TW201005026A - Moisture crosslinkable polyethylene composition - Google Patents
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Description
201005026 - 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於可濕度交聯組成物。更明確而言,本發 明係關於非極性聚稀煙和高極性或非結晶聚稀煙的可濕度 交聯摻合物。' c先前技術】 利用直接法(接枝石夕燒和同時製造物件)、石夕院預接枝樹 Φ 月旨或反應器共聚物進行可濕度交聯時需要使用高溫固化媒 體例如蒸Ά或桑拿(sauna)。此外,該直接可濕度交聯法係 被嚴绝地控制。若需要處理石夕烧和過氧化物時,必需準確 測量及具備專業知識以確保成品的品質。 就使用矽烷預接枝樹脂的可濕度交聯法而言,該接枝 . 步驟係進行於反應性擠塑生產線上而增加成本。此外,該 石夕烧預接枝樹脂當與反應器共聚物產品比較時具有限的保 存期限。 0 在環境條件下,聚乙烯組成物的熟化速度極為緩慢 (1〜2週)而限制了生產力。當常溫固化技術中使用快速、昂 貴的催化劑時,將造成該可交聯聚乙烯組成物的過早交 聯。為避免過早交聯,將使用焦化控制添加劑而進一步增 加系統的總成本。 亟需—種可交聯聚乙烯組成物其(a)不需反應性擠塑步 驟;(b)產生平滑、均勻的物件;(c)不需強化控制;以及(d) 熱水内或環境條件下可快速熟化。 【明内】 3 201005026 本發明可達到這些及其他的目標。其包含第—聚烯烴 和第二聚烯烴。該第二聚烯烴係選自極性聚烯烴、無結晶 聚烯烴,及其混合物。該第二聚合物可與該第一聚合物被 細分散或共聚合。 在不侷泥於任何特定理論之下,已認為本發明利用極 性或高度非晶態相的溶解性能以吸收大量的矽烷/過氧化 物而可快速併入聚稀煙相内。 當極性聚烯烴或高度非晶態聚烯烴被細分散於本發明 的基質聚烯烴内時,(a)交聯劑的浸潰時間可降低至基質樹 參 脂的10X ; (b)擠壓該組成物而產生光面絲狀表面;以及(c) 以高於接枝或反應器矽烷共聚物的速度進行交聯。此外, 應注意在環境條件下本發明組成物與標準濃度二月桂酸二 丁基錫(DBTDL)催化劑的交聯較快於利用可濕度交聯催化 - 劑例如確酸之習知系統的交聯。 已認為本發明將可(1)使用較短的擠壓生產線;(2)較長 的生產時間;以及(3)使用目前無法被用於續酸的較經濟受 阻酚系抗氧化劑。 ® 本發明被有效用於製造濕固化線、緵、膜、管、熱熔 膠及其他㈣或注塑模物件。本發明亦可有效製備用於快 速輸送特定物件的媒體,包括薄媒。 圖式簡單說明 第1圖顯示將極性聚稀烴加至非極性聚稀烴對浸潰時 間及加入乙稀基烧氧石夕燒和有機過氧化物後產生减間之 關係的效應。 4 201005026 第2圖顯示將極性聚烯烴加至非極性聚烯烴對固化時 間(在環境條件)及熱蠕變伸長率之關係的效應,包括比較含 績酸催化劑的可濕度交聯組成物。
【方包方式J 本發明的可交聯組成物包含:(1)第一聚烯烴;(2)第二 聚烯烴;(3)乙烯基烷氧矽烷;以及(4)有機過氧化物。該第 二聚烯烴係選自極性聚烯烴、無結晶聚烯烴,及其混合物。 該第二聚合物可與該第—聚合物被細分散或共聚合。 適當的第一聚烯烴包括聚乙烯和聚丙烯。聚乙烯聚合 物如該名詞所述係一種乙烯的均聚物或乙烯和少部分一或 多種具有3至12個碳原子,及較佳為4至8個碳原子之α—烯 烴的共聚物,以及視需要,二烯或此類均聚物和共聚物的 混合物或摻合物。該混合物可為機械共混物或原位共混 物。α-烯烴的實例為丙烯、丁烯、丨_己烯、4曱基戊 烯,和1 -辛稀。 該聚乙烯可為均質性或異質性。該均質性聚乙烯通常 具有1.5至3.5範圍内的分散度(Mw/Mn)和基本上均勻的共 聚單體分佈,以及當藉由微差掃描熱量計測定時具有單一 和極低炫點的特徵。該異質性聚乙烯通常具有大於3·5的分 散度(Mw/Mn)和缺乏的的共聚單體分佈。Mw被定義為重 量平均分子量’及Mn被定義為數目平均分子量。 該聚乙烯具有每立方釐米0.860至0.970克範圍内的密 度,及較佳為具有每立方釐米〇87〇至〇93〇克範圍内的密 度。其亦具有每10分鐘Ha克範_祕軸數。若該 201005026 聚乙稀係-均聚物時’聽融指數較佳為每1G分鐘在〇75 至3克的範圍内。在ASTM EM238條件E及於丨如它和以⑼ 克之下測定熔融指數。 低或高壓法可製造該聚乙稀。其可藉由習知的技術被 製造於氣相法或於液相法(即溶液或漿液法低壓法通常每 平方对在低於1_㈣力(psi)下操作,反之高壓法通常在 高於15,000 psi的壓力下操作。 製備這些聚乙烯的典型催化劑系統包括鎂/鈦基催化 劑系統、釩基催化劑系統、鉻基催化劑系統、茂金屬催化 劑系統,及其他過渡金屬催化劑系統。許多的這些催化劑 系統通常被稱為齊格勒-納塔(ziegler_Natta)催化劑系統或 菲力普(Phillips)催化劑系統。有用的催化劑系統包括利用 矽鋁支撐體上氧化鉻或鉬的催化劑。 有用的聚乙烯包括藉由高壓法製成的乙烯低密度均聚 物(HP_LDPEs)、線性低密度聚乙烯(LLDPEs) '極低密度聚 乙稀(VLDPEs)、超低密度聚乙稀(ULDPEs)、中密度聚乙烯 (MDPEs)、高密度聚乙烯(HDPE),及茂金屬共聚物。 高壓法一般為自由基引發聚合反應及進行於管式反應 器或攪拌反應爸内。在管式反應器内,其壓力為在25,〇〇〇 至45,000 psi的範圍内及溫度為在2〇〇至350°C的範圍内。在 攪拌反應釜内’其壓力為在1〇,〇〇〇至3〇,〇〇〇 psi的範圍内及 溫度為在175至250°C的範圍内。
該VLDPE或ULDPE可為乙烯與一或多種具有3至12個 碳原子和較佳為3至8個碳原子之〇:-烯烴的共聚物。VLDPE 6 201005026 或ULDPE的密度每立方釐米為在0.870至0.915克的範圍 内。VLDPE或ULDPE的熔融指數為每1〇分鐘在〇·ι至20克的 範圍内及較佳為每10分鐘在0.3至5克的範圍内。根據共聚 物的重量除了乙烯外之共聚單體的VLDPE或ULDPE部分 為在1至49%重量比的範圍内以及較佳為在15至40%重量比 的範圍内。 可包含第三共聚單體例如另一種<2 _烯烴或二烯例如 乙烯、降冰片烯(norbornene)、丁二烯、1,4-己二烯或雙環 戊二烯。己烯/丙烯共聚物通常被稱為EPRs以及乙烯/丙稀/ 二烯三元共聚物通常被稱為EPDM。根據共聚物的重量該第 三種共聚單體的含量可為1至15%重量比以及較佳為在!至 10%重量比的含量。該共聚物較佳為含有二或三種包括乙 烯的共聚單體。 LLDPE可包括VLDPE、ULDPE和MDPE,其亦為線性 但是通常每立方釐米具有0.916至0.925克的密度。其可為乙 稀與一或多種具有3至12個碳原子及較佳為3至8個碳原子 之α-烯烴的共聚物。其熔融指數每1〇分鐘在3至8克的範圍 内,以及較佳為每10分鐘在3至8克的範圍内。
任何聚丙稀可被用於這些組成物内。實例包括丙稀的 均聚物、丙烯和其他烯烴的共聚物,及丙烯、乙歸和二稀(例 如降冰片二婦和癸二烯)的三元共聚物。此外,該聚丙稀可 與其他聚合物例如EPR或EPDM被分散或摻合。適當的聚丙 烯包括TPEs、TPOs和TPVs。聚丙烯的實例已逑於聚丙稀手 冊:聚合、定性、性質、製程及應用,第3〜14卷:113〜176(E 7 201005026
Moore,Jr編輯,1996)。 適當的第二聚烯烴包括極性聚烯烴以及第一聚烯烴的 非晶型。極性聚烯烴的實例為乙烯和一不飽和酯例如乙烯 酯(例如醋酸乙烯酯或丙烯酸或甲基丙烯酸酯)的共聚物。 包含乙烯和不飽和酯的共聚物已為人所習知以及可藉 由^知的尚壓法被製造。該不飽和酯可為燒基丙稀酸酯、 烷基丙烯酸甲酯或羧酸乙烯酯。該烷基可具有1至8個碳原 子及較佳為具有1至4個碳原子。該叛酸基可具有2至8個碳 原子及較佳為具有2至5個碳原子。丙婦酸酯和丙烯酸甲酯 的實例為丙稀酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙稀酸甲酯、丙 烯酸第三丁酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯和2-乙 基丙烯酸己酯。羧酸乙烯酯的實例為醋酸乙烯酯、丙酸乙 烯酯和丁酸乙烯酯。該不飽和酯的含量較佳為在約1.0至約 3.0重量比之間。 適當的乙烯基烷氧矽烷包括,例如乙烯基三曱氧基矽 烷和乙烯基三乙氧基矽烷。該乙烯基烷氧矽烷的含量較佳 為在約1.0至約2.〇重量比之間。 例如’適當的有機過氧化物包括二烷基過氧化物、過 氧化二異丙苯和Vulcup R.。該有機過氧化物的含量較佳為 約0.03至約5.0重量比之間,更佳為約0 05至約2〇重量比之 間,又更佳為約0·05至約ΐ·〇重量比之間以及最佳為約〇 〇5 至約0.08重量比之間。 本發明組成物可進一步包含適當的抗氧化劑,包括: (a)酚類抗氧化劑;(b)硫基抗氧化劑;(c)磷基抗氧化劑;以 201005026 - 及(d)含肼金屬去活化劑。適當的酚類抗氧化劑包括甲基取 代酚類。具有一級或二級羰基之取代基的其他酚類亦適合 作為抗氧化劑。一種較佳的酚類抗氧化劑為異丁二烯雙 (4,6-二甲基酚)。該抗氧化劑的含量較佳為0.05至10重量比 的聚合組成物之間。 該組成物可進一步包含聚氯乙烯、丙烯酸、聚醯胺、 聚酯、聚酯型聚胺酯、形狀記憶聚合物、碳黑、著色劑、 腐蚀抑制劑、潤滑劑、防結塊劑、阻燃劑和加工助劑。 在一另類的具體實施例中,本發明係藉由塗佈該聚合 組成物於電線或電纜上而製成電線或電纜的構造。 在另一具體實施例中,本發明提供一種製造交聯物件 的方法。該方法可在環境溫度和濕度條件下進行交聯,而 . 不需使用磺酸催化劑或酸催化破壞的受阻酚抗氧化劑。 實例 藉由下列非限制性實例說明本發明。 201005026 表1 成分(重量百分比) 實例1 實例2 實例3 實例4 Dowlex 3010+20 重量% Elvax 265 97.92 Dowlex 3010+20 重量% Elvax CM4987 97.92 Dowlex 3010+10 重量% Elvax CM4987 97.92 Dowlex 3010 97.92 浸潰時間 顆粒的條件 初始 濕 濕 濕 濕 0.5小時 微殘渣 乾 微殘渣 濕 1小時 微殘渣 乾 微殘渣 濕 1.5小時 乾 乾 乾 濕 2小時 乾 乾 乾 濕 4小時 乾 乾 乾 濕 16小時 乾 乾 乾 痕殘渣 % LEL(於40°C然後室溫的時間) 2小時 0 1 1 1 88小時 0 0 0 0 % LEL(於6(TC然後室溫的時間) 1週 擠壓機機頭壓力(PSI) 1520 1340 1260 1180 電線表面平滑度等級 1.3 3.3 2.3 2.3 利用2.0重量百分比的乙烯基三甲氧基矽烷和0.08重量 百分比的LUPEROX 101有機過氧化物製備表1中的各舉例 性組成物。該聚合物在40°C下處理2小時。 201005026 表2 :熱蠕變(%伸長率,200°C,15分鐘) 〜----- -------- 實例1 實例2 實例3 比較實例4 -_____ 於90°C水中固化 1小時 31/29/27 27/26/25 29/35/30 L 27/29/34 16小時 — 24/25/20 22/24/24 18/23/21 24/21/31 峰應力) 0/ /J- c --- 2511 2121 1745 2523 /〇1甲長率 328 331 286 382 ___ 在23C,70%相對濕度的室溫固化 小時(2.1天) 30 40 40 65
表3
成分(重量百分比)DFDAT545T 2647B+10 重量 % Engage 8200 浸潰~~ 初始 0.5小時 1.0小時 纜式擠瓦機溫度曲線 擠壓頭壓力(psi) 電線表 i平滑度等級
^200°C > η- " ·-------- 於90°C水中固化 1小時 4小時 76 17.3 54.5 17 70%相對濕度) 26 2天 4天 斷裂/失敗 195 32 利用2.0重量百分比的乙歸基三甲氧基石夕烧和〇〇8重量 百分比的LUPEROX 1()1有機過氧化物以及5 ()重量百分比 的懸B·5481催化_4製備糾的各舉例性組成物。今 聚合物在40°C下處理2小時。 ~ 201005026 【圖式簡單說明:j 第1圖顯示將極性聚烯烴加至非極性聚烯烴對浸潰時 間及加入乙烯基烷氧矽烷和有機過氧化物後產生濕度間之 關係的效應。 第2圖顯示將極性聚烯烴加至非極性聚烯烴對固化時 間(在環境條件)及熱蠕變伸長率之關係的效應,包括比較含 磺酸催化劑的可濕度交聯組成物。 【主要元件符號說明】
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Claims (1)
- 201005026 * 七、申請專利範圍: 1. 一種可濕度交聯之組成物,包含: (a) 含第一聚烯烴的聚合基質; (b) 選自由極性聚烯烴和無結晶聚烯烴所構成群 組之分散於聚合基質内的第二聚烯烴; (C)乙烯基烷氧矽烷;以及 (d)有機過氧化物。 • 2. 一種可濕度交聯之組成物,包含: (a) 第一聚烯烴與選自由極性聚烯烴和無結晶聚 烯烴所構成群組之第二聚烯烴的共聚物; (b) 乙烯基烷氧矽烷;以及 (c) 有機過氧化物。 • 3. 如申請專利範圍第1或2項之可濕度交聯之組成物,其 中該有機過氧化物的含量為0.05至0.08重量百分比之 間。 • 4. 一種用於濕度交聯聚烯烴組成物的方法,其基本上由 下列步驟組成: (a) 選擇第一聚烯烴; (b) 選擇第二聚烯烴; (c) 分散該第二聚烯烴於該第一聚烯烴内而形成聚 烯烴組成物; (d) 吸收矽烷於該第二聚烯烴内; (e) 吸收有機過氧化物於該第二聚烯烴内; (f) 摻入濕度交聯催化劑;以及 13 201005026 (g)交聯該聚烯烴組成物。 5. 一種用於濕度交聯聚烯烴組成物的方法,其基本上由 下列步驟組成: (a) 選擇具有其共聚物為第一聚烯烴和第二聚烯烴 的共聚合聚烯烴; (b) 吸收矽烷於該共聚合聚烯烴内; (c) 吸收有機過氧化物於該共聚合聚烯烴内; (d) 摻入濕度交聯催化劑;以及 (e) 交聯該聚烯烴組成物。 6. 如申請專利範圍第4或5項之方法,其中該交聯步驟發 生在環境溫度和濕度。14
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