專利名稱：擠出和交聯(lián)硅烷接枝聚合物的組合物而制造電纜包皮層的方法及包括獲得的外皮的電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)擠出和交聯(lián)以硅烷接枝聚合物為基礎(chǔ)的一種組合物來(lái)制造電纜包皮層的方法，以及一種包括利用該方法獲得外皮的電纜。
背景技術(shù)：
全文中，術(shù)語(yǔ)“外皮”用于無(wú)差別地表示電纜的電絕緣層或者適合于電纜的外保護(hù)層。
硅烷接枝聚合物是眾所周知的，它們特別地用于絕緣和覆蓋用在低、中、高以及相當(dāng)高壓下的電力電纜。它們的優(yōu)點(diǎn)是具有特別有利的電絕緣和機(jī)械強(qiáng)度性能，交聯(lián)提高了機(jī)械強(qiáng)度和聚合物的溫度穩(wěn)定性。
已知通過(guò)聚合物鏈的交聯(lián)可改變聚合物的物理性能。依靠硅烷來(lái)交聯(lián)，更一般地說(shuō)，采用一種或多種不飽和烯屬烷氧基硅烷作為交聯(lián)劑來(lái)交聯(lián)的方法已廣泛應(yīng)用于聚合物的交聯(lián)中。美國(guó)專利3646155中描述了一種已知的、從硅烷接枝聚合物來(lái)制造電纜包皮層的方法，稱其為Sioplas方法。
該方法包括，第一步通常被稱為“接枝”，使一種包含有硅烷交聯(lián)劑及一種游離基產(chǎn)生劑例如一種過(guò)氧化物的溶劑，與一種基礎(chǔ)聚合物相混合，特別是例如聚烯烴的一種熱塑性聚合物，例如聚乙烯。這就形成了硅烷接枝聚合物顆粒。
在該方法的第二步，通常被稱為配混，使該硅烷接枝聚合物顆粒與無(wú)機(jī)填充物(特別是一種耐火添加劑)，石蠟(加工劑)，以及穩(wěn)定劑(為防止電纜上的外皮老化)相混合。這產(chǎn)生了一種配混物。
之后，在第三步擠出中，在一種擠出機(jī)例如螺桿擠出機(jī)中，使該混合物與一種著色劑及一種催化劑例如一種金屬鹽(例如錫鹽)相混合，接著將該混合物擠出到電纜上。
最后，在第四步中，在存在大量水的情況下并利用熱來(lái)引發(fā)交聯(lián)。該交聯(lián)步驟通常被稱為發(fā)生在“池中”或者“桑拿浴中”。
由于“在池中”的交聯(lián)需要對(duì)已完成的電纜進(jìn)行一系列的操作才能完成，同時(shí)其需要將盤(pán)繞著的電纜放入注滿水的大槽內(nèi)，以獲得所制造外皮的充分交聯(lián)，因此，該方法就不利于其工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)。以這種方式制造電纜的效率也為中等，同時(shí)制造廠需要巨大且昂貴的裝置，就工業(yè)上而言，這是非常不利的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種通過(guò)擠出和交聯(lián)以硅烷接枝聚合物為基礎(chǔ)的一種組合物來(lái)制造電纜包皮層的方法，該方法不需要“在池中”或者“在桑拿浴中”完成的交聯(lián)步驟。
為此，本發(fā)明提供了一種通過(guò)擠出和交聯(lián)以硅烷接枝聚合物為基礎(chǔ)的一種組合物來(lái)制造電纜包皮層的方法，該方法包括以下步驟a)混合以下化合物i)一種熱塑性基礎(chǔ)聚合物，或者熱塑性基礎(chǔ)聚合物的混合物；ii)第一(first)硅烷基化合物；以及iii)一種游離基產(chǎn)生劑；b)在一種電纜上擠出所述混合物以獲得所述外皮；以及c)使所述外皮發(fā)生交聯(lián)；該方法特征在于，在所述交聯(lián)前，加入一種包含有仲胺官能基的化合物，以及在環(huán)境大氣下進(jìn)行所述交聯(lián)。
在本發(fā)明中，意外地發(fā)現(xiàn)在Sioplas式方法中，在交聯(lián)前，即在混合物中，在配混步驟過(guò)程中的接枝步驟之后，或者甚至在隨后電纜上進(jìn)行擠出步驟的過(guò)程中，加入包含有仲胺官能基的化合物，這種方法可以具有這樣的效果，即使得混合物發(fā)生自交聯(lián)而不需要在所具有的環(huán)境濕度之外增加任何濕度。
因而，在Sioplas式方法中，利用本發(fā)明該方法所獲得的外皮在環(huán)境空氣下5天后就可交聯(lián)，而現(xiàn)有外皮的交聯(lián)需要在被加熱到65℃至70℃溫度范圍內(nèi)的一種池中經(jīng)過(guò)大約2天的時(shí)間。因此，包含有仲胺官能基的該化合物就作為一種交聯(lián)催化劑。
最優(yōu)選的是，在所述擠出的過(guò)程中加入該包含有仲胺官能基的化合物。
其也可在混合過(guò)程中加入。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，該混合步驟將產(chǎn)生一種硅烷接枝聚合物，接著進(jìn)行配混步驟，在該配混步驟中向該硅烷接枝聚合物加入至少一種添加劑。
在這種情況下，可在配混步驟中或者擠出步驟中加入包含有仲胺官能基的化合物。
該包含有仲胺官能基的化合物可選白仲胺例如，二甲胺、二乙撐三胺、雜環(huán)仲胺，以及其金屬鹽，或者直接選自氨基硅烷。
最好該包含有仲胺官能基的化合物選自第二(second)硅烷化合物和穩(wěn)定添加劑。
優(yōu)選的是，該包含仲胺官能基的化合物包含在該組合物中的含量在所述混合物的0.3％至1％的范圍內(nèi)，以100重量份所述混合物計(jì)。
優(yōu)選的是，該包含仲胺官能基的化合物為N-(正-丁基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。
優(yōu)選的是，該熱塑性基礎(chǔ)聚合物選自乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯丙烯酸丁酯共聚物(EBA)、聚乙烯、乙烯以及不飽合丙烯的三元共聚物。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，該第二硅烷化合物選自三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷，以及乙烯基三氯硅烷。
作為例子，該游離基產(chǎn)生劑為一種過(guò)氧化物。
最好，還向所述混合物中加入一種用于交聯(lián)的催化劑，最好為一種金屬鹽，例如一種錫鹽。
還可以向該混合物中加入至少一種添加劑，該添加劑選自穩(wěn)定劑、防火填充劑、加工劑以及抗氧化劑。
本發(fā)明還提供了一種電纜或者光纜，其具有至少一種利用以上方法獲得的擠出的外皮。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下對(duì)本發(fā)明一種實(shí)施例的說(shuō)明中，該實(shí)施例僅以非限制性說(shuō)明的方式給出。
唯一的一幅圖是用于實(shí)施本發(fā)明該方法的裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖在制造一種電纜外皮，尤其是電力電纜外皮的實(shí)施例中說(shuō)明本發(fā)明的該方法。如以上所說(shuō)明的，術(shù)語(yǔ)“外皮”用于覆蓋由一種聚合物材料獲得的任何電纜層，不考慮其是用于電絕緣功能，還是作為一種適當(dāng)?shù)臋C(jī)械保護(hù)外皮。
在該圖中，可看到適合用于實(shí)施本發(fā)明該方法的裝置1，本發(fā)明的該方法為Sioplas式方法。該裝置1包括一種連續(xù)混合機(jī)裝置，即將由配混得到的混合物直接噴入擠出機(jī)內(nèi)。該裝置1包括一種具有螺桿10的擠出機(jī)2和一種漏斗3，該漏斗3位于該擠出機(jī)2的上方用于接收，例如顆粒形式的未交聯(lián)硅烷接枝聚合物。該混合機(jī)4位于該漏斗3與該擠出機(jī)2之間。
混合并加熱一種基礎(chǔ)聚合物；一種硅烷化合物；以及一種游離基產(chǎn)生劑，例如一種過(guò)氧化物，從而預(yù)先獲得該硅烷接枝聚合物。
該混合機(jī)4還具有一種展開(kāi)的進(jìn)料管6，該進(jìn)料管6來(lái)自于一個(gè)單元，該單元組成一種計(jì)量泵5并被特定地設(shè)置用來(lái)向該硅烷接枝聚合物中加入一定數(shù)量的添加劑，例如一種無(wú)機(jī)添加劑(例如，一種防火填充劑)，以石蠟形式的一種加工劑，一種或多種穩(wěn)定劑，等。利用一種噴射器7將這些穩(wěn)定劑輸送到該混合機(jī)4內(nèi)。
在本發(fā)明中，這些添加劑包括一種包含有仲胺官能基的化合物。特別是，這種化合物可由包含仲胺官能基的第二硅烷化合物組成，或者其可為一種包含有這種官能的穩(wěn)定劑。
術(shù)語(yǔ)“穩(wěn)定劑”通常用來(lái)指這樣一種化合物，其用于防止交聯(lián)后的聚合物由于解聚而老化。通常，其屬于一種抗氧化劑或者一種抗紫外線(抗UV)劑。
依照本發(fā)明，加入該包含仲胺官能基的化合物是用來(lái)加速該硅烷接枝聚合物的交聯(lián)反應(yīng)，因而用來(lái)催化所述反應(yīng)。在本發(fā)明中，這種加速可以取消接下來(lái)“在池中”的交聯(lián)步驟，而該“在池中”的交聯(lián)步驟在現(xiàn)有的Sioplas式方法中是必需的。
一種攪拌機(jī)構(gòu)8位于該混合機(jī)4的內(nèi)部，且由一種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9驅(qū)動(dòng)。
該螺桿擠出機(jī)2是一種用于擠出塑料材料的傳統(tǒng)擠出機(jī)，具有長(zhǎng)度/直徑比為大約26/1的一種螺桿。
仍未交聯(lián)的混合物直接自該混合機(jī)4到達(dá)該擠出機(jī)2。在離開(kāi)該擠出機(jī)2時(shí)，就獲得了所需要的外皮，將該外皮放置在要被覆蓋的電纜(未示出)上。
自該擠出機(jī)2輸出后，可將所得到的鎧裝電纜放置在環(huán)境空氣下，5至7天內(nèi)其將交聯(lián)。
以下通過(guò)給出的兩種用于交聯(lián)的聚合物的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，一種依照現(xiàn)有技術(shù)(實(shí)施例1)，另一種依照本發(fā)明(實(shí)施例2)。
實(shí)施例1以上述方法制備組合物A，該組合物包括·100份1％的EVA，其接枝有一種硅烷化合物(97％乙烯基三甲氧硅烷以及3％過(guò)氧化物)；·170份氫氧化鋁Al(OH)3，作為一種防火填充劑；·3份石蠟，作為一種加工劑；·1份UV穩(wěn)定劑；以及·2份抗氧化劑。
將由這種混合物獲得的經(jīng)擠出后的外皮放置在電纜上，且位于一種70℃的池內(nèi)，經(jīng)過(guò)24小時(shí)完成交聯(lián)。
實(shí)施例2采用上述方法來(lái)比較一種組合物B，該組合物B包括·100份1％的EVA，其接枝有一種硅烷化合物(97％乙烯基三甲氧硅烷以及3％過(guò)氧化物)；·170份氫氧化鋁Al(OH)3，作為一種防火填充劑；·3份石蠟，作為一種加工劑；·1份UV穩(wěn)定劑；·2份抗氧化劑；以及·0.5份的Dynasilan1189穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑由供應(yīng)商DEGUSSA銷售且構(gòu)成了一種包含仲胺官能基的化合物N-(正-丁基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。
由這種組合物獲得的經(jīng)擠出外皮在環(huán)境空氣下5天后就完成交聯(lián)。
應(yīng)注意到的是，使用組合物B所獲得外皮的機(jī)械特性和電特性類似于使用組合物A所獲得的外皮，即，組合物B滿足電力電纜的使用要求。
當(dāng)然，本發(fā)明并不限于以上所述的實(shí)施例。
首先，最好向該擠出機(jī)中加入依照本發(fā)明的該包含仲胺官能基的化合物，以避免該硅烷接枝聚合物在進(jìn)行擠出前就開(kāi)始交聯(lián)。但，也可在混合聚合物、游離基產(chǎn)生劑以及用于接枝目的的該硅烷化合物的過(guò)程中，或者在隨后的配混步驟過(guò)程中，加入該包含仲胺官能基的化合物。更一般地說(shuō)，其可在交聯(lián)前的任何時(shí)候加入。
此外，以上所述的本發(fā)明該方法實(shí)施例使用連續(xù)混合機(jī)裝置，但當(dāng)然，同樣也能采用一種非連續(xù)混合機(jī)來(lái)實(shí)施本發(fā)明該方法，即，該混合硅烷接枝聚合物的步驟可在一種不與該螺桿擠出機(jī)相連的混合機(jī)內(nèi)完成。
該包含仲胺官能基的化合物可為一種穩(wěn)定劑，如上所述，或者其可為第二硅烷化合物，但其還可為任何包含仲胺官能基的添加劑。
在本發(fā)明中，還可向通常的添加劑內(nèi)加入少量的交聯(lián)催化劑，例如一種金屬鹽，特別是一種錫鹽例如二月桂酸二丁基錫，或者實(shí)際上是一種鈦酸鹽。這進(jìn)一步地加快了該交聯(lián)反應(yīng)的速度。
以上所述的本發(fā)明該方法用于以單一基礎(chǔ)聚合物為基礎(chǔ)的一種組合物，但也可采用由多種基礎(chǔ)聚合物組成的組合物來(lái)實(shí)施本發(fā)明該方法。
此外，所述的本發(fā)明該方法采用一種液態(tài)硅烷化合物來(lái)在該基礎(chǔ)聚合物上接枝，但本發(fā)明也可采用固體膠囊形式的硅烷化合物，如文件EP-0426073中所述。
最后，在不超出本發(fā)明范圍的條件下，可用等價(jià)裝置來(lái)替換任何裝置。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)擠出和交聯(lián)以硅烷接枝聚合物為基礎(chǔ)的一種組合物來(lái)制造電纜包皮層的方法，所述方法包括以下步驟a)混合以下化合物i)一種熱塑性基礎(chǔ)聚合物，或者熱塑性基礎(chǔ)聚合物的混合物；ii)第一硅烷基化合物；以及iii)一種游離基產(chǎn)生劑；b)在一種電纜上擠出所述混合物以獲得所述外皮；以及c)使所述外皮發(fā)生交聯(lián)；所述方法的特征在于，在所述交聯(lián)前，加入一種包含有仲胺官能基的化合物，以及在環(huán)境大氣下進(jìn)行所述交聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，在所述擠出過(guò)程中，加入所述包含仲胺官能基的化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方法，其特征在于，在所述混合過(guò)程中，加入所述包含仲胺官能基的化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的一種方法，其特征在于，所述混合步驟提供了一種硅烷接枝聚合物，隨后，進(jìn)行配混步驟，在該配混步驟中向所述接枝聚合物內(nèi)加入至少一種添加劑，所述配混步驟在所述擠出步驟前。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種方法，其特征在于，在所述配混步驟過(guò)程中或者所述擠出步驟過(guò)程中加入所述包含仲胺官能基的化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的一種方法，其特征在于，所述包含仲胺官能基的化合物自第二硅烷化合物和穩(wěn)定添加劑中選出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的一種方法，其特征在于，所述包含仲胺官能基的化合物包含在所述組合物中的含量為，100份所述混合物的0.3份至1份的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的一種方法，其特征在于，所述包含仲胺官能基的化合物為N-(正-丁基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的一種方法，其特征在于，所述熱塑性基礎(chǔ)聚合物自乙烯醋酸乙烯酯共聚物、乙烯丙烯酸乙酯共聚物、乙烯丙烯酸丁酯共聚物、聚乙烯、乙烯以及不飽合丙烯三元共聚物中選出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一的一種方法，其特征在于，所述第二硅烷化合物自三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基甲硅烷，以及乙烯基三氯硅烷中選出。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的一種方法，其特征在于，所述游離基產(chǎn)生劑為一種過(guò)氧化物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的一種方法，其特征在于，向所述混合物中加入一種用于所述交聯(lián)的催化劑，優(yōu)選為一種金屬鹽，例如一種錫鹽。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的一種方法，其特征在于，還向所述混合物中加入至少一種添加劑，所述添加劑自穩(wěn)定劑、防火填充劑、加工劑以及抗氧化劑中選出。
14.一種電纜或者光纜，其特征在于，其包括至少一種利用權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法獲得的擠出外皮。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種通過(guò)擠出和交聯(lián)以硅烷接枝聚合物為基礎(chǔ)的一種組合物來(lái)制造電纜包皮層的方法，該方法包括以下步驟a)混合以下化合物i)一種熱塑性基礎(chǔ)聚合物，或者熱塑性基礎(chǔ)聚合物的混合物；ii)第二硅烷基化合物；以及iii)一種游離基產(chǎn)生劑；b)在一種電纜上擠出所述混合物以獲得所述外皮；以及c)使所述外皮發(fā)生交聯(lián)。該方法的特征在于，在所述交聯(lián)前，加入一種包含有仲胺官能基的化合物，以及在環(huán)境大氣下進(jìn)行所述交聯(lián)。
文檔編號(hào)C08L51/00GK1414573SQ0215475
公開(kāi)日2003年4月30日 申請(qǐng)日期2002年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月23日
發(fā)明者錢(qián)泰爾·巴里奧茲 申請(qǐng)人:尼克桑斯公司