CN103265805A - 阻燃聚(亚芳基醚)组合物和它作为涂覆线材的护套的用途 - Google Patents
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Abstract
本申请描述了一种阻燃聚(亚芳基醚)组合物。除了聚(亚芳基醚)之外,该组合物还包含聚烯烃组分,和含有金属二烷基亚膦酸盐的阻燃剂组合物。聚烯烃组分可为聚烯烃聚合物和/或聚(链烯基芳族化合物)-聚烯烃嵌段共聚物的聚烯烃嵌段。该组合物尤其是适合在线材和电缆的绝缘层中作为聚(氯乙烯)的替代品。
Description
本申请是基于申请日为2008年9月5日,优先权日为2007年9月27日,申请号为200880113406.3(PCT/US2008/075335),发明名称为:“阻燃聚(亚芳基醚)组合物和它作为涂覆线材的护套的用途”的专利申请的分案申请。
发明背景
聚(亚芳基醚)树脂是一种以其优良的耐水性、尺寸稳定性和固有阻燃性而著称的塑料。可通过将它与各种其它塑料共混而调节性质例如强度、刚性、耐化学性和耐热性,从而满足宽泛的各种消费品要求,例如管件、电盒(electrical boxes)、汽车部件和电线与电缆的绝缘层(insulation)。
聚(氯乙烯)(PVC)是目前用于阻燃线材和电缆绝缘层的一种商业材料。但是,聚(氯乙烯)是卤化材料。越来越多的关注卤化材料对环境的冲击,正在寻找非卤化的替代品。因此,强烈期望–并且在有些地方是立法要求–用非卤化的聚合物组合物代替聚(氯乙烯)。
最近的研究证明,某些不含卤素的聚(亚芳基醚)组合物可具有用作线材和电缆绝缘层所需的物理性质和阻燃性。参见例如Kosaka等人的美国专利申请公开US2006/0106139A1和US2006/0182967A1。在这些参考文献中披露的组合物可显示出良好的阻燃性和良好的物理性质例如柔性和拉伸强度。但是,在一些情况下,需要较大量的阻燃剂伴随着物理性能的劣化。例如,当阻燃组合物含有显著量的金属氢氧化物例如氢氧化镁时,就损害了柔性和加工性以及耐磨性。作为另一实例,当阻燃组合物含有显著量的液态有机磷酸酯(盐)阻燃剂时,阻燃剂会迁移到绝缘层的表面,产生美学问题,并且更重要的是,损害了热塑性组合物的阻燃性。仍然需要一种显示出改善的阻燃性,物理性能,和美学性质的平衡的阻燃聚(亚芳基醚)组合物。
发明内容
上述和其它缺点通过一种热塑性组合物得到了缓解,所述热塑性组合物 包括:20至50wt%的聚(亚芳基醚);25至57wt%的总聚烯烃;其中总聚烯烃由聚烯烃和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚烯烃含量组成;和3至30wt%的含有金属二烷基亚膦酸盐的阻燃剂组合物;其中所有的重量百分比都基于热塑性组合物的总重量;其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.53:1至1.2:1;和其中试验样品涂覆线材显示出断裂拉伸应力为至少10兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得,断裂拉伸伸长率为至少100%,在23°C根据UL1581第470节测得,和根据UL 1581第1080节的通过燃烧试验等级(passing flame tset rating),其中所述试验样品涂覆线材由标称横截面积为0.205平方毫米的AWG24导体,和含有所述热塑性组合物且标称外径为2毫米的管状护套组成。
另一实施方式是一种包括所述热塑性组合物的挤出制品。
另一实施方式是涂覆线材,其包括:导体,和置于导体上的护套;其中所述护套包括所述热塑性组合物。
本发明包括以下内容:
实施方式1.一种热塑性组合物,其包括:
20至50wt%的聚(亚芳基醚);
25至57wt%的总聚烯烃;其中总聚烯烃由聚烯烃和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚烯烃含量组成;和
3至30wt%的含有金属二烷基亚膦酸盐的阻燃剂组合物;
其中所有的重量百分比都基于热塑性组合物的总重量;
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.53:1至1.2:1;和
其中试验样品涂覆线材显示出
断裂拉伸应力为至少10兆帕,在23°C根据UL1581第470节测得,
断裂拉伸伸长率为至少100%,在23°C根据UL1581第470节测得,和
根据UL1581第1080节的通过燃烧试验等级,
其中所述试验样品涂覆线材由标称横截面积为0.205平方毫米的AWG24导体,和含有所述热塑性组合物且标称外径为2毫米的管状护套组成。
实施方式2.实施方式1的热塑性组合物,
其中所述热塑性组合物含有20至44wt%的所述聚(亚芳基醚);
其中所述热塑性组合物含有29至57wt%的总聚烯烃;
其中所述热塑性组合物含有10至25wt%的所述阻燃剂组合物;
其中所述阻燃剂组合物含有1至10wt%的所述金属二烷基亚膦酸盐;和
其中所述阻燃剂组合物还含有
1至17wt%的选自下组的含氮阻燃剂:磷酸三聚氰胺,焦磷酸三聚氰胺,多磷酸三聚氰胺,及其混合物,和
1至10wt%的磷酸三芳基酯,其在1大压和在25至50°C范围内的至少一个温度为液态。
实施方式3.实施方式2的热塑性组合物,其中所述试验样品涂覆线材显示出:
断裂拉伸应力为10至30兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得,和
断裂拉伸伸长率为100至240%,在23°C根据UL 1581第470节测得。
实施方式4.实施方式2或3的热塑性组合物,其中所述试验样品涂覆线材还显示出:磷酸三芳基酯迁移等级为0,1,或2,如工作实施例中所述测量。
实施方式5.实施方式2-4中任一项的热塑性组合物,其中所述试验样品涂覆线材还显示出热变形为5至40%,在121°C和250克载荷根据UL 1581测量。
实施方式6.实施方式2-5中任一项的热塑性组合物,其中所述液态磷酸三芳基酯占所述阻燃剂组合物总重量的10至70%。
实施方式7.实施方式2-6中任一项的热塑性组合物,其中所述含氮阻燃剂和金属二烷基磷酸盐存在的重量比为0.5至8。
实施方式8.实施方式2-7中任一项的热塑性组合物,其中所述阻燃剂组合物由所述金属二烷基亚膦酸盐,所述含氮阻燃剂,和所述液态磷酸三芳基酯组成。
实施方式9.实施方式2-7中任一项的热塑性组合物,其中所述阻燃剂组合物还包括0.05至2.5wt%的硼酸锌。
实施方式10.实施方式2-9中任一项的热塑性组合物,还包括8至20wt%的总聚(链烯基芳族化合物);其中总聚(链烯基芳族化合物)由聚(链烯基芳族化合物)和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚 物的聚(链烯基芳族化合物)含量组成。
实施方式11.实施方式2的热塑性组合物,
其中所述热塑性组合物包括30至36wt%的所述聚(亚芳基醚);
其中所述聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在氯仿中在25°C测得;
其中所述热塑性组合物含有38至46wt%的总聚烯烃;
其中所述总聚烯烃包括聚丙烯,乙烯-丙烯共聚物,含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;
其中所述热塑性组合物包括10至14wt%的所述阻燃剂组合物,所述阻燃剂组合物由以下物质组成:
1至3wt%的三(二乙基亚膦酸)铝,
1至3wt%的多磷酸三聚氰胺,和
6至10wt%的双酚A双(二苯基磷酸酯);
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.6至0.9;和
其中所述试验样品涂覆线材显示出
断裂拉伸应力为10至30兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得,和
断裂拉伸伸长率为100至240%,在23°C根据UL 1581第470节测得。
实施方式12.实施方式2的热塑性组合物,其中所述热塑性组合物显示出
在样品厚度小于或等于6.4毫米时UL 94垂直燃烧火焰试验等级为V-0或V-1,
断裂拉伸应力为至少5兆帕,在23°C根据ASTM D638测得,和
挠曲模量为10至1,000兆帕,在23°C根据ASTM D790测得。
实施方式13.实施方式12的热塑性组合物,
其中所述UL94垂直燃烧火焰试验在3.0至6.4毫米的样品厚度进行,和
其中所述断裂拉伸应力为5至21兆帕。
实施方式14.实施方式2的热塑性组合物,
其中所述热塑性组合物包括30至36wt%的所述聚(亚芳基醚);
其中所述聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在氯仿中在25°C测得;
其中所述热塑性组合物含有38至46wt%的总聚烯烃;
其中所述总聚烯烃包括聚丙烯,乙烯-丙烯共聚物,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;
其中所述热塑性组合物含有10至14wt%的所述阻燃剂组合物,所述阻燃剂组合物由以下物质组成:
1至3wt%的三(二乙基亚膦酸)铝,
1至3wt%的多磷酸三聚氰胺,和
6至10wt%的双酚A二(二苯基磷酸酯);
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.6至0.9;和
其中所述热塑性组合物显示出
在样品厚度为6.4毫米时UL94垂直燃烧火焰试验等级为V-0或V-1,
断裂拉伸应力为12至21兆帕,在23°C根据ASTM D638测得,和
挠曲模量为50至310兆帕,在23°C根据ASTM D790测得。
实施方式15.实施方式1的热塑性组合物,
其中所述热塑性组合物包括3至25wt%的所述阻燃剂组合物;
其中所述阻燃剂组合物含有1至15wt%的所述金属二烷基亚膦酸盐;
其中所述阻燃剂组合物还含有1至20wt%的的含氮阻燃剂,所述含氮阻燃剂选自:磷酸三聚氰胺,焦磷酸三聚氰胺,多磷酸三聚氰胺,及其混合物;
其中所述阻燃剂组合物不含有在1大气压和在25至50°C范围内的至少一个温度为液态的磷酸三芳基酯;
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.56:1至1.2:1;和
其中所述含氮阻燃剂和所述金属二烷基亚膦酸盐存在的比例为0.2:1至5:1。
实施方式16.实施方式15的热塑性组合物,其中所述试验样品涂覆线材显示出
断裂拉伸应力为10至30兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得,和
断裂拉伸伸长率为100至350%,在23°C根据UL1581第470节测得。
实施方式17.实施方式15或16的热塑性组合物,其中所述试验样品涂覆线材还显示出热变形为5至50%,在121°C和250克载荷根据UL1580测得。
实施方式18.实施方式15-17中任一项的热塑性组合物,其中所述阻燃剂组合物由所述金属二烷基亚膦酸盐和所述含氮阻燃剂组成。
实施方式19.实施方式15-17中任一项的热塑性组合物,其中所述阻燃剂组合物还包括0.05至2.5wt%的硼酸锌。
实施方式20.实施方式15-19中任一项的热塑性组合物,还包括3至20wt%的总聚(链烯基芳族化合物);其中总聚(链烯基芳族化合物)由聚(链烯基芳族化合物)和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚(链烯基芳族化合物)含量组成。
实施方式21.实施方式15的热塑性组合物,
其中所述热塑性组合物包括37至47wt%的所述聚(亚芳基醚);
其中所述聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在氯仿中在25°C测得;
其中所述热塑性组合物包括34至43wt%的总聚烯烃;
其中所述总聚烯烃包括聚丙烯,聚丁烯,乙烯-丙烯共聚物,含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;
其中所述热塑性组合物含有4至12wt%的所述阻燃剂组合物,所述阻燃剂组合物由以下物质组成:
2至6wt%的三(二乙基亚膦酸)铝,和
2至6wt%的多磷酸三聚氰胺;
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.8至1.2;和
其中所述试验样品涂覆线材显示出
断裂拉伸应力为10至25兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得,和
断裂拉伸伸长率为200至300%,在23°C根据UL 1581第470节测得。
实施方式22.实施方式15的热塑性组合物,
其中所述热塑性组合物含有6至25wt%的所述阻燃剂组合物;
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.68:1至1.2:1;
其中所述金属二烷基亚膦酸盐和所述含氮阻燃剂存在的重量比为至少5:1;和
其中所述热塑性组合物显示出
在样品厚度小于或等于6.4毫米时UL 94垂直燃烧火焰试验等级为V-0或V-1,
断裂拉伸应力为至少5兆帕,在23°C根据ASTM D638测得,和
挠曲模量为10至1,000兆帕,在23°C根据ASTM D790测得。实施方式23.实施方式1的热塑性组合物,
其中所述阻燃剂组合物不含有磷酸三聚氰胺,焦磷酸三聚氰胺,和多磷酸三聚氰胺;和
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.55:1至1.2:1。
实施方式24.实施方式23的热塑性组合物,其中所述试验样品涂覆线材显示出
断裂拉伸应力为10至25兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得,和
断裂拉伸伸长率为100至360%,在23°C根据UL 1581第470节测得。
实施方式25.实施方式23或24的热塑性组合物,其中该试验样品涂覆线材还显示出热变形为5至20%,在121°C和250克载荷根据UL 1580测得。
实施方式26.实施方式23-25中任一项的热塑性组合物,其中所述阻燃剂组合物由所述金属二烷基亚膦酸盐组成。
实施方式27.实施方式23-26中任一项的热塑性组合物,还包括3至20wt%的总聚(链烯基芳族化合物);其中总聚(链烯基芳族化合物)由聚(链烯基芳族化合物)和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚(链烯基芳族化合物)含量组成。
实施方式28.实施方式23的热塑性组合物,
其中所述热塑性组合物含有39至47wt%的所述聚(亚芳基醚);
其中所述聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在氯仿中在25°C测得;
其中所述热塑性组合物含有35至42wt%的总聚烯烃;
其中所述总聚烯烃包括聚丙烯,聚丁烯,乙烯-丙烯共聚物,含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;
其中所述热塑性组合物含有4至10wt%的所述阻燃剂组合物,所述阻燃剂组合物由三(二乙基亚膦酸)铝组成;
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.9至1.2;和
其中所述试验样品涂覆线材显示出
断裂拉伸应力为10至25兆帕,在23°C根据UL1581第470节测得,和
断裂拉伸伸长率为150至300%,在23°C根据UL1581第470节测得。
实施方式29.挤出的制品,其包括挤出模塑实施方式1-28中任一项的热塑性组合物所得的产物。
实施方式30.一种涂覆线材,其包括:
导体,和
置于所述导体上的护套;
其中所述护套包括实施方式1-28中任一项的热塑性组合物。
下面详细描述这些和其它实施方式。
具体实施方式
本发明的发明人已经对用于线材和电缆绝缘层的聚(亚芳基醚)组合物进行了研究。在该研究的过程中,他们已经发现,当存在含有非常特定组分量的聚(亚芳基醚)组合物时,获得了阻燃性,物理性质,和美学性质的特别理想的和改善的平衡。该发现的一种出乎意料的方面是部分地通过控制总聚烯烃的量来获得改善的性质平衡。术语“总聚烯烃”包括不仅烯烃均聚物(例如聚乙烯,聚丙烯,和聚(1-丁烯),和烯烃共聚物(例如线性低密度聚乙烯(LLDPE),乙烯-丙烯-二烯单体共聚物(EPDM),和称为聚丁烯的丁烯异构体 的共聚物),也包括嵌段共聚物的聚烯烃链段(例如聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物的聚(乙烯-丁烯)链段)。换句话说,虽然前述专利文献已经在单独量的聚烯烃和苯乙烯类嵌段共聚物方面描述了聚(亚芳基醚)-聚烯烃组合物,但是本发明的发明人已经发现,以上定义的总聚烯烃含量是以前没有认识到的在预测和控制阻燃性,物理性质,和美学性质方面结果有效的变量(result-effective variable)。
一种实施方式是热塑性组合物,其包括:20至50wt%的聚(亚芳基醚);25至57wt%的总聚烯烃;其中总聚烯烃由聚烯烃和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚烯烃含量组成;和3至30wt%的含有金属二烷基亚膦酸盐的阻燃剂组合物;其中所有的重量百分比都基于热塑性组合物的总重量;其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.53:1至1.2:1;和其中试验样品涂覆线材显示出断裂拉伸应力为至少10兆帕,在23°C根据UL1581第470节测得,断裂拉伸伸长率为至少100%,在23°C根据UL1581第470节测得,和根据UL1581第1080节的通过燃烧试验等级,其中所述试验样品涂覆线材由标称横截面积为0.205平方毫米的AWG24导体(根据UL 1581,第四次版,2001年10月31日,第20节,表20.1),和含有所述热塑性组合物且标称外径为2毫米的管状护套。所述铜导体由各自的直径为0.12毫米的20个捻合的铜丝组成。在一些实施方式中,所述试验样品涂覆线材显示出根据UL1581第1080节的通过燃烧试验等级。根据UL 1581第1080节的通过燃烧试验等级根据第1080.14节进行评价。具体地,如果(1)在5次施加火焰的任一次之后没有样品显示出多于25%的指示标记(indicator flag)烧掉或者烧焦;和(2)在任何时间都没有样品释放点燃棉花的燃烧或发红的粒子或者发泡的滴落物(foaming drops),或者在任何施加气体火焰之后没有样品继续燃烧超过60秒;和(3)如果任何时候任何样品释放的燃烧或发红的粒子或者发泡的滴落物下落到了棉花覆盖的试验表面的区域之外和/或下落到楔形物(wedge)或烧火的人之上,就重复进行根据第1080.14的试验,和在重复的试验中没有棉花点燃,并且在任何施加气态火焰之后样品不连续燃烧超过60秒,那么所述涂覆线材就通过了该试验。
在一些实施方式中,所述热塑性组合物包括20至44wt%的聚(亚芳基醚);29至57wt%的总聚烯烃;其中总聚烯烃由聚烯烃和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚烯烃含量组成;和10至25wt% 的阻燃剂组合物,所述阻燃剂组合物含有1至10wt%的金属二烷基亚膦酸盐,1至17wt%的的含氮阻燃剂,所述含氮阻燃剂选自:磷酸三聚氰胺,焦磷酸三聚氰胺,多磷酸三聚氰胺,及其混合物,和1至10wt%的在1大气压和在25至50°C范围内的至少一个温度为液体的磷酸三芳基酯;其中所有的重量百分比都基于热塑性组合物的总重量;和其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.53:1至1.2:1。在这些实施方式中,试验样品涂覆线材(具体地,它的护套)可显示出断裂拉伸应力为10至30兆帕,具体地10至27兆帕,更具体地14至27兆帕,仍然更具体地17至27兆帕,在23°C根据UL1581第470节测得;和断裂拉伸伸长率为100至240%,具体地150至240%,更具体地170至240%,仍然更具体地190至240%,在23°C根据UL1581第470节测得。在一些实施方式中,该试验样品涂覆线材还显示出热变形为5至40%,具体地5至30%,更具体地5至25%,甚至更具体地5至15%,仍然更具体地5至10%,在121°C和250克载荷根据UL1581测量。在一些实施方式中,试验样品涂覆线材显示出磷酸三芳基酯迁移等级为0,1,或2,如工作实施例中所述测量。
在一些实施方式中,热塑性组合物含有20至50wt%的聚(亚芳基醚);25至57wt%的总聚烯烃;其中总聚烯烃由聚烯烃和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚烯烃含量组成;和3至25wt%的阻燃剂组合物,所述阻燃剂组合物包含1至15wt%的金属二烷基亚膦酸盐;和1至20wt%的的含氮阻燃剂,所述含氮阻燃剂选自:磷酸三聚氰胺,焦磷酸三聚氰胺,多磷酸三聚氰胺,及其混合物;其中所述阻燃剂组合物不含有在1大气压和在25至50°C范围内的至少一个温度为液态的磷酸三芳基酯;其中所有的重量百分比都基于热塑性组合物的总重量;其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.56:1至1.2:1;其中所述含氮阻燃剂和所述金属二烷基亚膦酸盐存在的比为0.2:1至5:1。在这些实施方式中,该试验样品涂覆线材(具体地,它的护套)可显示出断裂拉伸应力为10至30兆帕,具体地15至25兆帕,更具体地19至23兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得;和断裂拉伸伸长率为100至350%,具体地150至300%,更具体地200至240%,在23°C根据UL 1581第470节测得。在一些实施方式中,试验样品涂覆线材还显示出热变形为5至50%,具体地10至30%,更具体地10至15%,在121°C和250克载荷根据UL 1580测量。在一些实施方式中, 该试验样品涂覆线材(具体地,它的护套)显示出断裂拉伸应力为10至30兆帕,具体地15至25兆帕,更具体地19至23兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得;和断裂拉伸伸长率为100至350%,具体地150至300%,更具体地200至240%,在23°C根据UL 1581第470节测得。在一些实施方式中,该试验样品涂覆线材还显示出热变形为5至50%,具体地10至30%,更具体地10至15%,在121°C和250克载荷根据UL 1580测量。
在一些实施方式中,热塑性组合物含有20至50wt%的聚(亚芳基醚);25至57wt%的总聚烯烃;其中总聚烯烃由聚烯烃和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚烯烃含量组成;和3至30wt%的含有金属二烷基亚膦酸盐的阻燃剂组合物;其中所述阻燃剂组合物不含有磷酸三聚氰胺,焦磷酸三聚氰胺,和多磷酸三聚氰胺;其中所有的重量百分比都基于热塑性组合物的总重量;和其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.55:1至1.2:1。在这些实施方式中,试验样品涂覆线材可显示出断裂拉伸应力为至少10兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得,断裂拉伸伸长率为至少100%,在23°C根据UL 1581第470节测得,和根据UL 1581第1080节的通过燃烧试验等级,其中所述试验样品涂覆线材由标称横截面积为0.205平方毫米的AWG 24线材(根据UL1581,第四版,2001年10月31日,第20节,表20.1),和管状护套组成,所述管状护套含有所述热塑性组合物并且标称外径为2毫米。在一些实施方式中,所述试验样品涂覆线材(具体地,它的护套)显示出断裂拉伸应力为10至25兆帕,具体地15至25兆帕,更具体地20至25兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得;和断裂拉伸伸长率为100至360%,具体地150至300%,更具体地200至250%,在23°C根据UL 1581第470节测得。在一些实施方式中,试验样品涂覆线材还显示出热变形为5至20%,具体地10至15%,在121°C和250克载荷根据UL 1580测量。
热塑性组合物含有聚(亚芳基醚)。合适的聚(亚芳基醚)包括具有下式的重复结构单元的那些
其中Z1每次出现时独立地为卤素,未取代的或取代的C1-C12烃基(条件是所述烃基不是叔烃基)、C1-C12烃基硫基、C1-C12烃基氧基,或其中至少两个碳原子将卤素和氧原子隔开的C2-C12卤代烃基氧基;和Z2各自独立地为氢、卤素、未取代或取代的C1-C12烃基(条件是所述烃基不是叔烃基)、C1-C12烃基硫基、C1-C12烃基氧基,或其中至少两个碳原子将卤素和氧原子隔开的C2-C12卤代烃基氧基。本申请所用的术语“烃基”,无论是单独使用,还是作为另一术语的前缀、后缀或片段(fragment),都是指仅含有碳和氢的残基。所述残基可为脂肪族或芳族、直链、环状、双环、支化的、饱和的、或不饱和的。它也能够含有脂肪族、芳族、直链、环状、双环、支化的、饱和的和不饱和的烃部分的组合。但是,当烃基残基描述为“取代的”时,它除了含有取代部分的碳和氢成员之外还可任选地含有杂原子。因此,当具体地描述为取代的时,所述烃基残基也可含有一个或多个羰基、氨基、羟基等,或者它可在烃基残基的主链中含有杂原子。作为一种实例,Z1可为二正丁基氨基甲基,其通过封端的3,5-二甲基-1,4-苯基与氧化聚合反应催化剂的二正丁基胺组分的反应形成。
在一些实施方式中,所述聚(亚芳基醚)包括2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚单元,2,3,6-三甲基-1,4-亚苯基醚单元,或其组合。在一些实施方式中,所述聚(亚芳基醚)是聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)。
所述聚(亚芳基醚)可包括具有含氨基烷基-端基的分子,所述端基通常位于羟基的邻位。也常常存在的是四甲基二苯酚合苯醌(TMDQ)端基,其通常从存在四甲基二苯酚合苯醌副产物的含有2,6-二甲基苯酚的反应混合物中获得。所述聚(亚芳基醚)可以是均聚物、共聚物、接枝共聚物、离子聚合物或嵌段共聚物的形式,以及包括至少一种前述形式的组合。
在一些实施方式中,该聚(亚芳基醚)的特性粘度为0.1至1分升每克, 所述特性粘度在25°C在氯仿中测得。具体地,该聚(亚芳基醚)的特性粘度可为0.2至0.8分升每克,更具体地0.3至0.6分升每克,仍然更具体地0.4至0.5分升每克。
通常,该热塑性组合物含有20至50wt%的聚(亚芳基醚),基于热塑性聚合物的总重量。在该范围内,聚(亚芳基醚)的量可为25至45重量%,具体地30至40重量%,更具体地35至40重量%。在阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐,含氮阻燃剂,和磷酸三芳基酯的实施方式中,热塑性组合物可含有20至44wt%的聚(亚芳基醚),基于热塑性聚合物的总重量。在该范围内,聚(亚芳基醚)的量可为28至44重量%,具体地30至42重量%,更具体地30至36重量%。在阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐和含氮阻燃剂但是不含有磷酸三芳基酯的实施方式中,热塑性组合物可含有20至50wt%的聚(亚芳基醚),基于热塑性聚合物的总重量。在该范围内,该聚(亚芳基醚)的量可为30至47重量%,具体地37至47重量%。在阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐但是不含有含氮阻燃剂的实施方式中,热塑性组合物可含有20至50wt%的聚(亚芳基醚),基于热塑性聚合物的总重量。在该范围内,聚(亚芳基醚)的量可为30至47重量%,具体地39至47重量%。
除了该聚(亚芳基醚)之外,该热塑性组合物含有25至57wt%的总聚烯烃。如上所述,该总聚烯烃由聚烯烃和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚烯烃含量组成。术语“聚烯烃”包括烯烃均聚物。示例性的均聚物包括聚乙烯,高密度聚乙烯(HDPE),中密度聚乙烯(MDPE),和全同立构聚丙烯。聚烯烃还包括烯烃共聚物。该共聚物包括乙烯和α烯烃如1-辛烯,丙烯和4-甲基-1-戊烯的共聚物以及乙烯和一种或多种橡胶的共聚物,和丙烯和一种或多种橡胶的共聚物。乙烯和C3-C10单烯烃和非共轭二烯的共聚物,在本申请中称为EPDM共聚物,也包括在该总聚烯烃中。EPDM共聚物的合适的C3-C10单烯烃的实例包括丙烯,1-丁烯,2-丁烯,1-戊烯,2-戊烯,1-己烯,2-己烯,3-己烯,等。合适的二烯包括1,4-己二烯和单环和多环二烯。乙烯与其它C3-C10单烯烃单体的摩尔比可为95:5至5:95,二烯单元存在的量为0.1至10mol%。EPDM共聚物可用用于接枝到该聚亚苯基醚上的酰基或者亲电基团进行官能化,如授权给Laughner等的美国专利5,258,455中所述。烯烃共聚物还包括线性低密度聚乙烯(LLDPE)。总聚烯烃还包括嵌段共聚物的聚烯烃链段,例如聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌 段共聚物的聚(乙烯-丁烯)链段,和聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)二嵌段共聚物的聚(乙烯-丙烯)链段。
在一些实施方式中,该总聚烯烃选自乙烯-辛烯共聚物,乙烯-丁烯共聚物,乙烯-丙烯共聚物,聚丙烯,聚丁烯,聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物的聚(乙烯-丙烯)嵌段,聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物的聚(乙烯-丁烯)嵌段,及其混合物。在一些实施方式中,该总聚烯烃选自聚丙烯,聚丁烯,聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物的聚(乙烯-丙烯)嵌段,聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物的聚(乙烯-丁烯)嵌段,及其混合物。
通常,该总聚烯烃的量为25至57重量%,具体地30至52重量%,更具体地35至47重量%,都基于组合物的总重量。在阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐,含氮阻燃剂,和磷酸三芳基酯的实施方式中,该总聚烯烃的量可为29至57重量%,具体地34至51重量%,更具体地38至46重量%,基于热塑性聚合物的总重量。在阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐和含氮阻燃剂但不含有磷酸三芳基酯的实施方式中,该总聚烯烃的量可为25至50重量%,具体地30至50重量%,更具体地34至43重量%,基于热塑性聚合物的总重量。在阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐但是不含有含氮阻燃剂的实施方式中,该总聚烯烃的量可为25至57重量%,具体地30至50重量%,更具体地35至42重量%,基于热塑性聚合物的总重量。
并不只是具体量的聚(亚芳基醚)和总聚烯烃对获得期望的性质重要。这些组分的比例也是重要的。通常,聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.53:1至1.2:1,具体地0.55:1至1.1:1,更具体地0.56:1至1:1,仍然更具体地0.7:1至1:1。在阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐,含氮阻燃剂,和磷酸三芳基酯的实施方式中,聚(亚芳基醚)与总聚烯烃的重量比可为0.53:1至1.2:1,具体地0.6:1至1:1,更具体地0.6:1至0.9:1,甚至更具体地0.7:1至0.9:1。在阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐和含氮阻燃剂但不含有磷酸三芳基酯的实施方式中,聚(亚芳基醚)与总聚烯烃的重量比可为0.56:1至1.2:1,具体地0.7:1至1.2:1,更具体地0.9:1至1.2:1。在阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐而不含有含氮阻燃剂的实施方式中,聚(亚芳基醚)与总聚烯烃的重量比可为0.55:1至1.2:1,具体地0.8:1至1.2:1,更具体地1.1:1至1.2:1。
如上对总聚烯烃描述的上下文中所述,热塑性组合物可包括含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物。在一些实施方式中,该聚烯烃嵌段是聚(共轭二烯)或氢化聚(共轭二烯)。嵌段共聚物可包括约15至约80wt%的聚(链烯基芳族化合物)含量和约20至约85wt%的未氢化的或氢化的聚(共轭二烯)含量。在一些实施方式中,该嵌段共聚物的聚(链烯基芳族化合物)含量为约20至40重量%。在其它实施方式中,嵌段共聚物的聚(链烯基芳族化合物)含量为大于40重量%至约90重量%,具体地约55至约80重量%。
在一些实施方式中,嵌段共聚物的重均分子量为约3,000至约400,000原子质量单位。数均分子量和重均分子量可通过凝胶渗透色谱并基于与聚苯乙烯标样的比较测定。在一些实施方式中,嵌段共聚物的重均分子量为40,000至400,000原子质量单位,具体地200,000至400,000原子质量单位,更具体地220,000至350,000原子质量单位。在其它实施方式中,该嵌段共聚物的重均分子量为40,000至小于200,000原子质量单位,具体地40,000至180,000原子质量单位,更具体地40,000至150,000原子质量单位。
用于制备该嵌段共聚物的链烯基芳族单体可具有以下结构
其中R1和R2各自独立地表示氢原子,C1-C8烷基,或C2-C8烯基;R3和R7各自独立地表示氢原子,或C1-C8烷基;和R4,R5,和R6各自独立地表示氢原子,C1-C8烷基,或C2-C8烯基,或R3和R4一起与中心芳族环形成萘基,或者R4和R5与中心芳族环一起形成萘基。具体的链烯基芳族单体包括例如苯乙烯和甲基苯乙烯例如α-甲基苯乙烯和对-甲基苯乙烯。在一些实施方式中,该链烯基芳族单体是苯乙烯。
用于制备该嵌段共聚物的共轭二烯可为C4-C20共轭二烯。合适的共轭二烯包括例如1,3-丁二烯,2-甲基-1,3-丁二烯,2-氯-1,3-丁二烯,2,3-二甲基 -1,3-丁二烯,1,3-戊二烯,1,3-己二烯,等,及其组合。在一些实施方式中,该共轭二烯是1,3-丁二烯,2-甲基-1,3-丁二烯,或其组合。在一些实施方式中,该共轭二烯由1,3-丁二烯组成。
该嵌段共聚物是一种共聚物,其包括(A)至少一个源自链烯基芳族化合物的嵌段,和(B)至少一个源自共轭二烯的嵌段。在一些实施方式中,(B)嵌段中的脂肪族不饱和度通过氢化降低至少50%,具体地至少70%。嵌段(A)和(B)的排列包括线性结构,接枝结构,和具有或不具有支链的星形远嵌段结构(radial teleblock structure)。线性嵌段共聚物包括递变的线性结构和非-递变的线性结构。在一些实施方式中,嵌段共聚物具有递变的线性结构。在一些实施方式中,该嵌段共聚物具有非-递变的线性结构。在一些实施方式中,该嵌段共聚物包括B嵌段,所述B嵌段包括随机结合的链烯基芳族单体。线性嵌段共聚物结构包括二嵌段(A-B嵌段),三嵌段(A-B-A嵌段或B-A-B嵌段),四嵌段(A-B-A-B嵌段),和五嵌段(A-B-A-B-A嵌段或B-A-B-A-B嵌段)结构以及总共含有6个或更多个A和B嵌段的线性结构,其中每个A嵌段的分子量可为与其它A嵌段相同或不同,和每个B嵌段的分子量可为与其它B嵌段相同或不同。在一些实施方式中,该嵌段共聚物是二嵌段共聚物,三嵌段共聚物,或其组合。在一些实施方式中,该嵌段共聚物是聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物。
在一些实施方式中,该嵌段共聚物不含有除该链烯基芳族化合物和该共轭二烯之外的单体的残基。在一些实施方式中,该嵌段共聚物由源自该链烯基芳族化合物和共轭二烯的嵌段组成。在这些实施方式中,它不包括由这些或任何其它单体形成的接枝;它也由碳和氢原子组成,因此不含有杂原子。
在其它实施方式中,该嵌段共聚物包括一种或多种酸官能化试剂例如马来酸酐的残基。
制备嵌段共聚物的方法是本领域已知的,而且许多氢化的嵌段共聚物是可商购的。说明性可商购的氢化嵌段共聚物包括可以以Kraton G1701和G1702购自Kraton Polymers的聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)二嵌段共聚物;可以以Kraton G1641,G1650,G1651,G1654,G1657,G1726,G4609,G4610,GRP-6598,RP-6924,MD-6932M,MD-6933,和MD-6939得自Kraton Polymers的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;可以以Kraton RP-6935和RP-6936得自Kraton Polymers的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯-苯乙烯)-聚苯乙 烯(S-EB/S-S)三嵌段共聚物,可以以Kraton G1730得自Kraton Polymers的聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;可以以Kraton G1901,G1924,和MD-6684得自Kraton Polymers的马来酸酐接枝的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;可以以Kraton MD-6670得自KratonPolymers的马来酸酐接枝的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯-苯乙烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;可以以TUFTEC H1043得自Asahi Kasei Elastomer的含有67重量%聚苯乙烯的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;可以以TUFTEC H1051得自Asahi Kasei Elastomer的含有42重量%聚苯乙烯的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;可以以TUFTEC P1000和P2000得自Asahi Kasei Elastomer的聚苯乙烯-聚(丁二烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;可以以S.O.E.-SS L601得自Asahi Kasei Elastomer的聚苯乙烯-聚丁二烯-聚(苯乙烯-丁二烯)-聚丁二烯嵌段共聚物;可以以K-Resin KK38,KR01,KR03,和KR05得自Chevron Phillips Chemical Company的氢化的星形嵌段共聚物;可以以SEPTON S8104得自Kuraray的含有约60%聚苯乙烯的聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;可以以SEPTON S4044,S4055,S4077,和S4099得自Kuraray的聚苯乙烯-聚(乙烯-乙烯/丙烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物;和可以以SEPTON S2104得自Kuraray的含有约65重量%聚苯乙烯的聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-聚苯乙烯三嵌段共聚物。可使用两种或更多种嵌段共聚物的混合物。说明性的可商购的未氢化的嵌段共聚物包括D系列的聚合物,包括来自Kraton Polymers的D1101和D1102,和可以以例如Chevron Phillips Chemical Company销售的K-RESIN KR01,KR03,KR05,和KR10获得的苯乙烯-丁二烯星形远嵌段共聚物。
该热塑性组合物可含有其量为15至50重量%,具体地22至43重量%,更具体地30至40重量%的嵌段共聚物,基于热塑性聚合物的总重量。
除了嵌段共聚物中存在的聚(链烯基芳族化合物)嵌段之外,该热塑性组合物还可含有链烯基芳族单体的均聚物和共聚物。本申请所用的术语“链烯基芳族单体的共聚物”是指由两种或更多种不同的链烯基芳族单体组成的多种单体的共聚物。链烯基芳族单体的均聚物包括聚苯乙烯,包括无规立构和间同立构聚苯乙烯。链烯基芳族单体的共聚物包括选自下组的两种或者更多种单体的共聚物:苯乙烯,甲基苯乙烯,和叔丁基苯乙烯。当存在时,链烯 基芳族单体的均聚物和共聚物的用量可以为2至20重量%,具体地5至15重量%,基于热塑性聚合物的总重量。
热塑性组合物的总聚(链烯基芳族化合物)含量由聚(链烯基芳族化合物)(即,链烯基芳族单体的均聚物和共聚物)和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚(链烯基芳族化合物)含量组成。通常,该总聚(链烯基芳族化合物)含量为3至20重量%,具体地5至18重量%,更具体地7至16重量%,基于热塑性聚合物的总重量。在阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐,含氮阻燃剂,和磷酸三芳基酯的实施方式中,该总聚(链烯基芳族化合物)含量为8至20重量%,具体地9至18重量%,更具体地11至16重量%,基于热塑性聚合物的总重量。在阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐和含氮阻燃剂但是不含有磷酸三芳基酯的实施方式中,总聚(链烯基芳族化合物)含量为3至20重量%,具体地8至16重量%,更具体地11至16重量%,基于热塑性聚合物的总重量。在阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐但是不含有含氮阻燃剂的实施方式中,该总聚(链烯基芳族化合物)含量为3至20重量%,具体地8至20重量%,更具体地9至18重量%,更具体地11至16重量%,基于热塑性聚合物的总重量。
除了该聚(亚芳基醚)和该总聚烯烃之外,热塑性组合物含有阻燃剂组合物。该阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐。在一些实施方式中,该阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐,含氮阻燃剂(如下所定义),和在1大气压和在25至50°C范围内的至少一个温度为液体的磷酸三芳基酯。在一些实施方式中,该阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐和含氮阻燃剂,但是不含有任何在1大气压和在25至50°C范围内的至少一个温度为液体的磷酸三芳基酯。在一些实施方式中,该阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐但是不含有含氮阻燃剂。
本申请所用的术语“金属二烷基亚膦酸盐”是指含有至少一种金属阳离子和至少一种二烷基亚膦酸根阴离子的盐。在一些实施方式中,所述金属二烷基亚膦酸盐具有下式
其中R1和R2各自独立地为C1-C6烷基;M是钙,镁,铝,或锌;和d 是2或3。R1和R2的实例包括甲基,乙基,正丙基,异丙基,正丁基,叔丁基,正戊基,和苯基。在一些实施方式中,R1和R2为乙基,M为铝,和d为3(即,该金属二烷基亚膦酸盐为三(二乙基亚膦酸)铝)。
在一些实施方式中,该金属二烷基亚膦酸盐是粒状的形式。该金属二烷基亚膦酸盐粒子的中值粒径(D50)可为小于或等于40微米,或者更具体地,D50小于或等于30微米,或者甚至更具体地,D50小于或等于25微米。此外,可将该金属二烷基亚膦酸盐与聚合物例如聚(亚芳基醚),聚烯烃,聚酰胺,嵌段共聚物,或其组合合并,从而形成母料。该金属二烷基亚膦酸盐母料包括的金属二烷基亚膦酸盐的量大于热塑性组合物中存在的量。使用母料用于将金属二烷基亚膦酸盐添加到热塑性组合物的其它组分中可有助于金属二烷基亚膦酸盐的添加和改善分布。
含氮阻燃剂在本申请中定义为包括含氮的杂环碱和磷酸或焦磷酸或多磷酸。在一些实施方式中,含氮阻燃剂具有下式
其中g为1至约10,000,和f与g的比为约0.5:1至约1.7:1,具体地0.7:1至1.3:1,更具体地0.9:1至1.1:1。应该理解该式包括其中将一个或者多个质子从多磷酸基团转移到三聚氰胺基团的物类。当g为1时,该含氮阻燃剂是磷酸三聚氰胺(CAS登录号20208-95-1)。当g为2时,该含氮阻燃剂是焦磷酸三聚氰胺(CAS登录号15541-60-3)。当g平均为大于2时,该含氮阻燃剂是多磷酸三聚氰胺(CAS登录号56386-64-2)。在一些实施方式中,该含氮阻燃剂是焦磷酸三聚氰胺,多磷酸三聚氰胺,或其混合物。在含氮阻燃剂是多磷酸三聚氰胺的一些实施方式中,g的平均值为大于2至约10,000,具体地约5至约1,000,更具体地约10至约500。在含氮阻燃剂是多磷酸三聚氰胺的一些实施方式中,g的平均值为大于2至约500。制备磷酸三聚氰胺,焦磷酸三聚氰胺,和多磷酸三聚氰胺的方法在本领域中是已知的,并且所有都是可商购的。例如,多磷酸三聚氰胺可通过使多磷酸和三聚氰胺反应制备, 例如如授权给Kasowski等的美国专利6,025,419中所述,或者通过在氮气下在290°C将焦磷酸三聚氰胺加热至恒重而制备,如Jacobson等人的国际专利申请号WO 98/08898A1中所述。
该含氮阻燃剂可相对于用于热固化所述可固化组合物的温度,具有低的挥发性。例如,在一些实施方式中,当以20°C每分钟的速率从25°C加热至280°C,具体地从25°C加热至300°C,更具体地从25°C加热至320°C时,通过热重分析,该含氮阻燃剂显示出小于1%的重量损失。
在一些实施方式中,该阻燃剂组合物含有在1大气压和在25至50°C范围内的至少一个温度为液体的磷酸三芳基酯。在1大气压和在25至50°C范围内的至少一个温度为液体的磷酸三芳基酯包括例如间苯二酚二(二苯基磷酸酯),间苯二酚二(二-2,6-二甲基苯基磷酸酯),双酚A二(二苯基磷酸酯),间苯二酚二(二-2,6-二甲基苯基磷酸酯),烷基化的三苯基磷酸酯(例如甲基化的三苯基磷酸酯和丁基化的三苯基磷酸酯),等,及其混合物。
当该阻燃剂组合物含有磷酸三芳基酯时,磷酸三芳基酯的用量可为足以施加显著的阻燃性和反增塑效果(antiplasticizing effects),然而它向模塑制品例如挤塑的线材绝缘层的表面的迁移显著降低了,这种降低是相对于仅使用磷酸三芳基酯来获得类似的阻燃性的聚(亚芳基醚)组合物而言的。因此,在一些实施方式中,上述的试验样品涂覆线材显示出磷酸三芳基酯迁移等级为0,1,或2,如工作实施例中所述测量。
通常,热塑性组合物含有的阻燃剂组合物的量为3至30重量%,具体地4至20重量%,更具体地5至15重量%,基于组合物的总重量。
在阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐,含氮阻燃剂,和磷酸三芳基酯的实施方式中,该热塑性组合物含有的阻燃剂组合物的量可为10至25重量%,具体地11至20重量%,更具体地11至14重量%,基于热塑性聚合物的总重量。这些范围包括金属二烷基亚膦酸盐的量为1至10重量%,具体地1至7重量%,更具体地1至6重量%,甚至更具体地1至5重量%,仍然更具体地1至4重量%,也更具体地1至3重量%;含氮阻燃剂的量为1至17重量%,具体地1至12重量%,更具体地1至7重量%,甚至更具体地1至4重量%,也更具体地1至3重量%;和磷酸三芳基酯的量为1至10重量%,具体地3至10重量%,更具体地4至9重量%,甚至更具体地6至9重量%。
在阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐和含氮阻燃剂但是不含有磷酸三芳基酯的实施方式中,热塑性组合物含有的阻燃剂组合物的量可为3至25重量%,具体地4至20重量%,更具体地4至15重量%,仍然更具体地4至10重量%,甚至更具体地4至8重量%,基于热塑性聚合物的总重量。这些范围包括金属二烷基亚膦酸盐的量为1至15重量%,具体地2至10重量%,更具体地2至7重量%,甚至更具体地2至4重量%;和含氮阻燃剂的量为1至20重量%,具体地2至15重量%,更具体地2至10重量%,甚至更具体地2至7重量%,也更具体地2至4重量%。
在阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐但是不含有含氮阻燃剂的实施方式中,该组合物含有的阻燃剂组合物的量可为3至30重量%,具体地4至20重量%,更具体地4至10重量%,甚至更具体地4至8重量%,仍然更具体地4至6重量%,基于热塑性聚合物的总重量。
在一些实施方式中,该热塑性组合物含有所述的含氮阻燃剂和所述的金属二烷基亚膦酸盐,其中所述的含氮阻燃剂和所述的金属二烷基亚膦酸盐的重量比为1至9,具体地2至8,更具体地2至7,仍然更具体地2至6,甚至更具体地2至5。在一些实施方式中,热塑性组合物含有所述的磷酸三芳基酯和所述的金属二烷基亚膦酸盐,其中所述的磷酸三芳基酯和所述的金属二烷基亚膦酸盐的重量比为0.6至7,具体地0.8至3,更具体地1至2。在一些实施方式中,该热塑性组合物含有所述的磷酸三芳基酯和所述的含氮阻燃剂,其中所述的磷酸三芳基酯和所述的含氮阻燃剂的重量比为0.2至4,具体地0.3至1.5,更具体地0.3至1。
在存在液态磷酸三芳基酯的一些实施方式中,液态磷酸三芳基酯占阻燃剂组合物总重量的10至70%。具体地,液态磷酸三芳基酯的基于阻燃剂组合物的总重量的重量百分比可为10至60%,更具体地20至60%。
在存在含氮阻燃剂的一些实施方式中,含氮阻燃剂和金属二烷基磷酸盐存在的重量比为0.5至8(即,重量比范围为0.5:1至8:1),具体地0.5至4,更具体地0.5至2。
在一些实施方式中,阻燃剂组合物由金属二烷基亚膦酸盐,含氮阻燃剂,和磷酸三芳基酯组成。
在一些实施方式中,阻燃剂组合物由金属二烷基亚膦酸盐和含氮阻燃剂组成。
在一些实施方式中,阻燃剂组合物由金属二烷基亚膦酸盐和磷酸三芳基酯组成。
在一些实施方式中,阻燃剂组合物由金属二烷基亚膦酸盐组成。
在一些实施方式中,可使用另外的阻燃剂组分。例如,阻燃剂组合物还可包括0.05至2.5重量%的硼酸锌,基于热塑性聚合物的总重量。具体地,硼酸锌的量可为0.1至5重量%,更具体地0.2至5重量%。
在一些实施方式中,该热塑性组合物还包括流动促进剂树脂来改善热塑性组合物的加工特性。该流动促进剂树脂的玻璃化转变温度或者熔融温度为30至175°C,具体地50至170°C,更具体地70至165°C,更具体地100至160°C,甚至更具体地100至155°C。合适的聚合物树脂包括例如聚苯乙烯,烃蜡,烃树脂,脂肪酸,聚烯烃,聚酯,含氟聚合物,环氧树脂,酚醛树脂,松香和松香衍生物,萜烯树脂,丙烯酸酯树脂,及其组合。当流动促进树脂是聚烯烃时,热塑性组合物含有至少一种其它的聚烯烃组分。
热塑性组合物可任选地还含有热塑性塑料领域中已知的各种添加剂。例如,热塑性组合物还可任选地含有选自以下的添加剂:稳定剂,脱模剂,加工助剂,防滴剂,成核剂,UV阻断剂,染料,颜料,抗氧化剂,防静电剂,发泡剂,矿物油,金属减活化剂,防粘连剂,纳米粘土,等,及其组合。
在一些实施方式中,热塑性组合物不含有任何在本申请中没有描述为必要组分或者任选组分的聚合物。在一些实施方式中,热塑性组合物不含有任何在本申请中没有描述为必要组分或者任选组分的阻燃剂。在一些实施方式中,热塑性组合物不含有填料。
在一种实施方式中,热塑性组合物含有30至36wt%的聚(亚芳基醚),其中该聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在氯仿中在25°C测得;38至46wt%的总聚烯烃,其中所述总聚烯烃包括聚丙烯,乙烯-丙烯共聚物,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;10至14wt%的阻燃剂组合物,其由1至3wt%的三(二乙基亚膦酸)铝,1至3wt%的多磷酸三聚氰胺,和6至10wt%的双酚A二(二苯基磷酸酯)组成;其中该聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.6至0.9;和其中试验样品涂覆线材显示出断裂拉伸应力为10至30兆帕,在23°C根据UL1581第470节测得,断裂拉伸伸长率为100至240%,在23°C根据UL1581第470节测得, 和根据UL 1581第1080节的通过燃烧试验等级,其中所述试验样品涂覆线材由标称横截面积为0.205平方毫米的AWG 24导体,和管状护套组成,所述管状护套含有该热塑性组合物并且标称外径为2毫米。
在一种实施方式中,该热塑性组合物含有37至47wt%的所述聚(亚芳基醚),其中该聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在氯仿中在25°C测得;34至43wt%的总聚烯烃,其中该总聚烯烃包括聚丙烯,聚丁烯,乙烯-丙烯共聚物,含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;和4至12wt%的该阻燃剂组合物,其由2至6wt%的三(二乙基亚膦酸)铝,和2至6wt%的多磷酸三聚氰胺组成;其中该聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.8至1.2;和其中试验样品涂覆线材显示出断裂拉伸应力为10至25兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得,断裂拉伸伸长率为200至300%,在23°C根据UL 1581第470节测得,和根据UL 1581第1080节的通过燃烧试验等级,其中试验样品涂覆线材由标称横截面积为0.205平方毫米的AWG 24导体,和管状护套组成,所述管状护套含有该热塑性组合物并且标称外径为2毫米。
在一种实施方式中,热塑性组合物含有39至47wt%的所述聚(亚芳基醚),其中该聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在氯仿中在25°C测得;35至42wt%的总聚烯烃,其中该总聚烯烃包括聚丙烯,聚丁烯,乙烯-丙烯共聚物,含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;和4至10wt%的阻燃剂组合物,其由三(二乙基亚膦酸)铝组成;其中该聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.9至1.2;和其中试验样品涂覆线材显示出断裂拉伸应力为10至25兆帕,在23°C根据UL1581第470节测得,断裂拉伸伸长率为150至300%,在23°C根据UL 1581第470节测得,和根据UL 1581第1080节的通过燃烧试验等级,其中该试验样品涂覆线材由标称横截面积为0.205平方毫米的AWG 24导体,和管状护套组成,所述管状护套含有该热塑性组合物并且标称外径为2毫米。
由于该组合物定义为含有多种组分,应该理解每种组分在化学上是不同 的,在单种化合物可满足不止一种组分的定义的情况下尤其是这样。
本发明的组合物的制备通常在用于形成匀质共混物的条件下通过熔融共混各组分而完成。这些条件常常包括在单螺杆和双螺杆型挤出机或可将剪切力施加到各组分上的类似的混合设备中混合。
该热塑性组合物非常适合用于通过挤出模塑制造制品。因此,一种实施方式是含有任何上述热塑性组合物的挤出制品。在一些实施方式中,该挤出制品是中空管的形式。在一些实施方式中,该挤出制品是包围导电或者导光介质的芯材的管状护套的形式。
该热塑性组合物尤其适合于用于制造线材和电缆的绝缘层。制造涂覆线材的方法是本领域已知的,并且描述于例如Mhetar等的美国专利申请公开US 2006/0131052A1。因此,一种实施方式是涂覆线材,其包括:导体,和置于该导体上的护套;其中所述护套包括任何上述热塑性组合物。应该理解,所要求的涂覆线材的构型和尺寸不限于限定了性质值的那些试验样品涂覆线材。例如,所述涂覆线材的导体可具有UL 1581第20节表20.1中对AWG35至AWG 10所指定的尺寸。作为另一实例,置于所述导体上的护套的厚度可为0.2至1毫米。
在阻燃剂组合物含有所述金属二烷基亚膦酸盐,所述含氮阻燃剂,和所述磷酸三芳基酯的一些实施方式中,试验样品涂覆线材显示出断裂拉伸应力为10至30兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得,和断裂拉伸伸长率为100至240%,在23°C根据UL 1581第470节测得。在一些实施方式中,试验样品涂覆线材还显示出平均消焰时间为9至60秒,具体地9至50秒,更具体地9至40秒,甚至更具体地9至30秒,根据UL 1581第1080节(VW-1垂直样品)测定。在一些实施方式中,试验样品涂覆线材还显示出磷酸三芳基酯迁移等级为0,1,或2,如工作实施例中所述测量。在一些实施方式中,该试验样品涂覆线材还显示出热变形为5至40%,具体地5至30%,更具体地5至25%,甚至更具体地5至20%,也更具体地5至15%,甚至更具体地5至10%,在121°C和250克载荷根据UL 1581测得。
在阻燃剂组合物含有所述金属二烷基亚膦酸盐和所述含氮阻燃剂但是不含有所述磷酸三芳基酯的一些实施方式中,该试验样品涂覆线材显示出断裂拉伸应力为10至30兆帕,具体地15至25兆帕,更具体地19至23兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得;和断裂拉伸伸长率为100至350%,具 体地150至300%,更具体地200至240%,在23°C根据UL 1581第470节测得。
在阻燃剂组合物含有所述金属二烷基亚膦酸盐但是不含有所述含氮阻燃剂的一些实施方式中,该试验样品涂覆线材显示出断裂拉伸应力为10至25兆帕,具体地15至25兆帕,更具体地20至25兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得;和断裂拉伸伸长率为100至360%,具体地150至300%,更具体地200至250%,在23°C根据UL 1581第470节测得。
在涂覆线材的一些实施方式中,该热塑性组合物含有30至36wt%的所述聚(亚芳基醚);该聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在25°C在氯仿中测得;该热塑性组合物含有38至46wt%的总聚烯烃;该总聚烯烃包括聚丙烯,乙烯-丙烯共聚物,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;其中所述热塑性组合物含有10至14wt%的所述阻燃剂组合物,其由1至3wt%的三(二乙基亚膦酸)铝,1至3wt%的多磷酸三聚氰胺,和6至10wt%的双酚A二(二苯基磷酸酯)组成;其中该聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.6至0.9;和其中该涂覆线材显示出断裂拉伸应力为10至30兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得,断裂拉伸伸长率为100至240%,在23°C根据UL 1581第470节测得,和根据UL 1581第1080节的通过燃烧试验等级。
在涂覆线材的一些实施方式中,热塑性组合物含有37至47wt%的所述聚(亚芳基醚),其中该聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在25°C在氯仿中测得;34至43wt%的总聚烯烃,其中该总聚烯烃包括聚丙烯,聚丁烯,乙烯-丙烯共聚物,含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;4至12wt%的阻燃剂组合物,其由2至6wt%的三(二乙基亚膦酸)铝,和2至6wt%的多磷酸三聚氰胺组成;其中该聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.8至1.2;和其中该试验样品涂覆线材显示出断裂拉伸应力为10至25兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得,和断裂拉伸伸长率为200至300%,在23°C根据UL 1581第470节测得。
在涂覆线材的一些实施方式中,热塑性组合物含有39至47wt%的所述 聚(亚芳基醚),其中该聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在25°C在氯仿中测得;35至42wt%的总聚烯烃,其中总聚烯烃包括聚丙烯,聚丁烯,乙烯-丙烯共聚物,含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;和4至10wt%的阻燃剂组合物,其由三(二乙基亚膦酸)铝组成;其中该聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.9至1.2;和其中试验样品涂覆线材显示出断裂拉伸应力为10至25兆帕,在23°C根据UL 1581第470节测得,和断裂拉伸伸长率为150至300%,在23°C根据UL 1581第470节测得。应该理解,所要求的涂覆线材的构型和尺寸不限于限定了性质值的那些试验样品涂覆线材。例如,所述涂覆线材的导体可具有UL 1581第20节表20.1中对AWG 35至AWG 10所指定的尺寸。作为另一实例,置于所述导体上的护套的厚度可为0.2至1毫米。
一种实施方式是热塑性组合物,其包括:20至44wt%的聚(亚芳基醚);29至57wt%的总聚烯烃;其中总聚烯烃由聚烯烃和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚烯烃含量组成;和10至25wt%的阻燃剂组合物,其含有1至10wt%的金属二烷基亚膦酸盐;1至17wt%的的含氮阻燃剂,所述含氮阻燃剂选自:磷酸三聚氰胺,焦磷酸三聚氰胺,多磷酸三聚氰胺,及其混合物;和1至10wt%的在1大气压和在25至50°C范围内的至少一个温度为液体的磷酸三芳基酯;其中所有的重量百分比都基于热塑性组合物的总重量;其中该聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.53:1至1.2:1;和其中所述热塑性组合物显示出在小于或等于6.4毫米的样品厚度的UL94垂直燃烧火焰试验等级为V-0或V-1,断裂拉伸应力为至少5兆帕,在23°C根据ASTM D638测得,和挠曲模量为10至1,000兆帕,在23°C根据ASTM D790测得。
一种实施方式是热塑性组合物,其包括:20至50wt%的聚(亚芳基醚);25至57wt%的总聚烯烃;其中总聚烯烃由聚烯烃和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚烯烃含量组成;和6至25wt%的阻燃剂组合物,其含有1至15wt%的金属二烷基亚膦酸盐;和1至20wt%的的含氮阻燃剂,所述含氮阻燃剂选自:磷酸三聚氰胺,焦磷酸三聚氰胺,多磷酸三聚氰胺,及其混合物;其中该阻燃剂组合物不含有在1大气压和在25 至50°C范围内的至少一个温度为液体的磷酸三芳基酯;其中所有的重量百分比都基于热塑性组合物的总重量;其中该聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.68:1至1.2:1;其中该金属二烷基亚膦酸盐和该含氮阻燃剂存在的重量比为至少5:1;和其中所述热塑性组合物显示出在小于或等于6.4毫米的样品厚度的UL94垂直燃烧火焰试验等级为V-0或V-1,断裂拉伸应力为至少5兆帕,在23°C根据ASTM D638测得,和挠曲模量为10至1,000兆帕,在23°C根据ASTM D790测得。
在一些实施方式中,UL 94垂直燃烧火焰试验在3.0至6.4毫米的样品厚度进行,并且断裂拉伸应力为5至21兆帕,具体地8至20兆帕,更具体地10至20兆帕,仍然更具体地12至20兆帕。在一些实施方式中,该热塑性组合物显示出在3.0毫米的样品厚度的UL 94垂直燃烧火焰试验等级为V-0或V-1。在一些实施方式中,热塑性组合物在3.0毫米的样品厚度的UL 94垂直燃烧火焰试验等级为V-0。在一些实施方式中,热塑性组合物显示出平均消焰时间小于或等于20秒,具体地4至20秒,更具体地5至20秒。在一些实施方式中,该热塑性组合物显示出断裂拉伸伸长率为至少50%,具体地50至200%,更具体地100至200%,仍然更具体地150至200%,在23°C根据ASTM D638测得。在一些实施方式中,该热塑性组合物显示出肖氏A硬度为70至95,具体地75至95,在25°C根据ASTM D2240使用Rex ModelDD-3-A数字式硬度仪以OS-2H操作标准(operating stand)测定。
在一些实施方式中,热塑性组合物含有30至36wt%的聚(亚芳基醚);该聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在25°C在氯仿中测得;该热塑性组合物含有38至46wt%的总聚烯烃;该总聚烯烃包括聚丙烯,乙烯-丙烯共聚物,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;该热塑性组合物含有10至14wt%的阻燃剂组合物,其由1至3wt%的三(二乙基亚膦酸)铝,1至3wt%的多磷酸三聚氰胺,和6至10wt%的双酚A二(二苯基磷酸酯)组成;其中该聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.6至0.9;和其中所述热塑性组合物显示出在6.4毫米的样品厚度的UL94垂直燃烧火焰试验等级为V-0或V-1,断裂拉伸应力为12至21兆帕,在23°C根据ASTM D638测得,和挠曲模量为50至310兆帕,在23°C根据ASTM D790测得。
通过以下非限制性实例进一步说明本发明。
实施例1-30,对比例1-3
这些实例说明其中阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐,含氮阻燃剂,和磷酸三芳基酯的组合物的制备和试验。用于形成熔融共混的热塑性组合物的组分描述于表1中。
表1
表1(续)
具体的组合物详述于表4中,其中组分的量除了以重量%指定的之外,都以重量份计,在重量%的情况下该重量百分比值是基于热塑性聚合物的总重量的。在表4中,“wt%PO”是指总的等效聚烯烃的重量百分比。总的等效聚烯烃是以下各项之和:乙烯和1-辛烯的共聚物,聚丙烯,聚丁烯,乙烯/丁烯嵌段和乙烯/丙烯嵌段和丙烯均聚物和乙烯-丙烯共聚物(其由热塑性弹性体给出),和由聚(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯)三嵌段共聚物给出的乙烯-丁烯嵌段。也在表4中,“PPE:PO”是指聚(亚芳基醚)与总的等效聚烯烃的重量比,"%液态FR"是指液态磷酸三芳基酯相对于阻燃剂总重量的重量百分比,和"NFR:MDAP"是指含氮阻燃剂与金属二烷基亚膦酸盐的重量比。
将组合物在具有12个区的37-毫米内部直径双螺杆挤出机上进行共混。挤出机操作在螺杆旋转速率为450转每分钟,1区中的温度为225°C,2-12区中的温度为245°C,和模头处的温度为255°C。除了液态磷酸三芳基酯阻燃剂在2区中通过注射添加之外,在进料喉处添加所有的组分。
表4中的“组合物性质”如下测定。使用250°C的机筒温度和40°C的模具温度注塑试验制品。使用UL94垂直燃烧火焰试验使用3.0或6.4毫米的样品厚度测定可燃性。断裂拉伸应力和拉伸伸长率在23°C根据ASTM D638 测得。挠曲模量在23°C根据ASTM D790测得。
表4中的“线材性质”如下测定。试验样品涂覆线材使用表2中所示的挤出贴合参数制备。
表2
线材挤出贴合参数 | 通常值 | 单位 |
干燥温度 | 60-85 | °C |
干燥时间 | 12 | 小时 |
最大水分含量 | 0.02 | % |
挤出机长度/直径比(L/D) | 22:1至26:1 | -- |
螺杆速度 | 15-85 | rpm |
进料区域温度 | 180-250 | °C |
中间区域温度 | 220-270 | °C |
头部区域温度 | 220-270 | °C |
颈部温度 | 220-270 | °C |
十字头温度 | 220-270 | °C |
模头温度 | 220-270 | °C |
熔体温度 | 220-270 | °C |
导体预加热温度 | 25-150 | °C |
网组 | 150-100 | μm |
冷却水气隙 | 100-200 | mm |
水浴温度 | 15-80 | °C |
阻燃性等级“UL1581 VW-1等级”和消焰时间“VW1,FOT(秒)”根据UL1581第1080节(VW-1垂直样品)测量。断裂拉伸应力(以兆帕计),和断裂拉伸伸长率(以%计)在23°C根据UL 1581第470节测得。
磷酸三芳基酯阻燃剂向试验样品线材的表面的迁移,以及从该表面上转移到聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)(ABS),“迁移至ABS”,通过将试验样品线材与ABS试片在60°C和500克载荷接触48小时,然后从该ABS试片除去该试验线材,并视觉观察由该线材留下的痕迹。基于视觉的观测,指派等级0至5,等级0对应于没有痕迹,等级1对应于非常轻微的痕迹,等级2对应于轻微的痕迹,等级3对应于中等的痕迹并用来指代表3中参考1所指代的组合物,等级4对应于大范围的痕迹,和等级5对应于严重的痕迹并用来指代表3中参考2所指代的组合物。
在表3中,所有的组分量都以重量份表示,"RDP″是指间苯二酚二(二苯基磷酸酯),和"MP″是指磷酸三聚氰胺。
表3
参考1 | 参考2 | |
PPE0.46 | 30.50 | 23.00 |
SEBSI | 22.00 | 24.00 |
TPE | 15.50 | 19.00 |
MPP | 5.00 | 5.00 |
Mg(OH)2 | 6.00 | 4.00 |
MP | 5.00 | -- |
聚丁烯 | 7.00 | 9.00 |
RDP | 9.00 | -- |
BPADP | -- | 16.00 |
表4
表4(续)
表4(续)
表4(续)
表4(续)
实施例31-50,对比例4-10
这些实例说明其中阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐,和含氮阻燃剂,但是不含有磷酸三芳基酯阻燃剂的组合物的制备和试验。制备和试验步骤与上述的相同。
具体的组合物详述于表5中,其中组分的量除了以重量%指定的之外,都以重量份计,在重量%的情况下重量%值基于热塑性聚合物的总重量。
表5
表5(续)
表5(续)
表5(续)
实施例51-58 对比例11和12
这些实施例说明其中阻燃剂组合物含有金属二烷基亚膦酸盐,但是不含有含氮阻燃剂的组合物的制备和试验。制备和试验步骤与上述的相同。
具体的组合物详述于表6中,其中组分的量除了以重量%指定的之外, 都以重量份计,在重量%的情况下重量%值基于热塑性聚合物的总重量。
表6
表6(续)
本说明书使用实施例来公开本发明,包括最佳实施方式,并且也使得本领域任何技术人员都能够制造和使用本发明。本发明的可专利范围由权利要求所限定,可包括本领域技术人员想到的其它实施例。这些其它实施例如果它们与权利要求的文字记载相同,或者如果它们包括与权利要求的文字记载基本上相同的等价结构单元,那么它们也在权利要求的范围内。
将本申请所引用的所有的专利、专利申请和其它参考文献的全部内容引入作为参考。但是,如果本申请的术语与所引入的参考文献的术语相冲突或者相矛盾,那么本申请的术语将优先于引入的参考文献中的冲突术语。
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Claims (37)
1.一种热塑性组合物,其包括:
20至50wt%的聚(亚芳基醚);
25至57wt%的总聚烯烃;其中总聚烯烃由聚烯烃和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚烯烃含量组成;其中嵌段共聚物的聚(链烯基芳族化合物)含量为20-40重量%,和
3至30wt%的含有金属二烷基亚膦酸盐的阻燃剂组合物;
其中所有的重量百分比都基于热塑性组合物的总重量;
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.53:1至1.2:1;和
其中试验样品涂覆线材显示出
断裂拉伸应力为至少10兆帕,在23°C根据UL1581第470节测得,
断裂拉伸伸长率为至少100%,在23°C根据UL1581第470节测得,和
根据UL 1581第1080节的通过燃烧试验等级,
其中所述试验样品涂覆线材由标称横截面积为0.205平方毫米的AWG24导体,和含有所述热塑性组合物且标称外径为2毫米的管状护套组成。
2.权利要求1的热塑性组合物,
其中所述热塑性组合物含有20至44wt%的所述聚(亚芳基醚);
其中所述热塑性组合物含有29至57wt%的总聚烯烃;
其中所述热塑性组合物含有10至25wt%的所述阻燃剂组合物;
其中所述阻燃剂组合物含有1至10wt%的所述金属二烷基亚膦酸盐;和
其中所述阻燃剂组合物还含有
1至17wt%的选自下组的含氮阻燃剂:磷酸三聚氰胺,焦磷酸三聚氰胺,多磷酸三聚氰胺,及其混合物,和
1至10wt%的磷酸三芳基酯,其在1大压和在25至50°C范围内的至少一个温度为液态。
3.权利要求2的热塑性组合物,其中所述试验样品涂覆线材显示出:
断裂拉伸应力为10至30兆帕,在23°C根据UL1581第470节测得,
和
断裂拉伸伸长率为100至240%,在23°C根据UL1581第470节测得。
4.权利要求2的热塑性组合物,其中所述试验样品涂覆线材还显示出热变形为5至40%,在121°C和250克载荷根据UL1581测量。
5.权利要求3的热塑性组合物,其中所述试验样品涂覆线材还显示出热变形为5至40%,在121°C和250克载荷根据UL1581测量。
6.权利要求2-5中任一项的热塑性组合物,其中所述液态磷酸三芳基酯占所述阻燃剂组合物总重量的10至70%。
7.权利要求2-5中任一项的热塑性组合物,其中所述含氮阻燃剂和金属二烷基磷酸盐存在的重量比为0.5至8。
8.权利要求2-5中任一项的热塑性组合物,其中所述阻燃剂组合物由所述金属二烷基亚膦酸盐,所述含氮阻燃剂,和所述液态磷酸三芳基酯组成。
9.权利要求2-5中任一项的热塑性组合物,其中所述阻燃剂组合物还包括0.05至2.5wt%的硼酸锌。
10.权利要求2-5中任一项的热塑性组合物,还包括8至20wt%的总聚(链烯基芳族化合物);其中总聚(链烯基芳族化合物)由聚(链烯基芳族化合物)和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚(链烯基芳族化合物)含量组成。
11.权利要求2的热塑性组合物,
其中所述热塑性组合物包括30至36wt%的所述聚(亚芳基醚);
其中所述聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在氯仿中在25°C测得;
其中所述热塑性组合物含有38至46wt%的总聚烯烃;
其中所述总聚烯烃包括聚丙烯,乙烯-丙烯共聚物,含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;
其中所述热塑性组合物包括10至14wt%的所述阻燃剂组合物,所述阻燃剂组合物由以下物质组成:
1至3wt%的三(二乙基亚膦酸)铝,
1至3wt%的多磷酸三聚氰胺,和
6至10wt%的双酚A双(二苯基磷酸酯);
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.6至0.9;和
其中所述试验样品涂覆线材显示出
断裂拉伸应力为10至30兆帕,在23°C根据UL1581第470节测得,和
断裂拉伸伸长率为100至240%,在23°C根据UL1581第470节测得。
12.权利要求2的热塑性组合物,其中所述热塑性组合物显示出
在样品厚度小于或等于6.4毫米时UL94垂直燃烧火焰试验等级为V-0或V-1,
断裂拉伸应力为至少5兆帕,在23°C根据ASTM D638测得,和
挠曲模量为10至1,000兆帕,在23°C根据ASTM D790测得。
13.权利要求12的热塑性组合物,
其中所述UL94垂直燃烧火焰试验在3.0至6.4毫米的样品厚度进行,
和
其中所述断裂拉伸应力为5至21兆帕。
14.权利要求2的热塑性组合物,
其中所述热塑性组合物包括30至36wt%的所述聚(亚芳基醚);
其中所述聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在氯仿中在25°C测得;
其中所述热塑性组合物含有38至46wt%的总聚烯烃;
其中所述总聚烯烃包括聚丙烯,乙烯-丙烯共聚物,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;
其中所述热塑性组合物含有10至14wt%的所述阻燃剂组合物,所述阻燃剂组合物由以下物质组成:
1至3wt%的三(二乙基亚膦酸)铝,
1至3wt%的多磷酸三聚氰胺,和
6至10wt%的双酚A二(二苯基磷酸酯);
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.6至0.9;和
其中所述热塑性组合物显示出
在样品厚度为6.4毫米时UL94垂直燃烧火焰试验等级为V-0或V-1,
断裂拉伸应力为12至21兆帕,在23°C根据ASTM D638测得,和
挠曲模量为50至310兆帕,在23°C根据ASTM D790测得。
15.权利要求1的热塑性组合物,
其中所述热塑性组合物包括3至25wt%的所述阻燃剂组合物;
其中所述阻燃剂组合物含有1至15wt%的所述金属二烷基亚膦酸盐;
其中所述阻燃剂组合物还含有1至20wt%的的含氮阻燃剂,所述含氮阻燃剂选自:磷酸三聚氰胺,焦磷酸三聚氰胺,多磷酸三聚氰胺,及其混合物;
其中所述阻燃剂组合物不含有在1大气压和在25至50°C范围内的至少一个温度为液态的磷酸三芳基酯;
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.56:1至1.2:1;和
其中所述含氮阻燃剂和所述金属二烷基亚膦酸盐存在的比例为0.2:1至5:1。
16.权利要求15的热塑性组合物,其中所述试验样品涂覆线材显示出
断裂拉伸应力为10至30兆帕,在23°C根据UL1581第470节测得,
和
断裂拉伸伸长率为100至350%,在23°C根据UL1581第470节测得。
17.权利要求15的热塑性组合物,其中所述试验样品涂覆线材还显示出热变形为5至50%,在121°C和250克载荷根据UL1580测得。
18.权利要求16的热塑性组合物,其中所述试验样品涂覆线材还显示出热变形为5至50%,在121°C和250克载荷根据UL1580测得。
19.权利要求15-18中任一项的热塑性组合物,其中所述阻燃剂组合物由所述金属二烷基亚膦酸盐和所述含氮阻燃剂组成。
20.权利要求15-18中任一项的热塑性组合物,其中所述阻燃剂组合物还包括0.05至2.5wt%的硼酸锌。
21.权利要求15-18中任一项的热塑性组合物,还包括3至20wt%的总聚(链烯基芳族化合物);其中总聚(链烯基芳族化合物)由聚(链烯基芳族化合物)和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚(链烯基芳族化合物)含量组成。
22.权利要求15的热塑性组合物,
其中所述热塑性组合物包括37至47wt%的所述聚(亚芳基醚);
其中所述聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在氯仿中在25°C测得;
其中所述热塑性组合物包括34至43wt%的总聚烯烃;
其中所述总聚烯烃包括聚丙烯,聚丁烯,乙烯-丙烯共聚物,含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;
其中所述热塑性组合物含有4至12wt%的所述阻燃剂组合物,所述阻燃剂组合物由以下物质组成:
2至6wt%的三(二乙基亚膦酸)铝,和
2至6wt%的多磷酸三聚氰胺;
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.8至1.2;和
其中所述试验样品涂覆线材显示出
断裂拉伸应力为10至25兆帕,在23°C根据UL1581第470节测得,和
断裂拉伸伸长率为200至300%,在23°C根据UL 1581第470节测得。
23.权利要求15的热塑性组合物,
其中所述热塑性组合物含有6至25wt%的所述阻燃剂组合物;
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.68:1至1.2:1;
其中所述金属二烷基亚膦酸盐和所述含氮阻燃剂存在的重量比为至少5:1;和
其中所述热塑性组合物显示出
在样品厚度小于或等于6.4毫米时UL94垂直燃烧火焰试验等级为V-0或V-1,
断裂拉伸应力为至少5兆帕,在23°C根据ASTM D638测得,和
挠曲模量为10至1,000兆帕,在23°C根据ASTM D790测得。
24.权利要求1的热塑性组合物,
其中所述阻燃剂组合物不含有磷酸三聚氰胺,焦磷酸三聚氰胺,和多磷酸三聚氰胺;和
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.55:1至1.2:1。
25.权利要求24的热塑性组合物,其中所述试验样品涂覆线材显示出
断裂拉伸应力为10至25兆帕,在23°C根据UL1581第470节测得,和
断裂拉伸伸长率为100至360%,在23°C根据UL1581第470节测得。
26.权利要求24的热塑性组合物,其中该试验样品涂覆线材还显示出热变形为5至20%,在121°C和250克载荷根据UL1580测得。
27.权利要求25的热塑性组合物,其中该试验样品涂覆线材还显示出热变形为5至20%,在121°C和250克载荷根据UL1580测得。
28.权利要求24-27中任一项的热塑性组合物,其中所述阻燃剂组合物由所述金属二烷基亚膦酸盐组成。
29.权利要求24-27中任一项的热塑性组合物,还包括3至20wt%的总聚(链烯基芳族化合物);其中总聚(链烯基芳族化合物)由聚(链烯基芳族化合物)和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚(链烯基芳族化合物)含量组成。
30.权利要求24的热塑性组合物,
其中所述热塑性组合物含有39至47wt%的所述聚(亚芳基醚);
其中所述聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在氯仿中在25°C测得;
其中所述热塑性组合物含有35至42wt%的总聚烯烃;
其中所述总聚烯烃包括聚丙烯,聚丁烯,乙烯-丙烯共聚物,含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;
其中所述热塑性组合物含有4至10wt%的所述阻燃剂组合物,所述阻燃剂组合物由三(二乙基亚膦酸)铝组成;
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.9至1.2;和
其中所述试验样品涂覆线材显示出
断裂拉伸应力为10至25兆帕,在23°C根据UL1581第470节测得,和
断裂拉伸伸长率为150至300%,在23°C根据UL1581第470节测得。
31.一种热塑性组合物,其包括:
20至50wt%的聚(亚芳基醚);
25至57wt%的总聚烯烃;其中总聚烯烃由聚烯烃和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚烯烃含量组成;其中嵌段共聚物的聚(链烯基芳族化合物)含量为20-40重量%,和
3至30wt%的阻燃剂组合物,所述阻燃剂组合物由三(二乙基亚膦酸)铝组成;
其中所有的重量百分比都基于热塑性组合物的总重量;
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.55:1至1.2:1;和
其中试验样品涂覆线材显示出
断裂拉伸应力为至少10兆帕,在23°C根据UL1581第470节测得,
断裂拉伸伸长率为至少100%,在23°C根据UL1581第470节测得,和
根据UL1581第1080节的通过燃烧试验等级,
其中所述试验样品涂覆线材由标称横截面积为0.205平方毫米的AWG24导体,和含有所述热塑性组合物且标称外径为2毫米的管状护套组成。
32.一种热塑性组合物,其包括:
39至47wt%的聚(亚芳基醚);
其中所述聚(亚芳基醚)是特性粘度为0.3至0.6分升每克的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚),所述特性粘度在氯仿中在25°C测得;
35至42wt%的总聚烯烃;其中总聚烯烃由聚烯烃和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚烯烃含量组成;其中嵌段共聚物的聚(链烯基芳族化合物)含量为20-40重量%,
其中所述总聚烯烃选自聚丙烯,聚丁烯,乙烯-丙烯共聚物,含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丙烯)嵌段,和含有聚苯乙烯嵌段和聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段的嵌段共聚物的聚(乙烯-共聚-丁烯)嵌段;和
4至10wt%的阻燃剂组合物,所述阻燃剂组合物由三(二乙基亚膦酸)铝组成;
其中所有的重量百分比都基于热塑性组合物的总重量;
其中所述聚(亚芳基醚)和总聚烯烃存在的重量比为0.9至1.2;和
其中所述试验样品涂覆线材显示出
断裂拉伸应力为10至25兆帕,在23°C根据UL1581第470节测得,和
断裂拉伸伸长率为150至300%,在23°C根据UL1581第470节测得,和
根据UL1581第1080节的通过燃烧试验等级,
其中所述试验样品涂覆线材由标称横截面积为0.205平方毫米的AWG24导体,和含有所述热塑性组合物且标称外径为2毫米的管状护套组成。
33.权利要求32的热塑性组合物,其中该试验样品涂覆线材还显示出热变形为5至20%,在121°C和250克载荷根据UL1580测得。
34.权利要求32的热塑性组合物,还包括3至20wt%的总聚(链烯基芳族化合物);其中总聚(链烯基芳族化合物)由聚(链烯基芳族化合物)和含有聚(链烯基芳族化合物)嵌段和聚烯烃嵌段的嵌段共聚物的聚(链烯基芳族化合物)含量组成。
35.挤出的制品,其包括权利要求1-34中任一项的热塑性组合物。
36.挤出的制品,其包括挤出模塑权利要求1-34中任一项的热塑性组合物所得的产物。
37.一种涂覆线材,其包括:
导体,和
置于所述导体上的护套;
其中所述护套包括权利要求1-34中任一项的热塑性组合物。
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