[发明专利]一种无卤素的聚烯烃组合物及制品

说明书

技术领域

本发明涉及一种无卤素的聚烯烃组合物，其包含不含卤原子的阻燃剂。更具体而言，本发明涉及阻燃、抗静电的无卤素的聚烯烃组合物，具有高抗冲强度、高拉伸强度以及高弹性模量等优点。

背景技术

目前，用于代替钢质和木质材料的聚合物材料的需求快速增长，尤其是聚烯烃组合物，其优点包括重量轻、耐化学品、抗腐蚀以及成本低。在聚合物材料用于煤矿应用时，鉴于安全性方面的考虑，所用的树脂应为阻燃性树脂或可自熄灭的树脂，以防止燃烧或着火。另外，用于煤矿中时，还要求聚合物具有抗静电性能，因为表面电荷的积聚很容易产生电火花从而造成严重的火灾甚至爆炸。例如，根据中华人民共和国煤矿工业标准（MT113-1995），用于煤矿的产品自身要求具有低表面阻抗（低于3×10⁸Ω），还具有优良的阻燃性能，即在移除酒精喷灯之后火焰燃烧持续时间在3秒内，无焰燃烧持续时间在30秒内，并且火焰传播长度不超过280mm。

为满足矿用聚合物材料阻燃性和抗静电性的要求，聚烯烃树脂通常需要与一定量的阻燃剂和抗静电剂混合。中国专利CN1289591C公开了一种聚乙烯组合物，含有十溴二苯醚（decabromodiphenyl oxide）作为阻燃剂，三氧化锑作为消烟剂和协效剂，以及一种导电性炭黑作为抗静电剂。类似地，中国专利CN200710305076公开了一种聚丙烯组合物，包含十溴二苯乙烷（decabromodiphenylethane）作为阻燃剂，三氧化锑作为协效剂，以及一种导电性炭黑作为抗静电剂。这些组合物可提供对于MT113-1995来说足够的阻燃性和抗静电性，但仍然存在一些问题，即其含卤素的阻燃剂在加工时或当燃烧时会产生腐蚀性或有毒性的气体。

出于对环境和安全的考虑，为克服在燃烧或加工时产生有毒或腐蚀性含卤素气体这一缺点，作为解决途径，提出了包含无卤素阻燃剂（如聚磷酸铵(APP)化合物或水合金属化合物）的聚烯烃组合物。中国专利CN100484993公开了一种无卤素聚丙烯组合物，其具有优良的阻燃性，适于制造电气设备的外壳；但是，该组合物不适于煤矿应用，因为其表面阻抗值不满足MT113-1995的要求。此外，当使用APP和水合金属化合物改善聚烯烃树脂的阻燃性时，可赋予所得产物以满意的阻燃性，但同时由于阻燃剂的大量添加会显著降低其机械强度，而机械强度（尤其是抗冲强度、拉伸强度和弹性模量）的降低会导致其承重能力、抗冲击性和抗压性降低，从而限制了其在煤矿中的应用。因此，仍然存在对于高性能聚烯烃组合物的持续需求，其不仅需要具有优良的阻燃性和抗静电性，还需要同时在韧性和刚性方面具有较高性能，以满足地下使用的要求。然而，这样的高性能聚烯烃组合物尚未见于现有技术。

发明内容

本发明的一个目的是解决现有技术中的上述问题，提供一种无卤素的聚烯烃组合物，以组合物总重量为基准（下同），包含(a)25至75重量%的聚烯烃树脂；(b)15至65重量%的无卤素阻燃剂；(c)5至10重量%的抗静电剂，其中组合物中各组分重量百分比之和为100%。

所述无卤素的聚烯烃组合物还可任选地包含热塑性弹性体、增容剂、填料以及其他添加剂，其中组合物中各组分重量百分比之和为100%。

本发明的另一个目的是提供由上述无卤素的聚烯烃组合物制备的矿用设备和装置，如煤矿中的排水管和排气管、煤矿中的电缆挂钩以及其他非金属采煤设备和装置。

本发明的无卤素的聚烯烃组合物及其制品具有优良阻燃性和抗静电性，满足甚至超出MT113-1995（对于煤矿中所用的聚合物材料的阻燃性和抗静电性的通用测试方法和标准）规定的要求；此外，还展现出良好的机械性能，如抗冲击强度、拉伸强度、弹性模量等。

具体实施方式

在本说明书中，如无相反说明，则百分比是指重量百分比，份数是指重量份。另外，如无具体说明，所有操作均在常温常压下进行。

本发明提供了一种无卤素的聚烯烃组合物，包含(a)25至75重量%的聚烯烃树脂；(b)15至65重量%的无卤素阻燃剂；(c)5至10重量%的抗静电剂，其中组合物中各组分重量百分比之和为100%。

所述组合物还可任选地包含(d)0至15重量%的热塑性弹性体树脂；(e)0至3重量%的增容剂；(f)0至40重量%的填料；(g)其他添加剂，其中组合物中各组分重量百分比之和为100％。

所述无卤素的聚烯烃组合物具有优良阻燃性和抗静电性，分别满足MT113-1995标准的要求，并且还具有良好的机械性能，如韧性、抗冲强度、拉伸强度、弹性模量等。