涂覆的导体

文档序号:474214 发布日期:2021-12-31 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 涂覆的导体 (Coated conductor ) 是由 C·M·格兰德 B·I·乔杜里 W·C·小弗朗西斯 M·埃斯吉尔 于 2020-06-02 设计创作,主要内容包括:本公开提供一种组合物。所述组合物包含(A)乙烯类聚合物;以及(B)按所述组合物的总重量计5wt%到15wt%的金属氢氧化物组分。所述金属氢氧化物组分包含长径比大于或等于10的金属氢氧化物。所述组合物具有大于0.52W·m~(-1)·K~(-1)的热导率和小于或等于1.02g/cc的密度。本公开还提供一种涂覆的导体,其包含非金属导体和所述导体上的涂层,所述涂层含有所述组合物。(The present disclosure provides a composition. The combinationThe polymer comprises (A) an ethylene polymer; and (B) from 5 wt% to 15 wt%, by total weight of the composition, of a metal hydroxide component. The metal hydroxide component comprises a metal hydroxide having an aspect ratio greater than or equal to 10. The composition has a particle size of greater than 0.52 Wm ‑1 ·K ‑1 And a density of less than or equal to 1.02 g/cc. The present disclosure also provides a coated conductor comprising a non-metallic conductor and a coating on the conductor, the coating containing the composition.)

涂覆的导体

背景技术

例如全介质自承式(ADSS)电缆的电缆是导体的一种类型,其包含例如玻璃纤维的内部非金属导电元件和用于屏蔽和保护目的的一个或多个外层。电缆的最外涂层或最外层是保护层,通常称为外皮或外护套。

已知有含有高密度填料的乙烯类聚合物用于制造电缆护套以实现良好的热导率和轨道阻力。然而,众所周知,传统的高密度填料,例如长径比小于10的金属氢氧化物,会增加电缆护套的密度。高密度电缆护套在电缆是自承式的ADSS电缆应用中是不可接受的。另外,众所周知,传统的高密度填料,例如长径比小于10的金属氢氧化物,会减少电缆护套的交流击穿强度(ACBD)。

本领域已认识到需要提供一种用于电缆护套应用的含有乙烯类聚合物的组合物,所述组合物展现出合适的密度以及合适的热导率。本领域还认识到需要提供一种用于电缆护套应用的含有乙烯类聚合物的组合物,所述组合物展现出合适的ACBD。

发明内容

本公开提供一种组合物。组合物包含(A)乙烯类聚合物;以及(B)按组合物的总重量计5wt%到15wt%的金属氢氧化物组分。金属氢氧化物组分包含长径比大于或等于10的金属氢氧化物。组合物具有大于0.52W·m-1·K-1的热导率和小于或等于1.02g/cc的密度。

本公开还提供涂覆的导体。涂覆的导体包含非金属导体和非金属导体上的涂层。涂层含有(A)乙烯类聚合物;以及(B)按涂层的总重量计5wt%到15wt%的金属氢氧化物组分。金属氢氧化物组分包含长径比大于或等于10的金属氢氧化物。涂层具有大于0.52W·m-1·K-1的热导率和小于或等于1.02g/cc的密度。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的涂覆的导体的横截面图。

定义

对元素周期表(Periodic Table of Elements)的任何参考是如CRC出版公司(CRCPress,Inc.)于1990-1991年出版的元素周期表。通过用于对各族进行编号的新记号法来提及所述表中的一族元素。

出于美国专利实践的目的,任何提及的专利、专利申请或公布的内容均全文以引用方式并入(或其等效美国版以引用方式如此并入),尤其是关于本领域中的定义(在不会与本公开中具体提供的任何定义不一致的情况下)和常识的公开内容。

本文公开的数值范围包含来自上限值和下限值的所有值,并且所述所有值包含上限值和下限值。对于含有明确值的范围(例如,1或2或3到5或6或7的范围),包含任何两个明确值之间的任何子范围(例如,以上范围1-7包含子范围1到2;2到6;5到7;3到7;5到6;等)。

除非相反地说明、由上下文暗示或在所属领域中惯用,否则所有份数和百分比都以重量计,并且所有测试方法都是截至本公开的提交日的现行方法。

“全介质自承式电缆”或“ADSS电缆”是一种能够在外部结构(例如电线杆)之间支撑自身而无需在电缆内使用导电金属支撑元件的光纤电缆。ADSS电缆可以沿着现有的架空输电线安装,并且可以共享与电导体相同的外部结构(例如高压电力线)。

如本文所用,术语“共混物”或“聚合物共混物”是两种或更多种聚合物的共混物。此共混物可以是或可以不是可混溶的(在分子水平上不是相分离的)。此共混物可以是或可以不是相分离的。此共混物可以含有或可以不含有一种或多种域配置,如由透射电子光谱法、光散射、x射线散射以及本领域已知的其它方法所确定的。

术语“嵌段共聚物”或“链段共聚物”是指包括以线性方式而不是以悬垂或接枝方式接合的两个或更多个化学上不同的区域或链段(被称为“嵌段”)的聚合物,即包括相对于聚合官能团端对端接合(共价键合)的化学上不同的单元的聚合物。在一个实施例中,嵌段的不同之处在于并入其中的共聚单体的量或类型、密度、结晶度的量、结晶度的类型(例如,聚乙烯相对于聚丙烯)、可归因于这种组成的聚合物的微晶大小、立构规整度(全同立构或间同立构)的类型或程度、区域规则度或区域不规则度、支化的量(包含长链支化或超支化)、均勻度或任何其它化学或物理特性。

术语“组合物”是指包括组合物以及由组合物的材料形成的反应产物和分解产物的材料混合物。

术语“包括(comprising)”、“包含(including)”、“具有(having)”以及其衍生词并不旨在排除任何另外组分、步骤或程序的存在,无论所述组分、步骤或程序是否具体地公开。为了避免任何疑问,除非相反陈述,否则通过使用术语“包括”所要求保护的所有组合物均可以包含任何另外的添加剂、佐剂或化合物,无论是聚合的还是其它形式的。相反,术语“基本上由……组成”从任何随后列举的范围中排除任何其它组分、步骤或程序,除了对可操作性来说并非必不可少的组分、步骤或程序之外。术语“由……组成”排除没有具体描绘或列举的任何组分、步骤或程序。除非另外说明,否则术语“或”是指单独以及以任何组合列举的成员。单数的使用包含复数的使用,且反之亦然。

“导体”是用于传导热、光和/或电的一根或多根线材或一根或多根纤维。导体可以是单线材/纤维或多线材/纤维的并且可呈股线形式或呈管状形式。合适的导体的非限制性实例包含碳和各种金属诸如银、金、铜和铝。导体也可为由玻璃或塑料制成的光纤。导体可安置或可不安置在保护性外皮中。“电缆”是一种导体,其中将两根或更多根线材或两根或更多根光纤任选地在共同的绝缘覆盖层中绑在一起。在覆盖物内的单独的电线或纤维可为裸露的、覆盖的或绝缘的。组合电缆可含有电线和光纤两者。电缆可被设计用于低电压、中电压和/或高电压应用。

“乙烯类聚合物”是含有超过50重量%的聚合乙烯单体(按可聚合单体的总量计)并且任选地可以含有至少一种共聚单体的聚合物。乙烯类聚合物包含乙烯均聚物和乙烯共聚物(意指衍生自乙烯和一种或多种共聚单体的单元)。术语“乙烯类聚合物”和“聚乙烯”可互换使用。乙烯类聚合物(聚乙烯)的非限制性实例包含低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)和线性聚乙烯。线性聚乙烯的非限制性实例包含线性低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)、极低密度聚乙烯(VLDPE)、多组分乙烯类共聚物(EPE)、乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物(也被称为烯烃嵌段共聚物(OBC))、单位点催化的线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、基本上线性或线性塑性体/弹性体和高密度聚乙烯(HDPE)。一般来说,聚乙烯可以使用非均相催化剂体系(诸如齐格勒-纳塔催化剂(Ziegler-Natta catalyst))、包括第4族过渡金属和配体结构的均相催化剂体系(例如茂金属、非茂金属的金属中心、杂芳基、异价芳氧基醚、膦亚胺等)在气相流化床反应器、液相浆液法反应器或液相溶液法反应器中生产。非均相和/或均相催化剂的组合还可以用于单反应器或双反应器配置中。在一个实施例中,乙烯类聚合物不含有在其中聚合的芳香族共聚单体。

“乙烯塑性体/弹性体”是包括衍生自乙烯的单元和衍生自至少一种C3-C10α-烯烃共聚单体,或至少一种C4-C8α-烯烃共聚单体,或至少一种C6-C8α-烯烃共聚单体的单元的含有均相短链支化分布的基本上线性或线性乙烯/α-烯烃共聚物。乙烯塑性体/弹性体的密度为0.870g/cc,或0.880g/cc,或0.890g/cc到0.900g/cc,或0.902g/cc,或0.904g/cc,或0.909g/cc,或0.910g/cc,或0.917g/cc。乙烯塑性体/弹性体的非限制性实例包含AFFINITYTM塑性体和弹性体(可购自陶氏化学公司(The Dow Chemical Company))、EXACTTM塑性体(可购自埃克森美孚化学(Exxon Mobil Chemical))、TafmerTM(可购自三井(Mitsui))、NexleneTM(可购自鲜京化学公司(SK Chemicals Co.))和LuceneTM(可购自乐金化学有限公司(LG Chem Ltd.))。

“高密度聚乙烯”(或“HDPE”)是具有至少一种C4-C10α-烯烃共聚单体或C4-C8α-烯烃共聚单体并且密度大于0.94g/cc、或0.945g/cc、或0.95g/cc或0.955g/cc到0.96g/cc、或0.97g/cc或0.98g g/cc的乙烯均聚物或乙烯/α-烯烃共聚物。HDPE可以是单峰共聚物或多峰共聚物。“单峰乙烯共聚物”是在显示分子量分布的凝胶渗透色谱法(GPC)中具有一个独特峰的乙烯/C4-C10α-烯烃共聚物。“多峰乙烯共聚物”是在显示分子量分布的GPC中具有至少两个独特峰的乙烯/C4-C10α-烯烃共聚物。多峰包含具有两个峰(双峰)的共聚物以及具有多于两个峰的共聚物。HDPE的非限制性实例包含各自可购自陶氏化学公司的DOWTM高密度聚乙烯(HDPE)树脂、ELITETM增强聚乙烯树脂以及CONTINUUMTM双峰聚乙烯树脂、可购自莱昂德尔巴塞尔工业公司(LyondellBasell)的LUPOLENTM以及来自北欧化工公司(Borealis)、英力士公司(Ineos)、埃克森美孚公司的HDPE产品。

“互聚物”是通过使至少两种不同的单体聚合来制备的聚合物。此通用术语包含共聚物,通常用于指由两种不同单体制备的聚合物,以及由多于两种不同单体制备的聚合物,例如三元共聚物、四元共聚物等。

“护套”是导体上的涂层。

“线性低密度聚乙烯”(或“LLDPE”)是含有非均相短链支化分布的线性乙烯/α-烯烃共聚物,所述非均相短链支化分布包括衍生自乙烯的单元和衍生自至少一种C3-C10α-烯烃共聚单体或至少一种C4-C8α-烯烃共聚单体,或至少一种C6-C8α-烯烃共聚单体的单元。LLDPE的特征在于与常规LDPE相比长链支化(如果存在的话)极少。LLDPE的密度为0.910g/cc、或0.915g/cc、或0.920g/cc、或0.925g/cc到0.930g/cc、或0.935g/cc、或0.940g/cc。LLDPE的非限制性实例包含各自可购自陶氏化学公司的TUFLINTM线性低密度聚乙烯树脂和DOWLEXTM聚乙烯树脂;以及MARLEXTM聚乙烯(可购自雪佛龙菲利普斯)。

“低密度聚乙烯”(或“LDPE”)由乙烯均聚物或包括至少一种C3-C10α-烯烃,优选地密度为0.915g/cc到0.940g/cc并且含有具有宽MWD的长链分支的C3-C4的乙烯/α-烯烃共聚物组成。LDPE通常借助于高压自由基聚合(具有自由基引发剂的管状反应器或高压釜)而生成。LDPE的非限制性实例包含MarFlexTM(雪佛龙菲利普斯(Chevron Phillips))、LUPOLENTM(莱昂德巴塞尔)、以及来自北欧化工、英力士、埃克森美孚等的LDPE产品。

“中密度聚乙烯”(或“MDPE”)为乙烯均聚物或包括至少一种C3-C10α-烯烃或C3-C4α-烯烃的乙烯/α-烯烃共聚物,其密度为0.926g/cc,或0.930g/cc,或0.935g/cc到0.938g/cc,或0.940g/cc。

“多组分乙烯类共聚物”(或“EPE”)包括衍生自乙烯的单元和衍生自至少一种C3-C10α-烯烃共聚单体、或至少一种C4-C8α-烯烃共聚单体或至少一种C6-C8α-烯烃共聚单体的单元,如在专利参考文献USP 6,111,023;USP 5,677,383和USP 6,984,695中所描述。EPE树脂的密度为0.905g/cc、或0.908g/cc、或0.912g/cc、或0.920g/cc到0.926g/cc、或0.929g/cc、或0.940g/cc、或0.962g/cc。EPE树脂的非限制性实例包含各自可购自陶氏化学公司的ELITETM增强型聚乙烯和ELITE ATTM先进技术树脂;可购自诺瓦化学公司(Nova Chemicals)的SURPASSTM聚乙烯(PE)树脂;以及可购自鲜京化学公司的SMARTTM

如本文中所使用的“烯烃类聚合物”是指含有大于50摩尔%聚合烯烃单体(按可聚合单体的总量计)并且任选地可以含有至少一种共聚单体的聚合物。烯烃类聚合物的非限制性实例包含乙烯类聚合物和丙烯类聚合物。

“聚合物”是通过使呈聚合形式提供构成聚合物的多个和/或重复“单元”或“单体单元”的无论相同或不同类型的单体聚合而制备的化合物。因此,通用术语聚合物涵盖术语均聚物,通常用于指仅由一种类型的单体制备的聚合物,和术语共聚物,通常用于指由至少两种类型的单体制备的聚合物。聚合物还涵盖所有形式的共聚物,例如,无规共聚物、嵌段共聚物等。术语“乙烯/α-烯烃聚合物”和“丙烯/α-烯烃聚合物”表示如上所述分别使乙烯或丙烯与一种或多种额外可聚合α-烯烃单体聚合而制备的共聚物。应注意,尽管聚合物常常被称为“由”一种或多种特定单体“制成”,“基于”特定单体或单体类型,“含有”特定单体含量等,但在此上下文中,术语“单体”应理解为是指特定单体的聚合残余物而非未聚合的物质。一般来讲,本文的聚合物是指基于对应单体的聚合形式的“单元”而言的。

“丙烯类聚合物”为含有大于50摩尔%聚合丙烯单体(以可聚合单体的总量计)并且任选地可以含有至少一种共聚单体的聚合物。丙烯类聚合物包含丙烯均聚物和丙烯共聚物(意指衍生自丙烯和一种或多种共聚单体的单元)。术语“丙烯类聚合物”和“聚丙烯”可互换使用。丙烯类聚合物(聚丙烯)的非限制性实例为具有至少一种C2或C4-C10α-烯烃共聚单体的丙烯/α-烯烃共聚物。

“单位点催化的线性低密度聚乙烯”(或“m-LLDPE”)是包括衍生自乙烯的单元和衍生自至少一种C3-C10α-烯烃共聚单体、或至少一种C4-C8α-烯烃共聚单体、或至少一种C6-C8α-烯烃共聚单体的单元的含有均相短链分支分布的线性乙烯/α-烯烃共聚物。m-LLDPE的密度为0.913g/cc、或0.918g/cc、或0.920g/cc到0.925g/cc、或0.940g/cc。m-LLDPE的非限制性实例包含EXCEEDTM茂金属PE(可购自埃克森美孚化学公司)、LUFLEXENTM m-LLDPE(可购自利安德巴塞尔工业公司(LyondellBasell))和ELTEXTM PF m-LLDPE(可购自英力士烯烃和聚合物公司(Ineos Olefins&Polymers))。

“超低密度聚乙烯”(或“ULDPE”)和“极低密度聚乙烯”(或“VLDPE”)各自为包括衍生自乙烯的单元和衍生自至少一种C3-C10α-烯烃共聚单体、或至少一种C4-C8α-烯烃共聚单体、或至少一种C6-C8α-烯烃共聚单体的单元的含有非均相短链分支分布的线性乙烯/α-烯烃共聚物。ULDPE和VLDPE的密度各自为0.885g/cc,或0.90g/cc至0.915g/cc。ULDPE和VLDPE的非限制性实例包含各自可购自陶氏化学公司的ATTANETM ULDPE树脂和FLEXOMERTM VLDPE树脂。

测试方法

交流击穿强度(也称为AC击穿或ACBD)是根据ASTM D 149使用Hipotronics AC击穿测试仪测量的。在测试之前,在180℃下将样品压缩模制成40密耳(1.0mm)的薄片。

根据ASTM D792测量组合物和涂层的密度,值以克/立方厘米(g/cc或g/cm3)为单位记录。在测试之前,在180℃下将样品压缩模制成厚度为75密耳(1.9mm)并且直径为1英寸(25.4mm)的薄片圆盘。

根据ASTM D792测量乙烯类聚合物的密度,值以克/立方厘米(g/cc或g/cm3)为单位记录。

根据ABNT NBR 10296的方法2(等效于IEC 60587的方法2)测量初始跟踪电压。

熔融指数根据ASTM D1238在190℃下在2.16kg的负载下测量,并且以每10分钟洗脱的克数(克/10分钟)为单位记录。

根据ASTM D2240-05测量肖氏A硬度(shore A hardness)。

根据ASTM D2240-05测量肖氏D硬度。

根据ASTM D4439测量金属氢氧化物的比重,值以克/立方厘米(g/cc或g/cm3)为单位记录。

热导率是根据ISO标准22007-2使用Hot Disk TPS 2500S设备测量的。在测试之前,在180℃下将样品压缩模制成300密耳(7.6mm)的薄片。将热盘传感器放置在(呈固体形式的)两个样品之间,使得热盘传感器与样品之间不存在气隙。设备经由热盘传感器将已知量的能量供应到初始等温样品,且接着使用热盘传感器作为温度计测量由此产生的温度增加。

根据ASTM D638使用Instron Model 4201在IV型狗骨上测量拉伸强度和拉伸伸长率(%)。测试以每分钟2英寸(50.8毫米/分钟)的十字头速度、2.5英寸(63.5mm)的夹爪跨度和100磅(45.4kg)的称重传感器进行。拉伸强度以兆帕(MPa)为单位记录。

维卡软化点根据ASTM D 1525测量。

平均宽度、平均厚度和长径比

金属氢氧化物的平均宽度和平均厚度分别根据从金属氢氧化物的扫描电子显微镜(SEM)照片拍摄的十个任意微晶的所测量宽度值和所测量厚度值的算术平均值进行计算。

长径比根据以下等式(A)进行计算:

差示扫描量热法(DSC)

差示扫描量热法(DSC)可用于测量聚合物在宽温度范围内的熔融、结晶和玻璃化转变行为。例如,使用配备有冷藏冷却系统(RCS)和自动取样器的TA仪器(TA Instruments)Q1000 DSC来执行此分析。在测试期间,使用50毫升/分钟的氮气吹扫气流。在190℃下,将每个样品熔融压制成薄膜;接着将熔融的样品空气冷却到室温(25℃)。从冷却的聚合物中提取3-10mg、6mm直径的样本,称重,放置在轻质铝盘(50mg)中,并进行压接。接着执行分析以确定其热特性。

通过使样品温度斜升和斜降以产生热流对温度的曲线来确定样品的热行为。首先,将样品快速加热到180℃并且保持等温3分钟以便去除其热历程。接下来,以10摄氏度/分钟冷却速率使样品冷却到-80℃,并且在-80℃下保持等温3分钟。接着,以10℃/分钟加热速率将样品加热到180℃(这是“第二加热”斜变)。记录冷却和第二加热曲线。确定的值为外推的熔融开始温度Tm和外推的结晶开始温度Tc

通过首先在熔融转变的开始和结束之间绘制基线,根据DSC加热曲线确定熔点Tm。接着对熔融峰的低温侧上的数据绘制切线。此线与基线的相交处是外推的熔融开始温度(Tm)。这如在Bernhard Wunderlich,《聚合材料的热表征中的热分析基础(The Basis ofThermal Analysis,in Thermal Characterization of Polymeric Materials)》92,277-278(Edith A.Turi编辑,第2版,1997)中所描述。

结晶温度Tc如上从DSC冷却曲线确定,不同之处在于在结晶峰的高温侧上绘制切线。此切线与基线相交的地方为结晶(Tc)的外推起始点。

具体实施方式

本公开提供一种组合物。组合物包含(A)乙烯类聚合物;以及(B)按组合物的总重量计5wt%到15wt%的金属氢氧化物组分。金属氢氧化物组分包含长径比大于或等于10的金属氢氧化物。组合物具有大于0.52W·m-1·K-1的热导率和小于或等于1.02g/cc的密度。

A.乙烯类聚合物

组合物含有乙烯类聚合物。

乙烯类聚合物可为本文公开的任何乙烯类聚合物。

在一个实施例中,乙烯类聚合物是乙烯/α-烯烃共聚物。合适的乙烯/α-烯烃共聚物的非限制性实例包含LDPE、MDPE和线性聚乙烯。线性聚乙烯的非限制性实例包含LLDPE、ULDPE、VLDPE、EPE、乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物(也被称为OBC)、m-LLDPE、基本上线性或线性塑性体/弹性体(POP)和其组合。

乙烯/α-烯烃共聚物含有以下各者、基本上由以下各者组成或由以下各者组成:(i)乙烯;以及(ii)C6-C8α-烯烃共聚单体。在实施例中,α-烯烃共聚单体选自己烯和辛烯。在另一实施例中,α-烯烃是辛烯。

在实施例中,按乙烯/α-烯烃共聚物的总重量计,乙烯/α-烯烃共聚物含有(i)大于50wt%,或60wt%,或65wt%到80wt%,或90wt%的衍生自乙烯的单元;以及(ii)互易量的衍生自C6-C8α-烯烃共聚单体的单元,或10wt%,或20wt%到35wt%,或40wt%,或小于50wt%的衍生自C6-C8α-烯烃共聚单体的单元。

在实施例中,乙烯/α-烯烃共聚物是具有以下一种或两种特性的MDPE:

(i)密度为0.926g/cc,或0.930g/cc到0.935g/cc,或0.940g/cc;和/或

(ii)熔融指数为0.1克/10分钟,或0.5克/10分钟,或0.8克/10分钟到0.9克/10分钟,或1.0克/10分钟,或1.0克/10分钟,或5.0克/10分钟,或10克/10分钟,或20克/10分钟。

在实施例中,乙烯/α-烯烃共聚物是具有以下特性中的一种、一些或全部的VLDPE:

(i)密度为0.885g/cc,或0.900g/cc到0.905g/cc,或0.910g/cc,或0.915g/cc;和/或

(ii)熔融指数为0.1克/10分钟,或0.5克/10分钟到1.0克/10分钟,或5.0克/10分钟,或10克/10分钟,或20克/10分钟;和/或

(iii)熔融温度Tm为90℃,或100℃,或110℃,或115℃到120℃,或125℃,或130℃;和/或

(iv)肖氏A硬度为80,或85,或90到95,或100;和/或

(v)维卡软化温度为75℃,或80℃,或85℃到90℃,或95℃,或100℃,或110℃。

在实施例中,乙烯/α-烯烃共聚物是具有以下一种、一些或全部特性的LLDPE:

(i)密度为0.910g/cc,或0.915g/cc,或0.920g/cc到0.925g/cc,或0.930g/cc,或0.935g/cc,或0.940g/cc;和/或

(ii)熔融指数为1克/10分钟,或5克/10分钟,或10克/10分钟,或15克/10分钟,或20克/10分钟到25克/10分钟,或30克/10分钟,或40克/10分钟,或50克/10分钟;和/或

(iii)熔融温度Tm为90℃,或100℃,或110℃,或115℃,或120℃到125℃,或130℃;和/或

(ii)结晶温度Tc为80℃,或90℃,或100℃,或105℃到110℃,或115℃,或120℃;和/或

(v)维卡软化温度为80℃,或85℃,或90℃到95℃,或100℃,或110℃,或115℃;和/或

(vi)肖氏A硬度为40,或45,或50到55,或60,或65,或70。

在实施例中,乙烯/α-烯烃共聚物为MDPE和VLDPE的共混物。在另一实施例中,乙烯/α-烯烃共聚物为MDPE、VLDPE和LLDPE的共混物。

乙烯/α-烯烃共聚物可为官能化乙烯/α-烯烃共聚物。“官能化乙烯/α-烯烃共聚物”为具有键合到乙烯/α-烯烃共聚物链的基于羧酸的部分(例如,接枝到乙烯/α-烯烃共聚物链的基于羧酸的部分)的乙烯/α-烯烃共聚物。“基于羧酸的部分”为含有羧基(-COOH)的化合物或其衍生物。合适的基于羧酸的部分的非限制性实例包含羧酸和羧酸酐。可以接枝于乙烯/α-烯烃共聚物上的合适的羧酸和羧酸酐的非限制性实例包含马来酸、富马酸、衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、马来酸酐(MAH)和衣康酸酐。官能化乙烯/α-烯烃共聚物的基础乙烯/α-烯烃共聚物可为本文所公开的任何乙烯/α-烯烃共聚物。在实施例中,基础乙烯/α-烯烃共聚物为HDPE。

在实施例中,官能化乙烯/α-烯烃共聚物为马来酸酐接枝的乙烯/α-烯烃共聚物。在另一实施例中,马来酸酐接枝的乙烯/α-烯烃共聚物为马来酸酐接枝的HDPE(“MAH-g-HDPE”)。合适的MAH-g-HDPE的非限制性实例为可购自陶氏化学公司(The Dow ChemicalCompany)的DuPont FUSABOND E265。

在实施例中,马来酸酐接枝的乙烯/α-烯烃共聚物,以及进一步的MAH-g-HDPE,含有以下各者、基本上由以下各者组成或由以下各者组成:(i)乙烯;(ii)C4-C8α-烯烃共聚单体;以及(iii)MAH。在另一实施例中,α-烯烃共聚单体选自丁烯、己烯和辛烯。MAH-g-HDPE具有以下特性中的一种、一些或全部:

(i)密度为0.945g/cc,或0.950g/cc到0.955g/cc,或0.960g/cc,或0.970g/cc;和/或

(ii)熔融指数为1克/10分钟,或5克/10分钟,或10克/10分钟到15克/10分钟,或20克/10分钟;和/或

(iii)熔融温度Tm为100℃,或110℃,或120℃,或125℃,或130℃到135℃,或140℃,或150℃。

不希望受任何特定理论所束缚,据信在本发明组合物中包含1wt%到10wt%的官能化乙烯/α-烯烃共聚物并且进一步包含MAH-g-HDPE使得:(i)金属氢氧化物组分在乙烯类聚合物基质中的分散更均匀;以及(ii)金属氢氧化物组分的聚集较少,并且由此使得(ⅲ)组合物展现出更高热导率(即,大于0.52W·m-1·K-1)。

在实施例中,乙烯类聚合物选自MDPE、VLDPE、LLDPE、马来酸酐接枝的乙烯/α-烯烃共聚物及其组合。

在实施例中,乙烯类聚合物为含有以下各者、基本上由以下各者组成或由以下各者组成的共混物:MDPE、VLDPE和MAH-g-HDPE。在另一实施例中,乙烯类聚合物为含有以下各者、基本上由以下各者组成或由以下各者组成的共混物:MDPE、VLDPE、LLDPE和MAH-g-HDPE。

乙烯类聚合物可以包括本文公开的两个或更多个实施例。

B.金属氢氧化物组分

组合物含有金属氢氧化物组分。“金属氢氧化物组分”为含有长径比大于或等于10的金属氢氧化物的组分。

“金属氢氧化物”为含有呈粒子形式的至少一个金属原子和至少一个羟基(-OH)基团的化合物。合适的金属的非限制性实例包含镁、铝及其组合。合适的金属氢氧化物的非限制性实例包含氢氧化镁、三氢氧化铝(也称为氢氧化铝)及其组合。在实施例中,金属氢氧化物为氢氧化镁(Mg(OH)2)。

在实施例中,金属氢氧化物组分含有以下各者、基本上由以下各者组成或由以下各者组成:(i)长径比大于或等于10的第一金属氢氧化物;以及(ii)长径比小于10的第二金属氢氧化物,所述第二金属氢氧化物的。

i.高长径比金属氢氧化物

金属氢氧化物组分含有长径比大于或等于10的金属氢氧化物(“高长径比金属氢氧化物”)。

在实施例中,高长径比金属氢氧化物的长径比大于10。在另一实施例中,高长径比金属氢氧化物的长径比为10到100,或10到75,或10的90,或10到50,或10到25,或20到90,或30到90,或40到90,或40到83。

在实施例中,高长径比金属氢氧化物的平均厚度为0.01μm,或0.02μm,或0.05μm,或0.06μm到0.07μm,或0.10μm,或0.15μm,或0.5μm。在另一实施例中,高长径比金属氢氧化物的平均厚度为0.01μm到0.5μm,或0.01μm到0.15μm,或0.05μm到0.10μm。

在实施例中,高长径比金属氢氧化物的平均宽度为4.0μm,或4.5μm到5.0μm,或5.5μm,或6.0μm。在另一实施例中,高长径比金属氢氧化物的平均宽度为4.0μm到6.0μm,或4.5μm到5.0μm。

在实施例中,高长径比金属氢氧化物的比重为2.0g/cc,或2.4g/cc到2.5g/cc,或3.0g/cc,或4.0g/cc。在另一实施例中,高长径比金属氢氧化物的比重为2.0g/cc到4.0g/cc,或2.4g/cc到3.0g/cc。

在实施例中,高长径比金属氢氧化物为长径比大于10的氢氧化镁,并且高长径比金属氢氧化物具有以下特性中的一种、一些或全部:(i)平均厚度为0.01μm到0.5μm,或0.01μm到0.15μm,或0.05μm到0.10μm;和/或(ii)平均宽度为4.0μm到6.0μm,或4.5μm到5.0μm;和/或(iii)比重为2.0g/cc到4.0g/cc,或2.4g/cc到3.0g/cc。合适的高长径比金属氢氧化物的非限制性实例为可购自Kisuma Chemicals BV的KISUMA 10J。

高长径比金属氢氧化物可包括本文所公开的两个或更多个实施例。

ii.低长径比金属氢氧化物

在实施例中,除了高长径比金属氢氧化物之外,金属氢氧化物组分还含有长径比小于10的金属氢氧化物(“低长径比金属氢氧化物”)。

在实施例中,低长径比金属氢氧化物的长径比小于9,或小于8,或小于7,或小于6。在另一实施例中,低长径比金属氢氧化物的长径比为1到9,或1到6,或4到5。

在实施例中,低长径比金属氢氧化物的平均厚度为0.15μm,或0.20μm到0.30μm,或0.40μm,或0.50μm。在另一实施例中,低长径比金属氢氧化物的平均厚度为0.15μm到0.50μm,或0.20μm到0.30μm。

在实施例中,低长径比金属氢氧化物的平均宽度为0.15μm,或0.20μm,或0.40μm,或0.50μm,或0.60μm到0.90μm,或1.0μm,或2.0μm。在另一实施例中,低长径比金属氢氧化物的平均宽度为0.15μm到2.0μm,或0.60μm到0.90μm。

在实施例中,低长径比金属氢氧化物的比重为2.0g/cc,或2.4g/cc到2.5g/cc,或3.0g/cc,或4.0g/cc。在另一实施例中,低长径比金属氢氧化物的比重为2.0g/cc到4.0g/cc,或2.4g/cc到3.0g/cc。

在实施例中,低长径比金属氢氧化物为长径比为1到9,或1到6,或4到5的氢氧化镁,并且低长径比金属氢氧化物具有以下特性中的一种、一些或全部:(i)平均厚度为0.15μm到0.50μm,或0.20μm到0.30μm;和/或(ii)平均宽度为0.15μm到2.0μm,或0.60μm到0.90μm;和/或(iii)比重为2.0g/cc到4.0g/cc,或2.4g/cc到3.0g/cc。合适的低长径比金属氢氧化物的非限制性实例包含KISUMA 5B-1G和KISUMA 5J,其各自可购自Kisuma Chemicals BV。

低长径比金属氢氧化物可包括本文所公开的两个或更多个实施例。

金属氢氧化物组分含有高长径比金属氢氧化物。在实施例中,除了高长径比金属氢氧化物之外,金属氢氧化物组分含有低长径比金属氢氧化物。

在实施例中,按金属氢氧化物组分的总重量计,金属氢氧化物组分含有为40wt%,或50wt%到60wt%的高长径比金属氢氧化物;以及互易量的低长径比金属氢氧化物,或为40wt%到50wt%,或60wt%的低长径比金属氢氧化物。

在实施例中,按金属氢氧化物组分的总重量计,金属氢氧化物组分含有50wt%高长径比金属氢氧化物和50wt%低长径比金属氢氧化物。

在实施例中,金属氢氧化物组分由高长径比金属氢氧化物组成。

在实施例中,金属氢氧化物组分以及进一步的组合物不含或基本上不含低长径比金属氢氧化物。

金属氢氧化物组分可包括本文所公开的两个或更多个实施例。

C.任选的添加剂

在实施例中,组合物包含(A)乙烯类聚合物、(B)金属氢氧化物组分和(C)一种或多种任选的添加剂。

合适的添加剂的非限制性实例包含碳黑、抗氧化剂、着色剂、紫外(UV)吸收剂或稳定剂、热稳定剂、防粘连剂、阻燃剂、增容剂、增塑剂、填料、加工助剂及其组合。

在实施例中,组合物含有碳黑。合适的碳黑的非限制性实例为可购自陶氏化学公司的DFNC-0037BK。在实施例中,按组合物的总重量计,涂层含有1wt%,或2wt%到3wt%,或5wt%,或7wt%,或9wt%,或10wt%碳黑。

在实施例中,组合物含有抗氧化剂。合适的抗氧化剂的非限制性实例包含酚类抗氧化剂、硫类抗氧化剂、磷酸盐类抗氧化剂和肼类金属钝化剂。在实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有呈0.05wt%,或0.1wt%,或0.5wt%,或1.0wt%到1.5wt%,或2.0wt%,或3.0wt%的量的抗氧化剂,例如IRGANOX1010、IRGANOX 1024、CHIMASSORB 944和/或4,4'-硫代双(2-叔丁基-5-甲基苯酚)(TBM-6)。

在实施例中,组合物含有UV稳定剂。合适的稳定剂的非限制性实例为受阻胺光稳定剂。在实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有0.1wt%,或0.2wt%到0.3wt%,或0.4wt%,或0.5wt%的稳定剂。

在实施例中,组合物含有填料。合适的填料的非限制性实例包含氧化锌、硼酸锌、钼酸锌、硫化锌、有机粘土和其组合。填料可具有也可不具有阻燃剂特性。

在实施例中,组合物含有加工助剂。合适的加工助剂的非限制性实例包含油、有机酸(例如硬脂酸)、有机酸的金属盐(例如硬脂酸锌)和氟化聚合物。在另一实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有呈0.01wt%,或0.02wt%到0.05wt%,或0.10wt%的量的加工助剂。

在实施例中,组合物含有增容剂。合适的增容剂的非限制性实例包含乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯(EEA)共聚物、官能化聚烯烃及其组合。在实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有为2wt%,或3wt%到5wt%,或8wt%的增容剂。

在另一实施例中,组合物不含或基本上不含增容剂。

在实施例中,组合物含有选自碳黑、抗氧化剂、稳定剂、加工助剂及其组合的添加剂。在另一实施例中,组合物含有选自碳黑、抗氧化剂及其组合的添加剂。

在一个实施例中,组合物不含或基本上不含阻燃剂。应理解,在本发明组合物中,氢氧化镁组分不是阻燃剂。

在实施例中,组合物不含或基本上不含丙烯类聚合物。

在实施例中,组合物不含或基本上不含官能化乙烯类聚合物。

在实施例中,乙烯类聚合物和抗氧化剂是存在于组合物中的唯一聚合化合物。在另一实施例中,乙烯类聚合物是存在于组合物中的唯一聚合化合物。

在实施例中,乙烯类聚合物是存在于组合物中的唯一含有乙烯单体的化合物。

任选的添加剂可包括本文所公开的两个或更多个实施例。

在实施例中,组合物含有以下各者、基本上由以下各者组成、或由以下各者组成:(A)乙烯类聚合物;(B)金属氢氧化物组分;以及(C)一种或多种任选的添加剂。

在实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有58wt%,或60wt%,或65wt%,或70wt%,或75wt%,或80wt%到85wt%,或90wt%,或94wt%,或95wt%的乙烯类聚合物。在另一实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有58wt%到95wt%,或65wt%到94wt%,或80wt%到90wt%的乙烯类聚合物。

在实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有1wt%,或2wt%,或3wt%到4wt%,或5wt%,或6wt%,或10wt%的官能化乙烯类聚合物。在另一实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有1wt%到10wt%,或1wt%到5wt%,或4wt%到5wt%,或4wt%到10wt%的官能化乙烯类聚合物。

不希望受任何特定理论所束缚,据信在本发明组合物中包含为大于10wt%的官能化乙烯类聚合物和/或丙烯类聚合物(按组合物的总重量计)产生密度大于1.02g/cc的组合物。大于1.02g/cc的密度在电缆涂层应用中可能会存在问题,因为增加涂层的密度会导致涂覆的导体的总重量增加,从而导致现有塔结构的重量负荷增加(无法在不用调查、规划和/或补救土建工程的情况下使用现有塔结构)。

在实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有(i)50wt%,或55wt%,或60wt%到70wt%,或75wt%,或80wt%的MDPE;(ii)5wt%,或10wt%,或15wt%到20wt%,或25wt%,或30wt%的VLDPE;以及(iii)1wt%,或2wt%,或3wt%到4wt%,或5wt%,或10wt%的LLDPE。

在实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有(i)50wt%,或55wt%,或60wt%到65wt%,或75wt%的MDPE;(ii)5wt%,或10wt%,或15wt%到20wt%,或25wt%,或30wt%的VLDPE;(iii)1wt%,或2wt%,或3wt%到4wt%,或5wt%,或10wt%的LLDPE;以及(iv)1wt%,或2wt%,或3wt%到4wt%,或5wt%,或6wt%,或10wt%的MAH-g-HDPE。

按组合物的总重量计,组合物含有5wt%到15wt%的金属氢氧化物组分。在实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有5wt%,或8wt%到10wt%,或13wt%,或15wt%的金属氢氧化物组分。在另一实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有8wt%到15wt%,或10wt%到15wt%,或12wt%到15wt%的金属氢氧化物组分。不希望受任何特定理论所束缚,据信大于15wt%金属氢氧化物的金属氢氧化物组分负载导致组合物易碎且不可加工,因此不适合于电缆应用。

在实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有5wt%,或6wt%,或8wt%,或10wt%到13wt%,或15wt%的高长径比金属氢氧化物。在另一实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有5wt%到15wt%,或6wt%到15wt%,或8wt%到10wt%,或10wt%到15wt%的高长径比金属氢氧化物。

在实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有5wt%,或6wt%,或8wt%,或10wt%到13wt%,或15wt%的高长径比金属氢氧化物;以及1wt%,或3wt%,或5wt%,或6wt%到7wt%,或8wt%,或9wt%,或10wt%的低长径比金属氢氧化物。在另一实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有5wt%到15wt%,或6wt%到15wt%,或8wt%到10wt%,或10wt%到15wt%的高长径比金属氢氧化物;以及1wt%到10wt%,或3wt%到8wt%,或6wt%到7wt%的低长径比金属氢氧化物。

在实施例中,按组合物的总重量计,组合物含有以下各者、基本上由以下各者组成或由以下各者组成:(A)58wt%到95wt%,或65wt%到94wt%,或80wt%到90wt%的乙烯类聚合物;(B)5wt%到15wt%,或8wt%到15wt%,或10wt%到15wt%,或12wt%到15wt%的金属氢氧化物组分;(C)任选地,1wt%到10wt%,或1wt%到5wt%,或2wt%到3wt%的碳黑;(D)任选地,0.05wt%到3.0wt%,或1.0wt%到2.0wt%的抗氧化剂。

组合物的热导率大于0.52W·m-1·K-1。在实施例中,组合物的热导率大于0.53W·m-1·K-1,或大于0.54W·m-1·K-1,或大于0.55W·m-1·K-1,或大于0.58W·m-1·K-1,或大于0.60W·m-1·K-1,或大于0.62W·m-1·K-1,或大于0.65W·m-1·K-1。在电缆涂层应用中,大于0.52W·m-1·K-1的热导率为有利的,因为热活性增加是一种减少由干带电弧引起的涂层腐蚀的方式。

在实施例中,组合物的热导率为大于0.52W·m-1·K-1,或0.53W·m-1·K-1,或0.54W·m-1·K-1到0.70W·m-1·K-1,或0.80W·m-1·K-1,或0.90W·m-1·K-1。在另一实施例中,组合物的热导率为大于0.52W·m-1·K-1到0.90W·m-1·K-1,或大于0.52W·m-1·K-1到0.70W·m-1·K-1

组合物的密度小于或等于1.02g/cc。在实施例中,组合物的密度为0.850g/cc,或0.900g/cc,或0.950g/cc,或0.990g/cc到1.000g/cc,或1.010g/cc,或1.020g/cc。在另一实施例中,组合物的密度为0.850g/cc到1.020g/cc,或0.950g/cc到1.020g/cc,或0.990g/cc到1.020g/cc,或0.990g/cc到1.010g/cc,或0.990g/cc到1.000g/cc。小于或等于1.02g/cc的密度在电缆涂层应用中是有利的,因为减少涂层的密度有助于降低涂覆的导体的总重量,从而减少现有塔结构上的重量负荷(能够在不用调查、规划和/或补救土建工程的情况下使用现有塔结构)。

在实施例中,组合物具有大于2.75kV或大于3.00kV的初始跟踪电压。在另一实施例中,组合物具有2.50kV,或2.75kV,或3.00kV到3.25kV,或3.50kV,或4.00kV的初始跟踪电压。

在实施例中,组合物具有40kV/mm,或41kV/mm到42kV/mm,或45kV/mm,或50kV/mm,或70kV/mm的AC击穿强度(ACBD)。在另一实施例中,组合物具有40kV/mm到70kV/mm,或41kV/mm到50kV/mm的ACBD。

在实施例中,组合物具有13.0MPa,或13.8MPa,或15.0MPa,或16.0MPa,或17.0MPa,或18.0MPa,或19.0MPa到25.0MPa,或27.0MPa,或30.0MPa,或35.0MPa的拉伸强度。在另一实施例中,组合物具有13.0MPa到35.0MPa,或16.0MPa到35.0MPa,或19.0MPa到30.0MPa的拉伸强度。

在实施例中,组合物具有400%,或450%,或475%,或500%到1,000%,或1,500%的拉伸伸长率。

在实施例中,组合物含有以下各者、基本上由以下各者组成或由以下各者组成:

(A)58wt%到95wt%,或65wt%到94wt%,或80wt%到90wt%的乙烯类聚合物,其中所述乙烯类聚合物是含有以下各者、基本上由以下各者组成或由以下各者组成的共混物:MDPE、VLDPE、LLDPE和任选的MAH-g-HDPE;

(B)5wt%到15wt%,或8wt%到15wt%,或10wt%到15wt%,或12wt%到15wt%的金属氢氧化物组分,所述金属氢氧化物组分含有以下各者、基本上由以下各者组成或由以下各者组成:

i.高长径比金属氢氧化物,其为长径比大于10,或10到100,或10到75,或10到90,或10到50,或10到25,或20到90,或30到90,或40到90,或40到83的氢氧化镁,高长径比金属氢氧化物具有以下特性中的一种、一些或全部:(a)平均厚度为0.01μm到0.5μm,或0.01μm到0.15μm,或0.05μm到0.10μm;和/或(b)平均宽度为4.0μm到6.0μm,或4.5μm到5.0μm;和/或(c)比重为2.0g/cc到4.0g/cc,或2.4g/cc到3.0g/cc;

ii.任选地,低长径比金属氢氧化物,其为长径比为1到9,或1到6,或4到5的氢氧化镁,低长径比金属氢氧化物具有以下特性中的一种、一些或全部:(a)平均厚度为0.15μm到0.50μm,或0.20μm到0.30μm;和/或

(b)平均宽度为0.15μm到2.0μm,或0.60μm到0.90μm;和/或(c)比重为2.0g/cc到4.0g/cc,或2.4g/cc到3.0g/cc;

(C)任选地,按组合物的总重量计,1wt%到20wt%,或1wt%到10wt%,或1wt%到5wt%,或2wt%到5wt%的添加剂;

组合物的热导率大于0.53W·m-1·K-1,或大于0.54W·m-1·K-1,或大于0.55W·m-1·K-1,或大于0.58W·m-1·K-1,或大于0.60W·m-1·K-1,或大于0.62W·m-1·K-1,或大于0.65W·m-1·K-1

组合物的密度为0.850g/cc到1.020g/cc,或0.950g/cc到1.020g/cc,或0.990g/cc到1.020g/cc,或0.990g/cc到1.010g/cc,或0.990g/cc到1.000g/cc;并且

组合物具有以下特性中的一种、一些或全部:(i)初始跟踪电压大于2.75kV或大于3.00kV;和/或(ii)ACBD为40kV/mm到70kV/mm,或41kV/mm到50kV/mm;和/或(iii)拉伸强度为13.0MPa到35.0MPa,或16.0MPa到35.0MPa,或19.0MPa到30.0MPa;和/或(iv)拉伸伸长率为400%到1,500%,或400%到1,000%,或500%到1,000%。

应理解,本文所公开的每一种组合物和涂层(包含前述组合物)中的组分的总和产生100wt%。

组合物可包括本文所公开的两个或更多个实施例。

D.涂覆的导体

本公开提供一种涂覆的导体。涂覆的导体包含非金属导体和非金属导体上的涂层。涂层含有(A)乙烯类聚合物;以及(B)按涂层的总重量计5wt%到15wt%的金属氢氧化物组分。金属氢氧化物组分包含长径比大于或等于10的金属氢氧化物。涂层具有大于0.52W·m-1·K-1的热导率和小于或等于1.02g/cc的密度。

i.非金属导体

涂覆的导体包含非金属导体。“非金属导体”为不含金属或基本上不含金属的导体。非金属导体可为单电线/纤维或多电线/纤维并且可呈股线形式或呈管状形式。合适的非金属导体的非限制性实例包含由玻璃或塑料制成的光纤。非金属导体可安置也可不安置在保护性外皮中。

在实施例中,非金属导体为电缆。“电缆”是一种导体,其中将两根或更多根线材或两根或更多根光纤任选地在共同的绝缘覆盖层中绑在一起。在覆盖物内的单独的电线或纤维可为裸露的、覆盖的或绝缘的。组合电缆可含有电线和光纤两者。电缆可被设计用于低电压、中电压和/或高电压应用。在实施例中,电缆和进一步的涂覆的导体不包含电线。

非金属导体可包括本文所公开的两个或更多个实施例。

ii.涂层

涂覆的导体包含非金属导体上的涂层。涂层含有(A)乙烯类聚合物;以及(B)按涂层的总重量计5wt%至15wt%的金属氢氧化物组分。金属氢氧化物组分包含长径比大于或等于10的金属氢氧化物。涂层具有大于0.52W·m-1·K-1的热导率和小于或等于1.02g/cc的密度。

涂层可为本文所公开的任何组合物。

涂层可借助于熔融共混形成。“熔融共混”是将至少两种组分合并或以其它方式混合在一起并且至少一种组分处于熔融状态的过程。熔融共混可借助间歇混合、挤出共混、挤出模制和其任何组合来完成。

在实施例中,涂层在非金属导体上挤出。挤出机具有十字头模具,所述模具提供所需的层(壁或涂层)厚度。可以使用的挤出机的非限制性实例是用十字头模具、冷却槽和连续卷取设备改进的单螺杆型。典型的单螺杆型挤出机可描述为在其上游端具有料斗而在其下游端具有模具的挤出机。料斗喂料进入装有螺杆的料筒。在下游端处,在螺杆末端和模具之间,是过滤网组合和断路器板。认为挤出机的螺杆部分分为三个区段,即喂料区段、压缩区段和计量区段,以及从后加热区到前加热区的多个加热区,其中所述多个区段从上游延伸到下游。料筒的长径比在16:1至30:1的范围内。沟槽料筒挤出机或双螺杆挤出机也可用于型芯涂覆过程。护套挤出过程可在160℃,或180℃,或200℃到220℃,或240℃,或260℃范围内的温度下进行。十字头模具将涂层组合物分布在流道中,使得熔融涂层组合物以均匀的速度离开并施加到导体。这样,共混(熔融共混)和挤出是相同的单台挤出机中进行。导体穿过十字头的中心,并在导体离开时,使用管上冷却(tube-on cooling)的压力或半压力沿圆周方向施加涂层的均匀层。可使用多个十字头施加一层或多层涂层(或其它材料)。接着在水槽中充分冷却经涂布非金属导体,以防止所施加的涂层在卷取盘上变形,从而产生涂覆的导体。

熔融共混可在挤出之前按顺序进行。替代地,熔融共混可与挤出同时或基本上同时进行(即,熔融共混和挤出在同一挤出机中进行)。碳黑可在熔融共混期间和/或挤出期间添加。

在实施例中,涂层为非金属导体上的最外涂层。“最外涂层”为具有暴露于或基本上暴露于周围环境的外表面的层。涂层可为包围非金属导体的唯一组件。替代地,涂层可为包覆非金属导体的多层护套或多层外皮的最外层。

在实施例中,涂层直接接触非金属导体。如本文所使用,术语“直接接触”为一种涂层配置,其中涂层紧邻非金属导体定位,涂层触碰非金属导体,并且没有插入层、没有中间涂层和/或没有插入结构存在于涂层与非金属导体之间。

在另一实施例中,涂层间接接触非金属导体。如本文所使用,术语“间接接触”为一种涂层配置,其中有中间层、中间涂层或中间结构存在于涂层与非金属导体之间。合适的中间层、中间涂层和中间结构的非限制性实例包含绝缘层、湿气阻挡层、缓冲管和其组合。

在实施例中,绝缘层直接接触非金属导体,并且最外涂层直接接触绝缘层。换句话说,涂层直接接触包围非金属导体的绝缘层。合适绝缘层的非限制性实例包含发泡绝缘层、热塑性绝缘层、交联的绝缘层和其组合。

在实施例中,涂覆的导体包含为光纤的多个非金属导体,并且光纤安置在缓冲管中,涂层包围缓冲管。光纤可安置在单个缓冲管中或安置在多个缓冲管中。

在实施例中,涂层的厚度为0.25mm到0.50mm,或0.60mm,或0.70mm,或1.00mm,或2.00mm,或3.00mm,或4.00mm;或0.25mm到4.00mm,或0.25mm到1.00mm,或0.25mm到0.50mm。

图1展示了合适的涂覆的导体10的非限制性实例。涂覆的导体10包含第一非金属强度部件1。合适的第一非金属强度部件的非限制性实例是玻璃纤维增强塑料。多个缓冲管3缠绕在非金属强度部件1周围。合适的缓冲管的非限制性实例包含填充有凝胶2以防止水传播的聚对苯二甲酸丁二醇酯管。缓冲管3含有安置在凝胶2中的光纤8。光纤8延伸穿过缓冲管3并被凝胶2包围。缓冲管3含于光学缓冲管4内。

绝缘层5包围光学缓冲管4。绝缘层5直接接触光学缓冲管4。第二非金属强度部件6包围绝缘层5。合适的第二非金属强度部件的非限制性实例包含玻璃纤维、芳纶纱及其组合。第二非金属强度部件6直接接触绝缘层5。

最外层7包围第二非金属强度部件6。最外层7含有本发明的涂层和组合物。最外层7直接接触第二非金属强度部件6。

涂覆的导体不包含或不含金属强度部件;并且涂覆的导体不包含或不含金属屏蔽层。

在实施例中,存在于涂覆的导体中的唯一金属是金属氢氧化物组分。换句话说,存在于涂覆的导体中的唯一含金属组分或含金属结构是金属氢氧化物组分。

在一个实施例中,涂覆的导体含有以下各者、基本上由以下各者组成或由以下各者组成:

含有光纤的非金属导体;

非金属导体上的最外涂层,所述最外涂层含有以下各者、基本上由以下各者组成或由以下各者组成:

(A)58wt%到95wt%,或65wt%到94wt%,或80wt%到90wt%的乙烯类聚合物,其中所述乙烯类聚合物是含有以下各者、基本上由以下各者组成或由以下各者组成的共混物:MDPE、VLDPE、LLDPE和任选的MAH-g-HDPE;

(B)5wt%到15wt%,或8wt%到15wt%,或10wt%到15wt%,或12wt%到15wt%的金属氢氧化物组分,所述金属氢氧化物组分含有以下各者、基本上由以下各者组成或由以下各者组成:

i.高长径比金属氢氧化物,其为长径比大于10,或10到100,或10到75,或10到90,或10到50,或10到25,或20到90,或30到90,或40到90,或40到83的氢氧化镁,高长径比金属氢氧化物具有以下特性中的一种、一些或全部:(a)平均厚度为0.01μm到0.5μm,或0.01μm到0.15μm,或0.05μm到0.10μm;和/或(b)平均宽度为4.0μm到6.0μm,或4.5μm到5.0μm;和/或(c)比重为2.0g/cc到4.0g/cc,或2.4g/cc到3.0g/cc;

ii.任选地,低长径比金属氢氧化物,其为长径比为1到9,或1到6,或4到5的氢氧化镁,低长径比金属氢氧化物具有以下特性中的一种、一些或全部:(a)平均厚度为0.15μm到0.50μm,或0.20μm到0.30μm;和/或

(b)平均宽度为0.15μm到2.0μm,或0.60μm到0.90μm;和/或(c)比重为2.0g/cc到4.0g/cc,或2.4g/cc到3.0g/cc;

(C)任选地,按最外涂层的总重量计,1wt%到20wt%,或1wt%到10wt%,或1wt%到5wt%,或2wt%到5wt%的添加剂;以及

最外涂层具有以下特性中的一种、一些或全部:(i)热导率大于0.52W·m-1·K-1,或大于0.53W·m-1·K-1,或大于0.54W·m-1·K-1,或大于0.55W·m-1·K-1,或大于0.58W·m-1·K-1,或大于0.60W·m-1·K-1,或大于0.62W·m-1·K-1,或大于0.65W·m-1·K-1;和/或(ii)密度为0.850g/cc到1.020g/cc,或0.950g/cc到1.020g/cc,或0.990g/cc到1.020g/cc,或0.990g/cc到1.010g/cc,或0.990g/cc到1.000g/cc;和/或(iii)初始跟踪电压大于2.75kV,或大于3.00kV;和/或(iv)ACBD为40kV/mm到70kV/mm,或41kV/mm到50kV/mm;和/或(v)拉伸强度为13.0MPa到35.0MPa,或16.0MPa到35.0MPa,或19.0MPa到30.0MPa;和/或(vi)拉伸伸长率为400%到1,500%,或400%到1,000%,或500%到1,000%。

在实施例中,涂覆的导体选自光纤电缆、通信电缆(例如电话电缆或局域网(LAN)电缆)和其任何组合。

在实施例中,涂覆的导体是全介质自承式(ADSS)电缆。ADSS电缆适合于沿着高压电力线路(在盐渍或污染区域具有至少150kV的操作电压和/或至少4kV的空间电位,如根据IEEE 1222所测量)安装。本发明的其中存在于涂覆的导体中的唯一金属是金属氢氧化物组分的ADSS电缆可以有利地沿着高压电力线路安装而无需使线路断电。由于沿着高压电力线路安装需要使线路断电,因此含有其它金属组分或结构(例如金属强度部件和/或金属屏蔽层)的涂覆的导体不适用于ADSS电缆。

含有(A)乙烯类聚合物及(B)5wt%到15wt%的含有高长径比金属氢氧化物的金属氢氧化物组分的本发明的涂层有利地提供了改进的热导率(即,大于0.52W·m-1·K-1),同时维持适当低的密度(即,小于或等于1.02g/cc)。

举例来说而非限制性地,现在将在以下实例中详细描述本公开的一些实施例。

实例

在下表1中提供发明实例和比较样品中所用的材料。

表1.组合物的起始材料

组合物在Brabender混合钵中制备。DFH-3580H(MDPE)首先在180℃下装载到钵中。在DFH-3580H熔融之后,加入FLEXOMER DFDA-1137NT 7(VLDPE),接着在180℃的温度下混合3分钟。接着,将DFNC-0037BK(碳黑母体混合物)、氢氧化镁(KISUMA 5B-1G、KISUMA 5J和/或KISUMA 10J)和AO MB加入钵中并在180℃的温度下混合5分钟。将组合物冷却到室温(23-25℃),接着切成片以用于挤出。

在下表2中提供的条件下,将组合物片装载到配备有Maddock混合螺杆的Brabender挤出机中。组合物通过挤出机末端处的20/30/100/60/20目过滤网进给。在离开挤出机之后,将组合物冷却到室温(23-25℃)并粒化。

表2.Brabender挤出机条件

加热区1=180℃ 加热区2=190℃
加热区3=200℃ 加热区4=210℃
螺杆=Maddock混合螺杆 螺杆RPM=30

在下表3中提供每个样品组合物的组成和特性。

如表3所示,CS 10含有(A)乙烯类聚合物(MDPE和VLDPE),但不含金属氢氧化物。CS10展现出小于0.52W·m-1·K-1(0.410W·m-1·K-1)的热导率。因此,CS 10不适用于ADSS电缆应用。

CS 9含有(A)乙烯类聚合物(MDPE和VLDPE)和(B)12.5wt%的金属氢氧化物组分,其含有长径比小于10(4-5)的金属氢氧化物(KISUMA 5J)。CS9展现出(i)小于0.52W·m-1·K-1(0.508W·m-1·K-1)的热导率和(ii)大于1.02g/cc(1.021g/cc)的密度。因此,CS 9不适用于ADSS电缆应用。

表3*

在表3中,CS=对比样品NM=未测量的*wt%是按相应组合物的总重量计。

如表3所示,CS 8含有(A)乙烯类聚合物(MDPE和VLDPE)和(B)大于15wt%(25wt%)的金属氢氧化物组分,其含有长径比小于10(4-5)的金属氢氧化物(KISUMA 5B-1G)。CS 8展现出大于1.02g/cc(1.099g/cc)的密度。因此,CS 8不适用于ADSS电缆应用。

CS 7含有(A)乙烯类聚合物(MDPE和VLDPE)和(B)大于15wt%(25wt%)的金属氢氧化物组分,其含有长径比为10的金属氢氧化物(KISUMA10J)的。CS 7易碎且CS 7的特性无法进行测量。因此,CS 7不适用于ADSS电缆应用。

相比之下,含有(A)乙烯类聚合物(MDPE和VLDPE)和(B)5-15wt%的含有长径比为10的金属氢氧化物(KISUMA 10J)的金属氢氧化物组分的组合物(实例1-实例6)出人意料地展现出(i)大于0.52W·m-1·K-1的热导率和(ii)小于或等于1.02g/cc的密度的组合。因此,实例1-实例6适用于ADSS电缆应用。

实例1和CS 9各自含有(A)乙烯类聚合物(MDPE和VLDPE)和(B)12.5wt%的金属氢氧化物组分。实例1含有长径比为10的金属氢氧化物(KISUMA 10J),而CS 9含有长径比小于10(4-5)的金属氢氧化物(KISUMA5J)。相比于CS 9,实例1出乎意料地展现出32%的热导率增加。此外,实例1展现出小于或等于1.02g/cc(1.019g/cc)的密度,而CS 9的密度大于1.02g/cc(1.021g/cc)。因此,实例1适用于ADSS电缆应用,而CS 9不适用于ADSS电缆应用。

尤其期望的是,本公开不限于本文所中所含有的实施例和说明,而是包含那些实施例的修改形式,所述修改形式包含在所附权利要求书范围内出现的实施例的部分和不同实施例的要素的组合。

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