[发明专利]使用惰性成核的聚合物组合物的改善的发泡行为

说明书

本发明涉及可发泡聚合物组合物和通过使所述可发泡聚合物组合物发泡而获得的发泡聚合物组合物。本发明还涉及电缆，所述电缆包含含有所述可发泡聚合物组合物或所述发泡聚合物组合物的至少一层。本发明进一步提供了一种生产发泡聚合物组合物的方法。

技术领域

本发明涉及可发泡聚合物组合物和通过使所述可发泡聚合物组合物发泡而获得的发泡聚合物组合物。本发明还涉及电缆，所述电缆包含含有所述可发泡聚合物组合物或所述发泡聚合物组合物的至少一层。本发明进一步提供了一种生产发泡聚合物组合物的方法。

背景技术

通信电缆用于通过电磁波或在光纤电缆中作为光脉冲来传输高频(HF)信号。通信电缆的实例是同轴电缆。同轴电缆由沿同一轴同心设置并由绝缘电介质隔开的两个分开的平行导体组成。例如，发泡LDPE单独或与另一种聚合物共混，通常用于绝缘通信电缆，例如同轴电缆和/或射频电缆。聚合物组合物的发泡可以使用化学或物理发泡剂或两者的组合来完成。

化学发泡剂是通过热分解反应释放出发泡气体的物质并且化学发泡剂在发泡反应中消耗掉。这样的物质的例子是肼、酰肼、偶氮二甲酰胺(ADCA)，或基于固体有机酸(或其金属盐)和碱金属碳酸盐或碱金属碳酸氢盐的组合的那些，例如柠檬酸/柠檬酸衍生物和碳酸氢钠的组合。

物理发泡剂是直接注入聚合物熔体中的气体。在这样的过程中，通常使用化学发泡剂作为泡孔成核剂，因为由发泡剂反应形成的气体用作用于形成气泡的具有较低能量的成核点。用作物理发泡剂的气体可以是例如N₂或CO₂。

成核剂(nucleating agent、nucleator或kicker)通常用于物理发泡过程中。成核剂提供了在绝缘层中气泡形成所需能量较低的点。这些成核剂可以是惰性的或活性的。活性成核剂是分解成气态产物的物质，即化学发泡剂，而惰性成核剂是仅提供更可能发生气泡形成的较低能量局部点的粒子。通常，惰性成核剂，即不经历化学反应形成气体的成核剂，被认为不如活性成核剂(如ADCA)有效。

化学和物理发泡挤出工艺都用于发泡通信电缆绝缘层的挤出。对于通信电缆，至关重要的是在泡沫绝缘层内具有良好的泡孔结构，以具有各向同性的电性质。希望绝缘层具有均匀分布的许多小泡孔的泡孔结构。泡孔结构对于机械性质也很重要。与具有不均匀分布的较大泡孔的结构相比，具有分布良好的许多小泡孔将赋予更好的抗压强度，因为具有不均匀分布的较大泡孔的结构会在绝缘层中产生脆弱的部分。

电缆工业中主要使用的发泡剂是偶氮二甲酰胺(ADCA)，其分解温度范围非常适合聚烯烃(例如聚乙烯)的加工范围，并赋予良好的泡沫结构，这是电缆应用的关键要求。由于ADCA被列入REACH(化学品注册、评估、授权和限制(Registration,Evaluation,Authorisation and Restriction of Chemicals))候选清单中，以及将来有被列入授权清单的风险，因此人们在努力寻找替代解决方案。ADCA被确定为SVHC(高度关注物质)并被列入候选清单中的原因是，它已被确定为呼吸道致敏剂，已知有暴露于粉末状ADCA的工人患有哮喘的案例。

偶氮二甲酰胺的另一个问题是，氨从发泡剂分解反应中释放出来。因为它散发出难闻的气味，这会干扰电缆制造商的工作环境。

与聚乙烯的加工窗口相容的ADCA替代品是吸热发泡剂。吸热发泡剂通常是碳酸氢钠和柠檬酸或柠檬酸衍生物的组合。这些发泡剂通常被直接添加到挤出机料斗中，或在挤出前与聚烯烃干混。在诸如电缆挤出的高速挤出工艺中，这种添加发泡剂的方式不能使发泡剂在聚合物熔体中充分地均质化，并且这导致发泡的绝缘层具有差的泡孔结构和不良的表面。

吸热发泡剂的另一个缺点是它们会产生极性分解产物，例如水。这种极性分解产物可能会对绝缘层的高频电性质，例如耗散因子，产生负面影响。这对于诸如同轴电缆之类的高频应用尤其不利。