[發明專利]包含生物聚合物的阻燃材料

有效

• 申請號: 201210287202.X
• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN102952384B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: A.賽格里斯特;P.埃里克森
• 申請（專利權）人: 施耐德電器工業公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L67/00;C08L69/00;C08L55/02;C08L25/04;C08L23/12;C08L51/00;C08L31/04;C08K3/22;H01B3/42;H01B3/44;H01B7/295
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳靜

技術領域

本發明涉及阻燃材料，其包含生物聚合物(biopolymer)，更準確地為熱塑性生物聚合物，也稱作生物塑料(bioplastic)。

更具體地，本發明涉及適于成型或擠出的阻燃材料。該材料包含：含有至少50質量%(by?mass)至少一種生物聚合物的有機基體、選自金屬氫氧化物類的阻燃劑以及在基體和阻燃劑之間形成為界面的偶聯劑。

本發明材料可以特別應用于電氣設備例如安裝箱和纜線管理體系中。

背景技術

塑料，或更確切地，熱塑性聚合物應用于大量工業領域，特別應用于電子工業中，這些塑料的性能對于產品環境概況(Environmental?Profile)有重大影響，特別是對CO₂的影響，其結果是對全球變暖有重大影響。

此外，這些塑料例如聚(乙烯)(PE)、聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯(PP)大多數從石油獲得，其中存在很多問題，特別是和石油儲量耗盡以及加工包含這些物質的廢料相關的問題。

因此，不會引起上述任何問題的生物聚合物或生物塑料的使用大大增加。注意術語“生物聚合物”涉及專門(exclusively)從生命有機體(通常為植物)獲得的聚合物，或從可再生資源(通常基于植物)合成的聚合物。生物聚合物或生物塑料通常是生物可降解的且適于堆肥，且其廢料容易處理。

這種生物塑料的一個實例是聚(乳酸)，其為通過聚合乳酸酯/鹽、特別是通過發酵淀粉而獲得的塑料。

雖然現階段的生物塑料的價格高于石油基塑料的價格，但是在將來生物塑料的價格將會變得有競爭力。

對于塑料的多種用途，不論該塑料是否為生物可降解的，都有必要將阻燃劑結合在塑料中。

以此方式，電氣設備中所用塑料的適用阻燃性能由IEC(“International?Electrotechnical?Commission”)標準如IEC?60695-2-1標準所規定。

最常使用的阻燃劑是鹵化的阻燃劑；但是，這些鹵化的阻燃劑具有在燃燒過程中例如在焚燒包含這些物質的廢料的過程中產生腐蝕性和毒性化合物例如二英的主要缺點，因此應該避免使用這些鹵化的阻燃劑。

不含鹵素的阻燃劑特別是多磷酸鋁以及金屬氫氧化物類例如氫氧化鋁(aluminium?trihydroxide,ATH)。與鹵化的阻燃劑相比，金屬氫氧化物類例如ATH具有少煙少霧和少釋放物且是無毒的。然而，包含這些化合物的聚合物組合物，即使非常小量，也會具有非常不足夠的機械性能，即，非常小的機械耐性(mechanical?resistance)、強度以及小于1000MPa的撓曲模量，使得它們不適用于很多應用領域。

文獻US?4,525,494提及涂覆脂肪酸的氫氧化鋁(ATH)在撓曲模量高的聚合物組合物中的用途。但是，該經過涂覆的阻燃劑的成本很高。此外，經過涂覆的阻燃劑在包含該阻燃劑的聚合物組合物中引起應力致白效應。

為了彌補該缺點，文獻WO?01/51554記載了由聚乙烯、一種或多種粘合劑構成的阻燃聚合物組合物，所述粘合劑包含阻燃劑例如三水合鋁。至少5重量%的聚合物用馬來酸酐改性。該聚合物組合物用于電子工業中。

文獻EP?1?544?250、EP?674?627、EP?1?795?561、US?2008/0108729、EP?1?816?169、EP?1?361?039和WO?2008/058020記載了一種組合物，其中非塑料填料含量大于30%，其硬度高但柔性非常低，斷裂伸長小于3%。

這樣的柔性遠不足以使得這些組合物可以在成型(moulding)或擠出方法中特別地用于制備適用于電子工業中的元件。

因此存在對符合IEC標準、IEC?60695-2-1(2011年3月30日生效)的阻燃材料的需求，該阻燃材料部分地或完全地由生物聚合物的聚合物基體和選自金屬氫氧化物類如氫氧化鋁(ATH)的阻燃劑構成，該阻燃材料具有增強的柔性以及更大的斷裂伸長。

還存在對以下材料的需求，該材料除了斷裂伸長更大之外還具有令人滿意的機械性能，如彈性模量高和最大強度大(符合ISO?527-1和隨后各項)。

還存在對以下材料的需求，該材料較易成型或擠出從而以簡單可靠和非污染的方式低成本地制備零件，即使該零件形狀復雜，以及特別用于電子工業如安裝箱(installation?box)、纜線管理體系等中的抗沖擊剛性零件。

本發明的目的是提供滿足上述需求的阻燃材料。本發明的目的還在于提供不具有現有技術中組合物的缺點、不足、限制和劣勢的阻燃材料。

發明內容