无卤胶带和其制备方法

专利名称：无卤胶带和其制备方法
技术领域：
本发明主要涉及用于各种应用，例如汽车应用的绝缘膜和绝缘带。本发明进一步涉及包括无卤绝缘膜和绝缘带的绝缘膜和带，其在阻燃性、耐气候性、厚度、抗拉强度、伸长率、介电强度、附着强度、吸湿性、耐温性、形变、寿命和/或导体腐蚀性方面符合严格的工业标准。
背景技术：
现有技术的绝缘膜具有不同程度的阻燃性和一定范围内的机械性能。性能更高的膜通常是含卤的。在绝缘膜和绝缘带中通常存在的氯乙烯是卤素的常见来源。希望能最小化绝缘膜和绝缘带中的卤素含量，因为无论是在意外或丢弃的情况下燃烧含卤素的膜和带时，会产生有毒烟气。
无卤的聚合物组合物已用于制备用于电子工业的绝缘膜。然而，所使用的无卤聚合物组合物不具有足够的阻燃性。因此，将阻燃填料加入膜中，以在试图保持绝缘膜所需的机械性能的同时，赋予或增强绝缘膜的阻燃性。而所用的阻燃填料则并非一定是无卤的。某些填料含有溴。
尽管现有技术中存在一些具有不同阻燃性的无卤绝缘膜，所述的膜一般不能同时满足阻燃和机械性能的工业标准。为获得无卤膜的高阻燃性，通常膜中阻燃填料的浓度很高，以致膜的物理性能受损。这些可能受损的物理性能的一些例子包括，除了其他之外，机械强度，挠性，和/或伸长率。这些机械性能的损害尤其对于绝缘带是不能令人满意的，所需的绝缘带应等同于，或甚至超出含卤电绝缘带的机械强度，弹性和挠性性能。
虽然现有的无卤绝缘膜和绝缘带丰富了知识储备，但仍需要将产生具有等同于或超出含卤绝缘膜和绝缘带的阻燃性和机械性能的、无卤的绝缘膜和绝缘带的改进。
概述本发明包括各种组合物和带。本发明的一个示例性实施方式包括以下的带所述的带包括(a)包括聚合物材料的无卤衬里；阻燃剂；偶联剂；和(b)位于所述衬里表面上的粘合层。根据UnderwritersLaboratories UL510第7版的第4部分测试，该带是阻燃的。
制备本发明的带的一个示例性方法包括下列步骤(a)形成无卤衬里，该无卤衬里包括聚合物材料；阻燃剂；和偶联剂；和(b)在所述衬里表面上施加粘合层形成所述的带。在根据Underwriters LaboratoriesUL510，第7版的第4部分测试时，该带是阻燃的。在另一个示例性方法中，形成无卤衬里的步骤包括砑光。仍在另一个示例性方法中，进一步包括用电子束辐射所述的无卤衬里或带的步骤。
本文中，所有的数字均应认为是由“约”一词修饰的。
附图简要说明本发明可进一步由下列图示说明，其中

图1是示例性的砑光工艺的示意图。
这些图是理想化的，并非按比例绘制，仅用于说明。
发明详述本发明包括组合物，其包含聚合物材料，阻燃剂，和任选的工艺添加剂。所述的聚合物材料，阻燃剂，和/或任选的工艺添加剂可以是无卤的。使用均为无卤的聚合物材料，阻燃剂，和任选的工艺添加剂产生无卤的组合物。本发明进一步包括制备组合物，例如无卤组合物的方法。
所述的组合物可形成电绝缘膜(本文也称作“带衬里”)，其至少在一个表面上被涂覆上粘合剂后，得到电绝缘带。类似的，所述的无卤组合物可形成无卤的电绝缘膜，其至少在一个表面上被涂覆上无卤的粘合剂后，得到无卤的电绝缘带。所述无卤的绝缘带在燃烧时不会产生含卤绝缘带燃烧时特有的有毒烟气。此外，根据本发明制备的电绝缘带，包括无卤的电绝缘带能满足电绝缘带的各种性能方面的工业标准。
Underwriters Laboratories UL 510，第7版，题为“Standard forPolyvinyl Chloride，Polyethylene，and Rubber Insulating Tape”(本文称为“UL510”)是绝缘带的一套性能方面的工业标准的一个例子。UL 510描述了一套最低标准例如阻燃性、耐气候性、厚度、抗拉强度、伸长率、介电强度、附着强度、吸湿性、耐温性、形变、寿命和导体腐蚀性。除了其他的之处，UL 510覆盖了在不高于600V和在80℃下将热塑性带和橡胶带用于绝缘的标准。UL 510的第4部分适于焰色实验并可用于所有被此标准覆盖的带。根据UL 510，即第6-15部分确定的物理性质适于热塑性带，更具体而言适于“PE带”。因为本发明至少是基于无卤组分的使用，所以PE带的标准是适当的标准。
其他可应用的工业标准包括用于欧洲IEC 60454题为“Specifications for Pressure-Sensitive Tapes for Electrical Purposes，Part2Methods ofTest”和用于日本的JIS C2107题为“Testing Methods ofPressure Sensitive Adhesive Tapes for Electrical Insulation”。
本发明的无卤组合物可加工成能够满足UL 510对于电绝缘带的要求的无卤带。为制得这样的无卤带，通过将适量的无卤聚合物材料、无卤阻燃剂、和任选的无卤工艺添加剂混合在一起而制备无卤的组合物。所述的无卤组合物可利用任何适当的膜形成技术形成为无卤膜，例如挤出和砑光。然后可将无卤的添加剂应用到该无卤膜的一个或两个主表面上以形成无卤带。然后用适当的能源辐射所述的无卤带，例如电子束。意想不到地发现，根据本发明制备的无卤带满足了UL 510对于PE热塑性带的所有不同要求，并同时满足UL 510的阻燃标准。本文说明了用于生产符合上述UL 510的无卤带的适当的组分浓度和工艺步骤。
如本文所用，词语“无卤”和“不含卤素”和任何这两个词的衍生词语，均指没有，或基本没有卤素，例如在物质的分子结构中存在的卤素原子。如本文所用，术语“超痕量浓度”是指分别基于组合物、膜、或带计，组合物、膜、或带中的浓度为0.01wt％或更少。在制备本发明的组合物、膜、和/或带时，由于仅用作合成所用组分的组成材料的催化剂的含卤物质的使用，在特定的无卤组合物、膜、或带中可以存在超痕量浓度的卤素原子。认为本发明的含有超痕量浓度卤素的组合物、膜、或带是基本无卤的。从而，对于本发明的无卤组合物、膜、或带，术语“无卤”和“不含卤素”确实包括根据本发明制备的、然而利用机械分析方法分析该组合物、膜、和/或带包括检测为超痕量浓度的微量卤素原子的组合物、膜、或带。
引入本发明组合物中的聚合物材料可以是无卤的。在本发明的无卤组合物中，该聚合物材料是无卤的。该聚合物材料可包括热塑性聚合物材料，其可赋予所述组合物某些有利于满足工业标准的物理性质，例如弹性。适当的聚合物材料的例子包括乙烯-丙烯-二烯单体的三元共聚物(EPDM)，乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，和EPDM和EVA的聚合物共混物。例如EPDM具有各种绝缘带所需的物理性能，例如耐热性、耐氧化性、耐臭氧性和耐气候老化性。此外，EPDM具有良好的电阻率且对高填料负载反应良好。基于所述组合物的总重计，该组合物中聚合物材料的适当浓度范围低至30wt％和高至60wt％。在所述组合物的一些示例性实施方式中，基于该组合物的总重计，该组合物中的聚合物材料的适当浓度范围低至30wt％和高至45wt％，例如无卤组合物。
在本发明的一个示例性实施方式中，基于所述的聚合物材料的总重计，该聚合物材料包括的EVA的浓度范围从低至0wt％到高至40wt％，EPDM的浓度范围从低至60wt％到高至100wt％。其他聚合物，例如具有更高抗拉强度的聚乙烯型聚合物(例如“Exact 4056”更高抗拉强度聚合物，可从Exxon Mobil of Irving，Texas商购得到)，也可包括在所述的聚合物材料内以产生如抗拉强度的有益物理性能。
本发明包括提供了抗热和防火性能的阻燃剂，这两种情况有时在绝缘带的各种应用中会碰到。所述的阻燃剂可以是无卤的。该阻燃剂的一些适当的例子包括金属无机化合物。本发明的组合物中可包括大量的无卤金属无机阻燃剂，以帮助得到显示出足以满足各种工业标准，包括UL 510，IEC 60454，和JIS C2107阻燃标准的膜，包括无卤膜。基于该组合物的总重计，所述的阻燃剂在组合物中，包括无卤组合物中可存在的浓度低至40wt％和高至70wt％。尤其符合UL 510，IEC 60454，和JIS C2107的阻燃要求的绝缘带，包括无卤绝缘带的一些实施方式包括由阻燃剂浓度低至50wt％和高至60wt％(基于该组合物的总重)的组合物形成的膜(带衬里)。
为获得本发明的带，包括无卤带的柔度，所述的带满足所有UL 510标准对PE热塑性带的要求，基于该组合物的总重计，本发明的组合物，例如无卤组合物，可包括阻燃剂的浓度低至40wt％和高至70wt％，一些实施方式中的阻燃剂的浓度低至50wt％和高至60wt％。
阻燃剂的适当例子包括金属无机化合物，例如金属氢氧化物。适当的金属氢氧化物的例子包括三水合氧化铝(也称作氢氧化铝、氧化铝、水合氧化铝、和三氢氧化铝，本文称为ATH)，氢氧化钙，氢氧化镁，氢氧化锆，氢氧化钡等；金属碳酸盐例如碱性碳酸镁，白云石等；金属水合物例如水滑石、硼砂等；和任意这些物质以任意比例的任意组合。
ATH是本发明尤其适合的阻燃剂。ATH作为吸热件并吸收一部分的燃烧热，以阻止带衬里内的聚合物材料的燃烧。在加热时，ATH还释放水，其稀释了本发明电绝缘带，包括无卤电绝缘带在内的周围空气中可燃气体的浓度。
硅烷处理过的阻燃剂，例如硅烷涂覆的ATH，尤其适用作所述的阻燃剂。用于阻燃剂表面处理的适当的硅烷偶联剂的例子包括乙烯基硅烷(如A-172 DLC硅烷)，甲基丙烯酸硅烷(如A-174 DLC硅烷)，氨基硅烷(如A-1100 DLC和A-1120硅烷)，所述硅烷均可自Natrochem，Inc.of Savannah，Georgia商购得到；液态四硫化物硅烷(如SILQUESTA-1289硅烷)，液态二硫化物硅烷(如SILQUEST A-1589硅烷)，和多硫化物硅烷(如SILQUEST A-189硅烷)，所述硅烷均可自OSISpecialties Division of Witco Corporation of Danbury，Connecticut商购得到；和任意这些物质以任意比例的任意组合。一些商购可得的硅烷涂覆的ATH的例子包括MICRAL 1500-SHl和MICRAL 1500-SH2 ATH，均可自J.M.Huber Corporation of Edison，New Jersey商购得到。
所述任选的工艺添加剂的例子包括偶联剂，脱模剂，及其组合。本发明的组合物，包括无卤组合物中可包括偶联剂，以改进该组合物和/或由该组合物制得的带衬里的物理性能。本发明的组合物，包括无卤组合物中可包括脱模剂，以帮助将该组合物加工成膜。
本发明的组合物，包括无卤组合物中包括的偶联剂可有助于增大所述聚合物材料和阻燃剂之间的引力。适当的偶联剂的例子包括新烷氧基钛酸酯偶联剂(如由Kenrich Petrochemical，Inc.可商购得到的CAPS偶联剂)，新烷氧基锆酸酯偶联剂，异氰酸酯偶联剂(如由BayerCorporation可商购得到的MONDUR MR聚氨酯预聚物)，马来酸酯化的聚烯烃偶联剂(如可由Eastman Chemical Company商购得到的EPOLENE G3003偶联剂)，和任意这些物质以任意比例的任意组合。
适当的新烷氧基钛酸酯偶联剂包括钛IV 2，2(双2-丙烯醇根甲基)丁醇根，三新癸酸根-O；钛IV 2，2(双2-丙烯醇根甲基)丁醇根，三(十二烷基)苯磺酸根-O；钛IV 2，2(双2-丙烯醇根甲基)丁醇根，三(二辛基)磷酸根-O；钛IV 2，2(双2-丙烯醇根甲基)丁醇根，三(二辛基)焦磷酸根-O；钛IV 2，2(双2-丙烯醇根甲基)丁醇根，三(2-乙撑二氨基)乙醇根；钛IV 2，2(双2-丙烯醇根甲基)丁醇根，三(3-氨基)苯酚根；和钛IV 2，2(双2-丙烯醇根甲基)丁醇根，三(6-羟基)己酸根-O；和任意这些物质以任意比例的任意组合。
适当的新烷氧基锆酸酯偶联剂包括锆IV 2，2(双2-丙烯醇根甲基)丁醇根，三新癸酸根-O；锆IV 2，2(双2-丙烯醇根甲基)丁醇根，三(十二烷基)苯磺酸根-O；锆IV 2，2(双2-丙烯醇根甲基)丁醇根，三(二辛基)磷酸根-O；锆IV 2，2(双2-丙烯醇根甲基)丁醇根，三2-甲基-2-丙烯酸根-O；锆IV 2，2(双2-丙烯醇根甲基)丁醇根，三(二辛基)焦磷酸根-O；锆IV 2，2(双2-丙烯醇根甲基)丁醇根，三2-丙烯酸根-O；锆IV 2，2(双2-丙烯醇根甲基)丁醇根，三(2-乙撑二氨基)乙醇根；锆IV双(2，2-二甲基)1，3-丙二醇根，双(9，10-11，12二环氧基)十八酸根-O；锆IV 2-乙基，2-丙烯醇根甲基1，3-丙二醇根双巯基苯酚根；和锆IV 1，1(双2-丙烯醇根甲基)丁醇根，三(2-氨基)pnenylato；和任意这些物质以任意比例的任意组合。
基于所述组合物的总重，例如无卤组合物，本发明组合物中的偶联剂的浓度可以低至0.1wt％和高至10.0wt％，在一些组合物实施方式中的偶联剂浓度为低至0.5wt％和高至1.5wt％。基于所述组合物的总重，在一些实施方式中，组合物中偶联剂的浓度为0.7wt％。
本发明组合物，包括无卤组合物中包括的脱模剂简化了将所述组合物，例如无卤组合物加工成用作带衬里的膜的工艺。适当的脱模剂的例子包括以下产品，其各自均可由Struktol Company of America ofStow，Ohio商购得到脂肪酸金属皂和酰胺的混合物(如STRUKTOL A50，STRUKTOL A60，STRUKTOL A61，STRUKTOL EF 44A，和STRUKTOL WB42脱模剂)；橡胶相容性非硬化脂肪酸皂(如STRUKTOL EP52脱模剂)；脂肪酸酯和皂结合(soap-bound)填料(如STRUKTOL W34和STRUKTOL WB212脱模剂)；润滑剂和脂肪酸衍生物的混合物(如STRUKTOL W80脱模剂)；脂肪酸酯和锌皂的混合物(如STRUKTOL WA48脱模剂)；脂肪酸皂的混合物，主要是钙基的(如STRUKTOL WB16脱模剂)；脂肪酸酯和缩合产物的混合物(如STRUKTOL WB222脱模剂)；脂肪酸衍生物和硅氧烷的缩合产物(如STRUKTOL WS180脱模剂)；在无机载体上的有机硅氧烷化合物(如STRUKTOL WS280脱模剂)；和任意这些物质以任意比例的任意组合。
基于所述组合物，如无卤组合物的总重，本发明组合物，包括无卤组合物中的所述脱模剂的浓度可以低至0.1wt％和高至10.0wt％，在所述组合物的某些实施方式中脱模剂的浓度低至0.5wt％和高至2.0wt％。在一些示例性实施方式中，基于组合物的总重，所述组合物中脱模剂的浓度为1.0wt％。
除工艺添加剂外，本发明组合物，包括无卤组合物还可任选包括另外的材料(在无卤组合物的情况下包括另外的无卤材料)，如，颜料，抗氧化剂，稳定剂，油类，加工助剂，填料，交联材料，丙烯酸材料，和任意这些物质以任意比例的任意组合。本发明组合物中这些另外的材料的浓度可以是任何可提供所需效果的浓度。
本发明组合物，包括无卤组合物可以通过在适当的混合装置中将所述的聚合物材料，阻燃剂，和任选的工艺添加剂混合在一起而制备。例如，通常可以将组合物的组分以任何顺序混合，并在Banbury混合器中在140℃的组分温度(混合器中)下，在45-65转数/分钟(rpm)下操作约5分钟的时间。在所述组分被混合在一起形成组合物后，则可在常规的二辊研磨机中研磨并结合该组合物，以最小化组合物中的非均匀部分。
在混合前，还可将任何所需的附加材料，如颜料，抗氧化剂，油类，加工助剂，中和剂，流变改性剂，和填料加入到所述的聚合物材料、阻燃剂和工艺添加剂中。然而，若在组合物中加入交联剂或丙烯酸材料，应在所有其他所需的组合物组分被加入到该组合物后，在足以防止过早交联的低温下，在第二混合步骤中加入这些交联剂或丙烯酸材料。
本发明组合物，包括无卤组合物可被砑光以形成本发明的膜，并产生有益的物理性能。可从研磨机例如两辊研磨机将所述组合物连续进料到砑光机中，以将组合物加工成膜。可将任何脱模剂，例如任何上述的脱模剂加入到所述组合物中，以在制膜工艺中有利于该组合物(作为膜)从砑光机的辊上连续并稳定地脱离。据信通过将组合物中的分子取向锁定在砑光机的机械方向上，在可能的最低温度下将所述组合物砑光成膜改进了膜，如无卤膜的抗拉强度。一些示例性的砑光辊温度可以低至180和高至225，在一些实施方式的制备中适当的砑光辊温度低至190和高至215。图1给出了利用两个上辊10和12，中辊14，底辊16和本发明的膜18及任选的衬垫20的示例性的砑光工艺。在一个示例性的砑光工艺中，加热所述的两个上辊和中辊，而不加热所述的底辊。
本发明的膜，包括无卤膜是电绝缘带的有用衬里。可利用已知的工艺，例如胶粘层压，将粘合剂施加到所述膜的一个或两个主表面上。为制备无卤电绝缘带，将无卤粘合剂施加到无卤膜(衬里)上。适当的无卤粘合剂的例子包括丙烯酸粘合剂，例如热熔丙烯酸粘合剂(如可由3M of St.Paul，MN商购得到的A+热熔丙烯酸粘合剂)；热熔橡胶粘合剂；水基丙烯酸乳液型粘合剂；硅氧烷粘合剂；热塑性弹性体；阻燃粘合剂；本领域已知的任何其他无卤粘合剂；和任意这些物质以任意比例的任意组合。
可利用任何适当的能源，例如电子束，辐射本发明的膜，包括无卤膜，以产生有利于符合电绝缘带工业标准的物理性能如抗拉强度，阻燃性和附着强度。对于本发明的膜，包括无卤膜的适当的辐射量低至10兆拉德(Mrad)和高至30Mrad。在一些实施方案中，本发明的膜，包括无卤膜的适当辐射量低至15Mrad和高至25Mrad。用于辐射本发明的膜，包括无卤膜的电子束的发生器的适当的示例性辐射参数包括175KeV的设定电压，7mA的设定电流，和64的机器常数(K)。
在辐射本发明的膜，包括无卤膜时，通常线速可以低至5英尺/分钟(fpm)和高至20fpm。在一些实施方式中，辐射本发明的膜，包括无卤膜时的适当线速可以低至10英尺/分钟和高至15fpm。在各个实施方式中，本发明的膜，包括无卤膜每纵尺的适当辐射量可以低至1.0Mrad/纵尺和高至2.5Mrad/纵尺。
如上所述，在根据UL510测试时，至少一个本发明的无卤电绝缘带的实施方式满足了其所有要求。这里在根据UL510测试时，所述的无卤绝缘带显示出至少1,000伏每密耳带厚(衬里加粘合剂)的介电强度，在23.0±1.0℃的温度和96％±2％的相对湿度的空气中作用95小时后，至少保留90％的原始平均介电强度，平均附着强度至少为0.175N/mm，断裂时显示出至少60％的伸长，断裂时的抗拉强度至少为1500磅/平方英尺，并符合UL510的所有其他标准。
一个这样的满足所有UL510的要求的无卤带的例子包括由以下的无卤组合物制备的无卤衬里，所述的无卤组合物包括25wt％的EVA，6wt％EPDM，60wt％的ATH阻燃剂，1.0wt％的CAPS偶联剂，和0.9wt％的STRUKTOL EF-44A脱模剂，其中依照本文公开的步骤砑光并辐射该无卤组合物。此外，本发明的电绝缘带的各种实施方式，包括本发明的无卤电绝缘带，至少满足UL 510的一个要求。此外，本发明的电绝缘带的各种实施方式，包括本发明的无卤电绝缘带，满足UL 510的多个要求。
测试方法可使用各种分析方法来表征本发明组合物的性能。以下简单解释这些分析方法。
阻燃性可根据UL 510的步骤测试根据本发明制备的包括衬里和丙烯酸粘合剂层的带的阻燃性。该测试包括将三个带条包裹在钢条上，这又在被包裹的钢条每个点上产生6倍的带厚。将包裹的钢条置于测试火焰中并计算带的燃烧时间。总共在五次火焰燃烧下重复该方法，并根据UL510中给出的标准分析结果以确定是否该带符合“阻燃”标准。
物理性能测试可利用UL510对于PE热塑性带的方法确定根据本发明制备的膜和电绝缘带的抗拉强度和伸长。该标准要求60％的最小极限伸长和1500psi的最小抗拉强度。膜上是否存在粘合剂并不会明显影响膜的抗拉强度和/或伸长。这样，对在以下实施例中利用无粘合剂的膜制得的样品进行某些抗拉强度和伸长测试。
介电击穿测试根据本发明制备的绝缘带的介电强度可利用UL 510对于热塑性带的方法确定。该标准要求至少1,000伏每密耳带厚(39.37千伏每毫米)的平均介电强度。
吸湿性测试在持续在潮湿环境下作用后，可利用UL 510的方法测定，根据本发明制备的电绝缘带的保留至少90％的带的初始介电强度的能力。
实施例因为本发明范围内的众多变换方式和改变对于本领域技术人员是显而易见的，以下更具体地描述本发明的实施例仅为说明目的。除非另外指明，以下实施例中记载的所有份数、百分比和比均基于重量基础，且所有实施例中所用的试剂由以下说明的化学供应商处得到或能够得到，或可以通过常规技术合成。
以下是各个实施例的简单概括。实施例1-5说明本发明无卤组合物中的阻燃剂的不同浓度对由无卤组合物制备的无卤膜和/或无卤带的阻燃性、抗拉强度和伸长率的影响。实施例6-20说明本发明无卤组合物中工艺添加剂的不同浓度对由无卤组合物制备的无卤膜和/或无卤带的各种物理性能的影响。
以下的组分简称用于实施例中ATH硅烷化的三水合氧化铝阻燃剂，可由J.M.HuberCorporation of Edison，NJ以商品名″DP-6033.″商购得到。
CAPS新烷氧基钛酸酯偶联剂，可由Kenrich Petrochemicals，Inc.of Bayonne，NJ商购得到D-148干燥润滑剂加工助剂，可由CP.Hall Company of Chicago，IL商购得到。
ELVAX 470乙烯醋酸乙烯酯聚合物，可由DuPont of Wilmington，DE商购得到。
EPOLENE C16马来酸酯化聚乙烯，可由Eastman ChemicalCompany of Kingsport，TN商购得到。
EPOLENE G3003马来酸酯化聚丙烯，可由Eastman ChemicalCompany of Kingsport，TN商购得到。
EXACT 4056乙烯基己烯塑料，可由Exxon Mobil of Irving，TX.商购得到。
IRGANOX 1010表面活性剂，可由Showa Denko K.K.of Tokyo，Japan.商购得到。
KELTAN 7506乙烯-丙烯-二烯单体的三元共聚物，可由DSMElastomers Americas of Baton Rouge，LA.商购得到。
LD 140低密度聚乙烯，可由Exxon Mobil of Irving，TX.商购得到。
MB950EVA中分散的炭黑，可由Modem Dispersion，Inc.商购得到。
MONDUR MR异氰酸酯聚氨酯预聚物，可由Bayer Corp.，ofLeverkusen，Germany.商购得到。
RX-13824增塑剂，可由CP.Hall Company of Chicago，IL商购得到。
SCOTCHCAST 2130 part A聚氨酯预聚物树脂，可由3MCompany of St.Paul，MN.商购得到。
SILQUEST Al 89硅烷基偶联剂，可由OSI Specialties Division ofWitco Corporation of Danbury，CT.商购得到。
STRUKTOL EF-44A脂肪酸金属皂和酰胺的加工助剂混合物，可由Struktol Company of America of Stow，OH.商购得到。
前体通过将表1中列出的组分以标明的浓度在Banbury混合器中混合，在140℃的组分温度(混合器中)下，以45rpm混合5分钟制备前体。进一步在二辊研磨机中混合该组合物，并切下3.0英寸×0.5英寸横截面的条，进料到挤出机中，并过筛和制粒。所述挤出机内的温度不超出150℃。
表1前体配方

实施例1-5利用Banbury混合器和二辊研磨机制备实施例1。将前体颗粒置于Banbury混合器中并预热到180，在65rpm下操作。混合并熔融所述的颗粒2分钟，直到所述的组合物在240-250的范围内。在混合器中将STRUKTOL EF-44A脱模剂与该前体混合，以形成实施例1的组合物。在Banbury混合器中，在45rpm将实施例1的该组合物混合3分钟，同时保持该组合物在240-260之间。然后将Banbury混合器的混合速度提高到65rpm，并允许组合物升温至290。随后将实施例1的组合物转移到2-辊研磨机中，研磨并结合5分钟。然后将得到的实施例1的组合物机进料到4-辊砑光机中形成膜。前三个与组合物接触的砑光辊(即两个上砑光辊和中砑光辊)在膜上施加压力，而第4个辊(即较低的辊)不施加压力。将上两个辊的辊温设定在210，中辊为205。
实施例2-5是基于所述前体的，并包括增大量的STRUKTOLEF-44A脱模剂和增大量的ATH阻燃剂，超出了在前体中的用量，如表2所示。利用实施例1的方法将实施例2-5的组合物各自混合并制片成膜。在与制备实施例1组合物时加入STRUKTOL EF-44A脱模剂的相同的时间，加入实施例2-5组合物的STRUKTOL EF-44A脱模剂和另外的ATH阻燃剂。
表2

*基于特定实施例组合物的总重，并通过热解重量(thermogravenmetric)分析测定用电子束辐照实施例1-5中制备的膜以确定电子束辐照对膜的抗拉强度和伸长率的任何影响。根据UL 510的方法测试实施例1-5的所有辐照和未辐照膜的抗拉强度和伸长率。这些测试的结果见表3。辐照膜所受的总辐照量为35Mrad。利用具有以下光束参数的电子束发生器施加所述的辐照量175KeV的设定电压，20英尺/分钟的线速，7mA的电流，和80的机器常数K。
如表3所示，随着ATH阻燃剂的重量百分比浓度的增加，实施例1-5的所有辐照和未辐照膜的抗拉强度和伸长率降低。对于实施例1-5的组合物，辐照膜比相同组合物的非辐照膜显示出更高的抗拉强度和伸长率。认为这些抗拉强度和伸长率的增加是得益于电子束辐照的实施例1-5的膜中包括的聚合物材料的交联的增加。
表3电子束辐照的影响

实施例1-5中制备的各个辐射膜的一个主表面上用丙烯酸粘合剂涂覆形成无卤的绝缘带，根据UL 510的第4部分测试所述绝缘带的阻燃性。对每个实施例测试10个不同的样品。实施例1-5的绝缘带的阻燃性测试结果见表4，该表给出了总共10个样品中，测试合格的样品的总数量。
表4

实施例6-8
实施例6-8基于实施例3的组合物，并另外包括增大量的EPOLENE G3003马来酸酯化的聚烯烃偶联剂。实施例6-8的组合物的组分平衡由实施例3的组合物组成。实施例6-8的组合物在类似于实施例1-5的Banbury混合器中混合，并在利用本领域已知的方法在实验室挤出机上挤出成膜。实施例3的组合物在加热压板间热压形成厚度为25-35密耳的膜。
根据UL 510对于PE热塑带的要求，测定实施例3和6-8的样品的抗拉强度和伸长率，结果见表5。实施例3的膜作为对照例。
表5

*基于各具体实施例的组合物的总重实施例9-12实施例9-12基于实施例1并包括增大量的SCOTCHCAST 2130Part A聚氨酯预聚物偶联剂，如表6所示。实施例9-12的组合物的组分平衡由实施例1的组合物组成。利用前述方法将实施例9-12的组合物混合并压膜。
根据UL 510测定实施例9-12的膜样品的抗拉强度和伸长率。这些测定的结果见表6。与由实施例1制备的膜的抗拉强度相比，SCOTCHCAST 2130 Part A偶联剂改进了实施例9-12的所有膜的抗拉强度。
表6

*基于各具体实施例的组合物的总重实施例13-20实施例13-20含有前体并另外包括STRUKTOL EF-44A脱模剂，CAPS偶联剂，EXACT 4056乙烯基己烯塑料，ELVAX 470 EVA，KELTAN 7506 EPDM，RX-13824增塑剂，MONDUR MR偶联剂，和/或SILQUEST A189偶联剂。表7给出了加入到对比例A的预混组合物中以形成实施例13-20的组合物的各组分的量。根据前述实施例1-5的膜的制备方法，将实施例13-20的组合物混合、挤出成膜、并砑光。同样，根据UL 510对于PE热塑带的要求测试实施例13-20的样品，结果见表7。
表7

实施例14，15，16，18和19的膜显示出超过UL 510的1500psi的最低要求抗拉强度。实施例14和17的膜具有超过UL 510的60％最低要求伸长率。从而，实施例14的膜的抗拉强度和伸长率均符合UL 510对PE热塑带的要求。
含CAPS偶联剂的实施例14的组合物被砑光成膜。所述的砑光机具有两个上辊，一个中辊和一个较低的辊。所述较低的辊不对膜施加压力。热的液体循环流经两个上辊；液体温度为200。中辊的设定温度为190。利用实施例1-5所述的方法将丙烯酸粘合剂施加到该砑光膜的一个主表面上。然后利用UL 510的方法测定该带的阻燃性。将三个带的样品连续置于测试火焰中5次。所有的样品均通过了火焰测试。
实施例14的介电强度测试利用UL 510(§§8&10)对PE热塑带的方法，测试基于实施例14的组合物的带的介电强度和吸湿性(即吸湿后介电强度的保持力)。测试基于实施例14的组合物的带的12个不同的样品；测试的结果见表8。表8中标有“介电强度”的栏表示UL 510介电击穿测试结果。标有“介电强度保持力”的栏表示，各个样品在被置于23.0±1.0℃和相对湿度为96％±2％的空气中作用96小时后，依照UL 510对PE热塑带的方法测试得到的，所述特定样品的原始介电强度的保持百分数。
UL 510规定了成品带的5个样品的平均介电强度不应小于1,000伏/密耳(V/mil)带厚。表8中所述所有12个带样品的介电强度均大于1,000伏/密耳(V/mil)带厚。从而，基于实施例14的组合物的带满足了UL 510对PE热塑带的介电强度要求。
表8中包括的12个带样品的10个至少保持了90％的初始平均介电强度。介电强度的平均保持力百分数为98.7％，超出了UL 510对于PE热塑带90.0％的最低保持力要求。从而，实施例14的带满足了UL 510对于PE热塑带的吸湿性要求。
表8基于实施例14的组合物的介电强度测试

尽管参照优选实施方式说明了本发明，本领域技术人员将可以不偏离本发明的精神和范围对其进行形式和内容的改变。
权利要求
1.一种带，包括无卤衬里，包括聚合物材料；阻燃剂；和偶联剂；和位于所述衬里表面上的粘合层，在根据Underwriters LaboratoriesUL510，第7版的第4部分测试时，所述的带是阻燃的。
2.权利要求1的带，其中的无卤衬里进一步包括脱模剂。
3.权利要求1的带，其中的聚合物材料包括乙烯-丙烯-二烯单体的三元共聚物。
4.权利要求1的带，其中的聚合物材料包括乙烯醋酸乙烯酯聚合物。
5.权利要求4的带，其中的聚合物材料进一步包括乙烯-丙烯-二烯单体的三元共聚物。
6.权利要求1的带，其中的阻燃剂包括金属无机化合物。
7.权利要求6的带，其中的金属无机化合物包括三水合氧化铝。
8.权利要求1的带，其中的偶联剂包括非硅烷偶联剂。
9.权利要求2的带，其中的脱模剂包括脂肪酸金属皂。
10.权利要求1的带，其是无卤的。
11.一种制备带的方法，该方法包括形成无卤衬里，该无卤衬里包括聚合物材料；阻燃剂；和偶联剂；和在所述衬里表面上施加粘合层形成所述的带，在根据UnderwritersLaboratories UL510，第7版的第4部分测试时，所述的带是阻燃的。
12.权利要求11的方法，其中所述的形成步骤包括砑光。
13.权利要求11的方法，进一步包括用电子束辐射无卤衬里或带的步骤。
14.权利要求11的方法，其中所述的聚合物材料包括乙烯-丙烯-二烯单体的三元共聚物。
15.权利要求11的方法，其中所述的聚合物材料包括乙烯醋酸乙烯酯聚合物。
16.权利要求15的方法，其中所述的聚合物材料进一步包括乙烯-丙烯-二烯单体的三元共聚物。
17.权利要求11的方法，其中所述的阻燃剂包括金属无机化合物。
18.权利要求17的方法，其中所述的金属无机化合物包括三水合氧化铝。
19.权利要求11的方法，其中所述的偶联剂包括非硅烷偶联剂。
20.权利要求11的方法，其中所述的无卤衬里进一步包括脱模剂。
21.权利要求20的方法，其中所述的脱模剂包括脂肪酸金属皂。
22.权利要求11的方法，其中所述的带是无卤的。
全文摘要
本发明提供了一种包括无卤衬里的带，所述的无卤衬里包括聚合物材料；阻燃剂；和偶联剂；和位于所述衬里表面上的粘合剂层。在根据Underwriters Laboratories UL 510，第7版的第4部分测试时，所述的带是阻燃的。
文档编号C08K5/00GK1972988SQ200580020775
公开日2007年5月30日 申请日期2005年5月5日 优先权日2004年6月23日
发明者拉斐尔·加西亚-拉米雷斯, C·卡罗尔·吉伯特, 马里奥·A·佩雷斯, 克里希纳坎特·P·沃拉 申请人:3M创新有限公司