含氟聚合物与金属的粘合性制造技术

本发明专利技术提供了一种层合物，所述层合物包括金属基底和直接粘附到所述金属基底上的含氟聚合物层，所述含氟聚合物层在与所述金属基底的界面处具有重结晶区域，优选的层合物为电缆，其中所述金属基底为电导体，所述含氟聚合物层为所述导体的电绝缘体，并且其中所述电绝缘体的相对表面未进行重结晶。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术设及例如在包括电导体的含氣聚合物电绝缘体的电缆中改善含氣聚合物 与金属的粘合性。
技术介绍
美国专利6, 743, 508公开了通过提高四氣乙締/六氣丙締共聚物电绝缘体与忍线 (电导体）之间的粘合性，从而在不增加锥形断裂（conebreaks)的情况下允许围绕忍线W 更高的线速度挤出共聚物的效果。提高的粘合性是通过包含15至150个极性官能端基Λ06 个碳原子的共聚物而获得的。该官能端基被称为粘合末端。通过从忍线上剥去（剥离）绝 缘体所需的力来测量粘合强度，在2800ft/min(840m/min)的最高线速度下，端基官能化共 聚物绝缘体的例子（表1)中报告了 1.3至1.8kg(2. 9至4化）的剥离力，而对照绝缘体组 合物为0.8至1.化g(l.8至2. 4化）。表2报告了具有21个极性官能化端基Λ06个碳原子 的共聚物绝缘体（实例7)与具有零个极性官能化端基的共聚物绝缘体（比较例5)之间的 粘合强度比较，它们的粘合强度分别为1.化g(2. 4化）和0.化g(l.1化）。 虽然含氣聚合物电绝缘体与电导体之间的粘合强度的改善可有助于提供更经济 的绝缘导体制造方法，但一些绝缘导体的应用需要绝缘体与导体之间具有更大的粘合性。 例如，在用于从地下提取油、蒸汽和/或天然气的油井中使用包含绝缘导体的缆线时，会使 绝缘导体暴露于例如至少200°c的高溫、来自井中流体的高压和压力波动下，运会导致绝缘 体与电导体分离。运样的分离减弱了缆线的电性能，并将导体暴露于化学侵蚀下。因此，问 题在于如何提高含氣聚合物电绝缘体与电导体之间的粘合性，W使缆线更能抵抗电绝缘体 与电导体的分离。
技术实现思路
本专利技术设及W下发现：(a)在含氣聚合物绝缘体中与电导体的界面处形成重结晶 区域大大改善了绝缘体与导体的粘合性，和化）与（a)相结合，当含氣聚合物绝缘体中的含 氣聚合物包含侧链极性官能团时，（i)粘结是水解稳定的并且（ii)电导体上包括该含氣聚 合物绝缘体的缆线通过了IEEE-1804-2004测试。在没有重结晶（a)的情况下，不能获得改 善化）（i)和（ii)。粘结的水解稳定性是指根据将在下文中定义的该测试，暴露于沸水对 粘结的强度具有极小的影响，甚至没有影响。在IEEE测试中，绝缘导体的长度的一端经受 0. 035MPa(5psi)的空气压力，而相对端浸没在水中。如果加压空气在一个小时内未沿着绝 缘体/导体界面的长度方向行进，使得气泡从水中的相对端发散出，则测试通过。 阳0化]本专利技术的一个实施例为包括金属基底和直接粘附到所述金属基底上的含氣聚合 物层的层合物，所述含氣聚合物层在与所述金属基底的界面处具有就地重结晶的区域。存 在重结晶区域是指在金属基底上由已冷却至结晶的烙融含氣聚合物形成与该金属基底接 触的层。就地重结晶的区域是指，当发生重结晶时，该区域位于与所述金属基底接触的同一 位置。通过重新加热该区域至高于含氣聚合物层中含氣聚合物的烙融溫度，然后冷却来产 生重结晶。结晶的进行和随后的就地重结晶提供可提高含氣聚合物层与金属基底的紧密性 的结构化效应，从而导致层与基底之间的粘合性提高。 如果将聚合物样品加热至高于其玻璃化转变溫度的溫度，然后使其经受应力，例 如通过烙体向下拉伸挤出来处理聚合物，该聚合物分子将趋于沿大致应力方向自身对齐。 如果随后在分子处于应力下时将该聚合物样品冷却至低于其玻璃化转变溫度，分子将W取 向和受力状态结晶。本专利技术人惊奇地发现，重结晶后含氣聚合物层与金属基底之间的紧密 性或粘合性可与在与金属基底的界面处就地重结晶的区域的含氣聚合物的取向相关。由于 处于就地重结晶的区域中含氣聚合物的取向因重结晶而减少并且可测量地低于非重结晶 区域中含氣聚合物的取向，因此含氣聚合物层与金属基底之间的粘合性提高。 W下优选条件单独地和组合地应用于该实施例： A.含氣聚合物层具有与含氣聚合物层/金属基底界面相对的非重结晶区域。根 据该实施例，含氣聚合物层在层的一个表面（如，与金属基底接触的表面）处具有重结晶区 域，并且非重结晶区域位于该层的相对表面处。在该层的相对表面处存在非重结晶区域表 示该区域未重烙，因此没有重结晶。相对表面未重烙的意义在于，在导体界面处的层中形成 重结晶区域的过程中，该表面保持层的形状。导致重结晶的重烙被限制在含氣聚合物层在 层/金属基底界面处的区域。 B.层合物实施例优选地为电缆，其包括作为金属基底的电导体和围绕该导体并直 接粘附到其上的作为含氣聚合物层的电绝缘体。 C.含氣聚合物层和电绝缘体与金属基底和电导体的粘合性的特征分别在于，在形 成就地重结晶的区域之后，剥离力为至少別b(3.6kg)，或者与重结晶之前的剥离力相比提 高至少50 %，优选地至少100%。 D.含氣聚合物层中和电绝缘体中的含氣聚合物具有极性官能团。该极性官能团优 选地包括侧链极性官能团。侧链极性官能团是指该极性官能团不是作为聚合物链的端基， 而是作为侧基从含氣聚合物主链悬垂。该极性官能团还可包括端基极性官能团自身或其与 侧链极性官能团的结合。 E.所述含氣聚合物层中和电绝缘体中的含氣聚合物含有至少50重量％的氣。 F.本专利技术的优选层合物为包括电导体和围绕并直接粘附到所述电导体上的含氣 聚合物绝缘体的电缆，所述含氣聚合物绝缘体具有在与所述导体的界面处的就地重结晶的 区域W及在与所述重结晶区域相对的绝缘体表面处的非重结晶区域。上述优选条件也单独 地和组合地应用于该优选实施例。所述电导体为金属。 本专利技术的另一个实施例为用于形成具有粘附在金属基底上的含氣聚合物层的层 合物的方法，该方法包括将烙融含氣聚合物直接施加到所述金属基底的表面上W形成所述 层，并且在不改变所述层的形状的情况下，使得在与所述金属基底的界面处所述层的所述 含氣聚合物重结晶。因为在重结晶时该层已处于金属基底上的适当位置，所W重结晶也是 就地的。 上述优选条件还单独地和组合地应用于本专利技术的方法实施例。单独和组合使用的 其他优选条件如下： G.通过首先将施加的烙融含氣聚合物层冷却至低于含氣聚合物的烙融溫度来进 行重结晶。运导致含氣聚合物层的含氣聚合物结晶。运是该含氣聚合物层的含氣聚合物的 初始（第一）结晶。接下来，将该含氣聚合物层在与金属基底的界面处的区域重新加热至 高于所述烙融溫度的溫度，即重烙，然后冷却。运样实现了含氣聚合物层的该区域中的重结 晶和上文所述的接触紧密性。 H.通过加热金属基底进行重新加热。运继而充分加热层/金属基底界面处的区域 中的含氣聚合物层，W使该区域中的含氣聚合物重烙，从而导致其在冷却后重结晶。集中加 热层/金属基底界面处的含氣聚合物层能够使界面处的含氣聚合物层区域重烙，而不会使 含氣聚合物层的相对表面烙融，从而允许相对表面处的区域保持其初始形状和结晶状态， 良P，不会重结晶。 I.重结晶和通过加热实现重结晶是静态进行的，即，不向层合物施加外部压力，因 此层合物上没有会使其改变形状的外力。运种形状的保持还意味着初始形状（即重结晶之 前的形状）不会因重结晶而发生变形。静态重结晶使得重结晶区域在第一次从烙融状态冷 却至结晶后，在含氣聚合物层中不存在残余应力。 J.优选的方法是其中形成的层合物为电缆，其中金属基底为电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层合物，所述层合物包括金属基底和直接粘附到所述金属基底上的含氟聚合物层，所述含氟聚合物层在与所述金属基底的界面处具有就地重结晶的区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RM阿滕，HE伯奇，JF特纳，RT杨，KL坎贝尔，
申请(专利权)人：得凯莫斯公司弗罗里达有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US