 이상, 또는 41.0 MPa 이상, 또는 41.5 MPa 이상, 또는 42.0 MPa 이상, 또는 42.5 MPa 이상, 또는 43.0 MPa 이상, 또는 43.5 MPa 이상, 또는 44.0 MPa 이상, 또는 44.5 MPa 이상, 동시에 45.0 MPa 이하, 또는 44.5 MPa 이하, 또는 44.0 MPa 이하, 또는 43.5 MPa 이하, 또는 43.0 MPa 이하, 또는 42.5 MPa 이하, 또는 42.0 MPa 이하, 또는 41.5 MPa 이하, 또는 41.0 MPa 이하, 또는 40.5 MPa 이하, 또는 40.0 MPa 이하, 또는 39.5 MPa 이하, 또는 39.0 MPa 이하, 또는 38.5 MPa 이하, 또는 38.0 MPa 이하, 또는 37.5 MPa 이하, 또는 37.0 MPa 이하, 또는 36.5 MPa 이하, 또는 36.0 MPa 이하, 또는 35.5 MPa 이하, 또는 35.0 MPa 이하, 또는 34.5 MPa 이하, 또는 34.0 MPa 이하, 또는 33.5 MPa 이하, 또는 33.0 MPa 이하, 또는 32.5 MPa 이하, 또는 32.0 MPa 이하, 또는 31.5 MPa 이하, 또는 31.0 MPa 이하, 또는 30.5 MPa 이하, 또는 30.0 MPa 이하, 또는 29.5 MPa 이하, 또는 29.0 MPa 이하, 또는 28.5 MPa 이하, 또는 28.0 MPa 이하, 또는 27.5 MPa 이하, 또는 27.0 MPa 이하, 또는 26.5 MPa 이하, 또는 26.0 MPa 이하, 또는 25.5 MPa 이하, 또는 25.0 MPa 이하, 또는 24.5 MPa 이하, 또는 24.0 MPa 이하, 또는 23.5 MPa 이하, 또는 23.0 MPa 이하, 또는 22.5 MPa 이하, 또는 22.0 MPa 이하, 또는 21.5 MPa 이하, 또는 21.0 MPa 이하, 또는 20.5 MPa 이하의 최대 인장 강도를 나타낼 수 있다.
중합체성 조성물은 ASTM D638에 따라 측정된 600% 내지 1200%의 비-에이징, UV 에이징 또는 열 에이징의 파단 시 연신율을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 중합체성 조성물은 600% 이상, 또는 610% 이상, 또는 620% 이상, 또는 630% 이상, 또는 640% 이상, 또는 650% 이상, 또는 660% 이상, 또는 670% 이상, 또는 680% 이상, 또는 690% 이상, 또는 700% 이상, 또는 710% 이상, 또는 720% 이상, 또는 730% 이상, 또는 740% 이상, 또는 750% 이상, 또는 760% 이상, 또는 770% 이상, 또는 780% 이상, 또는 790% 이상, 또는 800% 이상, 또는 810% 이상, 또는 820% 이상, 또는 830% 이상, 또는 840% 이상, 또는 850% 이상, 또는 860% 이상, 또는 870% 이상, 또는 880% 이상, 또는 890% 이상, 또는 900% 이상, 또는 910% 이상, 또는 920% 이상, 또는 930% 이상, 또는 940% 이상, 또는 950% 이상, 또는 960% 이상, 또는 970% 이상, 또는 980% 이상, 또는 990% 이상, 또는 1000% 이상, 또는 1010% 이상, 또는 1020% 이상, 또는 1030% 이상, 또는 1040% 이상, 또는 1050% 이상, 또는 1060% 이상, 또는 1070% 이상, 또는 1080% 이상, 또는 1090% 이상, 또는 1100% 이상, 또는 1110% 이상, 또는 1120% 이상, 또는 1130% 이상, 또는 1140% 이상, 또는 1150% 이상, 또는 1160% 이상, 또는 1170% 이상, 또는 1180% 이상, 또는 1190% 이상, 동시에 1200% 이하, 또는 1190% 이하, 또는 1180% 이하, 또는 1170% 이하, 또는 1160% 이하, 또는 1150% 이하, 또는 1140% 이하, 또는 1130% 이하, 또는 1120% 이하, 또는 1110% 이하, 또는 1100% 이하, 또는 1090% 이하, 또는 1080% 이하, 또는 1070% 이하, 또는 1060% 이하, 또는 1050% 이하, 또는 1040% 이하, 또는 1030% 이하, 또는 1020% 이하, 또는 1010% 이하, 또는 1000% 이하, 또는 990% 이하, 또는 980% 이하, 또는 970% 이하, 또는 960% 이하, 또는 950% 이하, 또는 940% 이하, 또는 930% 이하, 또는 920% 이하, 또는 910% 이하, 또는 900% 이하, 또는 890% 이하, 또는 880% 이하, 또는 870% 이하, 또는 860% 이하, 또는 850% 이하, 또는 840% 이하, 또는 830% 이하, 또는 820% 이하, 또는 810% 이하, 또는 800% 이하, 또는 790% 이하, 또는 780% 이하, 또는 770% 이하, 또는 760% 이하, 또는 750% 이하, 또는 740% 이하, 또는 730% 이하, 또는 720% 이하, 또는 710% 이하, 또는 700% 이하, 또는 690% 이하, 또는 680% 이하, 또는 670% 이하, 또는 660% 이하, 또는 650% 이하, 또는 640% 이하, 또는 630% 이하, 또는 620% 이하, 또는 610% 이하의 파단 시 연신율을 나타낼 수 있다.
중합체성 조성물은 65% 이상, 또는 70% 이상, 또는 75% 이상, 또는 80% 이상, 또는 85% 이상, 또는 90% 이상, 또는 95% 이상, 또는 100% 이상, 또는 105% 이상, 또는 110% 이상, 또는 115% 이상, 동시에 또는 120% 이하, 또는 115% 이하, 또는 110% 이하, 또는 105% 이하, 또는 100% 이하, 또는 95% 이하, 또는 90% 이하, 또는 85% 이하, 또는 80% 이하, 또는 75% 이하, 또는 70% 이하의 유지된 최대 인장 강도 및/또는 유지된 파단 시 연신율(둘 모두 UV 에이징 또는 열 에이징 값을 비-에이징 값으로 나누어 측정함)을 가질 수 있다.
코팅된 전도체
본 개시내용은 또한 코팅된 전도체를 제공한다. 코팅된 전도체는 전도체 및 전도체 상의 코팅을 포함하며, 코팅은 중합체성 조성물을 포함한다. 중합체성 조성물은 전도체 주위에 적어도 부분적으로 배치되어 코팅된 전도체를 제조한다. 전도체는 전도성 금속 또는 광학적으로 투명한 구조를 포함할 수 있다.
코팅된 전도체의 제조 방법은 중합체성 조성물을 압출기 내에서 중합체성 성분의 적어도 용융 온도로 혼합 및 가열하여 중합체성 용융 배합물을 형성하는 단계 및 이어서 중합체성 용융 배합물을 전도체 상에 코팅하는 단계를 포함한다. 용어 "상에"는 중합체성 용융 배합물과 전도체 사이의 직접적 접촉 또는 간접적 접촉을 포함한다. 중합체성 용융 배합물은 압출 가능한 상태이다.
중합체성 조성물은 전도체 상에 및/또는 주위에 배치되어 코팅을 형성한다. 코팅은 절연층과 같은 하나 이상의 내부층일 수 있다. 코팅은 전도체를 전체적으로 또는 부분적으로 피복하거나, 달리 둘러싸거나, 감쌀 수 있다. 코팅은 전도체를 둘러싸는 유일한 성분일 수 있다. 대안적으로, 코팅은 전도체를 감싸는 다층 재킷 또는 외피 중의 하나의 층일 수 있다. 코팅은 전도체와 직접적으로 접촉할 수 있다. 코팅은 전도체를 둘러싸는 절연층과 직접적으로 접촉할 수 있다.
실시예
재료
다음의 재료를 하기 실시예에서 이용한다.
HDPE1은 0.946 g/cc의 밀도, 0.95 g/10분의 용융 지수, 및 NMR에 따라 측정된 HDPE1의 중량을 기준으로 헥센 공단량체 함량 2.28 중량%를 갖는 에틸렌/헥센 공단량체이다. HDPE1는 미국 미시건주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능하다.
LLDPE1은 0.926 g/cc의 밀도 및 0.93 g/10분의 용융 지수를 가지며, NMR에 따라 측정된 7.5 중량%의 부텐 공단량체 함량을 갖는 선형 저밀도 폴리에틸렌이다. LLDPE1은 미국 미시건주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능하다.
HDPE2는 0.961 g/cc의 밀도 및 0.80 g/10분의 용융 지수를 갖는 에틸렌 동종중합체이며, 미국 미시건주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능하다.
LLDPE2는 0.919 g/cc의 밀도, 0.90 g/10분의 용융 지수, 및 NMR에 따라 측정된 LLDPE2의 총 중량을 기준으로 8.27 중량%의 헥센 공단량체 함량을 갖는 선형 저밀도 폴리에틸렌이다. LLDPE2는 미국 미시건주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능하다.
AO는 화학명 펜타에리스리톨 테트라키스(3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트)를 갖는 입체 힌더드 페놀계 산화방지제이며, 독일 루트비히스하펜 소재의 BASF로부터 IRGANOX 1010™으로 상업적으로 입수 가능하다.
UVA는 화학 조성 2-tert-부틸-6-(5-클로로-2H-벤조트리아졸-2-일)-4-메틸페놀(CAS 번호 3896-11-5)을 갖는 자외선 광 흡수제이며, 독일 루트비히스하펜 소재의 BASF로부터 TINUVIN™ 326로 상업적으로 입수 가능하다.
HALS는 50 중량%의 폴리(4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘 에탄올-알트-1,4-부탄디오산)(CAS 번호 65447-77-0)와 폴리[[6-[(1,1,3,3-테트라메틸부틸)아미노]-s-트리아진-2,4-디일]-[(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노]-헥사메틸렌-[(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노](CAS 번호 71878-19-8)의 50 중량% 혼합물이며, 독일 루트비히스하펜 소재의 BASF로부터 TINUVINTM 783으로 상업적으로 입수 가능하다.
PA는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M으로부터 입수 가능한 상표명 DYNAMARTM FX 5912으로 상업적으로 입수 가능한 플루오로수지 가공 보조제이다.
샘플 제조
HDPE와 LLDPE를 150℃에서 BRABENDER™ 혼합기 내에서 컴파운딩하여 샘플을 제조하였다. 혼합기의 로터 속도는 30 회전/분("RPM")으로 설정하였다. HDPE와 LDPE 이외의 성분을 혼합기 내로 공급하였다. 로터 속도를 80 RPM으로 증가시키고, 샘플을 추가의 5분 동안 혼합하였다. 이어서, 샘플을 냉각시키고, 작은 조각으로 절단하였다.
40 그램의 작은 조각을 2개의 이축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트(즉, 마일라) 시트 사이에 샌드위치(sandwich)시키고, 100 밀리미터("mm")×200 mm×2 mm의 크기를 갖는 몰드 내로 넣었다. 몰드를 Shanghai Great Instrument Co. Ltd로부터의 KT-201-A 고온 프레스 기계 내에 배치하고, 170℃에서 10분 동안 예열하였다. 몰드를 8회 배기시켰다. 이후, 몰드를 고온 프레스 기계에 의해 측정된 170℃ 및 10 MPa에서 또 다른 5분 동안 유지하였다. 다음으로, 몰드를 10 MPa에서 내부 수 냉각을 사용하여 5분 내에 실온으로 냉각시켜서 플라크를 형성하였다. 플라크를 ISO 527-2에 따라 5A 도그본(dogbone)으로 절단하였다.
UV 에이징 샘플: 본원에 사용된 UV 에이징 샘플은 5A 도그본을 UV 에이징 프로토콜에 적용하여 제조한다. UV 에이징 프로토콜은 ASTM D1248-16의 표준에 따라 가속 UV 에이징을 위해 선택된 5A 도그본을 가속 UV 에이징을 위해 사용되는 SOLAR EYE™ 방사 제어 및 물 분무를 갖는 Q-Lab으로부터의 QUV 가속 내후 시험기 내에 배치하는 것으로 구성된다. 에이징 조건은 UVA-340 형광 램프를 사용하여 340 nm에서 0.70 W/(m2·nm)의 방사 및 70±3℃에서 유지되는 비-절연된 흑색 패널 온도를 갖는 20시간의 광 및 55±3℃에서의 암흑 응축(darkness condensation)의 4시간의 주기이다. UV 에이징은 암흑 응축 주기를 포함하는 2000시간 동안 실시하였다.
열 에이징 샘플: GB/T2951.12-2008에 따라 각각의 실시예로부터의 5개의 도그본을 100℃에서 오븐 내에 240시간 동안 배치하여 열 에이징 샘플을 제조하였다.
시험 방법
핵자기 공명: 샘플의 총 공단량체 함량은 13C 핵자기 공명을 사용하여 결정한다. 샘플을 120℃에서 트리클로로에탄-d4("TCE-d4") 중에 용해시켜서 균질한 용액을 형성함으로써 NMR을 수행한다. 모든 NMR 데이터는 100.6 ㎒의 13C 공명 주기에서 작동되는 Bruker AVANCE™ II 400 ㎒ 분광기 상에서 120℃에서 획득한다. 10 mm의 BBO 프로브를 이용한다. 화학 시프트는 TCE-d4에 대해 ppm(백만부) 단위로 제공되었다. Zgig를 90도의 관찰된 펄스를 갖는 13C NMR의 펄스 프로그램으로서 사용하였다. 재순환 지연을 6초로 설정하였다. 몰드를 4000회 스캔하였다. 개별적 에틸렌계 중합체의 공단량체 함량은 상기 기재된 동일한 절차에 따라 결정한다.
결과
표 1은 비교예("CE") 1 내지 3 및 발명예("IE") 1 내지 9의 조성을 제공하고 있다. 표 2는 CE1 내지 CE3 및 IE1 내지 IE9에 대한 비-에이징, 열 에이징, 및 UV 에이징의 기계적 특성, 예컨대 최대 인장 강도("TS 최대"), 파단 시 인장 연신율("TE"), 최대 인장 강도 유지("TS 유지"), 파단 시 인장 연신율 유지("TE 유지")를 제공하고 있다.
[표 1]
[표 2]
표 1 및 표 2와 관련하여, 실시예의 총 공단량체 함량을 증가시키는 것은 총 공단량체 함량이 2.9 중량%에 도달할 때까지, UV 에이징 및 열 에이징의 파단 시 인장 연신율 및 인장 연신율 유지를 증가시키는 것을 확인할 수 있다. 2.9 중량%의 총 공단량체 함량이 도달된 후에, 샘플은 75% 이상의 유지된 파단 시 인장 연신율뿐만 아니라 600% 이상의 파단 시 인장 연신율을 나타내며, 이는 샘플이 케이블 재킷팅에 적용되는 ASTM D1248-16 및 IEC 60811-401-2017에 의해 설정된 보다 엄격한 표준을 통과할 가능성이 있음을 나타낸다. 상기 설명된 바와 같이, 중합체성 조성물의 UV 에이징 및 열 에이징의 기계적 특성이 총 공단량체 함량에 대한 의존도를 나타내며, 2.9 중량% 이상의 총 공단량체 함량의 임계값이 소기의 특성을 나타낼 수 있는 것은 놀라운 것이다. IE1 내지 IE9는 모두 0.930 g/cc 이상의 밀도를 갖지만, UV 에이징 및 열 에이징 상태에서 CE1 내지 CE3보다 보다 높은 기계적 특성의 유지를 나타내는 것은 추가로 놀라운 것이다.

Claims (10)

  1. 중합체성 조성물로서,
    ASTM D792에 따라 측정된 0.941 g/cc 내지 0.970 g/cc의 밀도를 갖는 제1 에틸렌계 중합체;
    ASTM D792에 따라 측정된 0.860 g/cc 내지 0.930 g/cc의 밀도를 갖는 제2 에틸렌계 중합체; 및
    산화방지제, 힌더드 아민 광 안정화제(hindered amine light stabilizer), 및 이의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 첨가제를 포함하며,
    중합체성 조성물의 총 중량으로 기준으로 2.9 중량% 이상의 총 공단량체 함량을 갖는, 중합체성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로 40 중량% 내지 95 중량%의 제1 에틸렌계 중합체를 포함하는 중합체성 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 내지 60 중량%의 제2 에틸렌계 중합체를 포함하는 중합체성 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 카본 블랙이 없는 중합체성 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, ASTM D792에 따라 측정된 0.945 g/cc 이하의 밀도를 갖는 중합체성 조성물.
  6. 제5항에 있어서, ASTM D638에 따라 측정된 UV-에이징 상태에서의 600% 이상의 파단 시 인장 연신율(tensile elongation at break)을 나타내는 중합체성 조성물.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, ASTM D792에 따라 측정된 0.930 g/cc 내지 0.945 g/cc의 밀도를 갖는 중합체성 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 제2 에틸렌계 중합체의 밀도는 ASTM D792에 따라 측정된 0.918 g/cc 내지 0.930 g/cc인, 중합체성 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 100℃에서 240시간 동안 에이징 후에 ASTM D638에 따라 측정된 600% 이상의 파단 시 인장 연신율을 나타내는 중합체성 조성물.
  10. 코팅된 전도체로서,
    전도체; 및
    전도체 주위에 배치된 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 중합체성 조성물을 포함하는, 코팅된 전도체.
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