硅氢化方法

文档序号:3638922阅读:496来源:国知局

专利名称::硅氢化方法硅氢化方法本发明涉及一种硅氲化方法,该硅氢化方法特别用于制备可交联的聚合物组合物。本发明的特别有利的但并非唯一的应用在于用于使电力和/或电信电缆(包括光导纤维电缆)绝缘和/或包覆电力和/或电信电缆(包括光导纤维电缆)的材料的领域。硅氢化是当前广泛使用的特别是用于制造硅树脂的接枝方法。概括地说,它在于将硅烷化合物接枝到不饱和聚合物上以获得潜在可交联的聚合物组合物。在任何情况下,硅氢化通常都是通过在基于铂的硅氢化催化剂的存在下,将不饱和聚合物与硅烷化合物混合而进行的。在实践中,该聚合物通常以固体形式使用,而硅烷化合物和铂催化剂则通常以液体形式使用。然而,该类方法存在以下缺点如果用在配方中的物质主要是液体形式,则难以应用到电缆制造领域。电缆制造机(特别是挤出机)通常适合进行加料并且适于基本上使用纯固体材料进行操作。这样的硅氢化方法还具有极昂贵的缺点,这主要是由于液态的基于铂的催化剂的固有成本导致的。由于必须不可避免地大量采用上述催化剂以获得至少在某种程度上均一的结果,这是特别真实的。因此,本发明的主题所要解决的技术问题是提供一种硅氬化方法,该方法在于将不饱和的基础聚合物、硅烷化合物和由母料构成的基于铂的硅氢化催化剂混合,该母料是由其中分散有固态铂的聚合物基质构成的,该硅氬化方法可用于避免现有技术中的问题,特别是通过提供与电缆制造生产设备的良好匹配,且该方法基本上是更便宜的。根据本发明,对所述技术问题的解决方案在于如此获得的混合物的固态铂含量在Uppm(百万分之一)-35ppm的范围内,并优选在12ppm-20ppm的范围内。应当理解,该基础不饱和聚合物可以是现有技术中任何已知种类的基础不饱和聚合物,并且特别是其可为烯烃。以类似方式,该硅烷化合物可以十分通常地为任何包括硅-氢(Si-H)键的物质。如此限定的本发明存在与现有的电缆制造装置特别是挤出机完全相容合,则可以进行与铂催化剂的混合,同时以使用完全为固态的材料开始。能够用电缆生产设备直接实施本发明的能力构成了在技术上和经济上的优点。以母料的形式使用硅氬化催化剂还使得可以获得铂在混合物中更好的分散,由此达到显著更大的效果。对于等同效果,因此有可能利用显著更少的催化剂,从而意味着在成本方面的相当大的节约。减少在整个混合物中的铂的含量的另一结果在于保持最终材料的电性能;这些性能随后在实践中不会由于导电金属的存在而损坏。最后,以母料的形式调节铂使得可以精确确定真正需要的催化剂的量,而这又证明在本发明的范围中是重要的,假定最终浓度仅需要为约百万分之几。根据本发明的特征,母料的聚合物基质选自聚烯烃、聚烯烃共聚物以及这些成分的任何混合物。以特别有利的方式,母料的聚合物基质的性质(nature)与不饱和的基础聚合物的性质相同。该特性使得可以改善最终的材料的机械、介电和老化性能。根据本发明的另一特征,母料的固态铂是由六氯合铂酸构成的。以特别有利的方式,相对于不饱和的基础聚合物的总量,硅氢化催化剂的含量在4%-7%的范围内。根据本发明的另一特征,硅烷化合物为聚氢化硅氧烷,并且特别是聚甲基硅氧烷。根据本发明的另一有利特性,相对于不饱和的基础聚合物的总量,硅烷化合物的含量在1%-8%的范围内,优选在4%-6%的范围内。根据本发明的另一特征,交联方法在100。C-125。C的温度范围内实施。本发明还提供任何包含至少一种在至少一种绝缘元件中延伸的导体元件的电力和/或电信电缆,其中至少一种绝缘元件由使用如上所述的硅氢化方法交联的材料制成。本发明还提供任何装备有至少一种在至少一种绝缘元件中延伸的导体元件,并且还装备有至少一种由通过上述硅氢化方法交联的材料制成的护套(sheath)的电力和/或电信电缆。本发明的其它特性和优点从以下描述中显现,该描述通过非限制性的说明性实施例给出。制备母料在该实施例中,构成母料的聚合物基质是由乙烯、丙烯和降冰片烯的三元共聚物构成的。基于铂的硅氢化催化剂是六氯合铂酸的形式,其具有式H2PtCl6.xH20,并包含41.88°/。的纯的元素鉑。第一制备物A通过将lg(克)六氯合铂酸引入到36g聚合物中,即以36重量份的聚合物对1重量份的催化剂的比例而制备。具体地,那种操作是在密炼机中进行的,以保证硅氢化催化剂在聚合物基质中的良好分散。所施加的温度稍高于乙烯-丙烯-降冰片烯三元共聚物的熔融温度,即110°C。因此,以那种方式获得的制备物A含有1.13%的纯铂。从而第二制备物B由lg制备物A和36g该三元共聚物,以与用于所述第一混合物的比例类似的比例,即36重量份的聚合物对1重量份的制备物A制备。所述第二操作合理地(logically)通过使用与上述那些条件相同的条件进行。从而获得对于制备物B的0.03%的活性铂含量,制备物B因此有利地构成根据本发明的母料,即,适合用作硅氢化催化剂。制备绝缘材料在温度保持在ll(TC的密炼机中,首先引入100重量份的基础聚合物,该基础聚合物在该实施例中有利地与母料的基础聚合物相同,即为乙烯-丙烯-降水片烯三元共聚物。以上提及的量的单位为重量份/100份基础聚合物(pph)。一旦该聚合物已经熔化,便在其中引入硅烷化合物,该化合物为两种成分的混合物的形式。因此,添加以下物质首先是3重量份的聚曱基氢化硅氧烷,其具有沿着其链的-SiH-基团,以下称为"Siloxl";其次是3重量份的聚曱基氢化硅氧烷,其在其链的末端含有-SiH-基团,以下称为"Silox2"。然后又以母料(具体而言为制备物B)的形式引入硅氬化催化剂,使得在所得混合物中的固态铂含量位于12ppm-35ppm的范围内,优选在12ppm-20ppm的范围内。所述混合物在以下称为"最终的混合物"。混合操作在125。C的温度下进行2分钟的时间。此后,在那个操作之后,该最终的混合物在环境空气中自交联。为了证实通过使用根据本发明的方法确实获得了良好的交联,应用NFEN60811-2-1标准在机械应力下进行热蠕变测量。热蠕变测试是将相当于施加0.2兆帕斯卡(MPa)的当量应力的重量施加到哑铃型试样的一端,并将该装置置于加热到200±rc的炉子中达15分钟的时间。如果该试样在测试过程中在机械应力和温度的联合作用下破裂,则认为该试验的结果是失败的。对具有表1所示的组成的最终的混合物进行蠕变试验。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>使用上述方法制备最终的混合物1-4。表2给出最终的混合物1-4在机械应力下的热蠕变结果。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>所述"自交联的天数"相应于为确保试样不破裂所需的最少天数,除了当不能发生交联时以外,这从最终的混合物1的试样可以看出。在20天的自交联以后,最终的混合物1的试样使蠕变试验失败,因为其在其位于炉子中的15分钟期间破裂。因此,所使用的催化剂的量,即在最终的混合物1中为10ppm,不足以使得最终的混合物具有良好的蠕变特性。与用最终的混合物1制成的试样不同,用最终的混合物2和3制成的试样在非常快(即少于7天)的自交联之后,在机械应力下,表现出非常好的热蠕变特性。最后,用最终的混合物4制成的试样不能进行蠕变试验,因为在不饱和的基础聚合物与硅烷化合物的热混合物中引入催化母料(具有0.03%的活性铂的制备物B)导致太快而不能控制的反应动力学。结果,对于最终的混合物,所产生的键的数量变得太大而不能保持是可变形的。因此,继续搅拌是不可能的,因为其通过使最终的混合物的链断裂而使之降解。因此,对于大于或等于36ppm的固态铂含量,最终的混合物是不能用的并且因此不能成型。本发明不限于上述实施例,并且更广泛地包含所有可以基于本发明说明书中所提供的总体描述而设想的方法。权利要求1.一种硅氢化方法,该方法在于对下列物质进行混合·不饱和的基础聚合物;·硅烷化合物;以及·由母料构成的铂硅氢化催化剂,该母料由其中分散有固态铂的聚合物基质构成;该方法的特征在于该所得混合物的固态铂含量在12ppm-35ppm的范围内,并且优选在12ppm-20ppm的范围内。2.根据权利要求1的交联方法,其特征在于该母料的聚合物基质选自聚烯烃及其共聚物和这些组分的任何混合物。3.根据权利要求1或2的交联方法,其特征在于该母料的聚合物基质和该不饱和的基础聚合物在性质上是相同的。4.根据权利要求1-3中任一项的交联方法,其特征在于该母料的固态铂是由六氯合铂酸构成的。5.根据权利要求1-4中任一项的交联方法,其特征在于相对于不饱和的基础聚合物的总量,硅氢化催化剂的含量在4%-7%的范围内。6.根据权利要求1-5中任一项的交联方法,其特征在于该硅烷化合物为聚氢化硅氧烷。7.根据权利要求1-6中任一项的交联方法,其特征在于相对于不饱和的基础聚合物的总量,硅烷化合物的含量在1%-8%的范围内,并且优选在4%-6%的范围内。8.根据权利要求1-7中任一项的交联方法,其特征在于该方法在100。C-125。C的温度范围下实施。9.包含至少一种在至少一种绝缘元件中延伸的导电元件的电缆,该电缆的特征在于该至少一种绝缘元件是由使用根据任一前述权利要求的硅氢化方法交联的材料制成的。10.包含至少一种在至少一种绝缘元件中延伸的导体元件的电缆,该电缆的特征在于其进一步包含至少一种由使用根据权利要求1-8中任一项的硅氪化方法交联的材料制成的护套。全文摘要本发明涉及一种硅氢化方法,其在于将不饱和的基础聚合物、硅烷化合物和包含母料的具有铂的硅氢化催化剂混合,该母料含有具有分散在其中的固态铂的聚合物基质。本发明的特征在于所得混合物中的固态铂的含量在12ppm-35ppm的范围内,并且优选在12ppm-20ppm的范围内。文档编号C08K5/54GK101243112SQ200680030517公开日2008年8月13日申请日期2006年8月24日优先权日2005年8月25日发明者让-米歇尔·马蒂,钱特尔·巴里奥兹申请人:尼克桑斯公司
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