[发明专利]包含生物聚合物的阻燃材料

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃材料，其包含生物聚合物(biopolymer)，更准确地为热塑性生物聚合物，也称作生物塑料(bioplastic)。

更具体地，本发明涉及适于成型或挤出的阻燃材料。该材料包含：含有至少50质量%(by mass)至少一种生物聚合物的有机基体、选自金属氢氧化物类的阻燃剂以及在基体和阻燃剂之间形成为界面的偶联剂。

本发明材料可以特别应用于电气设备例如安装箱和缆线管理体系中。

背景技术

塑料，或更确切地，热塑性聚合物应用于大量工业领域，特别应用于电子工业中，这些塑料的性能对于产品环境概况(Environmental Profile)有重大影响，特别是对CO₂的影响，其结果是对全球变暖有重大影响。

此外，这些塑料例如聚(乙烯)(PE)、聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯(PP)大多数从石油获得，其中存在很多问题，特别是和石油储量耗尽以及加工包含这些物质的废料相关的问题。

因此，不会引起上述任何问题的生物聚合物或生物塑料的使用大大增加。注意术语“生物聚合物”涉及专门(exclusively)从生命有机体(通常为植物)获得的聚合物，或从可再生资源(通常基于植物)合成的聚合物。生物聚合物或生物塑料通常是生物可降解的且适于堆肥，且其废料容易处理。

这种生物塑料的一个实例是聚(乳酸)，其为通过聚合乳酸酯/盐、特别是通过发酵淀粉而获得的塑料。

虽然现阶段的生物塑料的价格高于石油基塑料的价格，但是在将来生物塑料的价格将会变得有竞争力。

对于塑料的多种用途，不论该塑料是否为生物可降解的，都有必要将阻燃剂结合在塑料中。

以此方式，电气设备中所用塑料的适用阻燃性能由IEC(“International Electrotechnical Commission”)标准如IEC 60695-2-1标准所规定。

最常使用的阻燃剂是卤化的阻燃剂；但是，这些卤化的阻燃剂具有在燃烧过程中例如在焚烧包含这些物质的废料的过程中产生腐蚀性和毒性化合物例如二英的主要缺点，因此应该避免使用这些卤化的阻燃剂。

不含卤素的阻燃剂特别是多磷酸铝以及金属氢氧化物类例如氢氧化铝(aluminium trihydroxide,ATH)。与卤化的阻燃剂相比，金属氢氧化物类例如ATH具有少烟少雾和少释放物且是无毒的。然而，包含这些化合物的聚合物组合物，即使非常小量，也会具有非常不足够的机械性能，即，非常小的机械耐性(mechanical resistance)、强度以及小于1000MPa的挠曲模量，使得它们不适用于很多应用领域。

文献US 4,525,494提及涂覆脂肪酸的氢氧化铝(ATH)在挠曲模量高的聚合物组合物中的用途。但是，该经过涂覆的阻燃剂的成本很高。此外，经过涂覆的阻燃剂在包含该阻燃剂的聚合物组合物中引起应力致白效应。

为了弥补该缺点，文献WO 01/51554记载了由聚乙烯、一种或多种粘合剂构成的阻燃聚合物组合物，所述粘合剂包含阻燃剂例如三水合铝。至少5重量%的聚合物用马来酸酐改性。该聚合物组合物用于电子工业中。

文献EP 1 544 250、EP 674 627、EP 1 795 561、US 2008/0108729、EP 1 816 169、EP 1 361 039和WO 2008/058020记载了一种组合物，其中非塑料填料含量大于30%，其硬度高但柔性非常低，断裂伸长小于3%。

这样的柔性远不足以使得这些组合物可以在成型(moulding)或挤出方法中特别地用于制备适用于电子工业中的元件。

因此存在对符合IEC标准、IEC 60695-2-1(2011年3月30日生效)的阻燃材料的需求，该阻燃材料部分地或完全地由生物聚合物的聚合物基体和选自金属氢氧化物类如氢氧化铝(ATH)的阻燃剂构成，该阻燃材料具有增强的柔性以及更大的断裂伸长。

还存在对以下材料的需求，该材料除了断裂伸长更大之外还具有令人满意的机械性能，如弹性模量高和最大强度大(符合ISO 527-1和随后各项)。

还存在对以下材料的需求，该材料较易成型或挤出从而以简单可靠和非污染的方式低成本地制备零件，即使该零件形状复杂，以及特别用于电子工业如安装箱(installation box)、缆线管理体系等中的抗冲击刚性零件。

本发明的目的是提供满足上述需求的阻燃材料。本发明的目的还在于提供不具有现有技术中组合物的缺点、不足、限制和劣势的阻燃材料。

发明内容