高抗电弧径迹指数液晶聚合物及其相关应用制造技术

优异抗电弧径迹指数以及阻燃性能连同其他可人的ＬＣＰ特性已在一种主要由以下成分组成的树脂组合物中实现：ａ）可熔融加工并在熔融状态显示各向异性的全芳族聚酯；ｂ）不导电填料，其平均粒度小于约３μｍ，所述不导电填料以足以将所述组合物的比较抗电弧径迹指数（ＣＴＩ）等级提高到高于２２０Ｖ并使组合物不燃烧的数量存在。任选地，异常少量的非挥发性不导电荧光增白剂可加入到该树脂组合物中。与不导电填料相配合，该荧光增白剂，据发现，令人惊奇和显著地改进树脂的阻燃性能。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有高抗电弧径迹指数和优异阻燃性能的热致变液晶聚合物组合物及其应用。
技术介绍
液晶聚合物(LCP)已成为重要商品，作为一般用途模塑树脂十分有用，更具体地说，因其具有热稳定、耐化学侵蚀以及其他可人性能故用于电气和电子工业中。对于许多电气和电子用途而言，模塑树脂应显示优良抗电弧径迹和良好阻燃性能。电弧径迹是一种与材料表面永久和进行性导电通路的形成相联系的现象，由电场和外表面污染的联合作用所致。电弧径迹发生在受损通电的电器零件打湿，例如沾上电解质或冷凝液时。此种电弧径迹可导致闪络或飞弧，从而导致电器零件的进一步损坏，结果酿成灾难性的连锁故障。电弧径迹可能发生在低电压，例如，100V AC(直流)或更低，但随着电压的降低可能性将变小。比较抗电弧径迹指数(CTI)等级提供某组合物在湿态和/或被污染状态下作为电气绝缘材料工作能力的定量指标。在确定树脂组合物的CTI等级中，在模塑试样上放置两个电极。然后，在慢慢朝试样上滴氯化铵水溶液的同时在两个电极之间建立起电压差。试样的CTI等级是，在连续5次试验中必须加超过50滴溶液才能导致电弧径迹发生的最高电极电压差。因此，CTI数值是发现某模塑件显示导电性时的电压。在电气和电子工业中的某些场合，CTI数值预期至少是220V。阻燃性能是按照美国保险业实验所公报(Underwriters’Laboratories Bulletin)94号试验测定的，其中一个大致尺寸为2.5英寸x0.5英寸x0.0625英寸的样品与本生灯火焰接触10s。然后，挪开样品，并记录火焰熄灭所需要的时间长短。该试验还将材料表征为“滴落”或“非滴落”，因为可能导致相邻结构起火的树脂燃烧滴落物是人们所担忧的。当某种熔融树脂在试验中从棒上滴落时，就说该样品“滴落”。如果滴落物正在燃烧，并且它燃烧得足以点燃位于试样棒底下的棉球，则该材料不能通过该试验。尽管自熄灭的滴落物从技术上不造成该材料不通过该试验，但实际上仍认为它不可心。将相同样品放在本生灯火焰上再次接触10s以重复该试验。UL V-0等级要求在一个5只样品的试验中，任何一只样品——每只重复两次——的火焰熄灭时间(FOT)不超过10s，且这5只样品的累计FOT总共不超过50s。当5只试样的累计FOT等于50s并且5只样品中一或两只未通过10-秒钟试验时，则给予V-1等级。V-1等级是对电气用途通用要求的，V-0是必须的，尽管V-1或V-2的阻燃等级也适合许多最终用途。然而，实际上，采购者常常硬性规定V-0等级，同时最大累计FOT为35。已知，诸如十溴二苯乙烷或溴化聚苯乙烯之类的含卤素化合物可用于制备阻燃热塑性塑料。美国专利4,824,723公开一种阻燃电气绝缘多层材料，包含热塑性聚合物及其共混物的芯和包含含卤素阻燃剂的聚合物共混物的外层，具有V-0等级和大于500V的优异CTI等级。美国专利4,636,544公开二氧化钛在改进树脂模塑组合物的CTI方面的应用。然而，该组合物中仍要求加入阻燃剂。使用有限数量的二氧化钛，优选的用量为约1～约10重量份二氧化钛每85重量份树脂和卤代聚(对苯二甲酸1，4-丁二醇酯)组合物。美国专利4,421,888公开一种模塑制品，其原料为一种具有高水平抗电弧径迹能力的不燃、不滴落的充填聚酯组合物，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯的混合物、玻璃纤维与滑石粉的混合物以及有效数量含卤素阻燃剂。阻燃剂，特别是基于卤代烃的阻燃剂在热塑性塑料，尤其在聚酯中的缺点是，它们导致电气性能的恶化。另外，含卤素化合物的使用在某些国家是严格限制的，理由是它们燃烧时释放有毒烟雾，并且卤代阻燃剂本身也有毒。目前，需要一种塑料组合物，它具有热稳定性、耐化学侵蚀和其他LCP的可人特性，乃至卓越的阻燃性能和高CTI等级，但不使用含卤素化合物作为阻燃剂。专利技术概述本专利技术包括主要由有以下成分组成的组合物a)可熔融加工并在熔融状态显示各向异性的全芳族聚酯；b)不导电填料，其平均粒度小于约4μm，以足以将所述组合物的比较抗电弧径迹指数(CTI)等级提高到高于220V并使组合物不燃烧的数量存在；以及任选地c)至少一种荧光增白剂，其含量大于0.005wt％，且沸点Tbp＞Tm-60℃，其中Tm是LCP的熔点。含有和不含至少一种荧光增白剂的组合物都包括在本专利技术内。本专利技术还包括一种生产具有优良抗电弧径迹指数和阻燃性能的电气和电子领域用树脂组合物的实际方法，包括将全芳族聚酯与不导电填料掺混，其中该填料具有小于约4μm的平均粒度，优选一种氯化法金红石型金属氧化物涂布的二氧化钛，且优选用量介于约30～50wt％填料，以所述芳族聚酯与所述填料总重量为基准。本专利技术还包括由一种树脂组合物制造的电器件，该组合物主要由以下成分组成a)可熔融加工并在熔融状态显示各向异性的全芳族聚酯；b)平均粒度小于约4μm的不导电填料；以及任选地c)至少一种荧光增白剂，其含量大于0.005wt％，且沸点Tbp＞Tm-60℃，其中Tm是LCP的熔点。本专利技术还包括一种含有由液晶聚合物组合物成形的零部件的电子或电气设备，该组合物主要由以下成分组成a)热致变的液晶聚合物成分，为芳族聚酯、聚(酯-酰胺)、聚(酯-酰亚胺)、聚(酯-酰胺-酰亚胺)或其混合物；b)至少一种最长尺寸小于约4μm的不导电填料成分；以及任选地c)至少一种荧光增白剂，其含量大于0.005wt％，且沸点Tbp＞Tm-60℃，其中Tm是LCP的熔点；且其中所述电子或电气设备的比较抗电弧径迹指数(CTI)等级高于220V，并且可燃度等级是V-0，按UL-94试验在0.0625英寸厚条件下测定，且所述设备还包含载有200V或更高电压的电导体。再有，本专利技术还包括以上组合物制造的要求表面和/或光学品质的应用领域。专利技术详述首先描述本专利技术热致变的液晶聚合物组合物的优选实施方案。热致变的液晶聚合物(LCP)在本领域有各种不同的叫法，包括“液晶”和“各向异性熔体”。一种聚合物，倘若当采用偏振显微镜在正交偏振棱镜之间观察其熔融相时它透光，则为光学各向异性的。所谓“热致变”是指聚合物可熔融并随后重新固化，即，热塑性的。高CTI/阻燃LCP组合物 这里可使用的LCP聚合物包括热致变液晶聚酯和液晶聚(酯-酰胺)、聚(酯-酰亚胺)、聚(酯-酰胺-酰亚胺)或其混合物。这些术语具有其通常的含义，并简单表明，该聚合物中的重复单元由酯和任选地酰胺和/或酰亚胺键连接。优选的聚合物是液晶聚酯，且进一步优选的是，这些聚酯是芳族聚酯。所谓“芳族”是指，除了官能团如酯、酰胺或酰亚胺中包含的碳原子之外，该聚合物主链中的所有碳原子都存在于诸如亚苯基、亚萘基、亚联苯基之类的芳环中。诸如烷基之类其他类型基团中的碳原子可作为芳环上的取代基存在，正如在由甲基氢醌或2-叔丁基-4-羟基苯甲酸衍生的重复单元中，又如在聚合物中的其他部位，如正烷基酰胺中，存在的那样。其他取代基，如卤素、醚和芳基也可存在于该LCP中。作为本专利技术LCP组合物中的全芳族聚酯的成分，例如可采用i)氢醌；ii)4，4’-二羟基联苯(4，4’-5双酚)；iii)间苯二甲酸；iv)对苯二甲酸；v)对羟基苯甲酸或其衍生物；vi)4，4’-二羟基联苯(4，4’-联苯甲酸)或其衍生物；viii)2，6本文档来自技高网...

【技术保护点】
电子或电气设备，包含由液晶聚合物组合物成形的零部件，该组合物主要由以下成分组成：（ａ）热致变液晶聚合物成分，为芳族聚酯、聚（酯－酰胺）、聚（酯－酰亚胺）、聚（酯－酰胺－酰亚胺）或其混合物；（ｂ）至少一种最长尺寸小于约４μｍ的不导电填 料成分；以及其中所述电子或电气设备的比较抗电弧径迹指数（ＣＴＩ）等级高于２２０Ｖ，并且可燃度等级是Ｖ－０，按ＵＬ－９４试验在０．０６２５英寸厚的条件下测定。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SG科蒂斯，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]