[发明专利]含表面改性的非卤化无机填料的聚合物组合物

说明书

发明领域

本发明涉及含表面改性的非卤化无机填料的聚合物组合物和它们在各 种应用，包括线缆和设备中的用途。

现有技术的描述

粒状无机填料例如氢氧化镁和氢氧化铝被广泛用作各种憎水性聚合 物，特别是烯烃类聚合物例如聚乙烯和聚丙烯中的非卤化阻燃剂。

已知由于这些无机填料本性是亲水性的，因此无机填料与该憎水性聚 合物之间的相互作用差。此差的相互作用使得引入这些无机填料的聚合物 在机械和物理性能方面出现问题。这些物理问题的一些表现为降低的拉伸 应力和模量、增加的伸长率(即应变)和增加的熔体流动性能。

这些问题因无机填料通常以高量，即超过聚合物重量的50％使用而加 剧。在如此高的引入量下，这些无机填料甚至进一步地控制聚合物的化学 和机械性能。

为了缓和这些问题，通常用表面改性剂将粒状无机填料进行表面处理 以使得它们与聚合物基质较为相容。已使用的一些表面改性剂包括脂肪酸、 马来酸酐改性的聚合物、有机硅烷和硅树脂。

例如，Eduardo等的公开的PCT申请No.WO/9905688、Eichler等的美 国专利No.6,576,160、Schaeling等的美国公开的申请No.2004/0127602和 Fukatani等的美国专利No.6,924,334披露了用各种表面改性剂，包括硅烷表 面处理的粒状氢氧化镁。

然而，仍然需要可以阻燃量引入聚合物中同时赋予较少或没有上述不 希望的物理效果的方式来改性的粒状无机填料，特别是氢氧化镁无机填料。 还需要提高无机填料在这类聚合物中的重量百分比而没有常见的物理性能 恶化。

另外，目前本领域中使用的无机填料无论表面改性与否都通常是高度 吸湿性的，因此在储存和加工期间吸收显著数量的水。在这些无机填料中 吸收的水进一步使得引入这些吸水的无机填料的聚合物在物理性能方面出 现问题。因此，还特别需要含有更耐水的无机填料的聚合物。

发明简述

已经惊奇地发现，通过在含有1-3个碳原子的烃基的短链有机硅烷表面 改性剂与含有8-12个碳原子的烃基的长链有机硅烷表面改性剂之间意想不 到的协同效应，在无机填料表面上短链有机硅烷醇基团与长链有机硅烷醇 基团的临界摩尔比内，与仅由短链有机硅烷或长链有机硅烷之一表面改性 的这类无机填料的化学性能相比，无机填料的化学性能可以显著改进。与 含有仅用短链或长链有机硅烷之一表面改性的无机填料的聚合物相比，该 改进的无机填料当引入聚合物中时赋予填充的聚合物在物理性能方面以显 著改进。

更具体地，本发明的一种实施方案涉及烯烃衍生的聚合物，该聚合物 中引入一定数量，优选阻燃有效量的具有与二价或三价金属离子相连的氢 氧根的粒状无机填料核，该粒状无机填料核在其表面上具有(i)一个或多 个短链有机硅烷醇基团，各自具有1-3个硅连接的短链烃基，该烃基独立地 具有1-3个碳原子，和(ii)一个或多个长链有机硅烷醇基团，具有1-3个 硅连接的直链或支化、饱和或不饱和的长链烃基，该烃基独立地含有8-12 个碳原子，其中该长链有机硅烷醇基团的存在量占长链和短链有机硅烷醇 基团总摩尔量的至多约55mol％。

在另一种实施方案中，长链有机硅烷醇基团的存在量控制在最小量等 于或大于长链和短链有机硅烷醇基团总摩尔量的约3mol％和最大量至多约 55mol％的范围。在另一些实施方案中，长链有机硅烷醇基团的存在量控制 在最小量等于或大于长链有机硅烷醇基团和短链有机硅烷醇基团的总摩尔 量的约6mol％和最大量至多约50mol％或45mol％或40mol％的范围。

本发明有利地使得非卤化无机填料组合物例如氢氧化镁能以阻燃有效 量包括在聚合物组合物中，同时减轻或防止这些无机填料对这类聚合物已 知的有害物理影响。这些改进的无机填料还将使得它们在这类聚合物中的 重量百分比能够增加而没有常见的物理性能恶化。

附图简述