TWI607045B - 用於降低在可交聯的以乙烯為主之聚合物組成物中之過氧化物遷移的 方法 - Google Patents

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Description

用於降低在可交聯的以乙烯為主之聚合物組成物中之過氧化物遷移的 方法 發明領域
本發明係有關於可交聯的以乙烯為主之聚合物組成物。於一方面，本發明係有關於包含一過氧化物起始劑之可交聯的以乙烯為主之組成物，而另一方面，本發明係有關於用於製造中及高電壓之電纜絕緣物之此等組成物。
發明背景
現今之技藝狀態，用於中及高電壓電纜之化合物係以含有約2重量百分率(wt%)之過氧化物的低密度聚乙烯(LDPE)為主。此基本調配物一般係藉由添加包含下列之一系列添加物而增強商業用途：抗氧化劑、熱穩定劑、焦化阻滯劑、固化加強劑、電壓穩定劑，及於中電壓電纜情況之抑制水樹(water treeing)之添加劑。最終之商業調配物通常於焦化、固化、熱老化性能與電行為間折衷。
大多數之可交聯的聚乙烯(XLPE)絕緣化合物使用高壓/低密度聚乙烯(HPLDPE)及過氧化二異丙苯(DCP) 作為調配物之基本。LDPE具有電纜加工所需之良好熔融強度及剪切薄化行為，且不含有會衝擊電纜之電性能的任何金屬催化劑殘質。一般，具約2熔融指數之管狀LDPE係用於中電壓電力電纜絕緣物之選擇的標準樹脂。
選擇之過氧化物典型上係DCP，其係相對較低成本、低活化能之過氧化物，可被有效浸入或化合於聚乙烯內產生一可完全固化之系統。以DCP為主之系統能使LDPE化合物熔融擠塑而無大量之過早過氧化物分解。一般，約2wt%之過氧化物量被使用，但精確量係依LDPE之實際結構而定，特別是乙烯基不飽和量，及摻合物中諸如穩定劑之其它添加劑的存在。
XLPE化合物亦含有抗氧化劑，最普遍係硫酚穩定劑。此等穩定劑產生加工穩定性、長期電纜老化防護，及最小之過氧化物交聯反應干擾。
為改良XLPE組成物之焦化固化平衡，可添加諸如α-甲基苯乙烯二聚物之添加劑。此添加劑改良XLPE組成物之焦化性能，且作為改良經交聯之絕緣物的最終固化狀態之固化加強劑或共用劑。
於中電壓絕緣調配物之情況，通常需要水樹阻滯添加劑，例如，低量(少於1wt%)之聚乙二醇，以確保經交聯之以乙烯為主之聚合物的水樹阻滯性。於高電壓組成物之情況，可添加諸如芳香族胺之電壓穩定劑，其衝擊電樹(electrical tree)之起始及生長。此等缺陷係經交聯之以乙烯為主之聚合物絕緣物於實際伺服環境中失效或損壞之原 因。
但是，即使持續改良用於電纜絕緣物之XLPE調配物，現今化合物由於添加劑溶解度限制及添加劑本身之對抗性交互作用而遭受一系列限制。
用於製造電纜絕緣物之以乙烯為主之聚合物，例如，LDPE，典型上係以丸粒型式製造、貯存，及運送至被轉化成電纜絕緣物之地點。此等丸粒通常包含一或多種添加劑，其等係於丸粒化之前或添加至丸粒後與以乙烯為主之聚合物混合，例如，塗覆於丸粒上或吸入丸粒內。
XLPE組成物之最大問題是於化合物貯存及/或運送期間，過氧化物遷移至聚合物丸粒之外側或表面。例如，DCP於LDPE中之最大溶解度被評估於室溫係約1 wt%，大大地低於適業上使用之實際量(約2 wt%)。因此，商業上之XLPE組成物遭受明顯之過氧化物遷移問題，一隨時間增加之作用。溫度亦具有主要衝擊，且DCP之遷移被認為於約5℃具有最大值。諸如於日/夜週期發現之溫度循環被認為增加過氧化物遷移趨勢。
表面上具有經遷移之過氧化物的XLPE丸粒於電纜製造期間導致一些問題。此係由於較低熔點過氧化物塗層，其會衝擊丸粒供料程序。具經遷移之過氧化物的XLPE組成物之下滑及不規則供料會導致電纜芯材直徑變化及增加碎片電纜產生。此對於XLPE組成物生產者及電纜製造者係一重大問題。
過氧化物遷移於包含大量摻合於LDPE內之丙烯 酸酯共聚物之中電壓阻樹組成物之情況會大量降低(WO 85/05216、USP 5,539,075及US 2009/0029166)。但是，使用丙烯酸酯共聚物大量增加聚合物組成物之消耗因子(耗損角正切，tan delta)，使共聚物方式對於消耗因子需儘可能保持低之較高電壓絕緣物係無效。
因此，存在需要一種能維持焦化固化性能、熱老化性能及電性能同時亦明顯降低過氧化物遷移趨勢之XLPE組成物。
發明概要
於一實施例，本發明係一種組成物，其包含一可交聯的以乙烯為主之聚合物、一過氧化物起始劑，及一介電流體。
於一實施例，本發明係一種組成物，其以此組成物重量為基準之重量百分率，包含：
A. 91.5至97.9%之一以乙烯為主之聚合物；
B. 1.0至3%之一有機過氧化物；及
C. 1.0至5%之一介電流體。
D. 0.1至0.5%之一共用劑。
於一實施例，本發明係一中或高電壓之電纜絕緣物，其係自一包含一可交聯的以乙烯為主之聚合物、一過氧化物起始劑，及一介電流體之組成物製成。
較佳實施例之詳細說明 概要
添加一低含量之介電流體至一可交聯的以乙烯為主之聚合物會使一有機過氧化物起始劑穩定，使得過氧化物遷移問題被大量降低，同時維持焦化及固化性能之優異平衡。
另外實施例
於一實施例，本發明係一種組成物，其以此組成物重量為基準之重量百分率，基本上由下列所組成：
A. 91.5至97.9%之一以乙烯為主之聚合物；
B. 1.0至3%之一有機過氧化物；及
C. 1至5%之一介電流體。
D. 0.1至0.5%之一共用劑。
於一實施例，本發明係一種組成物，其以此組成物重量為基準之重量百分率，基本上由下列所組成：
A. 91.5%至97.9%之一以乙烯為主之聚合物；
B. 1.0至3%之一有機過氧化物；
C. 1至5%之一介電流體；
D. 0.1至0.5%之一共用劑。
E. 0.01至1%之至少一選自由抗氧化劑、水樹抑制劑、加工助劑、偶合劑、紫外線吸收劑或穩定劑、焦化抑制劑、成核劑、塑化劑、潤滑劑、黏度控制劑、增效劑油、酸清除劑及金屬鈍化劑所組成之組群的添加劑。
於一實施例，本發明係一種組成物，包含一可交聯的以乙烯為主之聚合物、一過氧化物起始劑、一介電流體、一共用劑，及一抗氧化劑、熱穩定劑、焦化阻滯劑、電壓穩定劑，及一水樹抑制劑之至少一者。
於一實施例，本發明係一種組成物，其基本上由一可交聯的以乙烯為主之聚合物、一過氧化物起始劑、一介電流體、一共用劑，及一抗氧化劑、熱穩定劑、焦化阻滯劑、電壓穩定劑，及一水樹抑制劑之至少一者所組成。
於一實施例，組成物之可交聯的以乙烯為主之聚合物係聚乙烯。
於一實施例，組成物之可交聯的以乙烯為主之聚合物係LDPE。
於一實施例，組成物之過氧化物起始劑係DCP。
於一實施例，組成物之介電流體係一非極性烴。
於一實施例，組成物之介電流體係一經烷基化之萘。
於一實施例，共用劑係α甲基苯乙烯二聚物(AMSD)。
於一實施例，本發明係一種電纜絕緣物，其係自一包含一可交聯的以乙烯為主之聚合物、一過氧化物起始劑及一介電流體之組成物製成。
於一實施例，本發明係一種電纜絕緣物，其係自一包含一可交聯的以乙烯為主之聚合物、一過氧化物起始劑、一介電流體及一共用劑之組成物製成。
於一實施例，電纜組件係一用於一中或高電壓電纜之絕緣層。
於一實施例，本發明係一種中或高電壓電力電纜，其包含一絕緣層，其係自一組成物製成，以此組成物重量為基準之重量百分率，此組成物包含：
A. 91.5%至97.9%之一以乙烯為主之聚合物；
B. 1.0至3%之一有機過氧化物；及
C. 1至5%之一介電流體。
D. 0.1至0.5%之一共用劑。
於一實施例，本發明係一種用於製造中或高電壓電力電纜之方法，此方法包含使一絕緣層直接或間接擠塑於一導電體上，此絕緣層係自一包含一可交聯的以乙烯為主之聚合物、一過氧化物起始劑、一介電流體及一共用劑之可交聯的組成物製成。
定義
除非相反表示，上下文隱含，或此項技藝慣用，所有份數及百分率係以重量為基準。為了美國專利實務，任何引述之專利案、專利申請專利範圍案或公開案之內容被完整併入以供參考(或其等化之美國版本亦被併入以供參考)，特別是有關於合成技術、產物及加工設計、聚合物、催化劑、定義(至無與本揭露內容特別提供之任何定義不一致的程度)，及此項技藝之一般知識之揭露。
本揭露內容中之數值範圍係概略，因此，除非其它指示，可包含此範圍外之數值。數值範圍包含以一單位 為增量之從且包含下方及上方值之所有數值，條件係於任何較低值及任何較高值間具有至少二單位之分隔。舉例而言，若一組成物、物理或其它性質，諸如，分子量、重量百分率等，係從100至1,000，則意圖係所有數值，諸如，100、101、102等，及子範圍，諸如，100至144、155至170、197至200等，被明確列舉。對於含有少於1或含有大於1之分數之數值(例如，0.9、1.1等)之範圍，一單位被認為係0.0001、0.001、0.01或0.1之適當者。對於含有少於10之單位數數值的範圍(例如，1至5)，一單位典型上被認為係0.1。此等僅係被特別預期之例子，且列舉之最低數值與最高數值間之所有可能之數值組合被認為係於本揭露內容中明確表示。數值範圍於此揭露內容中係對本發明組成物之各種組份的量，及定義此等組成物及自此等組成物製成之電線及電纜絕緣物之各重特徵及性質等提供。
“電線”等術語意指單股之導性金屬，例如，銅或鋁，或單股光學纖維。
“電纜”、“電力電纜”等術語意指於一護套，例如，一絕緣覆蓋物或一保護外套，內之至少一電線或光學纖維。典型上，一電纜係典型上於一共同絕緣覆蓋物及/或保護套內之連結在一起的二或更多之電線或光學纖維。護套內部之個別電線或纖維可為裸材、經覆蓋，或絕緣。組合式電纜可含有電線及光學纖維二者。電絕緣物應用一般分為少於1kV(一千伏特)者之低電壓絕緣物、範圍從1kV至30kV之中電壓絕緣物、範圍從30kV至150kV之高電壓絕緣 物，及用於高於150kV之應用的超高電壓絕緣物(如IEC，國際電化學委員會(the International Electrotechnical Commission)所定義)。典型電纜設計係例示於USP 5,246,783、6,496,629及6,714,707。
“組成物”及相似術語意指二或更多組份之混合物或摻合物。
"聚合物"及相似術語意指藉由使相同或不同種單體反應(即，聚合)而製備之一巨分子化合物。"聚合物"包含均聚物及異種共聚物。
"異種共聚物"意指藉由使至少二種不同單體聚合而製備之聚合物。此一般性術語包含共聚物，通常用以指自二種不同單體製備之聚合物；及自多於二種不同單體製備之聚合物，例如，三元共聚物、四元共聚物等。
“以乙烯為主之聚合物”及相似術語意指以聚合物總重量為基準含有呈聚合化型式之一主要重量百分率之自乙烯衍生之單元之聚合物。以乙烯為主之聚合物之非限制性例子包含低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、極低密度聚乙烯(VLDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)，及高密度聚乙烯(HDPE)。為了本揭露內容，“以乙烯為主之聚合物”不包含經官能化之聚乙烯，例如，乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯丙烯酸乙酯(EEA)等。
"經交聯"、“經固化”及相似術語意指聚合物於成型成一物件之前或之後接受或曝露於一誘發交聯作用之處 理，且具有少於或等於40重量%之二甲苯或癸烯可萃取物(即，大於或等於60重量%之凝膠含量)。
"可交聯的"、“可固化”及相似術語意指聚合物於成型成一物件之前或之後係未經固化或交聯，且尚未接受或曝露於誘發大量交聯作用之處理，即使此聚合物包含於接受或曝露於此處理(例如，曝露於經活化之過氧化物)時會造成或促進大量交聯作用之添加劑或官能性。
以乙烯為主之聚合物
用於實施本發明之乙烯聚合物係未經官能化之聚合物，即，其等不含有官能基團，諸如，羥基、胺、醯胺等。因此，如乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯或乙烯丙烯酸乙酯等之聚合物不是在本發明上下文中的以乙烯為主之聚合物。
本發明之以乙烯為主之聚合物包含均聚物及異種共聚物，及無規及缺段之異種共聚物。乙烯異種共聚物包含彈性體、撓性聚合物，及塑性體。以乙烯為主之聚合物包含至少50，較佳係至少60，且更佳係至少80，wt%之自乙烯衍生之單元。乙烯異種共聚物之其它單元典型上係衍生自一或多種α-烯烴。
α-烯烴較佳係一C3-20線性、分支或環狀α-烯烴。C3-20α-烯烴之例子包含丙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯、1-十四烯、1-十六烯，及1-十八烯。α-烯烴亦可含有一環狀結構，諸如，環己烷或環戊烷，形成諸如3-環己基-1-丙烯(烯丙基環己烷)及乙烯 基環己烷之α-烯烴。雖然以傳統術語之意義而非不是α-烯烴，但為了本發明，某些環狀烯烴，諸如，降莰烯及相關烯烴，特別是5-亞乙基-2-降莰烯，係α-烯烴且可用以替代上述α-烯烴之一些或全部。例示之乙烯異種共聚物包含乙烯/丙烯、乙烯/丁烯、乙烯/1-己烯、乙烯/1-辛烯等之共聚物。例示之乙烯三元共聚物包含乙烯/丙烯/1-辛烯、乙烯/丙烯-/丁烯、乙烯/丁烯/1-辛烯、乙烯/丙烯/二烯單體(EPDM)，及乙烯/丁烯/苯乙烯。
用於實施本發明之乙烯聚合物的例子包含高密度聚乙烯(HDPE)；中密度聚乙烯(MDPE)；低密度聚乙烯(LDPE)；極低密度聚乙烯(VLDPE)；均勻分支、線性乙烯/α-烯烴共聚物(例如，Mitsui Petrochemicals Company Limited之TAFMER®及DEX-Plastomers之EXACT®)；均勻分支、實質上線性之乙烯/α-烯烴聚合物(例如，可得自陶氏化學公司之AFFINITY®聚烯烴塑性體及ENGAGE®聚烯烴彈性體)；及乙烯嵌段共聚物(亦可得自陶氏化學公司之INFUSE®)。實質上線性之乙烯共聚物s係於USP 5,272,236、5,278,272及5,986,028更完整說明，且乙烯嵌段共聚物係於USP7,579,408、7,355,089、7,524,911、7,514,517、7,582,716及7,504,347中更完整說明。
用於實施本發明之特別感興趣的乙烯異種共聚物係LDPE、線性低密度聚乙烯(LLDPE)，及HDPE。LDPE係特別佳。此等乙烯共聚物係可購自數種不同來源，包含陶氏化學公司之諸如DOWLEX、ATTANE及FLEXOMER之 商標名者。
一較佳聚合物係高壓低密度聚乙烯(HPLDPE)。一傳統高壓方法係於Introduction to Polymer Chemistry，Stille，Wiley and Sons，New York，1962，第149至151頁中說明。高壓方法典型上係於一管式反應器或一攪拌式高壓釜中進行之自由基起始聚合反應。於攪拌式高壓釜中，壓力係於10,000至30,000 psi(70至210 kPa)之範圍，且溫度係於175至250℃之範圍，且於管式反應器內，壓力係於25,000至45,000 psi(170至310 kPa)之範圍，且溫度係於200至350℃之範圍。一較佳聚合物係高壓低密度聚乙烯(HPLDPE)。一傳統高壓方法係於Introduction to Polymer Chemistry，Stille，Wiley and Sons，New York，1962，第149至151頁中說明。高壓方法典型上係於一管式反應器或一攪拌式高壓釜中進行之自由基起始聚合反應。於攪拌式高壓釜中，壓力係於10,000至30,000 psi(70至210 kPa)之範圍，且溫度係於175至250℃之範圍，且於管式反應器內，壓力係於25,000至45,000 psi(170至310 kPa)之範圍，且溫度係於200至350℃之範圍。
存在於本發明組成物中之乙烯聚合物的量可廣泛地改變，但以組成物總重量為基準，此量典型上係50至97.9，更典型係60至97.9且更典型係80至97.9，重量%。乙烯聚合物可以單一聚合物，例如，LDPE，或以二或更多種聚合物，例如，LDPE及MDPE，之摻合物存在。
於一實施例，此處使用之LDPE產物係一具有公 稱上係2之熔融指數(I2，於190℃)及0.920 g/cm3之密度的管式高壓LDPE。其具有約109℃之峰值熔點及約42%之結晶度。分子量及分子量分佈對於固化性能及加工亦重要。GPCDRI顯示產物具有個別為14,000及95,000之數量及重量平均分子量，因此，具有6.8之多分散性Mw/Mn。此處使用之LDPE每1,000個碳原子具有0.01與0.5個間之乙烯基基團。
有機過氧化物
一有機過氧化物被用於實施本發明。有機過氧化物係含有過氧化物官能基團(ROOR')之有機化合物。若R'係氫，化合物稱為過氧化氫。過酯具有通式RC(O)OOR。O-O鍵輕易地斷裂且形成RO˙型式之自由基。因此，有機過氧化物可作為用於包含以乙烯為主之聚合物的交聯作用之各種型式之反應的起始劑。
可用於實施本發明之有機過氧化物起始劑的例子包含二異丙苯基過氧化物；雙(α-第三丁基過氧異丙基)苯；異丙基異丙苯基第三丁基過氧化物；第三丁基異丙基過氧化物；二第三丁基過氧化物；2,5-雙(第三丁基過氧)-2,5-二甲基己烷；2,5-雙(第三丁基過氧)-2,5-二甲基己快-3；1,1-雙(第三丁基過氧)3,3,5-三甲基環己烷；異丙基異丙苯基異丙苯基過氧化物；二(異丙基異丙苯基)過氧化物；第三丁基過氧苯甲酸酯、4,4-雙(第三丁基過氧)丁基戊酸酯，及二或更多種此等起始劑之混合物。於實施本發明，以組成物重量為基準，有機過氧化物可以從大於1至3或更多重量%，典型上係從1.5至3重量%且更典型上係從1.5至2.5重量%之量存在。
共用劑
各種固化共用劑(例如，固化加強劑或具有焦化阻滯性質之固化加強劑)亦可與過氧化物起始劑組合使用，且此等包含異三聚氰酸三烯丙酯；三聚氰酸三烯丙酯；烴乙氧基化之雙酚A二甲基丙烯酸；α-甲基苯乙烯二聚物(AMSD)；及於USP 5,346,961及4,018,852中所述之其它共用劑。以組成物重量為基準，共用劑典型上係以大於0(例如，0.01)至1.0，更典型係0.1至1.0且更典型係0.1至0.5重量%之量使用。
介電流體
介電流體係於使用條件下未傳導電流或至少任何大量電流之流體。介電流體之例子包含礦物油、正己烷、正庚烷、苯、蓖麻油、多氯聯苯、矽油等。用於實施本發明之介電流體係可於以乙烯為主之聚合物，特別是LDPE，中完全或接近完全混溶，因此，於性質上典型上係烴。
於一實施例，介電流體包含一具化學式(I)之化合物X-A-X' (I)其中，A係一單環狀芳香族部份或一至少部份芳香族縮合之多環狀部份；且X及X'之至少一者係甲基或一脂族部份，此化合物具有大於或等於0.6之芳香族碳原子數對總碳原子數之比例。
特別感興趣之一介電流體，特別是與LDPE及DCP組合，係SYNESSTIC，可得自Exxon Mobil Corporation 之經烷基化之萘。此介電流體係可以各種不同等級獲得，大部份(若非全部)係可用於實施本發明。於實施本發明，以組成物重量為基準，介電流體係以從0.5至10或更多重量%，典型上係從1至7重量%且更典型係從1至5重量%之量存在。
填料及添加劑
組成物可含有添加劑，其不受限制地包括抗氧化劑(例如，受阻酚，諸如，可得自BASF之IRGANOXTM 1010)及亞磷酸鹽(例如，可得自BASF之IRGAFOSTM 168)、硫代酚穩定劑，諸如，BASF之IRGASTABTM KV 10、稱為LOWINOXTM TBP-6之2,2-硫基雙(6-第三丁基-4-甲基酚)，及稱為LOWINOXTM TBM-6之4,4-硫基雙(2-第三丁基-5-甲基酚)，其可得自Great Lakes Chemical，，水樹抑制劑，諸如，具有可水解烷氧基基團之聚矽氧烷或聚二醇或聚環氧乙烷，其分子量於1,000至1000,000範圍改變，加工助劑、偶合劑、紫外線吸收劑或穩定劑，焦化抑制劑，諸如，羥基-tempo或α甲基苯乙烯二聚物，抗靜電劑、成核劑、塑化劑、潤滑劑、黏度控制劑、界面活性劑、增效劑油、酸清除劑、金屬鈍化劑等。以組成物重量為基準，添加劑典型上係以範圍從0.01至1重量%之量使用。以組成物重量為基準，填料一般係以較大量添加，即使此量範圍可從低達0.01或更少至50或更多重量%。填料之例子不受限制地包括各種阻燃劑、黏土、沉澱二氧化矽及矽酸鹽、氣相二氧化矽、碳酸鈣、研磨礦物，及碳黑，其具有大於15奈米之典型算術平均顆粒尺寸。
混練及製造
電纜絕緣材料之混練可藉由熟習此項技藝者已告之標準設備產生。混練設備之例子係內批式混合器，諸如，BANBURY或BOLLING內混合器。另外，連續式單或雙螺桿混合器可被使用，諸如，FARREL連續式混合器、Werner及Pfleiderer雙螺桿混合器，或BussTM捏合連續式擠塑機。
含有一包含本發明組成物之絕緣層之一電纜可以各種不同型式之擠塑機製備，例如，單或雙螺桿型式。傳統擠塑機之說明可於USP 4,857,600中發現。共擠塑及因而之擠塑機的例子可於USP 5,575,965中發現。一典型擠塑機具有於其上游端之一加料斗及於其下游端之一模具。加料斗供料至一含有一螺桿之套筒內。於下游端，於螺桿端部與模具間，具有一網包及一碎料板。擠塑機之螺桿部被認為分成三區段，供料區段、壓縮區段，及計量區段，及二區域，後加熱區及前加熱區，此等區段及區域係從上游至下游運轉。另外，沿著從上游至下游運轉軸線可具有多數個加熱區(多於二個)。若具有多於一個套筒，此等套筒可以串聯連接。每一套筒之長度對直徑之比率係約15：1至約30：1之範圍。於其中聚合物絕緣物於擠塑後交聯的電線塗層，電纜通常立即進入一位於擠塑模具下游之加熱硫化區。加熱固化區可維持於約200至約500℃範圍之溫度，較佳係約170至約350℃之範圍。加熱區可藉由加壓水蒸氣或感應加熱加壓氮氣加熱。
本發明藉由下列範例作例示說明。
特別實施例
材料
下列材料被用於下列範例。如果所的話，此等材料係如所述般被乾燥或作其它處理。
DFDK 7423NT係可得自陶氏化學公司之具有0.920 g/cc之密度(藉由ASTM D-792測量)及2.0克/10分鐘之公稱I2(藉由ASTM D-1238測量，條件190C/2.16 kg)之LDPE。
二異丙苯基過氧化物(DCP)係可得自Arkema之LUPEROXTM DC。
TBM-6抗氧化劑係4,4-硫雙(2-第三丁基-5-甲基酚)，稱為LOWINOXTM TBM-6，可得自Great Lakes Chemical。
α-甲基苯乙烯二聚物(AMSD)係可得自Nippon Oil and Fats Company之一焦化抑制劑。
SYNESSTIC 5係具有5之藉由ASTM D-445測量之運動黏度100C(cSt)的經烷基化之萘，且可得自ExxonMobil Chemical。
SYNESSTIC 12係具有12之藉由ASTM D-445測量之運動黏度100C(cSt)的經烷基化之萘，且可得自ExxonMobil Chemical。
程序及測試方法
混練程序
表1中所列之調配物係於一Collin W150M雙輥磨混練。前輥溫度設定為130℃且後輥係於125℃。輥磨間隙 設定為1 mm且輥速度係於20 rpm。於分開熔融基本LDPE時，二異丙苯基過氧化物(DCP)溶於介電流體SYNESSTIC 5。抗氧化劑TPM-6係藉由噴灑至熱熔融物上而添加至熔融LDPE。若需要，AMSD以滴液方式添加，且熔融帶材藉由使熔融聚合物重複折合及展開而充份均質化。最後，添加過氧化物且重複均質化程序。混合一般係費時10-15分鐘之間。然後，最終聚合物片材被取作加壓成型，於MDR評估，或粒化以供作過氧化物遷移測試。
板材之加壓成型
從輥磨片材，2 mm板材Burkle壓製機LA 63上於加壓下壓製及固化。使用條件係於120巴(12,000 kPa)壓力下於180℃進行10分鐘。然後，板材快速冷卻至室溫。
移動模流變儀(MDR)
估計化合物固化性能之最簡單方法係依循與一移動模流變儀之固化反應。化合物固化時，扭矩增加且最後於所有過氧化物分解時達最大。固化狀態係交聯數之函數，且此可藉由MDR固化中之扭矩差(扭矩最大值及最小值間之差)估算。一般，扭矩差愈大，固化狀態愈高。XLPE調配物之焦化及固化性能係於Alpha Technologies流變儀MDR 2000E依據ISO 6502如下般評估。來自輥磨之約5-6克的材料轉移至MDR，且扭矩於二溫度：140℃及180℃以時間之函數測量。
熱固測試
此測試係於於IEC出版品540第14條款及British Standard 6469第3.3節中詳細報導。其形成所有絕緣材料之機械性能的一般測試要求之一部份。熱固測試本身係綜述如下：一具特定尺寸之加骨形樣品(ASTM 638-34；厚度<2mm；記號線間隔20mm)被置於200℃之一爐內，且附接一等於20N/cm2力量之砝碼。然後，測量於此等條件下之測試樣品的伸長率(記號線間之距離)。具低交聯程度之樣品伸長至一程度(>500%)，且於某些情況，於數分鐘內因破裂而失效。但是，通過熱固測試需要樣品於200℃存在15分鐘，且展現<175%之伸長率(較佳係<100%之伸長率)。此外，移除砝碼時之殘餘伸長率需為<15%。
機械性質
經固化之樣品(75mm x 2mm厚之狗骨狀物)的抗拉性質係依據IEC norm 60811-1-1測量，其需要25mm/分鐘之測試速度。
表1報告此等範例之調配物。
注意過氧化物遷移係簡單地藉由使材料貯存於5C冰箱中並且觀察表面上是否看到白色粉末/過氧化物(通常此情況係約800 ppm甲醇清洗可萃取物)而判定。為較佳地量化此觀察，建議製造足夠之呈丸粒型式之材料，使其等接受過氧化物遷移問題惡化之已知的溫度循環實驗。但是，此會帍要更大量之丸粒材料。
表1確實顯示良好之焦化固化性能藉由包含介電流體及AMSD共用劑之組成物維持。
參考起點XLPE樣品C-1具有53分鐘之如140C Ts1定義之焦化性能，85%之藉由熱固定義之固化，及藉由甲醇清洗測試定義之1080 ppm之過氧化物遷移量。於控制之室溫，使用100毫升甲醇自100克PE樹脂丸粒之表面清洗不溶物(PE細微顆粒)及殘餘或遷移添加劑分子。清洗於一400毫升玻璃燒杯中以300 rpm之攪拌器及於70秒發生。甲醇自丸粒表面溶解添加劑。甲醇清洗物及丸粒/不溶物之分離係藉由使用一小孔洞尺寸之聚丙烯膜過濾器精細過濾而達成。可溶物進入濾液貯存器內。另外50毫升之甲醇被用以清洗丸粒燒杯。可溶物料或經清洗之遷移物種的量於使甲醇自濾液貯存器蒸發後獲得。蒸發係於40℃進行約70分鐘。量係以ppm報告。
使AMSD添加至此調配物，參考樣品C-2，以現為69分鐘之Ts1改良焦化，及使固化改良至73%熱固伸長率。但是，過氧化物遷移係極少被改良。
於參考組成物C-3中添加2%之介電流體SYNESSTIC 5使焦化性能改良至62分鐘，但固化受負面影響，且熱固伸長率增至155%。但是，過氧化物遷移大量降至250 ppm。如本發明樣品1-4般，組合添加介電流體及固化加強劑AMSD造成具有良好焦化固化平衡及降低過氧化物遷移趨勢之XLPE調配物。
特別意欲地係本發明不限於此處所含之實施例及例示說明，而係如於下列申請專利範圍之範圍內般，包含此等實施例之修改型式，包含此等實施例之部份及不同 實施例之成份的組合。

Claims (5)

  1. 一種丸粒，其以該丸粒重量為基準之重量百分率，包含：A. 91.5至97.5%之LDPE；B. 1至3%之一有機過氧化物；C. 1至5%之經烷基化之萘；及D. 0.1至0.5%之α甲基苯乙烯二聚物。
  2. 如請求項1之組成物，其中，該有機過氧化物係二異丙苯基過氧化物。
  3. 一種經交聯之物件，其係自如請求項1或2之丸粒製成。
  4. 如請求項3之物件，其中，其係呈一用於一電線或電纜之絕緣層之型式。
  5. 一種中或高電壓之電力電纜，包含一自如請求項1或2之丸粒製成之絕緣層。
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