本發(fā)明涉及一種用于獲得自愈交聯(lián)材料的聚合組合物、一種包含自愈交聯(lián)材料的自愈電纜、以及一種制造所述電纜的方法。

更具體地，所述自愈交聯(lián)材料用于電纜和/或光纜中作為圍繞一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體的材料，所述導(dǎo)體是絕緣或非絕緣的。

背景技術(shù)：

在電纜安裝期間或安裝之后，其可能遭受損壞，因此具有在機(jī)械損壞之后能自行修復(fù)的聚合物層的電纜顯然具有改善的安全性、壽命、能效和環(huán)境影響。

對(duì)此，文獻(xiàn)FR-2 932 605描述了一種自愈導(dǎo)電電纜，其包括絕緣層圍繞的傳導(dǎo)元件。所述絕緣層包括含有可聚合物的微元件，一旦微元件被損壞所述可聚合物就進(jìn)行聚合。所述微元件以在電纜的縱向方向上排列的長(zhǎng)纖維、短纖維和微球的形式均勻地大量分布在絕緣層中。

然而，對(duì)開(kāi)發(fā)新的自愈電纜、特別是具有改進(jìn)的機(jī)械性能并且易于制造的自愈電纜具有持續(xù)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明尋求提供一種新的自愈電纜(self-healing cable)，其具有改進(jìn)的機(jī)械性能(例如斷裂伸長(zhǎng)率)、同時(shí)易于加工和制造。

為此，本發(fā)明的目的是一種電纜，其包括細(xì)長(zhǎng)的傳導(dǎo)元件和圍繞該細(xì)長(zhǎng)的傳導(dǎo)元件的自愈材料，其特征在于，所述自愈材料為得自以下聚合組合物的交聯(lián)材料，所述聚合組合物包含：

A.包含至少一種具有親水部分的烯烴聚合物的聚合物基質(zhì)，和

B.至少一種作為自愈添加劑的兩親化合物。

本發(fā)明有利地提供了一種電纜用自愈材料，更具體地一種烯烴交聯(lián)材料，即使在電纜在安裝期間或安裝之后受到損壞的情況下也能保持交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和材料的機(jī)械特性。因此，即使在機(jī)械損壞之后，本發(fā)明的電纜顯著地具有改進(jìn)的安全性、壽命、能效和環(huán)境影響。

表述“親水部分”是指被水或其他極性溶劑吸引且對(duì)水或其他極性溶劑具有強(qiáng)親和力的部分。更具體地，該部分傾向于被水或其他極性溶劑溶解。

表述“兩親化合物”是指既具有親水性又具有疏水性的化合物。更具體地，兩親化合物包含親脂部分(即親脂基團(tuán))和親水部分(即親水基團(tuán))。

與“親水部分”相反，表述“親脂部分”(即“疏水部分”)是指被脂肪、油、脂質(zhì)或諸如己烷或甲苯等非極性溶劑吸引且對(duì)這些溶劑具有強(qiáng)親和力的部分。更具體地，該部分傾向于被脂肪、油、脂質(zhì)或諸如己烷或甲苯等非極性溶劑溶解。

聚合物基質(zhì)A

聚合物基質(zhì)A包含至少一種市售且適于制備所述聚合組合物的聚合物。

更具體地，聚合物基質(zhì)由除了用作兩親化合物(即聚合的兩親化合物)之外聚合組合物所包含的所有聚合物組成。

聚合物基質(zhì)A可以包含至少一種烯烴聚合物，更優(yōu)選包含一種具有親水部分的烯烴聚合物，所述聚合物得自至少一種烯烴單體。

術(shù)語(yǔ)“聚合物”是指本領(lǐng)域已知的各種類(lèi)型的聚合物，例如均聚物，或諸如嵌段共聚物、無(wú)軌共聚物、替代共聚物或三元共聚物等的共聚物。

本發(fā)明的聚合物可以為熱塑性聚合物或彈性體共聚物，其可以通過(guò)本領(lǐng)域已知的工藝進(jìn)行交聯(lián)。

烯烴共聚物可以有利地為乙烯的聚合物，其可以選自乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯-二烯烴三元共聚物(EPDM)、以及它們的混合物。

更優(yōu)選地，基于聚合物基質(zhì)A的總重量(即聚合組合物中聚合物的總重量)，聚合物基質(zhì)A包含多于50％重量的烯烴聚合物，更優(yōu)選地至少70％重量的烯烴共聚物，以及更優(yōu)選地至少90％重量的烯烴共聚物。

更優(yōu)選地，基于聚合物基質(zhì)A的總重量(即聚合組合物中聚合物的總重量)，聚合物基質(zhì)A包含多于50％重量的具有親水部分的烯烴聚合物，更優(yōu)選地至少70％重量的具有親水部分的烯烴共聚物，以及更優(yōu)選地至少90％重量的具有親水部分的烯烴共聚物。

在具體的實(shí)施方案中，所述聚合物基質(zhì)A僅由一種或多種根據(jù)本發(fā)明的烯烴聚合物構(gòu)成。更優(yōu)選地，所述聚合物基質(zhì)A僅由一種或多種根據(jù)本發(fā)明的具有親水部分的烯烴聚合物構(gòu)成。

烯烴聚合物的親水部分可以包含極性官能團(tuán)，其可以選自羥基、酰胺、酯、碳酸酯、醚、酮、氨基甲酸乙酯、尿素和腈基。

烯烴共聚物中優(yōu)選的親水部分為醋酸乙酯。

烯烴聚合物中親水部分的含量可以為至少20％重量，更優(yōu)選至少40％重量，甚至更優(yōu)選至少60％重量?？梢詡鹘y(tǒng)地通過(guò)傅里葉變換紅外(FTIR)光譜法確定親水部分的含量。

例如，具有親水部分的烯烴聚合物可以為具有親水部分的乙烯共聚物，例如乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)。

在具體的實(shí)施方案中，具有親水部分的烯烴聚合物為非接枝的烯烴共聚物。例如，具有親水部分的烯烴聚合物可以不是馬來(lái)酸酐接枝的EVA。

聚合組合物可以包含占聚合組合物總重量至少30％重量的聚合物基質(zhì)A，更優(yōu)選多于50％重量的聚合物基質(zhì)A，以及更優(yōu)選至少60％重量的聚合物基質(zhì)A。

更具體地，聚合組合物可以包含占聚合組合物總重量至少30％重量的乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)，更優(yōu)選多于50％重量的EVA，以及更優(yōu)選至少60％重量的EVA。

兩親化合物B

聚合組合物中的兩親化合物，更優(yōu)選的用作自愈劑，其在自愈過(guò)程中能夠與烯烴聚合物形成分子間相互作用，更優(yōu)選地與烯烴聚合物的親水部分形成分子間相互作用。

分子間相互作用可以選自偶極-偶極相互作用、氫鍵相互作用、離子鍵相互作用和它們的任意組合。

在優(yōu)選的實(shí)施方案中，兩親化合物與具有親水部分的烯烴聚合物共容。更具體地，兩親化合物和具有親水部分的烯烴聚合物在混合溫度下是可混溶的，其中具有親水部分的烯烴聚合物處于可延展的狀態(tài)。聚合物的可延展?fàn)顟B(tài)為本領(lǐng)域公知的，這取決于其熔融溫度(例如，熔融狀態(tài))和/或其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

更具體地，所述可混溶性可以通過(guò)本領(lǐng)域公知的希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)定義，這是對(duì)材料間相互作用程度的數(shù)值評(píng)估，以(卡路里/cm³)^1/2表示。

希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)是內(nèi)聚能密度的平方根，該密度通常通過(guò)測(cè)量蒸發(fā)熱(以卡路里每立方厘米液體計(jì))來(lái)確定?？梢酝ㄟ^(guò)本領(lǐng)域公知的幾種技術(shù)進(jìn)行低揮發(fā)性化合物的溶解度參數(shù)的實(shí)驗(yàn)估計(jì)，例如通過(guò)溶脹試驗(yàn)(Schenderlein等人，2004)，通過(guò)濁度滴定(Schenderlein等人，2004；Wang，2003)，通過(guò)粘度測(cè)量(Wang，2003)或者通過(guò)反氣相色譜(IGC)(Tian和Munk，1994；Adamska等人，2008；Sreekanth和Reddy，2008)。

兩親化合物可以具有這樣的希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)，其與具有親水部分的烯烴聚合物的希爾德布蘭德溶解度參數(shù)相差大約20％，更優(yōu)選與具有親水部分的烯烴聚合物的希爾德布蘭德溶解度參數(shù)相差大約10％，甚至更優(yōu)選與具有親水部分的烯烴聚合物的希爾德布蘭德溶解度參數(shù)相差大約5％。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，兩親化合物可以具有與含有親水部分的烯烴聚合物的希爾德布蘭德溶解度參數(shù)基本上相等的希爾德布蘭德溶解度參數(shù)。

本發(fā)明的兩親化合物可以包含：

-作為親脂部分的飽和或不飽和的脂肪鏈，其包含至少四個(gè)碳原子，和

-親水部分。

親脂部分在所述脂肪鏈中可以包含高達(dá)28個(gè)碳原子。更優(yōu)選地，其可以包含具有8至20碳原子的脂肪鏈。

親水部分可以為離子部分或非離子部分。

親水部分可以選自羧酸、羧酸的前體(例如酸酐)、羧酸的離子形式(例如羧酸鹽)、酯類(lèi)、胺類(lèi)、酰胺類(lèi)、醇類(lèi)、它們的衍生物、和它們的任意組合。

兩親化合物可以為聚合物或非聚合物。更具體地，兩親化合物與聚合物基質(zhì)A中具有親水部分的烯烴聚合物不同。

本發(fā)明中，表述“非聚合物”對(duì)應(yīng)于這樣的化合物，其不是具有由多個(gè)相同或不同的重復(fù)單體單元共價(jià)連接所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)、通過(guò)一個(gè)或多個(gè)所述單體單元聚合而形成的分子。

在第一個(gè)變型中，兩親化合物可以為選自接枝烯烴聚合物、具有親水部分的聚合物、以及它們的衍生物的聚合物。

接枝烯烴聚合物可以為馬來(lái)酸酐(MAH)接枝的烯烴聚合物(例如，MAH接枝的EVA)，或者馬來(lái)酸酐(MAH)接枝的聚丁二烯。在所述第一個(gè)變型中的聚合物的親水部分可以包含極性官能團(tuán)，其可以選自羥基、酰胺、酯、碳酸酯、醚、酮、氨基甲酸乙酯、尿素和腈基。例如，具有親水部分的聚合物可以選自聚乙二醇和聚酯多元醇，如聚己酸內(nèi)酯和己二酸聚酯。

在第二個(gè)變型中，所述兩親化合物可以為非聚合物，其選自羧酸兩親化合物、胺類(lèi)兩親化合物、酰胺兩親化合物、醇類(lèi)兩親化合物、酯類(lèi)兩親化合物、醚類(lèi)兩親化合物、它們的衍生物和它們的任意組合。

舉例說(shuō)明非聚合物，

-羧酸兩親化合物或衍生物可以為脂肪酸、脂肪酸金屬鹽、十二烷二酸、硬脂酸鋅、硬脂酸、或它們的混合物；

-胺類(lèi)兩親化合物或衍生物可以為脂肪酸胺、脂肪酸胺金屬鹽、硬脂酸胺、1,12-二氨基十二烷、或它們的混合物；

-酰胺類(lèi)兩親化合物或衍生物可以為脂肪酸酰胺、脂肪酸酰胺金屬鹽、硬脂酰胺、或它們的混合物；

-醇類(lèi)兩親化合物或衍生物可以為具有至少一個(gè)羥基的如下定義的脂肪酸；

-酯類(lèi)兩親化合物或衍生物可以為癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、己二酸二辛酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二正己酯、鄰苯二甲酸二戊酯、鄰苯二甲酸二丁酯、或它們的混合物；

-醚類(lèi)兩親化合物或衍生物可以為乙二醇醚，例如乙二醇和二乙二醇單己醚，或乙二醇、二乙二醇和三乙二醇單丁醚，或它們的混合物。

更優(yōu)選地，所述非聚合物可以有利地選自脂肪酸和它們的任意衍生物；更優(yōu)選地選自低分子量脂肪酸和它們的任意衍生物。例如，非聚合物可以具有100g/mol至2000g/mol的分子量。

表述“脂肪酸”是指具有長(zhǎng)脂肪鏈的羧酸，其可以是飽和的或不飽和的。更優(yōu)選地，所述脂肪酸為具有一個(gè)或多個(gè)雙鍵的羥基化的脂肪酸。

所述脂肪鏈可以包含至少4個(gè)碳原子，更優(yōu)選至多28個(gè)碳原子。

脂肪酸或它們的任意衍生物可以選自油酸、蓖麻油酸、和它們的任意衍生物。

脂肪酸或它們的任意衍生物可以選自油多元醇，例如甘油三酯。甘油三酯通常為羧酸和甘油的三酯。

更優(yōu)選地，所述脂肪酸可以為油酸衍生物，例如油酸的甘油三酯；或者蓖麻油酸衍生物，例如蓖麻油酸的甘油三酯。

可以在植物油中找到甘油三酯。更具體地，本發(fā)明的聚合組合物可以包含具有甘油三酯結(jié)構(gòu)的植物油。所述植物油可以選自由蓖麻油、椰子油、橄欖油、棕櫚油、大豆油、以及它們的混合物構(gòu)成的組。

可以容易地在市售產(chǎn)品(如橄欖油)中找到油酸或其任意衍生物。橄欖油可以包含油酸、亞油酸和棕櫚酸。舉例說(shuō)明，常規(guī)的橄欖油可以包含55至83重量％的油酸、3.5至21重量％的亞油酸、以及7.5至20重量％的棕櫚酸，其具有約7.87(cal/cm³)^1/2的希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)。

可以容易地在市售產(chǎn)品(如蓖麻油)中找到蓖麻油酸或其任意衍生物。蓖麻油可以包含蓖麻油酸、油酸和亞油酸，并且蓖麻油包含蓖麻油酸的甘油三酯。舉例說(shuō)明，常規(guī)的蓖麻油可以包含85至95重量％的蓖麻油酸、2至6重量％的油酸、以及1至5重量％的亞油酸；其70-90重量％的組分為蓖麻油的甘油三酯(即，蓖麻油酸和甘油的三酯)。蓖麻油具有約8.90(cal/cm³)^1/2的希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)。

在具體的實(shí)施方案中，所述聚合組合物可以包含至少兩種根據(jù)本發(fā)明的兩親化合物B，更優(yōu)選地包含兩種非聚合的兩親化合物。

為了獲得期望的機(jī)械性能和自愈功效，所述聚合組合物可以包含適量的一種或多種根據(jù)本發(fā)明的兩親化合物。

例如，相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，聚合組合物中的兩親化合物B的總量可以為0.1至100重量份，更優(yōu)選相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A為5至80重量份，更優(yōu)選相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A為10至60重量份，甚至更優(yōu)選相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A為20至50重量份。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，聚合組合物中的兩親化合物B的總量可以為至少20重量份。

在本發(fā)明中，當(dāng)根據(jù)100重量份的聚合物基質(zhì)A表示所述化合物的量時(shí)，如果兩親化合物B為聚合物的形式，則所述聚合物基質(zhì)A中包含的聚合物與兩親化合物B不同。

聚合組合物中的兩親化合物B的量可以以相對(duì)于聚合組合物的總重量的重量百分比表示。更具體地，該實(shí)施方案對(duì)于保持聚合組合物的良好粘度非常有用，以?xún)?yōu)化80℃和低于80℃的自愈性能。

舉例說(shuō)明，聚合組合物可以包含占聚合組合物總重量的至少10重量％的兩親化合物B，更優(yōu)選至少15重量％的兩親化合物B，甚至更優(yōu)選20重量％的兩親化合物B。在具體的實(shí)施方案中，聚合組合物可以包含占聚合組合物總重量達(dá)70重量％的兩親化合物B，更優(yōu)選達(dá)60重量％的兩親化合物B，甚至更優(yōu)選達(dá)50重量％兩親化合物B。

在具體的實(shí)施方案中，為了獲得自愈材料，本發(fā)明的聚合組合物中所含的自愈添加劑僅選自一種或多種兩親化合物。

聚合組合物的具體實(shí)施方案

在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的聚合組合物可以包含：

A.包含至少一種乙烯乙酸乙烯酯共聚物的聚合物基質(zhì)，所述共聚物中乙酸乙烯酯部分的含量為至少40重量％，以及

B.相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，至少30重量份的兩親化合物B(即，聚合組合物中兩親化合物B的總量)。

所述優(yōu)選的實(shí)施方案允許獲得在80℃下、48小時(shí)內(nèi)施加2.8kPa壓力的情況下具有100％的拉伸強(qiáng)度愈合指數(shù)和/或斷裂伸長(zhǎng)率指數(shù)的交聯(lián)材料。

交聯(lián)聚合組合物

本發(fā)明的聚合組合物可以有利地為不含鹵素的和/或不含硅烷的聚合組合物。

本發(fā)明的聚合組合物可以通過(guò)本領(lǐng)域公知的技術(shù)容易地圍繞細(xì)長(zhǎng)的傳導(dǎo)元件擠出。

本發(fā)明的聚合組合物可以通過(guò)本領(lǐng)域公知的技術(shù)進(jìn)行交聯(lián)，例如過(guò)氧化物交聯(lián)、電子束交聯(lián)、硅烷交聯(lián)、硫交聯(lián)或UV交聯(lián)。

聚合組合物可以包含適量的一種或多種交聯(lián)劑(即，相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，交聯(lián)劑的量大于0重量份)，以獲得交聯(lián)材料。

優(yōu)選的交聯(lián)方法為過(guò)氧化物交聯(lián)。在這方面，聚合組合物可以進(jìn)一步包含有機(jī)過(guò)氧化物作為交聯(lián)劑。交聯(lián)劑的一個(gè)實(shí)例為市售的過(guò)氧化物類(lèi)交聯(lián)劑，并且可以包含雙(叔丁基過(guò)氧異丙基)苯(PBP-98)。

舉例說(shuō)明，相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，聚合組合物可以包含0.1至10重量份的交聯(lián)劑，更優(yōu)選相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，聚合組合物可以包含1.0至10重量份的交聯(lián)劑，更優(yōu)選相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，聚合組合物可以包含1.0至3.0重量份的交聯(lián)劑。

本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“交聯(lián)”是指根據(jù)ASTM D2765-01標(biāo)準(zhǔn)凝膠的含量高于40％，更優(yōu)選高于60％，更優(yōu)選高于70％。

添加劑

本發(fā)明的聚合組合物還可以包含有機(jī)添加劑和/或無(wú)機(jī)添加劑。

有機(jī)添加劑可以包括但不限于抗氧化劑、穩(wěn)定劑、增塑劑、軟化劑、填充劑、顏料、偶聯(lián)劑、阻燃劑(例如金屬氫氧化物)、交聯(lián)助劑、交聯(lián)催化劑、UV保護(hù)劑、染料、加工助劑、增粘劑、膠溶劑、活化劑和/或促進(jìn)劑。

無(wú)機(jī)添加劑可以包括但不限于金屬類(lèi)無(wú)機(jī)添加劑和陶瓷類(lèi)無(wú)機(jī)添加劑，例如炭黑、碳酸鈣(CaCO₃)、滑石、瓷土、石墨、二氧化硅、云母、三氧化銻、氧化鉛、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鎂、氧化鋅。

優(yōu)選地，相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，聚合組合物中的有機(jī)添加劑和/或無(wú)機(jī)添加劑的含量在1至60重量份的范圍內(nèi)。

更具體地，相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，聚合組合物可以包含0.1至10重量份的抗氧化劑，更優(yōu)選相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，聚合組合物可以包含0.5至10重量份的抗氧化劑。

填料

-阻燃劑填料

聚合組合物還可以包含至少一種阻燃填料。

例如，阻燃填料可以選自金屬氫氧化物填料，如三氫氧化鋁(ATH)、二氫氧化鎂(MDH)或它們的混合物。

為了不增加聚合組合物的粘度，有利地限制聚合組合物中阻燃填料的量，以及更通常地聚合組合物中填料的量，從而更特別地優(yōu)化自愈性能。

聚合組合物中阻燃填料的含量可以小于聚合組合物總重量的40重量％，優(yōu)選小于20重量％，甚至更優(yōu)選小于10重量％。

相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，聚合組合物中阻燃劑填料的含量可以小于100重量份，更優(yōu)選小于50重量份。

在具體的實(shí)施方案中，聚合組合物不包含所述阻燃填料。

-納米填料：

聚合組合物可以進(jìn)一步包含至少一種如本說(shuō)明書(shū)下文所述的納米填料。

在第一個(gè)實(shí)施方案中，相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，納米填料的含量為1至10重量份。

在第二個(gè)實(shí)施方案中，聚合組合物不包含如本說(shuō)明書(shū)所述的納米填料，更具體地，聚合組合物不包含POSS和有機(jī)粘土。

在關(guān)于上述的填料和添加劑的量的具體實(shí)施方案中，相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，聚合組合物可以包含至多100重量份的添加劑和填料，更優(yōu)選至多50重量份的添加劑和填料，以?xún)?yōu)化自愈性能。

在具體的實(shí)施方案中，聚合組合物可以包含其他化合物，例如所述添加劑和所述填料或其他物質(zhì)，相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，聚合組合物可以包含至多100重量份的所述其他化合物，更優(yōu)選至多50重量份的所述其他化合物，以?xún)?yōu)化自愈性能。所述其他化合物不同于聚合物基質(zhì)A和兩親化合物B，因此所述其他化合物可以是聚合組合物包含的除了聚合物基質(zhì)A和兩親化合物B之外的所有化合物。

電纜和自愈材料

本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“電纜”表示電纜和/或光纜，其包括至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電元件和/或一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的光導(dǎo)元件。

自愈材料可以沿著電纜圍繞一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的傳導(dǎo)元件(絕緣的或非絕緣的)。

特別地，細(xì)長(zhǎng)的傳導(dǎo)元件可以位于電纜的中心位置。

細(xì)長(zhǎng)的傳導(dǎo)元件可以是單芯導(dǎo)體，例如電線；或多芯導(dǎo)體，例如多個(gè)導(dǎo)線。

當(dāng)細(xì)長(zhǎng)的傳導(dǎo)元件為細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電元件時(shí)，細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電元件可以由金屬材料制成，例如選自鋁、鋁合金、銅、銅合金以及它們的任意組合中的一者。

本發(fā)明的交聯(lián)材料可以有利地為擠出材料，例如沿著細(xì)長(zhǎng)的傳導(dǎo)元件的擠出材料。

自愈交聯(lián)材料可以為選自絕緣層、防護(hù)套、襯墊(bedding)、以及它們的任意組合的材料。襯墊通常用于填充電纜內(nèi)的空隙。

自愈交聯(lián)材料可以為物理上與所述細(xì)長(zhǎng)的傳導(dǎo)元件直接接觸的層、圍繞細(xì)長(zhǎng)的傳導(dǎo)元件的中間層、或電纜的最外層。

根據(jù)電纜的細(xì)長(zhǎng)傳導(dǎo)元件外圍所需的電性能，交聯(lián)材料可以是導(dǎo)電材料、半導(dǎo)電材料或電絕緣材料。

此外，在聚合組合物以及交聯(lián)材料(最終產(chǎn)品)中，為了在兩親化合物B和具有親水部分的烯烴聚合物之間形成共價(jià)鍵，兩親化合物B不能與具有親水部分的烯烴聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這個(gè)特性有利地允許保留交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和交聯(lián)材料的機(jī)械性能，即使所述材料受到損壞也是如此。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是一種制造根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電纜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

i.混合所述聚合組合物；

ii.將混合的聚合組合物施加在細(xì)長(zhǎng)的傳導(dǎo)元件周?chē)?；以?/p>

iii.使步驟ii的聚合組合物交聯(lián)，以獲得圍繞所述細(xì)長(zhǎng)的傳導(dǎo)元件的交聯(lián)材料。

混合步驟i可以在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行，以使聚合物基質(zhì)具有延展性，這取決于其熔融溫度(例如熔融狀態(tài))和/或其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，以便獲得聚合物基質(zhì)與摻入到該聚合物基質(zhì)的兩親化合物的均勻混合物。或者，可以首先制備兩親化合物的聚合母料，然后摻入聚合物基質(zhì)A中。

步驟ii可以包括通過(guò)擠出機(jī)將聚合組合物擠出在細(xì)長(zhǎng)的傳導(dǎo)元件周?chē)?。通常在擠出機(jī)的外部，擠出的聚合組合物基本上不交聯(lián)。

步驟i和ii可以有利地在不足以使烯烴聚合物與親水部分交聯(lián)的溫度下進(jìn)行。

本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“非交聯(lián)”是指根據(jù)ASTM D2765-01標(biāo)準(zhǔn)，凝膠的含量低于20％，更優(yōu)選低于10％，更優(yōu)選低于5％，以及更優(yōu)選為0％。

當(dāng)組合物包含有機(jī)過(guò)氧化物作為交聯(lián)劑時(shí)，可以例如通過(guò)加熱步驟ii的聚合組合物來(lái)進(jìn)行交聯(lián)步驟iii。但是本發(fā)明的范圍也可以涵蓋本領(lǐng)域公知的其他類(lèi)型的交聯(lián)反應(yīng)。

具有納米填料的聚合組合物

本發(fā)明的另一個(gè)目的是一種可用作自愈材料的聚合組合物，所述聚合組合物包含：

A.如本說(shuō)明書(shū)上文所述的聚合物基質(zhì)，

B.至少一種說(shuō)明書(shū)上文所述的兩親化合物，以及

C.至少一種納米填料，更具體地選自POSS(多面體低聚倍半硅氧烷)、有機(jī)粘土和它們的混合物。

這種類(lèi)型的包含納米填料的聚合組合物可以稱(chēng)為“納米復(fù)合材料組合物”。

包含POSS作為納米填料的納米復(fù)合材料組合物可以稱(chēng)作術(shù)“聚合物-POSS納米復(fù)合材料”、“聚合物-POSS的納米復(fù)合材料”或“聚合物和POSS的納米復(fù)合材料”，所有這些表述具有相同的含義并且可互換。

包含有機(jī)粘土作為納米填料的納米復(fù)合材料組合物可以稱(chēng)作術(shù)語(yǔ)“聚合物-有機(jī)粘土納米復(fù)合材料”、“聚合物-有機(jī)納米粘土的納米復(fù)合材料”或“聚合物和有機(jī)粘土的納米復(fù)合材料”，所有這些表述具有相同的含義并且可互換。

本發(fā)明的聚合組合物是用于獲得交聯(lián)產(chǎn)物的可交聯(lián)組合物。

與常規(guī)的聚合物-POSS納米復(fù)合材料相比，包含POSS作為納米填料的納米復(fù)合組合物在熔融加工性和機(jī)械性能方面顯著增強(qiáng)，并且聚合物材料本身的固有性質(zhì)沒(méi)有劣化；而常規(guī)的聚合物-POSS納米復(fù)合材料中即使加入了市售的POSS，聚合物材料的期望的性能也不能得到足夠的改善。

更具體地，本發(fā)明涉及聚合物和POSS的納米復(fù)合材料，其可以包含至少一種兩親分散劑，所述兩親分散劑選自由兩親羧酸類(lèi)分散劑、兩親胺類(lèi)分散劑、具有甘油三酯結(jié)構(gòu)的植物油、具有酯基的工藝用由、以及它們的混合物構(gòu)成的組。

與常規(guī)聚合物-有機(jī)納米粘土納米復(fù)合材料相比，包含有機(jī)納米粘土作為納米填料的納米復(fù)合材料組合物在熔融加工性、熱性能和機(jī)械性能方面顯著提高；而常規(guī)聚合物-有機(jī)納米粘土納米復(fù)合材料中即使加入了市售的有機(jī)納米粘土，其也會(huì)劣化或者聚合物材料的期望的性能不能得到足夠的改善。

更具體地，本發(fā)明涉及聚合物和有機(jī)粘土的納米復(fù)合材料，其可以包含：

(b1)選自由兩親羧酸類(lèi)分散劑、兩親胺類(lèi)分散劑及它們的混合物構(gòu)成的組中的兩親分散劑；和

(b2)選自由具有甘油三酯結(jié)構(gòu)的植物油、具有酯基的工藝用油、及它們的混合物構(gòu)成的組中的兩親油。

用于納米復(fù)合材料組合物的聚合物基質(zhì)A中的聚合物更特別地可以是市售的并且適于制備聚合物-POSS納米復(fù)合材料或聚合物-有機(jī)納米粘土納米復(fù)合材料的至少一種聚合物材料。

特別地，乙烯-丙烯-二烯烴三元共聚物(EPDM)和乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物是具有低結(jié)晶度的代表性橡膠聚合物材料，因此即使在相對(duì)低溫下，它們也能與POSS和/或有機(jī)納米粘土物理混溶，并且其還可以通過(guò)市售的過(guò)氧化物類(lèi)交聯(lián)劑交聯(lián)。

EPDM是具有低極性的聚合物材料之一，而乙酸乙烯酯(VA)含量為45重量％的EVA是具有高極性的聚合物材料之一。如下文所述，發(fā)明人使用EPDM和EVA作為聚合物材料，并在實(shí)施例中證實(shí)了其效果。因此，可以認(rèn)為根據(jù)本發(fā)明的納米復(fù)合組合物適用于大多數(shù)聚合物材料，而不關(guān)乎其極性(即，與其極性無(wú)關(guān))。

另外，EPDM用于軟管、耐熱帶、密封條體/門(mén)密封、墊圈、防水片、電線用絕緣體等，并且EVA用于食品和工業(yè)用包裝材料、溫室膜、鞋類(lèi)的內(nèi)部材料、光伏電池封裝、電線涂層等。

此外，POSS是添加到聚合物材料中以增強(qiáng)聚合物材料的期望性質(zhì)的納米填料，所述性質(zhì)例如為機(jī)械性能、耐火性、熔融加工性等。

因此，可以預(yù)期根據(jù)本發(fā)明的聚合物-POSS的納米復(fù)合材料或聚合物-有機(jī)納米粘土的納米復(fù)合材料可以在上述整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的各種術(shù)語(yǔ)中提供具有更優(yōu)異性能的產(chǎn)品。

納米復(fù)合材料組合物還可以用于本發(fā)明所限定的電纜中，作為包圍細(xì)長(zhǎng)的傳導(dǎo)元件的材料，更具體地用作自愈材料。

在本發(fā)明的納米復(fù)合組合物中，兩親化合物B可以用作本發(fā)明中定義的自愈劑。

包含POSS作為納米填料的納米復(fù)合組合物可以包含至少一種兩親分散劑，所述兩親分散劑選自由兩親羧酸類(lèi)分散劑、兩親胺類(lèi)分散劑、具有甘油三酯結(jié)構(gòu)的植物油、具有酯基的工藝用油以及它們的混合物構(gòu)成的組。

它們的共同特征在于其是在一個(gè)分子中既具有疏水基團(tuán)又具有親水基團(tuán)的脂肪酸或脂肪酸衍生物。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，兩親羧酸類(lèi)分散劑選自由脂肪酸、脂肪酸金屬鹽和它們的混合物構(gòu)成的組。脂肪酸分散劑優(yōu)選為諸如棕櫚酸、硬脂酸(SAc)、油酸、山萮酸、芥酸等的飽和或不飽和脂肪酸。脂肪酸金屬鹽分散劑優(yōu)選為諸如硬脂酸鋅(ZS)、硬脂酸鎂、硬脂酸鈣等的脂肪酸金屬鹽?？梢詥为?dú)使用一種所述兩親羧酸類(lèi)分散劑，或者將至少兩種組合使用。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，兩親胺類(lèi)分散劑是具有諸如酰胺或胺的官能團(tuán)的脂肪酸衍生物。優(yōu)選地，兩親胺類(lèi)分散劑選自由脂肪酸胺、脂肪酸胺金屬鹽、脂肪酸酰胺、脂肪酸酰胺金屬鹽、以及它們的混合物構(gòu)成的組。脂肪酸胺或其金屬鹽優(yōu)選為硬脂酸胺(SA)或其金屬鹽。脂肪酸酰胺或其金屬鹽優(yōu)選為硬脂酰胺(SAm)、乙撐雙硬脂酰胺、芥酸酰胺、油酰胺、山萮酸酰胺、或它們的金屬鹽?？梢詥为?dú)使用一種所述兩親胺類(lèi)分散劑，或者將至少兩種組合使用。

本發(fā)明中使用的植物油可以指的是在室溫下為液相且含有脂肪酸酯、甘油三酯作為主要成分的兩親工藝用油。在一個(gè)優(yōu)選的所述方案中，所述植物油選自由蓖麻油(CSO)、椰子油(CCO)、橄欖油(OLO)、棕櫚油、大豆油、以及它們的混合物構(gòu)成的組?？梢詥为?dú)使用一種所述植物油，或者將至少兩種組合使用。

本發(fā)明中使用的工藝用油可以指的是在室溫下處于液相并具有酯官能團(tuán)的兩親工藝用油。工藝用油的實(shí)例可以選自由癸二酸二辛酯(DOS)、癸二酸二丁酯、己二酸二辛酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二正己酯、鄰苯二甲酸二戊酯、鄰苯二甲酸二丁酯、以及它們的混合物構(gòu)成的組。可以單獨(dú)使用一種所述工藝用油，或者將至少兩種組合使用。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，兩親羧酸類(lèi)分散劑、兩親胺類(lèi)分散劑、植物油和工藝用油彼此獨(dú)立地使用，或者將二者組合使用。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，POSS納米復(fù)合材料中兩親分散劑的含量為1至50重量份，更優(yōu)選為5至25重量份，甚至更優(yōu)選為5至15重量份。

包含有機(jī)納米粘土作為納米填料的納米復(fù)合組合物可以包含：

(b1)至少一種選自由兩親羧酸類(lèi)分散劑、兩親胺類(lèi)分散劑、及它們的混合物構(gòu)成的組中的兩親分散劑；以及

(b2)至少一種選自由具有甘油三酯結(jié)構(gòu)的植物油、具有酯基的工藝用油、及它們的混合物構(gòu)成的組中的兩親油。

它們的共同特征在于所述組分(b1)和(b2)是在一個(gè)分子中既具有疏水基團(tuán)又具有親水基團(tuán)的脂肪酸或脂肪酸衍生物。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，兩親羧酸類(lèi)分散劑選自由脂肪酸、脂肪酸金屬鹽和它們的混合物構(gòu)成的組。脂肪酸分散劑優(yōu)選為諸如棕櫚酸、硬脂酸(SAc)、油酸、山萮酸、芥酸等的飽和或不飽和脂肪酸。脂肪酸金屬鹽分散劑優(yōu)選為諸如硬脂酸鋅(ZS)、硬脂酸鎂、硬脂酸鈣等的脂肪酸金屬鹽?？梢詥为?dú)使用一種所述兩親羧酸類(lèi)分散劑，或者將至少兩種組合使用。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，兩親胺類(lèi)分散劑是具有諸如酰胺或胺的官能團(tuán)的脂肪酸衍生物。優(yōu)選地，兩親胺類(lèi)分散劑選自由脂肪酸胺、脂肪酸胺金屬鹽、脂肪酸酰胺、脂肪酸酰胺金屬鹽、以及它們的混合物構(gòu)成的組。脂肪酸胺或其金屬鹽優(yōu)選為硬脂酸胺(SA)或其金屬鹽。脂肪酸酰胺或其金屬鹽優(yōu)選為硬脂酰胺(SAm)、乙撐雙硬脂酰胺、芥酸酰胺、油酰胺、山萮酸酰胺、或它們的金屬鹽?？梢詥为?dú)使用一種所述兩親胺類(lèi)分散劑，或者將至少兩種組合使用。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，選自由兩親羧酸類(lèi)分散劑、兩親胺類(lèi)分散劑、及它們的混合物構(gòu)成的組的兩親分散劑組分(b1)的含量為1至20重量份，更優(yōu)選為5至20重量份。

本發(fā)明中使用的植物油可以指的是在室溫下為液相且含有脂肪酸酯、甘油三酯作為主要成分的兩親工藝用油。在一個(gè)優(yōu)選的所述方案中，所述植物油可以選自由蓖麻油(CSO)、椰子油(CCO)、橄欖油(OLO)、棕櫚油、大豆油、以及它們的混合物構(gòu)成的組?？梢詥为?dú)使用一種所述植物油，或者將至少兩種組合使用。

本發(fā)明中使用的工藝用油可以指的是在室溫下處于液相并具有酯官能團(tuán)的兩親工藝用油。工藝用油的實(shí)例可以選自癸二酸二辛酯(DOS)、癸二酸二丁酯、己二酸二辛酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二正己酯、鄰苯二甲酸二戊酯、鄰苯二甲酸二丁酯、以及它們的混合物構(gòu)成的組。可以單獨(dú)使用一種所述工藝用油，或者將至少兩種組合使用。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，選自由具有甘油三酯結(jié)構(gòu)的植物油、具有酯基的工藝用油、及它們的混合物構(gòu)成的組中的兩親油組分(b2)的含量為1至20重量份，更優(yōu)選為5至20重量份。

在有機(jī)納米粘土納米復(fù)合材料中，兩親分散劑組分(b1)和兩親油組分(b2)應(yīng)當(dāng)包含在所述納米復(fù)合材料中。如果納米復(fù)合材料中不包含組分(b1)和組分(b2)中任意一者，在熔融加工性、機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性等方面表現(xiàn)出較差的效果

納米填料C

與具有幾微米至幾百微米尺寸的微填料相比，每單位體積納米填料具有更大的表面積，其可以與聚合物材料相互作用。因此，即使相對(duì)少量地添加到聚合物材料中的納米填料也可以將聚合物材料的期望性質(zhì)提高到與微填料等同的水平。因此，可以通過(guò)改進(jìn)聚合物材料的固有性質(zhì)如熔融加工性、柔性、彈性或輕質(zhì)來(lái)制備高性能聚合物納米復(fù)合材料。通?？梢允褂镁哂?00nm或更小尺寸的納米填料。

POSS作為納米填料

多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)已用作納米填料之一。POSS是具有由硅-氧(-Si-O-)鍵構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)的二氧化硅納米顆粒，并且包含氫原子或有機(jī)官能團(tuán)作為與硅(Si)原子鍵合的取代基。POSS納米顆粒的直徑在1至3nm的范圍內(nèi)，這取決于與硅(Si)鍵合的有機(jī)官能團(tuán)取代基的類(lèi)型。

本發(fā)明中使用的POSS用作納米填料成分，并且可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有合適的有機(jī)官能團(tuán)作為與硅酮(Si)鍵合的取代基。

在優(yōu)選的實(shí)施方案中，POSS可以是具有極性基團(tuán)取代基的PO S S。

例如，本發(fā)明的POSS可以包括但不限于Hybrid Plastics公司市售的POSS。

代表性的POSS如下：

-氨基丙基異辛基POSS(AM0270)：籠狀POSS，其中八個(gè)硅原子被一個(gè)–(CH₂)₃-NH₂和七個(gè)異辛基取代；

-縮水甘油基POSS籠式混合物(EP0409)：籠狀POSS，其中八個(gè)硅原子被八個(gè)丙基縮水甘油醚基團(tuán)取代；

-八異丁基POSS(MS0825)：籠狀POSS，其中八個(gè)硅原子被八個(gè)異丁基取代；和

-四硅烷醇苯基POSS(SO1460)：部分籠狀POSS，其中四個(gè)硅原子被四個(gè)苯基取代，另四個(gè)硅原子被苯基和羥基取代。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，POSS的含量為1至10重量份。

有機(jī)納米粘土作為納米填料

本發(fā)明中使用的有機(jī)納米粘土是指這樣的有機(jī)納米粘土，其中位于天然納米粘土層之間的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子被兩親有機(jī)陽(yáng)離子(例如烷基季銨陽(yáng)離子)取代。例如，它可以包括但不限于Laviosa Chemica Mineraria S.p.A.或Southern Clay Products公司市售的有機(jī)納米粘土。

衍生自天然頁(yè)狀硅酸鹽基蒙脫石(MMT)的代表性有機(jī)納米粘土如下：

-經(jīng)具有二甲基、二氫化牛脂基的銨鹽改性的有機(jī)納米粘土(Dellite 67G，d₍₀₀₁₎-通過(guò)廣角X射線散射技術(shù)測(cè)定間距，d₍₀₀₁₎＝3.48nm)；

-經(jīng)具有二甲基、二氫化牛脂基的銨鹽改性的有機(jī)納米粘土(Cloisite 15，d₍₀₀₁₎＝3.63nm)；

-經(jīng)具有二甲基、二氫化牛脂基的銨鹽改性的有機(jī)納米粘土(Cloisite 20，d₍₀₀₁₎＝3.16nm)；

-由具有甲基、牛脂基、雙-2-羥乙基的銨鹽改性的有機(jī)納米粘土(Cloisite 30B，d₍₀₀₁₎＝1.85nm)；以及

-由具有甲基、二氫化牛脂基的銨鹽改性的有機(jī)納米粘土(Cloisite 93A，d₍₀₀₁₎＝2.36nm)。

MMT的每一層都是多層結(jié)構(gòu)，更具體地，該多層結(jié)構(gòu)具有一個(gè)由位于兩個(gè)二氧化硅四面體片之間的鋁和氫氧化鎂組成的八面體片，并且堿金屬和堿土金屬陽(yáng)離子插入晶體層之間。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)A，有機(jī)納米粘土的含量為1至10重量份。

納米復(fù)合材料組合物可以是如本說(shuō)明書(shū)中上文所述的交聯(lián)聚合組合物。

所述納米復(fù)合材料組合物可以進(jìn)一步包含至少一種或多種如本說(shuō)明書(shū)上文所述的添加劑。

納米復(fù)合材料組合物可以包含本說(shuō)明書(shū)中上文所述的交聯(lián)劑。

可以通過(guò)雙輥研磨機(jī)以預(yù)定的重量比將聚合物材料、納米填料、兩親化合物(如兩親分散劑)和任選的兩親油機(jī)械混合以制備根據(jù)本發(fā)明的納米復(fù)合材料組合物。根據(jù)納米復(fù)合材料在工業(yè)上所需的特定性質(zhì)，可以額外地將交聯(lián)劑、有機(jī)添加劑和/或無(wú)機(jī)添加劑加入到所述混合物中。

特別地，當(dāng)通過(guò)進(jìn)一步添加交聯(lián)劑制備納米復(fù)合材料組合物時(shí)，其可以在高溫下在模具中進(jìn)行壓縮和交聯(lián)過(guò)程，然后形成納米復(fù)合材料組合物的交聯(lián)產(chǎn)物。

根據(jù)本發(fā)明的聚合物-POSS納米復(fù)合材料中使用的兩親分散劑大多是以低價(jià)市售的有機(jī)物質(zhì)，并且對(duì)人體無(wú)害。這些兩親分散劑相對(duì)于聚合物基質(zhì)具有低分子量，因此可以降低聚合物材料的粘度并提高熔融加工性。

此外，即使僅少量添加作為納米填料的POSS，本發(fā)明的納米復(fù)合材料也可以顯著地提高機(jī)械性能。同時(shí)，沒(méi)有發(fā)生由于添加POSS和兩親分散劑而引起的聚合物材料的固有性質(zhì)的劣化。

根據(jù)本發(fā)明的聚合物-有機(jī)納米粘土納米復(fù)合材料中使用的兩親分散劑和兩親油大多是以低價(jià)市售的有機(jī)物質(zhì)，并且對(duì)人體無(wú)害。

它們相對(duì)于聚合物基質(zhì)具有低分子量，因此可以降低聚合物材料的粘度。此外，它們插入在有機(jī)納米粘土的層與層之間，增加了層間距，因此促進(jìn)有機(jī)納米粘土的剝離。此外，它們賦予有機(jī)納米粘土表面以疏水性，從而增強(qiáng)有機(jī)納米粘土在相對(duì)低極性聚合物基質(zhì)內(nèi)的相容性和分散性。

因此，與不包含兩親分散劑和兩親油中任何一者的納米復(fù)合材料相比，本發(fā)明的納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物保持了聚合物基質(zhì)本身良好的熔融加工性，同時(shí)顯示出顯著改善的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性。

此外，根據(jù)本發(fā)明的納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物可以與制備常規(guī)聚合物或橡膠復(fù)合材料或其交聯(lián)產(chǎn)物的常規(guī)方法良好相容，并且也適用于大多數(shù)聚合物材料，而與極性無(wú)關(guān)。因此，本發(fā)明具有可用于大規(guī)模生產(chǎn)并可應(yīng)用于寬范圍應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

從下面給出的實(shí)施例和附圖將更充分地理解本發(fā)明，這些實(shí)施例僅以說(shuō)明的方式給出，因此不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，其中：

-圖1a表示與雙層重疊相關(guān)的愈合測(cè)試過(guò)程；

-圖1b表示與末端對(duì)末端附接(end-to-end attachment)相關(guān)的愈合測(cè)試過(guò)程；以及

-圖2，其中圖2的左側(cè)示出了包含根據(jù)本發(fā)明的兩親分散劑的聚合物-POSS納米復(fù)合材料的FE-SEM(場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡)圖像；并且圖2的右側(cè)示出了在聚合物基質(zhì)內(nèi)POSS與根據(jù)本發(fā)明的兩親分散劑一起形成的具有幾十納米尺寸的POSS納米聚集體?；诎l(fā)明人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)說(shuō)明。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的兩親分散劑確保POSS不形成尺寸達(dá)到幾微米的聚集體。此外，其賦予了POSS納米聚集體表面的疏水性，從而增強(qiáng)POSS納米聚集體在聚合物基質(zhì)內(nèi)的相容性和分散性。

具體實(shí)施方式

1.不含納米填料的聚合組合物

1.1.不含納米填料的聚合組合物的制備

制備根據(jù)本發(fā)明的不同組合物，集中在下表1中。

表1中的量以相對(duì)于100重量份的聚合物基質(zhì)的重量份表示。

表1中，聚合物基質(zhì)僅由乙烯乙酸乙烯酯共聚物(聚合物A1、A2或A3)構(gòu)成。

表1

列于表1中的不同的混合物如下：

-EVA28為乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物(EVA)，由Arkema公司以商品名Evatane 28-05銷(xiāo)售，其具有約28重量％的乙酸乙烯酯含量(希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)＝8.5)；

-EVA45為乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物，由Dupont公司以商品名Evaflex 45LX銷(xiāo)售，其具有約45重量％的乙酸乙烯酯含量(希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)＝9.0)；

-EVA70為乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物，由Lanxess K.K.以商品名Levaprene 700HV銷(xiāo)售，其具有約70重量％的乙酸乙烯酯含量(希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)＝9.3)；

-自愈添加劑B1為聚合兩親化合物馬來(lái)酸酐接枝的EVA，由DuPont以商品名Fusabond C190銷(xiāo)售(希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)＝9.0(cal/cm³)^1/2)；

-自愈添加劑B2為非聚合兩親化合物硬脂酸鋅，由Han-il CHem公司以商品名Zn-st銷(xiāo)售(希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)＝8.80(cal/cm³)^1/2)；

-自愈添加劑B3為非聚合兩親化合物硬脂酰胺，由Fine Organics公司以商品名Finawax S銷(xiāo)售(希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)＝9.0(cal/cm³)^1/2)；

-自愈添加劑B4為非聚合兩親化合物硬脂酸胺，由AkzoNobel公司以商品名Armeen 18D銷(xiāo)售(希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)＝10.0(cal/cm³)^1/2)；

-自愈添加劑B5為非聚合兩親化合物癸二酸二辛酯，由Geo-Young公司以商品名DOS銷(xiāo)售(希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)＝8.60(cal/cm³)^1/2)；

-自愈添加劑B6為非聚合兩親化合物橄欖油，其包含含量為55-83重量％的油酸，由CJ CheilJedang公司以商品名橄欖油銷(xiāo)售(希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)＝7.87(cal/cm³)^1/2)；

-自愈添加劑B7為非聚合兩親化合物蓖麻油，其包含含量為85-95重量％的蓖麻油酸甘油三酯，由Dong Yang Oil Chemical公司以商品名蓖麻油銷(xiāo)售(希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)＝8.90(cal/cm³)^1/2)；

-自愈添加劑B8為非聚合兩親化合物硬脂酸，由LG Household&Health care公司以商品名ST銷(xiāo)售(希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)＝7.74(cal/cm³)^1/2)；

-自愈添加劑B9為聚合兩親加工助劑己二酸聚酯，由ADEKA Co.以商品名PN-1030銷(xiāo)售(希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ)＝10.0(cal/cm³)^1/2)；

-交聯(lián)劑為NOF公司以商品名PBP-98銷(xiāo)售的有機(jī)過(guò)氧化物；

-添加劑為RheinChemie公司以商品名Rhenogran PCD-50銷(xiāo)售的抗氧化劑。

1.2.交聯(lián)材料的制備

制備表1中的聚合組合物C1至C10以評(píng)價(jià)它們的自愈功效。

對(duì)此，所述聚合組合物的制備過(guò)程如下：

第一步中，80℃下在雙輥磨中將表1所列的各聚合組合物的組分混合。

然后第二步中，170下在壓縮模中將混合的組合物分別固化，以獲得交聯(lián)材料。

1.3.愈合測(cè)試過(guò)程

愈合測(cè)試過(guò)程涉及：

-如圖1a所示的第一愈合測(cè)試；以及

-如圖1b所示的第二愈合測(cè)試。

第一愈合測(cè)試為“雙層重疊”，在80℃或23℃下施加2.8KPa的壓力48小時(shí)。

第二愈合測(cè)試為“末端對(duì)末端附接”，在80℃或23℃下施加1.4KPa的壓力48小時(shí)。

以下表2中所述的自愈指數(shù)評(píng)價(jià)自愈效果：

表2

根據(jù)IEC 60811-1-1標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量拉伸強(qiáng)度(TS)和斷裂伸長(zhǎng)率(EB)(絕對(duì)值)。

愈合指數(shù)越高，愈合性能越優(yōu)化也更快速。

本發(fā)明中，通過(guò)雙層重疊試驗(yàn)在80℃下施加2.8kPa壓力48小時(shí)的情況下(交聯(lián)材料的)拉伸強(qiáng)度愈合指數(shù)為至少30％，更優(yōu)選至少50％，更優(yōu)選至少80％，甚至更優(yōu)選100％。

通過(guò)雙層重疊測(cè)試在80℃下施加2.8kPa的壓力48小時(shí)的情況下，(交聯(lián)材料的)斷裂伸長(zhǎng)愈合指數(shù)為至少30％，更優(yōu)選至少50％，更優(yōu)選至少80％，甚至更優(yōu)選100％。

1.4.機(jī)械的結(jié)果

表1中組合物的愈合指數(shù)集中在下表3中，其中愈合測(cè)試是在80℃下施加2.8kPa的壓力48小時(shí)的情況下進(jìn)行的。表3中所采用的愈合試驗(yàn)為雙層重疊試驗(yàn)。

表3

表1中的組合物也在室溫下(即23℃)進(jìn)行自愈。愈合指數(shù)的部分結(jié)果集中在下表4中，其中愈合測(cè)試是在23℃下施加2.8kPa的壓力48小時(shí)的情況下進(jìn)行的。表4中所采用的愈合試驗(yàn)為雙層重疊試驗(yàn)。

表4

根據(jù)表3和4中收集的結(jié)果，本發(fā)明的交聯(lián)材料允許有利地提供烯烴自愈，保持材料的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)械性能，即使在交聯(lián)材料受到機(jī)械損傷的情況下也是如此。

實(shí)際上，對(duì)于進(jìn)行80℃下48小時(shí)愈合測(cè)試的本發(fā)明聚合組合物，拉伸強(qiáng)度愈合指數(shù)為至少30％，并且斷裂伸長(zhǎng)愈合指數(shù)為至少50％(參見(jiàn)表3中的組合物C1至C10)。

在23℃下48小時(shí)的愈合測(cè)試中，與組合物C2、C3、C5、C7、C8和C10(參見(jiàn)表4)相關(guān)的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)愈合指數(shù)為至少6％。

2.具有POSS作為納米填料的聚合組合物

2.1.納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物的制備

作為制備聚合物-POSS納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物的方法的代表性實(shí)例，使用如下表6中實(shí)施例10所提供的組分和混合比制備納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物，如下所述：

首先，我們用雙輥研磨機(jī)將EPDM(KEP510，5-亞乙基-2-降冰片烯含量＝5.7重量％，乙烯含量＝71重量％，購(gòu)自Kumho Polychem公司)、POSS(EP0409)、CaCO₃、硬脂酸胺(SA)和橄欖油(OLO)以表5中給出的混合比在80下混合20分鐘。

向所得混合物中添加交聯(lián)劑(PBP-98)，然后在室溫下再混合20分鐘。作為結(jié)果，制得EPDM-POSS納米復(fù)合材料。

隨后，將由此獲得的EPDM-POSS納米復(fù)合材料在12.5MPa、170℃下壓縮，然后交聯(lián)一段時(shí)間t_c90(定義如下)。作為結(jié)果，制得2mm厚的板狀交聯(lián)產(chǎn)物。

表5

表5和6中，phr為“每百份橡膠的份數(shù)”的縮寫(xiě)，即，每百份聚合物基質(zhì)的份數(shù)。

2.2.納米復(fù)合材料的熔融加工性的評(píng)價(jià)方法

為了評(píng)價(jià)聚合物-POSS納米復(fù)合材料的熔融加工性并測(cè)量用于制備聚合物-POSS納米復(fù)合材料的交聯(lián)產(chǎn)物的優(yōu)化的交聯(lián)溫度和時(shí)間，使用活模流變儀進(jìn)行測(cè)試以確定在給定溫度下的最小扭矩值S_min和最大扭矩值S_max，以及達(dá)到最大扭矩值的90％所用的時(shí)間t_c90。納米復(fù)合材料交聯(lián)之前，S_min與粘度成比例，并且可以用作相對(duì)地比較納米復(fù)合材料的熔融加工性的參數(shù)。據(jù)信，較低的S_min表示更好的熔融加工性。

2.3交聯(lián)產(chǎn)物的機(jī)械性能的評(píng)價(jià)方法

通過(guò)制備如DIN 53504.S2標(biāo)準(zhǔn)中所定義的啞鈴形樣品然后使用通用的拉伸強(qiáng)度測(cè)試儀在IEC 60811-1-1標(biāo)準(zhǔn)所定義的條件下，測(cè)定交聯(lián)產(chǎn)物的機(jī)械性能，如拉伸強(qiáng)度(TS)和斷裂伸長(zhǎng)率(EB)。當(dāng)拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的值都較高時(shí)，認(rèn)為機(jī)械性能總體上更好。

2.4.交聯(lián)產(chǎn)物的柔性和硬度的評(píng)價(jià)方法

使用肖氏硬度計(jì)在ASTM D2240標(biāo)準(zhǔn)所定義的條件下測(cè)量交聯(lián)產(chǎn)物的硬度，并根據(jù)肖氏A標(biāo)度測(cè)定交聯(lián)產(chǎn)物的硬度。當(dāng)硬度值較低時(shí)，認(rèn)為交聯(lián)產(chǎn)物具有較高的柔性。

2.5.使用不同納米復(fù)合材料和其交聯(lián)產(chǎn)物測(cè)定的多種性能

根據(jù)上述制備實(shí)施例，使用表6中給出的組分和混合比制備納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物。表6中描述的縮寫(xiě)的含義如在本說(shuō)明書(shū)上文中的定義。

為了與作為具有低極性聚合物材料的EPDM相比較，使用具有高極性的EVA作為聚合物材料。在此使用的EVA為Evaflex 45LX(VA含量＝45重量％，購(gòu)自DuPont)。此外，使用上述四種代表性的POSS類(lèi)型以評(píng)價(jià)兩親分散劑對(duì)具有不同有機(jī)官能團(tuán)的POSS的功效。

根據(jù)上述測(cè)量方法測(cè)定由此獲得的納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物的熔融加工性、機(jī)械性能、硬度等。結(jié)果示于下表6中。表6中用“*”標(biāo)記的實(shí)施例表示聚合物-POSS納米復(fù)合材料包含根據(jù)本發(fā)明的兩親分散劑。相反，表6中沒(méi)有標(biāo)記“*”的實(shí)施例表示不屬于本發(fā)明范圍的比較例。

表6

**表示得自Rhein Chemie的抗氧化劑Rhenogran PCD-50，加入該物質(zhì)以防止水解反應(yīng)。

表6中給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示如下結(jié)果：

-觀察到，在添加兩親分散劑之后，聚合物-POSS納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物的熔融加工性和機(jī)械性能具有更強(qiáng)的趨勢(shì)。

-觀察到，當(dāng)兩親分散劑的溶解度參數(shù)(即，希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ))與聚合物的溶解度參數(shù)更相似時(shí)，納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物的總體性質(zhì)具有更強(qiáng)的趨勢(shì)。

例如，表6中實(shí)施例10和30的比較表明，當(dāng)使用溶解度參數(shù)為7.9(cal/cm³)^1/2的EPDM時(shí)，溶解度參數(shù)為7.87(cal/cm³)^1/2的橄欖油(OLO)表現(xiàn)出比溶解度參數(shù)為8.10(cal/cm³)^1/2的椰子油(CCO)更高的功效。相反，表6中實(shí)施例36和37的比較表明，當(dāng)使用溶解度參數(shù)為9.0(cal/cm³)^1/2的EVA時(shí)，溶解度參數(shù)為8.90(cal/cm³)^1/2的蓖麻油(CSO)表現(xiàn)出比溶解度參數(shù)為8.10(cal/cm³)^1/2的椰子油(CCO)更高的功效。

這意味著當(dāng)兩親分散劑在溶解度參數(shù)方面更接近聚合物材料時(shí)，兩親分散劑更好地與聚合物基質(zhì)混溶。因此，可以理解，當(dāng)兩親分散劑與聚合物材料具有高相容性時(shí)，可以進(jìn)一步改善納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物的性質(zhì)。還認(rèn)為根據(jù)本發(fā)明的兩親分散劑的非極性尾部起到確保與相對(duì)低極性的聚合物材料的高相容性的作用。

-聚合物-POSS納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物的熔融加工性和機(jī)械性能傾向于隨著與POSS鍵合的極性基團(tuán)的量的增加而增加。

例如，當(dāng)添加具有大量極性基團(tuán)的兩親分散劑時(shí)，在包含具有大量能形成氫鍵或偶極-偶極相互作用的極性基團(tuán)(例如羥基或縮水甘油基)的POSS(例如EP0409或SO1460)的納米復(fù)合材料中，觀察到良好的性能(參見(jiàn)表6中實(shí)施例10和25)。相反，包含具有大量非極性辛基異丁基的POSS(例如MS0825)的納米復(fù)合材料顯示相對(duì)較差的性能(參見(jiàn)表6中實(shí)施例23)。

這意味著根據(jù)本發(fā)明的兩親分散劑的極性頭部可以與POSS的極性基團(tuán)形成強(qiáng)的物理鍵，例如氫鍵或偶極-偶極相互作用。

-從表6的硬度值可以理解，包含根據(jù)本發(fā)明的兩親分散劑的聚合物-POSS納米復(fù)合材料的交聯(lián)產(chǎn)物的柔性與添加兩親分散劑之前的柔性相比沒(méi)有顯著變化或略微增加。因此，證明了聚合物材料本身的固有性質(zhì)(例如柔性)或多或少地得到改善，或者不受添加POSS和兩親分散劑的顯著影響。

表6中集合的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可以顯示橡膠納米復(fù)合材料的性能的提高。

此外，由根據(jù)本發(fā)明的表6的實(shí)施例的聚合組合物獲得的交聯(lián)產(chǎn)物能夠具有用作自愈材料的優(yōu)點(diǎn)。

從圖2可以看出，本發(fā)明的特定兩親分散劑與POSS一起形成具有幾十納米尺寸的納米聚集體。由于POSS不形成具有幾微米尺寸的聚集體，納米聚集體可以有效地實(shí)現(xiàn)POSS作為納米填料的固有功能，從而顯著地提高聚合物基體中所需的性能。此外，本發(fā)明的特定兩親分散劑賦予由POSS形成的納米骨料表面以疏水性。這可以顯著地增強(qiáng)納米聚集體在相對(duì)低極性的聚合物基質(zhì)內(nèi)的相容性和分散性。

3.含有有機(jī)納米粘土作為納米填料的聚合組合物

3.1.納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物的制備

作為制備聚合物-有機(jī)納米粘土納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物的方法的代表性實(shí)例，使用如下表8中實(shí)施例8所提供的組分和混合比制備納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物，如下所述：

首先，我們使用雙輥研磨機(jī)將EPDM(KEP510，5-亞乙基-2-降冰片烯含量＝5.7重量％，乙烯含量＝71重量％，購(gòu)自Kumho Polychem公司)、有機(jī)納米粘土(Dellite 67G)、硬脂酸鋅(ZS)和橄欖油(OLO)以表1中給出的混合比在60℃下混合20分鐘。

向所得混合物中加入交聯(lián)劑(PBP-98)，然后在室溫下再混合20分鐘。作為結(jié)果，制得EPDM-有機(jī)納米粘土納米復(fù)合材料。

隨后，將由此獲得的EPDM-有機(jī)納米粘土納米復(fù)合材料在12.5MPa、170℃下壓縮，然后交聯(lián)15分鐘。作為結(jié)果，制得1mm厚的板狀交聯(lián)產(chǎn)物。

表7

表7和8中，phr為“每百份橡膠的份數(shù)”的縮寫(xiě)，即，每百份聚合物基質(zhì)的份數(shù)。

3.2.納米復(fù)合材料的熔融加工性的評(píng)價(jià)方法

為了評(píng)價(jià)聚合物-有機(jī)納米粘土納米復(fù)合材料的熔融加工性并測(cè)量用于制備聚合物-有機(jī)納米粘土納米復(fù)合材料的交聯(lián)產(chǎn)物的優(yōu)化的交聯(lián)溫度和時(shí)間，使用活模流變儀進(jìn)行測(cè)試以確定在給定溫度下的最小扭矩值S_min和最大扭矩值S_max，以及達(dá)到最大扭矩值的90％所用的時(shí)間t_c90。納米復(fù)合材料交聯(lián)之前，S_min與粘度成比例，并且可以用作相對(duì)地比較納米復(fù)合材料的熔融加工性的參數(shù)。據(jù)信，較低的S_min表示更好的熔融加工性。

3.3.交聯(lián)產(chǎn)物的機(jī)械性能的評(píng)價(jià)方法

通過(guò)制備如DIN 53504.S2標(biāo)準(zhǔn)中所定義的啞鈴形樣品然后使用通用的拉伸強(qiáng)度測(cè)試儀在IEC 60811-1-1標(biāo)準(zhǔn)所定義的條件下測(cè)定交聯(lián)產(chǎn)物的機(jī)械性能，如拉伸強(qiáng)度(TS)和斷裂伸長(zhǎng)率(EB)。當(dāng)拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的值都較高時(shí)，認(rèn)為機(jī)械性能總體上更好。

3.4.交聯(lián)產(chǎn)物的熱性能的評(píng)價(jià)方法

為了確定交聯(lián)產(chǎn)物的熱性能如導(dǎo)致熱解的最高溫度(T_max)，使用TGA Q50(得自TA Instrument公司)在氣流下以加熱速率20℃/分鐘加熱至800℃進(jìn)行熱重分析。認(rèn)為較高的T_max表示更好的熱穩(wěn)定性。

3.5.用于測(cè)量有機(jī)納米粘土在聚合物基質(zhì)中的層間距的方法

為了確定有機(jī)納米粘土在聚合物基質(zhì)內(nèi)的層間距，使用得自Scintec的XDS 2000在2θ為0.7°和10°之間的角度進(jìn)行X射線衍射分析，以測(cè)量d₍₀₀₁₎-間距。認(rèn)為有機(jī)粘土的層間距d₍₀₀₁₎-間距越大，表示有機(jī)納米粘土的分散性越好。

3.6.使用不同納米復(fù)合材料和其交聯(lián)產(chǎn)物測(cè)定的多種性能

根據(jù)上述制備實(shí)施例，使用表8中給出的組分和混合比制備納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物。表8中描述的縮寫(xiě)的含義如在本說(shuō)明書(shū)上文中的定義。

為了與作為具有低極性聚合物材料的EPDM相比較，使用具有高極性的EVA作為聚合物材料。在此使用的EVA為Evaflex 45LX(VA含量＝45重量％，購(gòu)自DuPont)。此外，使用上述五種代表性的MMT-衍生的有機(jī)納米粘土類(lèi)型以評(píng)價(jià)兩親分散劑對(duì)插入不同有機(jī)陽(yáng)離子的有機(jī)納米粘土的有效性。

根據(jù)上述測(cè)量方法測(cè)定由此獲得的納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物的熔融加工性、機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性等。結(jié)果示于下表8中。表8中用“*”標(biāo)記的實(shí)施例表示聚合物-有機(jī)納米粘土納米復(fù)合材料包含根據(jù)本發(fā)明的兩親分散劑和兩親油。相反，表8中沒(méi)有標(biāo)記“*”的實(shí)施例表示不屬于本發(fā)明范圍的比較例。

表8

**表示得自Rhein Chemie的抗氧化劑Rhenogran PCD-50，加入該物質(zhì)以防止水解反應(yīng)。

表8中給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示如下結(jié)果：

-當(dāng)與不屬于本發(fā)明范圍的那些(在表8中沒(méi)有用“*”標(biāo)記的實(shí)施例)比較時(shí)，屬于本發(fā)明范圍的聚合物-有機(jī)納米粘土納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物(表8中用“*”標(biāo)記的實(shí)施例)在熔融加工性、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、熱穩(wěn)定性和有機(jī)納米粘土的層間距等方面顯示出顯著的改善作用。

在屬于本發(fā)明范圍的聚合物-有機(jī)納米粘土納米復(fù)合材料中，從下面的進(jìn)一步觀察可以理解，其可以進(jìn)一步優(yōu)化以用于不同的工業(yè)應(yīng)用。

-觀察到當(dāng)分散在聚合物基質(zhì)中的有機(jī)納米粘土的層間距更大時(shí)，納米復(fù)合材料的性能具有更強(qiáng)的趨勢(shì)。

這意味著包含在本發(fā)明的納米復(fù)合材料中的兩親分散劑和兩親油起到有效增加有機(jī)納米粘土在聚合物基質(zhì)內(nèi)的剝離和分散性的作用。

-觀察到，當(dāng)兩親油的溶解度參數(shù)(即，希爾德布蘭德溶解度參數(shù)(δ))與聚合物的溶解度參數(shù)更相似時(shí)，納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物的總體性質(zhì)具有更強(qiáng)的趨勢(shì)。

例如，表8中實(shí)施例8和19的比較表明，當(dāng)使用溶解度參數(shù)為7.9(cal/cm³)^1/2的EPDM時(shí)，溶解度參數(shù)為7.87(cal/cm³)^1/2的橄欖油(OLO)表現(xiàn)出比溶解度參數(shù)為8.10(cal/cm³)^1/2的椰子油(CCO)更高的功效。相反，表8中實(shí)施例30和31的比較表明，當(dāng)使用溶解度參數(shù)為9.0(cal/cm³)^1/2的EVA時(shí)，溶解度參數(shù)為8.6(cal/cm³)^1/2的癸二酸二辛酯(DOS)表現(xiàn)出比溶解度參數(shù)為8.10(cal/cm³)^1/2的椰子油(CCO)更高的功效。

這意味著當(dāng)兩親油在溶解度參數(shù)方面更接近聚合物材料時(shí)，兩親油更好地與聚合物基質(zhì)混溶。因此，可以理解，當(dāng)兩親油與聚合物材料具有高相容性時(shí)，可以進(jìn)一步改善納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物的性質(zhì)。

-觀察到，當(dāng)兩親分散劑或兩親油具有能夠與有機(jī)納米粘土的有機(jī)陽(yáng)離子形成強(qiáng)的二級(jí)鍵的陰離子(參見(jiàn)表8中的實(shí)施例8)或給電子官能團(tuán)(參見(jiàn)表8中的實(shí)施例16和17)時(shí)，納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物具有更好地提高整體性能的傾向。

-觀察到，當(dāng)插入有機(jī)納米粘土層之間的有機(jī)陽(yáng)離子的極性更類(lèi)似于聚合物基質(zhì)的極性時(shí)，納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物具有更好地提高整體性能的傾向。

例如，當(dāng)聚合物基質(zhì)為具有相對(duì)低極性的EPDM時(shí)，在其中插入的有機(jī)陽(yáng)離子具有低極性官能團(tuán)的有機(jī)納米粘土中，納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物的性質(zhì)有更大的改善(參見(jiàn)表8中的實(shí)施例8和22)。相反，當(dāng)聚合物基質(zhì)為具有相對(duì)高極性的EVA時(shí)，在其中插入的有機(jī)陽(yáng)離子具有高極性官能團(tuán)的有機(jī)粘土中，納米復(fù)合材料及其交聯(lián)產(chǎn)物的性質(zhì)有更大的改善(參見(jiàn)表8中的實(shí)施例34)。

表8中收集的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可以顯示橡膠納米復(fù)合材料的性能的提高。

此外，由根據(jù)本發(fā)明的表8的實(shí)施例的聚合組合物獲得的交聯(lián)產(chǎn)物能夠具有用作自愈材料的優(yōu)點(diǎn)。