[发明专利]阻燃电线

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2004年12月17日提交的美国临时申请序列号60/637,406， 60/637,419和60/637,412的优先权，它们的全部内容在此处引入作为参考。

发明背景

位于发动机机舱中的罩下面的汽车电线通常已经用置于未包覆的铜导 体上的高温绝缘单层绝缘。热塑性聚酯、交联聚乙烯和卤化树脂例如含氟 聚合物、聚氯乙烯长期以来已经满足了对高温绝缘的需要，所述高温绝缘 是在这种不仅要求耐热性、化学耐性、阻燃性和柔性的挑战性环境中所需 要的。

热塑性聚酯绝缘层对气体和油具有杰出的耐性，是机械坚韧的，并且 耐铜催化的降解，但是会由于水解而过早失效。也已经发现，热塑性聚酯 绝缘电线中的绝缘层暴露于热盐水中时会裂开，并且当其经受湿度温度循 环变化(cycling)时会失效。

越来越期望在绝缘层中减小或消除卤化树脂的使用，因为它们对环境 有负面影响。实际上，许多国家开始要求减少卤化材料的使用。但是，因 为许多线材涂覆挤出装置是基于卤化树脂例如聚氯乙烯的规格建造的，所 以任何替代材料必须能够以类似于聚氯乙烯的方式得以处理。

交联聚乙烯已经非常成功地提供了高温绝缘，但是随着对汽车电线的 需求的进展，这种成功可能难以保持。随着更多的电子器件用于现代交通 工具中，汽车中的布线量呈指数增长。布线的急剧增长已经激发了汽车制 造商通过规定减小的绝缘层厚度和规定更小的导体尺寸来减少线材的总直 径。例如，ISO 6722的标准规定，对于横截面积为2.5平方毫米的导体，薄 壁绝缘厚度为0.35毫米，超薄壁绝缘厚度为0.25毫米。

当使用交联聚乙烯时，绝缘壁厚的减小引起困难。对于交联聚乙烯， 当在150℃～180℃的炉温度老化时，较薄的绝缘层厚度导致较短的耐热寿 命。这限制了它们的耐热等级(thermal rating)。例如，具有铜导体和壁厚为 0.75mm的相邻的交联聚乙烯绝缘层的电线是柔性的，并且该绝缘层在暴露 于150℃3000小时之后，当绕心轴弯曲时不会裂开。但是，对于具有壁厚 为0.25mm的交联聚乙烯绝缘层的类似电线，该绝缘层在暴露于150℃3000 小时之后变脆。由这些极其薄的壁的需求产生的有害影响归因于铜催化的 降解，这是工业中广泛认识到的问题。

可用例如锡涂覆铜芯，以防止铜与交联聚乙烯接触，但是涂覆材料和 涂覆工艺的额外成本是昂贵的。此外，许多汽车规格要求铜导体是未包覆 的。也可向绝缘材料中加入稳定剂，也称作金属钝化剂，但是认识到，稳 定剂对具有薄壁厚度的电线仅产生部分保护作用。

已经建议使用双层或三层绝缘材料，其中基于保护性树脂的层被置于 交联聚乙烯和铜导体之间。但是，双层和三层绝缘材料的制造是复杂的， 需要增加的基建费用，并且多层材料产生层间粘合的新问题。

此外，随着绝缘壁厚度减小，阻燃变得越加困难，这至少部分是由于 绝缘层具有更大的表面积/体积比。

因此，需要用于汽车环境中的电线。

发明简述

一种电线满足了上述需要，该电线包括：

导体(conductor)，和

置于该导体表面的护层(covering)，其中该护层包括热塑性组合物，并 且该热塑性组合物包括：

(i)聚(亚芳基醚)；

(ii)高密度聚乙烯；

(iii)嵌段共聚物；和

(iv)有机磷酸酯阻燃剂，

其中该电线具有小于或等于10秒的平均火焰熄灭时间(flame out time)， 基于10个导体尺寸为0.2平方毫米和护层厚度为0.2mm的测试线材，根据 用于导体尺寸小于或等于2.5平方毫米的ISO 6722的标准进行测试，并且 所有10个测试线材都具有小于70秒的火焰熄灭时间。

在另一实施方式中，电线包括：

导体，和

置于该导体表面的护层，其中该护层包括热塑性组合物，该热塑性组 合物包括：

(i)聚(亚芳基醚)；

(ii)高密度聚乙烯；

(iii)嵌段共聚物；和

(iv)有机磷酸酯阻燃剂，其中嵌段共聚物具有大于或等于15重量％的 芳基亚烷基重量加权平均含量(weighted average content)。

在另一实施方式中，在置于电线的导体上的护层中有用的热塑性组合 物包括：