阻燃电线制造技术

一种电线，其包括导体和置于该导体表面的护层。该护层包括热塑性组合物。该热塑性组合物包括聚（亚芳基醚）、高密度聚乙烯、嵌段共聚物和有机磷酸酯阻燃剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考本申请要求2004年12月17日提交的美国临时申请序列号60/637,406，60/637,419和60/637,412的优先权，它们的全部内容在此处引入作为参考。
技术介绍
位于发动机机舱中的罩下面的汽车电线通常已经用置于未包覆的铜导体上的高温绝缘单层绝缘。热塑性聚酯、交联聚乙烯和卤化树脂例如含氟聚合物、聚氯乙烯长期以来已经满足了对高温绝缘的需要，所述高温绝缘是在这种不仅要求耐热性、化学耐性、阻燃性和柔性的挑战性环境中所需要的。热塑性聚酯绝缘层对气体和油具有杰出的耐性，是机械坚韧的，并且耐铜催化的降解，但是会由于水解而过早失效。也已经发现，热塑性聚酯绝缘电线中的绝缘层暴露于热盐水中时会裂开，并且当其经受湿度温度循环变化(cycling)时会失效。越来越期望在绝缘层中减小或消除卤化树脂的使用，因为它们对环境有负面影响。实际上，许多国家开始要求减少卤化材料的使用。但是，因为许多线材涂覆挤出装置是基于卤化树脂例如聚氯乙烯的规格建造的，所以任何替代材料必须能够以类似于聚氯乙烯的方式得以处理。交联聚乙烯已经非常成功地提供了高温绝缘，但是随着对汽车电线的需求的进展，这种成功可能难以保持。随着更多的电子器件用于现代交通工具中，汽车中的布线量呈指数增长。布线的急剧增长已经激发了汽车制造商通过规定减小的绝缘层厚度和规定更小的导体尺寸来减少线材的总直径。例如，ISO 6722的标准规定，对于横截面积为2.5平方毫米的导体，薄壁绝缘厚度为0.35毫米，超薄壁绝缘厚度为0.25毫米。当使用交联聚乙烯时，绝缘壁厚的减小引起困难。对于交联聚乙烯，当在150℃～180℃的炉温度老化时，较薄的绝缘层厚度导致较短的耐热寿命。这限制了它们的耐热等级(thermal rating)。例如，具有铜导体和壁厚为0.75mm的相邻的交联聚乙烯绝缘层的电线是柔性的，并且该绝缘层在暴露于150℃ 3000小时之后，当绕心轴弯曲时不会裂开。但是，对于具有壁厚为0.25mm的交联聚乙烯绝缘层的类似电线，该绝缘层在暴露于150℃ 3000小时之后变脆。由这些极其薄的壁的需求产生的有害影响归因于铜催化的降解，这是工业中广泛认识到的问题。可用例如锡涂覆铜芯，以防止铜与交联聚乙烯接触，但是涂覆材料和涂覆工艺的额外成本是昂贵的。此外，许多汽车规格要求铜导体是未包覆的。也可向绝缘材料中加入稳定剂，也称作金属钝化剂，但是认识到，稳定剂对具有薄壁厚度的电线仅产生部分保护作用。已经建议使用双层或三层绝缘材料，其中基于保护性树脂的层被置于交联聚乙烯和铜导体之间。但是，双层和三层绝缘材料的制造是复杂的，需要增加的基建费用，并且多层材料产生层间粘合的新问题。此外，随着绝缘壁厚度减小，阻燃变得越加困难，这至少部分是由于绝缘层具有更大的表面积/体积比。因此，需要用于汽车环境中的电线。专利技术简述一种电线满足了上述需要，该电线包括导体(conductor)，和置于该导体表面的护层(covering)，其中该护层包括热塑性组合物，并且该热塑性组合物包括(i)聚(亚芳基醚)；(ii)高密度聚乙烯；(iii)嵌段共聚物；和(iv)有机磷酸酯阻燃剂，其中该电线具有小于或等于10秒的平均火焰熄灭时间(flame out time)，基于10个导体尺寸为0.2平方毫米和护层厚度为0.2mm的测试线材，根据用于导体尺寸小于或等于2.5平方毫米的ISO 6722的标准进行测试，并且所有10个测试线材都具有小于70秒的火焰熄灭时间。在另一实施方式中，电线包括导体，和置于该导体表面的护层，其中该护层包括热塑性组合物，该热塑性组合物包括(i)聚(亚芳基醚)；(ii)高密度聚乙烯；(iii)嵌段共聚物；和(iv)有机磷酸酯阻燃剂，其中嵌段共聚物具有大于或等于15重量％的芳基亚烷基重量加权平均含量(weighted average content)。在另一实施方式中，在置于电线的导体上的护层中有用的热塑性组合物包括(i)聚(亚芳基醚)；(ii)高密度聚乙烯；(iii)嵌段共聚物；和(iv)有机磷酸酯阻燃剂，其中该电线具有小于或等于10秒的平均火焰熄灭时间，基于10个导体尺寸为0.2平方毫米和护层厚度为0.2mm的测试线材，根据用于导体尺寸小于或等于2.5平方毫米的ISO 6722的标准进行测试，并且所有10个测试线材都具有小于70秒的火焰熄灭时间。 附图说明图1是电线横截面的图示。图2和3是具有多个层的电线的透视图。图4和图5是示出实施例2-4和实施例5-7的挠曲模量和火焰熄灭时间的图。专利技术详述在本说明书中和权利要求中，将要参考许多术语，其将被定义为具有以下含义。除非上下文另外明确指出，单数形式“一个”、“一种”和“该”(“a”、“an”和“the”)包括复数所指物。“任选的”或“任选地”是指接下来描述的事件或情况可以发生或可以不发生，并且该描述包括该事件发生的情况和该事件不发生的情况。叙述同一特征的所有范围的端点是独立地可结合的，并且包含所述的端点。表述为“大于约”或“小于约”的值包含所述的端点，例如“大于约3.5”包括值3.5。导体尺寸是指导体的横截面积。此处所指的ISO 6722的标准是此标准的2002年12月15日的版本。如前面简述的，电线必须根据它们的应用满足广泛的要求。对于汽车电线的要求难以得到满足，尤其是在没有卤化材料时更是如此。尤其是，当置于导体上的护层包括含聚烯烃、聚(亚芳基醚)、嵌段共聚物和有机磷酸酯阻燃剂时，电线难以获得稳定的阻燃性(也称作耐火性)。通常，类似的热塑性组合物中通过加入足以获得期望水平的耐火性的阻燃剂而获得阻燃性。但是，有机磷酸酯的量的增加对其它物理性质可能有不利影响。令人惊奇的是，聚烯烃的选择在获得电线的优良阻燃性方面起着重要作用。具有包含组合物A的护层的电线显示出比具有包含组合物B的护层的类似电线有令人惊奇的更好的阻燃性，其中所述组合物A是含高密度聚乙烯的热塑性组合物，所述组合物B是含其它聚烯烃例如聚丙烯的热塑性组合物。另外，包括高密度聚乙烯的组合物显示出低于包括聚丙烯的类似组合物的挠曲模量，这在用于电线时能够转变为期望的性质。挠曲模量值与柔性成反比，从而低的挠曲模量值表示高的柔性。因为电线必须能够被弯曲和处理而不使护层裂开，所以柔性是护层是的重要性质。护层中的裂缝会导致漏电。此外，ISO 6722的标准(机动车的60V和600V单芯电缆的国际标准)中定义的几个试验，要求电线必须经受规定的一组条件，然后围绕心轴缠绕。在围绕心轴缠绕之后，检查电线的护层的裂缝和缺损。使用热塑性组合物的电线在经受试验条件之后常常柔性不足以围绕心轴缠绕而在护层中不产生裂缝，所述热塑性组合物在经受例如耐热老化或化学耐性试验的条件之前是柔性最小的。除了聚烯烃的选择，嵌段共聚物的芳基亚烷基含量也能够在电线的阻燃性方面起重要作用。在一种实施方式中，嵌段共聚物具有大于或等于15重量％的芳基亚烷基重量加权平均含量。芳基亚烷基重量加权平均含量基于每种嵌段共聚物(当使用多于一种嵌段共聚物时)的量和嵌段共聚物或多种嵌段共聚物的芳基亚烷基含量来计算。例如，如果使用单种嵌段共聚物，那么芳基亚烷基重量加权平均含量是单种嵌段共聚物的芳基亚烷基含量。如果使用两种嵌段共聚物，芳基亚烷基重量加权本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电线，其包括：导体，和置于该导体表面的护层，其中该护层包括热塑性组合物，并且该热塑性组合物包括：（ｉ）聚（亚芳基醚）；（ｉｉ）高密度聚乙烯；（ｉｉｉ）嵌段共聚物；和（ｉｖ）有机磷酸酯阻燃剂 ，其中该电线具有小于或等于１０秒的平均火焰熄灭时间，基于１０个具有０．２平方毫米的导体尺寸和０．２ｍｍ的护层厚度的电线样品，根据用于导体尺寸小于或等于２．５平方毫米的ＩＳＯ６７２２的标准进行测试。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-12-17 60/637,406;US 2004-12-17 60/637,419;1.一种电线，其包括导体，和置于该导体表面的护层，其中该护层包括热塑性组合物，并且该热塑性组合物包括(i)聚(亚芳基醚)；(ii)高密度聚乙烯；(iii)嵌段共聚物；和(iv)有机磷酸酯阻燃剂，其中该电线具有小于或等于10秒的平均火焰熄灭时间，基于10个具有0.2平方毫米的导体尺寸和0.2mm的护层厚度的电线样品，根据用于导体尺寸小于或等于2.5平方毫米的ISO 6722的标准进行测试。2.权利要求1的电线，其中嵌段共聚物具有大于或等于15重量％的芳基亚烷基重量加权平均含量。3.权利要求1的电线，其中热塑性组合物基本上不含链烯基芳族树脂。4.权利要求1的电线，其中热塑性组合物具有6,000至小于18,000千克/厘米2的挠曲模量，根据ASTM D790-03的标准使用1.27mm/min的速度测定。5.权利要求1的电线，其中聚(亚芳基醚)具有大于0.35dl/g的初始特性粘度，在25℃氯仿中测定。6.权利要求1的电线，其中聚(亚芳基醚)的存在量为30至65重量％，高密度聚乙烯的存在量为12至40重量％，嵌段共聚物或嵌段共聚物的组合的存在量为2至20重量％，基于聚(亚芳基醚)、高密度聚乙烯、嵌段共聚物和有机磷酸酯阻燃剂的总重量。7.权利要求1的电线，其中有机磷酸酯阻燃剂包括通式III的双芳基磷酸酯 其中，R、R5和R6独立地为具有1至5个碳的烷基，R1-R4独立地为具有1至10个碳的烷基、芳基、芳烷基或烷芳基；n为1至25的整数；并且s1和s2独立地为0至2的整数。8.权利要求1的电线，其中热塑性组合物包括高密度聚乙烯连续相和聚(亚芳基醚)分散相。9.权利要求1的电线，其中热塑性组合物还包括一种或多种添加剂，其选自抗氧化剂、平均粒度小于或等于10μm的填料、平均粒度小于或等于10μm的增强剂、硅酸盐、TiO2、纤维、玻璃纤维、玻璃球、碳酸钙、滑石、云母、脱模剂、UV吸收剂、稳定剂、光稳定剂、润滑剂、增塑剂、颜料、染料、着色剂、抗静电剂、发泡剂、起泡剂、金属钝化剂，和包括一种或多种前述添加剂的组合。10.权利要求1的电线，其中热塑性组合物包括熔体流动速率为0.29g/10min至15g/10min的高密度聚乙烯，所述熔体流动速率根据ASTM D1238的标准使用粉末状的或粒状的高密度聚乙烯，在2.16kg的载荷和190℃的温度测定。11.权利要求1的电线，其中热塑性组合物包括0.6至1.5重量％的磷，基于聚(亚芳基醚)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：久保浩，维杰伊R米塔尔，维杰伊雷加马尼，佐藤匠，邰向阳，姚维广，
申请(专利权)人：沙伯基础创新塑料知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]