Огнестойкая полимерная композиция, изделие, содержащее композицию, и ее применение

Номер патента: 13847

Опубликовано: 30.08.2010

Автор: Робинсон Джеймс Эллиотт

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Огнестойкая полимерная композиция, включающая в себя:

(A) полиолефин, содержащий полиолефин с молекулярно-массовым распределением Mw/Mn>20;

(Б) соединение, содержащее кремнийорганическую группу; и

(B) неорганический наполнитель.

2. Композиция по п.1, где количество компонента (А) составляет от 30 до 70 мас.% от общей массы полимерной композиции.

3. Композиция по п.1 или 2, где компонент (А) включает полиолефин с молекулярно-массовым распределением Mw/Mn>25.

4. Композиция по любому из пп.1-3, где компонент (А) включает полиолефин со значением параметра разветвленности g' 0,35 или менее.

5. Композиция по любому из пп.1-4, где компонент (А) включает полиолефин с показателем уменьшения вязкости при сдвиге (УВС)eta0,05/eta300 по меньшей мере 70.

6. Композиция по любому из пп.1-5, где компонент (А) включает полиолефин с полярными группами.

7. Композиция по п.6, где полиолефин с полярными группами включает сополимер альфа-олефиновых мономеров по меньшей мере с одним сомономером, выбранным из C1-C6-алкилакрилатов, C1-C6-алкилметакрилатов, акриловой кислоты, метакриловой кислоты и винилацетата, или их иономеры.

8. Композиция по п.6 или 7, где полиолефин с полярными группами присутствует в количестве по меньшей мере 50 мас.% от общей массы компонента (А).

9. Композиция по любому из пп.1-8, где количество компонента (Б) составляет от 1 до 20 мас.% от общей массы полимерной композиции.

10. Композиция по любому из пп.1-9, где компонент (Б) представляет собой кремнийорганическую жидкость, и/или смолу, и/или сополимер этилена и по меньшей мере одного сомономера, который содержит кремнийорганическую группу.

11. Композиция по любому из пп.1-10, где компонент (Б) включает полидиметилсилоксан и/или сополимер этилена и винилполиметилсилоксана.

12. Композиция по любому из пп.1-11, где количество неорганического наполнителя (В) составляет от 20 до 60 мас.% от общей массы полимерной композиции.

13. Композиция по любому из пп.1-12, где неорганический наполнитель (В) не представляет собой ни гидроксид, ни гидратированное соединение.

14. Композиция по любому из пп.1-13, где неорганический наполнитель (В) включает в себя карбонат, оксид и/или сульфат элемента групп 1-13 Периодической системы элементов.

15. Композиция по любому из пп.1-14, где компонент (В) включает в себя карбонат металла.

16. Композиция по любому из пп.1-15, где композиция дополнительно содержит (Г) полипропилен в количестве от 0,1 до 10 мас.% от общей массы композиции.

17. Композиция по п.16, где компонент (Г) обладает скоростью текучести расплава СТР2, измеренной в соответствии с ISO 1133 при 230°С и 2,16 кг, от 0,1 до 15 г/10 мин.

18. Композиция по п.16 или 17, где компонент (Г) включает гетерофазный сополимер пропилена, содержащий гомополимер или сополимер пропилена, в качестве матричного полимера и включенный в него этиленпропиленовый каучук.

19. Изделие, содержащее огнестойкую полимерную композицию по любому из пп.1-18.

20. Провод или кабель, содержащий слой, изготовленный из огнестойкой полимерной композиции по любому из пп.1-18.

21. Применение огнестойкой полимерной композиции по любому из пп.1-18 для изготовления слоя провода или кабеля.

Текст

Смотреть все

(71)(73) Заявитель и патентовладелец: БОРЕАЛИС ТЕКНОЛОДЖИ ОЙ (FI) Робинсон Джеймс Эллиотт (BE) Настоящее изобретение относится к огнестойкой полимерной композиции, содержащей (А) полиолефин, включающий полиолефин с молекулярно-массовым распределением Mw/Mn20; (Б) соединение, включающее кремнийорганическую группу; и (В) неорганический наполнитель, а также к изделию, в частности к проводу или кабелю, содержащему указанную огнестойкую полимерную композицию, и к применению указанной композиции для изготовления слоя провода или кабеля. 013847 Настоящее изобретение относится к огнестойкой полимерной композиции, к изделию, в частности к проводу или кабелю, содержащему указанную огнестойкую полимерную композицию, и к применению указанной композиции для изготовления слоя провода или кабеля. Для улучшения огнестойкости полимеров в области техники известно несколько подходов. Вопервых, известно включение в полимер соединений, содержащих галогениды. Тем не менее, эти материалы обладают тем недостатком, что при сжигании выделяются опасные и коррозийные газы, такие как галогеноводороды. Это также является недостатком огнестойкой полимерной композиции на основе поливинилхлорида (ПВХ). При еще одном подходе огнестойкие композиции включают относительно большие количества,обычно 50-60 мас.%, неорганических наполнителей, таких как, например, гидратированные соединения или гидроксисоединения, которые при сжигании претерпевают эндотермическое разложение и выделяют инертные газы при температурах в интервале от 200 до 600 С. Такие неорганические наполнители включают, например, Al(OH)3 и Mg(OH)2. Тем не менее, недостатками этих огнестойких материалов являются высокая стоимость неорганических наполнителей и ухудшение технологических характеристик и механических свойств полимерной композиции ввиду большого количества наполнителя. При третьем подходе, раскрытом в ЕР 0393959, в композиции используют кремнийорганическую жидкость или смолу вместе с органическим полимером, содержащим сополимер этилена и акриловой кислоты или ацетата и неорганический наполнитель. Хотя такая композиция обладает хорошими огнестойкими свойствами, технологические характеристики композиции все же могут быть улучшены, поскольку часто происходит разрыв экструзионного потока во время экструзии композиции в виде слоя кабеля. Кроме того, качество поверхности экструдированных слоев кабеля часто неудовлетворительно и также может быть дополнительно улучшено. Таким образом, целями настоящего изобретения являются избегание недостатков материалов предшествующего уровня техники и разработка огнестойкой полимерной композиции, которая проявляет сочетание хорошей огнестойкости, хороших технологических характеристик, таких как способность к экструзии, и хороших механических свойств, таких как улучшенное качество поверхности. Настоящее изобретение основано на обнаружении того, что технологические характеристики и качество поверхности полимерной композиции, содержащей органический полимер, соединение, содержащее кремнийорганическую группу, и неорганический наполнитель, могут быть улучшены, если она содержит полиолефин, т.е. гомополимер или сополимер олефина, имеющий высокое молекулярномассовое распределение, обычно выше 20. Таким образом, в изобретении предложена огнестойкая полимерная композиция, содержащая:(B) неорганический наполнитель. Композиция по изобретению проявляет улучшенные технологические характеристики, что может быть видно на основании улучшенного поведения при экструзии, когда композицию экструдируют в виде слоя провода или кабеля. Кроме того, экструдированные слои обладают хорошим/улучшенным качеством поверхности. Предпочтительно композиция свободна от галогенсодержащих и фосфорсодержащих соединений в качестве огнестойких добавок, т.е. такие соединения, если вообще присутствуют, представлены в композиции в количестве менее 3000 ppm. Более предпочтительно композиция полностью свободна от галогенсодержащих соединений. Тем не менее, в частности, соединения, содержащие фосфор, могут присутствовать в композиции в качестве стабилизаторов обычно в количестве менее 2000 ppm, более предпочтительно менее 1000 ppm. В композиции компоненты (А)-(В) и возможный компонент (Г), как описано ниже, могут состоять либо из единственного химического соединения, либо из смеси соединений требуемого типа. Кроме того, когда здесь используют термин "полиолефин" (или "полиэтилен"), подразумевают как гомополимеры, так и сополимеры олефина (или гомополимеры или сополимеры этилена). В композиции по изобретению предпочтительно количество компонента (А) составляет 30-70 мас.% от общей массы полимерной композиции, более предпочтительно 40-60 мас.% от общей массы композиции. Компонент (А) предпочтительно содержит полиолефин, имеющий молекулярно-массовое распределение Mw/Mn20, более предпочтительно 22 и наиболее предпочтительно 25, более предпочтительно состоит из него. Предпочтительно полиолефин (А), имеющий высокое молекулярно-массовое распределение, получают в процессе высокого давления, т.е. обычно под давлением 50 МПа и выше, без использования комплексного катализатора. Кроме того, предпочтительно для получения указанного полиолефина (А) используют автоклавреактор. Кроме того, компонент (А) включает полиолефин, имеющий значение g' 0,35 или менее, более предпочтительно состоит из него.-1 013847 Предпочтительно компонент (А) включает полиолефин, имеющий показатель уменьшения вязкости при сдвиге (УВС) eta0,05/eta300 по меньшей мере 70, более предпочтительно состоит из него. Компонент (А) образован полиолефином, т.е. гомополимером и/или сополимером олефина, предпочтительно этилена. Такие полиолефины включают, например, гомополимеры или сополимеры этилена, пропилена и бутена, а также полимеры бутадиена или изопрена. Подходящие гомополимеры и сополимеры этилена включают полиэтилен низкой плотности, линейный полиэтилен низкой, средней или высокой плотности и полиэтилен очень низкой плотности. Подходящие сополимеры этилена включаютC3-C20-альфа-олефины, C1-C6-алкилакрилаты, C1-C6-алкилметакрилаты, акриловые кислоты, метакриловые кислоты и винилацетаты. Предпочтительными примерами алкил-альфа-олефинов являются пропилен, 1-бутен, 4-метил-1-пентен, 1-гексен и 1-октен. В композиции по изобретению компонент (А) предпочтительно включает полиолефин, имеющий полярные группы, более предпочтительно состоит из него. Полиолефин, более предпочтительно полиэтилен, с полярным сополимером предпочтительно получают путем сополимеризации олефиновых мономеров с полярными сомономерами. Тем не менее, он может быть получен путем привитой сополимеризации полиолефина, например привитой сополимеризации акриловой кислоты, метакриловой кислоты или малеинового ангидрида и полиолефина. Предпочтительно, чтобы полярные группы были введены в полиолефин путем сополимеризации олефиновых мономеров с подходящими сомономерами, несущими полярные группы. Далее предпочтительно, чтобы полярный сополимер включал сополимер олефина, предпочтительно этилена, с одним или более сомономером, выбранным из C1-C6-алкилакрилатов, C1-C6-алкилметакрилатов, акриловых кислот, метакриловых кислот и винилацетата. Сополимер также может содержать иономерные структуры (такие как, например, структуры типов DuPont's Surlyn). Кроме того, предпочтительно, чтобы полярный сополимер представлял собой сополимер олефина/акрилата и/или олефина/ацетата, более предпочтительно этилена/акрилата и/или этилена/ацетата. Кроме того, предпочтительно, чтобы полярный полимер содержал олефин, предпочтительно этилен, с C1-C4-алкилакрилатами, такими как метил-, этил-, пропил- или бутилакрилаты, или с винилацетатом. В особенно предпочтительном воплощении компонент (А) полимерной композиции, применяемой для огнестойкого слоя, предпочтительно содержит по меньшей мере 25 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 35 мас.% и наиболее предпочтительно состоит из сополимера или смеси сополимеров олефина, предпочтительно этилена, с одним или более сомономером, выбранным из группы незамещенных или замещенных акриловых кислот формулы (I) где R представляет собой Н или органический заместитель, предпочтительно R представляет собой Н или углеводородный заместитель. Более предпочтительно тип сомономера выбран из группы акриловой кислоты формулы (I), где R представляет собой Н или алкильную группу, еще более предпочтительно R представляет собой Н илиC1-C6-алкильный заместитель. Особенно предпочтительно, чтобы полярный полиолефин содержал сополимер этилена с акриловым сополимером, таким как сополимер этилена и акриловой кислоты или метакриловой кислоты, и наиболее предпочтительно представлял собой сополимер этилена и метакриловой кислоты. Предпочтительно количество сомономера, несущего полярные группы, в сополимере олефина составляет от 2 до 40 мас.%, более предпочтительно от 4 до 20 мас.% и наиболее предпочтительно от 6 до 12 мас.% В дополнение к олефиновым и другим определенным выше сомономерам, сополимеры также могут содержать другие мономеры. Например, могут быть использованы терполимеры акрилатов и акриловой кислоты или метакриловой кислоты, либо акрилатов с винилсиланами, либо акрилатов с силоксаном,либо акриловой кислоты с силоксаном. Такие сополимеры могут быть сшиты после экструзии, например, путем облучения. Также могут быть использованы сшиваемые силаном полимеры, т.е. полимеры, полученные с использованием ненасыщенных силановых мономеров, имеющих гидролизуемые группы, способные к сшиванию в результате гидролиза и конденсации с образованием силанольных групп в присутствии воды и, возможно, катализатора силанольной конденсации. Кроме того, предпочтительно, чтобы полиолефин с полярными группами составлял по меньшей мере 30 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 50 мас.% и еще более предпочтительно по меньшей мере 70 мас.% компонента (А). Наиболее предпочтительно компонент (А) полностью состоит из полиолефина, имеющего полярные группы. Композиция, кроме того, содержит соединение (Б), содержащее кремнийорганическую группу. В предпочтительном воплощении композиции по изобретению компонент (Б) представляет собой кремнийорганическую жидкость, или смолу, или сополимер олефина, предпочтительно этилена, содержащий по меньшей мере один сомономер, содержащий кремнийорганическую группу, или смесь любых из этих соединений.-2 013847 Предпочтительно указанный сомономер представляет собой винилполисилоксан, такой как, например, виниловый ненасыщенный полибисалкилсилоксан. Кремнийорганические жидкости и смолы, подходящие для применения в настоящем изобретении,известны и включают, например, полиорганосилоксановые полимеры, содержащие химически объединенные звенья силокси, выбранные из группы, состоящей из звеньев R3SiO0,5, R2SiO, R1SiO1,5, R1R2SiO0,5,RR1SiO, R12SiO, RSiO1,5 и SiO2 и их смесей, в которых каждый R независимо представляет собой насыщенный или ненасыщенный одновалентный углеводородный радикал, а каждый R1 представляет собой радикал, такой как R, или радикал, выбранный из группы, состоящей из водорода, гидроксильных, алкокси, арильных, винильных или аллильных радикалов. Полиорганосилоксан предпочтительно имеет среднечисловую молекулярную массу Mn примерно от 10 до 10000000. Измерения молекулярно-массового распределения (MWD) проводили с использованием гель-проникающей хроматографии (ГПХ). В качестве растворителя использовали CHCl3. Использовали комплект колонок Shodex-Mikrostyragel (105, 104, 103, 100 ), рефрактометрический детектор и калибровку по полистиролу с узким интервалом молекулярно-массового распределения (NMWD). Тесты ГПХ проводили при комнатной температуре. Кремнийорганическая жидкость или смола могут содержать наполнители из высокодисперсного диоксида кремния, имеющего тип, обычно применяемый для упрочнения кремнийорганических каучуков, например, до 50 мас.% Сополимеры олефина, предпочтительно этилена и по меньшей мере одного сомономера, содержащего кремнийорганическую группу, предпочтительно представляют собой виниловый ненасыщенный полибисалкилсилоксан или алкилсилоксан, модифицированный акрилатом или метакрилатом:R и R' независимо представляют собой винил, разветвленный или неразветвленный алкил, имеющий 1-10 атомов углерода, арил, имеющий 6 или 10 атомов углерода, алкиларил, имеющий 7-10 атомов углерода, или арилалкил, имеющий 7-10 атомов углерода;R представляет собой водород или алкильную цепь. Такие соединения, например, раскрыты в WO 98/12253, содержание которой включено здесь путем ссылки. Предпочтительно компонент (Б) представляет собой полидиметилсилоксан, предпочтительно имеющий Mn примерно от 1000 до 1000000, более предпочтительно от 200000 до 400000, и/или сополимер этилена и винилполидиметилсилоксана. Эти компоненты (Б) предпочтительны ввиду наличия в продаже. Под термином "сополимер", как его используют здесь, подразумевают сополимеры, полученные путем сополимеризации или привитой сополимеризации мономеров и главной цепи полимера. Предпочтительно, чтобы соединение (Б), содержащее кремнийорганическую группу, присутствовало в композиции в количестве 0,5-40 мас.%, более предпочтительно 0,5-20 мас.%, еще более предпочтительно 0,5-10 мас.% и наиболее предпочтительно 1-5 мас.% от общей массы композиции. Кроме того, предпочтительно, чтобы соединение, содержащее кремнийорганическую группу, было добавлено в таком количестве, чтобы количество кремниевых групп во всей композиции составляло от 1 до 20 мас.%, более предпочтительно от 1 до 10 мас.% Предпочтительно, чтобы неорганический наполнитель (В) присутствовал в композиции в количестве более чем 10 мас.%, более предпочтительно 20 мас.% или более, еще более предпочтительно 30 мас.% или более и наиболее предпочтительно 35 мас.% или более. Кроме того, предпочтительно, чтобы количество неорганического наполнителя (В) в композиции составляло вплоть до 70 мас.%, более предпочтительно вплоть до 60 мас.% и наиболее предпочтительно вплоть до 55 мас.% Компонент (В), т.е. неорганический наполнитель, подходящий для применения в композиции,включает все наполнители, известные в данной области техники. Компонент (В) также может включать смесь любых таких наполнителей. Примерами таких наполнителей являются оксиды, гидроксиды и карбонаты алюминия, магния, кальция и/или бария. Предпочтительно компонент (В) включает неорганическое соединение металла групп 1-13, более предпочтительно группы 1-3, еще более предпочтительно групп 1 и 2 и наиболее предпочтительно группы 2 Периодической таблицы элементов. Используемая здесь нумерация химических групп соответствует системе Международного союза-3 013847 теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), в которой группы Периодической системы элементов пронумерованы с 1 по 18. Предпочтительно неорганический наполнитель (В) включает, более предпочтительно состоит из него, соединение, которое не представляет собой ни гидроксид, ни гидратированное соединение, еще более предпочтительно включает, более предпочтительно состоит из него, соединение, выбранное из карбонатов, оксидов и сульфатов, и наиболее предпочтительно включает, более предпочтительно состоит из него, карбонат. Предпочтительными примерами таких соединений являются карбонат кальция, оксид магния и хунтит Mg3Ca(CO3)4, где особенно предпочтительным примером является карбонат кальция. Хотя неорганический наполнитель (В) предпочтительно не представляет собой гидроксид или гидратированное соединение, он может содержать небольшие количества гидроксида, типично менее чем 5 мас.% наполнителя, предпочтительно менее чем 3 мас.% Например, небольшие количества гидроксида магния могут присутствовать в оксиде магния. Кроме того, хотя наполнитель (В) не представляет собой гидратированное соединение, он может содержать небольшие количества воды, обычно менее 3 мас.% наполнителя, предпочтительно менее чем 1 мас.% Тем не менее, наиболее предпочтительно, чтобы компонент (В) был полностью свободен от гидроксида и/или воды. Предпочтительно компонент (В) огнестойкой полимерной композиции по изобретению содержит 50 мас.% или более чем 50 мас.% карбоната кальция и более предпочтительно состоит из карбоната кальция. Неорганический наполнитель может включать наполнитель, поверхность которого обработана органосиланом, полимером, карбоновой кислотой или солью и т.д., для содействия обработке и обеспечения лучшей дисперсии наполнителя в органическом полимере. Такие покрытия не составляют более чем 3 мас.% от массы наполнителя. Предпочтительно композиции по настоящему изобретению содержат менее чем 3 мас.% металлоорганической соли или полимерных покрытий. Кроме того, другие минеральные наполнители, такие как стекловолокно, также могут составлять часть композиции. В предпочтительном воплощении композиции по изобретению композиция дополнительно содержит (Г) полипропилен в количестве от 0,1 до 10 мас.% относительно общей массы композиции. Предпочтительно количество полипропилена (Г) составляет 0,2 мас.% или более, более предпочтительно 0,3 мас.% или более и наиболее предпочтительно 0,5 мас.% или более от общей массы композиции. Кроме того, предпочтительно, чтобы количество полипропилена (Г) составляло 8 мас.% или менее,более предпочтительно 4 мас.% или менее и наиболее предпочтительно 3 мас.% или менее от общей массы композиции. Кроме того, предпочтительно полипропилен (Г) имеет скорость течения расплава СТР 2, измеренную в соответствии с МОС (Международной организацией по стандартизации) 1133 при 230 С и 2,16 кг,от 0,1 до 15 г/10 мин, более предпочтительно от 0,5 до 10 г/10 мин. Полипропилен (Г) предпочтительно обладает модулем упругости на растяжение, измеренным в соответствии с МОС 527-2, от 800 до 2000 МПа, более предпочтительно от 900 до 1600 МПа. В предпочтительном воплощении полипропилен (Г) представляет собой полипропиленовый гетерофазный сополимер, содержащий полипропиленовый гомо- или сополимер в качестве матричного полимера и включенный в него этиленпропиленовый каучук. Гетерофазный пропиленовый сополимер может быть получен с помощью многостадийного процесса полимеризации пропилена и этилена и возможно альфа-олефина, такого как полимеризация в массе,газофазная полимеризация, полимеризация в суспензии, полимеризация в растворе или их комбинации, с использованием общепринятых катализаторов. Гетерофазный сополимер может быть получен либо в циркуляционных реакторах, либо в комбинации циркуляционного и газофазного реактора. Эти способы хорошо известны специалистам в данной области. Предпочтительный способ представляет собой комбинацию циркуляционного реактора(ов) для суспензионной полимеризации в массе и газофазного реактора(ов). Сначала получают матричный гомополимер или сополимер пропилена либо в циркуляционном реакторе(ах), либо в комбинации циркуляционного и газофазного реактора. Полимер, полученный таким образом, переносят в другой реактор, и дисперсную фазу, этиленпропиленовый каучук получают путем сополимеризации смеси этилена и пропилена с той же каталитической системой, таким образом получая гетерофазную систему, состоящую из полукристаллической матрицы с почти аморфным эластомерным компонентом, диспергированным в ней.Предпочтительно эту стадию полимеризации проводят в виде газофазной полимеризации. Подходящий катализатор для полимеризации гетерофазного сополимера представляет собой любой стереоспецифический катализатор для полимеризации пропилена, который способен полимеризовать и сополимеризовать полипропилен и сомономеры при температуре от 40 до 110 С и под действием давления от 10 до 100 МПа. Подходящими катализаторами являются как катализаторы Циглера-Натта, так и металлоценовые катализаторы.-4 013847 Альтернативно получению гетерофазного сополимера путем последовательного многостадийного процесса, как описано выше, он может быть получен с помощью полимеризации матричного полимера и этиленпропиленового каучука на разных стадиях и смешивания двух полимеров в расплаве."Каучук" и "эластомерный сополимер" в данном контексте используют как синонимы. Этиленпропиленовый эластомерный сополимер может быть получен с помощью известных процессов полимеризации, таких как полимеризация в растворе, полимеризация в суспензии и газофазная полимеризация, с использованием общепринятых катализаторов. Подходящими катализаторами являются как катализаторы Циглера-Натта, так и металлоценовые катализаторы. Полимеризация в растворе представляет собой широко применяемый способ. Этилен, пропилен и каталитические системы полимеризуют в избытке углеводородного растворителя. Стабилизаторы и масла, если их используют, добавляют непосредственно после полимеризации. Растворитель и не прореагировавшие мономеры затем отгоняют с помощью горячей воды или водяного пара или с помощью механического удаления летучих продуктов. Полимер, который находится в форме крошки, высушивают путем обезвоживания на ситах, в механических прессах или сушильных печах. Из крошки формуют прессованные кипы или экструдируют с получением гранул. Процесс полимеризации в суспензии представляет собой модификацию полимеризации в массе. Мономеры и каталитическую систему вносят в реактор, заполненный пропиленом. Полимеризация происходит немедленно с образованием полимерной крошки, которая не растворяется в пропилене. Отгонка пропилена и сомономера завершает процесс полимеризации. Технология газофазной полимеризации состоит из одного или более вертикального аппарата псевдоожиженного слоя. Мономеры и азот в газообразной форме с катализатором подают в реактор и твердый продукт периодически удаляют. Тепло в результате реакции отводят путем использования циркулирующего газа, который также служит для псевдоожижения полимерного слоя. Растворители не применяют, таким образом устраняя необходимость выпаривания, отмывки и высушивания растворителя. Получение этиленпропиленовых эластомерных сополимеров также подробно описано, например,в US 3300459, US 5919877, ЕР 0060090 A1 и в публикации компании EniChem "DUTRAL,Ethylene-Propylene Elastomers", p. 1-4 (1991). Альтернативно могут быть использованы эластомерные этиленпропиленовые сополимеры, которые имеются в продаже и которые удовлетворяют указанным требованиям. Гетерофазный сополимер затем получают путем комбинирования матричного полимера в виде порошка или гранул и эластомерного сополимера в устройстве для смешивания в расплаве. В случае использования полипропиленового статистического сополимера в качестве матричного полимера для гетерофазного сополимера сомономеры предпочтительно представляют собой линейные альфа-олефины или разветвленные альфа-олефины, такие как этилен, бутен, гексен и т.д. В настоящем изобретении наиболее предпочтителен этилен. Содержание сомономеров предпочтительно равно или меньше 10 мас.%, более предпочтительно составляет от 4 до 8 мас.% на основе общей массы полипропиленового статистического сополимера. Тем не менее, матричный полимер предпочтительно представляет собой полипропиленовый гомополимер. Кроме того, гетерофазный сополимер содержит этиленпропиленовый каучук предпочтительно в количестве, равном или меньшем чем 35 мас.%, более предпочтительно от 10 до 20 мас.% на основе общей массы полимера (Г). Этиленпропиленовый каучук предпочтительно имеет содержание пропилена от 40 до 80 мас.%, более предпочтительно от 45 до 60 мас.% на основе общего количества этиленпропиленового каучука. Этиленпропиленовый каучук, кроме этиленовых и пропиленовых мономерных звеньев, может содержать дополнительные альфа-олефиновые мономерные звенья. Тем не менее, предпочтительно, чтобы этиленпропиленовый каучук состоял из этиленовых и пропиленовых мономерных звеньев. Композиция по настоящему изобретению может быть сшиваемой. Хорошо известно, что для сшивания термопластических полимерных композиций используют облучение или сшивающие агенты, такие как органические пероксиды, и, таким образом, композиции по настоящему изобретению могут содержать сшивающий агент в общепринятом количестве. Силановые сшиваемые полимеры могут содержать катализатор силанольной конденсации. В дополнение к компонентам (А)-(Г) композиция по изобретению может также содержать общепринятые ингредиенты полимеров, такие как, например, антиоксиданты или УФ-стабилизаторы в небольших количествах, обычно менее чем 10 мас.%, более предпочтительно менее чем 5 мас.%-5 013847 Огнестойкая полимерная композиция по изобретению может быть получена путем: а) приготовления маточной смеси, включающей соединение, содержащее кремнийорганические группы, добавки и полимер, с последующим компаундированием с неорганическим наполнителем и матричным полимером или б) одностадийного компаундирования всех компонентов. Для смешивания может быть использован обычный аппарат для компаундирования или смешивания, например смеситель Бенбери, двухвалковые вальцы для резинового производства, месильную машину Басса или двухчервячный экструдер. Предпочтительно композицию готовят путем ее смешивания при температуре, которая достаточно высока для размягчения и пластификации полимера, типично при температуре в интервале от 120 до 200 С. Огнестойкие композиции по изобретению могут быть использованы в многочисленных и разнообразных прикладных технологиях и продуктах. Композиции, например, можно отливать, экструдировать или иначе формовать в формы, покрытия и волокна. Настоящее изобретение, таким образом, дополнительно относится к изделию, содержащему огнестойкую полимерную композицию в любом из описанных выше воплощений. В частности, изобретение относится к проводу или кабелю, содержащему слой, изготовленный из огнестойкой композиции в каком-либо из вышеописанных воплощений, и соответственно к применению огнестойкой полимерной композиции в любом из вышеописанных воплощений для изготовления слоя провода или кабеля. Полимерную композицию предпочтительно экструдируют с образованием огнестойкого слоя провода или кабеля. Эту экструзию предпочтительно проводят при производительности технологической линии по меньшей мере 20 м/мин, более предпочтительно по меньшей мере 60 м/мин и наиболее предпочтительно по меньшей мере 100 м/мин. Давление, используемое для экструзии, предпочтительно составляет 50-500 МПа. Далее настоящее изобретение дополнительно проиллюстрировано при помощи примеров. Примеры 1. Методы измерения. а) Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия. Улучшенная гладкость поверхности и сниженное растрескивание расплава были оценены с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии с использованием Leica TCS-SP. Область исследования составляла 500500 мкм, а длина волны лазерного луча составляла 488 нм. В качестве линз использовали НС PL APO 20/0,70, разрешение в направлении ху составляло 279 нм, а в направлении xz - 768 нм. Размер шага в тестах составлял 486 нм. Разрешение z-таблицы составляло 40 нм, z-стандарт (для функции контроля и подтверждения) взят из Rommelwerke при Rmax 0,97 мкм. б) Скорость течения расплава. Скорость течения расплава СТР 2 измеряли в соответствии с МОС 1133 при 190 С и загрузке 2,16 кг для полиэтилена и при 230 С и загрузке 2,16 кг для полипропилена. в) Модуль упругости при растяжении. Модуль упругости при растяжении определяли в соответствии с МОС 527-2. г) Молекулярно-массовое распределение и длинноцепочечная разветвленность. Для определения g' используют нижеописанную методику. Этой методике нужно следовать при определении параметра разветвленности g' в соответствии с настоящим изобретением. Гель-проникающую хроматографию (ГПХ) применяют для определения молекулярной массы (М),молекулярно-массового распределения (Mw/Mn), характеристической вязкости [] и содержания длинноцепочечной разветвленности (ДЦР) g'. Гель-проникающая хроматография, которая также известна как эксклюзионная хроматография по размеру (ЭХ), представляет собой аналитическую методику, при которой молекулы разделяют по размеру. Молекулы большего размера элюируют первыми, а молекулы меньшего размера позже. Молекулы элюируют после уменьшения гидродинамического объема Vh. Он может быть описан как произведение молекулярных масс молекул (М) и их характеристической вязкости []. Принцип универсальной калибровки при ГПХ утверждает, что при данных наборах растворителя и температурных условий, при которых образец полимера разделяется только по механизму размера (без адсорбции или других эффектов), логарифм гидродинамического объема молекулы полимера как функции ее объема (или времени) элюирования идентичен для всех полимеров, линейных или разветвленных. Гидродинамический объем Vh определяют как произведение характеристической вязкости [] и молекулярной массы М-6 013847 Универсальная калибровка не зависит от типа полимера и возможного разветвления полимеров. Серию небольших стандартов используют для того, чтобы обнаружить соотношение между временем удерживания и молекулярной массой. Уравнение Марка-Хоувинка-Сакурады соотносит характеристическую вязкость полимера с его средневязкостной молекулярной массой Mv где [] представляет собой характеристическую вязкость;Mv представляет собой средневязкостную молекулярную массу; К и а представляют собой константы Марка-Хоувинка, которые зависят от типа полимера, раствора и температуры. Путем вычисления логарифма с обеих сторон уравнения можно получить К. График log[] в зависимости от log[Mv] (точные стандарты) позволяет получить наклон и отсечение Если К и а известны и для стандартов, и для образцов, молекулярные массы могут быть определены путем вычисления среднего отношения к их соответствующим константам. При ГПХ используют универсальную калибровку для количественной оценки молекулярномассового распределения. Калибровка основана на узких стандартах для расчета универсальной калибровочной кривой. Вычисляют время удерживания для каждого стандарта (пика рефрактометрии). Эти значения вместе с соответствующей молекулярной массой используют для построения универсальной калибровочной кривой. Программное обеспечение способно строить график зависимости Log вязкости от Log молекулярной массы для рефрактометрического детектора и детектора вязкости. Каждый детектор проводит универсальную калибровку для каждой фракции в пределах хроматограммы полимера. Универсальная калибровка дает истинные результаты по молекулярной массе. Программное обеспечение может определить К и а для стандартов. Рекомендовано использовать приведенные ниже значения. ПС (полистирол): К=9,9510-5a=0,725; ПЭ (полиэтилен): К=3,9210-4 а=0,725. В качестве оборудования использовали хроматограф для гель-проникающей хроматографии моделиWaters 150CVplusW-4412 (см. Waters 150CVplus Viscometer Supplement), оборудованный дифференциальным рефрактометрическим детектором (dRI) и детектором на основе капиллярного вискозиметра, а также тремя колонками НТ 6 Е Styragel (пористый стиролдивинилбензол) фирмы Waters. Калибровку проводили с полистирольными стандартами с различными молекулярными массами, имеющими узкое молекулярно-массовое распределение (а 1116 05002). В качестве подвижной фазы использовали 1,2,4-трихлорбензол (чистота 98,5%) с 0,25 г/л ВНТ, 2-трет-бутил-4-метилфенолом, добавленным в качестве антиоксиданта. Для расчета g' (ДЦР) использовали программное обеспечение Millennium32 Version 4 от Waters. Для полистирольных стандартов, не обладающих длинноцепочечной разветвленностью и, следовательно, представляющих собой линейные (неразветвленные) полимеры, строили графики низкой вязкости, а также для разветвленной полиэтиленовой композиции по изобретению. Затем параметр разветвленности вычисляли из уравнения где []разветвленный представляет собой характеристическую вязкость исследуемого разветвленного полимера;[]линейный представляет собой характеристическую вязкость линейного (неразветвленного) стандартного полимера. е) Показатель уменьшения вязкости при сдвиге. Показатель уменьшения вязкости при сдвиге УВС(eta0,05/eta300) определяли методом динамической реологии в параллельно-пластинчатом вискозиметре. Это свойство может быть измерено как отношение вязкости при двух различных напряжениях сдвига. В настоящем изобретении напряжения сдвига (или G) при 0,05 кПа и 300 кПа используют для расчета УВС(eta0,05/eta300) как меру широты молекулярно-массового распределения где eta0,05 представляет собой комплексную вязкость при G=0,05 кПа иeta300 представляет собой комплексную вязкость при G=300 кПа. Этот показатель измеряли в Physica MCR300 при колебании частоты генерации. Температура составляла 170 С, а диапазон частоты составлял от 0,1 до 500 рад/с. Напряжение устанавливали до 5%.-7 013847 2. Компаундирование композиций. Огнестойкие полимерные композиции были получены путем компаундирования компонентов в месильной машине Басса, 200 мм. Готовили приведенные ниже композиции. Композиция 1: 56 мас.% сополимера этилена и бутилакрилата (БА) с содержанием БА 8,7 мас.%,СТР 2=0,45 г/10 мин, Mw/Mn=50, g'=0,24, УВС(eta0,05/eta300)=102,9; 2 мас.% гетерофазного пропиленового сополимера с 85 мас.% гомополимера пропилена в качестве матрицы и 15 мас.% этиленпропиленового каучука, в котором 7 мас.% составляют этиленовые звенья, в качестве дисперсной фазы, СТР 2=1,3 г/10 мин, d=0,908 г/см 3, модуль упругости при растяжении=1300 МПа; 12 мас.% кремнийорганической маточной смеси с 40 мас.% полисилоксана; 30 мас.% мела; композиция имела d=1,153 г/см 3 и СТР 2=0,46 г/10 мин (190 С, 2,16 кг). Композиция 2: 58 мас.% сополимера этилена и бутилакрилата (БА) с содержанием БА 8 мас.%,СТР 2=0,45 г/10 мин, Mw/Mn=50, g'=0,24, УВС(eta0,05/eta300)=102,9; 12 мас.% кремнийорганической маточной смеси с 40 мас.% полисилоксана; 30 мас.% мела; композиция имела d=1,156 г/см 3 и СТР 2=0,41 г/10 мин (190 С, 2,16 кг). Композиция 3 (сравнительная): 58 мас.% сополимера этилена и бутилакрилата (БА) с содержанием БА 8,1 мас.%,СТР 2=0,45 г/10 мин, Mw/Mn=17, g'=0,41, УВС(eta0,05/eta300)=92,6; 12 мас.% кремнийорганической маточной смеси с 40 мас.% полисилоксана; 30 мас.% мела; композиция имела d=1,140 г/см 3 и СТР 2=0,39 г/10 мин (190 С, 2,16 кг). Композиция 4: 63,75 мас.% сополимера этилена и бутилакрилата (БА) с содержанием БА 8 мас.%,СТР 2=0,45 г/10 мин, Mw/Mn=50, g'=0,24, УВС(eta0,05/eta300)=102,9; 6,25 мас.% кремнийорганической маточной смеси с 40 мас.% полисилоксана; 30 мас.% мела; композиция имела d=1,149 г/см 3 и СТР 2=0,51 г/10 мин (190 С, 2,6 кг). Кабели изготавливали на лабораторной экструзионной линии. Композицию экструдировали на 7 мм нейлоновый трос, а толщина изоляции составляла 1 мм. Использовали трубчатую экструзионную головку, и производительность линии составляла 25 и 50 м/мин. Лабораторная экструзионная линия была оборудована семью температурными зонами (120, 140, 150, 160, 170, 170, 170 С). В приведенной таблице показано отношение поверхности (3D) к площади (2D), которое является мерой качества поверхности, т.е. чем ниже это отношение, тем лучше качество поверхности. Поверхностные области также исследовали визуально и на ощупь. Оценка отношения поверхности (3D) к площади Высокое отношение поверхности (3D) к площади (2D) означает, что поверхность неровная. Таким образом, поверхность композиций по изобретению значительно лучше, чем поверхность сравнительного примера.(B) неорганический наполнитель. 2. Композиция по п.1, где количество компонента (А) составляет от 30 до 70 мас.% от общей массы полимерной композиции. 3. Композиция по п.1 или 2, где компонент (А) включает полиолефин с молекулярно-массовым распределением Mw/Mn25. 4. Композиция по любому из пп.1-3, где компонент (А) включает полиолефин со значением параметра разветвленности g' 0,35 или менее. 5. Композиция по любому из пп.1-4, где компонент (А) включает полиолефин с показателем уменьшения вязкости при сдвиге (УВС)eta0,05/eta300 по меньшей мере 70. 6. Композиция по любому из пп.1-5, где компонент (А) включает полиолефин с полярными группами. 7. Композиция по п.6, где полиолефин с полярными группами включает сополимер альфаолефиновых мономеров по меньшей мере с одним сомономером, выбранным из C1-C6-алкилакрилатов,C1-C6-алкилметакрилатов, акриловой кислоты, метакриловой кислоты и винилацетата, или их иономеры. 8. Композиция по п.6 или 7, где полиолефин с полярными группами присутствует в количестве по меньшей мере 50 мас.% от общей массы компонента (А). 9. Композиция по любому из пп.1-8, где количество компонента (Б) составляет от 1 до 20 мас.% от общей массы полимерной композиции. 10. Композиция по любому из пп.1-9, где компонент (Б) представляет собой кремнийорганическую жидкость, и/или смолу, и/или сополимер этилена и по меньшей мере одного сомономера, который содержит кремнийорганическую группу. 11. Композиция по любому из пп.1-10, где компонент (Б) включает полидиметилсилоксан и/или сополимер этилена и винилполиметилсилоксана. 12. Композиция по любому из пп.1-11, где количество неорганического наполнителя (В) составляет от 20 до 60 мас.% от общей массы полимерной композиции. 13. Композиция по любому из пп.1-12, где неорганический наполнитель (В) не представляет собой ни гидроксид, ни гидратированное соединение. 14. Композиция по любому из пп.1-13, где неорганический наполнитель (В) включает в себя карбонат, оксид и/или сульфат элемента групп 1-13 Периодической системы элементов. 15. Композиция по любому из пп.1-14, где компонент (В) включает в себя карбонат металла. 16. Композиция по любому из пп.1-15, где композиция дополнительно содержит (Г) полипропилен в количестве от 0,1 до 10 мас.% от общей массы композиции. 17. Композиция по п.16, где компонент (Г) обладает скоростью текучести расплава СТР 2, измеренной в соответствии с ISO 1133 при 230 С и 2,16 кг, от 0,1 до 15 г/10 мин. 18. Композиция по п.16 или 17, где компонент (Г) включает гетерофазный сополимер пропилена,содержащий гомополимер или сополимер пропилена, в качестве матричного полимера и включенный в него этиленпропиленовый каучук. 19. Изделие, содержащее огнестойкую полимерную композицию по любому из пп.1-18. 20. Провод или кабель, содержащий слой, изготовленный из огнестойкой полимерной композиции по любому из пп.1-18. 21. Применение огнестойкой полимерной композиции по любому из пп.1-18 для изготовления слоя провода или кабеля.

МПК / Метки

МПК: H01B 3/44, C08L 23/08, C08K 3/26, H01B 7/295, C08L 83/04

Метки: применение, содержащее, изделие, огнестойкая, полимерная, композицию, композиция

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/10-13847-ognestojjkaya-polimernaya-kompoziciya-izdelie-soderzhashhee-kompoziciyu-i-ee-primenenie.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Огнестойкая полимерная композиция, изделие, содержащее композицию, и ее применение</a>

Похожие патенты