TW202239854A - 可濕固化半導電調配物 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種可濕固化半導電調配物，其基本上由乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物與習知炭黑之混合物組成。亦發現製造且使用其之方法、由其製造之濕固化半導電產物以及含有其或由其製造的製品。
Description
尋求改良的可濕固化聚乙烯半導電材料。
在該領域中或關於該領域之專利申請公開案包含CA 2161991A1；CN105754185A；CN 105949547A；EP 2 889 323 A1；EP 2 910 595 A1；US 2003/0109494 A1；US 2003/0134969 A1；US 2008/0176981 A1；US 2009/0166925 A1；US 2010/0056809 A1；US 2010/0206607 A1；US 2011/0282024 A1；US 2013/0206543 A1；US 2015/0166708 A1；US 2016/0200843 A1；US 2021/0002452 A1；US 2021/0002464 A1；US 2021/0005344 A1；WO 2000/071094 A1；WO 2005/110123 A1；WO 2007/092454 A1；及WO 2011/094055 A1。在該領域中之專利包含US 5,266,627；US 5,686,546；US 6,080,810；US 6,162,419；US 6,277,303 B1；US 6,284,832 B1；US 6,331,586 B1；US 6,830,777 B2；US 6,936,655 B2；US 7,390,970 B2；US 7,767,910 B2；US 9,595,365 B2；及US 9,790,307 B2。在該領域中之期刊出版物包含G. I. Razd'yakonova等人, 《類似等級之炭黑的生理化學特性之比較（
Comparison of the physiochemical properties of similar grades of carbon black）》, Kauchuk i Rezina, 2015, 第2期, 第10至13頁, （如其中由P. Curtis自《國際聚合物科學與技術（International Polymer Science and Technology）》, 42, 第8期, 2014, 參考KR15/02/10; 翻譯序列號17423翻譯為英文所報導）。
吾等提供一種改良的可濕固化半導電調配物及由其藉由濕固化製造之交聯半導電產物，此解決先前技術之缺點中之一或多者。此至少部分地藉由排除違規材料來完成。本發明人提供一種新的可濕固化半導電調配物及由其藉由濕固化製造之新的交聯半導電產物。可濕固化半導電調配物基本上由乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物（可濕固化）與習知炭黑之混合物組成。本發明亦提供製造且使用其之方法、由其製造之濕固化半導電產物以及含有其或由其製造的製品。
本發明之調配物及產物不包含（亦即排除）乙烯/可水解矽烷/極性共聚單體三元共聚物，不包含（亦即排除）任何乙烯/極性共聚單體共聚物，不包含（亦即排除）交聯劑，該交聯劑含有兩個或更多個官能端基（諸如兩個或更多個羥基（HO-）端基）之聚有機矽氧烷（亦稱為有機聚矽氧烷），且不包含（亦即排除）超低潤濕性炭黑。
發明內容及發明摘要以引用之方式併入本文中。
可濕固化半導電調配物基本上由乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物（可濕固化）與習知炭黑之混合物組成。本發明亦提供製造且使用其之方法、由其製造之濕固化半導電產物以及含有其或由其製造的製品。視情況選用之烯烴不為乙烯且可存在或不存在。
本發明之調配物及產物具有使其非常適合用作含有其之電力電纜之半導電層的優異特性。本發明之調配物及產物之優異效能包括分別在90℃及130℃下量測的各自小於100,000歐姆-公分（Ohm-cm；電力電纜行業要求），尤其小於1,000 Ohm-cm之體積電阻率；在小於或等於-25℃下之低溫脆性破壞（電力電纜行業要求）；且通過晶圓沸騰測試（Wafer Boil Test）（電力電纜行業要求）。本發明之調配物及產物之效能亦可包括在121℃下7天之後大於100%的伸長率、小於2.06微米（μm）（小於81微吋）之表面粗糙度
R
a 及不具有焦塊之擠出件。
所排除材料：視具體情況而定，以下材料自或視情況可自可濕固化半導電調配物及由其製造之交聯半導電產物排除。排除：乙烯/可水解矽烷/極性共聚單體三元共聚物、乙烯/極性共聚單體共聚物、含有兩個或更多個官能端基（諸如兩個或更多個羥基端基）之聚有機矽氧烷（亦稱為有機聚矽氧烷）及超低潤濕性炭黑（諸如LITX 50及LITX 200）。視情況可排除：金屬氧化物（例如，氧化鋁水合物）及/或羧酸及其鹽。
片語「基本上由……組成（consisting essentially of/consists essentially of）」為部分封閉的且意謂可濕固化半導電調配物及由其製造之交聯半導電產物不含所排除之材料。舉例而言，不含乙烯/可水解矽烷/極性共聚單體三元共聚物，不含任何乙烯/極性共聚單體共聚物（例如，乙烯/丙烯酸烷基酯二聚物或乙烯/丙烯酸烷基酯/α-烯烴三元共聚物及其類似者），不含含有兩個或更多個官能端基（諸如兩個或更多個羥基端基）之聚有機矽氧烷（亦稱為有機聚矽氧烷），且不含超低潤濕性炭黑（諸如LITX 50及LITX 200）。在提及以下材料或特徵時使用術語「包括（comprises/comprising）」並不否定「基本上由……組成（consisting essentially of/consists essentially of）」之部分封閉性質，而僅允許「基本上由……組成（consisting essentially of/consists essentially of）」未明確排除之任何額外材料或特徵。
本發明之調配物及產物使用習知炭黑，但在用於電力電纜之半導電層中時仍獲得優異效能。在不受理論束縛之情況下，咸信在具有由本發明之交聯半導電產物製造之半導電層的電力電纜中，在電力電纜之操作使用期間，半導電層不遭受高水分吸收。本發明之調配物及產物具有足夠高的習知炭黑含量，以便在兩個不同測試溫度下實現低體積電阻率。本發之明調配物及產物使得能夠在電力電纜之半導電層中進行電滲透。然而，本發明之調配物及產物使得能夠在其中使用降低的炭黑含量而不破壞半導電層之所需電特性。因此，具有習知炭黑之本發明之調配物及產物令人驚訝地可實現與使用超低潤濕性炭黑獲得之電氣及機械效能一樣好或更好的電氣及機械效能。
本發明之調配物及產物具有使其非常適合用作含有其之電力電纜之半導電層的優異特性。本發明之調配物及產物之優異效能包括分別在90℃及130℃下量測的各自小於100,000歐姆-公分（Ohm-cm；電力電纜行業要求），尤其小於1,000 Ohm-cm之體積電阻率；在小於或等於-25℃下之低溫脆性破壞（電力電纜行業要求）；且通過晶圓沸騰測試（電力電纜行業要求）。
一些但並非所有實施例（態樣）經編號以便於參考。
態樣1.一種可濕固化半導電調配物，其基本上由以下組成：43至86重量百分比（wt%）之（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物（「（A）可固化共聚物」或僅「（A）」；可濕固化）；14.0至30.0 wt%之（B）習知炭黑（「（B）炭黑」或僅「（B）」；不為超低潤濕性炭黑）；及總量為0至27 wt%之（X）至少一種添加劑，其不選自（A）及（B）；其中（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物之組成（亦即總構成單元組成）均按（A）之重量計為58.5至99.5 wt%之乙烯屬單元、0.5至5.0 wt%之衍生自烯基官能性可水解矽烷的共聚單體單元及0至40 wt%之衍生自一或多種烯烴的共聚單體單元；其中（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物具有1.0至2.0公克/10分鐘（g/10 min），替代地1.2至1.7 g/10 min之熔融指數（I
2，190℃，2.16 kg），其中（B）炭黑具有：藉由多點氮吸附方法根據ASTM D6556-19a（藉由氮吸附炭黑之標準測試方法
-總表面積及外表面積（
Standard Test Method for Carbon Black-Total and External Surface Area by Nitrogen Adsorption））量測的140至640平方公尺/公克（m
2/g）之Brunauer、Emmett及Teller（Brunauer, Emmett and Teller）（BET）總表面積（「BET-1」），或：根據ASTM D2414-19（炭黑之標準測試方法
-吸油值（
OAN）（
Standard Test Method for Carbon Black-Oil Absorption Number））量測的大於185毫升油/100公克炭黑（mL/100 g）之吸油值（「OAN-1」），或BET-1及OAN-1兩者；其中（X）至少一種添加劑包括（C）矽烷醇縮合催化劑及/或（D）抗氧化劑；且其中調配物中（A）之wt%及（A）中衍生自烯基官能性可水解矽烷之共聚單體單元之wt%一起為足夠的，使得衍生自烯基官能性可水解矽烷之共聚單體單元之量為調配物之0.7至3.0 wt%；且其中調配物具有根據體積電阻率測試方法（Volume Resistivity Test Method）在130℃下量測的小於100,000歐姆-公分（Ohm-cm）之體積電阻率。在一些實施例中，（B）炭黑具有195至300 m2/g，替代地215至259 m2/g之BET-1總表面積；186至294 mL/100 g，替代地186至194 mL/100 g之OAN-1吸油值；且調配物具有根據體積電阻率測試方法在130℃下量測的小於1,000 Ohm-cm之體積電阻率。在製造調配物時，諸如藉由熔融混合或聲學混合將（B）炭黑混合至（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物中。
態樣2.如態樣1之可濕固化半導電調配物，其中（A）可固化共聚物具有限制（i）至（v）中之任一者：（i）視情況選用之烯烴不存在（亦即為（A）之0.0 wt%）且（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物為乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)共聚物；（ii）視情況選用之烯烴存在（亦即為（A）之0.1至40 wt%）且為(C
3-C
40)α-烯烴且（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物為乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(C
3-C
40)α-烯烴共聚物；（iii）烯基官能性可水解矽烷（用於製造（A）之共聚單體）具有式H
2C=C(R
a)-((C
1-C
20)伸烷基)
k-(C=O)
j-((C
1-C
20)伸烷基)
k-Si(R)
m(R
1)
3-m，其中下標j為0或1；下標k為0或1；下標m為1、2或3；R
a為H或甲基；各R獨立地為H、羥基（-OH）、烷氧基、羧基、N,N-二烷基胺基、烷基肟基或二烷基肟基；且各R
1獨立地為烴基；（iv）（i）及（iii）兩者；以及（v）（ii）及（iii）兩者。在一些實施例中，（A）可固化共聚物為調配物之48.0至63.0 wt%。
態樣3.如態樣1至2中任一項之可濕固化半導電調配物，其中（B）炭黑具有限制（i）至（vi）中之任一者：（i）BET總表面積BET-1為61至69 m
2/g（例如，65 m
2/g）且吸油值OAN-1大於185 mL/100 g，替代地186至194 mL/100 g（例如，190±2 mL/100 g）；（ii）BET總表面積BET-1為221至259 m
2/g（例如，223至254 m
2/g）且吸油值OAN-1大於170 mL/100 g，替代地大於185 mL/100 g，替代地190至194 mL/100 g（例如，192±1 mL/100 g）；（iii）BET總表面積BET-1為321至349 m
2/g（例如，335 m
2/g）且吸油值OAN-1大於170 mL/100 g，替代地大於185 mL/100 g，替代地大於191 mL/100g；（iv）BET總表面積BET-1為755至844 m
2/g（例如，800 m
2/g）且吸油值OAN-1為300至390 mL/100 g，替代地328至348 mL/100 g（例如，338±4 mL/100 g）；（v）吸油值OAN-1大於185 mL/100 g，替代地186至194 mL/100 g（例如，191±2 mL/100 g）；（vi）（B）炭黑為爐法炭黑（furnace black）。在一些實施例中，（B）炭黑由限制（vi）與限制（i）至（v）中之任一者的組合描述。在一些實施例中，（B）炭黑為調配物之14.0至29.4 wt%。
態樣4.如態樣3之可濕固化半導電調配物，其中（A）可固化共聚物具有如態樣2之限制（i）至（v）中之任一者且（B）炭黑具有如態樣3之限制（i）至（vi）中之任一者。
態樣5.如態樣1至4中任一項之可濕固化半導電調配物，其中（X）至少一種添加劑存在於調配物中（亦即（X）之總量為調配物之0.1至27 wt%）且包括（C）矽烷醇縮合催化劑及（D）抗氧化劑；及視情況選用之（E）載體樹脂（例如，低密度聚乙烯或高密度聚乙烯）、（F）金屬去活化劑（例如，草醯基雙(亞苄基)醯肼（OABH））或（G）除濕劑，或（E）至（G）中之兩者或更多者之組合。在一些實施例中，（X）至少一種添加劑之總量為調配物之0.1至20.0 wt%。在其他實施例中，（X）至少一種添加劑不存在（亦即（X）之總量為調配物之0.00 wt%）。
態樣6.一種製造如態樣1至5中任一項之可濕固化半導電調配物的方法，該方法包括以便於製造可濕固化半導電調配物之方式將（B）炭黑混合至（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物中。當調配物亦含有（X）至少一種添加劑時，混合步驟可進一步包括將（X）至少一種添加劑混合至（A）可固化聚合物中，或（A）可已含有（X）至少一種添加劑，或（A）可已含有預摻混於其中的（X）至少一種添加劑中之至少一者，且混合步驟可進一步包括將（X）至少一種添加劑中之相同或不同者混合至預製摻混物中。成分（A）、（B）及（X）（若存在）之量足以達成成分（A）、（B）及（X）（若存在）的所主張wt%。
態樣7.一種濕固化半導電產物，其藉由濕固化如態樣1至5中任一項之可濕固化半導電調配物（亦即其反應產物）以得到濕固化半導電產物而製成，該濕固化半導電產物具有藉由使（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物之分子交聯而製成的交聯聚乙烯網路，且其中交聯聚乙烯網路含有分散於其中之（B）炭黑及視情況選用之（X）至少一種添加劑。若（X）至少一種添加劑存在於調配物中，則認為其存在於由其製造之產物中。相反，若（X）至少一種添加劑不存在於調配物中，則認為其不存在於由其製造之產物中。
態樣8.如態樣7之濕固化半導電產物，其具有以下特性（i）至（vii）中之任一者：（i）大於40.0 wt%，替代地大於50.0 wt%，替代地大於60.0 wt%，替代地大於65 wt%，替代地61至80.0 wt%，替代地65至79 wt%，替代地68至71 wt%，替代地73至79 wt%之凝膠含量，均根據本文中所描述之凝膠含量測試方法（Gel Content Test Method）量測；（ii）分別在90℃及130℃下量測的各自小於10,000歐姆-公分（Ohm-cm），尤其小於1,000 Ohm-cm，替代地在90℃下1至110 Ohm-cm，替代地在90℃下1至99 Ohm-cm，替代地在90℃下12至69 Ohm-cm，替代地在130℃下1至810 Ohm-cm，替代地在130℃下1至150 Ohm-cm，替代地在130℃下1至119 Ohm-cm之體積電阻率，均根據本文中所描述之體積電阻率測試方法量測；（iii）在121℃下7天之後大於85%，替代地大於100.0%，替代地87%至164%，替代地95%至159%，替代地105%至159%之伸長率，根據本文中所描述之伸長率測試方法（Elongation Test Method）量測；（iv）在小於或等於-25℃下，替代地在≤-30℃下之低溫脆性破壞，根據本文中所描述之低溫脆性測試方法測定；（v）小於2.06 μm（小於79微吋），替代地小於2.01 μm（小於79微吋），替代地小於1.91 μm（小於75微吋），替代地小於1.83 μm（小於72微吋），替代地小於1.27 μm（小於50.0微吋），替代地小於1.04 μm（小於41微吋），替代地小於0.79 μm（小於31微吋），替代地小於0.483 μm（小於19.0微吋），替代地0.457至1.79 μm（18.0至70.6微吋）之表面粗糙度
R
a ，其中
R
a 為越過交聯產物（例如，交聯擠出帶或交聯塗佈電線）之表面的觸針之中心線上方及下方的算術平均偏差，均根據本文中所描述之表面粗糙度測試方法（Surface Roughness Test Method）量測；（vi）不含焦塊，如根據本文中所描述之電線絕緣層上之焦塊測試方法（Scorch Lumps on Wire Insulation Test Method）所測定；及（vii）通過晶圓沸騰測試，如根據本文中所描述之晶圓沸騰測試方法所測定。在一些實施例中，可濕固化半導電調配物及/或由其製造之濕固化半導電產物具有任何兩個或更多個特性（i）至（vii）之組合。在一些實施例中，兩個或更多個特性之組合為（viii）至（xxx）中之任一者：（viii）（i）及（ii）兩者；（ix）（i）及（iii）兩者；（x）（i）及（iv）兩者；（xi）（i）及（v）兩者；（xii）（i）及（vi）兩者；（xiii）（i）及（vii）兩者；（xiv）（ii）及（iii）兩者；（xv）（ii）及（iv）兩者；（xvi）（ii）及（v）兩者；（xvii）（ii）及（vi）兩者；（xviii）（ii）及（vii）兩者；（xix）（iii）及（iv）兩者；（xx）（iii）及（v）兩者；（xxi）（iii）及（vi）兩者；（xxii）（iii）及（vii）兩者；（xxiii）（iv）及（v）兩者；（xxiv）（iv）及（vi）兩者；（xxv）（iv）及（vii）兩者；（xxvi）（v）及（vi）兩者；（xxvii）（v）及（vii）兩者；（xxviii）（vi）及（vii）兩者；（xxix）（i）至（vii）中之任何六者（省略特性（i）至（vii）中之任一者）；及（xxx）（i）至（vii）中之每一者。在一些實施例中，特性之組合為特性（i）、（ii）及（iv）至（vii）中之每一者，但不為（iii）；替代地，特性（i）至（vii）中之每一者，其中特性（iii）為105%至159%。在不受理論束縛之情況下，咸信若產物之膠凝含量小於40.0 wt%或小於50.0 wt%，則產物可能未通過晶圓沸騰測試。可能需要通過晶圓沸騰測試以便符合由行業設定之電力電纜的標準。
態樣9.一種製造製品，其包括如態樣7或8之濕固化半導電產物之成型形式。
態樣10.一種製造如態樣9之製造製品的方法，該方法包括使可濕固化半導電調配物之熔融物成型以得到成型之可濕固化半導電調配物，且接著使成型之可濕固化半導電調配物經受濕固化條件以得到製造製品。
態樣11.一種塗佈導體，其包括導電芯及至少部分地圍繞導電芯之半導電層，其中該半導電層之至少一部分包括如態樣7或8之濕固化半導電產物。典型地，半導電層由濕固化半導電產物組成，且半導電層完全圍繞除其末端之外的導電芯。
態樣12.一種製造如態樣11之塗佈導體的方法，該方法包括將一層可濕固化半導電調配物之熔融物擠出至導電芯上，以得到由可濕固化半導電調配物之擠出層覆蓋的導電芯，且接著使可濕固化半導電調配物之擠出層經受濕固化條件，以得到包括由半導電層覆蓋之導電芯的塗佈導體。
態樣13.一種導電之方法，該方法包括在如態樣11之塗佈導體的導電芯上施加電壓以便產生通過導電芯之電流。
調配物及產物之實施例符合表面粗糙度之電力電纜行業標準。實例中報導了交聯（水浴固化）擠出帶或交聯（水批量固化）塗佈電線之表面粗糙度量測值。因為擠出帶比塗佈電線更快且更容易製造，所以擠出帶之粗糙度為電力電纜之表面粗糙度之有用早期指示。對交聯塗佈電線進行之表面粗糙度量測被公認為更適用於電力電纜效能，且因此，為藉由表面粗糙度來表徵調配物及產物，應使用對交聯塗佈電線進行之量測。換言之，若交聯擠出帶之表面粗糙度在
R
a 的所主張範圍之外，但由相同調配物製造之交聯塗佈電線之表面粗糙度在
R
a 的所主張範圍之內，則對交聯塗佈電線進行之量測為準。
調配物及產物之實施例符合包括以下之電力電纜行業標準：分別在90℃及130℃下量測的各自小於100,000歐姆-公分（Ohm-cm），尤其小於1,000 Ohm-cm之體積電阻率；在121℃下7天之後至少100%的伸長率；在小於-25℃下之低溫脆性破壞；且通過晶圓沸騰測試。體積電阻率限制確保由調配物或產物構成之半導電材料具有足夠的電荷耗散效能以供在電力電纜中使用。在121℃下7天之後至少100%的伸長率確保不容易因使調配物或產物彎曲而形成裂縫。若在寒冷的冬季溫度下使用，低溫脆性限制確保調配物或產物中不容易形成裂縫。理論上，在121℃下7天之後大於100%的任何伸長率為有用的，但在實踐中，在121℃下7天之後的最大伸長率通常小於500.0%，替代地小於300.0%，替代地小於200.0%。晶圓沸騰測試確保調配物製造出具有足夠交聯度之交聯聚合物產物，以使產物能夠在高溫操作期間（諸如在電力電纜之操作期間）保持其幾何形狀。
調配物及產物之實施例符合伸長率之電力電纜行業標準。實例中報導了老化的擠出帶或老化的塗佈電線之伸長率量測值。因為擠出帶比塗佈電線更快且更容易製造，所以擠出帶之伸長率為電力電纜之伸長率之有用早期指示。對老化的塗佈電線進行之伸長率量測被公認為更適用於電力電纜效能，且因此，為藉由伸長率來表徵調配物及產物，應使用對老化的塗佈電線進行之量測。換言之，若老化帶之伸長率在其所主張範圍之外，但由相同調配物製造之老化的塗佈電線之伸長率在其所主張範圍之內，則以對老化的塗佈電線進行之量測為準。
如由片語「基本上由……組成」所指示，可濕固化半導電調配物有利地不含乙烯/可水解矽烷/極性共聚單體三元共聚物，不含含有兩個或更多個官能端基（諸如兩個或更多個羥基端基）之聚有機矽氧烷（亦稱為有機聚矽氧烷），且不含超低潤濕性炭黑（諸如LITX 50及LITX 200）。
可濕固化半導電調配物使得能夠將其半導電層擠出於導體芯上或絕緣層上，其中擠出之半導電層具有足夠的光滑度（低表面粗糙度）。當可濕固化半導電調配物在各種製程條件下以具有足夠光滑度之帶或塗佈電線的形式擠出時，就會出現此情況。本發明之調配物之組合物在各種處理條件下為可擠出的，且已發現擠出帶及塗佈電線具有令人滿意的光滑度以供在電力電纜中使用。若電力電纜之半導電層之表面太粗糙，則會損害或減弱該層用以藉由防止或減少在其與相鄰組件（例如，導體芯或絕緣層）之界面處的局部放電來延長電力電纜之使用壽命的能力。藉由擠出可濕固化半導電調配物製造之本發明半導電層有助於防止此類表面粗糙度引起的問題。
可濕固化半導電調配物.可濕固化聚烯烴組合物可為單部分調配物，替代地多部分調配物，諸如兩部分調配物。兩部分調配物可包括第一及第二部分，其中可能過早與彼此反應之成分單獨保持在不同的部分中，或（X）至少一種添加劑中之一或多者可保持在單部分中且成分（A）至（B）保持在另一部分中。舉例而言，（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物可在第一部分中，且（C）矽烷醇縮合催化劑（若存在）可在第二部分中。可濕固化半導電調配物之所有成分之總重量為100.00 wt%。對於多部分調配物，所有部分之總重量等於調配物之總重量。
調配物中（A）之wt%及（A）中衍生自烯基官能性可水解矽烷之共聚單體單元之wt%一起為足夠的，使得衍生自烯基官能性可水解矽烷之共聚單體單元之量為調配物之0.7至3.0 wt%。在一些實施例中，衍生自烯基官能性可水解矽烷之共聚單體單元之量為調配物之0.71至1.5 wt%，替代地調配物之0.73至1.3 wt%，替代地調配物之0.71至1.24 wt%。調配物中衍生自烯基官能性可水解矽烷之共聚單體單元之量可藉由將調配物中成分（A）之wt%乘以成分（A）中衍生自烯基官能性可水解矽烷之共聚單體單元之wt%來測定。成分（A）中衍生自烯基官能性可水解矽烷之共聚單體單元之wt%可藉由核磁共掁（NMR）光譜分析或藉由在製造（A）之共聚過程中使用之乙烯、烯基官能性可水解矽烷及（若存在）烯烴之相對量來測定。
可濕固化半導電調配物可呈連續（整體的）或分開的固體形式。可濕固化半導電調配物之分開形式可包括顆粒及/或丸粒。
在固化期間，可濕固化半導電調配物可進一步包括呈液體或蒸氣形式之水。可藉由加熱調配物，藉由在調配物中包含（C）矽烷醇縮合催化劑或兩者來增加固化速率。對於更快的固化速率，調配物包括呈所主張量（wt%）之（C）矽烷醇縮合催化劑，且固化包括用蒸汽（蒸汽水）將調配物加熱至30℃至300℃之範圍內的溫度，諸如可在電纜製造中使用之連續硫化（CV）蒸汽管中完成。調配物之固化使得在（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物之可濕固化基團之間形成交聯（共價鍵）。
在一些實施例中，可濕固化半導電調配物可具有每平方公尺大於24個粒子，其在自由其製造之帶樣本之表面凸起的粒子之半高處具有大於150 μm之寬度；每平方公尺大於11個粒子，其在自帶樣本之表面凸起的粒子之半高處具有大於200 μm之寬度；每平方公尺至少2個粒子，其在自帶樣本之表面凸起的粒子之半高處具有大於500 μm之寬度，或所有前述限制。
調配物及產物具有小於0.4 wt%，替代地完全不含（具有0 wt%之）任何聚合物，該聚合物具有包括乙烯屬單元之單體單元或衍生自不飽和羧酸酯之及共聚單體接枝單元；替代地任何聚合物，該聚合物具有衍生自不飽和羧酸酯（不論是否存在乙烯屬單元）之共聚單體單元或接枝單元。不飽和羧酸酯可具有式R
a-C(=O)-O-R
u或式R
u-C(=O)-O-R
a，其中各R
a獨立地為烴基且各R
u獨立地為烯基或炔基。不飽和羧酸酯之實例為丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯及乙酸乙烯酯。丙烯酸烷基酯及甲基丙烯酸烷基酯之烷基之實例可為任何烷基，亦即直鏈或分支鏈或環狀或其中任何兩者或更多者之組合。實例包含甲基、乙基及丁基。
可濕固化半導電調配物具有小於0.4 wt%，替代地完全不含（具有0 wt%之）含有兩個或更多個官能端基之聚有機矽氧烷（亦稱為有機聚矽氧烷）。含有兩個或更多個官能端基的聚有機矽氧烷之官能端基可為羥基（-OH）基團。因此，可濕固化半導電調配物大體上不含，替代地完全不含含有兩個或更多個HO-端基之聚有機矽氧烷，諸如聚二甲基矽氧烷（PDMS）。由其製造之交聯半導電產物亦不含此類材料且不含由此類材料形成之交聯基團。
在一些實施例中，可濕固化半導電調配物及由其製造之交聯半導電產物不含式R-CO
2H之羧酸或其鹽（例如，胺或金屬鹽）。
在一些實施例中，可濕固化半導電調配物及由其製造之交聯半導電產物不含氧化鋁水合物，包含三水合氧化鋁。在一些實施例中，調配物及產物不含任何氧化鋁，替代地任何無機金屬氧化物。
成分（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物。（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物含有共價鍵結的可濕固化基團，其為可水解矽烷基團。此等可濕固化基團作為構成共聚單體單元存在於主要聚合物鏈之主鏈中，該等主鏈亦含有乙烯屬單體單元及（若存在）烯烴構成單元。可濕固化共聚物藉由使乙烯、烯基官能性可水解矽烷（共聚單體）及視情況選用之烯烴（共聚單體）共聚而製成。共聚產生且所得共聚物具有隨機分佈之構成單元。因此，共聚物具有隨機分佈之乙烯屬單元、衍生自烯基官能性可水解矽烷之共聚單體單元及視情況選用之衍生自烯烴之共聚單體單元（若使用後者）。
（A）可固化共聚物可為乙烯與烯基官能性可水解矽烷及視情況選用之烯烴的反應器共聚物。成分（A）可藉由在高壓反應器中使烯基官能性可水解矽烷與乙烯及視情況選用之烯烴單體共聚而製成。適合的高壓反應器為用於使用丙烯酸烷基酯或乙酸乙烯酯製造乙烯均聚物及乙烯共聚物之彼等反應器。在一些實施例中，（A）可固化共聚物為乙烯與烯基官能性可水解矽烷之反應器共聚物且不含衍生自不為乙烯之烯烴的共聚單體單元。
可水解矽烷基使得（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物能夠在暴露於水及視情況選用之（C）矽烷醇縮合催化劑時交聯。交聯包括可水解矽烷基與水之間及藉此原位產生之矽烷醇基團（亦即Si-OH基團）之間的縮合反應。（C）矽烷醇縮合催化劑提高了此等縮合交聯反應之速率。
具有至少一個鍵結至矽原子之可水解基團（「可水解矽烷」）且能夠與乙烯共聚的任何矽烷可用作烯基官能性可水解矽烷。適合的可水解矽烷包含不飽和可水解矽烷，其包括乙烯性不飽和烴基，諸如乙烯基、烯丙基、異丙烯基、丁烯基、環己烯基或γ-(甲基)丙烯醯氧基烯丙基；及可水解基團，諸如（例如）烴氧基、烴基氧基或烴基胺基。可水解基團之實例包含甲氧基、乙氧基、甲醯氧基、乙醯氧基、丙醯氧基及烷基或芳基胺基。較佳的可水解矽烷為不飽和烷氧基矽烷，其可在反應器中與其他單體（諸如乙烯及α-烯烴）共聚。此等可水解矽烷及其製備方法更充分地描述於Meverden等人之USP 5,266,627中。包含乙烯基三甲氧基矽烷（VTMS）、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷及此等矽烷之混合物。若調配物中存在填料，則可水解矽烷可為乙烯基三烷氧基矽烷。
在一些實施例中，烯基官能性可水解矽烷具有式H
2C=C(R
a)-((C
1-C
20)伸烷基)
k-(C=O)
j-((C
1-C
20)伸烷基)
kʹ-Si(R)
m(R
1)
3-m，其中下標j為0或1；下標k為0或1；下標kʹ為0或1；下標m為1、2或3；R
a為H或甲基；各R獨立地為H、羥基（-OH）、烷氧基、羧基、N,N-二烷基胺基、烷基肟基或二烷基肟基；且各R
1獨立地為烴基。在一些實施例中，烯基官能性可水解矽烷具有式H
2C=C(G)-((C
1-C
20)伸烷基)
k-Si(R)
m(R
1)
3-m或H
2C=C(CH
3)-((C
1-C
20)伸烷基)
k-Si(R)
m(R
1)
3-m，替代地H
2C=C(G)-((C
1-C
20)伸烷基)
k-Si(R)
m(R
1)
3-m。在一些實施例中，下標k為0，替代地1。在一些實施例中，下標m為3，替代地2，替代地1。在一些實施例中，下標k為0且下標m為3；替代地，下標k為0且下標m為2；替代地，下標k為0且下標m為1。在一些實施例中，下標k為1且下標m為3；替代地，下標k為1且下標m為2；替代地，下標k為1且下標m為1。在一些實施例中，R
a為H，替代地，R
a為甲基。在一些實施例中，各R基團獨立地為H、HO-、(C
1-C
6)烷氧基、(C
2-C
6)羧基、((C
1-C
6)烷基)
2N-、(C
1-C
6)烷基(G)C=NO-或((C
1-C
6)烷基)
2C=NO-。在一些實施例中，各R
1獨立地為烷基或芳基，替代地(C
1-C
6)烷基或苯基，替代地烷基，替代地苯基。在一些實施例中，各R基團獨立地為(C
1-C
6)烷氧基、(C
2-C
6)羧基、((C
1-C
6)烷基)
2N-或((C
1-C
6)烷基)
2C=NO-；替代地，各R基團為(C
1-C
6)烷氧基；替代地，各R基團為(C
2-C
6)羧基；替代地，各R基團為((C
1-C
6)烷基)
2N-；替代地，各R基團為((C
1-C
6)烷基)
2C=NO-。在一些實施例中，各R基團獨立地為(C
1-C
6)烷氧基，替代地甲氧基，替代地乙氧基，替代地(C
3-C
6)烷氧基。
當R
a為H時，下標k、kʹ及j各自為0，烯基官能性可水解矽烷中之烯基為乙烯基。
烯基官能性可水解矽烷可含有1、2或3個可水解基團。舉例而言，在式H
2C=C(R
a)-((C
1-C
20)伸烷基)
k-(C=O)
j-((C
1-C
20)伸烷基)
k-Si(R)
m(R
1)
3-m中，當下標m為3時，烯基官能性可水解矽烷含有3個可水解基團，當下標m為2時，烯基官能性可水解矽烷含有2個可水解基團，且當下標m為1時，烯基官能性可水解矽烷含有1個可水解基團。可水解Si-R鍵意謂通常在（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(烯烴)共聚物之不同分子中能夠與水分子反應以形成Si-O-Si交聯的兩個此類-SiR
3基團。鍵結至矽原子的此類可水解基團之實例為氫原子（Si-H鍵為可水解的）、羥基（Si-OH中之Si-O鍵為可水解的）、烷氧基（Si-烷氧基為可水解的）、羧基（Si-O
2C-烷基中之Si-O鍵為可水解的）、N,N-二烷基胺基（Si-N(烷基)
2中之Si-N鍵為可水解的）、烷基肟基（Si-O-N=C(烷基)(G)中之Si-O鍵為可水解的）或二烷基肟基（Si-O-N=C(烷基)
2中之Si-O鍵為可水解的）。
在一些實施例中，烯基官能性可水解矽烷可為乙烯基三烷氧基矽烷（VTAOS）。VTAOS可為乙烯基三甲氧基矽烷（VTMAOS）。
在一些實施例中，（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物不含衍生自烯烴單體之構成單元。
在其他實施例中，（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物含有一或多種不同類型的衍生自烯烴單體之構成單元。各烯烴單體可獨立地為能夠與乙烯共聚之任何烴。在一些實施例中，僅存在一種類型之烯烴單體。在一些實施例中，烯烴單體為(C
3-C
40)α-烯烴。在一些實施例中，(C
3-C
40)α-烯烴為丙烯；替代地(C
4-C
8)α-烯烴，替代地1-丁烯或1-己烯，替代地1-己烯或1-辛烯，替代地1-丁烯，替代地1-己烯，替代地1-辛烯。
（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物之組成均按（A）之重量計為58.5至99.5 wt%之乙烯屬單元、0.5至5.0 wt%之衍生自烯基官能性可水解矽烷的共聚單體單元及0至40 wt%之衍生自一或多種烯烴的共聚單體單元。在一些實施例中，乙烯屬單元為（A）之90至99.0 wt%，替代地（A）之90.0至98.7 wt%（例如，98.5 wt%）。在一些實施例中，衍生自烯基官能性可水解矽烷之共聚單體單元為（A）之1.0至2.0 wt%，替代地（A）之1.3至1.7 wt%（例如，1.5 wt%）。
在一些實施例中，衍生自一或多種烯烴之共聚單體單元為（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物之0 wt%，亦即（A）不含烯烴單元。在此類實施例中，（A）為二聚物且不含例如(C
3-C
40)α-烯烴、二烯及環狀烯烴。舉例而言，（A）可為由98.3至98.7 wt%乙烯屬單元及1.3至1.7 wt%之VTMS共聚單體單元，替代地98.5 wt%乙烯屬單元及1.5 wt% VTMS共聚單體單元組成的乙烯/乙烯基三甲氧基矽烷（乙烯/VTMS）二聚物。
在其他實施例中，衍生自一或多種烯烴之共聚單體單元為（A）之1至40 wt%，替代地（A）之0至0.9 wt%。
在一些實施例中，（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物具有1.0至2.0 g/10 min，替代地1.2至1.7 g/10 min，替代地1.4至1.6 g/10 min，替代地1.5 g/10 min之熔融指數（I
2，190℃，2.16 kg）。
在一些實施例中，（A）可固化共聚物為具有按（A）之總重量計1.5 wt%之矽烷含量及1.5 g/10 min之熔融指數（I
2，190℃，2.16 kg）的乙烯/(乙烯基三甲氧基矽烷)二聚物。
在一些實施例中，（A）可固化共聚物為調配物之65.0至84.0 wt%，替代地67至82 wt%，替代地65至74 wt%，替代地76至84 wt%。此等wt%亦適用於交聯半導電產物中其交聯反應產物之量
烯基官能性可水解矽烷與乙烯及視情況選用之烯烴共聚單體的共聚可在用於使用乙酸乙烯酯及丙烯酸酯製造乙烯均聚物及共聚物之高壓反應器中進行。
為移除所有疑慮，（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物及含有其之調配物以及由其製造之產物不含（不含有）衍生自不飽和羧酸酯的構成單元或接枝基團。不飽和羧酸酯如上文所描述。舉例而言，（A）不含衍生自選自丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯及乙酸乙烯酯的不飽和羧酸酯之構成單元或接枝基團。
成分（B）炭黑.炭黑為具有高表面積:體積比，但低於活性碳之表面積:體積比的細碎形式之同結晶碳。炭黑之實例為爐法炭黑、乙炔炭黑、導電碳（例如，碳纖維、碳奈米管、石墨烯、石墨及膨脹石墨薄片）。本文中使用之（B）炭黑為導電的。在一些實施例中，（B）炭黑為爐法炭黑。
在一些實施例中，（B）炭黑具有均藉由多點氮吸附方法根據ASTM D6556-19a量測的大於90.0 m
2/g，替代地小於394 m
2/g，替代地大於90.0 m
2/g且小於394 m
2/g，替代地210至339 m
2/g，替代地218至259 m
2/g，替代地330至340 m
2/g的Brunauer、Emmett及Teller（BET）總表面積BET-1。
在一些實施例中，（B）炭黑具有均根據ASTM D2414-19量測的大於170 mL/100 g，替代地大於185 mL/100 g，替代地186至340 mL/100 g，替代地186至194 mL/100 g，替代地如前述態樣中所描述的吸油值OAN-1。在一些此類實施例中，（B）炭黑具有前述OAN-1值中之任一者及藉由多點氮吸附方法根據ASTM D6556-19a量測的大於60.0 m
2/g之BET-1表面積。在其他此類實施例中，（B）炭黑具有前述OAN-1值中之任一者及均藉由多點氮吸附方法根據ASTM D6556-19a量測的大於90.0 m
2/g，替代地小於394 m
2/g，替代地大於90.0 m
2/g且小於394 m
2/g，替代地210至339 m
2/g，替代地218至259 m
2/g，替代地330至340 m
2/g之BET-1總表面積。
在不受理論束縛之情況下，吾等咸信，對於調配物及由其製造之產物中所需的（B）炭黑之最小負載，以實現在130℃下量測之最大可接受體積電阻率，（「VR(130℃)」）可由兩個「最佳擬合」數學方程式中之一者來描述。使用方程式中之哪一者視（B）炭黑是否具有65至230 m
2/g或約335 m
2/g之BET總表面積BET-1而定。對於（B）具有65至230 m
2/g之BET總表面積BET-1及＞170 mL/100 g之吸油值OAN-1的炭黑之實施例，由「最佳擬合方程式」描述之VR(130℃)曲線為：Ln (VR(130℃)) = -0.039*(wt%)
2+ 1.115*(wt%) + 5.684，其中R
2=0.9858。對於具有約335 m
2/g之BET總表面積及＞170 mL/100 g之OAN的（B）炭黑之實施例，由「最佳擬合方程式」描述之VR(130℃)曲線為：Ln (VR(130℃)) = ‑0.039*(wt%)
2+ 1.115*(wt%) + 5.684，其中R
2=0.9858。「wt%」為分別按調配物或產物之總重量計的（B）之負載。
（C）炭黑之BET表面積可僅由BET總表面積（本文中有時稱為「BET-1」）表徵。替代地，代替BET總表面積（例如，BET-1），（C）炭黑之BET表面積可由基於統計厚度表面積（STSA）方法藉由多點氮吸附方法根據ASTM D6556-19a量測的BET外表面積（本文中有時稱為「BET-2」）表徵。在一些實施例中，（C）炭黑具有均藉由多點氮吸附方法根據ASTM D6556-19a量測的大於90.0 m
2/g，替代地小於394 m
2/g，替代地大於90.0 m
2/g且小於394 m
2/g，替代地210至339 m
2/g，替代地218至259 m
2/g，替代地330至340 m
2/g之BET外表面積BET-2。替代地，（C）炭黑之BET表面積可由BET總表面積值BET-1及BET外表面積值BET-2兩者表徵。
在一些實施例中，（B）炭黑具有根據ASTM D1509-18（炭黑之標準測試方法
-熱損失（
Standard Test Methods for Carbon Black-Heating Loss））在125℃下量測的0至1.0 wt%之熱損失（主要損失的水分含量）。
在一些實施例中，（B）炭黑選自由以下組成之群：炭黑（B）-1：具有65 m
2/g之BET總表面積BET-1及190 mL/100 g之吸油值OAN-1的炭黑（例如，可以Ensaco 250G形式商購獲得）；炭黑（B）-2：具有800 m
2/g之BET總表面積BET-1及338 mL/100 g之吸油值OAN-1的炭黑（例如，可以Ketjen EC-300J（形式商購獲得）；及炭黑（B）-3：具有223至254 m
2/g之BET總表面積BET-1及192 mL/100 g之吸油值OAN-1的爐法炭黑（例如，可以XC-72形式商購獲得）。在一些實施例中，（B）炭黑為具有205至264 m
2/g之BET-1及192 mL/100 g之吸油值OAN-1的爐法炭黑（例如，炭黑（B）-3）。
在一些實施例中，（B）炭黑為調配物之14.0至29.4 wt%，替代地14.1至29.4 wt%，替代地24.0至29.4 wt%，替代地28.7至29.7 wt%。此等wt%亦適用於交聯半導電產物中（B）之量。
自本文中所描述之本發明實施例中排除包含US 2021/0005344 A1中所描述之彼等的超低潤濕性炭黑。歷史上發現超低潤濕性炭黑用於鋰離子電池之電極中。最近，超低潤濕性炭黑已用於電力電纜之半導電層中，諸如US 2021/0002452 A1、US 2021/0002464 A1及US 2021/0005344 A1中所描述。實例為來自卡博特公司（Cabot Corporation）之LITX 50及LITX 200導電添加劑。所排除的超低潤濕性炭黑之超低潤濕性質可藉由吸油值（OAN）、吸濕值及表面潤濕性分佈之組合來表徵，本文描述了所有此等之測試方法。超低潤濕性炭黑具有藉由BET總表面積測試方法量測的35至190 m
2/g之BET總表面積；藉由吸油值測試方法量測的115至180 mL/100 g之吸油值（OAN）；及藉由本文中所描述之吸濕性測試方法量測的400至2400百萬分率（ppm，重量）之吸水率。超低潤濕性炭黑亦具有由藉由反向氣相層析（IGC）根據本文中所描述之潤濕性測試方法（Wettability Test Method）量測的在表面覆蓋率為0.02時≤0.0101的潤濕性及在表面覆蓋率為0.04時≤0.0101的潤濕性及在表面覆蓋率為0.06時≤0.0099的潤濕性及在表面覆蓋率為0.08時≤0.0111的潤濕性以及在表面覆蓋率為0.10時≤0.0113的潤濕性表徵的表面潤濕性分佈。
成分（X）至少一種添加劑.（X）至少一種添加劑包含調配物及產物中除成分（A）、（B）及所排除材料之外的所有成分。可濕固化半導電調配物中（X）至少一種添加劑之總量可為調配物之0至27 wt%。當（X）之總量為0 wt%時，調配物不含（X）至少一種添加劑。當（X）之總量大於0 wt%（亦即＞0 wt%至27 wt%）時，調配物中存在至少一種添加劑。在一些實施例中，（X）至少一種添加劑之總量為調配物之0.1至20.0 wt%，替代地1.0至10.0 wt%，替代地2.6至5.6 wt%，替代地3.1至4.8 wt%，替代地4.0至4.9 wt%。此等wt%亦適用於交聯半導電產物中（X）之量。
在一些實施例中，（A）可固化共聚物為調配物之65.0至84.0 wt%；（B）炭黑為調配物之14.0至29.4 wt%；且（X）至少一種添加劑之總量為調配物之4.0至4.9 wt%。此等wt%亦適用於交聯半導電產物。
視情況選用之成分（添加劑）（C）矽烷醇縮合催化劑.在一些態樣中，（C）不存在於調配物及/或產物中。（C）矽烷醇縮合催化劑可為酸或鹼，或任何兩種或更多種其酸、任何兩種或更多種鹼或任何一或多種酸及任何一或多種鹼之組合。
可用作（C）矽烷醇縮合催化劑之酸包含甲酸錫，諸如二月桂酸二丁基錫（DBTDL）、二甲基羥基油酸錫、二辛基順丁烯二酸錫、二正丁基順丁烯二酸錫、二丁基二乙酸錫、二丁基二辛酸錫、乙酸亞錫及辛酸亞錫。其他有用的酸為有機金屬化合物，諸如環烷酸鉛、辛酸鋅及環烷酸鈷。其他有用的酸為不為抗氧化劑之酚類。再其他有用的酸為磺酸及封端磺酸（blocked sulfonic acid）。可使用兩種或更多種酸之組合，諸如DBTDL與磺酸之組合。
（D）之磺酸實施例可為烷基磺酸、芳基磺酸、烷基芳基磺酸或芳基烷基磺酸。磺酸可具有式RSO
3H，其中R為(C
1-C
10)烷基、(C
6-C
10)芳基、經(C
1-C
10)烷基取代之(C
6-C
10)芳基或經(C
6-C
10)芳基取代之(C
1-C
10)烷基。磺酸可為疏水性磺酸，其可為在23℃下在24小時之後在pH 7.0蒸餾水中具有0至小於0.1 g/mL之溶解度的磺酸。磺酸可為甲磺酸、苯磺酸、烷基苯磺酸（例如，4-甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸或二烷基苯磺酸）、萘磺酸或烷基萘磺酸。磺酸可由碳原子、氫原子、一個硫原子及三個氧原子組成。
（D）之封端磺酸實施例如US 2016/0251535 A1中所定義且為在其加熱時，視情況在水分或醇之存在下原位產生具有式RSO
3H之磺酸的化合物，其中R如上文所定義。封端磺酸之實例包含胺磺酸鹽及磺酸烷基酯。封端磺酸可由碳原子、氫原子、一個硫原子及三個氧原子以及視情況存在之氮原子組成。
可用作（C）矽烷醇縮合催化劑之鹼包含一級胺、二級胺及三級胺。
在一些實施例中，（C）矽烷醇縮合催化劑包括二月桂酸二丁基錫（DBTDL）。
在一些實施例中，（C）矽烷醇縮合催化劑包括兩種或三種不同催化劑之催化劑摻混物。
在一些實施例中，本發明之調配物及/或產物中（D）矽烷醇縮合催化劑之總量為0.01至3 wt%，替代地0.05至1.5 wt%，替代地0.06至1.2 wt%，替代地0.06至0.11 wt%。
視情況選用之成分（添加劑）（D）抗氧化劑：抑制氧化之有機分子，或此類分子之集合。（D）抗氧化劑用以向可濕固化半導電調配物及/或交聯聚烯烴產物提供抗氧化特性。適合的（D）之實例為雙(4-(1-甲基-1-苯乙基)苯基)胺（例如，NAUGARD 445）；2,2'-亞甲基-雙(4-甲基-6-三級丁基苯酚)（例如，VANOX MBPC）；2,2'-硫基雙(2-三級丁基-5-甲基苯酚（CAS編號90-66-4；4,4'-硫基雙(2-三級丁基-5-甲基苯酚)（亦稱為4,4'-硫基雙(6-三級丁基-間甲酚），CAS編號96-69-5，市售LOWINOX TBM-6)；2,2'-硫基雙(6-三級丁基-4-甲基苯酚（CAS編號90-66-4，市售LOWINOX TBP-6）；參[(4-三級丁基-3-羥基-2,6-二甲基苯基)甲基]-1,3,5-三
-2,4,6-三酮（例如，CYANOX 1790）；新戊四醇肆(3-(3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥苯基)丙酸酯（例如，IRGANOX 1010，CAS編號6683-19-8）；3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥基苯丙酸2,2'-硫代二乙二基酯（例如，IRGANOX 1035，CAS編號41484-35-9）；硫代二丙酸二硬脂醯酯(「DSTDP」）；硫代二丙酸二月桂酯（例如，IRGANOX PS 800）；3-(3,5-二-三級丁基-4-羥苯基)丙酸硬脂醯酯（例如，IRGANOX 1076）；2,4-雙(十二基硫甲基)-6-甲基苯酚（IRGANOX 1726）；4,6-雙(辛基硫甲基)-鄰甲酚（例如，IRGANOX 1520）；及2',3-雙[[3-[3,5-二-三級丁基-4-羥苯基]丙醯基]]丙醯肼（IRGANOX 1024）。在一些實施例中，（D）為4,4'-硫基雙(2-三級丁基-5-甲基苯酚)（亦稱為4,4'-硫基雙(6-三級丁基間甲酚)；2,2'-硫基雙(6-三級丁基-4-甲基苯酚；參[(4-三級丁基-3-羥基-2,6-二甲基苯基)甲基]-1,3,5-三
-2,4,6-三酮；硫代二丙酸二硬脂醯酯；或硫代二丙酸二月桂酯；或其任何兩者或更多者之組合。組合可為參[(4-三級丁基-3-羥基-2,6-二甲基苯基)甲基]-1,3,5-三
-2,4,6-三酮及硫代二丙酸二硬脂醯酯。在一些實施例中，（E）為新戊四醇肆(3-(3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥苯基)丙酸酯；2',3-雙[[3-[3,5-二-三級丁基-4-羥苯基]丙醯基]]丙醯肼；或其組合。在一些實施例中，可濕固化半導電調配物及/或交聯聚烯烴產物不含（D）。當存在時，（D）抗氧化劑之總量可為可濕固化半導電調配物及/或交聯聚烯烴產物之總重量之0.01至8 wt%，替代地0.05至7 wt%，替代地3至6 wt%。在一些實施例中，調配物及產物包括2.7至3.9 wt%之新戊四醇肆(3-(3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥苯基)丙酸酯及1.3至2.0 wt%之2',3-雙[[3-[3,5-二-三級丁基-4-羥苯基]丙醯基]]丙醯肼。
視情況選用之成分（添加劑）（E）載體樹脂.在製造可濕固化半導電調配物之方法中，可將（B）炭黑及/或（X）至少一種添加劑中之一或多者（諸如（C）矽烷醇縮合催化劑）以母料之形式獨立地提供給成分（A）及（B），該母料包括其中分散有（B）炭黑或（X）至少一種添加劑（諸如（C）矽烷醇縮合催化劑）之（E）載體樹脂。舉例而言，炭黑母料可含有按炭黑母料之總重量計分散於≥95 wt%至＜100 wt%之（E）載體樹脂中的＞0 wt%至≤5 wt%之（B）炭黑。同樣，催化劑母料可含有按催化劑母料之總重量計分散於≥80 wt%至＜95 wt%之（E）載體樹脂中的5至20 wt%之（C）矽烷醇縮合催化劑。在一些實施例中，（E）載體樹脂為聚(1-丁烯-共-乙烯)共聚物。在製造方法之一些實施例中，將（E）及（C）以催化劑母料之形式提供給成分（A）及（B），及/或將（E）及（B）以炭黑母料之形式提供給成分（A）及（B）。用於製造調配物的催化劑母料之量可為調配物之總重量之2.5至5.0 wt%，替代地2.6至4.6 wt%。在其他實施例中，（E）載體樹脂不存在於調配物及/或由其製造之產物中。
在一些實施例中，（E）載體樹脂包括兩種或更多種不同載體樹脂之摻混物。舉例而言，（E）載體樹脂可為由乙烯/1-丁烯共聚物及聚乙烯均聚物組成之摻混物，諸如由85至90 wt%之乙烯/1-丁烯共聚物及10至15 wt%之聚乙烯均聚物組成的摻混物。
視情況選用之成分（添加劑）（F）金屬去活化劑.（F）金屬去活化劑用以與過渡金屬離子（例如，烯烴聚合催化劑之殘餘物）螯合以使其作為氧化催化劑失活。（F）之實例為N'1,N'12-雙(2-羥基苯甲醯基)十二烷二醯肼（CAS號63245-38-5）及草醯基雙(亞苄基醯肼)（OABH）。在一些實施例中，（F）不存在於本發明之調配物及/或產物中。在一些實施例中，（F）均按其總重量計以0.001至0.2 wt%，替代地0.01至0.15 wt%，替代地0.01至0.10 wt%之濃度存在於本發明之調配物及/或產物中。
視情況選用之成分（添加劑）（G）除濕劑.（G）除濕劑用以抑制可濕固化半導電調配物之過早濕固化，其中過早濕固化將由可濕固化半導電調配物過早或延長暴露於環境空氣引起。（G）之實例為辛基三乙氧基矽烷及辛基三甲氧基矽烷。在一些實施例中，（G）不存在於本發明之調配物及/或產物中。在一些實施例中，（G）均按其總重量計以0.001至0.2 wt%，替代地0.01至0.15 wt%，替代地0.01至0.10 wt%之濃度存在於本發明之調配物及/或產物中。當使用（G）時，其可在與（B）炭黑組合之前與（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物預混合。
其他視情況選用之成分.在一些實施例中，調配物及由其製造之產物不含有任何其他視情況選用之成分。在一些實施例中，調配物及/或產物進一步含有至少一種其他視情況選用之成分（添加劑），其為潤滑劑、礦物油、防黏劑、樹狀延緩劑（水樹狀及/或電樹狀延緩劑）、防焦劑或加工助劑。
濕固化半導電產物.濕固化可濕固化半導電調配物之反應產物。該產物在組成及特性方面不同於調配物。調配物中之（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物的分子已在產物中彼此交聯，使得產物含有由（x-A）交聯乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物構成之網狀結構。交聯係藉由濕固化調配物來實現。產物中交聯之準確程度可視其任何給定實施例之特定結果有效情形而變化。此類結果有效情形可包括（A）可固化共聚物之組成、調配物中（A）可固化共聚物之負載及所使用之濕固化條件。在一些實施例中，交聯程度使得產物具有大於60 wt%之凝膠含量。
任何視情況選用之組分均可適用於將至少一種特徵或特性賦予對其有需要之本發明之調配物及/或產物。特徵或特性可適用於改良本發明之調配物及/或產物在本發明之調配物及/或產物暴露於升高的操作溫度之操作或應用中的效能。此類操作或應用包含熔融混合、擠出、模製、熱水管及電力電纜之絕緣層。
在一些實施例中，片語「基本上由……組成」亦意謂可濕固化半導電調配物及由其製造之交聯半導電產物不含所有前述所排除之材料且不含所有前述所排除之特徵。
除非另外指示，否則以下內容適用。替代地優先於相異實施例。ASTM意謂美國賓夕法尼亞州西康舍霍肯市之ASTM國際標準組織（ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, USA）。IEC意謂瑞士日內瓦之標準組織國際電工委員會（International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland）。任何比較實例僅用於說明目的且不應為先前技術。兩種或更多種聚合物之摻混物可為反應器後摻混物（例如，藉由在擠出機中將第一聚合物之熔融物與第二聚合物之熔融物混合而製成）或反應器摻混物（藉由在第二聚合物之存在下聚合以製成第一聚合物或藉由同時使用雙峰催化劑系統製造兩種聚合物而製成）。不含或缺少意謂完全不存在；替代地不可偵測。IUPAC為國際理論與應用化學聯合會（International Union of Pure and Applied Chemistry）（IUPAC秘書處，美國北卡羅來納州三角研究園（Research Triangle Park, North Carolina, USA））。可賦予准許選擇，而非必要選擇。可操作意謂功能上可行或有效。視情況選用（視情況）意謂不存在（或排除），替代地存在（或包含）。PPM為按重量計。使用標準測試方法及用於量測之條件（例如，黏度：23℃及101.3 kPa）來量測特性。除不包含分數值的整數之範圍以外，範圍包含其中所含之端點、子範圍及全部值及/或分數值。室溫為23℃±1℃。當提及化合物時，經取代意謂具有取代基替代氫原子。
製造（B）炭黑、（C）矽烷醇縮合催化劑或（X）添加劑之母料的通用方法：在160℃下使用C.W. Brabender預混合器以30至50轉/分鐘（rpm）之混合速度將（E）載體樹脂與成分（B）、（C）或（X）中之一者熔融混合20分鐘，以分別製造（E）及（B）、（C）或（X）之母料。可調整此等條件以確保藉由例如使用更高的溫度（例如，200℃）或更高的混合速度（例如，65 rpm）及/或更長的混合時間（例如，40分鐘）進行恰當熔融混合。
製造可濕固化半導電調配物之通用方法：如下製備基本上由（A）可固化共聚物及（B）炭黑以及視情況選用之（X）至少一種添加劑組成的調配物之一實施例。將成分（A）、（B）及視情況選用之（X）至少一種添加劑添加至Brabender混合碗中，將其熔融混合在一起以得到調配物之熔融物，且接著在比（A）可固化共聚物之熔融溫度高約20℃之溫度（例如，145℃）下粒化並擠出調配物之熔融物。使用25 rpm之螺旋速度來製造呈熔絲形式之調配物。可調整混配條件以確保恰當擠出及絞合，諸如使用更高的溫度（例如，160℃）或更高的混合速度（例如，40 rpm）及/或更長的混合時間。視情況，若需要丸粒，則將熔絲進料至Brabender粒化機中以得到呈丸粒形式之可濕固化半導電調配物。在一些實施例中，（X）至少一種包含於調配物中。在一些實施例中，（X）至少一種添加劑包括可直接添加至料斗中之（C）矽烷醇縮合催化劑及（D）抗氧化劑（至少一種）。在一些實施例中，調配物不含（E）載體樹脂。在其他實施例中，（B）炭黑以包括25至50 wt%之（B）炭黑及50至75 wt%之（E）載體樹脂的炭黑母料之形式遞送至料斗。在一些實施例中，（X）至少一種添加劑以包括5至20 wt%之（X）至少一種添加劑及80至95 wt%之（E）載體樹脂的添加劑母料之形式遞送至料斗。添加劑母料中之（X）至少一種添加劑可為（C）矽烷醇縮合催化劑。
壓縮模製板製備方法1：將材料之原始樣本置放於模具中，且如下在Grenerd水壓機中按壓：將按壓機預熱至150℃；接著在無壓力之情況下在模具內將樣本加熱3分鐘以得到加熱樣本；以0.689兆帕（MPa，100磅/平方吋（psi））壓力將加熱樣本按壓3分鐘且接著以17.2 MPa（2500 psi）壓力按壓3分鐘；將模具淬滅且使其在40℃下在0.689 MPa壓力下保持3分鐘以得到樣本之壓縮模製板。
壓縮模製板製備方法2：將藉由可濕固化半導電調配物樣本製備方法製成之浸泡丸粒經由雙重壓縮程序壓縮成板中。第一次壓縮在120℃下在3.45兆帕（MPa，500 psi）下進行3分鐘，外加在172 MPa（25,000 psi）下進行3分鐘。在第二步驟中，將板切割成四等份且在120℃下在3.45 MPa（500 psi）下再壓縮3分鐘，外加在180℃至185℃下或在210℃至215℃下均在172 MPa（25,000 psi）下再壓縮15分鐘，以得到具有1.27毫米（mm，50密耳）之厚度的第二板。
Brunauer、Emmett及Teller（BET）總表面積測試方法：藉由多點氮吸附方法根據ASTM D6556-19a（
藉由氮吸附進行之炭黑之標準測試方法 - 總表面積及外表面積）進行量測，且值表述為每公克材料之總表面積平方公尺（m
2/g）。使用Micromeritics加速表面積與孔隙率測定儀器（ASAP 2420）進行BET總表面積分析。在分析之前在真空下在250℃下放氣樣本。該儀器採用給料樣本之靜態（體積）方法且量測可在液氮溫度下以物理方式吸附（物理吸附）於固體上的氣體（N
2）之量。對於多點BET量測，在恆定溫度下在預先選擇之相對壓力點處量測氮氣吸收量。相對壓力為在-196℃之分析溫度下所施加之氮氣壓力與氮氣蒸氣壓之比率。基於統計厚度表面積（STSA）方法，BET外表面積（本文中有時稱為「BET-2」）亦可藉由多點氮吸附方法根據ASTM D6556-19a來量測。
凝膠含量測試方法：根據ASTM D2765進行量測。
熱損失測試方法：在125℃下根據ASTM D1509-18（炭黑之標準測試方法
-熱損失）量測炭黑之熱損失（主要損失之水分含量）且以wt%表述。
伸長率測試方法.由根據本文中所描述之方法製備的擠出帶或由根據本文中所描述之方法製備的塗佈電線製備測試樣品。使用ASTM D638-10（
塑膠之拉伸特性的標準測試方法）測試樣品。使測試樣品在空氣循環烘箱中在121℃下老化。在老化7天之後，冷卻且使用ASTMD638-10測試老化/冷卻樣品。伸長率百分比等於最終長度除以初始長度。
可水解矽烷含量測試方法：（A）可固化共聚物中之可水解矽烷含量經測定為按藉由共聚製成之（A）可固化共聚物之總重量計用於與乙烯及視情況選用之烯烴共聚單體共聚的烯基官能性可水解矽烷共聚單體之重量百分比。替代地，使用碳13核磁共掁（
13C-NMR）進行量測。藉由將（A）可固化共聚物中之可水解矽烷含量乘以（A）可固化共聚物之負載（以調配物之總重量的wt%計）來測定可濕固化半導電調配物中之可水解矽烷含量。
低溫脆性測試方法：根據ASTM D746進行量測。
熔融指數測試方法（「I
2」）：根據ASTM D1238-04（
藉由擠出求積儀進行之熱塑性塑膠之熔融流動速率之標準測試方法），使用190℃/2.16公斤（kg）之條件（先前稱為「條件E」，且亦稱為I
2）量測非極性乙烯類聚合物。報導結果單位為每10分鐘溶離之公克數（g/10 min）。
濕固化測試方法.濕固化及固化速率量測測試方法。藉由將樣品浸沒於90℃之水浴中持續3至16小時來固化樣品（例如，擠出帶、塗佈電線或其他製造製品）。在不受理論束縛之情況下，當樣品為根據下文所描述之方法製備的擠出帶時，在90℃下3小時之後，咸信擠出帶中之交聯量已達至穩態值。視所固化樣品之厚度或體積而定，不同類型之樣品可能需要稍微更短或稍微更長的浸沒時段來達至穩態交聯。咸信16小時為足以使所有不同樣品達至穩態交聯之時段。
吸濕性測試方法：藉由將炭黑樣本在真空烘箱中在100℃下乾燥整夜來量測炭黑之吸濕性，量測乾燥炭黑樣本之重量，將乾燥炭黑樣本置放於具有良好受控之80%相對濕度（RH）及溫度24℃之腔室內持續24小時以得到濕潤炭黑樣本，對潮濕潤炭黑樣本進行稱重，且使用以下方程式計算吸濕量（以百萬分之重量份計）：吸濕量=（濕潤CB樣本之重量-乾燥CB樣本之重量）除以乾燥CB樣本之重量。
吸油值（OAN）測試方法：根據ASTM D2414-19（
炭黑之標準測試方法 - 吸油值（ OAN ））進行量測，且表述為每100公克吸收材料（例如，炭黑）吸收的油之毫升數（mL/100 g）。使用程序A與鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）。
電線絕緣層上之焦塊測試方法：目視檢查塗佈電線之外表面是否存在表面中之結塊或不規則物。
帶製備方法：擠出帶由測試材料之顆粒製成。使用包括1.91 cm（¾吋）、25:1 L/D Brabender擠出機及「菠蘿（pineapple）」Maddock混合螺桿之系統經由5.1 cm（2吋）寬×1.91 mm（75密耳）厚帶模具熔融且擠出顆粒。對於製備帶，將顆粒與催化劑母料乾混，接著在上述系統上擠出。在兩種製備方法中，使用以下擠出機筒溫度分佈：160℃、170℃、180℃及180℃，其中模具溫度為185℃。
表面粗糙度測試方法：此方法量測根據帶製備方法製備的交聯（水浴固化）擠出帶之表面粗糙度，或根據塗佈電線製備方法製備的交聯（水浴固化）塗佈電線之表面粗糙度。表面粗糙度以微米（μm）（或微吋）報導為值
R
a ，其為越過帶或塗佈電線之表面的觸針之中心線上方及下方的算術平均偏差。
體積電阻率測試方法：使用帶有2點探針之Keithley 2700 Integra系列數字萬用錶量測具有低電阻率（＜10
8Ohm-cm（Ω∙cm））的樣本之電阻率。施加銀漆（導電銀#4817N）以最小化樣本與電極之間的接觸電阻，其中樣本為藉由壓縮模製板製備方法製備的厚度為1.905至1.203 mm（75密耳至80密耳）、長度為101.6 mm且寬度為50.8 mm的壓縮模製板樣本。樣本之溫度為90℃或130℃。使用與8009型電阻率測試室耦接的Keithley 6517B型靜電計使用圓盤樣本量測具有高電阻率（＞10
8Ω∙cm）的樣本之電阻率，其中該樣本為作為藉由壓縮模製板製備方法製備之壓縮模製板樣本製備的厚度為1.905至1.203 mm（75密耳至80密耳）且直徑為63.5 mm的圓盤。
晶圓沸騰測試方法：晶圓由擠出之半導電調配物藉由自導體移除擠出之半導電材料層之橫截面而製成，以得到呈半導電材料環之形式的晶圓，該晶圓具有0.635至0.762 mm（25至30密耳）之厚度。將晶圓浸沒於如ASTM D2765中所指定之沸騰十氫萘試劑中且在此保持5小時。接著移除晶圓且以15×放大率目視檢查晶圓連續性。通過此測試意謂晶圓環保持其連續性，亦即未斷裂。
潤濕性測試方法：使用反向氣相層析（IGC）方法，使用IGC表面能分析儀儀器及SEA分析軟體，兩者皆來自美國賓夕法尼亞州阿倫敦（Allentown, Pennsylvania, USA）之表面量測系統有限公司（Surface Measurement Systems, Ltd.）。材料之總表面能（γ（總計））為兩種組分，亦即分散組分（γ（分散））及極性組分（γ（極性））之和：γ（總計）=γ（極性）+γ（分散）。用四個烷烴氣體探針量測γ（分散）組分：癸烷、壬烷、辛烷及庚烷，且使用Dorris及Gray之方法測定γ（分散）（見下文）。用兩個極性氣體探針量測γ（極性）組分：乙酸乙酯及二氯甲烷，且基於van Oss方法使用Della Volpe量表分析γ（極性）（D.J. Burnett等人, 《AAPS醫藥科技（AAPS PharmSciTech）》, 2010, 13, 1511-1517；G. M. Dorris等人，《膠體介面科學雜誌（J. Colloid Interface Sci.）》1980, 23, 45-60；C. Della Volpe等人, 《膠體介面科學雜誌》, 1997, 195, 121-136）。將大約10至20毫克（mg）之量之純炭黑測試樣本裝入個別矽烷化玻璃柱（300 mm長×4 mm內徑）中。將炭黑填充柱在100℃及0%相對濕度下用氦載氣預處理2小時以標準化樣本。用10標準立方公分/分鐘（sccm）的氦氣總流速進行量測，且使用甲烷來進行死體積校正。在100℃及0%相對濕度下量測組分。將炭黑之表面能量測為表面覆蓋率之函數n/n
m，其中n為氣體探針之吸附量，n
m為炭黑之單層容量。作為表面覆蓋率之函數的表面能分佈揭示炭黑表面之不均勻性。
如下為用於比較及/或本發明實例中之材料。
1號超低潤濕性炭黑（「ULW-炭黑-1」）：藉由BET總表面積測試方法量測之BET總表面積為56 m
2/g；藉由ASTM D2414-04量測之OAN為125至145 mL/100 g；藉由吸濕性測試方法量測之吸濕性為520 ppm；且表面潤濕性分佈由以下表徵：在表面覆蓋率為0.02時潤濕性=0.0014，及在表面覆蓋率為0.04時潤濕性=0.0039，及在表面覆蓋率為0.06時潤濕性=0.0051，及在表面覆蓋率為0.08時潤濕性=0.0061，以及在表面覆蓋率為0.10時潤濕性=0.0069。以LITX 50形式獲自卡博特公司。
（A）1號可固化共聚物（「可固化共聚物（A）-1」）：乙烯/(乙烯基三甲氧基矽烷)二聚物，按（A）-1之總重量計98.5 wt%之乙烯屬含量及1.5 wt%的矽烷共聚單體含量以及1.5 g/10 min之熔融指數（I
2，190℃，2.16 kg）。可以DFDA-5451形式獲自陶氏化學公司（The Dow Chemical Company）。亦可以與DFDB-5451中之除濕（H）-1（下文所描述）的預摻混物形式獲得。
（B）1號炭黑（「炭黑（B）-1」）：具有65 m
2/g之BET總表面積（「BET-1」）及190 mL/100 g之OAN的炭黑。可以Ensaco 250G形式商購獲得。
（B）2號炭黑（「炭黑（B）-2」）：具有800 m
2/g之BET總表面積（「BET-1」）及335 mL/100 g之OAN的炭黑。可以Ketjen EC-300J形式商購獲得。
（B）3號炭黑（「炭黑（B）-3」）：具有223至254 m
2/g之BET總表面積（「BET-1」）及192 mL/100 g之OAN的爐法炭黑。可以XC-72形式商購獲得。
（C）1號矽烷醇縮合催化劑（「催化劑（C）-1」）：二月桂酸二丁基錫（DBTDL）。
（D）1號抗氧化劑（「抗氧化劑（D）-1」）：新戊四醇肆(3-(3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥苯基)丙酸酯，以IRGANOX 1010形式獲得。
（D）2號抗氧化劑（「抗氧化劑（D）-2」）：2',3-雙[[3-[3,5-二-三級丁基-4-羥苯基]丙醯基]]丙醯肼，以IRGANOX 1024形式獲得。
（E）1號載體樹脂（「載體樹脂（E）-1」）：由85至90 wt%之乙烯/1-丁烯共聚物及10至15 wt%之聚乙烯均聚物組成的摻混物。
（G）1號除濕劑（「除濕劑（G）-1」）：辛基三乙氧基矽烷。
1號催化劑母料（「催化劑MB-1」）：在製造可濕固化半導電調配物之比較及本發明實例期間將催化劑（C）-1及載體樹脂（E）-1以催化劑母料之形式提供給其他成分。在實例中，使用2.6至4.5 wt%之催化劑MB-1，且使用95.5至97.4 wt%之其他成分，其中其他成分包含可固化共聚物（A）-1，且一種炭黑選自（B）-1、（B）-2及（B）-3。催化劑MB-1為2.6 wt%催化劑（C）-1及92.4 wt%之載體樹脂（E）-1以及總共5.0 wt%之抗氧化劑（D）-1及（D）-2的摻混物。
製造比較及本發明實例之方法：將本文中所描述之比較實例及本發明實例之調配物中之任一者中使用的所有成分在分批混合器中在145℃（比可固化聚合物（A）-1之熔點高約20℃的目標溫度）下以40轉/分鐘（rpm）混合在一起持續5分鐘，以得到分別含有表1及2中所指示之成分的可濕固化半導電調配物。在混合之後，將樣本粒化以得到視情況而定呈顆粒之形式的比較調配物或本發明之可濕固化半導電調配物。
如下製造擠出帶。可濕固化半導電調配物之初始實施例藉由將成分在小於200℃之熔融溫度下在Brabender混配機上混合在一起由成分（A）-1、（B）-1以及（B）-1至（B）-3中之一者製成，以得到初始實施例，其不含（C）-1及（E）-1。將初始實施例粒化。將各粒化材料分別與一定量之催化劑MB-1組合以得到可濕固化半導電調配物之第二實施例。藉由使用¾吋Brabender擠出機使用「菠蘿」Maddock混合螺桿擠出第二實施例來製造帶，以使帶具有1.9毫米（mm，75密耳）之厚度。將帶在90℃水浴中固化3小時。使用帶進行以下測試：90℃及130℃下之體積電阻率、表面粗糙度、凝膠含量、低溫脆性、伸長率。
如下製得塗佈電線。可濕固化半導電調配物之初始實施例藉由將成分在小於200℃之熔融溫度下在Brabender混配機上混合在一起由成分（A）-1、（B）-1以及（B）-1至（B）-3中之一者製成，以得到初始實施例，其不含（C）-1及（E）-1。將初始實施例粒化。將各粒化材料分別與一定量之催化劑MB-1組合以得到可濕固化半導電調配物之第二實施例。將第二實施例之半導電層擠出至14根美國線規（American Wire Gauge；awg）電線上。半導電層具有0.76 mm（30密耳）之壁厚度。擠出條件包含約180℃至190℃之熔融溫度（使用PE/菠蘿/Maddock螺桿）。在90℃水浴中將電線樣本固化整夜持續至少12小時（例如，12至24小時），以製造呈塗佈導體之實施例之形式的交聯半導電產物。使用塗佈導體之電線絕緣測試以下特性：是否存在焦塊；及晶圓沸騰測試。
基於來自US 6,080,810之資訊的比較實例A及B（CEA及CEB）係基於乙烯/可水解矽烷/極性共聚單體三元共聚物，且各種習知炭黑展示，當炭黑為具有83至150 m
2/g之BET總表面積的爐法炭黑（CEA）或為具有950至1250 m
2/g之BET總表面積的科琴黑（CEB）時，由其製造之帶太粗糙，亦即帶具有不足的帶光滑度。
比較實例1至4（CE1至CE4）：根據上述方法製備且測試比較調配物。參見下文表1中所描述之結果。藉由製造具有除催化劑MB-1所貢獻之成分以外之所有成分的初始調配物，且接著將95.8 wt%之初始調配物與4.2 wt%之催化劑MB-1混合在一起來製造CE1。藉由製造具有除催化劑MB-1所貢獻之成分以外之所有成分的初始調配物，且接著將95.8 wt%之初始調配物與4.2 wt%之催化劑MB-1混合在一起來製造CE2。藉由製造具有除催化劑MB-1所貢獻之成分以外之所有成分的初始調配物，且接著將96.0 wt%之初始調配物與4.0 wt%之催化劑MB-1混合在一起來製造CE3。藉由製造具有除催化劑MB-1所貢獻之成分以外之所有成分時初始調配物，且接著將96.3 wt%之初始調配物與3.7 wt%之催化劑MB-1混合在一起來製造CE4。
表1：CE1至CE4之最終組成（wt%）及特性。
*N/m意謂未量測。
| 實例編號 | CE1 | CE2 | CE3 | CE4 |
| 可固化共聚物（A）-1，wt% | 76.4 | 76.6 | 72.0 | 67.4 |
| 炭黑（B）-1，wt% （BET-1 65 m 2/g；OAN-1 190 mL/100 g） | 0 | 19.2 | 24.0 | 0 |
| 炭黑（B）-2，wt% （BET-1 800 m 2/g；OAN-1 338 mL/100 g） | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 炭黑（B）-3，wt% （BET-1 223-254 m 2/g；OAN-1 192 mL/100 g） | 0 | 0 | 0 | 0 |
| ULW-碳黑-1 （BET-1 56 m 2/g；OAN-1 125-145 mL/100 g） | 19.2 | 0 | 0 | 28.9 |
| 催化劑（C）-1，wt% | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 抗氧化劑（D）-1，wt% | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 抗氧化劑（D）-1，wt% | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 載體樹脂（E）-1，wt% | 3.9 | 3.9 | 3.7 | 3.4 |
| 總量，wt% | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 凝膠含量（wt%） | 68 | 70 | 78 | 78 |
| 90℃下之體積電阻率（Ohm-cm） | 溢出 | 溢出 | 3,036 | 81 |
| 130℃下之體積電阻率（Ohm-cm） | 溢出 | 溢出 | 143,986 | 5297 |
| 伸長率（在老化7天之後，121℃），% （擠出帶） | 156 | 135 | N/m | N/m |
| 伸長率（在老化7天之後，121℃），% （塗佈電線） | N/m | N/m | 140 | 120 |
| 脆性破壞溫度，℃ | ≤-30℃ | ≤-30℃ | ≤-30℃ | ≤-30℃ |
| 表面粗糙度， R a ，μm （交聯擠出帶） | 0.264 | 1.24 | 0.538 | 0.287 |
| 表面粗糙度， R a ，μm （交聯塗佈電線） | N/m | N/m | N/m | N/m |
| 焦塊之存在（是/否） | N/m* | N/m | 否 | 否 |
| 晶圓沸騰測試（通過/失敗） | N/m | N/m | 通過 | 通過 |
本發明實例1至5（IE1至IE5）：根據上述方法製備且測試本發明之可濕固化半導電調配物。參見下文表2中所描述之結果。藉由製造具有除催化劑MB-1所貢獻之成分以外之所有成分的初始調配物，且接著將95.5 wt%之初始調配物與4.5 wt%之催化劑MB-1混合在一起來製造IE1。藉由製造具有除催化劑MB-1所貢獻之成分以外之所有成分的初始調配物，且接著將96.3 wt%之初始調配物與3.7 wt%之催化劑MB-1混合在一起來製造IE2。藉由製造具有除催化劑MB-1所貢獻之成分以外之所有成分的初始調配物，且接著將95.5 wt%之初始調配物與4.5 wt%之催化劑MB-1混合在一起來製造IE3。藉由製造具有除催化劑MB-1所貢獻之成分以外之所有成分的初始調配物，且接著將96.3 wt%之初始調配物與3.7 wt%之催化劑MB-1混合在一起來製造IE4。藉由製造具有除催化劑MB-1所貢獻之成分以外之所有成分的初始調配物，且接著將96.4 wt%之初始調配物與3.6 wt%之催化劑MB-1混合在一起來製造IE5。
表2：IE1至IE5之最終組成（wt%）及特性。
*N/m意謂未量測。**2.5 wt%來自使用2.9 wt%催化劑MB-1。
| 實例編號 | IE1 | IE2 | IE3 | IE4 | IE5 |
| 可固化共聚物（A）-1，wt% | 81.2 | 67.4 | 81.2 | 67.4 | 66.71 |
| 炭黑（B）-1，wt% （BET-1 65 m 2/g；OAN-1 190 mL/100 g） | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 炭黑（B）-2，wt% （BET-1 800 m 2/g；OAN-1 338 mL/100 g） | 14.3 | 0 | 14.3 | 0 | 0 |
| 炭黑（B）-3，wt% （BET-1 223-254 m 2/g；OAN-1 192 mL/100 g） | 0 | 28.9 | 0 | 28.9 | 28.9 |
| ULW-碳黑-1 （BET-1 56 m 2/g；OAN-1 125-145 mL/100 g） | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 催化劑（C）-1，wt% | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 抗氧化劑（D）-1，wt% | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 抗氧化劑（D）-2，wt% | 0.2 | 0.1 | 0.2 | 0.1 | 0.1 |
| 載體樹脂（E）-1，wt% | 4.2 | 3.4 | 4.1 | 3.4 | 3.4 |
| 除濕劑（G）-1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.49 |
| 總量，wt% | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 凝膠含量（wt%） | 69 | 69 | 77 | 75 | 75 |
| 90℃下之體積電阻率（Ohm-cm） | 30 | 18 | 65 | 14 | 32 |
| 130℃下之體積電阻率（Ohm-cm） | 78 | 116 | 69 | 5 | 32 |
| 伸長率（在老化7天之後，121℃），% （擠出帶） | 150 | 98 | N/m | N/m | N/m |
| 伸長率（在老化7天之後，121℃），% （塗佈電線） | N/m | N/m | 147 | 87 | 97 |
| 脆性破壞溫度，℃ | ≤-30℃ | ≤-30℃ | ≤-30℃ | ≤-30℃ | ≤-30℃ |
| 表面粗糙度， R a ，μm （交聯擠出帶） | 1.79 | 0.739 | N/m | N/m | N/m |
| 表面粗糙度， R a ，μm （交聯塗佈電線） | N/m | N/m | 1.00 | 0.460 | 0.358 |
| 焦塊之存在（是/否） | N/m | N/m | 否 | 否 | 否 |
| 晶圓沸騰測試（通過/失敗） | N/m | N/m | 通過 | 通過 | 通過 |
當與表1中之資料相比時，表2中之資料顯示出人意料的結果。表2中小於100%之伸長率結果可解釋為歸因於測試樣品之製備失敗，而非本發明之調配物/產物失敗。此係因為吾等觀測到值之變化。未報導：當吾等在實驗工廠混合器中重新製造IE2及IE4之小於100%伸長率調配物且將調配物擠出至電線上時，且所得塗佈電線在老化之後具有大於100%之伸長率；此等資料未包含於表2中。
表2中之資料顯示，BET總表面積＞200 m
2/g之炭黑未觀測到焦化。
帶資料展示，可製成具有良好導電性及表面光滑度（低表面粗糙度）的具有BET總表面積大於200 m
2/g之炭黑的本發明之調配物。表面光滑度與可在三元共聚物先前技術中使用較小表面積炭黑所實現之表面光滑度相當。
電線資料展示，本發明適用作電線或電纜中之擠出半導電層。含有具有高BET總表面積（例如，＞200 m2/g）之炭黑的本發明之調配物實施例可在無焦化及與較低BET總表面積炭黑相當的表面粗糙度（亦即相當的表面光滑度）之情況下進行處理。不同於先前調配物，本發明之調配物不需要使用具有狹義定義之BET總表面積的炭黑來實現作為電力電纜之半導電層的可接受的效能。本發明之調配物可有利地擠出至電線上，其中催化劑母料未展現焦化跡象。
體積電阻率資料展示，本發明之調配物將藉由防止或減少在其與鄰近組件（例如，導體芯或絕緣層）之界面處的局部放電而在延長含有由本發明調配物構成之半導電層的電力電纜之使用壽命方面實質上更有效。
無
無
Claims (13)
- 一種可濕固化半導電調配物，其基本上由以下組成：43至86重量百分比（wt%）之（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物（「（A）可固化共聚物」或僅「（A）」；可濕固化）；14.0至30.0 wt%之（B）習知炭黑（「（B）炭黑」或僅「（B）」）；及總量為0至27 wt%之（X）至少一種添加劑，其不選自（A）及（B）；其中該（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物之組成均按（A）之重量計為58.5至99.5 wt%之乙烯屬單元、0.5至5.0 wt%之衍生自該烯基官能性可水解矽烷的共聚單體單元及0至40 wt%之衍生自一或多種烯烴的共聚單體單元；其中該（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物具有1.0至2.0公克/10分鐘（g/10 min）之熔融指數（I 2，190℃，2.16 kg）；其中該（B）炭黑具有：藉由多點氮吸附方法根據ASTM D6556-19a量測的140至640平方公尺/公克（m 2/g）之Brunauer、Emmett及Teller（BET）總表面積（「BET-1」），或根據ASTM D2414-19量測的大於185毫升油/100公克炭黑（mL/100 g）之吸油值（「OAN-1」），或BET-1及OAN-1兩者；其中該（X）至少一種添加劑包括（C）矽烷醇縮合催化劑及/或（D）抗氧化劑；且其中該調配物中（A）之wt%及（A）中衍生自該烯基官能性可水解矽烷之該等共聚單體單元之wt%一起為足夠的，使得衍生自該烯基官能性可水解矽烷的該等共聚單體單元之量為該調配物之0.7至3.0 wt%；且其中該調配物具有根據本說明書中所描述之體積電阻率測試方法在130℃下量測的小於100,000歐姆-公分（Ohm-cm）之體積電阻率。
- 如請求項1之可濕固化半導電調配物，其中該（A）可固化共聚物具有限制（i）至（v）中之任一者：（i）該視情況選用之烯烴不存在且該（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物為乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)共聚物；（ii）該視情況選用之烯烴存在且為(C 3-C 40)α-烯烴且該（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物為乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(C 3-C 40)α-烯烴共聚物；（iii）該烯基官能性可水解矽烷具有式H 2C=C(R a)-((C 1-C 20)伸烷基) k-(C=O) j-((C 1-C 20)伸烷基) k-Si(R) m(R 1) 3-m，其中下標j為0或1；下標k為0或1；下標m為1、2或3；R a為H或甲基；各R獨立地為H、羥基（-OH）、烷氧基、羧基、N,N-二烷基胺基、烷基肟基或二烷基肟基；且各R 1獨立地為烴基；（iv）（i）及（iii）兩者；以及（v）（ii）及（iii）兩者。
- 如請求項1至2中任一項之可濕固化半導電調配物，其中該（B）炭黑具有限制（i）至（vi）中之任一者：（i）該BET總表面積BET-1為61至69 m 2/g（例如，65 m 2/g）且該吸油值OAN-1大於185 mL/100 g；（ii）該BET總表面積BET-1為221至259 m 2/g且該吸油值OAN-1大於170 mL/100 g；（iii）該BET總表面積BET-1為321至349 m 2/g且該吸油值OAN-1大於170 mL/100 g；（iv）該BET總表面積BET-1為755至844 m 2/g且該吸油值OAN-1為300至390 mL/100 g；（v）該吸油值OAN-1大於185 mL/100 g；（vi）該（B）炭黑為爐法炭黑。
- 如請求項3之可濕固化半導電調配物，其中該（A）可固化共聚物具有如請求項2之限制（i）至（v）中之任一者且該（B）炭黑具有如請求項3之限制（i）至（vi）中之任一者。
- 如請求項1至4中任一項之可濕固化半導電調配物，其中該（X）至少一種添加劑存在於該調配物中且包括該（C）矽烷醇縮合催化劑及該（D）抗氧化劑；以及視情況選用之（E）載體樹脂、（F）金屬去活化劑或（G）除濕劑，或（E）至（G）中之任何兩者或更多者之組合。
- 一種製造如請求項1至5中任一項之可濕固化半導電調配物的方法，該方法包括以便於製造該可濕固化半導電調配物之方式將（B）炭黑混合至（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物中。
- 一種濕固化半導電產物，其藉由濕固化如請求項1至5中任一項之可濕固化半導電調配物以得到該濕固化半導電產物而製成，該濕固化半導電產物具有藉由使（A）乙烯/(烯基官能性可水解矽烷)/(視情況選用之烯烴)共聚物之分子交聯而製成的交聯聚乙烯網路，且其中該交聯聚乙烯網路含有分散於其中之（B）炭黑及視情況選用之（X）至少一種添加劑。
- 如請求項7之濕固化半導電產物，其具有以下特性（i）至（vii）中之任一者：（i）大於40.0 wt%之凝膠含量，如根據本說明書中所描述之凝膠含量測試方法所量測；（ii）分別在90℃及130℃下量測的各自小於10,000歐姆-公分（Ohm-cm）之體積電阻率，如根據本說明書中所描述之體積電阻率測試方法所量測；（iii）在121℃下7天之後大於85%的伸長率，如根據本說明書中所描述之熱蠕變及伸長率測試方法所量測；（iv）在小於或等於-25℃下之低溫脆性破壞，如根據本說明書中所描述之低溫脆性測試方法所測定；（v）小於2.06微米（μm）之表面粗糙度 R a ，其中 R a 為越過帶表面的觸針之中心線上方及下方的算術平均偏差，如根據本說明書中所描述之表面粗糙度測試方法所量測；（vi）不含焦塊，如根據本說明書中所描述之電線絕緣層上之焦塊測試方法所測定；及（vii）通過晶圓沸騰測試，如根據本說明書中所描述之晶圓沸騰測試方法所測定。
- 一種製造製品，其包括如請求項7或8之濕固化半導電產物之成型形式。
- 一種製造如請求項9之製造製品的方法，該方法包括使可濕固化半導電調配物之熔融物成型以得到成型之可濕固化半導電調配物，且接著使該成型之可濕固化半導電調配物經受濕固化條件以得到該製造製品。
- 一種塗佈導體，其包括導電芯及至少部分地圍繞該導電芯之半導電層，其中該半導電層之至少一部分包括如請求項7或8之濕固化半導電產物。
- 一種製造如請求項11之塗佈導體的方法，該方法包括將一層可濕固化半導電調配物之熔融物擠出至導電芯上，以得到由該可濕固化半導電調配物之擠出層覆蓋的導電芯，且接著使可濕固化半導電調配物之該擠出層經受濕固化條件，以得到包括由半導電層覆蓋之該導電芯的塗佈導體。
- 一種導電之方法，該方法包括在如請求項11之塗佈導體之導電芯上施加電壓以便產生通過該導電芯之電流。
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