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一种电弧中断化合物，诸如蜜胺，和通过沿电弧路径设置该组合物以接触电弧来熄灭电弧的方法。在一个实施方式中，粘合剂，或至少一部分粘合剂是含有能与该灭弧组合物中包含的偶联剂结合的官能团的聚合物。偶联剂使聚合物粘合剂与灭弧化合物如蜜胺连接，以对该组合物提供新且出乎意料的物理强度和稳定性。在该实施方式中，包含与粘合剂偶联的电弧中断化合物的模制组合物保持极佳的电弧中断能力，同时提供化学稳定性和电绝缘性以及出乎意料的物理强度。

1.  一种灭弧组合物，其包含：
有效量的灭弧化合物；
用于所述灭弧化合物的聚合物粘合剂；和
使所述灭弧化合物与所述聚合物粘合剂结合的偶联剂。

2.  如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚合物粘合剂包含选自下组的官能度：酸酐、羟基、羰基、羧基、胺、酰胺、醚、内酰胺、内酯、环氧基、酯、硫酸酯、磺酸酯、亚硫酸酯、氨基磺酸酯、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯和它们的组合。

3.  如权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述聚合物粘合剂包括选自下组的官能度：酸酐、羰基、羧基、羟基、胺、酰胺、醚、酯和它们的组合。

4.  如权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述粘合剂包括聚酰胺。

5.  如权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述聚酰胺是尼龙。

6.  如权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述尼龙选自下组：尼龙4/6、尼龙6、尼龙6/6、尼龙11和尼龙6/12。

7.  如权利要求所述1的组合物，其特征在于，所述灭弧化合物选自下组：蜜胺、胍、乙酸胍、碳酸胍、1，3-二苯基胍、氰脲酸酯、蜜胺氰脲酸酯、乙内酰脲、尿囊素、脲、磷酸脲、苯胍、二硫代氰尿酰胺、氰尿二酰胺、氰尿酰氯和它们的组合。

8.  如权利要求7所述的组合物，其特征在于，所述灭弧化合物选自下组：蜜胺、苯胍、二硫代氰尿酰胺、氰尿二酰胺、氰尿酰氯和它们的组合。

9.  如权利要求8所述的组合物，其特征在于，所述灭弧化合物是蜜胺。

10.  如权利要求9所述的组合物，其特征在于，所述蜜胺的粒度应使至少90重量％的蜜胺颗粒的粒度小于200微米。

11.  如权利要求10所述的组合物，其特征在于，所述蜜胺的粒度应使至少90重量％的蜜胺颗粒的粒度小于100微米。

12.  如权利要求11所述的组合物，其特征在于，所述蜜胺的粒度应使至少90重量％的蜜胺颗粒的粒度小于50微米。

13.  一种灭弧组合物，其包含：
有效量的灭弧化合物；
用于所述灭弧化合物的聚合物粘合剂；和
使灭弧化合物与聚合物粘合剂结合的偶联剂；和
用于所述聚合物粘合剂的相容增塑剂。

14.  如权利要求13所述的组合物，其特征在于，所述聚合物粘合剂包含选自下组的官能度：酸酐、羟基、羰基、羧基、胺、酰胺、醚、内酰胺、内酯、环氧基、酯、硫酸酯、磺酸酯、亚硫酸酯、氨基磺酸酯、磷酸酯、膦酸酯、亚膦酸酯和它们的组合。

15.  如权利要求14所述的组合物，其特征在于，所述聚合物粘合剂包括选自下组的官能度：酸酐、羰基、羧基、羟基、胺、酰胺、醚、酯和它们的组合。

16.  如权利要求15所述的组合物，其特征在于，所述粘合剂包括聚酰胺。

17.  如权利要求16所述的组合物，其特征在于，所述聚酰胺是尼龙。

18.  如权利要求17所述的组合物，其特征在于，所述尼龙选自下组：尼龙4/6、尼龙6、尼龙6/6、尼龙11和尼龙6/12。

19.  如权利要求13所述的组合物，其特征在于，所述灭弧材料选自下组：蜜胺、胍、乙酸胍、碳酸胍、1，3-二苯基胍、氰脲酸酯、蜜胺氰脲酸酯、乙内酰脲、尿囊素、脲、磷酸脲、苯胍、二硫代氰尿酰胺、氰尿二酰胺、氰尿酰氯和它们的组合。

20.  如权利要求19所述的组合物，其特征在于，所述灭弧化合物选自下组：蜜胺、苯胍、二硫代氰尿酰胺、氰尿二酰胺、氰尿酰氯和它们的组合。

21.  如权利要求20所述的组合物，其特征在于，所述灭弧化合物是蜜胺。

22.  如权利要求21所述的组合物，其特征在于，所述蜜胺的粒度应使至少90重量％的蜜胺颗粒的粒度小于200微米。

23.  如权利要求22所述的组合物，其特征在于，所述蜜胺的粒度应使至少90重量％的蜜胺颗粒的粒度小于100微米。

24.  如权利要求23所述的组合物，其特征在于，所述蜜胺的粒度应使至少90重量％的蜜胺颗粒的粒度小于50微米。

25.  一种灭弧组合物，其包含有效量的蜜胺和用于所述蜜胺的粘合剂，其中所述蜜胺的粒度分布应使至少90重量％的蜜胺颗粒的粒度小于200微米。

26.  一种设置为围绕电熔断器的灭弧套管，所述套管由如权利要求1所述的组合物形成。

27.  一种设置为围绕电熔断器的灭弧套管，所述套管由如权利要求13所述的组合物形成。

28.  一种设置为围绕电熔断器的灭弧套管，所述套管由如权利要求25所述的组合物形成。

灭弧组合物和由其制造的制件
发明领域
本发明涉及熄弧材料和由该熄弧材料制造的制件，用于高压电器件和设备如电路断流器，其中，在特定操作条件下，产生希望或必需熄灭的高压电弧。更具体地，本发明涉及在诸如电路断流器、高压熔断器、断路器和可分式电缆连接器之类的器件中实现熄弧和结构特性的组合物。
技术背景
为了在电路断流器、熔断器等器件中提供有效的电路中断，必须在电触点分离或熔断器运行的过程中使用熄弧材料或组合物来熄灭和抑制电弧。必需地，熄弧材料应具有足以用于特定应用的特征和性质，从而可以通过迅速释放熄灭气体来有效熄灭电弧。当然，所释放出的熄灭气体也应当是相对不导电的。另外，同样重要的是，熄弧材料要能够塑模成型或以其它方式制造成合适的具有优良的结构性质、热稳定性和对热循环的环境耐受性的制品和形状。
在许多电路中断器件中，通常使用本领域中众所周知的垫木/衬管构造(trailer/liner configuration)，这样就将电弧引入到在垫木和衬管之间形成的环形空间中，垫木和衬管都优选由熄弧组合物制造。由垫木和衬管所产生的气体对封闭电弧的作用往往使电弧去离子化，迫使电弧熄灭。垫木/衬管构造的例子示于以下美国专利：US2351826、US2816980、US2816978、US2816985、US4103129和US3909570和美国伊利诺伊州芝加哥的S&CElectric Company的Descriptive Bulletin(说明公告)811-30中。类似地，在也可以表征为电路断流器的高压熔断器中，在熔断器运行的过程中，套管(sleeve)或衬管(liner)包围着电弧路径，其中的套管或衬管由灭弧材料制造。这种类型的被灭弧套管或衬管包围着的熔断器的一个例子可参考美国专利第3629767和4307369号。
典型的灭弧材料及其性质揭示在以下美国专利中：US3582586、US3761669、US4251699和US4444671。美国专利第3582586号中的一种组合物包括蜜胺和聚乙烯。虽然该组合物一般适用于各种不同应用，并表现出优良的熄弧性质，但是对于许多应用来说，必须机械性能和对热循环的环境耐受性得到改进、而同时保持该优良熄弧性质的组合物。
本领域中用于熄弧的最有效的电弧中断化合物之一是蜜胺(C₃N₆H₆)，该化合物是熔点约为350且在其熔点及熔点以下会升华的白色晶体粉末。其它的相关含氮化合物在本领域中也被认为是熄弧或电弧中断化合物，揭示在Amundson等人的美国专利第2526448号中。蜜胺及其相关化合物具有极佳的电路中断性质，但是却有非常明显的结构弱点，以至于它们不能被模塑成型或压制成令人满意的结构形状，除非与合适的粘合剂组合使用。
对于在熄弧或电弧中断组合物中最有效的粘合剂，它应该如蜜胺一样在电弧存在下能够挥发或分解。但是，该粘合剂不需要对组合物提供任何电弧中断或灭弧性质，因为在一些情况中，包含在组合物中的蜜胺的电弧中断性能对于电弧中断的目的是足够用的。因此，包含粘合剂主要是为了对含有蜜胺的组合物提供足够的模塑性，以及提供具有足够物理强度、物理和化学稳定性以及电绝缘性的模制结构，以提供结构良好的模制产品。模制产品的物理性质最突出表现在它的拉伸强度、伸长百分比、和破坏模制结构所需的能量的数值、或冲击强度。
在现有技术的含有聚乙烯作为其主要粘合剂材料的器件中，已经发现结构损伤，即裂缝，而这种损伤在本领域中是不能接受的，因为破裂点产生了允许气体和电弧填充的其它空气隙，由此明显地削弱了电弧中断器件的电弧中断性能。此外，失败的含有蜜胺的熄弧组合物常常是因为与电弧相关的压力波使组合物在有机会熄灭电弧之前已经发生了物理破裂而失败。本文中所描述的灭弧组合物能够熄灭电弧，而不出现物理破裂。研究发现，热塑性聚合物粘合剂用于基于蜜胺或类似化合物的电弧中断组合物最有效，因为所述热塑性粘合剂在电弧存在下、在比蜜胺挥发所需的功率低的功率条件下即挥发或分解，由此产生大量气体，驱使蜜胺进入到电弧的核心区域，从而在较宽范围的功率条件下熄灭电弧。此外，热塑性粘合剂使组合物具有良好的模塑特性、稳定性和电绝缘性。
已知可用作基于蜜胺的电弧中断组合物中的粘合剂的典型热塑性聚合物树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、丙烯酸树脂、聚苯乙烯、纤维素聚酰胺(尼龙)、聚缩醛(DELRIN)、聚苯醚、如ABS之类的掺混物和聚酰亚胺。其它粘合剂，诸如热固性树脂、环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂等，也是已知的可用作电弧中断组合物中的粘合剂的物质。在基于蜜胺的电弧中断组合物中引入弹性的橡胶状材料，诸如丁基化合物、基于异戊二烯的化合物、基于氯丁橡胶的化合物和其它合成弹性体作为粘合剂的一部分也是已知的。
在本受让人的美国专利第4975551号中，揭示了一种粘合剂，该粘合剂包括含有羧酸基团的聚合物，特别是两种不同单体的共聚物，这两种单体中至少一种含有羧酸部分，诸如乙烯丙烯酸共聚物。如该专利中所揭示的，粘合剂的羧酸官能团与含有羧酸-活性位点如胺、硫醇、醇、卤素等位点的灭弧化合物相互作用，使组合物的物理强度和稳定性增强。包括电弧中断化合物和粘合剂的模塑成型组合物可以维持优异的电弧中断能力、化学稳定性和电绝缘性，并且机械强度得到提高。
发明概述
简而言之，本发明涉及一种新型且改进的灭弧组合物，该组合物包括一种新型且改进的用于含有电弧中断化合物如蜜胺的组合物的粘合剂，还涉及一种通过沿电弧路径设置该组合物以与电弧接触来熄灭电弧的方法。在一个实施方式中，所述粘合剂或至少一部分的粘合剂是含有能与组合物中所包含的偶联剂相结合的官能团的聚合物。偶联剂可以是与粘合剂相容的聚合物，它含有能与灭弧化合物结合以使聚合物粘合剂与灭弧化合物如蜜胺连接从而对组合物提供出乎意料的新物理强度和稳定性的官能团。在本实施方式中，包含与粘合剂偶联的电弧中断化合物在内的模塑成型组合物保持优异的电弧中断能力，同时提供化学稳定性和电绝缘性以及出乎意料的物理强度。
在这里所描述的灭弧组合物和制件的其它实施方式中，当蜜胺或其它灭弧化合物以磨碎形式结合在组合物中时，得到出乎意料的较好结果；通过结合一种用于聚合物粘合剂的增塑剂，可提供改进的结果。
这里描述了熄弧材料和制件的至少三种实施方式，每一种实施方式单独或者与其它实施方式中的一种或两种组合提供改进的机械性能和/或熄弧结果。这三种实施方式中的每一种可以单独包含在文中所述的材料和制件中，或者这三种实施方式中的任意两种或三种可以组合起来以进一步改进文中所述的材料和制件。
简而言之，这三种实施方式如下：
(1)将偶联剂加入到灭弧组合物中，该偶联剂既与灭弧材料也与聚合物粘合剂发生机械和/或化学相互作用，以改善文中所述的组合物和制件的机械性能和/或灭弧性能。
(2)将用于原料粘合剂聚合物的增塑剂(例如，用于尼龙原料聚合物的己内酰胺)加入到灭弧组合物中，以提高灭弧组合物的伸长和其它机械性质，特别是降低灭弧组合物的脆性；和
(3)将磨碎的熄弧材料加入到灭弧组合物中。较佳地，熄弧材料选自蜜胺、胍、乙酸胍、碳酸胍、1，3-二苯基胍、氰脲酸酯、蜜胺氰脲酸酯、乙内酰脲、尿囊素、脲、磷酸脲、苯胍胺、二硫代氰尿酰胺、氰尿二酰胺和氰尿酰氯、和/或它们的衍生物和/或混合物。依据本实施方式，熄弧材料的粒度分布应使至少90重量％的颗粒的粒度小于约200微米、优选小于约150微米、更优选小于约100微米、最优选小于约50微米。为了实现本实施方式的全部优点，至少95重量％的熄弧颗粒的粒度小于约50微米。
这里所述的熄弧组合物适于将高压电弧脱离子化并熄灭。该组合物包含有效量的诸如蜜胺之类的灭弧材料和足量的粘合性聚合物，以实现所需的灭弧性质和结构性质的组合，诸如拉伸强度、伸长、对热循环的环境耐受性等。另外，用于各种不同应用和用途的组合物可包含添加剂、填料或纤维材料。
通过使用干混机、滚磨机、挤出和/或其它塑料混合技术来混合各组分而使组合物均一化，以得到模塑树脂组合物。然后使用塑料加工技术如注塑成型、挤出等将模塑树脂模制成具有所需形状的制件。例如，在一个优选的组合物中，为了形成用于断续器的垫木，将尼龙原料聚合物粘合剂与蜜胺和酸酐官能偶联剂组合，借助于蜜胺、尼龙和酸酐官能偶联剂的结合和/或混合来实现所需的灭弧和机械性能。
在其它实施方式中，如上文所概述，组合物包括带有或不带有偶联剂的非官能化原料聚合物粘合剂，并含有磨碎的灭弧材料和/或用于原料聚合物粘合剂的增塑剂。
因此，这里所述的组合物、制件和方法的一个方面是提供一种新型且改进的熄弧组合物，该组合物包含有效比例的灭弧化合物如蜜胺、以及含有能与偶联剂相互作用的部分的聚合物粘合剂如乙丙烯酸酐聚合物、和合适的、能够使灭弧化合物化学地和/或机械地连接其上而使灭弧化合物与聚合物粘合剂偶联以提高强度、实现所需的对热循环的环境耐受性的偶联剂。
这里所描述的组合物、制件和方法的另一个方面是提供一种新型且改进的灭弧组合物，该组合物在模塑成型后具有改进的机械性质，同时表现出与先前得到的灭弧组合物和制件至少相同的优良熄灭电弧性质。
这里描述的组合物、制件和方法的另一个方面是提供一种新型且改进的灭弧组合物，该组合物包含电弧中断化合物和聚合物粘合剂，其中所述粘合剂是聚合物或由两种不同单体形成的共聚物，粘合剂中包括用于使粘合剂与电弧中断化合物通过偶联剂进行偶联的偶联剂活性基团或部分。
这里描述的组合物、制件和方法的另一个方面是提供一种新型且改进的灭弧组合物，该组合物包括一种具有至少一个能与偶联剂所含有的官能团反应的位点的灭弧化合物；或者一种包括多个活性的偶联剂所含有的官能部分的聚合物粘合剂材料，这样当在加热和压力下对该组合物进行模塑成型时，灭弧化合物和聚合物粘合剂将化学地结合(包括离子键和/或共价键)到偶联剂上，以对模塑后组合物提供新的且出乎意料的物理强度。
这里所述的组合物、制件和方法的另一个方面是提供一种新型且改进的电弧中断组合物，该组合物包含其分子中具有至少一个活性胺位点的电弧中断化合物如蜜胺，和含有胺-活性位点和粘合剂-活性位点的热塑性树脂粘合剂材料；还有合适的、用于使电弧中断化合物与聚合物粘合剂通过偶联剂偶联的偶联剂。
这里所述的组合物、制件和方法的另一个方面是提供一种新型且改进的电弧中断组合物，该组合物提供充分且优异的电弧中断性能，以及新的且出乎意料的模塑性和物理强度性质，诸如拉伸强度、伸长、和承受热循环和抵抗破裂的能力。
结合附图阅读以下对优选实施方式的详细说明，可以清楚本发明的上述和其它方面和优点。
附图简要说明
图1是显示表1的灭弧组合物与DELRIN 500相对比的机械韧性柱形图；
图2和图3是显示与DELRIN 500相对比，由于水和硝酸的攻击而造成的表1的灭弧组合物重量变化的柱形图；
图4是表示标准级和细等级蜜胺的粒度分布的柱形图；
图5是由文中所述的灭弧组合物形成的熔断器套管或衬管的透视图；和
图6是表示围绕熔断器的图1的套管或衬管的局部破裂的侧视图。
优选实施方式的详述
依据这里所描述的组合物、制件和方法的一个实施方式，业已发现，当灭弧组合物包括含有一个与能偶联剂结合的偶联剂-活性官能团如酸酐基团的粘合剂时，灭弧组合物的物理性质和热性质得到出乎意料的提高。这些粘合剂当与以下化合物使用时特别有效：具有可利用的活性位点如胺基的灭弧化合物；含有一个或多个可用的羟基、环氧基和/或氮丙啶基的化合物；或含有一个或多个可用的具有可用的羧酸-活性硫原子的硫醇基的化合物，但是这些粘合剂与其它灭弧化合物一起使用时也有效。已经发现文中所描述的具有一个或多个偶联剂-活性官能团的聚合物粘合剂和活性偶联剂与蜜胺或诸如苯胍胺、二硫代氰尿酰胺、氰尿二酰胺和氰尿酰氯等其它类似灭弧化合物一起使用时特别有效。
官能化的偶联剂-活性聚合物粘合剂不需要形成100％的用于灭弧组合物的粘合剂材料，当所用的粘合剂材料中只有少部分的官能化粘合剂(例如0.5至20重量％)时，就对于改善已知灭弧组合物取得极佳的结果。偶联剂和聚合物粘合剂的非反应(非官能)部分应足够相容，这样当组合物熔融时，可以形成均一的组合物。
合适的具有一个或多个偶联剂-活性官能团的聚合物粘合剂包括具有一个或多个选自下组的基团的热塑性和热固性聚合物：酸酐、羰基、羟基、羧基、胺、醚、内酰胺、内酯、环氧基、酯、硫酸酯、磺酸酯、亚硫酸酯、氨基磺酸酯、磷酸酯、膦酸酯和/或亚膦酸酯；或能与偶联剂以共价键或离子键结合的芳环。较佳地，粘合剂具有选自下组的官能团：酸酐、羰基、羧基、羟基、胺、酰胺(特别是所有尼龙)、醚、和/或具有作为环结构的一部分的活性基团或作为延伸的偶联剂-活性官能团的芳环。含有这些偶联剂-活性官能团的合适聚合物粘合剂的例子包括聚丙烯、尼龙4/6、尼龙6/6、尼龙6、尼龙11、尼龙6/12、高抗冲尼龙、矿物填充尼龙、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚砜、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚酯热塑性弹性体、聚醚酰亚胺、苯乙烯热塑性弹性体、烯烃热塑性弹性体、聚氨酯热塑性材料、聚苯醚、聚醚醚酮、亚苯基醚共聚物、聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚芳基醚酮、聚醚酮醚酮酮、聚邻苯二甲酰胺和聚醚酮酮、和这些聚合物中任何两种或多种的混合物。其它合适的原料树脂包括全氟烷氧基、乙烯四氟乙烯和聚偏二氟乙烯。
在电弧中断组合物的一个实施方式中所用的官能化粘合剂可如本领域中众所周知的以可以在宽广范围内选取的量与电弧中断或灭弧化合物如蜜胺一起使用，也可以是许多不同的、本领域中众所周知的热固性和/或热塑性粘合剂材料的组合。官能化粘合剂的量通常至少约为全部电弧中断组合物的10重量％，优选至少约为电弧中断组合物的20重量％。以最终模塑成型后的电弧中断组合物和制件的总重量为基准计，当官能化粘合剂的总量约为电弧中断组合物的15重量％至50重量％，优选约为20重量％至40重量％时，可实现模塑、物理和化学稳定性和强度、电弧中断性质和绝缘性质的最佳结果。
使用在偶联剂实施方式中使灭弧化合物与官能化聚合物粘合剂连接的偶联剂优选是含有对灭弧化合物和聚合物粘合剂提供共价键的活性官能团的单体或聚合物。但是，偶联剂和/或灭弧化合物和/或聚合物粘合剂之间的吸引相互作用也可以通过任何选自下组的机理来实现：静电络合、离子络合、螯合、氢键、离子-偶极、偶极/偶极、范德华力、和它们的任意组合。优选的偶联剂是聚合物，例如，具有用于与优选的蜜胺灭弧化合物反应的酸酐官能度的三元共聚物。例如，乙烯/丙烯酸乙酯/马来酸酐三元共聚物偶联剂(例如，来自Atofina Chemicals Corporation的Lotader 4720)可与蜜胺的氮原子和尼龙粘合剂的氮原子反应，而使蜜胺和尼龙粘合剂如尼龙6偶联。Lotadur偶联剂的非官能部分与尼龙(例如，尼龙6)聚合物粘合剂相容。合适的偶联剂的其它例子包括有机硅烷、有机官能甲硅烷基化试剂，特别是具有氨基、环氧基、丙烯酸酯基、正巯基和/或乙烯基官能度的有机硅烷，包括(3-丙烯酰基丙基)三甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷、(3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷。
优选的偶联剂是官能化聚烯烃，例如，用一个或多个能与灭弧材料和聚合物粘合剂反应或静电缔合的活性官能部分官能化的聚乙烯或聚丙烯。偶联剂优选包括提高与聚酯、聚酰胺和/或聚烯烃聚合物粘合剂的相容性的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和/或马来酸酐(MAH)官能团。最优选的偶联剂是官能化的聚烯烃，特别是乙烯或丙烯(PE或PP)与丙烯酸乙酯(EA)和马来酸酐(MAH)或甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物，其中含有6.5-30重量％的EA、0.3-3.1重量％的MAH或GMA，余下的66.9重量％至93.2重量％为PE或PP，优选为聚乙烯。含有MAH的三元共聚物以商品名Lotader出售，来自Atofina Chemicals。其它合适的偶联剂包括PE或PP与MAH和丙烯酸正丁酯的三元共聚物(Lotader级的2210、3210、4210和3410)；MAH接枝的乙烯/丁烷共聚物(弹性体)，约含有0.25重量％至1重量％的MAH，由Dow Plastics作为AMPLIFY GR 208官能聚合物出售；钛酸季铵盐化合物，诸如由KENRICH petrochemicals售作KEN-REACT^WaterSoluble Chelate Titanate Quats和KEN-REACT^LICA^；KEN-REACT^NZ^Neoalkoxy Zinconates和Quats；KEN-REACT^KZ^CycloheteroatomZinconates；KEN-REACT^KA Reluminates；CAPOW^KR^和L^系列的钛酸盐偶联剂粉末(Series Titanate Coupling Agent Powders)；苯乙烯/马来酸酐共聚物；环氧改进的聚烯烃，特别是乙烯/丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元共聚物(E-MA-GMA)或乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物(E-MGA)，其中GMA的含量为3-8重量％，丙烯酸甲酯(MA)的含量为0或约为24-25％，由Atofina Chemicals售作Lotader AX8840；Lotader AX 8900和Lotader AX8930；乙烯和/或丙烯与甲基丙烯酸的共聚物(E/MAA)或(P/MAA)，其中MAA酸基团已经部分地被例如金属(例如，锂、钠或锌)离子中和(DuPont SURLYN^9320W)；任意的马来酸酐接枝的聚烯烃；任意的苯乙烯/丙烯腈接枝的聚烯烃；由Crompton Corporation售作INTERLOY^TMW1095H1的聚丙烯/聚甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物；或等等。
文中所描述的组合物中包含的电弧中断化合物如蜜胺在该组合物中的含量为本领域众所周知的常规水平，一般约为电弧中断组合物总重量的5％至90重量％，优选约为组合物总重量的10％至70％，更优选约为组合物总重量的20％至50％。在电弧中断化合物与粘合剂材料的比例为约4重量份电弧中断化合物对1重量份聚合物粘合剂材料至约1重量份电弧中断化合物对1重量份聚合物粘合剂材料时，得到极佳的结果。当电弧中断化合物在组合物中的含量为每重量份聚合物粘合剂材料对应2至3重量份电弧中断化合物时，得到最佳的结果。
在文中所述的偶联剂实施方式中，在电弧中断组合物包含的全部聚合物粘合剂中，含有官能团的聚合物或共聚物的含量应足以使模塑成型后的组合物的拉伸强度由于加入含官能团的粘合剂而提高，优选使拉伸强度提高10％以上。
例如，现有技术中典型的电弧中断组合物包含在聚乙烯粘合剂中的蜜胺，它们的比例为3重量份蜜胺对1重量份聚乙烯粘合剂，拉伸强度为1133psi。通过用能与偶联剂相互作用的官能化聚合物粘合剂如乙烯/马来酸酐以及适用于该官能化聚合物和蜜胺的偶联剂仅仅替换掉5％的聚乙烯，就可以将拉伸强度提高10％以上。通过完全消除聚乙烯，而替换100％的乙烯/马来酸酐作为蜜胺粘合材料，则拉伸强度提高到1677psi，几乎提高了50％。在组合物中引入含有官能团的粘合剂材料和对该材料具有活性的偶联剂，含量从低至占组合物中粘合剂总重量的约0.5％直到100％的粘合剂材料被替代，都实现了物理强度的改善。
在文中所描述的偶联剂实施方式中，为了实现全部优点，与电弧中断化合物一起使用的粘合剂材料应该包括文中所述的含有官能团的聚合物或共聚物，它们的含量以组合物中含有的聚合物粘合剂的总重量为基准计约为2重量％至100重量％，优选为50重量％至100重量％。剩余百分数的粘合剂材料可以是对模塑性和灭弧性质有效的任何粘合剂，诸如聚烯烃，例如聚乙烯和/或聚丙烯；多氟化树脂，诸如聚四氟乙烯；丙烯酸树脂；聚酰胺，诸如任何尼龙；和任何合适的其它粘合剂，包括热固性树脂，诸如环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂等。还可以包含各种弹性材料，以提高模塑成型后组合物的伸长性质，例如基于丁基和/或基于异戊二烯和/或基于氯丁橡胶的合成弹性体。
在文中所述的偶联剂实施方式中，这些粘合剂可用于与任何电弧中断化合物一起提供一种熄弧组合物，所提供的组合物容易模制成所需形状，同时表现出到目前为止已知的熄弧组合物无法实现的结构性质、热稳定性和对热循环的环境耐受性。当其中的电弧中断化合物是包括一个或多个对偶联剂的一个或多个活性部分具有化学活性的材料，而该偶联剂同时也对文中所述的官能粘合剂具有化学活性时，对于偶联剂实施方式实现了非常出乎意料的结构(机械)性质的提高。例如，蜜胺(C₆N₆H₆)包括三个等间距的活性伯胺部分，这些部分可以与乙烯基/马来酸酐粘合剂的延伸官能部分发生化学结合(包括离子键和/或共价键)，其中酸酐基团用作蜜胺的偶联剂，从而实现新的且出乎意料的拉伸强度、伸长和对热循环的耐受性，同时保持极佳的灭弧性能。
在优选的实施方式中，用于形成官能化粘合剂聚合物或共聚物(例如在乙烯和马来酸酐进行共聚等反应中)的含有官能团的单体的百分数可以在较宽的范围内变化，以使共聚物中含有足够的活性部分(例如，酸酐部分)，用于在从蜜胺乙烯基结构中延伸的活性胺位点中的一个、两个或全部三个位点发生化学结合(包括离子键和/或共价键)。按照此方式，当含有官能团的聚合物在制造熄弧组合物的过程中用作至少一部分的粘合剂时，不同程度的化合物-粘合剂化学结合可以提供不同性能。
在文中所述的偶联剂实施方式中，通常，应该聚合或与形成共聚物的第二单体共聚的含官能团单体的量以可聚合单体的总重量为基准计约为0.5％至80％，第二单体的含量以这两种单体的总重量为基准计约为20重量％至95重量％。这类共聚物容易得到，诸如由Atofina制造的含有不同量马来酸酐单体的乙烯/马来酸酐共聚物。由Atofma以商品名LODATER4720出售的共聚物偶联剂使熄弧组合物具有出乎意料的良好的结构特性、热稳定性和对热循环的环境耐受性。可以使用或多或少具有偶联剂-活性部分(例如，酸酐部分)的其它官能化聚合物和共聚物，并且当它们用作熄弧组合物中的偶联粘合剂时，应该能提供类似的结构上的改善。
在文中所述的偶联剂实施方式中，理论上，熄弧化合物上的活性位点与聚合物粘合剂的官能部分发生化学结合(离子键和/或共价键)，以实现目前为止在现有技术中未实现的新且出乎意料的拉伸强度、伸长和耐破裂性。除了从蜜胺熄弧化合物延伸出的活性胺基团外，其它熄弧化合物也包含活性位点，例如具有一对延伸的活性胺基的苯胍胺；硫代有机熄弧化合物，诸如二硫代氰尿酰胺；氰尿二酰胺；和卤代化合物，诸如氰尿酰氯。这些化合物中的每一种都具有在电弧影响下产生大量灭弧气体的能力。这些化合物中的每一种都可依据文中所述的组合物、材料和制件与以下所列组合使用：偶联剂-活性粘合剂；和/或磨碎形式的灭弧化合物；和/或用于聚合物粘合剂的增塑剂，以使灭弧或电弧中断组合物具有新的且出乎意料的结构、机械和物理性质。
依据文中所述的偶联剂实施方式，理论上，活性灭弧化合物如蜜胺与文中所描述的官能化聚合物粘合剂通过在一个或多个活性化合物位点上与活性官能团发生反应而进行化学结合(离子键和/或共价键)。
类似地，具有活性环氧基、氮丙啶基、硫醇基、羟基、卤素等活性位点的任何灭弧化合物也可以与文中所述的组合物中使用的聚合物粘合剂的活性官能团发生化学结合(包括离子键和/或共价键)，以提供新的且出乎意料的结构性质、热稳定性和热循环耐受性。
依据文中所述的组合物、制件和方法，活性官能化聚合物粘合剂的分子量可在较宽范围内变化，可以从下限值约250重均分子量到上限值约500000或更高，同时得到出乎意料的良好的物理性质、热稳定性和对热循环的耐受性。较佳地，聚合物粘合剂的重均分子量约为1000至100000，更优选约为1000至50000。
可以向文中所述的组合物和制件中加入其它材料，用于进一步提高绝缘、强度和/或灭弧性质，它们的用量以组合物的总重量为基准计通常分别约为0.1％至10％。纤维性添加剂包括玻璃、无机纤维和有机纤维，诸如聚丙烯腈、聚酰胺和聚酯纤维。可以包含的填料是，例如，纤维素材料、碳酸钙、金属氧化物、粉碎性聚合物、碳黑、和天然和合成二氧化硅材料。
图1显示了灭弧材料以模塑成型或挤出成型的环形熔断器套管(sheath)或衬管10形式具体应用的一个例子，所述套管或衬管10由文中所述的灭弧组合物制造(模塑成型或挤出成型)，其尺寸设定为围绕着位于熔断器管14内的熔断器12。这类熔断器12可以用来中断小故障电流和大故障电流。在故障电流小时，如果套管不爆裂或破裂而是仍然保持完整，则两端之间的电弧在整个熔断器管14内延伸。延伸的电弧与套管10的灭弧材料相互作用，释放出灭弧气体。如果从套管中释放出足够的灭弧气体，并且如果该气体在套管内的压力在电流为0时仍然保持得足够高，则由于存在灭弧气体而产生足以防止电弧再燃的介电强度。熔断器12也可用来中断高值故障电流。在故障电流大时，套管通常爆裂，在熔断器两端之间形成并延伸的电弧的熄灭主要是由于从熔断器管14的孔洞中释放出的灭弧气体。
数据
为了显示文中所述和要求权利的实施方式所实现的与其它灭弧组合物相比出乎意料的结构性质，制备并测试了的各种不同组合物，如表1-7中所示。
                                        表1-灭弧组合物
                                           韧性值