BRPI0905902B1 - composição de poliofelina/poliuretano termoplástico retardadora de chama, cabo e artigo extrudado - Google Patents

Abstract

composição de poliolefina/poliuretano termoplástico retardadora de chama, cabo e artigo extrudado a presente invenção é uma formulação de poliolefina/poliuretano termoplástico retardadora de chama feita a partir de ou contendo uma poliolefina, um poliuretano termoplástico, e uma composição retardadora de de chamas de polifosfato. o sistema inventado alcança alongamentos de > 400% e resistências à tração de > 1500 psi enquanto que a mesma poliolefina alcançou apenas 100% de alongamento e < 1000 psi de resistência à tração. ademais, a presente invenção exibe desempenho de extrusão de fita melhorado comparativamente com uma composição de tpu apenas comparável, indicando capabilidade de reologia de fundido/fabricação melhorada para aplicações de extrusão.

Description

"COMPOSIÇÃO DE POLIOLEFINA/POLIURETANO TERMOPLÁSTICO RETARDADORA DE CHAMA, CABO E ARTIGO EXTRUDADO" [0001] Esta invenção refere-se a formulações retardadoras de chamas para aplicações em fios e cabos. Especificamente, ela se refere a formulações de poliolefina/poliuretano termoplástico retardadoras de chamas, livres de halogênio para encapamento de fios, encapamento de cabos, folhas extrudadas, e perfis extrudados.

[0002] Compostos de poliolefinas baseados em hidrato metálicos e compostos de poliolefinas baseados em intumescentes não alcançam simultaneamente propriedades anti-chamas e mecânicas requeridas pela indústria. Notadamente, a adição de cargas retardadoras de chamas a carregamentos de 40-50 por cento para alcançar bom desempenho no ensaio de queima causará que o composto de poliolefina resultante tenha propriedades mecânicas pobres. Assim, seria desejável prover uma composição de poliolefina com excelentes propriedades mecânicas, tais como alto alongamento, alta flexibilidade (baixo módulo) , boa resistência à tração, e temperatura de deformação melhorada em como excelente desempenho de queima. [0003] Para este fim, a composição presentemente inventada é provida, compreendendo uma poliolefina, um poliuretano termoplástico, e um retardador de chamas de polifosfato, intumescente. Especificamente, a presente invenção atinge um alongamento > 400% e cargas de ruptura > 1500 psi enquanto a mesma olefina alcançou apenas 100% de alongamento e < 1000 psi de resistência à tração. Ademais, a presente invenção exibe desempenho de extrusão de fita melhorada comparativamente com uma composição de apenas TPU comparável, indicando reologia de fundido/ capabilidade de fabricação melhoradas para aplicações de extrusão. A presente invenção é particularmente útil na preparação de encapamentos de fios e cabos e outros artigos extrudados, tais como folhas e perfis. [0004] A composição da presente invenção compreende uma poliolefina, um poliuretano termoplástico, e uma composição retardadora de chamas de polifosfato, intumescente. Preferivelmente, a composição descrita é livre de halogênio. [0005] A poliolefina poderá ser polar, não polar, ou uma mistura destes. A poliolefina estará presente em uma quantidade de cerca de 5 a cerca de 90 por cento em peso. [0006] Poliolefinas polares adequadas incluem (i) copolímeros de etileno e um éster insaturado, (ii) copolímeros de etileno e um ácido insaturado tal como ácido acrílico ou metacrílico, (iii) copolímeros de etileno e um vinil silano (por exemplo, viniltrimetoxissilano e viniltrietoxissilano) , e (iv) interpolímeros de quaisquer destes comonômeros. Preferivelmente, a poliolefina é um copolímero polar de etileno e um éster insaturado.

[0007] A porção do copolímero atribuída ao comonômero de éster poderá ser na faixa de cerca de 5 a cerca de 50 por cento em peso com base no peso do copolímero, e é preferivelmente na faixa de cerca de 15 a cerca de 40 por cento em peso. O índice de fusão dos copolímeros de etileno/éster insaturado poderá ser na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 50 gramas por 10 minutos.

[0008] Quando o éster saturado for um acrilato de alquila ou um metacrilato de alquila, os grupos alquila poderão ter 1 a 8 átomos de carbono e preferivelmente terão 1 a 4 átomos de carbono. Exemplos dos acrilatos e metacrilatos são acrilato de etila, acrilato de metila, metacrilato de metila, acrilato de t-butila, acrilato de n-butila, e acrilato de 2-etilhexila.

[0009] Quando o éster insaturado for um carboxilato de vinila, o grupo carboxilato poderá terá de 2 a 8 átomos de carbono e preferivelmente de 2 a 5 átomos de carbono. Exemplos dos carboxilatos de vinila são acetato de vinila, propionato de vinila, e butanoato de vinila.

[0010] Poliolefinas não polares adequadas incluem (i) homopolímeros de etileno, (ii) copolímeros de etileno e uma ou mais alfa-olefinas e, opcionalmente, um dieno, (iii) copolímeros de etileno com monóxido de carbono, propileno, e buteno, (iv) homopolímeros de propileno, (v) copolímeros de propileno e outras definas, e (vi) terpolímeros de propileno, etileno, e dienos.

[0011] Polímeros de poliuretano termoplásticos são conhecidos na técnica e são tipicamente obtidos pela reação de um poliol terminado por hidroxila linear, um diisocianato orgânico, e um extensor de cadeia. Poliuretanos termoplásticos (TPUs) úteis na presente invenção incluem poliéster TPUs e poliéter TPUs.

[0012] Notavelmente, os poliéster TPUs poderão ser feitos com di-ácidos tais como ácido adípico e dióis, tais como etileno glicol, propano diol, e butano diol enquanto que poliéter TPUs poderão ser feitos com polióis de óxido de polietileno, óxido de propileno, e óxido de butileno. O TPU estará presente em uma quantidade de cerca de 0,1 a 95 por cento em peso.

[0013] A composição retardadora de chamas de polifosfato, intumescente é uma mistura de (i) um polifosfato contendo nitrogênio, intumescente e (ii) um co-aditivo de melamina ou derivado de melamina. Preferivelmente, o polifosfato contendo nitrogênio, intumescente é polifosfato de piperazina. Como um retardador de chamas intumescente, o polifosfato contendo nitrogênio possui a característica de intumescer quando exposto a uma chama. 0 retardador de chamas de polifosfato, intmescente estará presente em uma quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 70 por cento em peso.

[0014] A composição da presente invenção poderá adicionalmente compreender outros retardadores de chamas livres de halogênios, tais como óxidos metálicos, hidratos de óxidos metálicos, carbonatos metálicos, um carbonato mais um ácido ou material gerador de ácido, cimento, uréia, e poliálcoois.

[0015] A composição poderá adicionalmente compreender outros polímeros tais como polímeros não olefínicos, poli(cloreto de vinila), copolímeros em bloco de éster-éter, copolímeros em bloco de éster/amida, copolímeros de bloco de definas, e plásticos de engenharia tais como policarbonatos, polissulfonas, e poliimidas. A composição poderá também adicionalmente compreender outros aditivos tais como minerais e peróxidos.

[0016] Em uma outra concretização, a presente invenção é um cabo compreendendo um ou mais condutores elétricos ou um núcleo de um mais condutores elétricos, cada condutor ou núcleo sendo contornado por uma camada de retardador de chamas compreendendo a composição de poliolefina/ poliuretano termoplástico retardadora de chamas descrita aqui.

[0017] Em ainda uma outra concretização, a presente invenção é um artigo extrudado compreendendo a composição de poliolefina/poliuretano termoplástico retardadora de chamas descrita aqui.

Exemplos [0018] Os seguintes exemplos não limitativos ilustram a invenção.

Ensaios (1) Carga de Ruptura (psi); (2) Resistência à Tração @ Pico (psi); (3) Resistência à Tração @ Ruptura (psi); (4) Alongamento na Ruptura (%); (5) Módulo Secante a 1% (psi); (6) Módulo Secante a 2% (psi); (7) Módulo Secante a 5% (psi); (8) Propriedade de Queima de Marca de Não Queima ("Not Burn Flag"); (9) Tempo até Marca ("Flag") (seg); (10) Propriedade de Queima de Tempo Total (seg); (11) Não Plenamente Queimado ("Not Fully Burned"); (12) Não Carbonizado (mm abaixo da marca) (13) Nenhum Gotejamento de Chama; (14) Alto Fluxo de Fundido, onde 1 nenhum fluxo (melhor), 5 alto fluxo; e (15) Classificação Final**, Melhor (l)>>Pior (5), onde #1 nenhum gotejamento de chama; #2 comprimento da carbonização; #3a Nenhum fluxo de fundido; #3b nenhuma queima até marca; #3c tempo até marca.

Ensaio de Queima [0019] Os ensaios de queima foram realizados por um ensaio de tira de ignição UL94 perpendicular de 45 seg @ fundo. Os corpos de prova para o ensaio foram preparados para serem uma tira de 100 mils de uma placa de 75 mils com fio embutido e 8" de comprimento.

Composições Exemplificadas [0020] Os corpos de ensaio foram preparados usando os seguintes componentes: (1) PELLETHANEMR 2102-75A poliuretano termoplástico de poliéster de caprolactona, tendo uma Dureza Shore A de 77A, uma densidade relativa de 1,17, e comercialmente disponível da The Dow Chemical Company. (2) PELLETHANEmr 2103-80AE poliuretano termoplástico de poliéter, tendo uma Dureza Shore A de 82A, uma densidade relativa de 1,17, e comercialmente disponível da The Dow Chemical Company; (3) ELVAXmr 40L-03 copolímero de etileno/acetato de vinila tendo um teor de acetato de vinila de 40 por cento e um índice de fusão de 3 dg/m medido a 190 graus Celsius e 2,16 kg, comercialmente disponível da E.I. DuPont de Nemours and Company. (4) FP-2100mr retardador de chamas baseado em polifosfato contendo nitrogênio, intumescente, que é uma mistura de polifosfato de piperazina e um composto de ácido fosfórico e comercialmente disponível da Amfine Chemical Corporation e Adeka Corporation.

[0021] A tabela 1 mostra dois exemplos comparativos (ex. comp. 1 e 2) e três exemplos da presente invenção (exemplos 3-5). Cada quantidade é mostrada então por cento em peso. [0022] Propriedades mecânicas desejadas incluem um a resistência à tração > 1500 psi e alongamento > 200 por cento. Para desempenho de retardamento de chama, um atributo de chama global de 2 ou menos é aceitável.

REIVINDICAÇÕES

Claims (6)

1. Composição de poliolefina/poliuretano termoplástico retardadora de chama, caracterizada pelo fato de compreender: (a) 5 a 90 por cento em peso de uma poliolefina que é um copolímero de etileno/éster insaturado que tem um teor de comonômero de éster dentro de uma faixa de 5 a 50 por cento em peso do copolímero; (b) um poliuretano termoplástico; e (c) uma composição retardadora de chamas de polifosfato, intumescente que compreende: (i) um polifosfato contendo nitrogênio, intumescente; e (ii) um co-aditivo de melamina ou derivado de melamina.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ser livre de halogênios.

3. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de o poliuretano termoplástico estar presente em uma quantidade a partir de 0,1 por cento em peso a 95 por cento em peso, e a composição retardante de chamas de polifosfato intumescente estar presente em uma quantidade a partir de 0,1 por cento em peso a 70 por cento em peso.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o polifosfato contendo nitrogênio, intumescente ser selecionado do grupo consistindo de polifosfato de amônio e polifosfato de piperazina.

5. Cabo, caracterizado pelo fato de compreender um ou mais condutores elétricos ou um núcleo de um ou mais condutores elétricos, cada condutor ou núcleo sendo contornado por uma camada retardadora de chamas compreendendo a composição de poliolefina/poliuretano termoplástico retardadora de chamas, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.

6. Artigo extrudado, caracterizado pelo fato de compreender a composição de poliolefina/poliuretano termoplástico retardadora de chamas, conforme definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 4.