[发明专利]通过金属盐水合物的脱水原位产生水的用于聚烯烃的湿交联的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年9月28日提交的美国临时申请60/975,880的权益，该申请全文并入本申请作为参考。

发明领域

本发明涉及树脂的交联。一方面，本发明涉及硅烷-官能化的树脂的交联，另一方面，本发明一般性地涉及湿固化的树脂。又一方面，本发明更具体地涉及用于原位产生水以实现湿固化的组合物和方法。再一方面，本发明涉及线缆绝缘和护套的制造以及由所述交联的树脂制成的其它产品。

发明背景

在各种制品(例如线缆、管子、鞋类、泡沫，等等)的制造中，通常必须将制成这些制品的聚合物组合物熔体共混。该组合物通常包括硅烷-官能化的树脂和催化剂，在环境温度或高温下，当暴露于水分时这些树脂通过其硅烷官能团进行交联。湿固化的树脂占当今线缆绝缘中交联的聚烯烃市场的很大比例。这些树脂通常局限于结构薄的制品，因为当低于熔点时，交联化学需要聚合物从环境吸收水分，且水通过半结晶疏水性聚合物的扩散非常慢。

在制造之前直接加入水是不实际的，这是因为(a)在适于挤出聚乙烯的温度下水沸腾；(b)水在聚烯烃中的溶解度极低；(c)超过饱和点时在聚合物中捕获的水可能发生相分离，由于空隙和高度不均匀的交联密度而引起缺陷。另外，大量游离的水可能引起过早交联。

在湿固化方法中关键的是需要在储存过程中或在熔体加工(例如，挤出、模塑，等等)过程中使树脂的过早交联降至最低。

在这些制品的制造中，另一个重要的考虑是在熔体加工已完成后，在短时间(例如，数小时、数天)内实现交联。短的固化时间可通过在高温(例如，超过70℃)下固化，和/或通过使用强有力的催化剂(例如磺酸)而实现。即使是在高温下，随着制造的制品的厚度增加，水分扩散至聚合物组合物中和通过聚合物组合物的时间也增加。这样增加了制造工艺的成本。因此，聚合物制造行业持续关注加速硅烷-官能化的树脂的湿固化。

发明概述

在一种实施方式中，本发明涉及一种组合物，所述组合物包括：(A)包括至少一种具有可水解基团的共聚物的聚合物树脂，(B)通式M_xQ_y(H₂O)_z的产生水的金属水合物有机化合物，其中M为选自周期表的1族至13族的金属的阳离子，Q为有机阴离子，x和y为用于平衡盐的全部电荷的整数，z为25℃的基于摩尔数的盐的水合数目；和(C)包括金属离子和至少两个取自指定的醇盐和羧酸盐的阴离子配体的催化剂。

在另一实施方式中，本发明提供了一种用于形成湿固化的制品的方法，所述方法包括：将聚合物树脂、水合的盐和催化剂共混以形成组合物，其中所述共混在超过所述树脂熔点的温度下进行，其中所述聚合物树脂包括至少一种具有可水解基团的共聚物，所述水合的盐具有通式M_xQ_y(H₂O)_z，其中M为选自周期表的1族至13族的金属的阳离子，Q为有机阴离子，x和y为用于平衡盐的全部电荷的整数，z为25℃的基于摩尔数的盐的水合数目，所述催化剂包括金属离子和至少两个取自指定的醇盐和羧酸盐的配体；在共混步骤期间在所述组合物中原位产生水，以形成熔融的固化组合物；将所述熔融的固化组合物形成制品；和，让所述熔融的固化组合物硬化。

本发明还包括通过上述方法生产的制品。

发明详述

所有涉及元素周期表的是指由CRC Press，Inc.，2003出版和取得版权的元素周期表。另外，任何提及的一个或多个族应为使用IUPAC系统编号的族在该元素周期表中反映的一个或多个族。除非另外说明，由上下文暗指的，或本领域惯常的，所有份和百分比基于重量，且所有测试方法为到本发明提交日为止现有的方法。出于美国专利实践的目的，任何提交的专利、专利申请或专利公开的内容通过全文并入作为参考(或其等价的US专利变型也通过并入作为参考)，特别是关于合成方法、定义(其程度与在本发明公开中具体提供的任何定义相一致)、以及本领域常识所公开的内容。

“线缆”、“动力线缆”、“传输线”等等术语是指至少一种在保护性绝缘物、夹套或护套内的线材(wire)或光学纤维。通常，线缆为捆绑在一起的两根或更多根线材或光学纤维，通常在常用的保护性绝缘物、夹套或护套中。夹套内个线材或纤维可能是裸露的、被覆盖的或绝缘的。组合线缆可同时含有电线和光学纤维。线缆等等可设计用于低压、中压和高压应用。典型的线缆设计描述于USP 5,246,783、6,496,629和6,714,707。