[发明专利]阻燃聚合物组合物

说明书

技术领域

本发明涉及包含可交联的三元共聚物、金属碳酸盐填料和硅氧烷流体或胶体的阻燃聚合物组合物，所述可交联的三元共聚物含有乙烯单体单元、含有硅烷基的共聚单体单元和含有极性基团的共聚单体单元。本发明还涉及生产所述聚合物组合物的方法，涉及具有包括所述的聚合物组合物的层的电缆和/或电气设备，以及它们的用途。

背景技术

典型的电力电缆或电线通常包括在电缆芯中的一个或多个导体，所述电缆芯被一层或多层聚合物材料的绝缘层或护套包围。所述芯通常是铜或铝，但也可以是非金属的，所述芯由许多不同的聚合物层包围，每层聚合物层都起到特定功能，例如半导电屏蔽层、绝缘层、金属带屏蔽层和聚合物护套。每层都可以提供多于一种的功能。例如，低压电线或电缆通常被既作为绝缘层又作为外护套的单一聚合物层包围，而中压到特高压电线和电缆通常由至少单独的绝缘层和护套层包围。电力电缆芯可以例如被第一聚合物半导体屏蔽层、聚合物绝缘层、第二聚合物半导体屏蔽层、金属带屏障和聚合物护套包围。

各种各样的聚合物材料已用作用于电缆的电绝缘和屏蔽材料。

这样的聚合物材料除了具有适当的介电性能，还必须承受并必须大幅保留它们的初始性能以在多年的使用中具有有效的并安全的性能。

这样的材料还必须符合如国际标准所规定的严格的安全要求。特别地，单根电缆或电缆束，自身决不能燃烧或传导火焰；电缆的燃烧气体必须尽可能对人体无害，所形成的烟雾和燃烧气体不能使逃生路线模糊或具有腐蚀性。

例如，在光伏装置中使用的电缆暴露于各种大气条件下，特别是紫外线辐射、湿度和温度的突然变化下。出于这个原因，除了满足安全性和防护性要求之外，光伏电缆还必须具有保证其不停运转的特定的机械抗阻性能。

在光伏装置中，光伏电池收集太阳辐射并转换成电流，并通过联接输送到反用换流器，所述反用换流器将连续的电流转换成交流电以输入网络。产生的功率将取决于安装的模块的数目，对此，电缆的范围必须覆盖所有可能性。

阻燃剂是在抑制或抵抗火势蔓延的聚合物中使用的化学品。为提高将被用于电线或电缆中的聚合物组合物的阻燃性，首先将含有卤化物的化合物加入到聚合物中。然而，这些化合物具有燃烧时释放诸如卤化氢的有害、腐蚀性气体的缺点。

随后，一种在不含卤素的聚合物组合物中实现高阻燃性的方法为添加大量(典型地为50-60wt％)的无机填料，例如水合化合物和羟基化合物。这样的填料(包括Al(OH)₃和Mg(OH)₂)在200至600℃的温度下吸热分解，释放出惰性气体。使用大量填料的缺点是使加工性和聚合物组合物的机械性能劣化。

EP393959公开了一种实质上不含卤素化合物，而含有有机金属、硅氧烷流体或胶体以及无机填料的阻燃聚合物组合物，所述有机金属包含乙烯与选自由丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸、甲基丙烯酸和乙酸乙烯酯组成的组中的一种或多种共聚单体的共聚物。所述专利还涉及所谓的北欧化工CaSiCo体系(Borealis CaSiCo system)。但是，所述体系不满足破碎抗性测试，因此，不能用于UL1581卧式应用工业和商业建筑的应用。此外，对于工业和商业电缆的美国标准UL44和各标准要求电缆交联。因此，对于CaSiCo体系，需要考虑一个额外的步骤，即添加交联剂。更进一步地，CaSiCo体系的滴落现象是相当显著；这意味着在火灾事件中，滴落可能会促使电缆周围的其它电缆或元件着火。

发明内容

本发明人发现：通过提供一种包含硅氧烷流体或胶体以及矿物填料、三元共聚物的聚合物组合物，所述三元共聚物含有乙烯单体单元、含有硅烷基的共聚单体单元和含有除硅烷基之外的极性基团的共聚单体单元，可以改善所述聚合物组合物的模塑或挤出制品的阻燃性能和机械性能。

特别地，为了满足对于电线、电缆和软线的美国UL44标准，必须满足临界测试，例如破碎抗性和水平燃烧测试。

根据本发明的聚合物组合物具有如下优点：实质上无有害气体排放，并结合了优异的阻燃性能和非常良好的机械性能。

特别地，用本发明的组合物能够改善破碎抗性的要求。此外，不需要额外的添加交联剂的步骤，因为所述三元共聚物已经包含交联的前体。当本发明的组合物是交联的时，未观察到滴落，得到优异的阻燃性能。

因此，本发明的一个目的是提供一种阻燃聚合物组合物，所述聚合物组合物包含：

(A)可交联的三元共聚物，所述三元共聚物包含乙烯单体单元、含有硅烷基的共聚单体单元和含有极性基团的共聚单体单元；

(B)金属碳酸盐填料；