[发明专利]无卤素阻燃热塑性组合物

说明书

发明领域

本发明涉及由组合物制成的制品，所述组合物包含无卤素阻燃热塑性组合物，所述热塑性组合物对碱性电解液(electrolytes)具有极好的耐化学性。

发明背景

聚丙烯(PP)是在工业中使用最为广泛的聚合物之一。对于很多应用如电力、电子、建筑、电信、器具等来说，有利的是使这些应用成为阻燃性的。近几十年来，各种PP阻燃技术已被发展并普遍地用于工业中。最老的技术基于卤化有机化合物与协同剂相结合，所述协同剂典型地为溴化体系(即十溴二苯醚)和三氧化二锑。这些体系的主要缺点源于燃烧过程中产生烟尘的毒性。

水合金属化合物如三氧化二铝或氢氧化镁的使用是潜在的无卤素解决方案，但是需要很高的含量，即大于60％，这给关键性能如机械和冲击强度等带来有害影响。最近，基于泡沸体系的多磷酸铵(APP)、典型地基于APP/季戊四醇/三聚氰胺化合物的三元共混物已得到开发，并作为聚丙烯的高效无卤素阻燃解决方案被商业化。烷基二胺磷酸盐也是已知的用于聚丙烯的有效阻燃解决方案，但其正常起效也需要高含量(＞30％)。这些体系的另一个问题是它们仅能够在1.6mm或更高厚度达到UL94 V0等级。

电池外壳典型地由塑料和聚丙烯化合物制造，并且由于它们适度的成本、良好的机械性能、良好的冲击强度及有效强度、易加工性能、以及对流体如碱性或酸性电解液极好的耐化学性，而具有良好的匹配。阻燃性是关键要求，对于电池外壳和对于内部结构零件如载板、终端边缘保护器和终端盖板来说，典型地为1.6mm或更高厚度的UL94 V0。由于新的法规趋势，高度优选无卤素体系，其基于阻燃剂(FR)不应该负面地与电池电化学相互影响的事实；这意味着FR体系应该对电解液表现出高度的耐化学性(化学惰性)，并且不应该从外壳渗移到电解液中，和/或FR体系不应该干扰电化学过程。

带有溴代阻燃剂的聚丙烯化合物将达到电池外壳的所有要求，但最大的缺点是达不到由工业趋势所更多要求的无卤素ECO-FR要求。同样，由于机械性能的损失，也由于它们的加入似乎对电解液性能具有负面影响，金属水合物明显地不是聚丙烯中的选择。

美国专利申请2002/0155348 A1披露了用于电池外壳的基于APP体系的无卤素阻燃聚丙烯组合物，仅限于酸性电池。PCT申请WO2005/076387 A2披露了适用于电池外壳的泡沸阻燃高分子组合物，其中组合物包含聚烯烃、含氮气体发生剂如三聚氰胺氰尿酸盐或多磷酸铵化合物、和水蒸气发生剂如氢氧化镁。美国专利5,137,937包含使用C₂-C₈烷基二胺磷酸盐作为聚丙烯中的有效泡沸阻燃体系。

基于APP的体系提供无卤素选择，并且由于它们对酸良好的耐化学性基于APP的体系似乎是酸性电池(铅，稀硫酸)的潜在解决方案。然而，它们不是碱性电池的可行性选择，这是由于它们在碱性介质中的溶解性。

因此，需要可以用于各种应用，如电池外壳应用的无卤素聚丙烯组合物，其中所述组合物具有良好的机械性能和燃烧性能以及对碱性电解液良好的耐化学性。

发明概述

本发明提供阻燃热塑性组合物，其包括三聚氰胺二胺磷酸盐、任选的基于稠合三嗪衍生物的含氮化合物、任选的增强填料；其中所述组合物对碱性介质有极好的耐化学性。因而，组合物能够用于电池外壳应用以及对碱性介质具有耐化学性的无卤素阻燃组合物具有效用的其它应用中。

本申请披露具有耐化学性的阻燃制品，其包括a)热塑性树脂，b)10-50wt％的C₂-C₈三聚氰胺二胺磷酸盐，和c)0-20wt％的含氮化合物，所述含氮化合物选自三聚氰胺的缩合产物、或三聚氰胺缩合产物与磷酸的反应产物、或其混合物；其中所述组合物对碱性电解液具有极好的耐化学性。

本申请还披露了用于电池外壳的阻燃组合物的制备方法，包括以下步骤：共混a)热塑性树脂，b)10-50wt％的C₂-C₈三聚氰胺二胺磷酸盐，和c)0-20wt％的含氮化合物，所述含氮化合物选自三聚氰胺的缩合产物、或三聚氰胺缩合产物与磷酸的反应产物、或其混合物；以及模塑所得聚合物组合物。

本申请还披露了由阻燃组合物制成的电池外壳，所述组合物包括a)丙烯的均聚物或丙烯与乙烯的共聚物，b)10-50wt％的C₂-C₈三聚氰胺二胺磷酸盐，和c)0-20wt％的含氮化合物，所述含氮化合物选自三聚氰胺的缩合产物、或三聚氰胺缩合产物与磷酸的反应产物、或其混合物；其中所述组合物对碱性电解液具有极好的耐化学性。