用于增强阻燃性的双峰填料体系制造技术

使用双峰填料体系使得可加工具有较高填料水平的母料。当与可湿固化的树脂一起使用时，与使用单峰填料相比，使用具有双峰填料的母料使得可制备具有较高百分比可湿固化的树脂的组合物，并且还提供了增强的阻燃性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及阻燃聚合物，具体来说，本专利技术涉及含有高水平的无机填料的聚 合物。
技术介绍
经常使用无机填料来使聚合物阻燃。但是，需要赋予聚合物阻燃性的无机填料水 平导致难以加工。而且，许多这些填料是无机氢氧化物(mineralhydrate)。这样的无机氢 氧化物在存储期间可以与可湿固化的树脂反应，这限制了这些树脂的储存期限。已采用了将填料加入母料中，然后该母料与可湿固化的树脂共挤出的方法以提供 能够用于符合汽车布线应用的可湿固化的组合物。该方法缓解了过早交联的可湿固化的树 脂和水合矿物质填料组合物的储存稳定性问题。母料方法的一个问题是，实现足够的阻燃 性同时仍具有足够的交联的能力。交联受到加入到组合物的可湿固化的树脂的量限制。但 是，以较高量的可湿固化的树脂共挤出降低了最终组合物中阻燃剂的量。因此，仍然需要具有高填料含量和易加工性的可湿固化的树脂，对于需要阻燃聚 合物如汽车线材和电缆来说尤其是这样。
技术实现思路
本专利技术通过使用具有双峰粒度分布的填料体系改进了聚合物组合物的阻燃性。其 它的优点包括改进的加工和改进的热物理性质。在一种实施方式中，本专利技术为制备阻燃组合物的方法，该方法包括将母料与至少 一种聚合物树脂共挤出，其中所述母料包含以母料的总重量计至少约70重量％的双峰填 料。在另一种实施方式中，本专利技术为用于制备可湿固化的阻燃组合物的中间体，该中 间体包含母料组合物，所述母料组合物包含聚合物树脂和以该母料的总重量计至少约70 重量％的双峰填料。本专利技术还包括由本专利技术的方法制备的组合物；由该组合物制成的制品，具体来说， 该制品为绝缘线材或电缆。具体实施例方式本专利技术通过将双峰填料与一种或多种基础聚合物树脂结合而提供了具有足够量 的无机填料的聚合物组合物。本文中使用的术语“双峰”是指，粒度分布(PSD)曲线显示出两个峰，其中一个峰甚至可作为相对于另一峰的隆起(hump)、肩部(shoulder)或尾部(tail)存在。双峰PSD 曲线可去卷积成两个独立的PSD曲线。对双峰PSD曲线解卷积(deconvoluting)可以通过 任何常规已知的算法完成，但其典型地通过合适的计算机软件程序完成。填料组合物的双峰性粒度分布是由于两种独立组分的PSD的差异导致的。换言 之，该双峰填料为包含至少两种组分的组合物，所述至少两种组分具有彼此不同的平均粒 度，从而使得在共混到一起时具有双峰PSD。优选地，各组分的PSD各自为单峰，但平均粒度彼此不同，使得在混合时得到的组 合物具有总体上的双峰分布。本文中使用的用于描述比较例的总体PSD或本专利技术填料组合 物的组分的PSD的术语“单峰”是指，该PSD曲线基本上不会显示出多重组成(即在PSD曲 线中没有隆起、肩部或尾部存在或可明显辨认出)。本专利技术的填料具有双峰粒度分布曲线，其可以解卷积为各自表示至少约10重量 百分比(重量％ )、优选至少约20重量％、更优选至少约30重量％的填料的至少两个独 立的PSD。在一些实施方式中，“双峰PSD曲线”可以以自由的方式解卷积以适应多于两个 峰。在这样的多峰填料中，多峰PSD曲线将解卷积成具有落入上述范围内的至少两个独立 的PSD曲线。典型地，所述双峰填料包含具有不同粒度的两种独立的组分。这些组分可以为在 热塑性体系、过氧化物体系、湿固化体系、和辐射固化体系中用于阻燃性的任何无机填料。 在一些实施方式中，两种独立的组分可为具有不同平均粒度的两个级别的相同材料。典型 的无机阻燃剂填料包括含有铝、镁、锆、锡、钼和铋的金属氧化物和/或氢氧化物。其它阻燃 剂填料包括滑石、碳酸钙、有机粘土、玻璃纤维、大理石灰、水泥灰、长石、二氧化硅或玻璃、 热解法二氧化硅、硅酸盐、氧化铝、各种含磷化合物、溴化铵、三氧化锑、三氧化锑、氧化锌、 硼酸锌、硫酸钡、有机硅、硅酸铝、硅酸钙、氧化钛、玻璃微球、白垩、云母、粘土、硅灰石、八钼 酸铵、膨胀化合物(intumescentcompound)、可膨胀石墨、和它们的混合物。所述填料可含有 各种表面涂层或处理，如硅烷、脂肪酸等。在一种实施方式中，各自具有不同的平均粒度和基本上为单峰的粒度分布的两种 组分可以共混以获得对于应用来说最优比例的双峰填料。较大平均粒度的与较小平均粒度 的比例可典型的落入约2. 5 1 约7 1或更高的范围。通常，较高的比例预期提供非 常好的结果，但实际的考虑可能需要使用较低的比例。例如，许多填料具有约1微米的平均 粒度，这可能要求第二组分具有约0. 15微米的平均粒度。很少的市售材料在0. 15粒度范 围，但在约0. 2 约0. 4微米范围的市售填料就多得多。或者，可通过使用具有较高平均粒 度例如1. 5微米的填料作为大粒度组分来实现高比例。在一种更具体的实施方式中，所述双峰填料为氢氧化铝(ATH)和碳酸钙的混合 物。在ATH和碳酸钙的混合物中，ATH占基于混合物总重量的约30 约90重量％、优选约 50 约80重量％、更优选约60 约70重量％。合适级别的ATH包括例如标称粒度为1. 8 微米且表面积为4m2/g的MARTINAL 0L-104/LE，或标称粒度为1. 1微米且表面积为4. 5m2/ g 的 Almatis HYDRAL PGA。在另一种具体的实施方式中，上述实施方式中的ATH可用其它金属氢氧化物如氢 氧化镁代替。双峰填料与至少一种聚合物树脂混合以形成高度填充的母料。该母料可以通过任何方便的熔融配混方法形成。该母料最终将与至少一种基础聚合物树脂结合。因此，该母 料树脂应与该基础树脂相容，或者应使用增容剂。该母料树脂还应具有足够高的熔体指数 从而允许高度填充的母料能通过挤出机或熔融混合机进行熔融加工。可用于这种工艺的熔 融混合机包括内部混合机(例如来自Banbury的混合机)或共捏合混合机(例如Buss混 合机)。优选地，母料中使用的树脂提供与共挤出的树脂流变性类似的母料流变性以制造最 终的产品。用于与聚烯烃基础树脂一起使用的一种合适的母料树脂为熔体指数为约30的 LLDPE树脂。该母料应包含基于该母料的总重量计至少约70重量％、更优选至少约85重 量％的填料。高度填充的母料与基础聚合物树脂进行共挤出或熔融混合以形成高度填充的阻燃组合物。这样的共挤出和熔融混合方法在本领域中是早已熟知的。基础聚合物树脂可为任何热塑性的聚合物、过氧化物可交联的聚合物、可辐射 固化的聚合物、可湿固化的聚合物。这些聚合物的非限制性实例包括聚烯烃(包括列于 W02006026256中的那些)、聚酰胺、聚苯乙烯、丙烯酸类树脂、聚氯乙烯、聚氨酯、聚酯，或进 一步包含在水的存在下进行反应以交联该聚合物树脂的硅烷官能团、环氧基官能团、或其 它官能团的聚合物。本专利技术对于含有可湿固化的官能团的聚合物来说是特别有利的。具有硅烷官能团的可湿固化的聚合物在本领域中使熟知的。这种聚合物可以通 过与乙烯基硅烷单体共聚合来制备或通过用于将含有硅烷的分子接枝到聚合物链的骨架 的许多方法之一制备。这样的技术的实例在美国专利3，646，155,6, 420，485,6, 331，597、 3，225，018、或4，574，133中披露，所有这些专利在此通过引用纳入本申请。具有硅烷官能 团的聚合物也有市售的，例如，可从Do本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备阻燃组合物的方法，该方法包括将母料与至少一种聚合物树脂共挤出，其中所述母料包含以该母料的总重量计至少约７０重量％的双峰填料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-9-28 60/975,871制备阻燃组合物的方法，该方法包括将母料与至少一种聚合物树脂共挤出，其中所述母料包含以该母料的总重量计至少约70重量％的双峰填料。2.权利要求1的方法，其中所述母料包含以该母料的总重量计至少约85重量％的双峰 填料。3.权利要求1的方法，其中所述双峰填料的粒度分布具有两个不同的峰，各峰表示至 少10重量％的该双峰填料。4.权利要求3的方法，其中各峰表示至少20重量％的双峰填料。5.权利要求3的方法，其中各峰表示至少30重量％的双峰填料。6.权利要求1的方法，其中所述填料包含至少一种阻燃剂。7.权利要求6的方法，其中所述阻燃剂为金属氢氧化物。8.权利要求1的方法，其中所述双峰填料包含氢氧化铝和碳酸钙，其中所述氢氧化铝 和所述碳酸钙各自具有不同的粒度。9.权利要求8的方法，其中所述氢氧化铝占双峰填料的约30 约90重量％。10.权利要求8的方法，其中所述氢氧化铝占双峰填料的约50重量％ 约80重量％。11.权利要求8的方法，其中所述氢氧化铝占双峰填料的约60% 约70%。12.权利要求1的方法，其中所述双峰填料包含氢氧化镁和碳酸钙，其中所述氢氧化镁 和所述碳酸钙各自具有不同的粒度。13.权利要求12的方法，其中所述氢氧化镁占双峰填料的约30重量％ 约90重量％。14.权利要求12的方法，其中所述氢氧化镁占双峰填料的约50重量％ 约80重量％。15.权利要求12的方法，其中所述氢氧化镁占双峰填料的约60% 约70%。16.权利要求1的方法，其中所述聚合物树脂为热塑性聚合物树脂、过氧化物可交联的 聚合物树脂、可辐射固化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗D惠利，
申请(专利权)人：联合碳化化学及塑料技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]