专利名称：含有大量无机填料的阻燃聚烯烃组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阻燃聚合物组合物，一种含有所述阻燃聚合物组合物的物品特别 是电线或电缆，以及所述组合物用于生产电线或电缆的层的用途。
背景技术：
为了改善聚合物的阻燃性能，几种方法在本领域内是公知的。首先，所述聚合物包 含包括卤化物的化合物是公知的。但是，这些材料具有燃烧后放出诸如卤化氢的有害的且 腐蚀性的气体的缺点。这也是基于PVC的阻燃聚合物组合物的缺点。在另一种方法中，阻燃组合物包含相对大量的、通常为50-70wt%的无机填料，例 如水合物和氢氧化物，所述无机填料在燃烧过程中在200-600°C的范围内的温度下受热分 解并且释放出惰性气体。这样的无机填料例如包括Al(0H)3*Mg(0H)2。但是，这样的阻燃 材料的缺点在于无机填料的成本高以及因大量填料导致可加工性和机械性能劣化。如例如EP 0 393 959中所披露的第三种方法在组合物中使用了硅油或硅胶 (silicone fluid or gum)以及含有丙烯酸酯或醋酸盐的有机聚合物和既不是氢氧化物也 不是基本被水化的化合物的无机填料。这样的组合物的阻燃性能是基于这三种组分之间的 协同效应，在燃烧的情况下由所述三种组分形成物理地且牢牢稳固的焦炭层，所述焦炭层 防止所述聚合物进一步燃烧。在根据ISO 4589-A-IV的极限氧指数(LOI)测试方法中，基 于这样的组合物的化合物表现出良好的阻燃性。护套电缆和较大的运输(无护套的)电缆 也符合特定的电缆测试，例如根据IEC 332-1的单股电线燃烧测试。但是基于这样的组合 物的电缆和电线难以满足捆束测试的要求，例如根据PrEN 50399 :2007的FIPEC。因此，还 可以进一步改善这样的组合物的阻燃性能。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种阻燃聚烯烃组合物，所述组合物含有至少一种极 性烯烃共聚物、含有硅基团的化合物和既不是氢氧化物也不是基本被水化的化合物的无机 填料，可以将所述组合物用作电线和电缆的层以改善特别是电线束和电缆束的阻燃性能。令人意外地发现通过将包含既不是氢氧化物也不是基本被水化的化合物的无机 填料的聚合物组合物用于生产阻燃层可以实现本发明的目的，所述无机填料的含量为所述 聚合物组合物总重量的46-70Wt%。因此，本发明提供了一种阻燃聚合物组合物，所述组合物包括(A)至少一种极性烯烃共聚物，所述极性烯烃共聚物含有一个或多个选自(甲 基)-丙烯酸酯和/或(甲基)-丙烯酸的共聚单体单元，(B)含有硅基团的化合物，以及(C)既不是氢氧化物也不是基本被水化的化合物的无机填料，所述无机填料的含 量为所述聚合物组合物总重量的46-70wt%，其中所述至少一种烯烃共聚物㈧包含一个或多个选自(甲基)-丙烯酸酯和/或(甲基)_丙烯酸的共聚单体单元，所述共聚单体单元的含量为所述极性烯烃共聚物的 9. 0-60wt%。根据本发明的阻燃聚合物组合物符合按照prEN 50399 :2007的FIPEC测试的B2 和C等级的要求。本发明的聚合物组合物进一步证明了良好的热释放和机械性能。令人意外的是，含有这样高含量的无机填料的阻燃聚合物组合物表现出非常好的 可加工性(例如可挤压性)，因此将所述组合物工业加工成物品(优选为电线或电缆的层) 是完全可行的。因为在本领域中通常认为组合物中的这样高含量的固体会损害所述组合物 的可加工性，因此上述结果是令人意外的。优选地，所述组合物不含作为阻燃助剂的含卤素和含磷的化合物，即，即使有的 话，这样的化合物也以低于3000ppm的量存在于所述组合物中。更优选地，所述组合物完全不含含卤素的化合物。但是，特别地，含有磷的化合物 可以作为稳定剂存在于所述组合物中，通常含量低于2000ppm，更优选低于lOOOppm。在本发明组合物的一个优选的实施方案中，组分(C)的含量优选为全部组合物的 47-70 %，进一步优选为48-70 %，更优选为49-70 %，并且最优选为50-60 %。按照IUPAC系统将本申请中所使用的化学基团编号，IUPAC系统中将元素周期系 统中的族从1至18进行编号。组分(C)，即适合用于本发明的阻燃聚合物组合物的无机填料材料，包括所有本领 域公知的填料材料，所述材料既不是氢氧化物也不是基本被水化的化合物。组分(C)也可 以包括任意这样的填料材料的混合物。优选地，组分(C)包括元素周期系统的第1-13族的元素的碳酸盐、氧化物和/或 硫酸盐。在本发明的组合物的一个优选实施方案中，组分(C)包括无机碳酸盐，更优选为 金属的碳酸盐，所述金属优选为元素周期系统中第2族的金属、铝和/或锌，并再更优选为 碳酸钙或碳酸镁。在这些含有组分(C)的优选的实施方案中，还可以使用所述优选材料中 的任意材料的混合物。更进一步地，还可以使用多元(polynary)化合物，例如高镁白云石 (Mg3Ca (CO3) 4)。特别优选地，本发明的阻燃聚合物组合物的组分(C)包含50wt%或更多的碳酸 钙，并且进一步优选地，组分(C)基本全部由碳酸钙组成。所述无机填料可以包括已经用有机硅烷、聚合物、羧酸或盐等表面处理过的填料， 以便于加工并且使得所述填料更好地分散在所述有机聚合物中。这样的涂覆物通常不会占 据所述填料的多于3wt%。优选地，根据本发明的组合物包含少于3wt%的有机金属盐或聚合物涂覆物。在本发明的组合物的另一个优选的实施方案中，组分(B)是硅油或硅胶，或由乙 烯和至少一种其他共聚单体形成的共聚物，所述共聚单体包括硅基团，优选乙烯基不饱和 聚二烃基硅氧烷，或者上述这些化合物的混合物。适合本发明使用的硅油或硅胶是公知的并且包括例如含有化学组合的硅氧单元 的有机聚硅氧烷聚合物，所述硅氧单元选自由&SiOQ.5、R2SiO, R1SiO1.5、R1I^2SiOci.5、RR1SiO, R12SiO, RSiOu和SW2单元组成的组及其混合物，在所述单元中，每一个R独立地代表饱和4的或不饱和的一价烃基并且每一个R1代表例如R这样的基团或选自由氢、羟基、烷氧基、芳 基、乙烯基或烯丙基组成的组的基团。所述有机聚硅氧烷优选具有大约为10，000-1, 000, 000的数均分子量Mn。更优选 为大约100，000-500, 000的数均分子量Mn。采用GPC测量分子量分布(MWD)。将CHCl3用 作溶剂。使用 Shodex-Mikrostyragel (10<5>，10<4>，10<3>，100)柱、RI 检测器和 NMWD 聚 苯乙烯标准物。在室温下进行所述GPC试验。所述硅油或硅胶可以包含通常被用作硬(stiffen)硅橡胶的这类热解二氧化硅 填料，例如以重量计达到50%。如上所述，组分(B)还可以包含由乙烯和至少一种其他共聚单体形成的共聚物， 所述其他共聚单体包括如式(I)所示的乙烯基不饱和聚二烃基硅氧烷
权利要求
1.一种阻燃聚合物组合物，所述组合物包括(A)至少一种含有一个或多个选自(甲基)_丙烯酸酯和/或(甲基)_丙烯酸的共聚 单体单元的极性烯烃共聚物，(B)含有硅基团的化合物，以及(C)既不是氢氧化物也不是基本被水化的化合物的无机填料，所述无机填料的含量为 所述聚合物组合物总重量的46-70wt%，其中所述至少一种烯烃共聚物(A)包含一个或多个选自(甲基)_丙烯酸酯和/或 (甲基)_丙烯酸的共聚单体单元，所述共聚单体单元的含量为所述极性烯烃共聚物的 9. 0-60wt%。
2.根据权利要求1所述的阻燃聚合物组合物，其特征在于，所述至少一种烯烃共聚物 (A)包含一个或多个选自(甲基)-丙烯酸酯和/或(甲基)-丙烯酸的共聚单体单元，所述 共聚单体单元的含量为所述极性烯烃共聚物的10. 0-60wt%。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃聚合物组合物，其特征在于，组分(A)包含至少一种 含有(甲基)_丙烯酸酯和/或(甲基)_丙烯酸共聚单体单元的乙烯共聚物。
4.根据前述任一项权利要求所述的阻燃聚合物组合物，其特征在于，所述至少一种极 性烯烃共聚物㈧包含一种或多种选自C1-至C6-烷基丙烯酸酯、C1-至C6-烷基甲基丙烯 酸酯、丙烯酸和/或甲基丙烯酸的共聚单体，所述共聚单体包括上述物质的离聚体。
5.根据前述任一项权利要求所述的阻燃聚合物组合物，其特征在于，组分(A)的含量 是所述聚合物组合物总重量的20-50Wt%。
6.根据前述任一项权利要求所述的阻燃聚合物组合物，其特征在于，组分(B)的含量 是全部聚合物组合物的1. 0-20Wt%。
7.根据前述任一项权利要求所述的阻燃聚合物组合物，其特征在于，组分(B)包含硅 油和/或硅胶，和/或由乙烯和至少一种包含硅基团的另外的共聚单体形成的共聚物。
8.根据前述任一项权利要求所述的阻燃聚合物组合物，其特征在于，组分(B)包含聚 二甲基硅氧烷和/或由乙烯和乙烯基-聚甲基硅氧烷形成的共聚物。
9.根据前述任一项权利要求所述的阻燃聚合物组合物，其特征在于，组分(C)的含量 为全部聚合物组合物的47-70Wt%。
10.根据前述任一项权利要求所述的阻燃聚合物组合物，其特征在于，组分(C)包括元 素周期系统的第1-13族的元素的碳酸盐、氧化物和/或硫酸盐。
11.根据前述任一项权利要求所述的阻燃聚合物组合物，其特征在于，组分(C)包含碳 酸钙和/或碳酸镁。
12.根据前述任一项权利要求所述的阻燃聚合物组合物，其特征在于，按照prEN 50399 2007确定的所述组合物的可见燃烧蔓延小于1. 5m。
13.包含前述任一项权利要求所述的阻燃聚合物组合物的物品。
14.包含根据权利要求1-12中的任一项所述的阻燃聚合物组合物制成的层的电线或电缆。
15.根据权利要求1-12中的任一项所述的阻燃聚合物组合物用于生产电线或电缆的 层的用途。
全文摘要
本发明涉及一种阻燃聚合物组合物，所述组合物包括(A)至少一种含有一个或多个选自(甲基)-丙烯酸酯和/或(甲基)-丙烯酸的共聚单体单元的极性烯烃共聚物，(B)含有硅基团的化合物，和(C)既不是氢氧化物也不是基本被水化的化合物的无机填料，所述无机填料的含量为所述聚合物组合物总重量的46-70wt％，其中所述至少一种烯烃共聚物(A)包含一个或多个选自(甲基)-丙烯酸酯和/或(甲基)-丙烯酸的共聚单体单元，所述共聚单体单元的含量为所述极性烯烃共聚物的9.0-60wt％。本发明涉及一种含有所述阻燃聚合物组合物的物品，特别是电线或电缆，以及涉及所述组合物用于生产电线或电缆的层的用途。
文档编号H01B3/00GK102056979SQ200980120846
公开日2011年5月11日 申请日期2009年5月27日 优先权日2008年6月5日
发明者伯恩特-奥克·苏丹, 约纳斯-荣奎斯特 申请人:博里利斯股份公司