无卤素的阻燃组合物的制作方法

文档序号:9391190阅读:517来源:国知局
无卤素的阻燃组合物的制作方法
【专利说明】无卤素的阻燃组合物
[0001] 本发明申请是基于申请日为2009年12月18日,申请号为200980163440. 6 (国际 申请号为PCT/CN2009/075724),发明名称为"无卤素的阻燃组合物"的专利申请的分案申 请。
【背景技术】
[0002] 已知基于热塑性聚氨酯(TPU)的无卤素阻燃组合物。TPU提供机械性能、低热形 变、和适用于很多应用的挠性。但是,TPU具有几个缺点。TPU昂贵并且其也具有高材料密 度。而且,基于TPU的无卤素阻燃剂会收缩,特别是当注塑时收缩。
[0003] TPU与常规聚烯烃的复合材料无法克服TPU的这些缺点。TPU和常规聚烯烃之间 的相容性较差,这是由于各组分之间的极性所致。将常规聚烯烃添加到TPU通常会降低最 终复合材料的阻燃性能。而且,与单独的TPU相比,TPU/聚烯烃复合材料的热形变性质会 经历显著降低。聚烯烃弹性体例如基于乙烯的弹性体的熔融温度通常低于l〇〇°C。
[0004] 需要无卤素的基于TPU的组合物,该组合物保持TPU的较好的机械性能和热形变 性能,而同时不会损害阻燃性能。还需要当注塑时不会收缩的基于TPU的无卤素阻燃组合 物。

【发明内容】

[0005] 本发明涉及具有良好挠性、低热形变、和低收缩的无卤素阻燃组合物。
[0006] 本发明提供组合物。在一种实施方式中,提供组合物,其包括约25wt%至约 95wt%的热塑性聚氨酯(TPU);约5wt%至约50wt%的稀经嵌段共聚物(0BC);和约30wt% 至约70wt%的阻燃剂。阻燃剂选自间苯二酚二(二苯基磷酸酯)(RDP),二(二苯基磷酸 酯)(BDP),双酚-A二(二苯基磷酸酯)(BPADP),三水合铝(ATH),基于氮/磷的无卤素阻燃 剂,环氧化的线性酚醛清漆树脂,及其组合。
[0007] 组合物不需要TPU和0BC的增容剂。在一种实施方式中,组合物不含增容剂。
[0008] 本发明提供另一种组合物。在一种实施方式中,提供组合物,其包括热塑性聚氨 酯树脂和阻燃剂(TPU/FR)混配物和约lwt%至约40wt%的烯烃嵌段共聚物树脂和阻燃剂 (0BC/FR)混配物。组合物还包括约30wt%至约70wt%的全部阻燃剂,基于组合物的总重 量。
[0009] 本发明提供方法。在一种实施方式中,提供制备组合物的方法,其包括将热塑性聚 氨酯(TPU)树脂与阻燃剂(FR)共混和形成TPU/FR混配物。该方法包括将烯烃嵌段共聚物 (0BC)树脂与阻燃剂(FR)共混和形成0BC/FR混配物。该方法包括将TPU/FR混配物和0BC/ FR混配物共混。该方法包括形成阻燃组合物,其包含约5wt%至约40wt%的0BC树脂和约 30wt%至约70wt%的全部阻燃剂,基于组合物的总重量。
[0010]本发明提供涂布的导体。在一种实施方式中,提供了涂布的导体,其包括金属导体 和金属导体上的涂层。涂层包括组合物,该组合物包含热塑性聚氨酯、烯烃嵌段共聚物、和 阻燃剂。
[0011] 本发明的优点是具有改善挠性的无卤素的阻燃组合物。
[0012] 本发明的优点是提供了阻燃组合物,该组合物具有良好的挠性和低热形变并且不 会损害阻燃性能。
[0013] 本发明的优点是提供了阻燃TPU/0BC共混物,该共混物不需要增容剂来将TPU与 0BC共混。
[0014] 本发明的优点是提供了具有低热形变的阻燃组合物。
[0015] 本发明的优点是包括TPU/0BC/FR组合物的注塑制品,该制品未表现出或基本上 未表现出收缩。
[0016] 本发明的优点是涂布有通过VW-1测试的组合物的导体。
[0017] 本发明要求保护:
[0018] 1.组合物,其包含:
[0019] 约25wt%至约95wt%的热塑性聚氨酯(TPU);
[0020] 约5wt%至约50wt%的稀经嵌段共聚物(0BC);和
[0021] 约30wt%至约70wt%的阻燃剂,选自间苯二酚二(二苯基磷酸酯)(RDP),二(二 苯基磷酸酯)(BDP),双酚-A二(二苯基磷酸酯)(BPADP),三水合铝(ATH),基于氮/磷的无 卤素阻燃剂,环氧化的线性酚醛清漆树脂,及其组合。
[0022] 2.第1项的组合物,其中所述TPU是基于聚醚的TPU。
[0023] 3.第1-2项中任一项的组合物,其中所述0BC是非官能化的0BC。
[0024] 4.第1-3项中任一项的组合物,其中所述组合物不含增容剂。
[0025] 5.第1-4项中任一项的组合物,其在150°C的热形变小于50%。
[0026] 6.组合物,包含:
[0027] 热塑性聚氨酯树脂和阻燃剂(TPU/FR)混配物;
[0028] 约lwt%至约40wt%的烯烃嵌段共聚物树脂和阻燃剂(0BC/FR)混配物;其中所述 组合物包含约30wt%至约70wt%的全部阻燃剂,基于所述组合物的总重量。
[0029] 7.第6项的组合物,其中所述组合物包含约5wt%至约40wt%的0BC树脂,基于所 述组合物的总重量。
[0030] 8.制备组合物的方法,包括:
[0031] 将热塑性聚氨酯(TPU)树脂与阻燃剂(FR)共混并形成TPU/FR混配物;
[0032] 将烯烃嵌段共聚物(0BC)树脂与阻燃剂(FR)共混并形成0BC/FR混配物;
[0033] 将所述TPU/FR混配物与所述0BC/FR混配物共混;和
[0034] 形成阻燃组合物,该阻燃组合物包含约5wt%至约40wt%的0BC树脂和约30wt% 至约70wt%的全部阻燃剂,基于所述组合物的总重量。
[0035] 9.涂布的导体,包括:
[0036] 金属导体;和
[0037] 所述金属导体上的涂层,所述涂层包括组合物,该组合物包含热塑性聚氨酯、烯烃 嵌段共聚物、和阻燃剂。
[0038] 10.第9项的涂布的导体,其中所述涂层包括第1-7项中任一项的组合物。
【附图说明】
[0039] 图1A和1B是根据本发明实施方式的组合物的原子力显微镜(AFM)图像。
[0040] 图2A和2B是根据本发明实施方式的组合物的AFM图像。
[0041] 图3-6是根据本发明实施方式的组合物的AFM图像。
【具体实施方式】
[0042] 本申请所有提及的元素周期表是指由CRCPress,Inc.于2003出版并享有版权 的元素周期表。同样,任何提及的族应该为在使用编号族的IUPAC系统的这个元素周期表 中所反映的族。除非指出,从上下文暗示或现有技术惯例,所有的份和百分比均基于重量, 而且所有的测试方法是与本申请的提交日期同步的。针对美国专利实践的目的,任何涉及 的专利、专利申请或公开的内容在此全部引入作为参考(或其等价的US同族也引入作为参 考),特别是关于本领域中的合成技术、产品和加工设计、聚合物、催化剂、定义(不与本申 请具体提供的任何定义不一致)和常识的披露。
[0043]本申请中的数字范围是近似值,因此除非另有所指,否则其可以包括该范围以外 的值。数值范围包括以1个单位增加的从下限值到上限值的所有数值,条件是在任意较低 值与任意较高值之间存在至少2个单位的间隔。例如,如果记载组成、物理或其它性质,如 分子量、重量百分比等是100至1,〇〇〇,意味着明确地列举了所有的单个数值,如100、101、 102等,以及所有的子范围,如100至144、155至170、197至200等。对于包含小于1的数值 或者包含大于1的分数(例如1. 1、1.5等)的范围,适当时将1个单位看作0.000U0. 001、 0.01或0.1。对于包含小于10 (例如1至5)的个位数的范围,通常将1个单位看作0.1。 这些仅仅是具体所意指的内容的示例,并且所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可 能组合都被认为清楚记载在本申请中。本申请内的数字范围尤其提供了本发明组合物中各 种组分的含量、本发明组合物的阻燃组分中各种组分的含量、和限定这些组合物以及由这 些组合物制备的线材和缆线护套的各种特征和性质。
[0044] "线材"是单股导电金属例如铜或错,或单股光学纤维。
[0045] "缆线"是护套(例如绝缘遮盖物或保护性外夹套)内的至少一根电线或光学纤 维。通常,缆线是典型地于共同绝缘遮盖物和/或保护性夹套内捆缚在一起的两根或更多 根电线或光学纤维。护套内部的单根电线或纤维可以是裸露的、包覆的或绝缘的。组合缆 线可以同时包含电线和光学纤维。可以针对低电压应用、中电压应用和高电压应用设计缆 线等。典型的缆线设计阐述于USP5, 246, 783、6, 496, 629和6, 714, 707。
[0046] "组合物"是两种或更多种组分的混合物或共混物。
[0047] "聚合物共混物"(等术语)是两种或更多种聚合物的共混物。这样的共混物可以 是或可以不是溶混的。这样的共混物可以是或可以不是相分离的。这样的共混物可以包含 或可以不包含一种或多种微区构造,如由透射电子波谱法、光散射、x-射线散射、以及本领 域已知的任何其它方法所确定的。
[0048]术语"聚合物(等术语)是通过使相同或不同类型的单体反应(即,聚合)制备的 大分子化合物。"聚合物"包括均聚物和互聚物。
[0049]"互聚物"是通过至少两种不同的单体的聚合制备的聚合物。该一般性术语包括共 聚物(通常用来指由两种不同单体制备的聚合物)、和由多于两种不同单体制备的聚合物 (例如,三元共聚物、四元共聚物等)。
[0050] "基于烯烃的聚合物"(等术语)是如下聚合物,其包含呈聚合形式的大于50wt% 的烯烃(例如乙烯或丙烯),基于聚合物的总重量。基于烯烃的聚合物的非限制性实例包括 基于乙烯的聚合物和基于丙烯的聚合物。
[0051] "无卤素"(等术语)是不具有或基本上不具有卤素含量的组合物,S卩,组合物通过 离子色谱法(1C)或类似的分析方法测得包含小于2000mg/kg的卤素。认为小于该量的卤 素含量对于组合物作为线材和缆线覆盖物的功效无关紧要。
[0052] "发泡型阻燃剂"(等术语)是在暴露于火的过程中在聚合物材料的表面上形成泡 沫炭化物的阻燃剂。
[0053] 本发明提供组合物。该组合物包括热塑性聚氨酯(TPU)、烯烃嵌段共聚物(0BC)、 和阻燃剂(FR)。阻燃剂选自间苯二酚二(二苯基磷酸酯)(RDP),二(二苯基磷酸酯)(BDP), 双酚-A二(二苯基磷酸酯)(BPADP),三水合铝(ATH),基于氮/磷的无卤素阻燃剂,环氧化 的线性酚醛清漆树脂,及其组合。组合物任选地包括添加剂,例如抗氧化剂、UV稳定剂、着 色剂、加工助剂、填料等。
[0054] 热塑性聚氨酯(TPU)
[0055] "热塑性聚氨酯"(或"TPU")是多异氰酸酯(通常为二异氰酸酯)、一种或多种聚 合的二醇、和任选的一种或多种二官能增链剂的反应产物。本申请使用的"热塑性"是指聚 合物具有以下性质:(1)具有拉伸超过其原长并且在松开时基本上缩回至其原长的能力, 以及(2)当受热时软化并且在冷却至室温时基本上返回至其原来状态。
[0056] TPU可以通过预聚物、准预聚物、或一步法制备。异氰酸酯形成TPU中的硬链段,其 中异氰酸酯可以是芳族的、脂族的、或脂环族的异氰酸酯以及两种或更多种这些化合物的 组合。源自二异氰酸酯(0CN-R-NC0)的结构单元的一种非限制性实例由式(I)表示:
[0057]
[0058] 其中R是亚烷基,环亚烷基,或亚芳基。这些二异氰酸酯的代表性实例可以见于 USP4, 385, 133,4, 522, 975和5, 167, 899。适宜的二异氰酸酯包括4
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