阻燃阻烟电缆绝缘和包覆组合物制造技术

柔软化的卤化乙烯聚合物和共聚物具有改进了的阻燃阻烟性，还具有所描述的物理及电性能。通过组份的独特化合决定了组合物的性质，所说的组份包括，基本聚合物、用氯化聚乙烯进行柔软化，阻燃和／或阻烟剂，稳定剂和增塑剂。组合物显示出改进了的阻燃和阻烟性、低温脆性，均高于普通的阻燃阻烟聚氯乙烯的各项性能。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚合组合物，具有改进了的阻止火焰扩散和烟雾形成特性以及具有改进了的物理性质。该组合物用于制造导电体的初级绝缘和保护外套，如电线和电缆，还可用于隔离光纤维。具体地讲，本专利技术涉及阻燃阻烟的卤代乙烯基聚合物，降低了热和烟的释放速度，并改善了低温冲击性和动态热稳定性。由于当今对快速传送数据、信息的需要，人们对计算机、文字处理机、电传、传感器和通迅设备的依赖显著快速地增加。新技术的出现使得这方面的设备联机和网络化成为可能，导致了通迅系统的综合发展。这些系统在特定领域的使用增加，如高层建筑，船舶、飞机、火车、钻井平台和矿山。为了连接这些电子元器件，需要在这些结构和领域中使用成千上万英尺的电线和电缆。典型地，在空气调节系统和电线电缆管道中安装电线电缆是便利的应用。由于空调和电线电缆管道是通过这些装置连续的，绝缘和护套材料的安全性是基本要求，即要求这些材料有低的火焰传播和烟形成速度，以及在各种不利环境条件下执行不同的物理性能。聚氯乙烯由于它固有的阻燃性而被选用为电线电缆的传统材料。聚氯乙烯是众所周知的一种引燃性最小的聚合材料，一旦引燃后它具有最小的可燃性。其它的理想属性包括机械柔韧性，耐化学腐蚀和良好的不导电性能。另外，聚氯乙烯在费用上相对较低。但缺点是聚氯乙烯是一种缺乏柔性的刚性热塑性塑料。暴露在极端温度下时，聚氯乙烯失去了它的耐高热变形和低温脆性。另一个缺点是，聚氯乙烯在加工温度下如不使用增塑剂则是高粘性的，难以合成和加工。据此，加工时间聚氯乙烯中加入增塑剂以改善加工性能和目标产品的柔软性。但是，在电线电缆绝缘制品中增塑剂的使用受到限制，增塑剂降低了材料的阻燃性，增加了烟雾的形成且削弱了绝缘材料的不导电性。为了克服其中一些缺点，已知在聚氯乙烯中掺入氯化聚烯烃，具体的为氯化聚乙烯(CPE)。如US3，845，166公开了由聚氯乙烯、氯化聚烯烃，聚乙烯和交联剂组成的电线电缆绝缘组合物。这种热固性组合物还可含有不同的添加剂，如颜料，抗氧剂，稳定剂及类似物。US4，129，535公开了阻燃聚氯乙烯薄膜组合物。膜薄由聚氯乙烯、氯化聚乙烯，磷酸酯增塑剂，氧化镁填料以及硼酸锌和三氧化锑阻燃剂。在USP4，280，940中，公开了一种热塑性组合物，由聚氯乙烯和两种不同的氯化聚乙烯的混合物组成。组合物可另外加入添加剂，如光热稳定剂，紫外光吸收剂，润滑剂，增塑剂，颜料和抗静电剂。USP4，556，694公开一种添加氯磺化聚乙烯和氯化聚乙烯的方法，用于改善聚氯乙烯的低温性能。该专利指出了需要氯化聚乙烯和氯磺化聚乙烯的协同效应来获得改进的低温脆性。但是，这些组合物缺乏对燃烧和发烟的优良抑制与良好的低温性能相组合，如，脆性温度。另外，前面提到的组合物在介质中和高剪切速率下缺乏动态热稳定性。用来改善绝缘电线电缆阻燃性的另一种方法包括在绝缘的初级导体周围套上阻燃的护套材料。USP4，401，845公开了一种电缆，由一束用聚偏氟乙烯涂层绝缘的导电体，围绕束状绝缘导体的浸渍聚四氟乙烯的玻璃布外皮和聚偏氟乙烯的防护外套组成。虽然聚合物有着良好的阻燃阻烟性，聚偏氟乙烯固有的高不导电指数使之在许多场合不适用。如，通讯电缆中金属丝的初级绝缘，而且含氟聚合物相对来讲价格昂贵。现有的含氟电缆绝缘结构的某些缺点已被聚氯乙烯/聚四氟乙烯/聚偏氟乙烯绝缘电缆结构的出现所克服。在USP4，605，815中，公开了一种电缆结构，由至少一种采用聚氯乙烯涂层绝缘的导体，浸渍四氟乙烯的编织玻璃外皮和聚偏氟乙烯防护外套组成，虽然该电缆结构提供了良好的不导电性，阻燃阻烟性，但还需要对其阻燃阻烟性进一步改进。由于制定了更为严格的防火安全标准，电线电缆绝缘材料需要改进它的燃烧和专利技术性能，同时保持优良的物理性能，对低费用电线电缆绝缘材料组合物来讲需要改进其火焰传播和发烟特性，同时要有优良的物理性质。据此，本专利技术的目的在于提供一种绝缘和护套化合物，在显示优良的阻燃阻烟性的同时，保持良好的物理性能，并且能采用相对低费用的常规制造方法容易地加工。本专利技术的另一目的是提供一种阻燃绝缘和护套材料，在广泛的环境条件下能持久耐用。本专利技术还有一个目的是提供一种改进了低温脆性的绝缘和护套组合物。本专利技术还有一个目的是提供具有优良动态热稳定性的绝缘和护套组合物。本专利技术的另一个目的是提供阻燃聚氯乙烯组合物，可以在导电体上挤出成型。本专利技术的另一个目的是提供用于电缆的阻燃护套材料。本专利技术的目的之一是提供一种电线电缆绝缘护套材料，有着高的氧指数和低的释热速度以及低的发烟速度。本专利技术最后一个目的是提供一种用于制造电线电缆绝缘护套组合物的方法，组合物有着优良的阻燃性，物理性能，电性能和可加工性。这些和另外的目的可借助绝缘组合物来完成，包括a)基本聚合物;b)柔软剂;c)稳定剂;d)阻燃剂;e)消烟剂;f)增塑剂;以及可任选择地g)专用阻燃和/或消烟填料，加工助剂和抗氧剂，上述组合物有着下列性质(ⅰ)最初15分钟内通量20kw/m2中累计释热少于100MJ/m2，由OSU释热速率热量计测定。(ⅱ)最初15分钟内通量20kw/m2中累计释烟少于400SMK/m2，由OSU释热速率热量计测定。本专利技术的组合物包括在本质混合物中前述成份是按独特的配合和比例，该组合物在组份混合上独一无二，性能也是现有技术所从未企图或达到过的。附图说明图1说明了例13组合物在热通量为20、40和70KW/m2时的释热速率。图2说明了例13组合物在热通量为20、40和70KW/m2时的释烟速率。图3说明了例14组合物在20、40和70KW/m2的热通量下的释热速率。图4说明了例14在热通量20、40和70KW/m2时释烟速率。图5说明了普通聚氯乙烯电线电缆化合物(对比例16)在热通量分别为20、40和70KW/m2时的释热速率。图6说明了普通聚氯乙烯电线电缆化合物(对比例16)在热通量分别为20、40和70KW/m2时的释烟速率。图7说明了普通聚氯乙烯电线电缆化合物(对比例17)在热通量分别为20、40和70KW/m2时的释热速率。图8说明了普通聚氯乙烯电线电缆化合物(比较例17)在热通量为20、40和70KW/m2时的释烟速率。在本专利技术中采用的基本聚合物包括乙烯基卤代均聚物(如聚氯乙烯)、共聚物和均聚物和/或共聚物的混合物。有用的烯烃卤代物包括氯乙烯和偏二氯乙烯的聚合物在至少一种其它的亚乙烯基单体中每摩尔共聚物，即单体至少一端有 基团，可含有高达50%(重量)(共聚物)和25%(重量)(无规共聚物)的聚合物。适当的共聚用单体包括，偏二氯乙烯、醋酸乙烯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、2-乙基丙烯酸己酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸苯酯、壬基丙烯酸苯酯、乙基丙烯酸甲酯、丁基丙烯酸甲酯、己基丙烯酸甲酯、2-乙基己基丙烯酸甲酯、甲氧基丙烯酸酯、丁氧基丙烯酸酯、乙氧基丙烯酸酯、2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯及其类似物。特别优选的丙烯酸单体包括丙烯酸丁酯、2-乙基己基丙烯酸酯、丙烯酸乙酯以及类似物。这里所用的词“烯基卤代物”还包括氯化聚氯乙烯。聚氯乙烯的氯化方法是已知的。该方法在USP2，996，499、USP3，167，535和USP4，039，732中公开。通常，聚氯乙烯被氯化直至含有6本文档来自技高网...

【技术保护点】
改进了阻燃、低释烟以及物理性能的聚合组合物包括：ａ）卤化乙烯基本聚合物；ｂ）氯化聚乙烯ｃ）溴化芳基邻苯二甲酸酯增塑剂；ｄ）从三氧化二锑、氧化钼、三水合铝、胺基钼酸盐、草酸铜、硼酸锌、氧化镁中的固体氧化锌溶液、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁铝陶瓷珠以及它们的混合物中选择至少一种阻燃阻烟剂；ｅ）至少一种稳定剂；ｆ）至少一种润滑剂；且可选择地；ｇ）辅助柔软剂和／或增塑剂；上述组合物有下列性能；ｉ）最初１５分钟热通量为２０ｋｗ／ｍ↑［２］下，累计释热量小于等于１０ＭＪ／ｍ↑［２］，用ＯＳＵＲＨＲ热量计油定；ｉｉ）最初１５分钟热通量为２０ｋｗ／ｍ↑［２］下，累计释烟量小于等于４００ＳＭＫ／ｍ↑［２］，用ＯＳＵＲＨＲ热量计油定。

【技术特征摘要】
US 1988-9-6 241,1631.改进了阻燃、低释烟以及物理性能的聚合组合物包括a)卤化乙烯基本聚合物；b)氯化聚乙烯c)溴化芳基邻苯二甲酸酯增塑剂；d)从三氧化二锑、氧化钼、三水合铝、胺基钼酸盐、草酸铜、硼酸锌、氧化镁中的固体氧化锌溶液、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁铝陶瓷珠以及它们的混合物中选择至少一种阻燃阻烟剂；e)至少一种稳定剂；f)至少一种润滑剂；且可选择地；g)辅助柔软剂和/或增塑剂；上述组合物有下列性能；i)最初15分钟热通量为20kw/m2下，累计释热量小于等于10MJ/m2，用OSURHR热量计测定；ii)最初15分钟热通量为20kw/m2下，累计释烟量小于等于400SMK/m2，用OSURHR热量计测定。2.权利要求书1的聚合组合物，其中柔软剂可从乙烯/醋酸乙烯/一氧化碳三聚物及其混合物中选择。3.权利要求1的组合物，其中稳定剂可从铅盐及其混合物中选择。4.权利要求1的组合物，其中增塑剂可从邻苯二甲酸酯、脂族邻苯二甲酸酯、磷酸酯、聚酯、三芳基偏苯三酸及混合物中选择。5.权利要求1的组合物，还可含有下列组份中的一种或多种、即润滑剂、颜料、加工助剂、填料及其混合物。6.改进了阻燃、低释烟及其物理性能的聚合组合物包括a)100phr(重量)的乙烯卤化物基本聚合物;b)20～100phr(重量)，至少一种氯化聚乙烯柔软剂;c)0.5～20phr(重量)，至少一种阻燃阻烟剂，从下列化合物中选择，三氧化锑、氧化钼、三水合铝、胺基钼酸盐、草酸铜、硼酸锌、氧化镁中固体氧化锌溶液、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁、铝陶瓷珠以及其混合物;d)1～80phr(重量)的溴化芳基邻苯二甲酸酯增塑剂;e)至少一种稳定剂;f)至少一种润滑剂;g)辅助柔软剂，抗氧剂和/或增塑剂;上述组合物有如下特性ⅰ)最初15分钟热通量为20kw/m2下，累计释热量小于等于10MJ/m2，用OSU RHR热量计测定;ⅱ)最初15分钟热通量为20kw/m2下，累计释烟量小于等于400SMK/m2，用OSU RHR热量计测定。7.权利要求6的组合物，其中增塑剂可从邻苯二甲酸酯、脂族邻苯二甲酸酯、磷酸酯、聚酯、三芳基偏苯三酸及其混合物中选择。8.权利要求6的组合物，还包括下列成份的一种或多种、颜料、加工助剂、填料及其混合物。9.权利要求6的组合物，其中稳定剂可从铅盐及其混合物中选择。10.权利要求1的聚合组合物，其中乙烯卤代物是乙烯氯化物并且在存在柔软剂的条件下聚合。11.权利要求10的聚合组合物，其中柔软剂可从氯化聚乙烯、乙烯/醋酸乙烯的共聚物、乙烯/醋酸乙烯/一氧化碳三聚物及其它们的混合物中选择。12.权利要求10的聚合组合物，其中柔软剂是氯化聚乙烯、分散在乙烯氯代物单体中，氯含量25～45%重量。13.权利要求6的聚合组合物，其中乙烯卤代物可从聚氯乙烯、氯化乙烯的共聚物、氯化氯乙烯以及它们的混合物中选择。14.具有阻燃低释烟以及改进了的物理性能的聚合组合物包括(a)110～140份柔软化的基本聚合物(重量)，上述柔软化基本聚合物包括存在氯化聚乙烯时聚合的聚氯乙烯，上述氯化聚乙烯分散在乙烯氯代物单体中，氯含量28-38%(重量)，Mooney粘度范围〔ML(1+4)，100℃〕为20～110。(b)5～100phr(重量)柔软剂;(c)2～15phr(重量)的至少一种铅盐稳定剂;(d)阻燃阻烟化合物可从三氧化锑、三水合铝、氧化镁中的固体氧化锌溶液、密胺钼酸盐、草酸铜、碳酸镁及其混合物中选择;(e)1～80phr(重量)溴化邻苯二甲酸酯增塑剂，上述组合物有如下性能(ⅰ)最初15分钟热通量为20kw/m2下，累计释热量小于等于10MJ/m2，采用OSU RHR热量计测定;(ⅱ)最初15分钟热通量为20kw/m2下，累计释烟量小于等于400SMK/m2，采用OSU RHR热量计测定。15.权利要求14的聚合组合物，其中柔软化的基本聚合物包括100phr(重量)聚氯乙烯;5～35phr(重量)氯化聚乙烯以及1～3phr(重量)环氧化油。16.权利要求14的聚合组合物，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：A威廉姆M库克，约瑟夫西里尔维弗达，
申请(专利权)人：BF谷德里奇公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]