[发明专利]低烟自熄电缆和含天然氢氧化镁的阻燃组合物

说明书

技术领域

本发明涉及电缆，特别是用于低电压的电能分配或者用于电信的 电缆，这些电缆具有低烟自熄性能，和涉及在所述电缆内使用的阻燃 组合物。

背景技术

可生产具有阻燃涂层的自熄电缆，所述阻燃涂层由通过添加合适 的添加剂具有阻燃性能的聚合物组合物而制造。基于例如含有与三氧 化锑组合的有机卤化物作为阻燃添加剂的聚乙烯或乙烯/乙酸乙烯酯 共聚物的聚烯烃基组合物例如可用于这一目的。然而，卤代阻燃添加 剂具有许多缺点，因为它们在聚合物的加工过程中部分分解，从而产 生卤化的气体，所述卤化的气体对操作者有毒且腐蚀聚合物加工设备 的金属部件。另外，当将它们直接置于火焰内时，它们燃烧产生大量 含有有毒气体的烟。当添加有三氧化锑的聚氯乙烯(PVC)用作基础聚合 物时，遇到类似的缺点。

例如在WO99/05688中所报道的，自熄电缆的生产集中于不含卤素 的组合物，使用阻燃填料无机氧化物，优选为水合物或氢氧化物形式， 特别是氢氧化镁或氢氧化铝。

氢氧化铝在相对低温(约190℃)下开始分解，这在挤出聚合物组 合物的过程中可导致各种缺点，并在最终产品内形成气泡和缺陷。因 此，使用氢氧化铝作为阻燃剂通常局限于不要求高加工温度的聚合物 材料。相反，氢氧化镁的分解温度为约340℃和其特征在于较大的热 稳定性和高的分解焓。这些性能使得氢氧化镁特别适合在要求高的挤 出温度和少量形态缺陷的涂覆电缆用聚合物组合物中作为阻燃填料。

为了获得有效的阻燃效果，必须将非常大量的氢氧化镁加入到聚 合物材料中，相对于100重量份聚合物材料，通常为约120-250重量 份。这样高的氢氧化镁含量作为填料导致聚合物材料的粘度增加，结 果导致制造时间延长。另外，所述粘度增加引起挤出过程中聚合物材 料的温度升高，这反过来又可引起在其内包含的氢氧化镁热降解。

高的氢氧化镁含量还可导致所得聚合物混合物的机械和弹性性能 下降，特别是抗冲击性、伸长率和断裂应力。

所得混合物的机械和弹性性能的下降归因于氢氧化镁与聚合物材 料的亲和性低。

所述亲和性除了与表面的极性有关以外，还与氢氧化镁的结晶度 和氢氧化镁颗粒的几何形状与尺寸分布方面的形态有关，和在天然氢 氧化镁的情况下，与杂质含量例如铁和锰的含量有关。

因此，研究致力于调整氢氧化镁的性能，以改进其与聚合物基体 的相容性及其纯度。

例如US6676920B1涉及一种合成氢氧化镁颗粒，它具有六面晶体 形式，且具有与常规的长径比相比相对大的特定长径比(H)。与氢氧化 镁颗粒在0.15-5微米范围内的平均次级粒径(A)和1-150m²/g的BET 比表面积(B)的数值相关联地测定长径比(H)的范围。在氢氧化镁颗粒 内作为颗粒中的杂质的铁化合物含量和锰化合物含量的总含量作为金 属含量计为小于或等于0.01wt％，优选小于或等于0.005wt％。氢氧化 镁颗粒适合于用作合成树脂用阻燃剂。

使用合成氢氧化镁作为阻燃填料对最终产品的成本具有相当大的 影响，这相对于使用例如通过粉碎矿物如水镁石获得的天然氢氧化镁 而言。

关于WO99/05688，通过沉淀获得的氢氧化镁由尺寸和形态均基本 上均匀的扁平的六面晶粒组成。相反，天然氢氧化镁在几何形状和表 面外观上均具有高度不规则的颗粒形态。

已经尝试改进天然氢氧化镁的性能。例如US5474602公开了用于 塑料材料的改进的阻燃填料，它由平均表面积下降的氢氧化镁颗粒组 成。通过使平均表面积相对高的颗粒与蚀刻溶液接触足够长时间以溶 解至少一些颗粒并留下平均表面积下降的颗粒，从而生产该颗粒。

US6025424涉及具有抗热劣化性的阻燃剂，它由氢氧化镁颗粒组 成，该氢氧化镁颗粒具有(i)平均粒径不大于2微米，(ii)通过BET方 法测量的比表面积不大于20m²/g，和含有(iii)铁化合物和锰化合物的 总含量以金属计不大于0.02wt％。

申请人感觉需要制造自熄电缆，它包含天然氢氧化镁作为阻燃填 料，相对于含有天然氢氧化镁作为阻燃填料的已知电缆，其具有改进 的机械性能，同时维持阻燃特性。