[發明專利]高孔隙度微孔聚乙烯

有效

• 申請號: 201580084703.X
• 申請日: 2015-12-03
• 公開（公告）號: CN108473732B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 陳成;孫剛偉;M·埃斯吉爾;J·M·柯吉恩;杜哲;張建鑫
• 申請（專利權）人: 陶氏環球技術有限責任公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08J9/00
• 代理公司: 北京坤瑞律師事務所 11494
• 代理人: 封新琴

一種制造泡沫組合物的方法，所述方法包含以下步驟：(A)形成包含高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)以及過氧化物的混合物；和(B)使所述(A)的混合物與二氧化碳(CO₂)在大于或等于15兆帕(MPa)的壓力下接觸。在一個實施例中，所述過氧化物是DTAP。在一個實施例中，所述(A)的混合物還包含親CO₂化合物，如PDMS。

技術領域

本發明涉及聚乙烯(PE)泡沫。一方面，本發明涉及可用作電信絕緣的PE泡沫，另一方面，本發明涉及包含PE泡沫的同軸電纜和射頻電纜。

背景技術

由高發泡聚乙烯制成的同軸/射頻電纜廣泛用作天線饋電線、天線陣列布線、設備互連、移動通信系統、微波傳輸系統，廣播傳輸系統以及其它通信系統。隨著對高帶寬需求的增加，電纜需要使用由聚合物樹脂(例如聚烯烴)制成的高度發泡的電介質，所述聚合物樹脂具有最小極性基團或極性添加劑且具有成本效益并具有良好的電特性。

通常，高頻電纜由發泡絕緣體包圍的內導體制成。用于絕緣的基礎樹脂通常是高密度聚乙烯(HDPE)、高壓低密度聚乙烯(HPLDPE或簡稱LDPE)以及成核母料的混合物。一般來說，HDPE與LDPE的比率為70-80％HDPE/30-20％LDPE。成核母料通常以約1-3％的量加入，且通常也基于LDPE樹脂。由于HDPE的分子結構中支化較少，HDPE的損耗因數(Df)低于LDPE，因此用于電纜絕緣的基礎樹脂通常絕大多數是HDPE。此外，這為泡沫提供了理想的機械性能，例如高抗壓性。相反，LDPE由于其支化結構而增強了基礎樹脂的整體熔體強度。

在早期嘗試中，發泡步驟通過將基礎聚合物樹脂與能夠吹制所期望尺寸的閉孔的特定化學發泡劑混配來實施。對于典型的電線電纜注氣發泡線，根據用戶線路的不同，HDPE/LDPE(7/3)摻合物的孔隙度可達75-80％。然而，化學發泡方法只能達到較低的發泡水平且還存在聚合電介質材料捕獲發泡劑殘余物而損害損耗因數的不利因素。較低的發泡水平和發泡劑的殘余物的存在導致更高的信號衰減，尤其是在頻率范圍的上限。

聚合物的物理發泡通常通過將發泡劑溶解到聚合物基質中來進行。隨后，通過在結構中產生熱力學不穩定性(例如，通過增加溫度或降低壓力)來快速降低發泡劑的溶解度，從而引起成核和泡沫生長。用于電纜絕緣的物理發泡的工業實踐基于類似的概念，通過注入惰性氣體(例如氮氣)來吹制充氣的膨脹的孔。添加成核劑是減小孔尺寸、增加細胞密度以及均勻孔分布的常用且有效的技術。

對于目前的氮氣(N₂)發泡方法，所得的孔隙度在50-80％范圍內，相應地，當前PE泡沫的Df約為0.0002-0.00015(在2.47Ghz下)，這稍微滿足了當前高端電纜的要求。然而，對更高頻率下降低的電纜衰減的絕緣需求仍未得到滿足。提高電信電纜絕緣的膨脹率是降低Df的一種方式。孔隙度是對絕緣材料中的空隙或空的空間的量度，并且通常測量為空隙體積與泡沫總體積的比率。在N₂發泡過程中試圖獲得更高的孔隙度常常導致泡沫孔塌陷和結構不均勻。無論是新的PE基礎配方還是發泡方法的突破都是在電纜行業生產高孔隙度PE絕緣泡沫所需要的。

發明內容

在一個實施例中，本發明是一種用于制造泡沫組合物的方法，所述方法包含以下步驟：

(A)形成包含高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)以及過氧化物，例如過氧化二叔戊基(DTAP，CAS#10508-09-5)的混合物；和

(B)在大于或等于15兆帕(MPa)的壓力下或在典型的擠出條件下將(A)的混合物與二氧化碳(CO₂)接觸。

在一個實施例中，(A)的混合物還包含親CO₂化合物，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)。將親CO₂化合物引入到(A)的混合物中有利于二氧化碳在樹脂摻合物中的溶解度，且這繼而增加了泡沫的孔隙度(相對于類似制備地但不使用親CO₂化合物的泡沫)。