[发明专利]无卤阻燃热塑性聚酯

说明书

本发明涉及用于热塑性聚酯的无卤阻燃剂，这些聚酯为UL 94 V-0级别并且具有特别好的机械性能和高的抗电弧痕迹性。

UL 94试验是由美国Underwriters Laboratories开发并且与聚合体熔融物的滴落性有关。这里用一台本生灯(19mm火焰)将垂直安排的一个样品(127mm×12.7mm×12.7mm)引燃(10秒)。如果该火焰在少于30秒后熄灭了，则再将此样品引燃10秒。在第二引燃阶段，太易挥发的阻燃剂就不再存在，并且在燃烧过程中产成的聚合体熔融物滴落到一个棉垫上。如果这没有被燃烧的熔融物引燃，并且如果该样品的燃尽时间少于5秒，则它的等级为UL 94 V-0。如果燃尽的时间是相同的，但棉垫燃烧，则相关的等级为UL 94 V-2。

多种塑料由于它们的化学构成都是可燃的。因此塑料一般必须配备阻燃剂以使它们达到塑料加工者以及有时法律所要求的严格的阻燃性要求。为此目的已知有广泛种类的阻燃剂和阻燃剂增效剂并且它们也是可商购的。有时，优选使用非卤化的阻燃剂体系，这不仅由于环境原因而且还因为就与失火相关的烟雾密度和烟雾毒性而言它们有更好的表现。

在非卤化的阻燃剂中，特别是次膦酸的盐类(次膦酸盐类)已证明对于热塑性聚酯具有特别的有效性。因此DE-A-2252258(＝US 3 900 444)说明了次膦酸的碱金属盐类，例如二甲基次膦酸钠或亚乙基双(甲基次膦酸)二钠作为有效的阻燃剂组分。然而，必须加入量值为按重量计高达30％的此类物质，并且它们有时表现出一种加速加工机器腐蚀的不利作用。

次膦酸类与元素周期表的第二或第三主族或过渡族的一种金属形成的盐类也已被用在热塑性聚酯中。当与其他无卤阻燃剂例如磷酸三苯酯、间苯二酚双(磷酸二苯酯)(RDP)或双酚A双(磷酸二苯酯)(BDP)相比时，它们特别的特征是在热老化后的良好性能(US-A-2005 013 7297)。

所提到的次膦酸的盐类与含氮的阻燃剂增效剂的结合也已说明于(EP-A-0 006 568)，并且某些具有相对高的热稳定性和相对低的挥发性的氮化合物已证实对此特别有利，实例为氰脲酸三聚氰胺酯、磷酸三聚氰胺酯、苯基胍胺、磷酸双三聚氰胺酯、异氰脲酸三(羟乙基)酯、尿囊素、甘脲、焦磷酸三聚氰胺酯以及氰脲酸脲酯(EP-B-0892829/US 6 365 071)。

在所提到的次膦酸的盐类中，有机次膦酸钙类和有机次膦酸铝类，例如双乙基甲基次膦酸钙或三乙基甲基次膦酸铝已证实在阻燃作用方面特别有效，特别是与次膦酸锌类(EP 0 699 708 B1/US 5 780 534)相比。

然而，所提及的次膦酸钙类和次膦酸铝类是固体(不像一些次膦酸锌类)，它们在常规加工条件下不熔化(EP-A-1 454 912/US 2 004 176 506)。这使得均匀掺入模制组合物中更加困难。它的第一个后果是在薄壁的物品中如薄膜、箔片和纤维，甚至某种程度上在薄壁的部件中的使用受到了严重的限制。

第二个后果是使用次膦酸钙类和次膦酸铝类作为阻燃剂的聚酯类的机械性能远远劣于那些常规的含卤的对比产品，特别是关系到对电器行业特别重要的那些性能：拉伸应变(ISO 527拉伸试验或ISO 178弯曲试验)以及冲击强度(如ISO 180)。所提及的次膦酸盐类的固体特征此外还能对模制组合物的熔融物的粘度有一种不利的作用。还必须要提及的另一重要之处是当对于用30％的玻璃纤维强化了的一种聚酯的配方中加入大量(如20％)的三乙基甲基次膦酸铝时，所说明的抗电弧痕迹性(EP-B-0 794 220)较低：远低于600V。

在另一情况中，US-A-2005 013 7297提到了一种阻燃剂聚酯配方，该配方不仅包含次膦酸锌和一种含氮阻燃剂，如氰脲酸三聚氰胺酯，还包含从0.1％至15％的一种碳化聚合物，优选基于聚醚酰亚胺类和多种聚亚苯基体系。然而，此这里仍然是对于含有如按重量计30％的玻璃纤维并且类别为UL 94 V-0(1.6mm)的各种配方的IZOD冲击强度最多对应ISO 180/1U为30kJ/m²。对于在0.8mm时为UL 94 V-0的各种配方，冲击强度确实降至低于23kJ/m²的值，给出一个非常有限的应用的特征范围。UL 94 V-0是用于测试阻燃性的一种标准化测试程序，在引言中有更详细的说明。