具有良好加工性能的非鹵化聚烯烴復(fù)合物的制作方法
【專利摘要】公開(kāi)了一種非鹵化阻燃熱塑性復(fù)合物。所述復(fù)合物包括一種或更多種接枝的聚烯烴樹(shù)脂、非鹵化阻燃劑、非鹵化加工助劑、增容劑和任選的其它添加劑。在多種備選者中，發(fā)現(xiàn)樹(shù)枝狀聚合物是有用的非鹵化加工助劑。
【專利說(shuō)明】具有良好加工性能的非鹵化聚烯烴復(fù)合物
[0001]優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本申請(qǐng)要求于2011年9月7日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)登記第61/532，029號(hào)(代理人案卷號(hào)12011012)的優(yōu)先權(quán)，該文通過(guò)參考結(jié)合于此。
發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及具有阻燃性能的非鹵化聚烯烴復(fù)合物。
[0004]發(fā)明背景
[0005]高度接枝和高度填充的熱塑性復(fù)合物常常遭遇加工困難，且無(wú)法獲得可接受的擠出物質(zhì)量。在擠出加工中，加工助劑可起幫助，且不會(huì)過(guò)度的影響由該熱塑性復(fù)合物制成的塑料制品的性能性質(zhì)。
[0006]阻燃熱塑性復(fù)合物可用于多種防火制品。阻燃的聚烯烴復(fù)合物是常見(jiàn)的，且市場(chǎng)期望使用非鹵化阻燃劑?？赏ㄟ^(guò)交聯(lián)來(lái)改善在這種非鹵化阻燃復(fù)合物中聚烯烴樹(shù)脂，以增強(qiáng)熱穩(wěn)定性、穿孔性和耐化學(xué)性。
[0007]可使用少量的含氟聚合物作為加工助劑，來(lái)增強(qiáng)加工性和擠出物質(zhì)量。但含氟聚合物會(huì)給復(fù)合物引入鹵化，且當(dāng)阻燃熱塑性復(fù)合物的目標(biāo)是非鹵化的時(shí)無(wú)法使用。
[0008]發(fā)明概述
[0009]本領(lǐng)域所需的是用于阻燃熱塑性復(fù)合物的非鹵化加工助劑。
[0010]本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種非鹵化化學(xué)物質(zhì)，令人驚訝的是，這種非鹵化化學(xué)物質(zhì)可用作阻燃熱塑性復(fù)合物的加工助劑。
[0011]本發(fā)明的一方面是一種非鹵化熱塑性復(fù)合物，其包括:(a)接枝的聚烯烴；(b)非鹵化阻燃劑；(c)具有CAS登記號(hào)326794-48-3的樹(shù)枝狀聚合物；以及(d)馬來(lái)酸酐改性的聚烯烴，該烯烴與接枝的聚烯烴的烯烴相同或類似。
[0012]本發(fā)明的另一方面是由上述熱塑性復(fù)合物成形的塑料制品。
[0013]發(fā)明實(shí)施方式
[0014]接枝的聚烯烴樹(shù)脂
[0015]用于熱塑性復(fù)合物的制劑的選擇，主要以聚合物樹(shù)脂的類型和所需的物理性質(zhì)為基礎(chǔ)。熱塑性樹(shù)脂既需要能良好的加工成成品形狀，又要在該成品形狀有良好的性能。
[0016]即使當(dāng)暴露于熱量或火焰時(shí)，聚烯烴樹(shù)脂可從它們的形狀熔融和滴料，阻燃熱塑性復(fù)合物也可使用該聚烯烴。阻燃劑將熔融和滴料降低到最小程度。
[0017]任意常規(guī)的聚烯烴可用作熱塑性樹(shù)脂。聚烯烴的非限制性例子包括聚乙烯、乙烯共聚物及其組合。
[0018]可將兩種不同級(jí)別的聚烯烴共混在一起，以降低粘度和改善加工性，同時(shí)維持其它所需的機(jī)械性能。
[0019]如果聚合物包括多于I種的單體單元主鏈，可改善某些聚烯烴的物理性質(zhì)?？赏ㄟ^(guò)接枝到該主鏈來(lái)增加聚烯烴的分子量。
[0020]接枝的單體單元可以與主鏈的單體單元相同或不同。優(yōu)選的，接枝的單體單元和主鏈的單體單元是相同的，盡管它們可包括不同級(jí)別或分子量的同種聚合物。
[0021]在可用的備選者中，優(yōu)選將聚乙烯用作樹(shù)脂。市售的聚乙烯樹(shù)脂包括品牌HD6908.19，購(gòu)自埃克森美孚(ExxonMobil?)；品牌Sc Iair^1 31E，購(gòu)自諾瓦化學(xué)(NovaChemicals);品牌EM811,購(gòu)自西湖化學(xué)(Westlake Chemical )；以及Tafmer?牌乙烯丁烯共聚物，購(gòu)自三井(Mitsui)。
[0022]聚合物樹(shù)脂或聚合物樹(shù)脂共混物的熔體流動(dòng)指數(shù)范圍可以是約1-約75，優(yōu)選的約10-約40。接枝的樹(shù)脂的熔體流動(dòng)指數(shù)范圍可以是約1-約20，優(yōu)選的約5-約10。
[0023]接枝同時(shí)需要自由基引發(fā)劑和多官能有機(jī)硅烷。用于聚烯烴的任意常規(guī)引發(fā)劑和任意常規(guī)有機(jī)硅烷都是用于本發(fā)明的備選者。特別優(yōu)選的自由基引發(fā)劑例如過(guò)氧化物，且特別是二枯基過(guò)氧化物。特別優(yōu)選的有機(jī)硅烷是乙烯基三甲氧基硅烷和或乙烯基三乙氧基硅烷。
[0024]接枝可在擠出機(jī)中發(fā)生，所有成分都在擠出機(jī)頭部加入，且該擠出機(jī)在足以熔融聚合物樹(shù)脂和引發(fā)接枝反應(yīng)的溫度下運(yùn)行。接枝的聚烯烴樹(shù)脂粒料隨后可與復(fù)合物的其它成分復(fù)合。
[0025]非鹵化阻燃劑
[0026]目前流行將不含鹵素原子的阻燃劑用于熱塑性復(fù)合物中，該熱塑性復(fù)合物可制成在室內(nèi)或封閉空間使用的塑料制品。如果熱塑性復(fù)合物包括鹵素原子，在這種空間的火災(zāi)會(huì)產(chǎn)生有害氣體。
[0027]本發(fā)明的聚烯烴復(fù)合物可使用任意常規(guī)非鹵化阻燃劑。非限制性例子包括三水合鋁(ATH)、無(wú)水鎂(MDH)、水滑石、硼酸鋅、含磷氮膨脹物及其組合。
[0028]非鹵化加工助劑`
[0029]評(píng)估了多種非鹵化加工助劑，來(lái)測(cè)定它們對(duì)非鹵化熱塑性復(fù)合物的加工性和擠出物質(zhì)量的影響。雖然添加劑約1-3重量百分?jǐn)?shù)的這種非鹵化加工助劑表明粘度會(huì)降低，這是加工改善的跡象，但除了一個(gè)之外，因?yàn)閿D出物的表面粗糙度，用于這些加工助劑的擠出物質(zhì)量都差。
[0030]如下文實(shí)施例所述，意料之外的，樹(shù)枝狀聚合物同時(shí)提供改善的粘度和平滑的擠出物表面。
[0031]發(fā)現(xiàn)可作為出色加工助劑的樹(shù)枝狀聚合物是BoHor^ H20牌聚合物，可從佩斯拓普(Perstorp)購(gòu)買。該樹(shù)枝狀聚合物來(lái)自化學(xué)文摘服務(wù)的CAS登記號(hào)326794-48-3，且是高度支化的聚酯結(jié)構(gòu)，理論上具有16個(gè)伯羥基。室溫下，Boltorn* H20是無(wú)定形固體，可以粒料形式購(gòu)買。
[0032]該樹(shù)枝狀聚合物的重均分子量是約2100克/摩爾；多分散性(Mw/Mn)為約1.3 ；在110°C和30秒―1的粘度是約7帕斯卡(Pascals);且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是30°C。出售Boltorn* H20樹(shù)枝狀聚合物是為了在不交聯(lián)的情況下促進(jìn)聚合物主鏈的致密支化，這在許多應(yīng)用包括本發(fā)明的應(yīng)用都是非常需要的。樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)提供了將具有低粘度的優(yōu)異反應(yīng)性與增強(qiáng)的機(jī)械性質(zhì)結(jié)合的獨(dú)特可能。
[0033]增容劑
[0034]復(fù)合物可受益于增容劑的應(yīng)用，從而將ATH和或MDH與增強(qiáng)的性質(zhì)聯(lián)用。在合適的備選者中，購(gòu)自三井(Mitsui)的Tafmer? MA8510牌馬來(lái)酸酐改性的乙烯一丁烯共聚物是優(yōu)選的，因?yàn)樵摴簿畚锊糠峙c優(yōu)選的乙烯一丁烯共聚物相同，且馬來(lái)酸酐極化接枝與ATH或MDH聯(lián)結(jié)。如果聚烯烴是聚乙烯或聚丙烯，馬來(lái)酸酐接枝的聚乙烯或聚丙烯可用作增容劑。
[0035]任選的添加劑
[0036]本發(fā)明的復(fù)合物可包括常規(guī)塑料添加劑，其用量足以使復(fù)合物獲得所需的加工性質(zhì)或使用性能。添加劑的量不應(yīng)造成浪費(fèi)或?qū)?fù)合物的加工或性能有害。熱塑性配混領(lǐng)域的技術(shù)人員無(wú)需過(guò)多的實(shí)驗(yàn)，僅須參考一些文獻(xiàn)，例如來(lái)自“塑料設(shè)計(jì)庫(kù)”(PlasticsDesign Library) (www.williamandrew.com)的“塑料添加齊l|數(shù)據(jù)庫(kù)’’(Plastics AdditivesDatabase) (2004)，就能夠選擇許多不同類型的添加劑加入本發(fā)明的復(fù)合物中。
[0037]任選的添加劑的非限制性例子包括:粘合促進(jìn)劑；殺生物劑(抗菌劑、殺真菌劑和防霉劑)、抗霧化劑；抗靜電劑；粘合劑、起泡劑和發(fā)泡劑；增容劑；分散劑；填料和增量劑；煙霧抑制劑；抗沖改性劑；引發(fā)劑；潤(rùn)滑劑；云母；顏料、著色劑和染料；增塑劑；脫模劑；娃燒、鈦酸鹽/酯(titanate)和錯(cuò)酸鹽/酯(zirconate);滑爽劑和防粘連劑；穩(wěn)定劑；硬脂酸鹽/酯(stearate);紫外光吸收劑；粘度調(diào)節(jié)劑；蠟；及其組合。
[0038]表1顯示了該復(fù)合物的可接受的、所需的和優(yōu)選的成分范圍。該復(fù)合物可包含這些成分，基本上由這些成分組成，或者由這些成分組成。
【權(quán)利要求】
1.一種非鹵化熱塑性復(fù)合物，其包括: (a)接枝的聚烯烴； (b)非鹵化阻燃劑； (c)具有CAS登記號(hào)326794-48-3的樹(shù)枝狀聚合物；以及 (d)馬來(lái)酸酐改性的聚烯烴，該聚烯烴的烯烴與接枝的聚烯烴的烯烴相同或類似。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合物，其特征在于，所述接枝的聚烯烴是在引發(fā)劑存在下聚烯烴樹(shù)脂和多官能有機(jī)硅烷的反應(yīng)產(chǎn)物。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的復(fù)合物，其特征在于，所述聚烯烴是聚乙烯均聚物或共聚物，且所述多官能有機(jī)硅烷是乙烯基三甲氧基硅烷和或乙烯基三乙氧基硅烷。
4.如權(quán)利要求3所述的復(fù)合物，其特征在于，所述非鹵化阻燃劑選自下組:三水合鋁、無(wú)水鎂、水滑石、硼酸鋅、含磷氮膨脹物及其組合。
5.如前面權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的復(fù)合物，其特征在于，所述非鹵化阻燃劑選自下組:三水合鋁、無(wú)水鎂、水滑石、硼酸鋅、含磷氮膨脹物及其組合。
6.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合物，其特征在于，所述樹(shù)枝狀聚合物的重均分子量是約2100克/摩爾；多分散性(Mw/Mn)為約1.3 ;在110。。和30秒―1的粘度是約7帕斯卡；且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是30°C。
7.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的復(fù)合物，其特征在于，所述樹(shù)枝狀聚合物的重均分子量是約2100克/摩爾；多分散性(Mw/Mn)為約1.3 ;在110°C和30秒―1的粘度是約7帕斯卡；且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是30°C。
8.如權(quán)利要求6所述的復(fù)合物，其特征在于，所述接枝的聚烯烴是乙烯-丁烯共聚物，且所述增容劑是馬來(lái)酸酐改性的乙烯-丁烯。
9.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的復(fù)合物，其特征在于，所述接枝的聚烯烴是乙烯-丁烯共聚物，且所述增容劑是馬來(lái)酸酐改性的乙烯-丁烯。
10.一種塑料制品，其由前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的復(fù)合物成形。
11.如權(quán)利要求10所 述的制品，其特征在于，所述制品是用于電線或電纜的夾套或絕緣層。
【文檔編號(hào)】C08L23/26GK103764754SQ201280042958
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月7日
【發(fā)明者】M·寶祿奇, R·W·阿瓦基揚(yáng) 申請(qǐng)人:普立萬(wàn)公司