專利名稱：低發(fā)煙、低毒性阻燃聚烯烴組合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及低發(fā)煙、低毒性阻燃聚烯烴組合物，特別是作為電線、電纜被覆材料或各種電氣部件等使用的低發(fā)煙、低毒性阻燃材料。
聚烯烴樹脂一般具有良好的可撓性、電絕緣性，而且價格比其它材料便宜，因此在電線被覆材料和各種電氣部件材料等中廣泛使用。然而，涉及到電線被覆材料和各種電氣部件材料，過去是引發(fā)重大火災事故的起因，因而對其阻燃性提出高的且嚴格的要求。
在這樣的阻燃化要求的背景下，提出并實施了并用有機鹵素化合物和三氧化銻的阻燃劑的方案，但經(jīng)這樣的組合得到的阻燃材料，在加工時部份分解，產(chǎn)生鹵素氣體，不僅腐蝕加工機械和成形機械等，其毒性還危害操作者。
另外，在火災發(fā)生時，大量產(chǎn)生含有有毒氣體的煙。因此，考慮制造上，使用上的安全方面的情況，對于非鹵素系阻燃劑的要求增高，轉(zhuǎn)而注目于金屬氫氧化物。
但是，作為金屬氫氧化物有代表性的氫氧化鋁，由約190℃開始脫水，使成形品中因發(fā)泡而發(fā)生麻煩，因此，可適用的樹脂受到限制。
另一方面，氫氧化鎂由于分解溫度高，適用的樹脂幾乎不受限制，作為非鹵素系阻燃化合物材料，適用于電線被覆材料和各種電氣部件材料等。
然而，聚烯烴樹脂一般是易燃性的，為使其阻燃化，必須添加大量的氫氧化鎂，從而使樹脂本來具有的特性降低，機械特性和加工性能大幅度變差，在實用上存在問題。
為解決這些問題，在不含鹵素的聚烯烴系樹脂材料中盡可能減少氫氧化物的添加量，進行了添加紅磷、細碳粉等阻燃助劑的試驗。然而，在紅磷加工時必須十分謹慎，而添加細碳粉時，為達到滿足機械特性的水平就要降低其配合量，所以不能滿足作為阻燃助劑的效果。
本發(fā)明就是針對上述問題而完成的，本發(fā)明的目的是，在不含鹵素的聚烯烴系樹脂材料中，盡可能比過去減少阻燃材料，特別是氫氧化物的添加量，提供一種機械特性得到改善的且確保其阻燃性的、作為電線被覆材料和電氣部件材料適宜的阻燃性聚烯烴系組合物。
本發(fā)明人反復進行仔細研究，結果發(fā)現(xiàn)，通過將復合金屬氫氧化物和細碳粉組合作為阻燃劑使用，就可以大幅度降低在聚烯烴樹脂中阻燃劑成份的添加量，可得到在確保必要的阻燃性的同時，又充分滿足機械特性的阻燃性聚烯烴組合物。
也就是說，本發(fā)明的低發(fā)煙性、低毒性阻燃聚烯烴組合物的特征是含有聚烯烴樹脂100份重量和阻燃劑成份60至150份重量，該阻燃劑中，相對于下述式(1)表示的復合金屬氫氧化物100份重量添加細碳粉1-20份重量。
Mg1-xMx2+(OH)2(1)式中，M2+是由Mn2+、Fe2+、CO2+、Ni2+、Cu2+和Zn2+的2價金屬離子的組中選擇的至少1種，X是滿足0.001≤X≤0.9的數(shù)字。
作為上述聚烯烴樹脂，使用由聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和乙烯-乙酸乙酯共聚物中選擇的至少1種或它們的共聚物等，特別是聚乙烯，由阻燃性和機械特性等方面來看是適宜的。
如上所述，本發(fā)明的阻燃性成份，相對于式(1)所表示的復合金屬氫氧化物100份重量，添加細碳粉1-20份重量。
將上述細碳粉分散到聚烯烴樹脂中，燃燒時發(fā)現(xiàn)碳形成外延生長基板那樣的作用，有效地發(fā)揮了因溶于復合金屬氫氧化物中的過渡金屬的碳化促進催化劑效果。結果使樹脂的碳化大幅度地提高。
因而，使用少量的阻燃劑可以達到必需的阻燃性，使組合物的物理特性即機械特性的改善成為可能。
上述阻燃成份向樹脂中的添加量，相對于樹脂100份重量為60至150份重量。不足60份重量時效果不充分，而超過150份重量時，組合物的加工性和制品的機械特性顯著降低。優(yōu)選值為80至150份重量的范圍內(nèi)。
也就是說，在作為電線被覆材料和電氣部件使用的場合，作為機械強度的目標，這些塑料材料希望其抗強度為1kg/mm2以上，延伸率為50％以上。在這些強度以下的場合，實用上制品的操作困難。
另外，如前所述，本發(fā)明中的阻燃性成分，相對于復合金屬氫氧化物100份重量而言，添加細碳粉1至20份重量。細碳粉的添加量不足1份重量時，不能得到滿意的阻燃效果，而超過20份重量時，物理特性變差。優(yōu)選希望在1至15份重量的范圍內(nèi)。
通過對于聚烯烴樹脂組合使用作為阻燃性成份的復合金屬氫氧化物和細碳粉，可大幅度地改善聚烯烴組合物的阻燃性，另外可達到低發(fā)煙、低毒性。并且還可改善組合物的機械特性。
以下參照實施例詳細說明本發(fā)明。
實施例1-3作為試驗用的材料，對于低密度直鏈聚乙烯(以下稱作LLDPE)100份重量，加入防老化劑0.2份重量，作為阻燃性成份，添加表1所示數(shù)量的Mg0.98Ni0.02(OH)2和Mg0.95Zn0.05(OH)2以及細碳粉，用摻混機混合后，用Z軸滾筒在130℃下混勻，再于160℃下用壓模成形為1mm厚的片和約3.2mm厚的片，再分別沖切成啞鈴形和長方形作為試驗試樣。對于這些試樣，抗拉試驗的JISC3005為基準，燃燒試驗以UL94VE為基準進行試驗。
比較例1-4作為比較試樣，使用氫氧化鎂Mg(OH)2代替實施例1-3中構成阻燃性成份的復合金屬氫氧化物。對于表1中所示的組合物，制成與實施例1-3同樣的試料進行試驗。
試驗結果示于表2
表1
表2
如同表2表明的那樣，在使用由以式1表示的復合金屬氫氧化物和細碳粉組成的阻燃性成份的場合，大幅度地改善了阻燃性，并且機械強度也達到實用的水平。
與此相反，在使用與細碳粉組合的金屬氫氧化物代替復合金屬氫氧化物的比較例中，如同比較例1-3那樣，金屬氫氧化物的添加量與實施例1-3的復合金屬氫氧化物相同水平的場合，不能得到必要的阻燃性。
另外，如比較例4那樣，為賦予阻燃性而添加120份重量的金屬氫氧化物的場合，可以得到必要的阻燃性，但作為機械特性，抗拉強度為0.91kg/mm2，延伸率為498％，此時不能保持必要的強度，在實用中有障礙。
通過對不含鹵素的聚烯烴樹脂添加規(guī)定量的由復合金屬氫氧化物和細碳粉組成的阻燃劑成份，即使是比過去的金屬氫氧化物的量還要少的量，也可達到令人滿意的阻燃性，而且可達到低發(fā)煙性、低毒性。使金屬氫氧化物的量大幅度減少，可大幅度防止伴隨氫氧化物的大量添加產(chǎn)生的機械特性的劣化。
權利要求
1.低發(fā)煙、低毒性阻燃聚烯烴組合物，其特征在于，相對于聚烯烴樹脂100份重量，添加阻燃性成份60至150份重量組成，該阻燃性成份中，相對于由通式Mg1-xMx+2(OH)2表示的復合金屬氫氧化物100份重量添加細碳粉1至20份重量，式中M+2為由Mn+2、Fe+2、CO+2、Ni+2、Cu+2和Zn+2的二價金屬離子的組中選擇的至少1種，X是滿足0.001≤X≤0.9的數(shù)。
2.權利要求1的低發(fā)煙、低毒性阻燃聚烯烴組合物，其特征在于，在所說的聚烯烴組合物中，上述二價金屬離子M+2為由Ni+2和Zn+2的組中選擇的至少1種。
3.權利要求1至2中任一項的低發(fā)煙、低毒性阻燃聚烯烴組合物，其特征在于，在所說的聚烯烴組合物中，上述阻燃劑成份的添加量為80至130份重量。
4.權利要求1至3中任一項的低發(fā)煙、低毒性阻燃聚烯烴組合物，其特征在于，在所說的聚烯烴組合物中，上述細碳粉的添加量，相對于復合金屬氫氧化物100份重量，為1至15份重量。
5.權利要求1至4中任一項的低發(fā)煙，低毒性阻燃聚烯烴組合物，其特征在于，在所說的聚烯烴組合物中，上述聚烯烴樹脂由聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和乙烯-乙酸乙酯共聚物中選擇的至少一種構成。
全文摘要
低發(fā)煙、低毒性阻燃聚烯烴組合物,其特征在于,相對于聚烯烴樹脂100份重量,添加阻燃性成分60至150份重量組成,該阻燃性成分中,相對于以通式Mg
文檔編號C08L23/00GK1172128SQ9611220
公開日1998年2月4日 申請日期1996年7月27日 優(yōu)先權日1996年7月27日
發(fā)明者木幸彥, 加藤靖, 北野泰典, 栗棲裕文, 小谷登志一, 橫田好明 申請人:達?；瘜W工業(yè)株式會社