用于熱塑性聚氨酯聚合物的阻燃劑組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及包含至少一種熱塑性聚氨酯聚合物和阻燃劑組合物的制劑，所述阻燃劑組合物包含：i)選自氧化鎂、氫氧化鎂、氧化硅或氧化鋁的至少一種金屬或準(zhǔn)金屬氧化物顆粒；ii)選自多磷酸銨(APP)、磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺和多磷酸三聚氰胺或它們的混合物的至少一種磷酸鹽組分，和iii)至少一種低聚磷酸酯。
【專利說明】用于熱塑性聚氨酯聚合物的阻燃劑組合物
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及阻燃劑組合物及其在熱塑性聚氨酯制劑中的用途。
[0002]發(fā)明背景
可熱塑加工的聚氨酯一在下文中稱作TPU—是由于其優(yōu)異性質(zhì)而證實(shí)可成功作為電纜エ業(yè)中的外皮(sheath)材料的材料。該材料非常耐磨,具有高的熱穩(wěn)定性并可以通過添加某些材料使其阻燃至自熄。由聚氨酯制成的電纜外皮表現(xiàn)出抗切割、初始撕裂和撕裂擴(kuò)展性。此外，聚氨酯是或可配制成抗臭氧、微生物、油和高能輻射。配有聚氨酯外皮的電纜極其柔韌并可耐受在緊半徑(tight radii)上的高彎曲圈數(shù)(bending cycles)。
[0003]但TPU通常不合意的特征在于，其在升高的溫度下形成相對較稀的熔體。在著火的情況下，其后果是，液體材料滴落并由此暴露出電纜芯。在極端高溫下，為改進(jìn)阻燃性而添加的材料通常不足，并且燃燒或熱的材料滴落，且在ー些情況下點(diǎn)燃其它材料，由此使火焰迅速擴(kuò)張。
[0004]本發(fā)明的ー個(gè)目的是提供包含至少ー種TPU的制劑，該制劑在著火的情況下具有較小的滴落趨勢或甚至不滴落并具有優(yōu)異的阻燃性。
[0005]發(fā)明概述
本發(fā)明人現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以使用本發(fā)明的制劑實(shí)現(xiàn)這些目的。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，制劑包含至少ー種熱塑性聚氨酯聚合物和阻燃劑組合物，所述阻燃劑組合物包含:
i)選自氧化鎂、氫氧化鎂、氧化硅或氧化鋁的至少ー種金屬或準(zhǔn)金屬氧化物顆粒；
ii)選自多磷酸銨(APP)、磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺和多磷酸三聚氰胺或它們的混合物的至少ー種磷酸鹽組分，和
iii)至少ー種低聚磷酸酷。
[0006]該阻燃劑組合物特別可用于需要高阻燃性能的應(yīng)用，如電線和電纜應(yīng)用、吹塑薄膜、模制應(yīng)用等。已發(fā)現(xiàn)該阻燃劑組合物在與一種或多種熱塑性聚氨酯聚合物聯(lián)合使用時(shí)尤其可用于減輕UL Vff-1 Vertical-Wire Flame Test (UL 1581)過程中的滴落和旗(幟)燃(燒)(flag burning)。
[0007]因此本發(fā)明包括阻燃劑組合物在熱塑性聚氨酯聚合物制劑中的用途作為本發(fā)明的第二方面，所述阻燃劑組合物包含:
i)選自氧化鎂、氫氧化鎂、氧化硅或氧化鋁的至少ー種金屬或準(zhǔn)金屬氧化物顆粒；
ii)選自多磷酸銨(APP)、磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺和多磷酸三聚氰胺或它們的混合物的至少ー種磷酸鹽組分，和
iii) 至少ー種低聚磷酸酷。
[0008]本發(fā)明還包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的制劑在電線和/或電纜構(gòu)造應(yīng)用中作為電導(dǎo)體的熱和/或電絕緣體或作為電導(dǎo)體的護(hù)套(jacketing)的用途作為本發(fā)明的第三方面。
[0009]根據(jù)第四方面，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的第一方面的制劑在包含至少ー個(gè)金屬導(dǎo)體的電線和/或電纜構(gòu)造中的用途。[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的制劑在電線和/或電纜構(gòu)造應(yīng)用中用作單獨(dú)地(separately) _絕ー個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體的熱和/或電絕緣體,所述電線和/或電纜構(gòu)造應(yīng)用包含一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的制劑在電線和/或電纜構(gòu)造應(yīng)用中用作同時(shí)隔絕一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體的護(hù)套(jacket)，所述ー個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體各自単獨(dú)地配設(shè)有熱和/或電絕緣體。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的制劑在電線和/或電纜構(gòu)造應(yīng)用中用作同時(shí)隔絕一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體的護(hù)套，所述ー個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體各自単獨(dú)地配設(shè)有熱和/或電絕緣體，其中根據(jù)本發(fā)明的第一方面的制劑在電線和/或電纜構(gòu)造應(yīng)用中用作單獨(dú)地隔絕ー個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體的熱和/或電絕緣體。
[0013]在電線和/或電纜構(gòu)造應(yīng)用中用于提供護(hù)套的制劑可以與用作単獨(dú)地隔絕ー個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體的熱和/或電絕緣體的制劑相同或不同。
[0014]獨(dú)立和從屬權(quán)利要求闡述了本發(fā)明的特定和優(yōu)選特征。來自從屬權(quán)利要求的特征可酌情與獨(dú)立權(quán)利要求或其它從屬權(quán)利要求的特征結(jié)合。
[0015]基于以示例方式闡明本發(fā)明的原理的下列詳述，本發(fā)明的上述和其它特征、要素和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。
[0016]發(fā)明詳述
在描述本發(fā)明的組合物和制劑之前，要理解的是，本發(fā)明不限于所述的特定組合物和制劑，因?yàn)檫@樣的組合物和制劑當(dāng)然可變。還要理解的是，本文所用的術(shù)語無意構(gòu)成限制，因?yàn)楸景l(fā)明的范圍僅受所附權(quán)利要求限制。
[0017]除非文中清楚地另行規(guī)定，本文所用的単數(shù)形式“a (—個(gè))”、“an (—種)” “the(該)”同時(shí)涵蓋了単數(shù)和復(fù)數(shù)個(gè)指代物的情形。
[0018]本文所用的術(shù)語“包括”、“包括有”和“包含”與“具有”、“帶有”或“含有”、“含”同義，并且是包容性的或開放式的并且不排除額外的未列舉的成員、要素或方法步驟。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本文所用的術(shù)語“包括”、“包括有”和“包含”包括了術(shù)語“由...構(gòu)成”、“組成為”和“由…組成”。
[0019]通過端點(diǎn)記述數(shù)值范圍包括了相應(yīng)范圍內(nèi)所含的所有數(shù)值和分?jǐn)?shù)以及所記載的端點(diǎn)。
[0020]本說明書中引用的所有參考資料經(jīng)此引用全文并入本文。特別地，本文中具體提到的所有參考資料的教導(dǎo)經(jīng)此引用并入本文。
[0021]除非另行規(guī)定，用于公開本發(fā)明的所有術(shù)語，包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義。作為進(jìn)ー步指導(dǎo)，包括術(shù)語定義以便更好地理解本發(fā)明的教導(dǎo)。
[0022]在下列段落中，更詳細(xì)地限定了本發(fā)明的不同方面。除非清楚地做出相反的指示，如此限定的各方面可以與任何一個(gè)或多個(gè)其它方面組合。特別地，指示為優(yōu)選或有利的任何特征可以與指示為優(yōu)選或有利的任何一個(gè)或多個(gè)其它特征組合。
[0023]本說明書通篇中提到的“一個(gè)實(shí)施方案”或“一實(shí)施方案”是指結(jié)合該實(shí)施方案描述的特定要素、結(jié)構(gòu)或特征包含在本發(fā)明的至少ー個(gè)實(shí)施方案中。因此，術(shù)語“在ー個(gè)實(shí)施方案中”或“在一實(shí)施方案中”在本說明書各處的出現(xiàn)不必都指向同一實(shí)施方案，但可以指向同一實(shí)施方案。此外，特定要素、結(jié)構(gòu)或特征可以以基于本公開而對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的任何合適的方式在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中組合。此外，盡管本文中描述的ー些實(shí)施方案包括其它實(shí)施方案中所含的ー些要素但不含其它要素，但如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解，不同實(shí)施方案的要素的組合意于落在本發(fā)明的范圍內(nèi)并構(gòu)成不同實(shí)施方案。例如，在所附權(quán)利要求中，任何要求保護(hù)的實(shí)施方案可以任意組合使用。
[0024]本發(fā)明涉及包含至少ー種，但任選多于ー種熱塑性聚氨酯聚合物并包含阻燃劑組合物的制劑，所述阻燃劑組合物包含:
i)選自氧化鎂、氫氧化鎂、氧化硅或氧化鋁的至少ー種金屬或準(zhǔn)金屬氧化物顆粒，優(yōu)選氧化鎂顆粒，
ii)選自多磷酸銨(APP)、磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺和多磷酸三聚氰胺或它們的混合物的磷酸鹽組分，優(yōu)選多磷酸銨，和
iii)低聚磷酸酷，優(yōu)選液體低聚磷酸酷。
[0025]可以將該阻燃劑組合物的成分混入一種或多種熱塑性聚氨酯聚合物中。
[0026]優(yōu)選可以使用氧化鎂、氧化硅或氧化鋁的顆粒。更優(yōu)選氧化鎂、氧化硅或氧化鋁可以是微?；蚣{米顆粒。
[0027]如本申請通篇所用，“微?！薄ⅰ拔⒚最w?！?、“微米級顆?！薄ⅰ拔⑿皖w?！笔瞧骄睆叫∮?00微米，例如0.1微米至300微米，優(yōu)選0.1至200微米，更優(yōu)選0.1至150微米，例如0.1至100微米,例如0.1至50微米,更優(yōu)選0.1微米至20微米的顆粒。同樣如本申請通篇所用，“納米顆?！被颉凹{米級顆?！笔瞧骄睆綖镮納米至100納米的顆粒。
[0028]所述至少ー種金屬或`準(zhǔn)金屬氧化物顆粒優(yōu)選具有小于300微米，優(yōu)選小于200微米，更優(yōu)選小于150微米的平均粒度(D99)。
[0029]如本文所用，顆粒平均粒度可以表示為“Dxx”，其中“XX”是尺寸等于或小于Dxx的顆粒的體積百分比。D99定義為如下粒度，即99體積％的顆粒的粒度小于該D99。可以通過激光衍射分析測量D99,例如在Malvern型分析儀上?？梢越柚鶰alvern Mastersizer用激光衍射測量粒度。
[0030]以100重量％的阻燃劑組合物計(jì)，金屬或準(zhǔn)金屬氧化物在該阻燃劑組合物中的量可以為0.5至11重量％，例如I重量％至10重量％。金屬或準(zhǔn)金屬氧化物在該阻燃劑組合物中的量優(yōu)選為I重量％至8重量％。以100重量％的阻燃劑組合物計(jì)，氧化鎂、氧化硅或氧化鋁在該阻燃劑組合物中的量優(yōu)選為0.5至11重量％，例如I重量％至10重量％。氧化鎂、氧化硅或氧化鋁在該阻燃劑組合物中的量優(yōu)選為I重量％至8重量％。優(yōu)選使用氧化鎂，使用在上述范圍內(nèi)的量。
[0031]根據(jù)本發(fā)明，該阻燃劑組合物包含選自多磷酸銨、磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺和多磷酸三聚氰胺或它們的混合物的磷酸鹽組分。
[0032]多磷酸銨是已知的并被描述為例如阻燃劑。多磷酸銨是多磷酸和氨的無機(jī)鹽。多磷酸銨的化學(xué)式是[NH4PO3]n并符合通式(I):
【權(quán)利要求】
1.包含至少ー種熱塑性聚氨酯聚合物和阻燃劑組合物的制劑，所述阻燃劑組合物包含:1)選自氧化鎂、氫氧化鎂、氧化硅或氧化鋁的至少ー種金屬或準(zhǔn)金屬氧化物顆粒； ii)選自多磷酸銨(APP)、磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺和多磷酸三聚氰胺或它們的混合物的至少ー種磷酸鹽組分，和 iii)至少ー種低聚磷酸酷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制劑，其中所述至少ー種金屬或準(zhǔn)金屬氧化物顆粒選自氧化鎂、氧化硅或氧化鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中任ー項(xiàng)的制劑，其中所述至少ー種金屬或準(zhǔn)金屬氧化物顆粒是氧化鎂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任ー項(xiàng)的制劑，其中所述至少一種低聚磷酸酯是間苯二酚雙(磷酸二苯酯)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任ー項(xiàng)的制劑，其中所述至少ー種金屬或準(zhǔn)金屬氧化物顆粒具有小于300微米的平均粒度D99，所述平均粒度D99通過激光衍射分析測得。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任ー項(xiàng)的制劑，其中以100重量％的阻燃劑組合物計(jì)，所述至少ー種金屬或準(zhǔn)金屬氧化物顆粒以0.5重量％至11重量％的量存在于所述阻燃劑組合物中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任ー項(xiàng)的制劑，其中以100重量％的阻燃劑組合物計(jì)，所述磷酸鹽組分以25重量％至85重量％的量存在于所述阻燃劑組合物中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任ー項(xiàng)的制劑，其中以100重量％的阻燃劑組合物計(jì)，所述低聚磷酸酯以10重量％至70重量％的量存在于所述阻燃劑組合物中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任ー項(xiàng)的制劑，其中以100重量％的制劑計(jì)，所述至少ー種熱塑性聚氨酯聚合物以35重量％至75重量％的量存在于所述制劑中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任ー項(xiàng)的制劑，其中以100重量％的制劑計(jì)，所述阻燃劑組合物以25重量％至65重量％的量存在于所述制劑中。
11.權(quán)利要求1至10中任ー項(xiàng)的制劑在電線和/或電纜構(gòu)造應(yīng)用中作為電導(dǎo)體的熱和/或電絕緣體或作為電導(dǎo)體的護(hù)套的用途。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的制劑的用途，其中所述制劑在電線和/或電纜構(gòu)造應(yīng)用中用作単獨(dú)地隔絕ー個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體的熱和/或電絕緣體，所述電線和/或電纜構(gòu)造應(yīng)用包含一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的制劑的用途，其中所述制劑在電線和/或電纜構(gòu)造應(yīng)用中用作同時(shí)隔絕一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體的護(hù)套，所述ー個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體各自単獨(dú)地配設(shè)有熱和/或電絕緣體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的制劑的用途，其中所述制劑在電線和/或電纜構(gòu)造應(yīng)用中用作同時(shí)隔絕一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體的護(hù)套，所述ー個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體各自単獨(dú)地配設(shè)有熱和/或電絕緣體，其中權(quán)利要求1至11中任ー項(xiàng)的制劑在電線和/或電纜構(gòu)造應(yīng)用中用作単獨(dú)地隔絕一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體的熱和/或電絕緣體。
15.阻燃劑組合物在熱塑性聚氨酯聚合物制劑中的用途，所述阻燃劑組合物包含: i)選自氧化鎂、氫氧化鎂、氧化硅或氧化鋁的至少ー種金屬或準(zhǔn)金屬氧化物顆粒；ii)選自多磷酸銨(APP)、磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺和多磷酸三聚氰胺或它們的混合物的至少ー種磷酸鹽組分，和 iii)至少ー種低聚磷酸酷。
【文檔編號】C09K21/12GK103492470SQ201280011122
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月2日
【發(fā)明者】A.A.范哈勒, H.維貝科, G.吉安尼尼, S.梅南 申請人:亨茨曼國際有限公司