TWI857950B - 非極性有機聚合物、極性有機聚合物及超低可濕性碳黑之複合物 - Google Patents
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Abstract
一種半導體複合材料，其包括非極性有機聚合物、極性有機共聚物及導電有效量之超低可濕性碳黑。又，一種製造所述複合材料之方法；交聯聚乙烯產品，其藉由固化所述複合材料製成；製品，其包括成型形式之本發明之複合材料或產品；及使用本發明之複合材料、產品或製品之方法。
Description
有機聚合物及碳黑之複合物及相關態樣。
所述領域中之專利包含US 6,277,303 B1；US 6,284,832 B1；US 6,331,586 B1；及US 7,767,910 B2。US 6,277,303 B1及US 6,284,832 B1實例使用Vulcan XC 72碳黑。US 6,331,586 B1實例使用以下中之一種：Printex XE2碳黑（德固賽（DeGussa））、Black Pearls 1000碳黑（卡博特公司（Cabot Corp.））、Vulcan XC 72碳黑（卡博特公司）、Ketjenblack EC600JD碳黑（阿克蘇諾貝爾（Akzo））、Vulcan P碳黑（卡博特公司）、United 120碳黑（卡博特公司）或Denka Black碳黑（電化株式會社（Denka））。US 7,767,910 B2實例使用Vulcan XC 500碳黑。Cabot Corp.為美國麻薩諸塞州比爾里卡的卡博特公司（Cabot Corporation, Billerica, Massachusetts, USA）。另一種碳黑為乙炔黑AB 100%-01（美國德州休斯敦（Houston, Texas, USA）的Soltex, Inc.）。前述碳黑中之各種均不具有超低可濕性特徵。
吾等認為，用於中高壓至特高壓電力電纜之半導體層中之現有半導體複合材料中之高含量碳黑可能會導致非吾人所樂見之問題。此等問題包含在電力電纜操作使用期間不期望之半導體層中高吸濕量。吾等亦認為，此等半導體複合材料中之過低含量之碳黑可能會導致電力電纜中之其他非吾人所樂見之問題，諸如體積電阻率過高或缺乏電滲濾（electrical percolation）。一項挑戰為降低半導體複合材料中之碳黑含量且不破壞材料之所期望電特性。
解決此等問題之現有嘗試將部分不混溶之極性及非極性聚合物與現有碳黑組合以形成具有至少一個連續聚合物相之半導體複合材料。現有碳黑中之一些位於連續相中之一個中或位於兩相之間之介面處，且所述碳黑中之一些位於不連續相中。結果通常不令人滿意，因為僅部分隔離碳黑且/或將碳黑不良分散於其主要分離相中。吾等在此處提供替代性簡化技術解決方案，其克服過高及過低碳黑含量之負面作用。技術解決方案之實施例包含下文所描述之彼等解決方案。
半導體複合材料，其包括以下或基本上由以下組成：非極性有機聚合物、極性有機聚合物及導電有效量之超低可濕性碳黑。
製造半導體複合材料之方法。
電導體器件，其包括導體芯及設置於其上之半導體層，半導體層包括半導體複合材料。
經由電導體器件之導體芯傳輸電之方法。
發明內容及摘要以引用之方式併入此處。
超低可濕性碳黑之超低可濕性可藉由任何合適之技術或方法來表徵。實例為吸油值（OAN）、吸濕值及表面可濕性概況，其全部均於稍後描述。在熔融混合或熔融加工半導體複合材料期間，超低可濕性碳黑強烈地傾向於在極性有機聚合物相上之非極性有機聚合物相之相中進行螯合，無論係否已首先將超低可濕性碳黑添加至極性有機聚合物、非極性有機聚合物或非極性及極性有機聚合物之混合物中。幾乎不存在藉由極性有機聚合物相中之掃描電子顯微鏡法（SEM）可觀測之超低可濕性碳黑之顆粒。
半導體複合材料之非極性有機聚合物與極性有機聚合物結構不同。非極性有機聚合物可為藉由聚合含有1或2個碳-碳雙鍵之未經取代烯烴單體製成之任何均聚物，或藉由聚合兩種或更多種不同的獨立地含有1或2個碳-碳雙鍵之未經取代烯烴單體製成之任何共聚物。各所述烯烴單體可獨立地為無環或環狀的。無環烯烴單體可為直鏈或分支鏈的，且直鏈烯烴單體可為α-烯烴或直鏈二烯。非極性有機聚合物可不含矽原子，可替代地，可於其中含有共聚之烯烴官能性可水解矽烷共聚單體或於其上含有接枝之烯烴官能性可水解矽烷共聚單體。
在一些態樣中，非極性有機聚合物可為非極性基於乙烯或基於丙烯之聚合物。非極性基於乙烯之聚合物基本上由以下組成：50至100重量%（wt%）衍生自乙烯（H2
C=CH2
）之構成單元及50至0 wt%分別衍生自除乙烯之外之至少一種未經取代烯烴共聚單體及/或烯烴官能性可水解矽烷共聚單體之構成單元。烯烴共聚單體可為未經取代(C3
-C20
)烯烴，可替代地未經取代(C4
-C20
)烯烴，可替代地未經取代(C4
-C8
)烯烴，可替代地1-丁烯，可替代地1-己烯，可替代地1-辛烯。非極性基於乙烯之聚合物可為聚乙烯均聚物或乙烯/α-烯烴共聚物。非極性基於乙烯之聚合物可不含矽原子，可替代地可於其中含有共聚之烯烴官能性可水解矽烷共聚單體或於其上含有接枝之烯烴官能性可水解矽烷共聚單體。非極性基於丙烯之聚合物可基本上由以下組成：50至100 wt%衍生自丙烯（H2
C=CHCH3
）之構成單元及50至0 wt%衍生自烯烴共聚單體之構成單元，所述烯烴共聚單體為選自以下之烴：乙烯、(C4
-C20
) α-烯烴、(C4
-C20
)二烯及其中之任何兩者或更多者之組合。
在半導體複合材料中，極性有機聚合物基本上由非極性單體單元及極性共聚單體單元組成。極性有機聚合物可藉由聚合未經取代烯烴單體及極性共聚單體來製成。極性有機聚合物可為極性基於乙烯之聚合物，諸如包括乙烯屬單體單元及不飽和羧酸酯（或羧酸）共聚單體單元（諸如彼等衍生自不飽和羧酸酯之共聚單體單元）之乙烯/不飽和羧酸酯共聚物。極性有機聚合物中之極性共聚單體單元之比例以極性有機聚合物之總重量計可為5至40 wt%，可替代地20至35 wt%，可替代地25至31 wt%。極性有機聚合物中之極性共聚單體單元與非極性單體單元之比例足以使至少50 wt%、可替代地至少75 wt%、可替代地至少90 wt%、可替代地至少95 wt%極性有機聚合物不混溶於半導體複合材料之非極性有機聚合物中。不混溶於半導體複合材料之非極性有機聚合物中之極性有機聚合物之wt%可根據稍後所描述之相形態學測試法藉由掃描電子顯微鏡法（SEM）來測定。
下文將某些本發明實施例描述為用於容易交叉參考之編號態樣。
態樣1.一種半導體複合材料，其包括以下或基本上由以下組成：（A）第一相中之非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯之聚合物）；（AA）第二相中之極性基於乙烯之共聚物，其至少部分不混溶於第一相中；及導電有效量之（B）超低可濕性碳黑（ULW-CB），藉由布厄特（Brunauer-Emmett-Teller，BET）氮氣表面積測試法所量測（稍後描述），其BET氮氣表面積為35至190平方公尺/公克（m2
/g）；且藉由吸油值測試法所量測（稍後描述），吸油值（OAN）為115至180毫升油/100公克（mL/100 g）（115至180立方公分/100公克（cc/100 g））。（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯之聚合物）之特徵可在於：藉由稍後描述之表面能測試法所量測，表面能之極性組分大於0至小於或等於5毫焦/平方公尺（mJ/m2
）。（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯之聚合物）可為具有單峰分子量分佈（MWD，Mw
/Mn
）之單組分聚合物，諸如單一低密度聚乙烯（LDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）或高密度聚乙烯（HDPE）。可替代地，（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯之聚合物）可為具有多峰MWD（Mw
/Mn
）聚合物之多組分聚合物，諸如雙峰LDPE中之多組分聚合物。（A）之多峰MWD聚合物實施例可在單個反應器中使用兩種不同之催化劑（例如，齊格勒－納他催化劑（Ziegler-Natta catalyst）及茂金屬催化劑或兩種不同之茂金屬催化劑）或在兩種不同反應器條件下之相同催化劑來製成，或在兩個不同反應器中製成，或可藉由將兩種不同之單峰MWD聚合物摻合在一起來製成，諸如摻合單峰MWD LDPE及單峰MWD線性低密度聚乙烯（LLDPE）。（AA）極性基於乙烯之共聚物可為具有單峰MWD（Mw
/Mn
）之單組分共聚物，諸如具有單峰MWD之乙烯/不飽和羧酸酯共聚物，或具有多峰（MWD，Mw
/Mn
）之多組分共聚物，諸如兩種不同反應器中製成之兩種不同的乙烯/甲酸乙烯酯共聚物，或乙烯/甲酸乙烯酯共聚物及乙烯/(甲基)丙烯酸烷酯共聚物之組合。乙烯/甲酸乙烯酯共聚物中之各種可獨立地為乙烯/乙酸乙烯酯（EVA）共聚物。乙烯/(甲基)丙烯酸烷酯共聚物中之各種可獨立地為乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物或乙烯/甲基丙烯酸乙酯共聚物。
態樣2.如態樣1所述之半導體複合材料，其中（B）ULW-CB之特徵在於限制（i）至（iii）中之任一個：（i）藉由BET氮氣表面積測試法所量測，（B）ULW-CB之BET氮氣表面積為40至63 m2
/g；且藉由吸油值測試法所量測，OAN為120至150 mL/100 g；（ii）藉由BET氮氣表面積測試法所量測，（B）ULW-CB之BET氮氣表面積為120至180 m2
/g；且藉由吸油值測試法所量測，OAN為150至175 mL/100 g；及（iii）（B）ULW-CB為具有（i）及（ii）之ULW-CB摻合物。（i）之一實例為LITX 50導電添加劑。（ii）之一實例為LITX 200導電添加劑。（iii）之一實例為LITX 50及LITX 200導電添加劑之混合物。LITX 50及LITX 200導電添加劑為用於鋰離子電池之電極中之來自卡博特公司之碳黑產品。LITX 50導電添加劑具有以下且在一些態樣中（B）ULW-CB之特徵在於以下：藉由BET氮氣表面積測試法所量測，BET氮氣表面積為45至60 m2
/g；且藉由吸油值測試法所量測，OAN為125至145 mL/100 g。LITX 200導電添加劑具有以下且在一些態樣中（B）ULW-CB之特徵在於以下：藉由BET氮氣表面積測試法所量測，BET氮氣表面積為125至175 m2
/g；且藉由吸油值測試法所量測，OAN為152至172 mL/100 g。
態樣3.一種半導體複合材料，其包括以下或基本上由以下組成：（A）第一相中之非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯之聚合物）；（AA）第二相中之極性基於乙烯之共聚物，其至少部分不混溶於第一相中；及導電有效量之（B）超低可濕性碳黑（ULW-CB），其具有特徵在於以下之表面可濕性概況：根據可濕性測試法（稍後描述）藉由反氣相層析法（IGC）所量測，在0.02表面覆蓋率下之可濕性為≤ 0.0101，且在0.04表面覆蓋率下之可濕性為≤ 0.0101，且在0.06表面覆蓋率下之可濕性為≤ 0.0099，且在0.08表面覆蓋率下之可濕性為≤ 0.0111，且在0.10表面覆蓋率下之可濕性為≤ 0.0113。
態樣4.如態樣1至3中任一項所述之半導體複合材料，其中（B）ULW-CB之特徵在於限制（i）至（vii）中之任一個：（i）藉由BET氮氣表面積測試法所量測，BET氮氣表面積為40至180 m2
/g，可替代地40至63 m2
/g，可替代地150至175 m2
/g；（ii）藉由吸濕量測試法（稍後描述）所量測，吸水量為400至2400百萬分率（ppm，重量），可替代地450至1,000 ppm，可替代地501至600 ppm；（iii）特徵在於以下之表面可濕性概況：根據可濕性測試法藉由IGC所量測，在0.02表面覆蓋率下之可濕性為≤ 0.0058，且在0.04表面覆蓋率下之可濕性為≤ 0.0070，且在0.06表面覆蓋率下之可濕性為≤ 0.0075，且在0.08表面覆蓋率下之可濕性為≤ 0.0086，且在0.10表面覆蓋率下之可濕性為≤ 0.0091；可替代地，特徵在於以下之表面可濕性概況：根據可濕性測試法藉由IGC所量測，在0.02表面覆蓋率下之可濕性為≤ 0.0014，且在0.04表面覆蓋率下之可濕性為≤ 0.0039，且在0.06表面覆蓋率下之可濕性為≤ 0.0051，且在0.08表面覆蓋率下之可濕性為≤ 0.0061，且在0.10表面覆蓋率下之可濕性為≤ 0.0069；（iv）（i）及（ii）兩者；（v）（i）及（iii）兩者；（vi）（ii）及（iii）兩者；（vii）（i）、（ii）及（iii）之組合。LITX 50及LITX 200導電添加劑獨立地具有前述表面可濕性概況。在一些態樣中，表徵（B）ULW-CB以使得在半導體複合物中以10 wt%之量所量測之（B）ULW-CB之總BET氮氣表面積小於6.0 m2
/g，如藉由BET氮氣表面積測試法所量測。（B）ULW-CB相對於現有碳黑亦具有極低吸濕量。
態樣5.如態樣1至4中任一項所述之半導體複合材料，其除了超低可濕性碳黑之外不含任何碳黑。
態樣6.如態樣1至5中任一項所述之半導體複合材料，其特徵在於限制（i）至（v）中之任一個：（i）包括以下或基本上由以下組成：61.0至99.0 wt%（A）非極性聚烯烴聚合物及（AA）極性基於乙烯之聚合物之組合；及以半導體複合材料之總重量計39.0至1.0 wt%（B）ULW-CB；其中（A）及（AA）之組合具有以（A）及（AA）之組合重量計5至95 wt%（A）及95至5 wt%（AA）；（ii）（A）非極性聚烯烴聚合物為非極性基於乙烯之聚合物；（iii）（i）及（ii）兩者；（iv）（A）非極性聚烯烴聚合物為非極性基於丙烯之聚合物；及（v）（i）及（iv）兩者。在一些態樣中，所述組合具有以（A）及（AA）之組合重量計35至55 wt%（A）及65至45 wt%（AA），可替代地39至51 wt%（A）及61至49 wt%（AA）。舉例而言，所述組合可具有以（A）及（AA）之組合重量計50 wt%（A）及50 wt%（AA），可替代地45 wt%（A）及55 wt%（AA），可替代地40 wt%（A）及60 wt%（AA）。在一些態樣中，含有前述組合中之任一個之半導體複合材料可具有以半導體複合材料之總重量計1.5至小於15 wt%（B）ULW-CB，可替代地1.9至11 wt%（B）ULW-CB。舉例而言，在一些態樣中，含有前述組合中之任一個之半導體複合材料可具有以半導體複合材料之總重量計2 wt%、可替代地5 wt%、可替代地7 wt%、可替代地10.0 wt%（B）ULW-CB。
態樣7.如態樣1至6中任一項所述之半導體複合材料，其進一步包括以下或基本上由以下組成：選自以下之至少一種添加劑：（C）塑性體；（D）抗氧化劑；（E）有機過氧化物；（F）阻焦劑；（G）烯基官能性助劑；（H）成核劑；（I）加工助劑；（J）增量油；（K）穩定劑（例如，抑制紫外（UV）光相關降解之化合物）。至少一種添加劑至少在組成上不同於成分（A）、（AA）及（B）。
態樣8.如態樣1至7中任一項所述之半導體複合材料，其特徵在於以下：藉由體積電阻率測試法（稍後描述）所量測，在10.0 wt%導電有效量下之log(體積電阻率)為＜3.0 log(歐姆—公分（Ohm-centimeter，Ohm-cm）)，或在7 wt%導電有效量下為＜ 4.0 log(Ohm-cm)，或在5 wt%導電有效量下為＜ 10.0 log(Ohm-cm)，或在2.0 wt%導電有效量下為＜ 15.5 log(Ohm-cm)，其中（B）ULW-CB之導電有效量係以半導體複合材料之總重量計。在一些態樣中，態樣8之log(體積電阻率)為在10.0 wt%導電有效量下1.5至2.3 log(Ohm-cm)，或在7 wt%導電有效量下1.7至3.1 log(Ohm-cm)，或在5 wt%導電有效量下3.5至9.0 log(Ohm-cm)，或在2.0 wt%導電有效量下13.5至14.4 log(Ohm-cm)，其中（B）ULW-CB之導電有效量係以半導體複合材料之總重量計。在一些態樣中，態樣8之半導體複合材料之特徵在於由前一句中之前述範圍中之各者組成之log(體積電阻率)概況。
態樣9.如態樣1至8中任一項所述之半導體複合材料，其特徵在於以下：log(體積電阻率)在5.0至10.0 m2
/g複合物中之碳黑之總BET N2表面積下為≤ 10 Log(Ohm-cm)；或在2.0至5.0 m2
/g複合物中之碳黑之總BET N2表面積下為≤ 12 Log(Ohm-cm)；或在0.5至2.0 m2
/g複合物中之碳黑之總BET N2表面積下為≤ 15 Log(Ohm-cm)。在一些態樣中，態樣9之log(體積電阻率)在5.0至10.0 m2
/g複合物中之碳黑之總BET N2表面積下為5.1至5.9 Log(Ohm-cm)；或在2.0至5.0 m2
/g複合物中之碳黑之總BET N2表面積下為2.5至8.5 Log(Ohm-cm)；或在0.5至2.0 m2
/g複合物中之碳黑之總BET N2表面積下為13.6至14.6 Log(Ohm-cm)。在一些態樣中，態樣9之半導體複合材料之特徵在於由前一句中之前述範圍中之各者組成之log(體積電阻率)概況。
態樣10.一種製造如態樣1至9中任一項所述之半導體複合材料之方法，所述方法包括將（B）超低可濕性碳黑（ULW-CB）混合至（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯之聚合物）及（AA）極性基於乙烯之共聚物之熔體中，得到作為包括成分（A）、（AA）及（B）之熔融摻合物之半導體複合材料。在一些態樣中，所述方法進一步包括將一或多種添加劑（例如，成分（C）至（K）中之一或多種）混合至（A）及（AA）之熔體中。所述方法亦可包括擠壓熔融摻合物，得到半導體複合材料之擠壓物。在一些態樣中，所述方法進一步包括允許熔融摻合物或擠壓物冷卻，分別得到固體摻合物或固體擠壓物。
態樣11.一種交聯聚乙烯產品，其為固化如態樣1至9中任一項所述之半導體複合材料之產物。在一些態樣中，半導體複合材料受到固化且進一步包括0.1至3 wt%（E）有機過氧化物及分別不超過98.80 wt%或98.75 wt%（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯之聚合物）及（AA）極性基於乙烯之共聚物之組合。
態樣12.一種製品，其包括成型形式之如態樣1至9中任一項所述之或藉由如態樣10所述之方法製成之半導體複合材料，或如態樣11所述之交聯聚乙烯產品。成型形式之製品可為圓柱形、螺旋形或不規則形狀。在一些態樣中，製品可為如態樣13所述之電導體器件之半導體層（下文）。在一些態樣中，製品可為如態樣13所述之電導體器件。
態樣13.一種電導體器件，其包括導電芯及至少部分地覆蓋所述導電芯之半導體層，其中半導體層之至少一部分包括如態樣1至9中任一項所述之或藉由如態樣10所述之方法製成之半導體複合材料，或如態樣11所述之交聯聚乙烯產品。當半導體複合材料用作電力傳輸/配線電纜（包含低壓、中壓、高壓及超高壓）中之屏蔽層（導體屏蔽件或絞合線屏蔽件；絕緣屏蔽件）及保護套時，電導體器件之半導體層中之半導體複合材料之量可為有效提供導電性以耗散電荷之量。有效量可為足以使半導體複合材料達成小於100,000 Ohm-cm、可替代地大於0至小於100,000 Ohm-cm、可替代地＞ 0至小於50,000 Ohm-cm之體積電阻率之量。半導體層可由單層構成，其至少一部分為本發明之複合材料或產品；或由多層組成，其至少一層包括本發明之複合材料或產品。電導體器件可為塗絲或電力電纜。電導體器件可用於電力傳輸/配線應用，包含低壓、中壓、高壓及超高壓應用。
態樣14.一種導電方法，所述方法包括在如態樣13所述之電導體器件之導電芯上施加電壓以便產生通過導電芯之電流。所施加之電壓可為低電壓（＞ 0至＜ 5千伏（kV））、中電壓（5至＜ 69 kV）、高電壓（69至230 kV）或特高電壓（＞ 230 kV）。
態樣15.一種熱循環半導體複合材料，其藉由使如態樣1至9中任一項所述之半導體複合材料經受熱循環來製成，所述熱循環包括將半導體複合材料加熱至170℃至190℃達1至5分鐘，且隨後冷卻至30℃，得到冷卻之熱循環半導體複合材料。視情況，可對冷卻之熱循環半導體複合材料重複加熱步驟1次或更多次。稍後在熱循環測試法中描述熱循環之實例。
如前述態樣中任一項所述之非極性聚烯烴聚合物可為非極性基於乙烯之聚合物，可替代地非極性基於丙烯之聚合物，可替代地非極性基於乙烯之聚合物及非極性基於丙烯之聚合物之摻合物。
在半導體複合材料之情形中，「基本上由……組成」意謂半導體複合材料含有小於5.0 wt%、可替代地小於1.0 wt%、可替代地不含（亦即，不含有任何添加或可偵測量，例如0.0 wt%）除（AA）極性基於乙烯之共聚物之外之極性有機共聚物，且含有小於5.0 wt%、可替代地小於1.0 wt%、可替代地不含（亦即，不含有任何添加或可偵測量，例如0.0 wt%）除（A）非極性聚烯烴聚合物之外之非極性有機聚合物。半導體複合材料亦可不含極性有機均聚物（例如，聚酯或聚醯胺）。舉例而言，半導體複合材料不含極性有機共聚物，其中單體及一或多種共聚單體中之至少一種每分子含有一個鹵素原子（例如，F、Cl、Br或I）及/或碳鍵結雜原子基團諸如（醇基之）C-O、（環氧基或醚基之）C-O-C、（醛或酮基之）C=O、（羧酸基團之）C(=O)-O、（羧醯胺基之）C(=O)-N、（脲基之）N-C(=O)-N、（胺基之）C-N、（亞胺基或肟基之）C=N、（脒基之）C(=N)-N、（胍基之）N-C(=N)-N、（腈基）之C≡N、（硫代甲酸基或酯基之）C(=O)-S、（硫醇基之）C-S、（伸硫基之）C-S-C或所述巨分子之集合。在一些實施例中，半導體複合材料亦不含聚(芳乙烯)，諸如聚苯乙烯。
「聚合物」意謂均聚物或共聚物。均聚物為由衍生自僅一種單體且無共聚單體之單體單元構成之巨分子。共聚物為具有單體單元及共聚單體單元之巨分子，其中單體單元係藉由聚合第一單體來製成，且共聚單體單元係藉由聚合一或多種不同之第二單體或稱作共聚單體之更多種單體來製成。聚合物亦包含所述巨分子之集合。單體及共聚單體為可聚合分子。單體單元（monomeric unit）亦稱為單體單元（monomer unit）或「聚體（mer）」，為單一單體分子向一或多個巨分子之結構所貢獻（衍生）之最大構成單元。共聚單體單元（comonomeric unit）亦稱為共聚單體單元（comonomer unit）或「共聚體（comer）」，為單一共聚單體分子向一或多個巨分子之結構所貢獻（衍生）之最大構成單元。各單元典型地為二價的。「二元共聚物」為由單體及一種共聚單體製成之共聚物。「三元共聚物」為由單體及兩種不同共聚單體製成之共聚物。基於乙烯屬之共聚物為此類共聚物，其中單體單元係衍生自單體乙烯（CH2
=CH2
）且平均每分子包括至少50重量%巨分子，且共聚單體單元係衍生自本文所描述之一或多種共聚單體且平均每分子包括＞ 0至最多50重量%巨分子。
術語「固化」及「交聯」在本文中可互換使用以意謂形成交聯產物(網狀聚合物)。
「導電有效量」意謂半導體複合材料中之超低可濕性碳黑之量足以超過其滲濾閾值（percolation threshold）。亦即，超低可濕性碳黑之量本身足以使得能夠經由ULW-CB導電通過半導體複合材料。在設置於電導體上之半導體層中，具有導電有效量之半導體複合材料應達成小於100,000 Ohm-cm之體積電阻率。
除非另外確切地說明，否則在未經歷熱循環之樣品上以log(Ohm-cm)為單位量測「log(體積電阻率)」。其有時書寫為「log(體積電阻率)（無熱循環）」。為消除所有疑問，在編號態樣及申請專利範圍中所表示之log(Ohm-cm)值為log(體積電阻率)（無熱循環）值。
「(甲基)丙烯酸酯」包含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及其組合。(甲基)丙烯酸酯可為未經取代的。
「極性有機共聚物」：由一種單體及0、1或更多種共聚單體製備之巨分子，其中單體及一或多種共聚單體中之至少一種每分子含有鹵素原子（例如，F、Cl、Br或I）；及/或碳鍵結雜原子基團，諸如（醇基之）C-O、（環氧基或醚基之）C-O-C、（醛或酮基之）C=O、（羧酸基或酯基之）C(=O)-O、（羧醯胺基之）C(=O)-N、（脲基之）N-C(=O)-N、（胺基之）C-N、（亞胺基或肟基之）C=N、（脒基之）C(=N)-N、（胍基之）N-C(=N)-N、（腈基）之C≡N、（硫代甲酸基或酯基之）C(=O)-S、（硫醇基之）C-S、（伸硫基之）C-S-C或所述巨分子之集合。
「概況」：以與某種物質之特定特徵相關之量化形式表示資訊。
半導體複合材料。其包括以下或基本上由以下組成：作為成分（A）之單一非極性聚合物、作為成分（AA）之單一極性聚合物；且含有（B）超低可濕性碳黑（ULW-CB）之滲濾有效性負載量。複合材料可視情況包括以下或基本上由以下組成：諸如添加劑（C）至（K）之添加劑中之零、一或多種。半導體複合材料之總重量為100.00 wt%。
半導體複合材料可藉由許多不同方式製成。在一些態樣中，半導體複合材料可藉由以下製成：將（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯或基於丙烯之聚合物）及（AA）極性基於乙烯之共聚物之熔體與（B）超低可濕性碳黑（ULW-CB）及任何視情況選用之成分（例如，成分（C）至（K）中之任何零、一或多種）混合，得到作為成分（A）、（AA）、（B）及任何視情況選用之成分之混合物的半導體複合材料。混合可包括混配、捏合或擠壓。為促進混合，可在（A）或（AA）之一部分中以添加劑母料之形式或在除（A）以外之非極性載體樹脂中以分散液之形式提供一或多種成分（例如，（B）、添加劑（C）、（D）、（E）等）。非極性載體樹脂可為聚丙烯聚合物。
可製成含有一或多種視情況選用之成分諸如添加劑（C）至（K）之半導體複合材料之另一種方法為製造由（A）、（AA）及（B）超低可濕性碳黑（ULW-CB）組成之未熔融形式之半導體複合材料，諸如呈丸粒形式，且使未熔融形式與視情況選用之成分接觸。接觸可包括浸泡、浸吸或注射。接觸可在約20℃至100℃之溫度下進行0.1至100小時，例如60℃至80℃下進行0.1至24小時。
半導體複合材料可製備為單部分調配物，可替代地多部分調配物，諸如雙部分調配物，可替代地三部分調配物。單部分調配物含有半導體複合材料實施例之所有成分。多部分調配物含有多個部分，其中不同部分中具有不同之或一定量之半導體複合材料實施例之成分。若需要，可將多部分調配物之不同部分組合以得到單部分調配物。不存在此等調配物之一或多個部分為何無法包含任何組合之成分之任何固有原因。
半導體複合材料可呈分隔固體形式或呈連續形式。分隔固體形式可包括顆粒、丸粒、粉末或其任何兩者或更多者之組合。連續形式可為模製部件（例如，吹模部件）或擠壓部件（例如，電導體器件之絕緣層）。半導體複合材料可藉由輻射固化或有機過氧化物/熱固化來交聯。若需要，可將半導體複合材料冷卻至儲存溫度（例如，23℃）且儲存1小時、1週、1月或更長之時段。
成分（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯或基於丙烯之聚合物）。（A）非極性聚烯烴聚合物可為單組分非極性基於乙烯或基於丙烯之聚合物（具有單峰分子量分佈）或兩種或更多種所述非極性聚烯烴聚合物之摻合物。各（A）非極性聚烯烴聚合物可為可交聯或交聯（固化）之單相或多相（例如，非晶相及結晶相）材料。共聚物包含二元共聚物、三元共聚物等。
（A）非極性聚烯烴聚合物可為含有99至100 wt%乙烯屬單體單元之聚乙烯均聚物。聚乙烯均聚物可為藉由配位聚合製成之高密度聚乙烯（HDPE）均聚物或藉由自由基聚合製成之低密度聚乙烯（LDPE）均聚物。
可替代地，（A）非極性聚烯烴聚合物可為含有50至＜ 100 wt%乙烯屬單體單元及50至0 wt% (C3
-C20
) α-烯烴衍生之共聚單體單元之乙烯/α-烯烴共聚物。（A）之乙烯/α-烯烴共聚物實施例可為線性低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）或高密度聚乙烯（HDPE）。可替代地，聚乙烯聚合物可為低密度聚乙烯（LDPE）。乙烯/α-烯烴（alpha-olefin/「α‑olefin」）互聚物，其α-烯烴含量以整個共聚體重量計為至少1 wt%、至少5 wt%、至少10 wt%、至少15 wt%、至少20 wt%或至少25 wt%。此等互聚物之α-烯烴含量以整個共聚體重量計可為小於50 wt%、小於45 wt%、小於40 wt%或小於35 wt%。示意性乙烯/α-烯烴互聚物為乙烯/丙烯、乙烯/1-丁烯、乙烯/1-己烯、乙烯/1-辛烯、含有20至1 wt%二烯共聚單體單元之乙烯/二烯、乙烯/丙烯/1-辛烯、乙烯/丙烯/1-丁烯、乙烯/1-丁烯/1-辛烯、含有50至100 wt%乙烯單體單元、49至＞ 0 wt%丙烯共聚單體單元及20至1 wt%二烯共聚單體單元之乙烯/丙烯/二烯（EPDM）。用於獨立地在乙烯/二烯共聚物或在EPDM中製造二烯共聚單體單元之二烯可為1,3-丁二烯、1,5-己二烯、1,7-辛二烯、亞乙基降冰片烯、二環戊二烯、乙烯基降冰片烯或其任何兩者或更多者之組合。
（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯或基於丙烯之聚合物）之乙烯/α-烯烴共聚物態樣之(C3
-C20
) α-烯烴可為式（I）化合物：H2
C=C(H)-R （I），其中R為直鏈(C1
-C18
)烷基。(C1
-C18
)烷基為具有1至18個碳原子之單價未經取代烯烴。R基團之實例為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基及十八烷基。在一些實施例中，(C3
-C20
) α-烯烴為1-丙烯、1-丁烯、1-己烯或1-辛烯；可替代地1-丁烯、1-己烯或1-辛烯；可替代地1-丁烯或1-己烯；可替代地1-丁烯或1-辛烯；可替代地1-己烯或1-辛烯；可替代地1-丁烯；可替代地1-己烯；可替代地1-辛烯；可替代地1-丁烯、1-己烯及1-辛烯中之任何兩者之組合。可替代地，α-烯烴可具有環狀結構，諸如環己烷或環戊烷，產生諸如3-環己基-1-丙烯（烯丙基環己烷）及乙烯基環己烷之α-烯烴。(C3
-C20
) α-烯烴可用作共聚單體或單體。
可替代地，（A）非極性聚烯烴聚合物可為乙烯/烯烴官能性矽烷共聚物。用於製造乙烯/烯烴官能性矽烷共聚物之烯烴官能性矽烷共聚單體可為Chaudhary之WO 2016/200600 A1（2016年5月24日申請之PCT/US16/033879）之第[0019]段或Meverden等人之US 5,266,627之可水解矽烷單體。可將烯烴官能性可水解矽烷接枝（後反應器）至（A）之共聚物實施例上。可替代地，可使烯烴官能性可水解矽烷與乙烯及共聚單體共聚以直接製造含有可水解矽烷基之共聚物實施例。在一些態樣中，烯烴官能性可水解矽烷為乙烯基三甲氧基矽烷（VTMS）、乙烯基三乙氧基矽烷（VTES）、乙烯基三乙醯氧基矽烷或γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷，且可水解矽烷基為2-三甲氧基矽烷基乙基、2-三乙氧基矽烷基乙基、2-三乙醯氧基矽烷基乙基或3-三甲氧基矽烷基丙氧基羰基乙基或3-三甲氧基矽烷基丙氧基羰基丙基。
（A）非極性聚烯烴聚合物可為兩種或更多種不同（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯及/或基於丙烯之聚合物）之摻合物或利用兩種或更多種不同催化劑進行之聚合反應的反應產物。（A）非極性聚烯烴聚合物可在兩個或更多個反應器中製造，諸如非極性基於乙烯之聚合物，來自陶氏化學公司（The Dow Chemical Company）之ELITE™聚合物。
（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯或基於丙烯之聚合物）可藉由任何合適的方法製成，所述方法中之多種為已知的。任何習知或此後發現之用於生產聚乙烯聚合物之方法可用於製備（A）。典型地，生產方法包括一或多種聚合反應。舉例而言，LDPE可使用高壓聚合方法來製備。可替代地，LDPE可使用配位聚合方法來製備，所述方法係使用諸如齊格勒－納他、氧化鉻、茂金屬、後茂金屬催化劑之一或多種聚合催化劑進行的。合適溫度為0℃至250℃或30℃或200℃。合適壓力為大氣壓（101 kPa）至10,000大氣壓（約1,013兆帕斯卡（「MPa」））。在大部分聚合反應中，所採用之催化劑與可聚合烯烴(單體/共聚單體)之莫耳比為10-12
:1至10‑1
:1，或10-9
:1至10-5
:1。
（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯或基於丙烯之聚合物）之量可為半導體複合材料之總重量之35至94 wt%，可替代地40至65 wt%，可替代地45至55 wt%。
（AA）極性基於乙烯之共聚物。（AA）極性基於乙烯之聚合物可為包括乙烯屬單體單元及不飽和羧酸酯（或羧酸）共聚單體單元之乙烯/不飽和羧酸酯共聚物。（AA）極性基於乙烯之共聚物中之不飽和羧酸酯共聚單體單元之比例以（AA）之重量計可為5至40 wt%，可替代地20至35 wt%，可替代地25至31 wt%。乙烯屬單元可為（AA）之重量之95至60 wt%，可替代地80至65 wt%，可替代地75至69 wt%。各不飽和羧酸酯共聚單體可獨立地具有氫原子且每分子具有3至20個碳原子，亦即，(C3
-C20
)不飽和羧酸酯共聚單體。
衍生出（AA）之不飽和羧酸酯共聚單體單元之不飽和羧酸酯共聚單體可為乙烯基(C2
-C8
)羧酸酯，且乙烯/不飽和羧酸酯共聚物為乙烯-乙烯基(C2
-C8
)羧酸酯共聚物。在一些態樣中，乙烯基(C2
-C8
)羧酸酯為具有2至8個碳原子、可替代地2至4個碳原子之羧酸陰離子之乙烯酯。US 7,767,910 B2第2欄第34至50行提及甲酸乙烯酯之實例。乙烯基(C2
-C8
)羧酸酯可為乙烯基(C2
-C4
)羧酸酯，諸如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯或丁酸乙烯酯，且乙烯/不飽和羧酸酯共聚物可為乙烯-乙烯基(C2
-C4
)羧酸酯二元共聚物，可替代地乙烯-乙酸乙烯酯（EVA）二元共聚物，可替代地乙烯-丙酸乙烯酯二元共聚物，可替代地乙烯-丁酸乙烯酯二元共聚物。EVA二元共聚物基本上由乙烯衍生之單體單元及乙酸乙烯酯衍生之共聚單體單元組成。EVA二元共聚物之乙酸乙烯酯共聚單體單元含量以EVA二元共聚物之重量計可為5至40 wt%，可替代地20至35 wt%，可替代地25至31 wt%。可替代地或另外，藉由ASTM D1238-04所量測，（A）（例如，EVA二元共聚物）之熔融指數（190℃，2.16 kg）可為2至60 g/10 min.、可替代地5至40 g/10 min.。
可替代地，衍生出（AA）之不飽和羧酸酯共聚單體單元之不飽和羧酸酯共聚單體可為(甲基)丙烯酸烷酯，諸如(甲基)丙烯酸(C1
-C8
)烷酯，諸如丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸甲酯。(甲基)丙烯酸(C1
-C8
)烷酯可在諸如乙烯- (甲基)丙烯酸(C1
-C8
)烷酯共聚物（EAA）之乙烯/不飽和羧酸酯共聚物中找到。在一些態樣中，(C1
-C8
)烷基可為(C1
-C4
)烷基、(C5
-C8
)烷基或(C2
-C4
)烷基。EAA基本上由乙烯衍生之單體單元及一或多種不同類型之(甲基)丙烯酸(C1
-C8
)烷酯衍生之共聚單體單元（諸如丙烯酸乙酯及/或甲基丙烯酸乙酯共聚單體單元）組成。(C1
-C8
)烷基可為甲基、乙基、1,1-二甲基乙基、丁基或2-乙基己基。(甲基)丙烯酸酯可為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或其組合。(甲基)丙烯酸(C1
-C8
)烷酯可為丙烯酸乙酯，且EAA可為乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA），或(甲基)丙烯酸(C1
-C8
)烷酯可為甲基丙烯酸乙酯，且EAA可為乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物（EEMA）。EEA或EEMA之丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸乙酯共聚單體單元含量以EEA或EEMA二元共聚物之重量計分別可獨立地為5至40 wt%，可替代地20至35 wt%，可替代地25至31 wt%。
（AA）極性基於乙烯之聚合物之量可為半導體複合材料之總重量之70至98.9 wt%，可替代地40至94 wt%，可替代地45至60 wt%。
成分（B）：超低可濕性碳黑（ULW-CB）。ULW-CB如前所描述。（B）ULW-CB可為半導體複合材料之1.0至39 wt%，可替代地1.5至29 wt%，可替代地1.5至20.5 wt%，可替代地1.5至19 wt%，可替代地1.5至16 wt%，可替代地來自1.5至11 wt%，可替代地1.5至6 wt%。
在一些態樣中，半導體複合材料亦可含有除（B）ULW-CB之外之碳黑。所述其他碳黑之實例為Printex XE2碳黑（德固賽）、Black Pearls 1000碳黑（卡博特公司）、Vulcan XC 72碳黑（卡博特公司）、Ketjenblack EC600JD碳黑（阿克蘇諾貝爾）、Vulcan P碳黑（卡博特公司）、United 120碳黑（卡博特公司）、Denka Black碳黑（電化株式會社）、Vulcan XC 500碳黑或乙炔黑AB 100%-01碳黑（Soltex）。在其他態樣中，（B）ULW-CB不包含任何其他碳黑。
成分（C）：塑性體。（C）塑性體可為組合諸如類橡膠特性之彈性體及塑膠之品質與塑膠之處理能力之聚合物材料。在一些態樣中，（C）塑性體亦可為（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯或基於丙烯之聚合物）之實施例。（C）之實例為乙烯/α-烯烴共聚物、密度密度為0.905 g/cm3
且熔融指數（I2
）（ASTM D1238-04，190℃，2.16 kg）為0.9 g/10 min.之線性低密度聚乙烯（LLDPE），以DFNA-1477 NT形式獲自陶氏化學公司。在一些態樣中，半導體複合材料及交聯聚乙烯產品不含（C）。當存在時，（C）可為半導體複合材料之0.01至1.5 wt%，可替代地0.05至1.2 wt%，可替代地0.1至1.0 wt%。
視情況選用之成分（D）抗氧化劑。（D）抗氧化劑起向半導體複合材料及/或過氧化物固化之半導體產品提供抗氧化特性之作用。合適（D）之實例為雙(4-(1-甲基-1-苯乙基)苯基)胺（例如，NAUGARD 445）；2,2'-亞甲基-雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)（例如，VANOX MBPC）；2,2'-硫代雙(2-第三丁基-5-甲基苯酚)（CAS編號90-66-4，商業化LOWINOX TBM-6）；2,2'-硫代雙(6-第三丁基-4-甲基苯酚)（CAS編號90-66-4，商業化LOWINOX TBP-6）；三[(4-第三丁基-3-羥基-2,6-二甲基苯基)甲基]-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮（例如，CYANOX 1790）；季戊四醇肆(3-(3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥苯基)丙酸酯（例如，IRGANOX 1010，CAS編號6683-19-8）；3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-4-羥基苯丙酸2,2'-硫代二乙烷二基酯（例如，IRGANOX 1035，CAS編號41484-35-9）；及硫代二丙酸二硬脂基酯（「DSTDP」）。在一些態樣中，（D）為雙(4-(1-甲基-1-苯乙基)苯基)胺（例如，NAUGARD 445，商購自美國康乃狄克州丹伯里（Danbury, Connecticut, U.S.A.）之Addivant）。在一些態樣中，半導體複合材料及交聯聚乙烯產品不含（D）。當存在時，（D）可為半導體複合材料之0.01至1.5 wt%，可替代地0.05至1.2 wt%，可替代地0.1至1.0 wt%。
視情況選用之成分（E）：有機過氧化物。含有碳原子、氫原子及兩個或更多個氧原子且具有至少一個-O-O-基團之分子，其限制條件為當存在超過一個-O-O-基團時，各-O-O-基團經由一或多個碳原子間接鍵結於另一-O-O-基團；或所述分子之集合。若需要固化半導體複合材料，可將（E）有機過氧化物添加至半導體複合材料中，固化尤其包括將包括成分（A）、（B）及（E）之半導體複合材料加熱至或高於（E）有機過氧化物之分解溫度。（E）有機過氧化物可為式RO
-O-O-RO
單過氧化物，其中各RO
獨立地為(C1
-C20
)烷基或(C6
-C20
)芳基。各(C1
-C20
)烷基獨立地未經取代的或經1或2個(C6
-C12
)芳基取代。各(C6
-C20
)芳基為未經取代的或經1至4個(C1
-C10
)烷基取代。可替代地，（E）可為式RO
-O-O-R-O-O-RO
二過氧化物，其中R為二價烴基，諸如(C2
-C10
)伸烷基、(C3
-C10
)伸環烷基或伸苯基，且各RO
如上文所定義。（E）有機過氧化物可為雙(1,1-二甲基乙基)過氧化物；雙(1,1-二甲基丙基)過氧化物；2,5-二甲基-2,5-雙(1,1-二甲基乙基過氧基)己烷；2,5-二甲基-2,5-雙(1,1-二甲基乙基過氧基)己炔；4,4-雙(1,1-二甲基乙基過氧基)戊酸；丁酯；1,1-雙(1,1-二甲基乙基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷；過氧化苯甲醯；過氧苯甲酸第三丁酯；二第三戊基過氧化物（「DTAP」）；雙(α-第三丁基-過氧基異丙基)苯（「BIPB」）；異丙基異丙苯基第三丁基過氧化物；第三丁基異丙苯基過氧化物；二第三丁基過氧化物；2,5-雙(第三丁基過氧基)-2,5-二甲基己烷；2,5-雙(第三丁基過氧基)-2,5-二甲基己炔-3,1,1-雙(第三丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷；異丙基異丙苯基過氧化異丙苯；4,4-二(第三丁基過氧基)戊酸丁酯；或二(異丙基異丙苯基)過氧化物；或二異丙苯基過氧化物。（E）有機過氧化物可為二異丙苯基過氧化物。在一些態樣中，僅使用兩個或更多個（E）有機過氧化物之摻合物，例如第三丁基異丙苯基過氧化物及雙(第三丁基過氧基異丙基)苯之20:80（wt/wt）摻合物（例如LUPEROX D446B，商購自阿科瑪（Arkema））。在一些態樣中，至少一種、可替代地各（E）有機過氧化物含有一個-O-O-基團。在一些態樣中，半導體複合材料及交聯聚乙烯產品不含（E）。當存在時，（E）有機過氧化物可為半導體複合材料之0.05至3.0 wt%，可替代地0.1至3 wt%，可替代地0.5至2.5 wt%。典型地，當半導體複合材料進一步包括（D）抗氧化劑及（E）有機過氧化物時，（D）抗氧化劑與（E）有機過氧化物之重量/重量比小於2（（D）/（E）（wt/wt）＜ 2）。
視情況選用之成分（F）阻焦劑。抑制過早固化之分子或所述分子之集合。阻焦劑之實例為受阻苯酚；半受阻苯酚；TEMPO；TEMPO衍生物；1,1-二苯基乙烯；2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯（亦稱為α-甲基苯乙烯二聚體或AMSD）；及US 6277925B1第2欄第62行至第3欄第46行中所描述之含烯丙基化合物。在一些態樣中，半導體複合材料及交聯聚乙烯產品不含（K）。當存在時，（K）阻焦劑可為半導體複合材料之0.01至1.5 wt%，可替代地0.05至1.2 wt%，可替代地0.1至1.0 wt%。
視情況選用之成分（G）烯基官能性助劑。含有主結構或環子結構及一個、可替代地兩個或更多個與其鍵結之丙烯基、丙烯酸酯基及/或乙烯基之分子，其中子結構由碳原子及視情況選用之氮原子構成；或所述分子之集合。（D）習知助劑可不含矽原子。當（G）烯基官能性助劑可為如藉由限制（i）至（v）中之任一者所描述之丙烯基官能性習知助劑：（i）（G）為2-烯丙基苯基烯丙醚；4-異丙烯基-2,6-二甲基苯基烯丙醚；2,6-二甲基-4-烯丙基苯基烯丙醚；2-甲氧基-4-烯丙基苯基烯丙醚；2,2'-二烯丙基雙酚A；O,O'-二烯丙基雙酚A；或四甲基二烯丙基雙酚A；（ii）（G）為2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯或1,3-二異丙烯基苯；（iii）（G）為異三聚氰酸三烯丙酯（「TAIC」）；三聚氰酸三烯丙酯（「TAC」）；偏苯三甲酸三烯丙酯（「TATM」）；N,N,N',N',N'',N''-六烯丙基-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺（「HATATA」；亦稱為N2
,N2
,N4
,N4,N6
,N6
-六烯丙基-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺）；原甲酸三烯丙酯；季戊四醇三烯丙醚；檸檬酸三烯丙酯；或烏頭酸三烯丙酯；（iv）（G）為（i）中之丙烯基官能性助劑中之任何兩種之混合物。可替代地，（G）可為選自以下之丙烯酸酯官能性習知助劑：三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（「TMPTA」）、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（「TMPTMA」）、乙氧基化雙酚A二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、三(2-羥乙基)異三聚氰酸酯三丙烯酸酯及丙氧基化甘油基三丙烯酸酯。可替代地，（G）可為選自以下之乙烯基官能性習知助劑：具有至少50 wt% 1,2-乙烯基內容物之聚丁二烯，及三乙烯基環己烷（「TVCH」）。可替代地，（G）可為US 5,346,961或US 4,018,852中所描述之習知助劑。可替代地，（G）可為前述助劑之組合或任何兩種或更多種。在一些態樣中，半導體複合材料及交聯聚乙烯產品不含（G）。當存在時，（G）助劑可為半導體複合材料之0.01至4.5 wt%，可替代地0.05至2 wt%，可替代地0.1至1 wt%，可替代地0.2至0.5 wt%。
視情況選用之成分（H）成核劑。增強聚乙烯聚合物之結晶速率之有機或無機添加劑。（H）之實例為碳酸鈣、二氧化鈦、硫酸鋇、超高分子量聚乙烯、鄰苯二甲酸氫鉀、苯甲酸化合物、苯甲酸鈉化合物、雙環[2.2.1]庚烷-2,3-二甲酸二鈉、單甘油酸鋅及1,2-環己烷二甲酸、鈣鹽:硬脂酸鋅。在一些態樣中，半導體複合材料及交聯聚乙烯產品不含（H）。當存在時，（H）之濃度可為半導體複合材料之0.01至1.5 wt%，可替代地0.05至1.2 wt%，可替代地0.1至1.0 wt%。
視情況選用之成分（I）加工助劑。（I）之實例為含氟彈性體及Viton FreeFlow加工助劑，諸如來自美國德拉瓦州威明頓之科慕公司（The Chemours Company, Wilmington, Delaware, USA）之Viton FreeFlow 23。
視情況選用之成分（J）增量油。（J）之實例為礦物油、石蠟油及其組合。
視情況選用之成分（K）穩定劑。平均粒度為18至22奈米（nm）之微粒固體。（K）可為疏水化煙霧狀二氧化矽，諸如彼等以商品名CAB-O-SIL商購自卡博特公司之疏水化煙霧狀二氧化矽。（K）可為亦可具有阻燃作用之UV穩定劑。
半導體複合材料可獨立地基本上不由選自以下之一或多種視情況選用之添加劑中之各者組成、可替代地可進一步由0.005至0.5 wt%選自以下之一或多種視情況選用之添加劑中之各者組成：載體樹脂、腐蝕抑制劑（例如SnSO4
）、潤滑劑、抗結塊劑、抗靜電劑、助滑劑、塑化劑、增黏劑、界面活性劑、除酸劑、穩壓劑及金屬鈍化劑。
視情況選用之添加劑可用於向本發明之半導體複合材料及/或本發明之產品賦予一或多種有益特性。在一些態樣中，視情況選用之成分或添加劑中之任一種為之後用於實例中之彼成分或添加劑。
電導體器件：諸如用於低壓、中壓、高壓及特高壓電力傳輸應用之塗佈金屬線、電纜或電力電纜。「線」意謂導電材料之單絞合線或細絲，例如導電金屬，諸如銅或鋁，或單絞合線或光纖細絲。「電力電纜」包括設置於半導體層內之至少一根導線及可稱作絕緣層之覆蓋件。電導體器件可設計及構建成用於中壓、高壓或特高壓應用。合適之纜線設計之實例示於US 5,246,783；US 6,496,629；及US 6,714,707中。
電導體器件可自裏至外含有導電芯、內半導體層及視情況選用之內絕緣層。電導體器件之視情況選用之絕緣態樣可含有外半導體層及外絕緣層。導電芯可由一或多根金屬線構成。當導電芯「絞合」時，其含有兩根或更多根可細分成離散線束之金屬線。無論係否成束，導電芯中之各導線可單獨地塗佈有絕緣層，且/或離散束可塗佈有絕緣層。各絕緣層可獨立地為單層或多層覆蓋件、塗層或護套。一或多個絕緣層主要起保護或絕緣導電芯及一或多個半導體層遠離諸如日光、水、熱量、氧氣之外部環境、保護或絕緣其他導電材料（例如以防止短路）及/或保護或絕緣腐蝕性物質（例如化學煙霧）之作用。
自一個絕緣電導體器件覆蓋至下一個絕緣電導體器件之單層或多層覆蓋件可視其各別預期用途而定不同地配置。舉例而言，在截面中可見，絕緣電導體器件之多層覆蓋件可自其最內層至其最外層依序配置有以下組件：（與導電芯物理接觸之）內半導體層、包括交聯聚乙烯產品（本發明之交聯產物）之絕緣層、外半導體層、金屬屏蔽件及保護性護套。層及護套為周向及同軸（縱向）連續的。金屬屏蔽件（接地屏蔽件）為同軸連續的及周向連續（一層）或不連續（帶或線）的。當存在時，外半導體層可由可自絕緣層剝離之過氧化物交聯之半導體產品構成。
導電方法。本發明之導電方法可使用電導體器件，或可使用包含本發明之半導體複合材料或產品之不同電導體器件。
電導體器件可用於資料傳輸應用及/或用於電力傳輸應用，包含低壓、中壓、高壓及超高壓應用。
本發明之半導體複合材料及產品可用於各種其他應用，包含可用於容器、車輛部件及電子設備封裝中。
化合物包含其所有同位素及天然豐度以及富含同位素之形式。富集形式可具有醫學或防偽用途。
在一些態樣中，本文中之任何化合物、組合物、調配物、材料、混合物或反應產物可不含選自由以下組成之群之化學元素中之任一者：H、Li、Be、B、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Se、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、I、Cs、Ba、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、類鑭系元素及錒系元素；其限制條件為所述化合物、組合物、調配物、材料、混合物或反應產物所需之化學元素（例如，聚乙烯所需之C及H或醇所需之C、H及O）不計數在內。
除非另外指示，否則以下適用。可替代地，在不同實施例之前。AEIC意謂美國亞拉巴馬州伯明罕之愛迪生照明公司協會（Association of Edison Illuminating Companies, Birmingham, Alabama, USA）。ASTM意謂標準組織，美國賓夕法尼亞州西康舍霍肯之美國材料和試驗協會（ASTM International, West Conshohocken, Pennsylvania, USA）。IEC意謂標準組織，瑞士日內瓦之國際電工委員會（International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland）。ISO意謂標準組織，瑞士日內瓦之國際標準化組織（International Organization for Standardization）。任何比較實例僅用於說明目的且不為現有技術。不含或缺乏意謂完全不存在；替代地不可偵測。ICEA意謂絕緣電纜工程師協會（Insulated Cable Engineers Association）及英國倫敦之IHS Markit頒佈之標準。IUPAC為國際純化學和應用化學聯合會（International Union of Pure and Applied Chemistry）（美國北卡羅來納州三角研究園之IUPAC秘書處（IUPAC Secretariat, Research Triangle Park, North Carolina, USA））。可賦予准許選擇，而非命令式選擇。可操作意謂功能上能夠或有效的。視情況選用之（視情況）意謂不存在（或排除在外），可替代地存在（或包含）。特性系使用標準測試法及用於量測之條件（例如黏度：23℃及101.3 kPa）來量測。範圍包含其中所含之端點、子範圍及全部值及/或分數值，不包含分數值之整數之範圍除外。室溫：23℃± 1℃。當提及化合物時，經取代意謂每個取代具有至且包含替代氫之一或多個取代基。
半導體複合材料製備方法：藉由以下製備基本上由67 wt%（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯之聚合物）及33 wt%（B）ULW-CB組成之半導體複合材料實施例：使用C.W. Brabender預混合器在160℃下以50轉/分鐘（rpm）之混合速度熔融混合（A）及（B）20分鐘，得到（A）及（B）之濃縮母料。當（A）為非極性基於乙烯之聚合物時，此等熔融混合條件為良好適用的。可調節所述條件以確保諸如非極性基於丙烯之聚合物之（A）之其他實施例之適當熔融混合，諸如使用更高溫度（例如，200℃）。（A）及（B）之濃縮母料可與（AA）極性有機共聚物之熔體熔融混合，得到包括（A）、（AA）及（B）之半導體複合材料實施例。若需要，將濃縮之母料或半導體複合材料實施例與額外之獨立選擇之（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯或基於丙烯之聚合物）（其可與濃縮母料之（A）相同或不同）熔融混合，得到（B）ULW-CB濃度＞ 0至＜33 wt%之半導體複合材料之其他實施例。
丸粒製備方法。將藉由半導體複合材料製備方法製備之半導體複合材料配混至Brabender單螺桿擠壓機之料斗中，且在120℃下以25 rpm之螺桿速度擠壓半導體複合材料之熔體，得到作為熔融絞合線之半導體複合材料。當（A）為非極性基於乙烯之聚合物時，此等擠壓及絞合條件為良好適用的。可調節條件以確保諸如非極性基於丙烯之聚合物之（A）之其他實施例之適當擠壓及絞合，諸如使用更高溫度（例如，200℃）。將熔融絞合線進料至Brabender製粒機中，得到呈丸粒形式之第二本發明半導體複合材料。
浸泡方法。將50公克（g）以丸粒製備方法製備之第二本發明半導體複合材料丸粒及0.865 g（E）有機過氧化物添加至250毫升體積之氟化高密度聚乙烯（F-HDPE）瓶中。緊密地密封含有所述丸粒及（E）之瓶。使（E）有機過氧化物在70℃下浸泡至所述丸粒中達8小時，在0、2、5、10、20及30分鐘搖晃經密封瓶，得到作為有機過氧化物浸泡丸粒之第三本發明半導體複合材料。將有機過氧化物浸泡丸粒在23℃下儲存於F-HDPE瓶中直至需要進行測試。
交聯聚乙烯產品及壓縮模製板製備方法1：製備交聯聚乙烯產品之壓縮模製板以用於耗散因數測試。將15 g藉由浸泡方法1製備之有機過氧化物浸泡丸粒夾在兩個2毫米（mm）厚之聚(對苯二甲酸乙二酯)膜之間，得到夾層。將夾層置放至具有以下尺寸之模具中：180 mm×190 mm×0.5 mm。將含有夾層之模具置放於熱壓機之上板與下板之間且在120℃及0兆帕斯卡（MPa）之外加壓力下模製10分鐘，得到經預熱模具。將模具保持在120℃下、在5 MPa下達0.5分鐘，隨後在120℃下、在10 MPa下達0.5分鐘。使模具通氣8次，隨後將模具保持在180℃下、在10 MPa壓力下達約13分鐘以給予額外之固化，得到交聯聚乙烯產物。在10分鐘內在10 MPa下將模具自180℃冷卻至25℃，且移除呈壓縮模製板形式之交聯聚乙烯產物。根據以下方法測試耗散因數。
壓縮模製板製備方法：將原始材料樣品（例如，（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯或基於丙烯之聚合物）或（AA）極性有機聚合物）、（A）及（AA）組合或半導體複合材料置放於模具中，且在Grenerd液壓機中如下壓製：將壓機預熱至150℃；隨後在模具中無壓加熱樣品3分鐘，得到經加熱樣品；將經加熱樣品在0.689兆帕斯卡（MPa，100磅/平方吋（psi））壓力下壓製3分鐘，且隨後在17.2 MPa（2500 psi）壓力下壓製3分鐘；淬滅模具且將其保持在0.689 MPa壓力下在40℃下達3分鐘，得到樣品之壓縮模製板。
BET氮氣表面積測試法：使用Micromeritics加速表面積及孔率儀器（ASAP 2420）執行BET表面積分析。在分析之前在250℃下同時在真空下使樣品排氣。所述儀器採用給料樣品之靜態(體積)方法且量測可在液氮溫度下以物理方式吸附(物理吸附)於固體上之氣體之量。對於多點BET量測，在恆定溫度下在預先選擇之相對壓力點處量測氮氣吸收體積。相對壓力為所施加之氮氣壓力與在-196℃之分析溫度下之氮氣之蒸氣壓力之比率。
密度測試法：根據ASTM D792-13《藉由排氣量進行之塑膠密度及比重（相對密度）之標準測試方法（ Standard Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by Displacement ）》
方法B（用於測試除水以外之液體例如液體2-丙醇中之固體塑膠）進行量測：報導結果以公克/立方公分（g/cm3
）為單位。
熔融指數（190℃，2.16公斤（kg），「I2
」）測試法：對於非極性基於乙烯之聚合物，根據ASTM D1238-04《藉由擠壓求積儀進行之熱塑膠熔體流動速率之標準測試方法（ Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Platometer ）》
使用以前稱為「條件E」且亦稱為I2
之190℃/2.16 kg之條件進行量測。報導結果以所溶析公克/10分鐘（g/10 min.）為單位。除非使用230℃代替190℃，否則複製非極性基於丙烯之聚合物。
吸濕量測試法：藉由在真空烘箱中在100℃下乾燥碳黑樣品過夜來量測碳黑之吸濕量，量測經乾燥碳黑樣品之重量，將經乾燥碳黑樣品置放於具有良好控制之80%相對濕度（RH）及24℃溫度之腔室內達24小時，得到含濕氣碳黑樣品，稱重含濕氣碳黑樣品，且使用以下等式以百萬分之重量份為單位計算吸濕量：吸濕量=（含濕氣CB樣品之重量–經乾燥CB樣品之重量）除以經乾燥CB樣品之重量。
吸油值（OAN）測試法：使用ASTM D2414-04，利用鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）進行之程序A。
相形態測試法：使用掃描電子顯微鏡法（SEM）表徵半導體複合材料之相形態。為準備分析，首先使用剃刀片切開藉由壓縮模製板製備方法製備之壓縮模製板樣品以曝露其內部。在-80℃下在Leica Ultracut EM FC7冷凍超薄切片機中拋光經曝露內部。在FEI Nova NanoSEM 630電子顯微鏡中採集電子顯微照片，所述電子顯微鏡配備有以10千伏（kV）操作之鋯化鎢場發射電子源、Everhart-Thornley二次電子偵測器及低壓高對比度回散射電子偵測器。
流變學測試法：黏度對角頻率。用ARES振盪剪切流變儀進行動態振盪剪切流變以用於分析黏彈性行為。對於線性黏彈性區域內之應變，用平行板幾何結構（板直徑25 mm）使用針對0.1至100弧度/秒（rad/s）角頻率掃描在0.25%應變下之頻率進行振盪剪切量測。在160℃下執行量測。報導結果以帕斯卡-秒（Pa-s）為單位。
表面能測試法：使用Owens-Wendt方程自三個液體接觸角在23℃下進行量測。藉由壓縮模製板製備方法（先前所描述）製造（A）非極性聚烯烴聚合物（例如，非極性基於乙烯或基於丙烯之聚合物）樣品板。使用OWENS-WENDT方法基於液體接觸角計算樣品之表面能。使用人工基線在亮度=100、對比度=80及框率=50下在KRUSS DSA100液滴形狀分析儀（測角計）上藉由不濡液滴量測接觸角。三種液體為水、甲醯胺及二碘甲烷且為具有0.5毫米（mm）不鏽鋼/聚合物針頭之塔狀裝置所使用。使用橢圓（切線1）方法擬合接觸角。對於各液體，分析至少6個液滴，且報導結果之平均值。使用平均值以藉由OWENS-WENDT方法計算表面能。
熱循環測試法：在銅模具（置放於液壓機內）中在180℃下無壓加熱半導體複合材料樣品3分鐘，隨後在0.689 MPa（100 psi）之壓力下加熱3分鐘，且在17.2 MPa（2500 psi）之壓力下加熱3分鐘。接著在0.689 MPa（100 psi）之壓力下將樣品淬滅至40℃。重複此熱循環兩次，得到熱循環樣品。
體積電阻率測試法：使用具有2點探針之Keithley 2700 Integra系列數位萬用錶量測具有低電阻率（＜108
Ohm-cm（Ω·cm））之兩種相同材料樣品之電阻率。塗覆銀漆（導電銀＃4817N）以將樣品與電極之間之接觸電阻降至最低，其中樣品為樣品厚度為1.905至1.203 mm（75密耳至80密耳），長度為101.6 mm且寬度為50.8 mm之藉由壓縮模製板製備方法製備之壓縮模製板。使用與使用圓盤樣品之型號8009電阻率測試腔室耦合之Keithley Model 6517B靜電計量測具有高電阻率（＞108
Ω·cm）之樣品之電阻率，其中樣品為製備為厚度為1.905至1.203 mm（75密耳至80密耳）且直徑為63.5 mm之藉由壓縮模塑板製備方法製備之壓縮模製板樣品之圓盤。
可濕性測試法：使用利用均來自美國賓夕法尼亞州阿倫敦（Allentown, Pennsylvania, USA）之Surface Measurement Systems, Ltd.之IGC表面能分析儀儀器及SEA分析軟體進行之反氣相層析（IGC）法。材料之總表面能（g（總））為兩種組分之總和，亦即分散組分（g（分散））及極性成分（g（極性））：g（總）=g（極地）+g（分散）。用以下四種烷烴氣體探針量測g（分散）組分：癸烷、壬烷、辛烷及庚烷，且用Dorris及Gray法量測g（分散）（見下文）。用以下兩種極性氣體探針量測g（極性）組分：乙酸乙酯及二氯甲烷，且基於van Oss方法用Della Volpe量表（D.J. Burnett等人, 《AAPS醫藥學科學技術（AAPS PharmSciTech）》, 2010, 13, 1511-1517；G. M. Dorris等人 《膠體與介面科學期刊（J. Colloid Interface Sci.）》 1980, 23, 45-60；C. Della Volpe等人, 《膠體與介面科學期刊》, 1997, 195, 121-136）分析g（極性）。將約10至20毫克（mg）量之純碳黑測試樣品裝入單獨之矽烷化玻璃柱（300 mm長×4 mm內徑）中。將碳黑填充柱在100℃及0%相對濕度下用氦載氣預處理2小時以使樣品歸一化。用10標準立方公分/分鐘（sccm）之總氦氣流速執行量測，且使用甲烷以用於怠體積校正。在100℃及0%相對濕度下量測組分。量測碳黑之表面能作為表面覆蓋率之函數，n/nm，其中n為氣體探針之吸附量，nm為碳黑之單層容量。作為表面覆蓋率之函數之表面能之分佈揭露碳黑表面之不均勻性。 實例
來自卡博特公司之Vulcan XC 500爐碳黑。藉由BET氮氣表面積測試法所量測，BET氮氣表面積為65 m2
/g；藉由ASTM D2414-04所量測，OAN為148 mL/100 g；且藉由吸濕量測試法所量測，吸濕量為10,000 ppm；且表面可濕性概況之特徵在於：在0.02表面覆蓋率下之可濕性= 0.0115，且在0.04表面覆蓋率下之可濕性= 0.0101，且在0.06表面覆蓋率下之可濕性= 0.0099，且在0.08表面覆蓋率下之可濕性= 0.0111，且在0.10表面覆蓋率下之可濕性= 0.0117。
來自Soltex之乙炔黑AB 100%-01碳黑。藉由BET氮氣表面積測試法所量測，BET氮氣表面積為77 m2
/g；藉由ASTM D2414-04所量測，OAN為187至202 mL/100 g；藉由吸濕量測試法所量測，吸濕量為3,000 ppm；且表面可濕性概況之特徵在於：在0.02表面覆蓋率下之可濕性= 0.0101，且在0.04表面覆蓋率下之可濕性= 0.0108，且在0.06表面覆蓋率下之可濕性= 0.0111，且在0.08表面覆蓋率下之可濕性= 0.0112，且在0.10表面覆蓋率下之可濕性= 0.0113。
成分（A1）：作為非極性基於乙烯之聚合物之（A）非極性聚合物，其為密度為0.918公克/立方公分（g/cm3
）且熔融指數（I2
）（ASTM D1238-04，190℃，2.16 kg）為8.0公克/10分鐘（g/10分鐘）之低密度聚乙烯（LDPE）。以產品DOW™ LDPE 722獲自美國密西根州密德蘭（Midland, Michigan, USA）之陶氏化學公司。
成分（AA1）：乙烯/乙酸乙烯酯（EVA）共聚物，其乙酸乙烯酯共聚單體單元含量為28 wt%。以產品ELVAX 260獲自美國德拉瓦州威明頓之杜邦（DuPont）。
成分（B1）：（B）ULW-CB，其為來自卡博特公司之LITX 50導電添加劑。藉由BET氮氣表面積測試法所量測，BET氮氣表面積為56 m2
/g；藉由ASTM D2414-04所量測，OAN為125至145 mL/100 g；藉由吸濕量測試法所量測，吸濕量為520 ppm；且表面可濕性概況之特徵在於：在0.02表面覆蓋率下之可濕性= 0.0014，且在0.04表面覆蓋率下之可濕性= 0.0039，且在0.06表面覆蓋率下之可濕性= 0.0051，且在0.08表面覆蓋率下之可濕性= 0.0061，且在0.10表面覆蓋率下之可濕性= 0.0069。
本發明實例1（IE1）：使用成分（A1）DOW LDPE 722、成分（AA1）ELVAX 260及成分（B1）LITX 50碳黑製備之具有45 wt%（A）、45 wt%（AA）及10 wt%（B）之本發明半導體複合材料。（A1）/（AA1）之重量/重量比為50/50。根據半導體複合材料製備方法藉由熔融混合製備200 g（A1）LDPE及100 g（B1）碳黑之母料。壓製LITX50/LDPE722（33 wt%/67 wt%）之混合母料以在0.689兆帕斯卡（MPa，100磅/平方吋（psi））之壓力及室溫下在液壓機中形成板。將所述板切成更小片以用於進一步使用。在160℃下將22.5 g混合母料、18.75 g（A1）LDPE之純丸粒及33.75 g（AA1）ELVAX 260添加至第二預備混合器中，且在50次循環/分鐘之電動機轉速情況下混合10分鐘，得到IE1之半導體複合材料。在室溫下在Grenerg液壓機中壓製所述材料以預先形成板。在另一個液壓機中壓製所得板，且在150℃下無壓加熱3分鐘，隨後在0.689 MPa（100 psi）下壓製經加熱樣品3分鐘，隨後在17.2 MPa（2500 psi）壓力下壓製3分鐘；淬滅模具且將其保持在0.689 MPa壓力下在40℃下達3分鐘，得到厚度為1.905 mm（75密耳）之樣品之壓縮模製板1，以得到IE1之半導體複合材料。根據體積電阻率測試法量測板1之電阻率。
本發明實例2至4（IE2至IE4）：具有等於50/50之（A1）/（AA1）之重量/重量比及7 wt%、5 wt%或2 wt%（B1）LITX 50碳黑之本發明半導體複合材料。複製IE1之程序，不同之處在於使用不同比例之混合母料、（A1）LDPE之純丸粒、（AA1）ELVAX 260及（B1）LITX 50碳黑，得到IE2至IE4之半導體複合材料。
本發明實例5（IE5）：使用成分（A1）DOW LDPE 722、成分（AA1）ELVAX 260及成分（B1）LITX 50碳黑製備之具有41.9 wt%（A）、51.1 wt%（AA）及7.0 wt%（B）之本發明半導體複合材料。（A1）/（AA1）之重量/重量比為45/55。複製IE1之程序，不同之處在於使用15.75 g混合母料、18.0 g（A1）LDPE之純丸粒及41.25 g（AA1）ELVAX 260，得到IE5之半導體複合材料。
本發明實例6（IE6）：具有等於45/55之（A1）/（AA1）之重量/重量比及5 wt%（B1）LITX 50碳黑之本發明半導體複合材料。複製IE5之程序，不同之處在於使用不同比例之混合母料、（A1）LDPE之純丸粒、（AA1）ELVAX 260及（B1）LITX 50碳黑，得到IE6之半導體複合材料。
本發明實例7及8（IE7及IE8）：具有等於40/60之（A1）/（AA1）之重量/重量比及7 wt%或5 wt%（B1）LITX 50碳黑之本發明半導體複合材料。複製IE5之程序，不同之處在於使用不同比例之混合母料、（A1）LDPE之純丸粒、（AA1）ELVAX 260及（B1）LITX 50碳黑，分別得到IE7或IE8之半導體複合材料。
比較實例1及2（CE1及CE2）：使用成分（A1）DOW LDPE 722、（AA1）ELVAX 260及Vulcan XC 500爐碳黑製備之比較複合材料。複製本發明實例1及3之程序，不同之處在於使用Vulcan XC 500爐碳黑代替（B1）LITX 50碳黑，分別得到CE1及CE2之比較複合材料。
比較實例3及4（CE3及CE4）：使用成分（A1）DOW LDPE 722、（AA1）ELVAX 260及乙炔黑AB 100%-01碳黑製備之比較複合材料。複製本發明實例1及3之程序，不同之處在於使用乙炔黑AB 100%-01碳黑代替（B1）LITX 50碳黑，分別得到CE3及CE4之比較複合材料。
表1：比較複合材料CE1至CE4及測試結果。（「0」意謂0.00，N/m意謂未量測）
如表1中之資料所示，在複合材料中之碳黑之總BET N2表面積之給定範圍內CE1至CE4具有高電阻率，這對於電力電纜之半導體層為不期望的。log(體積電阻率)值在5.0至10.0 m2
/g複合材料中之碳黑之總BET N2表面積下為＞ 10 Log(Ohm-cm)；在2.0至5.0 m2
/g複合材料中之碳黑之總BET N2表面積下為＞ 12 Log(Ohm-cm)，；在0.5至2.0 m2
/g複合材料中之碳黑之總BET N 2表面積下為＞ 15 Log(Ohm-cm)。比較材料CE1至CE4含有在各種負載量下之現有導電碳黑以顯示負載量-傳導率關係。結果顯示，小於100,000 Ohm-cm（小於5 Log(Ohm-cm)）之體積電阻率需要超過20 wt%此等現有碳黑之負載量。所述高負載量使熔融加工及擠壓/絞合材料變得困難，且在操作使用含有其之電力電纜期間導致不期望之吸濕量。
表2：半導體複合材料IE1至IE8及測試結果。（「0」意謂0.00，N/m意謂未量測）
如表2中之資料所示，在複合物中之碳黑之總BET N2表面積之給定範圍內IE1至IE8具有低電阻率，這對於半導體層為期望的：log(體積電阻率)值在5.0至10.0 m2
/g複合物中之碳黑之總BET N2表面積下為≤ 10 Log(Ohm-cm)；在2.0至5.0 m2
/g複合物中之碳黑之總BET N2表面積下為≤ 12 Log(Ohm-cm)；在0.5至2.0 m2
/g複合物中之碳黑之總BET N2表面積下為≤ 15 Log(Ohm-cm)。本發明實例清楚地顯示，可在相同ULW-CB負載量下達成更大之傳導率（更低之體積電阻率）。在少於20 wt%ULW-CB之情況下，達成小於100,000 Ohm-cm（小於5 Log(Ohm-cm)）之體積電阻率。這提供導電性及碳黑負載量之改善平衡。
Claims (14)
- 一種半導體複合材料，其包括(A)第一相中之非極性聚烯烴聚合物；(AA)第二相中之極性基於乙烯之共聚物，其至少部分不混溶於所述第一相中；及導電有效量之(B)超低可濕性碳黑(ULW-CB)，其具有：藉由布厄特(Brunauer-Emmett-Teller，BET)氮氣表面積測試法所量測，BET氮氣表面積為35至190平方公尺/公克(m2/g)；藉由吸油值測試法所量測，吸油值(OAN)為115至180毫升油/100公克(mL/100g)；藉由吸濕量測試法所量測，吸水量為400至2400百萬分率(ppm，重量)；及特徵在於以下之表面可濕性概況：根據可濕性測試法藉由反氣相層析法(IGC)所量測，在0.02表面覆蓋率下之可濕性為0.0101，且在0.04表面覆蓋率下之可濕性為
0.0101，且在0.06表面覆蓋率下之可濕性為
0.0099，且在0.08表面覆蓋率下之可濕性為
0.0111，且在0.10表面覆蓋率下之可濕性為
0.0113。
- 如請求項1所述之半導體複合材料，其中所述(B)ULW-CB之特徵在於限制(i)至(iii)中之任一個：(i)藉由所述BET氮氣表面積測試法所量測，所述(B)ULW-CB之BET氮氣表面積為40至63m2/g；且藉由所述吸油值測試法所量測，OAN為120至150mL/100g；(ii)藉由所述BET氮氣表面積測試法所量測，所述(B)ULW-CB之BET氮氣表面積為120至180m2/g；且藉由所述吸油值測試法所量測，OAN為150至175mL/100g；及(iii)所述(B)ULW-CB為具有(i)及(ii)之ULW-CB摻合物。
- 如請求項1至2中任一項所述之半導體複合材料，其中所述(B)ULW-CB之特徵在於限制(i)至(iii)中之任一個：(i)藉由所述BET氮氣表面積測試法所量測，BET氮氣表面積為40至180m2/g；(ii)特徵在於以下之表面可濕性概況：根據所述可濕性測試法藉由IGC所量測，在0.02表面覆蓋 率下之可濕性為0.0058，且在0.04表面覆蓋率下之可濕性為
0.0070，且在0.06表面覆蓋率下之可濕性為
0.0075，且在0.08表面覆蓋率下之可濕性為
0.0086，且在0.10表面覆蓋率下之可濕性為
0.0091；(iii)(i)及(ii)兩者。
- 如請求項1至2中任一項所述之半導體複合材料，其除了超低可濕性碳黑之外不含任何碳黑。
- 如請求項1至2中任一項所述之半導體複合材料，其特徵在於限制(i)至(v)中之任一個：(i)包括61.0至99.0wt%(A)非極性聚烯烴聚合物及(AA)極性基於乙烯之聚合物之組合；及以半導體複合材料之總重量計39.0至1.0wt%(B)ULW-CB；其中(A)及(AA)之組合具有以(A)及(AA)之組合重量計5至95wt%(A)及95至5wt%(AA)；(ii)(A)非極性聚烯烴聚合物為非極性基於乙烯之聚合物；(iii)(i)及(ii)兩者；(iv)(A)非極性聚烯烴聚合物為非極性基於丙烯之聚合物；及(v)(i)及(iv)兩者。
- 如請求項1至2中任一項所述之半導體複合材料，其進一步包括選自以下之至少一種添加劑：(C)塑性體；(D)抗氧化劑；(E)有機過氧化物；(F)阻焦劑；(G)烯基官能性助劑；(H)成核劑；(I)加工助劑；(J)增量油；(K)穩定劑。
- 如請求項1至2中任一項所述之半導體複合材料，其特徵在於以下：藉由體積電阻率測試法所量測，log(體積電阻率)在10.0wt%導電有效量下為<3.0 log(歐姆-公分(Ohm-centimeter，Ohm-cm))，或在7wt%導電有效量下為<4.0 log(Ohm-cm)，或在5wt%導電有效量下為<10.0 log(Ohm-cm)，或在2.0wt%導電有效量下為<15.5 log(Ohm-cm)，其中(B)ULW-CB之導電有效量係以半導體複合材料之總重量計。
- 如請求項1至2中任一項所述之半導體複合材料，其特徵在於以下：log(體積電阻率)在5.0至10.0m2/g複合物中之碳黑之總BET N2表面積下 為10 Log(Ohm-cm)；或在2.0至5.0m2/g複合物中之碳黑之總BET N2表面積下為
12 Log(Ohm-cm)；或在0.5至2.0m2/g複合物中之碳黑之總BET N2表面積下為
15 Log(Ohm-cm)。
- 一種製造如請求項1至8中任一項所述之半導體複合材料之方法，所述方法包括將所述(B)超低可濕性碳黑(ULW-CB)混合至所述(A)非極性聚烯烴聚合物及(AA)極性基於乙烯之共聚物之熔體中，得到作為包括成分(A)、(AA)及(B)之熔融摻合物之所述半導體複合材料。
- 一種交聯聚乙烯產品，其為固化如請求項1至8中任一項所述之半導體複合材料之產物。
- 一種製品，其包括成型形式之如請求項1至8中任一項所述之半導體複合材料或藉由如請求項9所述之方法製成之半導體複合材料，或如請求項10所述之交聯聚乙烯產品。
- 一種電導體器件，其包括導電芯及至少部分地覆蓋所述導電芯之半導體層，其中所述半導體層中之至少一部分包括如請求項1至8中任一項所述之半導體複合材料或藉由如請求項9所述之方法製成之半導體複合材料，或如請求項10所述之交聯聚乙烯產品。
- 一種導電方法，所述方法包括在如請求項12所述之電導體器件之導電芯上施加電壓以便產生通過所述導電芯之電流。
- 一種熱循環半導體複合材料，其藉由使如請求項1至8中任一項所述之半導體複合材料經受熱循環來製成，所述熱循環包括將所述半導體複合材料加熱至170℃至190℃達1至5分鐘，且隨後冷卻至30℃，得到冷卻之熱循環半導體複合材料。
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