[发明专利]高孔隙度微孔聚乙烯

说明书

一种制造泡沫组合物的方法，所述方法包含以下步骤：(A)形成包含高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)以及过氧化物的混合物；和(B)使所述(A)的混合物与二氧化碳(CO₂)在大于或等于15兆帕(MPa)的压力下接触。在一个实施例中，所述过氧化物是DTAP。在一个实施例中，所述(A)的混合物还包含亲CO₂化合物，如PDMS。

技术领域

本发明涉及聚乙烯(PE)泡沫。一方面，本发明涉及可用作电信绝缘的PE泡沫，另一方面，本发明涉及包含PE泡沫的同轴电缆和射频电缆。

背景技术

由高发泡聚乙烯制成的同轴/射频电缆广泛用作天线馈电线、天线阵列布线、设备互连、移动通信系统、微波传输系统，广播传输系统以及其它通信系统。随着对高带宽需求的增加，电缆需要使用由聚合物树脂(例如聚烯烃)制成的高度发泡的电介质，所述聚合物树脂具有最小极性基团或极性添加剂且具有成本效益并具有良好的电特性。

通常，高频电缆由发泡绝缘体包围的内导体制成。用于绝缘的基础树脂通常是高密度聚乙烯(HDPE)、高压低密度聚乙烯(HPLDPE或简称LDPE)以及成核母料的混合物。一般来说，HDPE与LDPE的比率为70-80％HDPE/30-20％LDPE。成核母料通常以约1-3％的量加入，且通常也基于LDPE树脂。由于HDPE的分子结构中支化较少，HDPE的损耗因数(Df)低于LDPE，因此用于电缆绝缘的基础树脂通常绝大多数是HDPE。此外，这为泡沫提供了理想的机械性能，例如高抗压性。相反，LDPE由于其支化结构而增强了基础树脂的整体熔体强度。

在早期尝试中，发泡步骤通过将基础聚合物树脂与能够吹制所期望尺寸的闭孔的特定化学发泡剂混配来实施。对于典型的电线电缆注气发泡线，根据用户线路的不同，HDPE/LDPE(7/3)掺合物的孔隙度可达75-80％。然而，化学发泡方法只能达到较低的发泡水平且还存在聚合电介质材料捕获发泡剂残余物而损害损耗因数的不利因素。较低的发泡水平和发泡剂的残余物的存在导致更高的信号衰减，尤其是在频率范围的上限。

聚合物的物理发泡通常通过将发泡剂溶解到聚合物基质中来进行。随后，通过在结构中产生热力学不稳定性(例如，通过增加温度或降低压力)来快速降低发泡剂的溶解度，从而引起成核和泡沫生长。用于电缆绝缘的物理发泡的工业实践基于类似的概念，通过注入惰性气体(例如氮气)来吹制充气的膨胀的孔。添加成核剂是减小孔尺寸、增加细胞密度以及均匀孔分布的常用且有效的技术。

对于目前的氮气(N₂)发泡方法，所得的孔隙度在50-80％范围内，相应地，当前PE泡沫的Df约为0.0002-0.00015(在2.47Ghz下)，这稍微满足了当前高端电缆的要求。然而，对更高频率下降低的电缆衰减的绝缘需求仍未得到满足。提高电信电缆绝缘的膨胀率是降低Df的一种方式。孔隙度是对绝缘材料中的空隙或空的空间的量度，并且通常测量为空隙体积与泡沫总体积的比率。在N₂发泡过程中试图获得更高的孔隙度常常导致泡沫孔塌陷和结构不均匀。无论是新的PE基础配方还是发泡方法的突破都是在电缆行业生产高孔隙度PE绝缘泡沫所需要的。

发明内容

在一个实施例中，本发明是一种用于制造泡沫组合物的方法，所述方法包含以下步骤：

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

(B)在大于或等于15兆帕(MPa)的压力下或在典型的挤出条件下将(A)的混合物与二氧化碳(CO₂)接触。

在一个实施例中，(A)的混合物还包含亲CO₂化合物，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)。将亲CO₂化合物引入到(A)的混合物中有利于二氧化碳在树脂掺合物中的溶解度，且这继而增加了泡沫的孔隙度(相对于类似制备地但不使用亲CO₂化合物的泡沫)。