具有无定形二氧化硅填充剂的基于弹性体的聚合性组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的各种实施例涉及包含无定形二氧化硅填充剂的基于弹性体的聚合性组 合物。本发明的其它方面关注包含此类基于弹性体的聚合性组合物作为电绝缘材料的制 品，如在电线和电缆中。
【背景技术】
[0002] 目前，用作电绝缘材料的基于弹性体的聚合性化合物采用大约每百份聚合物60 份（60 "phr"）的粘土来实现柔性电缆应用中的良好加工性能。粘土填充剂一般是聚合性 组合物的所需组分，因为弹性体挤出物品质在过氧化物交联熔体温度下非常不良。粘土填 充剂通过提供可接受的熔体挤出物品质以及提供足够的熔体强度以维持电缆同心度来解 决此问题。不幸的是，粘土填充剂也增加化合物的电学损耗特性（例如，造成高tanS)达 到比纯净弹性体高得多的程度。因此，需要对此类打算用作电绝缘材料的基于弹性体的聚 合性化合物进行填充剂材料方面的改进。
【发明内容】
[0003] 一个实施例是一种用于经涂布导体中的聚合性组合物，所述聚合性组合物包含：
[0004] (a)基于乙烯/ a -烯烃的弹性体；和
[0005] (b)填充剂，
[0006] 其中所述填充剂主要由无定形二氧化硅组成。
【具体实施方式】
[0007] 本发明的各种实施例关注基于弹性体的聚合性组合物。这些组合物包含弹性体和 填充剂，其中所述填充剂主要由无定形二氧化硅组成。这些组合物也可以任选地包含基于 乙烯的热塑性聚合物。此类聚合性组合物可以适用作电线或电缆应用中的电绝缘材料。
[0008] 聚合性组合物
[0009] 如上所述，本文所描述的聚合性组合物的一种组分是弹性体（即，弹性聚合物）。 如本文所用，"弹性体"指示具有粘弹性的聚合物，并且可以是热固性塑胶或热塑性塑胶。 "聚合物"意味着通过使相同或不同类型的单体反应（即，聚合）而制备的大分子化合物。 "聚合物"包括均聚物和互聚物。"互聚物"意味着通过使至少两种不同单体类型聚合而制 备的聚合物。此通用术语包括共聚物（通常用于指由两种不同单体类型制备的聚合物）和 由超过两种不同单体类型制备的聚合物（例如，三元共聚物（三种不同单体类型）和四元 共聚物（四中不同单体类型））。在一个实施例中，弹性体是热塑性弹性体。
[0010] 适用于本文中的弹性体是乙烯/a-烯烃（"a-烯烃"）弹性体，其可以任选地还 在其中聚合有一或多种类型的二烯单体（例如，"EPDM"弹性体）。因此，在各种实施例中， 弹性体是其中聚合有乙烯和烯烃共聚单体的互聚物。在一个实施例中，弹性体是均匀 分支的线性乙烯/ a -烯烃共聚物或均匀分支的实质上线性乙烯/ a -烯烃共聚物。适用于 弹性体组分中的a-烯烃单体包括C3_2(l(即，具有3到20个碳原子）的直链、分支或环状a-稀径。C3_2(la-稀径的实例包括丙稀、1- 丁稀、4_甲基-1-戊稀、1-己稀、1_辛稀、1_癸 烯、1-十二烯、1-十四烯、1-十六烯以及1-十八烯。a-烯烃还可以具有环状结构，如环己 烷或环戊烷，产生如3-环己基-1-丙烯（烯丙基环己烷）和乙烯基环己烷的a-烯烃。说 明性乙烯/a-烯烃弹性体包括乙烯/丙烯、乙烯/ 丁烯、乙烯/I-己烯、乙烯/I-辛烯、乙烯 /苯乙稀、乙稀/丙稀/I-辛稀、乙稀/丙稀/ 丁稀以及乙稀/ 丁稀/I-辛稀。在一或多个 实施例中，弹性体可以选自由以下组成的群组：乙烯/丙烯共聚物、乙烯/a_ 丁烯共聚物、 乙烯/a-己烯共聚物、乙烯/a-辛烯共聚物、EPDM、或其两者或更多者的组合。在各种实 施例中，弹性体是乙烯/a- 丁烯共聚物、乙烯/a-己烯共聚物、乙烯/a-辛烯共聚物、或 其两者或更多者的组合。在一个实施例中，弹性体是EPDM。
[0011] 适用于本文中的弹性体的密度可以在0. 85到0. 93g/cm3、0. 86到0. 91g/cm3、 0? 86 到 0? 90g/cm3或 0? 86 到 0? 89g/cm 3范围内。根据 ASTM 国际（"ASTM"）方法 D792 或 D1505测定本文提供的聚合物密度。适用于本文中的弹性体的熔融指数（12)可以在0. 1到 30g/10min、0. 1 到 15g/10min、0. 2 到 10g/10min、0. 3 到 5g/10min 或 0? 5 到 2g/10min 范围 内。根据ASTM方法D1238测定本文提供的熔融指数。除非另外指出，否则在190°C和2. 16Kg 下测定熔融指数（也称为12)。适用弹性体在121°C或125°C下的门尼粘度ML 1+4可以在 10到90、15到70或15到30范围内。根据ASTM D1646测定门尼粘度，其中M表示门尼，L 表示大转子，1表示1分钟预热时间，4表示在启动马达之后4分钟时的标记（在此时取得 读数），并且121°C或125°C表示测试温度。
[0012] 用于制备上文所描述的弹性体的生产方法是广泛、变化并且所属领域中已知的。 用于生产具有上文所描述特性的弹性体的任何常规或下文发现的生产方法都可以用于制 备本文所描述的弹性体。
[0013] 适用于本文中的弹性体商业实例包括ENGAGE?聚烯烃弹性体（例如，ENGAGE? 8100、8003、8401、8411、8842、8200、7447 或 7467 聚烯烃弹性体）；AFFINITY?聚烯烃塑胶； 和NORDEL? IP EPDM弹性体，其全部可购自美国密歇根州米德兰市陶氏化学公司（The Dow Chemical Company，Midland，MI，USA)。其它可商购的弹性体包括EXACT?塑胶和 VISTALON? EPDM橡胶，其全部可购自美国德克萨斯州休斯顿市埃克森美孚化学品（ExxonMob i 1 Chemical，Houston，TX，USA) 〇
[0014] 在一个实施例中，基于乙烯/ a -烯烃的弹性体可以包含上文所描述的基于乙烯/ a_烯烃的弹性体中的任何两者或更多者的组合。
[0015] 如上所述，聚合性组合物包含填充剂，所述填充剂主要由无定形二氧化硅组成。换 言之，聚合性组合物不含超过痕量（例如，按全部聚合性组合物的重量计百万分之10)的任 何其它填充材料。在一个实施例中，填充剂由无定形二氧化硅组成。术语"填充剂"指示化 学惰性的无机材料。"无定形二氧化硅"指示本身是无定形（即，非结晶或结晶度较低）二 氧化硅（"Si0 2"）的无机填充剂。无定形二氧化硅缺少长程有序性，并且与结晶二氧化硅 (即，石英）有所区别。无定形二氧化硅包括"熔融石英"或"熔融二氧化硅"，其为无定形 二氧化硅的二氧化硅玻璃。这些无定形二氧化硅通过使结晶二氧化硅（天然存在的石英） 熔化为非结晶形式来制成。另外，合成性熔融二氧化硅可以经由四氯化硅或气化石英的热 解来制造，以形成熔融为粒子铰接结构的无定形二氧化硅的微小液滴。合成性熔融二氧化 硅的此类形式也称为烟雾状二氧化硅。无定形二氧化硅也可以从溶液中沉淀，以形成可以 在一起熔融为链的较小多孔粒子。二氧化硅的此类形式称为硅胶，其可以用于形成二氧化 硅气凝胶。调节溶液pH可以保持粒子分开，以形成较大个别粒子，其通常被称为沉淀二氧 化硅或二氧化硅溶胶，其全部都是无定形二氧化硅的形式。在各种实施例中，无定形二氧化 硅在22°C和标准大气压力下是固体。在一个实施例中，无定形二氧化硅选自由以下组成的 群组：二氧化硅气凝胶、烟雾状二氧化硅和其组合。
[0016] 在各种实施例中，尤其当烟雾状二氧化硅用作无定形二氧化硅填充剂时，可以用 表面处理来处理无定形二氧化硅。此类表面处理包括（但不限于）聚二甲基硅氧烷涂层 和乙烯基烷氧基硅烷。一般来说，此类表面处理将构成全部填充材料的不超过10重量％ ("wt % "），并且按全部填充剂重量计，一般可以小于5wt %。
[0017] 如上所述，除无定形二氧化硅之外，聚合性组合物含有不超过痕量的任何填充剂 (即，化学惰性的无机材料）。此类其它填充剂包括（但不限于）由金属阳离子和硅酸根构