[发明专利]阻燃性硅橡胶电线和电缆涂层组合物

说明书

本发明涉及阻燃性改进的可固化硅橡胶组合物。更具体地，本发明涉及用作传输介质风室电缆的绝缘和护套材料用的硅橡胶。所得的传输介质风室电缆具有工业标准可接受的低火焰蔓延和低生烟性能。此外，由于这些组合物不含卤素，因此预期它们的燃烧副产物具有较低的毒性和腐蚀性。

发明背景

在许多建筑的结构中，吊顶位于例如由水泥构成的结构层板之下。照明设施以及其它设施位于吊顶之下。吊顶和悬挂吊顶的结构层之间的空间起作加热和冷却系统部件的回气风室的作用，同时便于安装通信电缆，包括电话、计算机、控制、报警和相关系统用的数据和信号电缆。这些风室连续地贯穿于每一层的长和宽方向是常见的。同样，若在计算机房升高的地板之下的空间与管道或风室相连，则它也被认为是风室。

通常国家电气规程(the National Electrical Code(NEC))要求风室中的电缆应封闭在金属导管之内。然而，NEC对这一要求允许某些例外，只要这种电缆经独立的测试机构，如Underwriters Laboratories(UL)测试并核准具有适宜的低火焰蔓延和生烟特性即可。

电缆的火焰蔓延和生烟用UL 910，用在通风空间中的电缆和光导纤维电缆的火烟特性的标准测试方法(Standard Test Method for Fireand Smoke characteristics of Electrical ang Optical-Fiber Cables used inAir-Handling Spaces)进行测定。UL 910也称作NFPA 262测试，被认为是最困难的性能测试。Hirshler在“对电缆耐火测试之间相关性的分析及如何使用该信息用于火灾评价”(“Analysis of and PotentialCorrelations Between Fire Tests for Electrical Cables，and How to UseThis Information for Fire Hazard Assessment”)，火技术(FireTechnology)，Vol.33，No.4(1977)中描述了各种用于评价电缆火灾危险的测试方法，这里将其引入作为测试方法内容的参考。Steiner隧道试验是相当苛刻的，因为它将高热流与长持续时间结合起来。目前，热塑性材料如高填充的聚氯乙烯(PVC)和氟聚合物如FEP，通过了Steiner隧道试验。然而氟聚合物材料在一定程度上是难以加工的。而且某些含氟材料具有相对较高的介电常数，这使得它们对于通信介质而言是不受欢迎的。

而且，PVC和氟聚合物如FEP是含卤素的材料。人们一直希望克服某些由于使用含卤素的材料，如氟聚合物和聚氯乙烯(PVC)而产生的问题。这些材料在燃烧中具有不希望的腐蚀水平。若使用氟聚合物，在热的影响下会产生氟化氢，导致腐蚀。对于PVC，会产生氯化氢。

已知聚硅氧烷，特别是非卤化的聚二甲基硅氧烷具有耐火和耐热性。聚硅氧烷在圆锥量热器中燃烧时，与有机化合物相比具有相对较低的峰值放热速率、总的放热量、平均一氧化碳生成速率和平均生烟速率。例如参见Fu-Yu Hshieh and Robert R.Buch，“聚硅氧烷的受控环境圆锥量热器、中等规模的量热器及圆锥腐蚀检定计的研究”(“Controlled-atmosphere Cone Calorimeter，Intermediate-scaleCalorimeter，and Cone Corrosimeter Studies of Silicones)，防火国际会议论文集(Proc.Int.Conf.Fire Safety)，Vol.23，p213-239(1997)”。硅橡胶组合物在电线和电缆中用作护套也是公知的，并且通常比氟聚合物更便宜。然而硅橡胶配料以前没有通过UL 910测试，并且现在还不能够被认可在风室中使用。例如聚硅氧烷目前还没有列在对于电缆材料的UL 1581规范中。据信这部分地是由于它在暴露于高热流速率下所具有的较差的成焦化物特性。许多用于电缆涂层的硅橡胶组合物的表面在燃烧时破碎，暴露了未燃烧的聚合物和基质，使得火焰蔓延。由于这些特性，目前还没有聚硅氧烷被认可用于涂敷风室电缆。能够使用非卤化的聚二甲基硅氧烷组合物作为风室电缆涂层，将提供比氟聚合物更便宜的、非腐蚀性的材料。