极性有机共聚物和超低润湿性碳黑的复合物制造技术

一种半导性复合材料，其基本上由极性有机共聚物和导电有效量的超低润湿性碳黑组成。还提供一种制造复合材料的方法；一种通过固化所述复合材料制造的交联聚乙烯产物；包括本发明专利技术复合材料或产物的成形形式的制品；和使用本发明专利技术复合材料、产物或制品的方法。

Composite of polar organic copolymer and ultra low wettability carbon black

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】极性有机共聚物和超低润湿性碳黑的复合物
有机聚合物和碳黑的复合物和相关方面。
技术介绍
所述领域的专利包含US6,277,303B1；US6,284,832B1；US6,331,586B1；和US7,767,910B2。US6,277,303B1和US6,284,832B1实例使用VulcanXC72碳黑。US6,331,586B1实例使用以下中的一个：PrintexXE2碳黑(德固赛(DeGussa))、BlackPearls1000碳黑(卡巴特公司(CabotCorp.))、VulcanXC72碳黑(卡巴特公司)、KetjenblackEC600JD碳黑(阿克苏(Akzo))、VulcanP碳黑(卡巴特公司)、United120碳黑(卡巴特公司)，或DenkaBlack碳黑(Denka)。US7,767,910B2实例使用VulcanXC500碳黑。CabotCorp.是卡巴特公司，比勒利卡(Billerica)，马萨诸塞州(Massachusetts)，美国(USA)。另一种碳黑是乙炔黑AB100％-01(Soltex，Inc.，休斯顿(Houston)，得克萨斯(Texas)，美国)。上述每种碳黑都不具有超低润湿性。
技术实现思路
我们认识到，在用于中压到超高压电力电缆的半导性层中的先前半导性复合材料中，高含量的碳黑会引起不合需要的问题。这些问题包含在电力电缆的操作使用期间不合需要的高水分吸收到半导性层中。我们还认识到，这些半导性复合材料中过低的碳黑含量会在电力电缆中引起其它不合需要的问题，例如体积电阻率太高或缺乏电渗透。一个挑战是降低半导性复合材料中的碳黑含量而不破坏材料的所期望电特性。解决这些问题的先前尝试将部分不混溶的极性和非极性聚合物与先前碳黑组合以形成具有至少一个连续聚合物相的半导性复合材料。一些先前的碳黑位于一个连续相中或位于两个相之间的接口处，并且一些碳黑位于不连续相中。结果通常不令人满意，因为碳黑仅部分分离和/或碳黑在其主要分离成的相中分散不良。我们在此提供了一种替代的简化技术解决方案，其克服了过高和过低的碳黑含量的负面影响，而不求助于使用不混溶的极性和非极性聚合物。技术方案的实施例包含以下描述的实施例。一种半导性复合材料，其基本上由极性有机共聚物和导电有效量的超低润湿性碳黑组成。一种制造半导性复合材料的方法。一种电导体装置，其包括导体芯和设置在其上的半导性层，所述半导性层包括半导性复合材料。一种经由电导体装置的导体芯传输电的方法。具体实施方式
技术实现思路
和摘要以引用的方式并入本文中。超低润湿性碳黑的超低润湿性可以通过任何合适的技术或方法表征。实例是吸油量(OAN)、水分吸收量和表面润湿性分布，所有都稍后描述。极性有机共聚物在结构上不同于非极性有机聚合物，例如非极性聚烯烃聚合物(例如，非极性基于乙烯的或基于丙烯的聚合物)，其在半导性复合材料中被省略和排除。在半导性复合材料中，极性有机共聚物基本上由非极性单体单元和极性共聚单体单元组成。极性有机共聚物可以通过聚合未被取代的烯烃单体和极性共聚单体来制造。极性有机共聚物可以是基于乙烯的极性共聚物，例如包括乙烯系单体单元和不饱和羧酸酯共聚单体单元的乙烯/不饱和羧酸酯共聚物，所述不饱和羧酸酯共聚单体单元是例如衍生自乙酸乙烯酯或(甲基)丙烯酸烷基酯的不饱和羧酸酯共聚单体单元。以极性有机共聚物的总重量计，极性有机共聚物中极性共聚单体单元的比例可以是5到40重量％，替代地20到35重量％，替代地25到31重量％。替代地，极性有机共聚物可以是包括乙烯系单体单元和不饱和羧酸共聚单体单元的乙烯/不饱和羧酸共聚物，所述不饱和羧酸共聚单体单元是例如衍生自丙烯酸或甲基丙烯酸的不饱和羧酸共聚单体单元。非极性有机聚合物可以是非极性聚烯烃聚合物，例如非极性基于乙烯的聚合物。非极性有机聚合物(例如非极性聚烯烃聚合物，例如非极性基于乙烯的或基于丙烯的聚合物)的特征可在于通过表面能测试方法测量的大于0到小于或等于5毫焦耳/平方米(mJ/m2)的表面能的极性组分，稍后描述。非极性有机聚合物可以是通过聚合含有1或2个碳-碳双键的未被取代的烯烃单体制造的任何均聚物或通过聚合独立地含有1或2个碳-碳双键的两种或两种以上不同的未被取代的烯烃单体制造的任何共聚物。每个这类烯烃单体可以独立地是非环或环状的。非环烯烃单体可以是直链或支链，并且直链烯烃单体可以是α-烯烃或直链二烯。非极性有机聚合物可以不含硅原子，替代地可以含有在其中共聚或接枝到其上的烯烃官能的可水解硅烷共聚单体。在一些方面中，从半导性复合材料中省略和排除的非极性有机聚合物可以是非极性聚烯烃聚合物，例如非极性基于乙烯的聚合物。非极性基于乙烯的聚合物基本上由以下组成：50到100重量％(重量％)衍生自乙烯(H2C＝CH2)的组成单元和50到0重量％分别衍生自至少一种除乙烯以外的未被取代的烯烃共聚单体和/或烯烃官能的可水解硅烷共聚单体的组成单元。烯烃共聚单体可以是未被取代的(C3-C20)烯烃，或者是未被取代的(C4-C20)烯烃，或者是未被取代的(C4-C8)烯烃，或者是1-丁烯，或者是1-己烯，或者是1-辛烯。非极性基于乙烯的聚合物可以是聚乙烯均聚物或乙烯/α-烯烃共聚物。非极性基于乙烯的聚合物可以不含硅原子，或者可以含有在其中共聚合或接枝到其上的烯烃官能的可水解硅烷共聚单体。非极性基于丙烯的聚合物可以基本上由以下组成：50到100重量％的衍生自丙烯(H2C＝CHCH3)的组成单元和50到0重量％的衍生自烯烃共聚单体的组成单元，所述烯烃共聚单体是选自以下的烃：乙烯、(C4-C20)α-烯烃、(C4-C20)二烯和其任何两种或两种以上的组合。以下将某些专利技术实施例描述为被编号的方面以便于交叉引用。方面1.一种半导性复合材料，其基本上由(A)极性基于乙烯的共聚物和导电有效量的(B)超低润湿性碳黑(ULW-CB)组成，所述超低润湿性碳黑具有通过BET氮表面积测试方法(稍后描述)测量的35到190平方米/克(m2/g)的Brunauer-Emmett-Teller(BET)氮表面积；以及通过吸油量测试方法(稍后描述)测量的115到180毫升油/100克(mL/100g)(115到180立方厘米/100克(cc/100g))的吸油量(OAN)。(A)极性基于乙烯的共聚物可以是具有单峰MWD(Mw/Mn)的单组分共聚物，例如具有单峰MWD的乙烯/不饱和羧酸酯共聚物，或具有多峰(MWD，Mw/Mn)的多组分共聚物，例如在两种不同反应器中制造的两种不同的乙烯/乙烯基羧酸酯共聚物，或乙烯/乙烯基羧酸酯共聚物和乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物的组合。乙烯/乙烯基羧酸酯共聚物可以各自独立地是乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)共聚物。乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物可以各自独立地是乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物，或乙烯/甲基丙烯酸乙酯共聚物。方面2.如方面1所述的半导性复合材料，其中(B)ULW-CB的特征在于限制(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导性复合材料，其基本上由(A)基于乙烯的极性共聚物和导电有效量的(B)超低润湿性碳黑(ULW-CB)组成，所述超低润湿性碳黑具有通过BET氮表面积测试方法测量的35到190平方米/克(m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180328 US 62/6491201.一种半导性复合材料，其基本上由(A)基于乙烯的极性共聚物和导电有效量的(B)超低润湿性碳黑(ULW-CB)组成，所述超低润湿性碳黑具有通过BET氮表面积测试方法测量的35到190平方米/克(m2/g)的Brunauer-Emmett-Teller(BET)氮表面积；以及通过吸油量测试方法测量的115到180毫升油/100克(mL/100g)的吸油量(OAN)。


2.根据权利要求1所述的半导性复合材料，其中所述(B)ULW-CB的特征在于限制(i)到(iii)中的任一个：(i)所述(B)ULW-CB具有通过所述BET氮表面积测试方法测量的40到63m2/g的BET氮表面积；以及通过所述吸油量测试方法测量的120到150mL/100g的OAN；(ii)所述(B)ULW-CB具有通过所述BET氮表面积测试方法测量的120到180m2/g的BET氮表面积；以及通过所述吸油量测试方法测量的150到175mL/100g的OAN；以及(iii)所述(B)ULW-CB是(i)和(ii)的所述ULW-CB的掺合物。


3.一种半导性复合材料，其基本上由(A)基于乙烯的极性共聚物和导电有效量的(B)超低润湿性碳黑(ULW-CB)组成，所述超低润湿性碳黑具有根据润湿性测试方法通过反相气相色谱(IGC)测量的由以下表征的表面润湿性分布：在0.02的表面覆盖度下润湿性≤0.0101，和在0.04的表面覆盖度下润湿性≤0.0101，和在0.06的表面覆盖度下润湿性≤0.0099，和在0.08的表面覆盖度下润湿性≤0.0111，和在0.10的表面覆盖度下润湿性≤0.0113。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导性复合材料，其中所述(B)ULW-CB的特征在于限制(i)到(vii)中的任一个：(i)通过所述BET氮表面积测试方法测量的40到180m2/g的BET氮表面积；(ii)通过水分吸收测试方法测量的400到2400百万分率(ppm，重量)的水吸收；(iii)根据所述润湿性测试方法通过IGC测量的由以下表征的表面润湿性分布：在0.02的表面覆盖度下润湿性≤0.0058，和在0.04的表面覆盖度下润湿性≤0.0070，和在0.06的表面覆盖度下润湿性≤0.0075，和在0.08的表面覆盖度下润湿性≤0.0086，和在0.10的表面覆盖度下润湿性≤0.0091；(iv)(i)和(ii)两者；(v)(i)和(iii)两者；(vi)(ii)和(iii)两者；(vii)(i)、(ii)和(iii)的组合。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导性复合材料，其不含除所述超低润湿性碳黑以外的任何碳黑。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导性复合材料，以所述半导性复...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝天，余心迪，M·Q·特兰，P·J·布里格兰迪，J·M·柯吉恩，T·J·珀森，张亦弛，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US