用于电缆的乙烯聚合物组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种包含聚乙烯组合物层的电缆，其特征在于，该聚乙烯组合物包含：（Ａ）占组合物总重量５％到９５％的至少一种第一种聚合物，它是乙烯／ａ－烯烃共聚物，具有以下特点：（ｉ）密度：０．８６５ｇ／ｃｍ↑［３］－０．９５ｇ／ｃｍ↑［３］，（ｉｉ）分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）：１．８－３．５，（ｉｉｉ）熔体指数（Ｉ↓［２］）：０．００１ｇ／１０ｍｉｎ－１０ｇ／１０ｍｉｎ，和（ｉｖ）ＣＢＤＩ大于５０％，（Ｂ）占组合物总重量５％到９５％的至少一种第二种聚合物，它是非均相分支乙烯聚合物或均相分支乙烯均聚物，密度为０．９ｇ／ｃｍ↑［３］－０．９６５ｇ／ｃｍ↑［３］。与使用先有的聚合物如低密度聚乙烯（ＬＤＰＥ）、线形低密度聚乙烯（ＬＬＤＰＥ）和聚氯乙烯（ＰＶＣ）的传统电缆相比，本发明专利技术电缆具有优异的机械性能和加工性能。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电缆领域如纤维光缆、同轴电缆或电信电缆的涂层，它包含特定的聚乙烯组合物层。更具体地说，本专利技术电缆中所使用的聚乙烯组合物包含特定类型的乙烯/α-烯烃的共聚物、尤其是均相分支乙烯/α-烯烃共聚物、最优选均相分支基本线形乙烯/α-烯烃共聚物以及非均相分支乙烯/α-烯烃共聚物(或线形乙烯均聚物)。本专利技术的电缆具有良好的机械性能、如耐磨性和柔韧性以及良好的加工性能，而且在处理时对环境的污染更小(与聚氯乙烯电缆相比较而言)。各种热塑性聚合物已经被用于电线和电缆套管。尤其是以通过高压聚合方法制成的乙烯均聚物(低密度聚乙烯LDPE)和聚氯乙烯(PVC)为基础的聚合物组合物已广泛应用。用于电缆套管时要求各种机械性能的提高，如耐磨性、柔韧性和降低的缺口敏感性等机械性能尤为重要。而且，良好的加工性能对于生产效率和生产出的电缆的良好外观和质量也是必需的。但是，以上这些树脂(即LDPE、PVC)有一些缺点。例如，LDPE柔韧性尚可(硬度低)，但通常耐用性较差；而且，由于PVC中含有氯，以PVC为原料的电缆在燃烧时会释放出对环境有害的气体如氯化氢气体。进一步讲，考虑到环境的适应性，象PVC这样的聚合物，尤其是那些含有铅稳定剂的聚合物在燃烧或埋于地下时会释放出对环境有害的材料(例如，铅会渗入地下水)，这应该避免。另外，当PVC中的增塑剂逸出时，电缆会变脆从而导致提前老化。在电缆应用中，线形聚乙烯已被用作一层，但是这些线形聚乙烯聚合物不能同时具有足够的耐用性和必要的柔韧性，也就是说，要提高线形聚乙烯的耐用性，只能增加聚乙烯的密度，但增加密度却降低了其柔韧性。柔韧性降低会妨碍电缆的安装，尤其是当电缆需要绕很多弯、盘起来的时候。由于柔韧性不好而导致的套管或护套的损坏会引起电缆的破坏。考虑到上述不足，能够满足以上各种机械性能、加工性能并适用于环境要求的树脂组合物确为市场所需求。本专利技术的一个方面是包含聚乙烯组合物层的电缆，其特征在于该聚乙烯组合物包含以下组分(A)以组合物的总重量计5％到95％至少一种第一种聚合物，它是乙烯/α-烯烃的共聚物，具有以下性质(ⅰ)密度从0.865g/cm3到0.95g/cm3，(ⅱ)分子量分布(Mw/Mn)低于3.5，优选1.8到2.8，(ⅲ)熔体指数(I2)从0.001g/10分钟到10g/10分钟，(ⅳ)CBDI大于50％；和(B)以组合物的总重量计5％到约95％至少一种第二种聚合物，它是非均相分支乙烯/α-烯烃共聚物或是均相乙烯均聚物，其密度从0.9g/cm3、优选从0.93g/cm3到0.965g/cm3。最优选的是电缆包含这样的聚乙烯组合物层，其特征是该聚乙烯组合物包含以组合物的总重量计约40％的至少一种第一种聚合物，它具有以下性质(ⅰ)密度从0.91g/cm3到0.92g/cm3，(ⅱ)分子量分布(Mw/Mn)约为2，(ⅲ)熔体指数(I2)约为0.1g/10分钟，和(ⅳ)CDBI大于50％；以及约60％的至少一种第二种聚合物，其特征是它为非均相分支乙烯/α-烯烃共聚物，具有以下性质(ⅰ)密度约为0.96g/cm3，(ⅱ)熔体指数(I2)约为6g/10分钟，(ⅲ)CDBI低于50％。本专利技术的另一方面是包含本专利技术的聚乙烯组合物的电缆套管，其与由具有与本专利技术聚乙烯组合物大约相同密度的传统非均相线形乙烯聚合物制成的电缆套管相比，柔韧性至少高出10％，优选至少20％。本专利技术另一方面是含有热塑性电缆套管的电缆，套管厚度为80-90密耳(2.0-2.3mm)，与金属网壁相接触，从而在所说的套管中产生缺口，按照ASTM D638，有缺口的套管在圆周方向上的样品与没有缺口的电缆套管样品相比，其伸长率损失少于55％。本专利技术又一方面是包含有热塑性乙烯聚合物电缆套管组合物的电缆，其中由所述套管组合物制成的具有单一缺口、厚度为70-80密耳(1.8-2.0mm)的拉伸试样(plaque)的极限拉伸伸长率为至少100％、优选至少200％、更优选至少300％、特别是至少400％且最优选至少500％，其中缺口深度至少为10密耳(0.25mm)，半径为0.275mm-0.55mm、优选0.3mm-0.525mm、最优选0.38mm-0.51mm，而且上述乙烯聚合物组合物的密度至少为0.945g/cm3。另一方面，本专利技术是包含至少一层热塑性聚合物、特别是含有本专利技术的聚乙烯聚合物组合物的电缆，其中热塑性聚合物的应变硬化模量(Gp)大于1.6MPa，优选大于1.7MPa，特别优选大于1.8MPa，并可高达2MPa,Gp是按照下面的等式计算的(Ⅰ)σt=σEngλ(II)----Gp=σdrλn-σdrλn2-1λn]]>(III)------Gp=ρRTMe]]>应变硬化模量(Gp)是由传统的拉伸应力-应变曲线、应用橡胶弹性理论计算得到的。更具体地说，应力真值σt是由工程应力σEng和拉伸比λ按照等式(Ⅰ)计算而来的。对于电缆套管树脂，等式(Ⅱ)被用于计算应变硬化模量，其中λn和σdr分别代表自然拉伸比和工程拉伸应力。自然拉伸比通过是测量印在拉伸试样上的格栅图形的伸长而确定的。如等式(Ⅲ)所示，应变硬化模量与缠结分子量(Me)成反比，Me即结晶区结合分子的分子量，ρ为树脂的密度。图4所示为应变硬化模量作为乙烯聚合物组合物的密度的函数。对于实施例聚合物E、En、A和An，应变硬化模量的关系可近似地用下面的等式表示(Ⅳ)Gp=-98.57+(208.89)(ρ)-(108.73)(ρ)2其中ρ为乙烯聚合物组合物的密度(如果合适，在密度的计算中包括碳黑)，Gp为应变硬化模量。值得注意的是，聚合物B和Bn落在曲线的上方，这被认为是因为聚合物为更高程度的长链支化聚合物，也就是说，对于树脂Bn其均相组分的I20/I2熔体流动比要比树脂En和/或An的均相组分的要高。对于用于比较的聚合物J、D、I和G，应变硬化模量遵照等式(Ⅴ)所示的一个不同的关系(Ⅴ)Gp=-438.03+(921.96)(ρ)-(483.46)(ρ)2应注意用于比较的聚合物的曲线比本专利技术聚合物组合物的曲线要低得多。本专利技术电缆所使用的聚乙烯组合物优选按照下列步骤制备(ⅰ)在溶液聚合条件下，在至少一个反应器中，使乙烯与至少一种α-烯烃接触反应，产生含有至少一种第一类聚合物的溶液，该聚合物是均相分支乙烯/α-烯烃共聚物，优选基本线形乙烯/α-烯烃共聚物，(ⅱ)在溶液聚合条件下，在至少一个另外反应器中，使乙烯与至少一种α-烯烃接触反应，产生含有至少一种第二类聚合物的溶液，该聚合物为非均相分支乙烯聚合物，(ⅲ)合并步骤(ⅰ)和(ⅱ)生成的溶液，和(ⅳ)将步骤(ⅲ)的聚合物溶液的溶剂去掉并回收聚乙烯组合物。本专利技术的电缆具有良好的柔韧性、机械性能和良好的加工性能，而且当它被处理时相对于传统的聚氯乙烯电缆，对环境的危害性要小。本专利技术的一个重要方面是，其外层电缆套管包含本专利技术组合物的电缆，其柔韧性相对于与其相比较的电缆来说得到提高，而用于比较的电缆，其套管是由传统的非均相线形低密度聚乙烯(LLDPE)制成的。电缆的柔韧性是一个重要的性本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含聚乙烯组合物层的电缆，其特征在于，该聚乙烯组合物包含： （Ａ）占组合物总重量５％到９５％的至少一种第一种聚合物，它是乙烯／ａ－烯烃共聚物，具有以下特点： （ｉ）密度：０．８６５ｇ／ｃｍ↑［３］－０．９５ｇ／ｃｍ↑［３］， （ｉｉ）分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）∶１．８－３．５， （ｉｉｉ）熔体指数（Ｉ↓［２］）∶０．００１ｇ／１０ｍｉｎ－１０ｇ／１０ｍｉｎ，和 （ｉｖ）ＣＢＤＩ大于５０％， （Ｂ）占组合物总重量５％到９５％的至少一种第二种聚合物，它是非均相分支乙烯聚合物或均相分支乙烯均聚物，密度为０．９ｇ／ｃｍ↑［３］－０．９６５ｇ／ｃｍ↑［３］。

【技术特征摘要】
US 1996-4-10 08/631,3201．包含聚乙烯组合物层的电缆，其特征在于，该聚乙烯组合物包含(A)占组合物总重量5％到95％的至少-种第一种聚合物，它是乙烯/α-烯烃共聚物，具有以下特点(ⅰ)密度0.865g/cm3-0.95g/cm3，(ⅱ)分子量分布(Mw/Mn)1.8-3.5，(ⅲ)熔体指数(I2)0.001g/10min-10g/10min，和(ⅳ)CBDI大于50％，(B)占组合物总重量5％到95％的至少一种第二种聚合物，它是非均相分支乙烯聚合物或均相分支乙烯均聚物，密度为0.9g/cm3-0.965g/cm3。2．权利要求1的电缆，其中，该聚乙烯组合物包含占组合物总重量20％-80％的组分(A)的至少一种第一种聚合物。3．权利要求1的电缆，其中，该聚乙烯组合物包含占组合物总重量25％-45％的组分(A)的至少一种第一种聚合物。4．前述权利要求中任一项的电缆，其中，组分(A)的至少一种第一种聚合物是有长链分支的基本线性乙烯聚合物或是无长链分支的均相线性乙烯聚合物。5．前述权利要求中任一项的电缆，其中，该聚乙烯组合物进一步的特征为其熔体流动指数I10/I2为7.0-16.0。6．前述权利要求中任一项的电缆，其中，该聚乙烯组合物进一步的特征为其密度为0.91-0.96g/cm3。7．前述权利要求中任一项的电缆，其中，组分(A)的至少一种第一种聚合物和组分(B)的至少一种第二种聚合物是乙烯与至少一种C3-C20α-烯烃的共聚物。8．权利要求1的电缆，其中，该聚乙烯组合物以出现总体熔体破坏时的临界剪切应力表示的加工性能为至少3.5×106达因/cm2(0.35MPa)。9．包含前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物的电缆套管，它比用与聚乙烯组合物有相同密度的非均相线性乙烯聚合物制成的电缆的柔韧性要高至少10％。10．前述权利要求中任一项的电缆，其特征在于，该聚乙烯组合物包含占组合物总重量约40％的组分(A)的至少一种第一种聚合物，其进一步具有以下特征(ⅰ)密度0.91g/cm3-0.9...

【专利技术属性】
技术研发人员：LT卡尔，TL艾克西诺，KE鲍，RB麦卡达，
申请(专利权)人：陶氏环球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]