專(zhuān)利名稱(chēng)：阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯組合物的制作方法
阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯組合物本發(fā)明涉及用于電線電纜應(yīng)用的阻燃制劑。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于電線護(hù)套、 電纜護(hù)套、擠出片材、和擠出型材的無(wú)鹵素阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯制劑?；诮饘贇溲趸锏木巯N化合物和基于泡沸劑的聚烯烴化合物不能同時(shí)達(dá)到 工業(yè)要求的燃燒和機(jī)械性能。特別是，加入40-50wt %的含量的阻燃填料來(lái)達(dá)到良好的燃燒 測(cè)試性能將導(dǎo)致得到的聚烯烴化合物具有差的機(jī)械性能。同樣，期望提供具有優(yōu)越的機(jī)械 性能的聚烯烴組合物，如高伸長(zhǎng)率、高撓性(低模量)、良好的拉伸強(qiáng)度、和改進(jìn)的形變溫度 以及優(yōu)越的燃燒性能。最終，提供了本發(fā)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(shuō)，本發(fā)明達(dá)到伸長(zhǎng)率> 400%和拉伸強(qiáng)度> 1500psi，而相同的聚烯烴僅 達(dá)到100%伸長(zhǎng)率和< IOOOpsi拉伸強(qiáng)度。同樣，與可比較的僅含TPU的組合物相比，本發(fā) 明顯示了改進(jìn)的帶擠出性能，這表明用于擠出應(yīng)用的改進(jìn)的熔體流變學(xué)/制造能力。本發(fā) 明在電線電纜護(hù)套和其它擠出制品，如片材和型材的制備中特別有用。本發(fā)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(yōu)選 的是，本發(fā)明描述的組合物是無(wú)鹵素的。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)乙烯和乙烯基硅烷(如乙烯基三甲氧基硅烷和乙 烯基三乙氧基硅烷)的共聚物，和(iv)任意這些共聚單體的互聚物。優(yōu)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(gòu)成的共聚物的部分按重量可以是基于共聚物的重量的約5% 約 50%，并且優(yōu)選的是按重量約15% 約40%。乙烯/不飽和酯共聚物的熔體指數(shù)可以是約 0. 5 約50克每10分鐘。當(dāng)不飽和酯是丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯時(shí)，烷基基團(tuán)可以具有1 8個(gè) 碳原子，并且優(yōu)選的是具有1 4個(gè)碳原子。丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的實(shí)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(dāng)不包和酯是羧酸乙烯基酯時(shí)，羧酸酯基團(tuán)可以具有2 8個(gè)碳原子，并且優(yōu)選的 是具有2 5個(gè)碳原子。羧酸乙烯基酯的實(shí)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(lǐng)域已知的，并且典型地通過(guò)線形羥基封端的多元醇、 有機(jī)二異氰酸酯、和增鏈劑的反應(yīng)得到。本發(fā)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(lái)制備，聚醚TPUs可以用聚環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、和環(huán)氧丁烷的多元醇來(lái)制備。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(zhì)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(yōu)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(yōu)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(dāng)暴露于火焰時(shí)，含氮多磷酸鹽具有膨脹和炭化的特征。泡沸的多磷酸鹽阻燃劑組分 的存在量為約0. 1 約70wt%。本發(fā)明的組合物可以進(jìn)一步包含其它非鹵素阻燃劑，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(chǎn)生的物質(zhì)、膠粘劑、脲、和多元醇。組合物可以進(jìn)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/酰胺嵌段共聚物、烯烴嵌段共聚物、和工程塑料(如聚碳酸酯、聚砜、和聚酰亞胺)。 組合物還可以進(jìn)一步包含其它添加劑，如礦物和過(guò)氧化物。在另一種實(shí)施方式中，本發(fā)明是電纜，其包含一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體或一個(gè)或多個(gè)電 導(dǎo)體的芯，每個(gè)導(dǎo)體或芯由包含本申請(qǐng)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(shí)施方式中，本發(fā)明是包含本申請(qǐng)描述的阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯 組合物的擠出制品。
實(shí)施例下面非限制性的實(shí)施例闡明本發(fā)明。腿(1)屈服強(qiáng)度(psi)；(2)拉伸強(qiáng)度@峰值(psi)；(3)拉伸強(qiáng)度@斷裂(psi)；(4)伸長(zhǎng)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(diǎn)燃標(biāo)記(Not Burn Flag)的燃燒性質(zhì)；(9)到達(dá)標(biāo)記的時(shí)間(sec)；(10)總時(shí)間的燃燒性質(zhì)(秒)；(11)不完全燃燒；(12)未炭化的(mm在標(biāo)記之下)；(13)無(wú)燃燒滴落；(14)高熔體流動(dòng)，其中1無(wú)流動(dòng)(最好)，5高流動(dòng)；和(15)總等級(jí)** ；最好的(1) >>最差的(5)，其中#1無(wú)燃燒滴落；#2炭化長(zhǎng)度；#3a 無(wú)熔體流動(dòng)；#3b未點(diǎn)燃標(biāo)記 ’#3c到達(dá)標(biāo)記的時(shí)間。燃燒測(cè)試
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燃燒測(cè)試通過(guò)45秒垂直UL94點(diǎn)燃@底部的垂直條測(cè)試實(shí)施。將測(cè)試試條制備成 具有嵌入電線和8"長(zhǎng)的75-mil試驗(yàn)樣片的100-mil條。示例的組合物使用下面的組分制備測(cè)試試條(l)PELLETHANE 2102-75A己內(nèi)酯聚酯熱塑性聚氨酯，具有77A的肖氏A硬度、 1. 17 的比重，并且得自 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，并且得自 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(cè)量的3dg/m的熔體指數(shù)，得自Ε. I. du Pont de Nemours and Company ；禾口(4) FP-2100 泡沸的含氮的基于多磷酸鹽的阻燃劑，其為哌嗪多磷酸鹽和磷酸化 合物的共混物，并且得自 Amfine Chemical Corporation 或 Adeka Corporation.表1顯示兩個(gè)對(duì)比例(對(duì)比例1和2)和三個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例(實(shí)施例3-5)。每
個(gè)量以重量百分?jǐn)?shù)表示。期望的機(jī)械性能包括拉伸強(qiáng)度> 1500psi和伸長(zhǎng)率> 200%。對(duì)于阻燃性能，或更 低的總?cè)紵燃?jí)是可接受的。表 權(quán)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(quán)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(wú)鹵素的。
3.權(quán)利要求1或權(quán)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(quán)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(quán)利要求1或權(quán)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(quán)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(quán)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(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體或一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體的芯，每個(gè)導(dǎo)體或芯由包含 根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯組合物的阻燃層包圍。
9.一種擠出制品，包含根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨 酯組合物。
全文摘要
本發(fā)明是阻燃聚烯烴/熱塑性聚氨酯制劑，其從聚烯烴、熱塑性聚氨酯和泡沸的多磷酸鹽阻燃劑組分制得，或包含前述物質(zhì)。本發(fā)明的體系達(dá)到伸長(zhǎng)率＞400％和拉伸強(qiáng)度＞1500psi，而相同的聚烯烴僅達(dá)到100％伸長(zhǎng)率和＜1000psi拉伸強(qiáng)度。同樣，與可比較的僅含TPU的組合物相比，本發(fā)明顯示了改進(jìn)的帶擠出性能，這表明用于擠出應(yīng)用的改進(jìn)的熔體流變學(xué)/制造能力。
文檔編號(hào)H01B7/295GK101981128SQ200980111657
公開(kāi)日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月8日
發(fā)明者杰弗里·布朗, 羅伯特·伊頓 申請(qǐng)人:聯(lián)合碳化化學(xué)及塑料技術(shù)有限責(zé)任公司