TW201006887A - Flame retardant polyurethane composition - Google Patents

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201006887 六、發明說明： L 明戶斤屬^椅々貝:^ j 本發明係有關於一種阻燃性聚胺基曱酸酯組成物。 I：先前技術3 需要一種以聚胺基甲酸酯為主之組成物及自其製造之 物件，其中’此組成物提供燃燒性能、物理性質（包含優異 熱變形及可撓性），及擠塑性能之優異平衡。所欲地係組成 物產生一具有優異表面平滑性、耐表面損傷，及增加之可 撓性（降低之模數）同時維持必要之高阻燃性能及極佳抗張 強度及韌性之物件。 相信此組成物及其相關物件可特別用於電線及電纜之 應用。更特別地，相信用途可於用於消費性電子產品（諸 如，行動電話充電器電線、電腦數據線、電源線，及輔助 線)之可繞性線路中發現。值得注意地，所欲地係提供一種 用於製造一通過VW-1小規格垂直燃燒測試（vw-1 Small-Scale Vertical Burn Test)(Underwriters Laboratory Standard 1581，Section 1080)之細線之可熔融加工處理之組 成物。可輕易明白係本發明之組成物可用於其間可撓性及/ 或耐燃性係所欲之其它應用。 【明内】 本發明係一種阻燃性聚胺基甲酸酯組成物，包含(a)一 以熱塑性聚胺基甲酸目旨為主之樹脂組份，⑻，阻燃性微 粒填料微粒，及⑷-低熔融溫度雜燃劑。此組成物可進 -步包含另外之聚合物組份、抗氧化劑、熱安㈣、水解 201006887 安定促進劑、酸清除劑、著色劑、uv安定劑、加工處理助 劑、其它阻燃性組份，及增效添加劑。相信極性聚合物組 份(諸如’乙烯乙酸乙烯酯(EVA)或其它極性共聚物）可特別 用於達成於物理性質及擠塑性能平衡之進一步改良。 C實施方式3 較佳地’一熱塑性聚胺基甲酸酯係以大於或等於總以 熱塑性聚胺基曱酸酯為主之樹脂組份之約30重量。/。之量以 連續樹脂相存在。更佳地’熱塑性聚胺基曱酸酯係以大於 或等於總以熱塑性聚胺基曱酸酯為主之樹脂組份之約5〇重 量％之量存在；最佳地，其係以大於或等於總以熱塑性聚 胺基甲酸酯為主之樹脂組份之約7〇重量％之量存在。 此樹脂組份之餘量可為其它聚合物，諸如，聚烯烴。 此等另外樹脂可以於TPU基質内之分散相或以與TPU相散 置之共連續相存在。相信其它聚合物之選擇可以進一步改 良阻燃性、製造性能(諸如，擠塑扭矩及壓力）、表面平滑性， 及溶融破裂為基礎。其它利益可包含降低配製成本及改良 機械性質（諸如，韌性、耐磨耗性，及冷衝擊）。 適合TPU樹脂之例子包含己二酸酯型之TPU、聚酯 TPU、聚醚TPU，及聚碳酸酯TPlJ。所欲之組成物性能會決 定TPU之選擇。例如’相信聚酯_或聚碳酸酯_型之TplJ會產 生優於聚醚TPU之改良的熱或紫外線顏色穩定劑。另外， 相信聚醚-或聚碳酸酯-型TPU會提供比聚酯TPU更佳之水 解穩定性。 適合之碟阻燃性微粒填料之例子包含二聚物及寡聚物 201006887 料聚碳酸鹽、錢料㈣、乙二胺 氮為主之阻燃劑（諸如，三聚氰胺衍生

低熔融溫度之碟阻燃劑於室溫可為液體或固體。當此 低溶融溫度之磷試劑於室溫_料，其具有少於約⑺。c 之熔融溫度。低溶融溫度之磷_劑之_特別有用之例子 係雙驗聚魏鹽液體(亦稱為BAPI^BDp)。其它有用之低 溶融溫度之碟阻燃劑包含磷酸醋，諸如，間笨二齡雙(二苯 基磷酸醋）、間苯二盼二二甲苯基璘酸s|(寡聚物及單體型 式）、三二甲苯基磷酸酯、三乙基磷酸酯，及三苯基磷酸酯。 較佳地，低熔融溫度之碟阻燃劑係以大於或等於磷阻 燃性微粒填料及低溶融溫度之碟阻燃劑之混合重量之約5 重量％之量存在。更佳地，低熔融溫度之組份係以大於或 等於此混合重量之約10重量％之量存在；且最佳地，係大 於或等於此混合重量之約20重量％之量。

之磷化合物，諸如， 碟酸酯，及其它以破 物）。 較佳地’磷阻燃性微粒填料及低熔融溫度之磷阻燃劑 之混合重量係大於或等於此組成物之約25重量％。 實施例 下列非限制性之實施例係例示本發明。 下列原料被用以例示本發明。 (1) PELLETHANETM 2355-75A己二酸酯型熱塑性聚胺基甲 酸酯，其具有83A之肖氏A硬度，及於190°C及8700克測 得之28熔融流，且可得自陶氏化學公司； (2) ELVAXTM 40L-03乙烯乙酸乙烯酯共聚物’其具有4〇重量 5 201006887 %之乙酸乙烯酯含量，及3.0之溶融指數，且可得自Du Pont de Nemours & Co.; (3) FP-2100J專營之磷-氮微粒填料，可得自Adeka Corporation ； (4) REOFOS BAPPTM，與雙酚A及酚之磷酸三氣化物反應產 物；（含有少於約5%之三苯基磷酸酯之雙酚A二磷酸酯） 且可得自 Chemtura Corporation ; (5) R350二氧化鈦，其係色料等級且可得自Du Pont de Nemours & Co.; (6) IRGANOX™ 1010位阻酚抗氧化劑，可得自Ciba Corporation ; (7) IRGAFOSTM 168以磷酸醋為主之抗氧化劑’可得自Ciba Corporation » (8) CR-733STM與1，3苯二酚，苯基酯之磷酸三氣化物聚合 物，得自 Daihachi Chemical Industry Company, Ltd， (9) 三二甲苯基磷酸酯，得自 Daihachi Chemical Industry Company, Ltd » (10) 三乙基磷酸酯，可得自 Daihachi Chemical Industry Company, Ltd ； (11) FP-600 ’其係一包含85-90重量％之4,4’-(異丙叉基二苯 基)雙(二苯基磷酸酯），4-15重量％之雙酚A苯基磷酸酯 之募聚物，及1-5重量°/〇之三苯基磷酸酯之組成物’且可 得自 Adeka Corporation ; (12) F YROFLEX BDPTM，與雙酚A及酚之磷酸三氣化物反應 201006887 產物’（含有少於約5%之三苯基磷酸酯之雙紛a二填酸 醋）’可得自 Supresta，ICL Industrial products corporation 之分公司；及 (l3)REOFOS RDP™間苯二紛雙(二苯基鱗酸醋）；（與u苯 一醇，苯基酯之磷酸三氯化物聚合物），可得自chemtura

Corporation。 樣品製備 一實驗室Brabender(葉狀批式型式）混合器被用以製備 用於s平估擠塑特性及關鍵性質之組成物。下列步驟被使用： (1) 實驗室批式混合器加熱器設定係於190〇c，且混合器 預熱至此溫度。 (2) 於10 RPM之混合器旋轉器速度，tpu及EVA樹脂與 一部份之微粒填料一起添加，以提供混合缽之良好填充。 當此等物料被加熱時’樹脂熔解造成微粒填料持續併入熔 融物内；另外之微粒填料被逐漸g取至混合器内，使混合 器維持裝滿至所有微粒填料被併入熔融物内為止。然後， 抗氧化添加劑被添加。然後，雙粉A聚磷酸酯液體藉由注射 器以約5個相等增量添加，使液體於添加更多前有足夠時間 被併入炼融物内。 (3) 於所有原料被併入熔融物後，混合器旋轉器之速度 增至40 RPM ’且批次物被混合至混合蛛内之溶融物熱偶顯 示於190°C之溫度為止。 (4) 為促進熔融批次物之移除，混合器之溫度再次設定 為125°C ’且混合器旋轉器之速率降至5 rpm。批次物於冷 7 201006887 卻時固化’且混合物旋轉器將固化之組成物研磨成一粗粒 狀物。然後，批次物藉由典型拆解及移除混合器主體而移 除0 (5) 材料行經一粒化器以提供一細微粒狀物，且藉由乾 式摻合而均質化。然後，此粒狀物於一高度真空爐(<1〇英 吋Hg)内於8〇。(：乾燥隔夜。 (6) —壓模成型之板材於190°C之模製溫度使用一低壓 週期促進熔融，然後，一高壓週期使3x200X200mm之板材 (0.075’\8_018.0”)成型而製。模具被維持於高壓及冷卻以 使此板材固化。然後，ASTM D-638 IV型之抗張測試棒使 用於一手板壓機内之一狗骨狀切割器自此板材衝壓。 一具有線十字機頭之實驗室Brabender擠塑機被用以製 造經絕緣之18AWG標準線樣品。一上升之料筒溫度， 170/175/180/180°C，與一聚乙烯計量螺桿使用以於公稱 0.047”導體直徑上產生0.085”完成直徑。擠塑機速度（約2〇 RPM)被調整以於目標幾何維持4.6公尺/分鐘之線塗覆速 度，且擠塑機驅動放大器及壓頭壓力於固定輸出條件測量 以供各種組成物之擠塑比較。 測試程序 正割模數及抗張性質係使用一Instron抗張測試器以 ASTM D638作為參考文獻對狗骨狀樣本測量。對於正割模 數，58mm(2.25”)之起始夾爪分離及5〇mm/分鐘(2_〇 ipm)之 測試速度被用以提供約100%/分鐘之樣本應變速率。1%正 割模數數據係使用十字頭位移方法於1%應變（0.01分鐘= 201006887 〇.咏偏差)測定。抗張伸長率及峰值抗張係藉由使十字頭速 度(於12秒)增至500 mm/分鐘(20 ipm)而測量。延長百分率 係使用延伸計以2 5 mm起始規格長度㈣斷裂應變而測 量此抗張性質係使用負載量及樣本截面積經由標準計算 而算得。 絕緣線樣本之熱變形係使用ASTM D4565程序於300克 之負載量/15(TC之條件測量。燃燒性能係使用UL-1581 VW-1測試對絕緣線樣本測試。目標燃燒係於18AWG股絞合 銅線（0.〇45”導體直徑）上以0.085”完成直徑通過UL-1581 VW-1燃料(工業標準線燃燒測試）。未燒焦長度係從測試樣 本，，旗狀物”向下測量至第一物理性受損之未受損線之平均 長度，且>60mm之直表示良好燃燒性能。 201006887 第1表 組份（重量百分率） 比較例1 實施例2 TPU 43.95 42.25 乙烯乙酸乙烯酯共聚物 7.76 7.46 磷-氮微粒填料 46.00 38.00 REOFOS BAPP雙酚A聚磷 酸酯 10.00 二氧化鈦 2.00 2.00 位阻酚抗氧化劑 0.20 0.20 以磷酸酯為主之抗氧化劑 0.10 0.10 性質 峰值抗張強度；MPa (psi) 13.0 (1890) 15.5 (2250) 斷裂伸長率；％ 484 555 1%正割模數；MPa (psi) 66.6 (9653) 28.3 (4099) 實驗室線擠塑 破碎機壓力（psi) 5050 2800 馬達負載；安培 4.0 2.5 VW-1 燃燒旗狀物（通過數/總量） 6/6 4/6 未燒焦長度（至旗狀物之 mm) 59.2 36.7 線變形 於 150°C300 g ; % 30.2 52.4 實施例2顯示於擠塑性能（於相同輸出速率之更為降低

之壓頭壓力及安培數）及可撓性優於比較例1之改良。雖然 抗張強度及延長率對於比較例1及實施例2係良好，但實施 例2顯示一些改良。再者，值得注意地，實施例2顯示於絕 緣異型材擠塑之表面平滑性重大改良，重大降低於商業上 絕緣製造典型之高模具剪切率時之熔融破裂趨勢，及重大 降低經黑色著色之組成物之應變白化及刮損白化。 10 201006887 • ❹

Os 8 S a ο S § 2 3 S 绝 制 寒 I ϊ·"^ *n S5 00 I S a o 1 Ο 3 § ?! CS 沄 r4 _ *n Ϊ5 卜 V 8 夺 5〇 8 醒 1 ο S »n S 芽 ^rj co 5¾ δ SO 辑 8 1 a 1 § 1 2 | S if! oo Η 1 o »〇 1 § 8 >-j« 雲 § 1 2 § m <N 〇 1-H S 寸 ¥ 8 S 8 § 1 S »—* 1 «r> ro o o 8 m «Κ § 1 8 〇 § § 2 〇〇 S i I cs S Φ 酬 •ΙλμΙ ηρη ! g _ I 餐 s § 5 6 遛 f 蝴 Φ4 ¢- Ί Η 溫 f tO Η 1 i < $ 1 1 i s' 臺 3 ώ f s? CL· g g 1 谐 银 < 翕 *l^i &H g 函 § Ί m 1 S 1 W +H 破 遛 银 替 I 1 娥 Μ 1 齋 ιιι|^ 1 1 量 I I -R 街 iw 璨 1 涅 § 链 m 曹 11 201006887 所有之第2表組成物展現良好之燃燒性能、斷裂抗張延 長率，及可撓性。雖然含有REOFOS RDP™間苯二酚雙(二 苯基磷酸酯）及三乙基磷酸酯之組成物於擠塑壓頭壓力及 扭矩顯示適度改良，但大部份組成物顯示重大改良。 【圖式簡單說明】 (無） 【主要元件符號說明】 (無） ❹

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Claims (1)

1. 201006887 七、申請專利範圍： 1. 一種阻燃性聚胺基曱酸酯組成物，包含： a· —以熱塑性聚胺基甲酸酯為主之樹脂組份； b. —磷阻燃性微粒填料；及 c· 一低炼融溫度之璘阻燃劑。 2. 如申請專利範圍第1項之阻燃性聚胺基甲酸酯組成物， 其中，該以熱塑性聚胺基曱酸酯為主之組份包含以一大 0 於或等於該總以熱塑性聚胺基甲酸酯為主之樹脂組份 之約30重量。/。之量存在之熱塑性聚胺基甲酸酯。 3. 如申請專利範圍第2項之阻燃性聚胺基曱酸酯組成物， 其中，該以熱塑性聚胺基曱酸酯為主之樹脂組份進一步 包含聚稀烴。 • 4.如申請專利範圍第2項之阻燃性聚胺基曱酸酯組成物’ 其中’該熱塑性聚胺基甲酸酯係選自己二酸酯型熱塑性 聚胺基曱酸酯、聚酯熱塑性聚胺基甲酸酯、聚醚熱塑性 # 聚胺基甲酸酯’及聚碳酸酯熱塑性聚胺基甲酸酯所組成 之族群。 5.如申請專利範圍第1項之阻燃性聚胺基曱酸酯組成物， 其中，該磷阻燃性微粒填料係選自二聚物及募聚物之磷 化合物所組成之族群。 6·如申凊專利範圍第5項之阻燃性聚胺基甲酸酯組成物， 其中，該磷阻燃性微粒填料係選自哌畊聚磷酸酯、銨聚 磷酸酯 '乙二胺磷酸酯，及其它以磷_氮為主之阻燃劑所 組成之族群。 13 201006887 7. 如申請專利範圍第1項之阻燃性聚胺基甲酸酯組成物， 其中，該低熔融溫度之磷阻燃劑係選自雙酚A聚磷酸 酯、間苯二酚雙(二苯基磷酸酯）、間苯二酚二二甲苯基 磷酸酯、三二甲苯基磷酸酯、三乙基磷酸酯，及三苯基 磷酸酯所組成之族群。 8. 如申請專利範圍第1項之阻燃性聚胺基曱酸酯組成物， 其中： a. 該以熱塑性聚胺基曱酸酯為主之樹脂組份包含熱塑 性聚胺基甲酸酯及聚烯烴； b. 該磷阻燃性微粒填料係選自哌讲聚磷酸酯、銨聚磷 酸酯，及乙二胺磷酸酯所組成之族群；且 c 該低熔融溫度之磷阻燃劑係選自雙酚A聚磷酸酯、 間苯二酚雙（二苯基磷酸酯）、間苯二酚二二甲苯基磷酸 酯、三二甲苯基磷酸酯、三乙基磷酸酯，及三苯基磷酸 酯所組成之族群，且係以一大於或等於該磷阻燃性微粒 填料及該低熔融溫度之磷阻燃劑之混合重量之約5重量 %之量存在。 201006887 四、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（ ）圖。（無) (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：