阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯組合物的製作方法

2023-09-13 06:53:00 6

專利名稱：阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯組合物的製作方法
阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯組合物本發明涉及用於電線電纜應用的阻燃製劑。具體地說，本發明涉及用於電線護套、 電纜護套、擠出片材、和擠出型材的無滷素阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯製劑。基於金屬氫氧化物的聚烯烴化合物和基於泡沸劑的聚烯烴化合物不能同時達到 工業要求的燃燒和機械性能。特別是，加入40-50wt %的含量的阻燃填料來達到良好的燃燒 測試性能將導致得到的聚烯烴化合物具有差的機械性能。同樣，期望提供具有優越的機械 性能的聚烯烴組合物，如高伸長率、高撓性(低模量)、良好的拉伸強度、和改進的形變溫度 以及優越的燃燒性能。最終，提供了本發明的組合物，其包含聚烯烴、熱塑性聚氨酯、和泡沸的多磷酸鹽 阻燃劑。具體地說，本發明達到伸長率> 400%和拉伸強度> 1500psi，而相同的聚烯烴僅 達到100%伸長率和< IOOOpsi拉伸強度。同樣，與可比較的僅含TPU的組合物相比，本發 明顯示了改進的帶擠出性能，這表明用於擠出應用的改進的熔體流變學/製造能力。本發 明在電線電纜護套和其它擠出製品，如片材和型材的製備中特別有用。本發明的組合物包含聚烯烴、熱塑性聚氨酯、和泡沸的多磷酸鹽阻燃劑組分。優選 的是，本發明描述的組合物是無滷素的。聚烯烴可以是極性的、非極性的、或其混合物。聚烯烴的存在量為約5 約 90wt%o適宜的極性聚烯烴包括(i)乙烯和不飽和酯的共聚物，(ii)乙烯和不飽和酸(如 丙烯酸或甲基丙烯酸)的共聚物，(iii)乙烯和乙烯基矽烷(如乙烯基三甲氧基矽烷和乙 烯基三乙氧基矽烷)的共聚物，和(iv)任意這些共聚單體的互聚物。優選的是，聚烯烴是 乙烯和不飽和酯的極性的共聚物。由酯共聚單體構成的共聚物的部分按重量可以是基於共聚物的重量的約5% 約 50%，並且優選的是按重量約15% 約40%。乙烯/不飽和酯共聚物的熔體指數可以是約 0. 5 約50克每10分鐘。當不飽和酯是丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯時，烷基基團可以具有1 8個 碳原子，並且優選的是具有1 4個碳原子。丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的實例是丙烯酸乙 酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、和丙 烯酸2-乙基己基酯。當不包和酯是羧酸乙烯基酯時，羧酸酯基團可以具有2 8個碳原子，並且優選的 是具有2 5個碳原子。羧酸乙烯基酯的實例是醋酸乙烯基酯、丙酸乙烯基酯、和丁酸乙烯基酯。適宜的非極性聚烯烴包括(i)乙烯的均聚物，(ii)乙烯和一種或多種α -烯烴、和 任選的二烯的共聚物，(iii)乙烯與一氧化碳、丙烯、和丁烯的共聚物，(iv)丙烯的均聚物， (ν)丙烯和其它烯烴的共聚物，和(Vi)丙烯、乙烯、和二烯的三元共聚物。熱塑性聚氨酯聚合物是本領域已知的，並且典型地通過線形羥基封端的多元醇、 有機二異氰酸酯、和增鏈劑的反應得到。本發明有用的熱塑性聚氨酯(TPUs)包括聚酯TPUs 和聚醚TPUs。
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特別是，聚酯TPUs可以用二酸(如己二酸)和二醇(如乙二醇、丙二醇、和丁二 醇)來製備，聚醚TPUs可以用聚環氧乙烷、環氧丙烷、和環氧丁烷的多元醇來製備。TPU的 存在量是約0. 1 95wt%。泡沸的多磷酸鹽阻燃劑組分是下述物質的共混物(i)泡沸的含氮多磷酸鹽和 ( )三聚氰胺或三聚氰胺衍生的共添加劑。優選的是，泡沸的含氮多磷酸鹽是多磷酸銨、哌 嗪多磷酸鹽、或其衍生物。更優選的是，泡沸的含氮多磷酸鹽是哌嗪多磷酸鹽。作為膨脹阻 燃劑，當暴露於火焰時，含氮多磷酸鹽具有膨脹和炭化的特徵。泡沸的多磷酸鹽阻燃劑組分 的存在量為約0. 1 約70wt%。本發明的組合物可以進一步包含其它非滷素阻燃劑，如金屬氧化物、金屬氧化物 水合物、金屬碳酸鹽、碳酸鹽以及酸或酸產生的物質、膠粘劑、脲、和多元醇。組合物可以進一步包含其它聚合物，如非烯烴聚合物、聚氯乙烯、酯-醚嵌段共聚 物、酯/醯胺嵌段共聚物、烯烴嵌段共聚物、和工程塑料(如聚碳酸酯、聚碸、和聚醯亞胺)。 組合物還可以進一步包含其它添加劑，如礦物和過氧化物。在另一種實施方式中，本發明是電纜，其包含一個或多個電導體或一個或多個電 導體的芯，每個導體或芯由包含本申請所描述的阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯組合物的阻燃 層包圍。再在另一種實施方式中，本發明是包含本申請描述的阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯 組合物的擠出製品。
實施例下面非限制性的實施例闡明本發明。腿(1)屈服強度(psi)；(2)拉伸強度@峰值(psi)；(3)拉伸強度@斷裂(psi)；(4)伸長率@斷裂(％ )；(5)1%正割模量(psi)；(6) 2% 正割模量(psi)；(7) 5% 正割模量(psi)；和(8)未點燃標記(Not Burn Flag)的燃燒性質；(9)到達標記的時間(sec)；(10)總時間的燃燒性質(秒)；(11)不完全燃燒；(12)未炭化的(mm在標記之下)；(13)無燃燒滴落；(14)高熔體流動，其中1無流動(最好)，5高流動；和(15)總等級** ；最好的(1) >>最差的(5)，其中#1無燃燒滴落；#2炭化長度；#3a 無熔體流動；#3b未點燃標記 』#3c到達標記的時間。燃燒測試
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燃燒測試通過45秒垂直UL94點燃@底部的垂直條測試實施。將測試試條製備成 具有嵌入電線和8"長的75-mil試驗樣片的100-mil條。示例的組合物使用下面的組分製備測試試條(l)PELLETHANE 2102-75A己內酯聚酯熱塑性聚氨酯，具有77A的肖氏A硬度、 1. 17 的比重，並且得自 Dow Chemical Company ；(2)PELLETHANE 2103-80AE聚醚熱塑性聚氨酯，具有82A的肖氏A硬度、1. 13的 比重，並且得自 Dow Chemical Company ；(3)ELVAX 40L-03乙烯/醋酸乙烯酯共聚物，具有40 %含量的醋酸乙烯酯和 在190攝氏度和2. 16kg測量的3dg/m的熔體指數，得自Ε. I. du Pont de Nemours and Company ；禾口(4) FP-2100 泡沸的含氮的基於多磷酸鹽的阻燃劑，其為哌嗪多磷酸鹽和磷酸化 合物的共混物，並且得自 Amfine Chemical Corporation 或 Adeka Corporation.表1顯示兩個對比例(對比例1和2)和三個本發明的實施例(實施例3-5)。每
個量以重量百分數表示。期望的機械性能包括拉伸強度> 1500psi和伸長率> 200%。對於阻燃性能，或更 低的總燃燒等級是可接受的。表 權利要求
一種阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯組合物，包含(a)聚烯烴；(b)熱塑性聚氨酯；和(c)泡沸的多磷酸鹽阻燃劑組分。
2.權利要求1中所述的阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯組合物，其中所述組合物是無滷素的。
3.權利要求1或權利要求2中所述的阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯組合物，其中所述聚 烯烴是極性的。
4.權利要求3中所述的阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯組合物，其中所述極性的聚烯烴是 乙烯和不飽和酯的共聚物。
5.權利要求1或權利要求2中所述的阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯組合物，其中所述泡 沸的多磷酸鹽阻燃劑組分包含(i)泡沸的含氮的多磷酸鹽，和( )三聚氰胺或三聚氰胺衍生的共添加劑。
6.權利要求5中所述的阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯組合物，其中所述泡沸的含氮的多 磷酸鹽選自多磷酸銨和哌嗪多磷酸鹽。
7.權利要求6中所述的阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯組合物，其中所述泡沸的含氮的多 磷酸鹽是哌嗪多磷酸鹽。
8.一種電纜，包含一個或多個電導體或一個或多個電導體的芯，每個導體或芯由包含 根據權利要求1 7中任一項所述的阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯組合物的阻燃層包圍。
9.一種擠出製品，包含根據權利要求1 7中任一項所述的阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨 酯組合物。
全文摘要
本發明是阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯製劑，其從聚烯烴、熱塑性聚氨酯和泡沸的多磷酸鹽阻燃劑組分製得，或包含前述物質。本發明的體系達到伸長率＞400％和拉伸強度＞1500psi，而相同的聚烯烴僅達到100％伸長率和＜1000psi拉伸強度。同樣，與可比較的僅含TPU的組合物相比，本發明顯示了改進的帶擠出性能，這表明用於擠出應用的改進的熔體流變學/製造能力。
文檔編號H01B7/295GK101981128SQ200980111657
公開日2011年2月23日 申請日期2009年2月5日 優先權日2008年2月8日
發明者傑弗裡·布朗, 羅伯特·伊頓 申請人:聯合碳化化學及塑料技術有限責任公司