MX2012011930A - Composición a base de copolímero de bloque estirénico con propiedades pirorretardantes mejoradas. - Google Patents

Abstract

Composiciones termoplásticas ignífugas, sin halógeno, que incluyen un copolímero de bloque estirénico un ignífugo de baja fusión, a base de fósforo, que tiene una temperatura de fusión no mayor que 170°C, y una mezcla de pirorretardantes intumescentes sólidos con contenido de fósforo y nitrógeno. La mezcla de ignífugos intumescentes sólidos incluye al menos dos sales de ácido fosfórico con contenido de fósforo y nitrógeno que mejoran sinergísticamente las propiedades ignífugas de las composiciones con relación a las composiciones que incluyen otros paquetes ignífugos.

Description

COMPOSICIÓN A BASE DE COPOLÍMERO DE BLOQUE ESTIRENICO CON PROPIEDADES PIRORRETARD ANTES MEJORADAS Antecedentes de la Invención Las composiciones elastoméricas pirorretardantes flexibles son deseables para diversas aplicaciones, que incluyen aislamiento y revestimiento de alambres y cables. Las aplicaciones comunes incluyen cableado flexible para electrónica de consumo tal como cables para cargador de teléfonos celulares y datos de computadora, cables de alimentación y accesorios. Desafortunadamente, la tecnología disponible no proporciona el equilibrio deseado de alto rendimiento pirorretardante, buena estabilidad térmica, alta flexibilidad y propiedades mecánicas.

Breve Descripción de la Invención Un aspecto de la invención proporciona composiciones pirorretardantes, sin halógeno. Estas composiciones comprenden un copolímero de bloque estirénico, un pirorretardante a base de fósforo, de bajo punto de fusión, que tiene una temperatura de fusión no mayor qué 170°C y una mezcla de pirorretardantes intumescentes sólidos que comprende al menos dos sales de ácido fosfórico con contenido de fósforo y nitrógeno. En estas composiciones el copolímero de bloque estirénico puede comprender al menos 40% en peso del contenido de polímero total de la composición. Las composiciones se caracterizan porque superan la prueba a la llama UL-62 VW-1.

En algunas modalidades de'las composiciones, el copolímero de bloque estirénico comprende al menos 50% en peso del contenido de polímero total.

En algunas modalidades de las composiciones, al menos dos sales de ácido fosfórico con contenido de fósforo y nitrógeno comprenden un derivado de melamina y pirofosfato de piperazina. En algunas de tales modalidades, el copolimero de bloque estirénico es SEBS y el derivado de melamina es pirofosfato de melamina.

En algunas modalidades de las composiciones, el pirorretardante a base de fósforo, de bajo punto de fusión, es un éster de fosfato orgánico, tal como difosfato de bisfenol A.

En algunas modalidades, las composiciones comprenden además un polímero de olefina polar y/o un policarbonato.

En algunas modalidades de las composiciones, el pirorretardante a base de fósforo, de bajo punto de fusión, y la mezcla de pirorretardantes intumescentes sólidos con contenido de fósforo y nitrógeno representan al menos 25% en peso de la composición y la mezcla de pirorretardantes intumescentes sólidos con contenido de fósforo y nitrógeno representan al menos 20% en peso del peso total del pirorretardante a base de fósforo y la mezcla de pirorretardantes intumescentes sólidos con contenido de fósforo y nitrógeno.

Otro aspecto de la invención proporciona un alambre o cable que comprende una capa de revestimiento o una capa aislante que comprende una composición pirorretardante, sin halógeno, de acuerdo con esta invención.

Descripción Detallada de la Invención Un aspecto de la invención proporciona composiciones termoplásticas pirorretardantes, sin halógeno, que incluyen un copolímero de bloque estirénico, un pirorretardante a base de fósforo, de bajo punto de fusión, que tiene una temperatura de fusión no mayor que 170°C, y una mezcla de pirorretardantes intumescentes sólidos. La mezcla de pirorretardantes intumescentes sólidos incluye al menos dos sales de ácido fosfórico con contenido de fósforo y nitrógeno que mejoran sinergísticamente las propiedades pirorretardantes de las composiciones con relación a las composiciones que incluyen otros paquetes pirorretardantes. Por lo tanto, las composiciones se caracterizan porque superan la prueba a la llama UL-62 VW-1. Las composiciones se caracterizan además por buenas propiedades mecánicas, las cuales las hacen adecuadas para su uso en una amplia variedad de artículos, incluyendo revestimiento y aislamiento para cables y/o alambres.

"Sin halógeno" y términos similares se refieren a las composiciones que prácticamente carecen de contenido de halógeno, es decir, que contienen menos de 2000 mg/kg de halógeno según se mide por cromatografía iónica (IC, por sus siglas en inglés) o un método analítico similar. El contenido de halógeno menor que esta cantidad se considera insignificante para la eficacia de la mezcla como, por ejemplo, un recubrimiento de alambre o cable.

Copolímeros de bloque estirénico: El(los) copolímero(s) de bloque estirénico forma(n) una fase de polímero continua en las presentes composiciones. En algunas modalidades, puede haber presencia de polímeros adicionales en las composiciones. Estos polímeros adicionales pueden dispersarse en, o ser co-continuos con, el(los) copolímero(s) de bloque estirénico. Si hay presencia de polímeros adicionales, el copolímero de bloque estirénico típicamente representa al menos 25% ps. de la fase de polímero. Esto incluye modalidades en las cuales el copolímero de bloque estirénico representa al menos 30% ps. de la fase de polímeros, al menos 40% ps. de la fase de polímero y al menos 50% ps. de la fase de polímero.

Hablando en términos generales, los copolímeros de bloque estirénico incluyen al menos dos bloques de areno de monoalquenilo, preferentemente dos bloques de poliestireno, separados por un bloque de un dieno conjugado saturado, tales como un bloque de polibutadieno saturado. Los copolímeros de bloque ¡nsaturados adecuados incluyen, pero no se limitan a, aquellos representados por las siguientes fórmulas: A-B-R(-B-A)n o Ax-(BA-)y-BA, en donde cada A es un bloque de polímero que comprende un monómero aromático de vinilo, tal como estireno, y cada B es un bloque de polímero que comprende un dieno conjugado, tal como isopreno o butadieno y opcionalmente un monómero aromático de vinilo, tal como estireno; R es el remanente de un agente de acoplamiento multifuncional (si R está presente, el copolímero de bloque puede ser un copolímero de bloque ramificado o de estrella); n es un entero desde 1 hasta 5; x es cero o 1; y y es un número real desde cero hasta 4.

Los métodos para la preparación de tales copolímeros de bloque son conocidos en la materia. Consulte, por ejemplo, la patente de EUA núm. 5,418,290. Los catalizadores adecuados para la preparación de copolímeros de bloque útiles con unidades de monómero de hule insaturado incluyen catalizadores basados en litio y especialmente litio-alquilos. La patente de EUA núm. 3,595,942 describe métodos adecuados para la hidrogenación de copolímeros de bloque con unidades de monómero de hule insaturado para formar copolímeros de bloque con unidades de monómero de hule saturado.

Los copolímeros de bloque insaturado adecuados que tienen unidades de monómero de hule incluyen, pero no se limitan a, estireno-butadieno (SB, por sus siglas en inglés), estireno-etileno/butadieno (SEB, por sus siglas en inglés), estireno-isopreno (SI, por sus siglas en inglés), estireno-butadieno-estireno (SBS, por sus siglas en inglés), estireno-isopreno-estireno (SIS, por sus siglas en inglés), a-metilestireno-butadieno-a-metilestireno y a-metilestireno-isopreno-a-metilestireno.

Los copolímeros de bloque con unidades de monómero de hule insaturado pueden comprender homopolímeros de butadieno o isopreno o pueden comprender copolímeros de uno o ambos de estos dos dienos con una pequeña cantidad de monómero estirénico. En algunas modalidades, los copolímeros de bloque se derivan de (i) una olefina de 3 a 20 átomos de carbono sustituida con un grupo alquilo o arilo (por ejemplo, 4-metil-1 -penteno y estireno) y (ii) un dieno (por ejemplo, butadieno, 1 ,5-hexadieno, 1 ,7-octad¡eno y 1 ,9-decadieno). Un ejemplo no limitante de tal copolímero de olefina incluye copolímero de bloque de estireno-butadieno-estireno (SBS).

Los copolímeros de bloque preferidos con unidades de monómero de hule saturado comprenden al menos un segmento de una unidad estirénica y al menos un segmento de un copolímero de etileno-buteno o etileno-propileno. Los ejemplos preferidos de tales copolímeros de bloque con unidades de monómero de hule saturado incluyen copolímeros de estireno/etileno-buteno, copolímeros de estireno/etileno-propileno, copolímeros de estireno/etileno-buteno/estíreno (SEBS), copolímeros de estireno/etileno-propileno/estireno (SEPS, por sus siglas en inglés).

Los copolímeros de bloque adecuados incluyen, pero no se limitan a, aquellos comercialmente disponibles, tales como, KRATON™ suministrado por KRATON Polymers LLC en Houston, TX.

Polímeros adicionales: Los polímeros adicionales que pueden estar presentes en la fase de polímero de las presentes composiciones pueden ser co-continuos con o estar dispersados en el polímero de estireno en la fase de polímero de la composición. Pueden seleccionarse polímeros adicionales para mejorar la retardancia a la llama, el procesamiento o las propiedades mecánicas. Los ejemplos de polímeros adicionales incluyen poliolefinas, tales como polímeros de olefina polar. También pueden utilizarse plásticos de ingeniería, tales como policarbonatos, como polimero adicional.

"Polímero de olefina", "polímero olefínico", "interpolímero olefínico", "poliolefina", "polímero a base de olefina" y términos similares se refieren a un polímero que contiene, en forma polimerizada, un porcentaje en peso mayoritario de una olefina, por ejemplo, etileno o propileno, con base en el peso total del polímero. Las poliolefinas termoplásticas incluyen tanto homopolímeros como interpolímeros de olefina. "Interpolímero" se refiere a un polímero preparado por la polimerización de al menos dos monómeros diferentes. Los interpollmeros pueden ser aleatorios, de bloque, homogéneos, heterogéneos, etc. Este término genérico incluye copolimeros, empleados normalmente para referirse a polímeros preparados a partir de dos monómeros diferentes y polímeros preparados a partir de más de dos monómeros diferentes, por ejemplo, terpolímeros, tetrapolímeros, etc.

Un "polímero de olefina polar," es un polímero de olefina que contiene uno o más grupos polares (algunas veces denominado funcionalidades polares). Un "grupo polar", como se utiliza en la presente, es cualquier grupo que imparta un momento dipolar de enlace a una molécula de olefina esencialmente no polar por lo demás. Los grupos polares a manera de ejemplo incluyen carbonilos, grupos ácido carboxillco, grupos anhidrato de ácido carboxílico, grupos éster carboxilico, grupos epoxi, grupos sulfonilo, grupos nitrilo, grupos amida, grupos silano y similares. Estos grupos pueden introducirse en el polímero a base de olefina ya sea a través de injertos o de copolimerización. Los ejemplos no limitantes de polímeros polares a base de olefinas incluyen etileno/ácido acrílico (EAA, por sus siglas en inglés), etileno/ácido metacrílico (EMA, por sus siglas en inglés), etileno/acrilato o metacrilato, copolímero de etileno/acetato de vinilo (EVA, por sus siglas en inglés), copolímero de poli(etileno-co-viniltrimetoxisilano), polímeros de olefina injertados con anhidrato maléico o silano, poli(tetrafluoroetileno-alt-etileno) (ETFE, por sus siglas en inglés), poli(tetrafluoroetileno-co-hexafluoro-propileno) (FEP, por sus siglas en inglés), poli(etileno-co-tetrafluoroet¡leno-co-hexafluoropropileno (EFEP, por sus siglas en inglés), poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF, por sus siglas en inglés), poli(fluoruro de vinilo) (PVF, por sus siglas en inglés) y lo similar. Los polímeros de olefina polar preferidos incluyen resina de acetato de etilenvinilo (EVA) DuPont ELVAX™, copolímero de acrílato etílico de etileno (EEA) de AMPLIFY™ de The Dow Chemical Company, copolímeros de etileno/ácido acrílico de PRIMACOR™ de The Dow Chemical Company y copolímero de poli(etileno-co-viniltrimetoxisilano) de SI-LINK™ de The Dow Chemical Company.

El EVA es un polímero preferido de olefina polar. Esto incluye copolímeros de EVA con uno o más comonómeros seleccionados de acrilatos de alquilo de alquilo de 1 a 6 átomos de carbono, metacrilatos de alquilo de 1 a 6 átomos de carbono, ácido acrílico y ácido metacrílico.

Pirorretardantes a base de fósforo, de bajo punto de fusión Los pirorretardantes a base de fósforo, de bajo punto de fusión, pueden ser un sólido o un líquido a temperatura ambiente (23°C), pero tienen puntos de fusión no mayores que 170°C. Los ejemplos incluyen ésteres de fosfato de bajo punto de fusión. Los ésteres de fosfato incluyen ésteres de fosfato aromáticos y a lifaticos y s us oligómeros y polímeros. Los ejemplos de pirorretardantes de éster de fosfato a! if ático incluyen fosfato de trimetilo, fosfato de tributilo, fosfato de tri(2-etilhexil), fosfato de tributoxietilo, fosfato de monoisodecilo y fosfato de ácido 2-acriloiloxietilo. Los ejemplos de ésteres de fosfato aromático incluyen fosfato de trixilenilo, fosfato de tris(fenilfenilo), fosfato de trinaftilo, fosfato de cresildifenilo, fosfato de xilenildifenilo y fosfato de difeni-2-metacriloiloxietil. Los ejemplos de bis(ésteres de fosfato) aromáticos incluyen bis(difenilfosfato) de resorcinol, bis(dixilenilfosfato) de resorcinol, bis(dicresilfosfato) de resorcinol, bis(dixilenilfosfato) de hidroquinona, bis(difenilfosfato) de bisfenol A y tetraquis(2,6-dimetilfenil) 1,3-fenilen bisfosfato.

Pirorretardantes intumescentes con contenido de fósforo y nitrógeno (P-N. por sus siglas en inglés): Las presentes composiciones incluyen una mezcla de al menos dos pirorretardantes intumescentes sólidos con contenido de fósforo y nitrógeno (a temperatura ambiente), ambos de los cuales pueden ser una sal de ácido fosfórico. Un "pirorretardante intumescente" es un pirorretardante que produce un residuo carbonoso espumado formado sobre una superficie de un material polimérico durante la exposición al fuego.

Las sales de ácido fosfórico incluyen fosfatos, pirofosfatos, metafosfatos y polifosfatos. Por consiguiente, los pirorretardantes con contenido de fósforo y nitrógeno incluyen fosfato de melamina, pirofosfato de melamina, ortofosfato de melamina, fosfato monoamónico, fosfato diamónico, pirofosfato de amonio, amida de ácido fosfórico, polifosfato de melamina, polifosfato de amonio, polifosfato de piperazina, amida de ácido polifosfórico y combinaciones de dos o más de las sales de ácido fosfórico anteriores.

El pirofosfato de piperazina y el pirofosfato de melamina son ejemplos de dos pirorretardantes con contenido de fósforo y nitrógeno que pueden utilizarse en la mezcla de pirorretardantes intumescentes de las presentes composiciones. Una mezcla de estos dos pirorretardantes es FP-2100J disponible por Adeka Palmarole.

Los pirorretardantes a base de fósforo, de bajo punto de fusión, se encuentran presentes típicamente en una cantidad de al menos 5% ps. (por ejemplo, al menos 10% ps.), pero deseablemente no mayor que 80% ps. (por ejemplo, no mayor que 70% ps.), con base en el peso total de los pirorretardantes a base de fósforo, de bajo punto de fusión, y los pirorretardantes sólidos intumescentes con contenido de fósforo y nitrógeno. En algunas modalidades de las composiciones, los pirorretardantes a base de fósforo, de bajo punto de fusión, y los pirorretardantes sólidos intumescentes con contenido de fósforo y nitrógeno son los únicos pirorretardantes presentes.

Las presentes composiciones son adecuadas para altas cargas de pirorretardantes, las cuales pueden ser deseables para lograr una retardancia a la llama adecuada. Por consiguiente, en algunas modalidades, el peso total de los pirorretardantes a base de fósforo, de bajo punto de fusión, más los pirorretardantes intumescentes sólidos con contenido de fósforo y nitrógeno, de bajo punto de fusión, representan al menos 20% en peso de la composición. Esto incluye modalidades en las cuales el peso total de los pirorretardantes a base de fósforo, de bajo punto de fusión, más los pirorretardantes intumescentes sólidos con contenido de fósforo y nitrógeno representan al menos 25% en peso de la composición, e incluye además modalidades en las cuales el peso total de los pirorretardantes a base de fósforo, de bajo punto de fusión, más los pirorretardantes intumescentes sólidos con contenido de fósforo y nitrógeno representan al menos 30% en peso de la composición. En estas modalidades, el peso combinado de la fase de polímero (es decir, el polímero estirénico más algún polímero adicional) más los pirorretardantes representan típicamente al menos 90% ps. (por ejemplo, al menos 95% ps.) de las composiciones.

Resinas de novolaca epoxidada: Las presentes composiciones pueden incluir opcionalmente uno o más agentes formadores de residuos carbonosos para impedir o minimizar el goteo durante la combustión. Por ejemplo, algunas modalidades de las composiciones incluyen una resina de novolaca epoxidada como un agente formador de residuo carbonoso. Una "resina de novolaca epoxidada" es el producto de reacción de epiclorhidrina y polímero de novolaca fenólica en un solvente orgánico. Los ejemplos no limitantes de solventes orgánicos adecuados incluyen acetona, metiletilcetona, metilamilcetona y xileno. La resina de novolaca epoxidada puede ser un líquido, un semisólido, un sólido y combinaciones de los mismos.

Las resinas de novolaca epoxidadas se utilizan típicamente en cantidades que varían desde 0.1 hasta 5% ps., con base en el peso total de la composición. Esto incluye modalidades en las cuales las resinas de novolaca epoxidadas se utilizan en cantidades que varían desde 1 hasta 3% ps., con base en el peso total de la composición e incluye además modalidades en las cuales las resinas de novolaca epoxidadas se utilizan en cantidades que varían desde 1.5 hasta 2.5% ps., con base en el peso total de la composición.

Aditivos y rellenos opcionales: Opcionalmente, las composiciones de esta invención pueden contener también aditivos y/o rellenos. Los aditivos representativos incluyen, pero no se limitan a, antioxidantes, auxiliares de procesamiento, colorantes, estabilizadores ultravioleta (incluyendo absorbentes de UV), agentes antiestáticos, agentes nucleantes, agentes de deslizamiento, plastificantes, lubricantes, agentes de control de viscosidad, agentes adherentes, agentes antibloqueo, agentes tensioactivos, aceites extensores, eliminadores de ácidos y desactivadores de metales. Estos aditivos se utilizan típicamente de manera convencional y en cantidades convencionales, por ejemplo, desde 0.01% ps. o menos hasta 10% ps. o más, con base en el peso total de la composición.

Los rellenos representativos incluyen, pero no se limitan a, los diversos óxidos de metal, por ejemplo, dióxido de titanio; carbonatos metálicos tales como carbonato de magnesio y carbonato de calcio; sulfuros y sulfatos metálicos tales como bisulfuro de molibdeno y sulfato de bario; boratos metálicos, tales como borato de bario, metaborato de bario, borato de zinc y metaborato de zinc; anhídridos metálicos tales como anhídrido de aluminio; arcillas tales como diatomita, caolín y montmorilonita; huntita; celita; asbesto; minerales molidos y litopón. Estos rellenos se utilizan típicamente de manera convencional y en cantidades convencionales, por ejemplo, desde 5% ps. o menos hasta 50% ps. o más con base en el peso de la composición.

Los estabilizadores de luz UV adecuados incluyen estabilizadores de luz de amina inhibida (HALS, por sus siglas en inglés) y aditivos absorbentes de luz UV (UVA, por sus siglas en inglés).

Los ejemplos de antioxidantes incluyen, pero no se limitan a, fenoles inhibidos tales como tetraquis[met¡len(3,5-di-terc-butil-4-hidroxihidro-cinamato)]metano; bis[(beta-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxibencil)-metilcarboxietil)]sulfuro, 4,4'-tiobis(2-metil-6-terc-butilfenol), 4,4'-tiobis(2-terc-butil-5-metilfenol), 2,2'-tiobis(4-metil-6-terc-butilfenol) y bis(3,5-di-terc-butil-4-hidroxi)hidrocinamato de tiodietileno; fosfitos y fosfonitos tales como tris(2,4-di-terc-butilfenil)fosfito y di-terc- butilfeni l-fosfonito; compuestos tio tales como dilauriltiodipropionato, dimiristiltiodipropionato y diesteariltiodipropionato; diversos siloxanos; 2,2,4-tPÍmetil-1 ,2-dihidroquinolina polimerizada, n,n'-bis(1 ,4-dimetilpentil-p-fenilendiamina), difenilaminas alquiladas, 4,4'-bis(alfa,alfa-dimetilbencil)difenilamina, difenil-p-fenilendiamina, di-aril-p-fenilendiaminas mixtas y otros anti-degradantes o estabilizadores de aminas inhibidas.

Los ejemplos de auxiliares de procesamiento incluyen, pero no se limitan a, sales metálicas de ácidos carboxilicos tales como estearato de zinc o estearato de calcio; ácidos grasos tales como ácido esteárico, ácido oléico o ácido erúcico; amidas grasas tales como estearamida, oleamida, erucamida o ?,?'-etilen-bis-estearamida; cera de polietileno; cera de polietileno oxidada; polímeros de óxido de etileno; copolímeros de óxido de etileno y óxido de propileno; ceras vegetales; ceras de petróleo; agentes tensioactivos no iónicos; fluidos de silicona y polisiloxanos.

Propiedades de la composición: Las composiciones pueden caracterizarse por sus buenas propiedades mecánicas y pirorretardantes.

Retardancia a la llama: Los cables recubiertos con las composiciones superan la clasificación de inflamabilidad UL-62 VW-1. "VW-1" es una clasificación de inflamabilidad de Underwriter's Laboratory (UL) para cables y revestimientos. Significa "Cable vertical, Clase 1" ("Wire Vertical, Class 1"), que son los valores nominales más altos de flama que puede recibir un cable o revestimiento bajo la especificación UL 62. La prueba se realiza colocando el cable o revestimiento en posición vertical. Se coloca una llama debajo de los mismos durante un período de tiempo y después se retira. Se observan a continuación las características del revestimiento. La prueba a la llama VW-1 se determina de acuerdo con el método 1080 de UL- 581. Bajo esta norma, la llama es aplicada durante 15 segundos y después se vuelve a aplicar cada vez que el cable deja de quemarse hasta cuatro veces más. Para superar la prueba, el cable debe superar 5 de, las 5 aplicaciones de Mama.

Resistencia a la tracción y elongación a la rotura: Las presentes composiciones pueden caracterizarse por su resistencia a la tracción a la rotura (en MPa) y la elongación a la rotura (%). La resistencia a la tracción y la elongación pueden medirse de acuerdo con el procedimiento de la prueba ASTM D-638 en muestras moldeadas por compresión preparadas de acuerdo con la norma ASTM D4703. La elongación a la rotura o elongación para la rotura, es la tensión en una muestra cuando se rompe. Generalmente se expresa como porcentaje.

Algunas modalidades de las presentes composiciones tienen resistencias a la tracción a la rotura de al menos 3 MPa. Esto incluye composiciones que tienen una resistencia a la tracción a la rotura de al menos 4 MPa e incluye además composiciones que tienen una resistencia a la tracción a la rotura de al menos 5 MPa.

Algunas modalidades de las presentes composiciones tienen una elongación a la rotura de al menos 300%. Esto incluye composiciones que tienen una elongación a la rotura de al menos 500%, incluye además composiciones que tienen una elongación a la rotura de al menos 600%, e incluye además composiciones que tienen una elongación a la rotura de al menos 700%.

Preparación: Las composiciones pueden formarse al mezclar los copolimeros de bloque estirénico, algún polímero adicional, los pirorretardantes intumescentes sólidos con contenido de P-N, los pirorretardantes a base de fósforo, de bajo punto de fusión, y algún aditivo y relleno adicional. El mezclado puede realizarse en varias etapas o en un solo paso y puede llevarse a cabo en un dispositivo convencional de volteo.

La preparación de las composiciones puede realizarse por equipos convencionales de mezcla. Los ejemplos de equipo de mezcla son mezcladores internos por lotes, tales como un mezclador interno Banbury™ o Bolling™ o un mezclador Brabender™. Alternativamente, pueden utilizarse mezcladores continuos de tornillo único, o de doble tornillo, tales como un mezclador continuo Farrel™, un mezclador de doble tornillo Werner and Pfleiderer™ o un extrusor de amasamiento continuo Buss™. El tipo de mezclador utilizado, y las condiciones operativas del mezclador, afectarán las propiedades de la composición tales como viscosidad, resistividad de volumen y homogeneidad de la superficie extrudida. Las composiciones resultantes son deseablemente capaces de ser moldeadas y conformadas en un artículo, tal como, un revestimiento de cable, perfil, lámina o comprimido para su posterior procesamiento.

Artículos: Otro aspecto de la invención proporciona artículos, tales como artículos moldeados o extrudidos, que comprenden una o más composiciones de la presente invención.

Los artículos incluyen revestimientos y aislamiento para alambres y cables. Por consiguiente, en algunas modalidades, el artículo incluye un conductor metálico y un revestimiento sobre el conductor metálico para proporcionar un alambre "aislado" capaz de proporcionar transmisión eléctrica. Un "conductor metálico", como se utiliza en la presente, es al menos un componente metálico utilizado para transmitir ya sea energía eléctrica y/o señales eléctricas. A menudo se desea la flexibilidad de alambres y cables, de modo que el conductor metálico pueda tener ya sea una sección transversal sólida o pueda estar compuesto por hilos de alambre más pequeños que proporcionen una mayor flexibilidad para el diámetro del conductor determinado en general. Frecuentemente, los cables están compuestos por varios componentes, tales como múltiples alambres aislados formados dentro de un núcleo interior y rodeados después por un sistema de revestimiento de cables que le brinda protección y apariencia cosmética. El sistema de revestimiento de cables puede incorporar capas metálicas tales como láminas o blindajes, y típicamente tiene una capa polimérica sobre la superficie. Dicha una o más capas poliméricas incorporadas al revestimiento protector/cosmético del cable se denominan comúnmente "revestimiento" del cable. Para algunos cables, el revestimiento es solamente una capa de revestimiento polimérico que rodea a un núcleo de cable. También hay algunos cables que tienen una sola capa de polímero circundante a los conductores, que desempeña tanto funciones de aislamiento como de revestimiento. Las presentes composiciones pueden utilizarse como, o en, los componentes poliméricos en una gran variedad de productos de alambres y cables, incluyendo cables de alimentación y aplicaciones de comunicación de fibra óptica. Un cable que contiene una capa de aislamiento que comprende una composición de esta invención puede prepararse con diversos tipos de extrusores, por ejemplo, de tornillo único o de doble tornillo.

Los siguientes ejemplos ¡lustran diversas modalidades de esta invención. Todas las partes y porcentajes se proporcionan en peso a menos que se indique de otra manera.

Ejemplo Los siguientes ejemplos ilustran modalidades de métodos para la elaboración de composiciones de elastomeros termoplásticos de acuerdo con la presente invención.

Métodos: Se utiliza un mezclador de laboratorio Brabender (de tipo lote lobulado) para muestras de composición (los detalles de las materias primas se muestran en la Tabla 1, donde la cantidad de cada ingrediente se lista en términos de su parte en peso en la composición). El mezclador de lote de laboratorio se precalienta a 200°C antes de la mezcla.

Los SEBS, PC y EVA se añaden a la mezcladora a una velocidad de rotor de 10 rpm. Al mismo tiempo, una porción de la mezcla de pirorretardantes intumescentes sólidos (FP 2100J) se añade gradualmente al recipiente de mezcla. Después de que se funden estos materiales, la fusión de las resinas da como resultado la continua incorporación de la mezcla FP 2100J dentro de la masa fundida y la mezcla remanente FP 2100J, premezclada con el fosfato de bajo punto de fusión (BPADP) se introduce gradualmente con cuchara al mezclador para mantener lleno el mezclador hasta que todo el polvo del pirorretardante intumescente es incorporado a la masa fundida. Después se añaden los aditivos Irganox 1010 e Irgafos 168. Después de que se introducen todas las materias primas a la masa fundida, la velocidad del rotor se incrementa a 45 rpm y el lote continúa mezclándose durante 10 minutos.

Caracterización: Propiedades de tracción.

La resistencia a la tracción a la rotura y la elongación a la rotura se miden de acuerdo con la norma ASTM D-638 a temperatura ambiente en un probador de tracción INSTRON 5565 incrementando la velocidad de cruceta (@ 12 segundos) a 500 mm/min.

Propiedades pirorretardantes Un extrusor de laboratorio Brabender con una cruceta de alambre se utiliza para fabricar muestras de alambre trenzado 18 AWG aislado. S utiliza una temperatura de cilindro en rampa, 190/190/200/200°C, con un tornillo de medición de polietileno. Se prepara un diámetro de acabado de 085" sobre un diámetro del conductor nominal de 0.047". La velocidad del extrusor (aproximadamente 20 rpm) se mantiene en 4.6 m/minuto como velocidad de revestimiento de cableado en la geometría objetivo. Se miden los amperajes y presiones de descarga del extrusor en esta condición de salida constante para la comparación de extrusión de las diversas composiciones.

El rendimiento de combustión de los cables aislados se prueba utilizando la prueba UL-62 VW-1. La prueba Mimic VW-1 se lleva a cabo en una cámara de UL-94. Los .ejemplares de prueba tienen unas dimensiones de 200*2.7*1.9 mm. El ejemplar se cuelga en una abrazadera, aplicando una carga de 50 g sobre el extremo inferior de su eje longitudinal vertical. Se coloca un papel filtro (2*0.5 cm) en la parte superior del alambre. La distancia entre la parte inferior de la llama (el punto más alto del cuello del mechero) y la parte inferior del papel filtro es de 18 cm. La llama se aplica continuamente durante 45 seg. El tiempo de combustión residual (AFT, por sus siglas en inglés), el largo de cable no carbonizado (UCL, por sus siglas en inglés) y el porcentaje de área de filtro no carbonizado (filtro sin calcinar) se registran durante y después de la combustión. Se analizan cinco ejemplares para cada muestra. Cualquiera de los siguientes fenómenos dará como resultado una calificación de "no aprobado": (1) el algodón bajo el ejemplar se enciende, (2) el filtro se quema, o (3) se observa goteo en la llama.

Además del criterio de aprobado/reprobado bajo la prueba VW-1, el tiempo de post-combustión, el cual es el intervalo de tiempo para que se autoextinga la llama después de la eliminación de la fuente de fuego, se utiliza para juzgar el rendimiento pirorretardante de las composiciones.

Shore A.

Se midió la dureza Shore A en un durómetro Shore A.

Resultados: Las formulaciones y propiedades de los ejemplos se muestran en la Tabla 1. Como se observa en la tabla, las muestras de la invención (IS, por sus siglas en inglés) 1-4 comprenden difosfato de bisfenol A (BPADP) liquido junto con FP-2100J. La muestra inventiva alternativa (AIS, por sus siglas en inglés) comprende FP-2100J, sin el BPADP. Las muestras comparativas (CS, por sus siglas en inglés) 1-4 comprenden BPADP y los siguientes paquetes pirorretardantes: (1) pirofosfato de amonio (APP, por sus siglas en inglés); (2) APP más cianurato de melamina (MC, por sus siglas en inglés ); (3) una pequeña cantidad de FP-2100J y trihidrato de aluminio (ATH, por sus siglas en inglés); y (4) APP y polifosfato de melamina (MPP, por sus siglas en inglés), respectivamente. La muestra comparativa alternativa (ACS, por sus siglas en inglés) comprende APP como pirorretardante y no incluye BPADP. La IS, AIS y CS incluyen además una resina de novolaca epóxica, un antioxidante de fosfito y un antioxidante adicional.

Los datos de la tabla muestran que todas las muestras comparativas no superan la prueba VW-1, observándose un tiempo de post-combustión muy largo. En comparación, las muestras inventivas con la combinación pirorretardante FP21 OOJ/BPADP proporcionan un rendimiento de combustión superior, superando todos los ejemplares la prueba VW-1 con tiempos de postcombustión muy cortos. Además, todas las muestras inventivas exhibieron excelentes propiedades mecánicas y de flexibilidad.

Todas las referencias a la Tabla Periódica de los Elementos se refieren a la Tabla Periódica de los Elementos publicada y con derechos de autor para CRC Press, Inc., 2003. También, cualquier referencia a un Grupo o Grupos será al Grupo o Grupos reflejados en esta Tabla Periódica de los Elementos, utilizando el sistema IUPAC para numeración de los grupos. A menos que se indique de otra manera, que sea implícito a partir del contexto, o habitual en la materia, todas las partes y porcentajes se basan en el peso y todos los métodos de prueba son vigentes a la fecha de presentación de esta descripción. Para los propósitos de la práctica de patentes de Estados Unidos, el contenido de cualquier patente, solicitud de patente o publicación referida se incorporan por referencia en su totalidad (o su versión equivalente de EUA se incorpora así por referencia) especialmente con respecto a la divulgación de técnicas sintéticas, diseños del producto y procesamiento, polímeros, catalizadores, definiciones (en la medida en que no sean inconsistentes con las definiciones proporcionadas específicamente en esta descripción), y el conocimiento general en la materia.

Los rangos numéricos en esta descripción son aproximados a menos que se indique de otra manera. Los rangos numéricos incluyen todos los valores desde e incluyendo los valores más bajos y los superiores, en incrementos de una unidad, siempre que exista una separación de al menos dos unidades entre cualquier valor inferior y cualquier valor superior. A manera de ejemplo, si una propiedad de la composición, física o de otro tipo, tal como, por ejemplo, resistencia a la tracción, elongación a la rotura, etc., varía entre 100 y 1000, entonces el propósito es que todos los valores individuales, tales como 100, 101, 102, etc., y los subrangos, tales como 100 a 162, 155 a 170, 197 a 200, etc., se enumeren expresamente. Para los rangos que contienen valores que son menores que uno o que contienen números fraccionarios mayores que uno (por ejemplo, 1.1, 1.5, etc.), se considera que una unidad es 0.0001, 0.001, 0.01 o 0,1, según sea apropiado. Para los rangos que contienen números de un solo dígito menores que diez (por ejemplo, 1 a 5), se considera típicamente que una unidad es 0.1. Estos son sólo ejemplos de lo que se pretende específicamente y todas las posibles combinaciones de valores numéricos entre el valor más bajo y el valor más alto enumerados, se consideran indicadas expresamente en esta descripción.

Como se utiliza con respecto a un compuesto químico, a menos que se indique específicamente de otra manera, el singular incluye todas las formas isoméricas y viceversa (por ejemplo, "hexano", incluye todos los isómeros de hexano individual o colectivamente). Los términos "compuesto" y "complejo" se utilizan indistintamente para referirse a compuestos orgánicos, inorgánicos y organometálicos.

El término "o", a menos que se indique de otra manera, se refiere a los miembros de la lista de forma individual, así como en cualquier combinación.

Aunque la invención se ha descrito con considerable detalle a través de la descripción precedente, dibujos y ejemplos, este detalle tiene el propósito de ilustración. Los expertos en la materia pueden implementar muchas variaciones y modificaciones sin apartarse del espíritu y alcance de la invención como se describe en las reivindicaciones anexas. en Tabla 1

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Una composición pirorretardante, sin halógeno, que comprende: un copolímero de bloque estirénico; un pirorretardante a base de fósforo, de bajo punto de fusión, que tiene una temperatura de fusión no mayor que 170°C; y una mezcla de pirorretardantes intumescentes sólidos que comprenden al menos dos sales de ácido fosfórico con contenido de fósforo y nitrógeno; en la cual el copolímero de bloque estirénico comprende al menos 40% en peso del contenido de polímero total de la composición; la composición se caracteriza porque supera la prueba a la llama UL-62 VW-1.

2. La composición según la reivindicación 1, en la cual el copolímero de bloque estirénico comprende al menos 50% en peso del contenido de polímero total de la composición.

3. La composición pirorretardante, sin halógeno, según la reivindicación 1, en la cual al menos dos sales de ácido fosfórico con contenido de fósforo y nitrógeno comprenden un derivado de melamina y pirofosfato de piperazina.

4. La composición pirorretardante, sin halógeno, según la reivindicación 3, en la cual el copolímero de bloque estirénico es SEBS y el derivado de melamina es pirofosfato de melamina.

5. La composición pirorretardante, sin halógeno, según la reivindicación 3, en la cual el pirorretardante a base de fósforo, de bajo punto de fusión, es un éster de fosfato orgánico.

6. La composición pirorretardante, sin halógeno, según la reivindicación 5, en la cual el éster de fosfato orgánico de bajo punto de fusión es un difosfato de bisfenol A.

7. La composición pirorretardante, sin halógeno, según la reivindicación 3, que comprende además un polímero de olefina polar.

8. La composición pirorretardante, sin halógeno, según la reivindicación 7, que comprende además un policarbonato.

9. La composición pirorretardante, sin halógeno, según la reivindicación 1, en la cual el pirorretardante a base de fósforo, de bajo punto de fusión, y la mezcla de pirorretardantes intumescentes sólidos representa al menos 25% en peso de la composición y la mezcla de pirorretardantes intumescentes sólidos representa al menos 20% en peso del peso total del pirorretardante a base de fósforo y la mezcla de pirorretardantes intumescentes sólidos.

10. Un alambre o cable que comprende una capa de revestimiento o una capa aislante que comprende una composición pirorretardante, sin halógeno, de la composición según la reivindicación 1.