高孔隙度微孔聚乙烯制造技术

一种制造泡沫组合物的方法，所述方法包含以下步骤：(A)形成包含高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)以及过氧化物的混合物；和(B)使所述(A)的混合物与二氧化碳(CO2)在大于或等于15兆帕(MPa)的压力下接触。在一个实施例中，所述过氧化物是DTAP。在一个实施例中，所述(A)的混合物还包含亲CO2化合物，如PDMS。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高孔隙度微孔聚乙烯
本专利技术涉及聚乙烯(PE)泡沫。一方面，本专利技术涉及可用作电信绝缘的PE泡沫，另一方面，本专利技术涉及包含PE泡沫的同轴电缆和射频电缆。
技术介绍
由高发泡聚乙烯制成的同轴/射频电缆广泛用作天线馈电线、天线阵列布线、设备互连、移动通信系统、微波传输系统，广播传输系统以及其它通信系统。随着对高带宽需求的增加，电缆需要使用由聚合物树脂(例如聚烯烃)制成的高度发泡的电介质，所述聚合物树脂具有最小极性基团或极性添加剂且具有成本效益并具有良好的电特性。通常，高频电缆由发泡绝缘体包围的内导体制成。用于绝缘的基础树脂通常是高密度聚乙烯(HDPE)、高压低密度聚乙烯(HPLDPE或简称LDPE)以及成核母料的混合物。一般来说，HDPE与LDPE的比率为70-80％HDPE/30-20％LDPE。成核母料通常以约1-3％的量加入，且通常也基于LDPE树脂。由于HDPE的分子结构中支化较少，HDPE的损耗因数(Df)低于LDPE，因此用于电缆绝缘的基础树脂通常绝大多数是HDPE。此外，这为泡沫提供了理想的机械性能，例如高抗压性。相反，LDPE由于其支化结构而增强了基础树脂的整体熔体强度。在早期尝试中，发泡步骤通过将基础聚合物树脂与能够吹制所期望尺寸的闭孔的特定化学发泡剂混配来实施。对于典型的电线电缆注气发泡线，根据用户线路的不同，HDPE/LDPE(7/3)掺合物的孔隙度可达75-80％。然而，化学发泡方法只能达到较低的发泡水平且还存在聚合电介质材料捕获发泡剂残余物而损害损耗因数的不利因素。较低的发泡水平和发泡剂的残余物的存在导致更高的信号衰减，尤其是在频率范围的上限。聚合物的物理发泡通常通过将发泡剂溶解到聚合物基质中来进行。随后，通过在结构中产生热力学不稳定性(例如，通过增加温度或降低压力)来快速降低发泡剂的溶解度，从而引起成核和泡沫生长。用于电缆绝缘的物理发泡的工业实践基于类似的概念，通过注入惰性气体(例如氮气)来吹制充气的膨胀的孔。添加成核剂是减小孔尺寸、增加细胞密度以及均匀孔分布的常用且有效的技术。对于目前的氮气(N2)发泡方法，所得的孔隙度在50-80％范围内，相应地，当前PE泡沫的Df约为0.0002-0.00015(在2.47Ghz下)，这稍微满足了当前高端电缆的要求。然而，对更高频率下降低的电缆衰减的绝缘需求仍未得到满足。提高电信电缆绝缘的膨胀率是降低Df的一种方式。孔隙度是对绝缘材料中的空隙或空的空间的量度，并且通常测量为空隙体积与泡沫总体积的比率。在N2发泡过程中试图获得更高的孔隙度常常导致泡沫孔塌陷和结构不均匀。无论是新的PE基础配方还是发泡方法的突破都是在电缆行业生产高孔隙度PE绝缘泡沫所需要的。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术是一种用于制造泡沫组合物的方法，所述方法包含以下步骤：(A)形成包含高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)以及过氧化物，例如过氧化二叔戊基(DTAP，CAS#10508-09-5)的混合物；和(B)在大于或等于15兆帕(MPa)的压力下或在典型的挤出条件下将(A)的混合物与二氧化碳(CO2)接触。在一个实施例中，(A)的混合物还包含亲CO2化合物，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)。将亲CO2化合物引入到(A)的混合物中有利于二氧化碳在树脂掺合物中的溶解度，且这继而增加了泡沫的孔隙度(相对于类似制备地但不使用亲CO2化合物的泡沫)。在一个实施例中，本专利技术是通过上述方法制备的泡沫组合物。本专利技术泡沫具有高达85％孔隙度的高膨胀率。过氧化物以相对小的量使用，并且在一个实施例中，发泡步骤用超临界二氧化碳(ScCO2)进行。在一个实施例中，过氧化物改性的聚合物掺合物具有15×10-5的低Df值。在一个实施例中，本专利技术方法产生适用于制造用于高频应用(大于3GHz)的电缆的泡沫组合物。通过本专利技术方法制备的泡沫(1)包含具有低Df值，例如约11×10-5的HDPE/LDPE掺合物，和(2)通过与过氧化物，例如DTAP的反应展现轻微交联。前者有利于具有低Df值的泡沫，后者有利于树脂的良好熔体强度而对损耗因数具有最小的负面影响，这((A)的混合物)继而进一步改善了泡沫的孔隙度。在本专利技术中，应用ScCO2发泡方法且在本发泡过程中使用纯CO2作为发泡剂。附图说明图1是实例中使用的分批发泡装置的示意图。图2是用于计算实例中报道的某些组合物的Df和孔隙度的Df和孔隙度的理论估计的图。图3是用于计算实例中所报告的某些泡沫的孔尺寸的一组扫描电子显微术(scanningelectronmicroscopy，SEM)图像。具体实施方式定义除非相反地陈述、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按重量计，并且所有测试方法都是截至本申请的申请日的现行方法。出于美国专利实践的目的，任何所参考的专利、专利申请或公开的内容都以全文引用的方式并入(或其等效美国版本如此以引用的方式并入)，尤其在本领域中的定义(在不会与本公开具体提供的任何定义不一致的程度上)和常识的公开方面。本文中公开的数值范围包括来自上限值和下限值、并包括上限值和下限值的所有的值。对于含有确切值的范围(例如1或2；或3到5；或6；或7)，包括任何两个确切值之间的任何子范围(例如1到2；2到6；2.5到6.5；5到7；3到7；5到6等)。“高压CO2”和类似术语是指在大于环境压力(>0.1MPa)的压力下的CO2，包括处于次临界或超临界状态的CO2。CO2的临界压力是7.4MPa。高密度聚乙烯(HDPE)“高密度聚乙烯”(或“HDPE”)是密度为至少0.94g/cc、或至少0.94g/cc到0.98g/cc的乙烯类聚合物。HDPE具有0.1克/10分钟到25克/10分钟的熔体指数。HDPE可以包括乙烯和一种或多种C3-C20α烯烃共聚单体。共聚单体可为线性或支化的。合适的共聚单体的非限制性实例包括丙烯、1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯以及1-辛烯。HDPE可以在浆料反应器、气相反应器或溶液反应器中，使用齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂、铬类催化剂、限定几何构型催化剂或茂金属催化剂制备。乙烯/C3-C20α烯烃共聚单体包括至少50重量％的其中聚合的乙烯，或至少70重量％、或至少80重量％、或至少85重量％，或至少90重量％、或至少95重量％的呈聚合形式的乙烯。在一个实施例中，HDPE是密度为0.95g/cc至0.98g/cc并且熔体指数为0.1克/10分钟至10克/10分钟的乙烯/α-烯烃共聚物。在一个实施例中，HDPE的密度为0.960g/cc至0.980g/cc且熔体指数为0.1克/10分钟至10克/10分钟。在一个实施例中，HDPE的密度为0.95g/cc或0.96g/cc到0.97g/cc且熔体指数为0.1克/10分钟到10克/10分钟。在一个实施例中，HDPE的密度为0.96g/cc到0.98g/cc且熔体指数为1.0克/10分钟到10.0克/10分钟。合适的HDPE的非限制性实例包括ELITE5960G、HDPEKT10000UE、HDPEKS10100UE以及HDPE35057E，均可从美国密歇根州米德兰市的陶氏化学公司(TheDowChemicalC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备泡沫组合物的方法，所述方法包含以下步骤：(A)形成包含高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)以及过氧化物的混合物；和(B)使所述(A)的混合物与二氧化碳(CO2)接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备泡沫组合物的方法，所述方法包含以下步骤：(A)形成包含高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)以及过氧化物的混合物；和(B)使所述(A)的混合物与二氧化碳(CO2)接触。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述过氧化物是过氧化二叔戊基。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述(A)的混合物与CO2在大于或等于15兆帕(MPa)的压力下接触。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈成，孙刚伟，M·埃斯吉尔，J·M·柯吉恩，杜哲，张建鑫，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US