[发明专利]具有耐超冷性和阻燃性的不含卤素的聚合物树脂组合物

说明书

发明领域

本发明涉及一种聚合物树脂组合物，其包括作为基础树脂(base resin)的乙烯辛烯共聚物，并且使用不含卤素的阻燃剂。使用本发明的聚合物树脂组合物生产的聚合物树脂材料，特别是绝缘材料或电缆或电线的外皮，即使在-50℃的极端低温下，也具有良好的耐超冷性(ultracold resistance)、柔软性以及阻燃性。

背景技术

为了改进聚合物树脂材料(例如用于电缆或电线的涂敷材料)的阻燃性，使用了含有卤素原子的树脂组合物。当燃烧该组合物时，包含在树脂中的卤素原子与添加剂反应，然后在聚合物树脂材料的涂层上形成碳化物质。结果，延迟了材料的燃烧。因此，含有卤素原子的树脂具有使用很少量的阻燃剂即可以获得期望的阻燃性的优点。另外，含有卤素原子的树脂不会严重影响所使用的基础树脂的机械性能，并且因此具有不需要额外地使用用来防止机械性能退化的任何添加剂的优点。

然而，当使用含有卤素原子的树脂或阻燃剂时，在燃烧过程中产生的卤素气体是强腐蚀性物质，并且其会对所安装的设备以及人体造成不良影响。

为了解决上述问题，最近开发出了另外的使用无机金属水合物(hydrate)的方法。但是，在该方法中，为了提高阻燃性，需要加入大量的金属水合物，但是因此会引起机械性能，特别是拉伸强度和伸长率恶化。在这些情况下，需要开发出如下聚合物树脂材料，该聚合物树脂材料即使不含有卤素，仍具有良好的阻燃性，也不会使拉伸强度和伸长率恶化。

同时，近来很多设备和结构用于极冷的环境下。例如，光缆、海底电缆或支撑结构等要在海洋以及低于海平面约500米的深海中安装并使用。因此，很多情况下，用于提供电力或光通讯的电缆或电线要暴露于温差很大的环境中。

过去，具有阻燃性的电线需要满足在-15℃的条件下使用所需要的安全标准。但是，为了在越来越极端的条件下使用，已经开发出了甚至在-35℃的条件下能够作为电缆涂料使用的材料。目前，作为电缆涂料材料使用的不含卤素的热塑性阻燃组合物通常按照CSA标准测试其耐冷性，并且其需要满足在-35℃条件下的冷冲击(cold impact)以及冷弯曲性。

然而，即使截止目前开发的电缆满足了在-35℃的条件下的耐冷标准，仍然存在如下问题：该电缆无法向必须安装和运行于更恶劣的环境，例如深海(暴露于低于-35℃的温度下)中的设备稳定地和持续地提供电力。因此，还需要开发即使在-50℃下(其远低于目前耐冷性测试所需的-35℃)仍然具有良好耐冷性和柔软性的电缆。

发明详述

本发明人等认识到了在现有技术中所出现的上述问题，并且尝试制备即使在极低的温度下仍具有良好的阻燃性、拉伸强度和伸长率，并且满足耐冷性和柔软性，同时不含有任何卤素的聚合物树脂材料。相应地，本发明人等已经开发出了特别适用于电缆或电线，满足上述全部多个方面的聚合物树脂组合物。

本发明的聚合物树脂组合物包括作为基础树脂的乙烯辛烯共聚物。其特征在于，基于100重量份的基础树脂(base resin)，包括5～25重量份的具有极性基团的乙烯树脂或其共聚物树脂(ethylene having a polar group or its copolymer resin)；以及30～300重量份的金属水合物基阻燃剂。

本发明的聚合物树脂组合物中所使用的基础树脂为乙烯辛烯共聚物。乙烯辛烯共聚物是在低温下具有良好性能的材料，其不含卤素，并且具有良好的冲击强度、机械性能、内部撕破强度和透明度。特别地，优选本发明中使用的乙烯辛烯共聚物具有0.5～20范围的熔融指数(MI)(2.16kg/190℃)，这是决定化合物挤出率(extrusion yield)的重要因素之一。由于乙烯辛烯共聚物自身不具有阻燃性，为了确保阻燃性，本发明使用了阻燃辅助物质，例如金属水合物基阻燃剂、硅基阻燃助剂、硼酸锌等。

本发明的聚合物树脂组合物包括：基于100重量份的基础树脂，5～25重量份的具有极性基团的乙烯、或其共聚物树脂。具有极性基团的乙烯或其共聚物树脂可以提高作为基础树脂使用的乙烯辛烯共聚物和作为阻燃剂使用的金属水合物之间的粘合性。这种特殊的作用使得提高了所制备的聚合物树脂材料的耐热性以及机械性能。极性基团的示例可以为马来酸酐。例如，可以使用具有极性基团的EEA(乙烯丙烯酸乙酯)、LDPE(低密度聚乙烯)或EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)。