專利名稱：用于線材和纜線應用的無鹵素的阻燃性組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及線材和纜線。在一方面，本發明涉及線材和纜線護套，例如，保護性外套和絕緣，在另一方面，本發明涉及阻燃性且無鹵素的這類護套。在一方面，本發明涉及由其制備這類護套的組合物。
背景技術：
在制備線材和纜線護套中的一個重要挑戰是實現在拉伸性質、阻燃性能和熱變形之間的優良平衡。一個尤其嚴格的規格是阻燃性平衡，從而在通過VW-I測試的同時保持在150° C的熱變形比(UL1581-2001)低于(<)50%。一些組合物已經證實可滿足該規格，但是犧牲了其它重要性質。例如，由包含熱塑性聚氨酯(TPU)、氫氧化鋁(ATH)和間苯二酚二(二 苯基磷酸酯)(RDP)的組合物制成的纜線護套可滿足該規格，但是它是昂貴的，具有高的例如大于I. 4g/cm3的密度(ASTM D792)和低的例如低于0. 76GQ.m的絕緣電阻(UL62)。滿足該規格的另一纜線護套是由包含TPU、交聯的乙烯基乙酸乙酯(EVA)和常規的阻燃劑諸如ATH的組合物制成，但是該組合物是較難加工的。線材和纜線護套的制造商持續感興趣的是組合物，尤其無鹵素組合物，其提供機械性質和阻燃性與優良的可加工性的優良平衡。
發明內容
在一種實施方式中，本發明是無齒素的阻燃性組合物，其將易于加工制備成一同通過VW-I阻燃性測試和在150° C的UL 1581-2001熱變形測試并同時顯示優良的拉伸性質和撓性性質的線材和纜線護套。在一種實施方式中,本發明組合物包含A.熱塑性聚氨酯，B.烯烴嵌段共聚物(OBC)，C.含羰基烯烴聚合物增容劑，和D.阻燃劑，其包括⑴雙酚A 二( 二苯基磷酸酯)(BPADP)或RDP、⑵基于氮/磷的無鹵素的阻燃劑例如FP2100J、和(3)環氧化的線性酚醛清漆樹脂。在一種實施方式中，OBC和含羰基的烯烴聚合物的組合構成低于30wt%的總聚合物基體。在一種實施方式中，所述含羰基烯烴聚合物是馬來酸酐-接枝的(MAH-g)烯烴彈性體和MAH-g-OBC中的至少一種。由本發明組合物制備的線材和纜線護套顯示阻燃性和拉伸性質的協同平衡。
具體實施例方式定義本申請所有提及的元素周期表是指由CRC Press, Inc.于2003出版并享有版權的元素周期表。同樣，任何提及的族應該為在使用編號族的IUPAC系統的這個元素周期表中所反映的族。除非指出，從上下文暗示或現有技術慣例，所有的份和百分比均基于重量，而且所有的測試方法是與本申請的提交日期同步的。針對美國專利實踐的目的，任何涉及的專利、專利申請或公開的內容在此全部引入作為參考(或其等價的US同族也引入作為參考)，特別是關于本領域中的合成技術、產品和加工設計、聚合物、催化劑、定義(不與本申請具體提供的任何定義不一致)和常識的披露。本申請中的數字范圍是近似值，因此除非另有所指，否則其可以包括該范圍以外的值。數值范圍包括以I個單位增加的從下限值到上限值的所有數值，條件是在任意較低值與任意較高值之間存在至少2個單位的間隔。例如，如果組成、物理或其它性質，如分子量、重量％等是100至1000，意味著明確地列舉了所有的單個數值，如100、101、102等，以及所有的子范圍，如100至144、155至170、197至200等。對于包含小于I的數值或者包含 大于I的分數(例如I. I、I. 5等)的范圍，適當時將I個單位看作0. 0001,0. 001,0. 01或0.1。對于包含小于10 (例如I至5)的個位數的范圍，典型地將I個單位看作0. I。這些僅僅是具體所意指的內容的示例，并且所列舉的最低值與最高值之間的數值的所有可能組合都被認為清楚記載在本申請中。本申請內的數字范圍提供了在本發明組合物中各組分的量、在本發明組合物的阻燃組分中的各組分的量、和各種特性和性質等(通過其，這些組合物和由這些組合物制備的線材和纜線護套得到定義)。“線材”等術語是指單束導電金屬例如銅或鋁，或者單束光學纖維。“纜線”等術語是指在護套例如絕緣覆蓋物或保護性外套內的至少一根電線或光學纖維。典型地，纜線是于共同的絕緣覆蓋物和/或保護性外套內的兩根或更多根捆縛在一起的電線或光學纖維。護套內的單根電線或纖維可以是裸露的、包覆的或絕緣的。組合纜線可以同時包含電線和光學纖維。可以針對低電壓應用、中電壓應用和高電壓應用設計電纜。典型的纜線設計在美國專利5，246，783、6，496，629和6，714，707中說明。“組合物”等術語表示兩種或更多種組分的混合物或共混物。“聚合物共混物”等術語表示兩種或更多種聚合物的共混物。這樣的共混物可以是或可以不是溶混的。這樣的共混物可以是或可以不是相分離的。這樣的共混物可以包含或可以不包含一種或多種微區構造，如由透射電子波譜法、光散射、X-射線散射、以及本領域已知的任何其它方法所確定的。“聚合物”等術語表示通過使相同或不同類型的單體反應(即，聚合)制備的高分子化合物。“聚合物”包括均聚物和互聚物。“互聚物”表示通過至少兩種不同的單體的聚合制備的聚合物。該一般性術語同時包括共聚物(通常用于表示由兩種不同的單體制備的聚合物)、和由多于兩種不同的單體制備的聚合物(例如，三元共聚物、四元共聚物等)。“基于烯烴的聚合物”等術語表示基于聚合物的總重量包含大于50wt%的聚合形式的烯烴例如乙烯或丙烯的聚合物。基于烯烴的聚合物的非限制性實例包括基于乙烯的聚合物和基于丙烯的聚合物。“無鹵素”等術語是指本發明組合物沒有或者基本上沒有含鹵素成分，即包含小于2000mg/kg的鹵素，如通過離子色譜法(IC)或者類似的分析方法測量。小于該含量的含鹵素成分被認為對于組合物作為例如線材或纜線包覆物的功效是無關緊要的。“發泡型阻燃劑”等術語是指在暴露于火期間在聚合物表面上形成泡沫炭化物的阻燃劑。本發明的組合物包含(A)聚合物基體、(B)阻燃劑包、和任選的(C)添加劑包。所述聚合物基體包括(I)熱塑性聚氨酯、(2)烯烴嵌段互聚物或者共聚物、和(3)增容劑。該阻燃劑包包括(I)BPADP和/或RDP、(2)FP 2100J、和(3)環氧化的線性酚醛清漆樹脂。所述任選的添加劑包包括用于組合物的常規添加劑(例如，抗氧化劑、UV穩定劑、著色劑、力口工助劑、填料等)中的至少一種，其中由所述組合物制備阻燃性線材和纜線護套。聚合物基體熱塑性聚氨酯(TPU)在本發明的實踐中使用的熱塑性聚氨酯是多異氰酸酯(通常為二異氰酸酯)、一種或多種聚合物二醇、和任選的一種或多種雙官能增鏈劑的反應產物。此處所用的"熱塑性"描述聚合物(I)具有拉伸超過其原長并且在松開時基本上縮回至其原長的能力，以及
(2)當受熱時軟化并且在冷卻至室溫時基本上返回至其原來狀態。所述TPU可通過預聚物法、準預聚物法(quasi-prepolymer)或者一步法制備。該異氰酸酯形成TPU中的硬鏈段，且可以是芳族、脂族、脂環族二異氰酸酯以及這些化合物中 兩種或更多種的組合。源于二異氰酸酯(OCN-R-NCO)的結構單元的一種非限制性實例由下式⑴表示
權利要求
1.組合物，其包含 A.熱塑性聚氨酯(TPU)， B.烯烴嵌段共聚物(OBC)， C.含羰基烯烴聚合物增容劑，以及 D.阻燃劑包，其包含(I)雙酚A二( 二苯基磷酸酯)(BPADP)或者間苯二酚二( 二苯基磷酸酯)(RDP)中的至少一種，(2)基于氮/磷的無鹵素阻燃劑，以及(3)環氧化的線性酚醛清漆樹脂。
2.權利要求I的組合物，其中所述TPU、OBC和增容劑構成聚合物基體，所述阻燃劑包分散在所述聚合物基體中，并且OBC和含羰基聚合物的組合構成低于30wt%的聚合物基體。
3.權利要求2的組合物，其中所述TPU是基于聚酯或者基于聚醚的聚氨酯，所述OBC是乙烯多嵌段共聚物，并且所述含羰基烯烴聚合物是MAH-g-烯烴彈性體和MAH-g-OBC中的至少一種。
4.權利要求3的組合物，其中所述阻燃劑包的BPADP/RDP組分占組合物的5wt%至20wt%,所述阻燃劑包的基于氮/磷的無鹵素的組分占組合物的30wt%至60wt%，以及所述環氧化的線性酹醒清漆樹脂占組合物的0. lwt%至10wt%。
5.權利要求I的組合物，還包含抗氧化劑、UV穩定劑、光穩定劑、增塑劑、熱(熔體加工)穩定劑、脫模劑、蠟、加工助劑、著色劑和顏料中的至少一種。
6.權利要求I的組合物，其中所述阻燃劑包包括BPADP和RDP中僅一種。
7.權利要求I的組合物，其中所述增容劑是密度為0.8g/cc至0. 95g/cc的馬來酸酐接枝的聚烯烴彈性體，并且所述增容劑的馬來酸酐含量是0. lwt%至5wt%。
8.由權利要求I的組合物制備的線材或纜線護套。
全文摘要
無鹵素的阻燃性組合物包含熱塑性聚氨酯、烯烴嵌段共聚物、含羰基烯烴聚合物增容劑、和阻燃劑包，所述阻燃劑包包括雙酚A二(二苯基磷酸酯)和/或間苯二酚二(二苯基磷酸酯)、基于氮/磷的無鹵素阻燃劑、和環氧化的線性酚醛清漆樹脂。該組合物不但易于加工制備線材或纜線護套而且還通過VW-1阻燃性測試和在150℃的UL1581熱變形測試，并且顯示優良的拉伸性質和撓性性質。
文檔編號H01B3/18GK102754168SQ200980163441
公開日2012年10月24日 申請日期2009年12月18日 優先權日2009年12月18日
發明者B.李, H.D.郭, H.L.黃, J.G.陳, L.魯, X.W.嚴 申請人:陶氏環球技術有限責任公司