[发明专利]含火焰抑制剂的聚合物组合物

说明书

本发明涉及一种聚合物组合物，它包括聚合物和基于a)至少一种单‑、二‑和/或三‑羧酸，b)至少一种多磷酸、焦磷酸和/或磷酸，c)碱金属或碱土金属的氢氧化物或盐的混合盐形式的火焰抑制剂，其中a)和c)形成羧酸盐，以及b)和c)形成磷酸盐，和任选地d)碱金属或碱土金属的碳酸盐。该混合盐的平均粒度范围为0.2至50μm，和结晶水含量为至少5wt％。该混合盐的存在量为全部组合物重量的5‑70％。该聚合物组合物可进一步包括一种或多种添加剂。

本发明涉及一种聚合物组合物，它包括聚合物，以及基于至少一种羧酸盐和至少一种磷酸盐，碱金属或碱土金属的氢氧化物或盐，和任选地碳酸盐的混合盐形式的火焰抑制剂，和一种或多种添加剂。

在全球塑料工业中对火焰抑制剂存在显著的需求，因为聚合物树脂典型地具有非常有害的燃烧特征。它们在相对低温下，具有高的可燃性，和当暴露于火焰下时，聚合物开始滴落，滴落起到火焰蔓延的作用，从而释放大量的烟雾和有毒气体。

本领域公知，可通过掺入火焰抑制剂，降低聚合物树脂的可燃性。市场上可获得具有火焰抑制性能的许多添加剂，但遗憾地，它们中的许多释放非常有毒的气体。卤化火焰抑制剂例如具有优良的性能，但这些化学品中的许多与健康和环境问题有关。结果，若干溴化和氯化的火焰抑制剂被禁止，且好几种在环保社区受到质疑。

一些聚合物固有地为火焰抑制剂，因为它们含有诸如卤素，大量氮等之类的元素，这使得它们成为火焰抑制剂。固有地抑制火焰的聚合物的实例是聚氯乙烯，聚四氟乙烯，氯化聚乙烯，芳族聚酰胺，卤化酸酐的聚酯，和高分子量卤化芳族聚碳酸酯。

聚氯乙烯(PVC)在挠性基底组合物中广泛地用作组分。在未改性的形式中，PVC具有相对良好的火焰抑制性能，因为它具有高的氯化物含量。当PVC燃烧时，从热裂化得到的氯化氢气体减慢连续燃烧反应，并防止燃烧进展。由于PVC本身是硬质的非挠性(inflexible)热塑性材料，因此将基于PVC的挠性基底组合物采用相对大量增塑剂配制以改进最终产品的挠性。存在这些增塑剂增加最终涂层的可燃性。

由于这一原因，有时在基于PVC的挠性基底组合物中需要各种火焰抑制和烟雾抑制成分。然而，难以同时实现充分的火焰抑制和烟雾抑制效果且维持聚合物组合物的物理和机械性能二者。抑制火焰的化合物典型地引起不完全燃烧，进而增加所生成的烟雾量，同时烟雾抑制剂可通过产生较高的燃烧热更加有效地消耗可燃有机气体而起作用。三氧化锑或氢氧化铝(ATH)例如可以是有效的火焰抑制剂，但增加火焰中生成的烟雾量。因此有利的是寻找抑制火焰且没有造成烟雾生成的备选方案。

对于某些聚合物组合物来说寻找合适的火焰抑制剂是相当复杂的，采用组合物质的问题在于并非总是给出结果。存在采用磷酸酯增塑剂配制的PVC树脂以便通过各种火焰抑制试验，因为与其他类型的增塑剂相比，磷酸酯具有优越的火焰抑制特征。锑和磷之间的拮抗是公知的且论证于文献中，但迄今为止结合使用这两类物质是已知实现某些所需水平的火焰抑制的唯一方式。有利且有益的是寻找在磷酸酯增塑剂存在下有效地起作用的火焰抑制剂。然后采用较低量的火焰抑制剂，实现充分的火焰抑制。

许多现有技术参考文献描述了使用不同的火焰抑制剂，例如反应性或添加剂卤化有机化合物，无机填料，溶剂，和基于磷与铵盐的特殊配方。例如存在矿物火焰抑制剂，它们无毒(例如氢氧化铝和氢氧化镁)且通过吸热分解而起作用。这意味着在某一温度下，该化合物崩解，进而吸收热量并释放水蒸气。所形成的氧化物导致保护层，所述保护层提供烟雾抑制和氧气剥夺效果。尽管矿物火焰抑制剂具有明显的优点，但并不总是可替代卤化的火焰抑制剂。为了在需求的应用中实现可燃性标准，需要添加非常高剂量水平的矿物火焰抑制剂(最多80wt％)。这种高水平的添加剂将彻底劣化聚合物的物理性能。

聚合物树脂和火焰抑制剂之间的相互作用相当复杂。特别地对于膨胀型组合物来说，在聚合物配方中添加剂的火焰抑制性能随着基底性质变化非常大，其中保护性焦炭的快速形成高度依赖于燃烧温度和燃烧基底所形成的熔体的粘度。