[发明专利]热塑性复合材料

说明书

本发明涉及多层热塑性复合材料，以及特别地具有氟聚合物外层和热塑性衬底层的复合材料。该氟聚合物外层可以是包含大多数、并且优选地100百分比氟聚合物的层，或者可以是热塑性基质与基于所有聚合物的总重量在从5至60重量百分比的水平的氟聚合物的共混物。尤其有用的热塑性基体包括丙烯酸类聚合物，和苯乙烯类聚合物、尤其是苯乙烯类共聚物，如丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯(ASA)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯(ABS)和苯乙烯/丙烯腈(SAN)。虽然该氟聚合物可以是任何氟聚合物，热塑性氟聚合物(诸如聚偏二氟乙烯的聚合物和共聚物)是特别有用的。本发明的改进的阻燃性复合材料在塑料衬底上的帽层中是尤其有用的，比如用于阻燃塑料盖板、栏栅、立柱、围栏、壁板、屋顶、以及窗户型材。

发明领域

本发明涉及多层热塑性复合材料，以及具体地具有氟聚合物外层和衬底层的复合结构。该氟聚合物外层可以是包含大多数、并且优选地100百分比氟聚合物的层，或者可以是热塑性基质与基于所有聚合物的总重量在从5至60重量百分比的水平的氟聚合物的共混物。尤其有用的热塑性基体包括丙烯酸类聚合物，和苯乙烯类聚合物、尤其是苯乙烯共聚物，如丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯(ASA)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯(ABS)和苯乙烯/丙烯腈(SAN)。虽然该氟聚合物可以是任何氟聚合物，热塑性氟聚合物(诸如聚偏二氟乙烯的聚合物和共聚物)是特别有用的。在该复合材料外层中使用氟聚合物改进了阻燃性本发明的改进的复合材料是在塑料衬底上的帽层中尤其有用的，比如用于阻燃塑料盖板、栏栅、立柱、围栏、壁板、屋顶、以及窗户型材。

发明背景

许多结构塑料当被挤出、模制、或成形为各种制造物品时表现出有吸引力的机械特性。此类物品包括，例如，浴缸、淋浴室、柜台、器具外壳和衬里、建筑材料、门、窗户、壁板、盖板、栅栏和挡板、草坪和园艺应用、海上应用、水池应用、以及储存设施。尽管这些结构塑料是坚固的、坚韧的且相对廉价的，但它们的暴露表面的特性是较不理想的。即，这些结构塑料的表面被光降解；它们可能容易刮擦，并且可能被普通溶剂腐蚀。

因此，在该行业中已经成为惯例的是将另一种树脂质材料施用在该结构塑料上以保护下面的结构材料并且提供能够承受与使用环境相关的损坏的表面。此类表面材料被称为“帽原料”。

该帽原料总体上是比该结构塑料薄得多，典型地是包含帽原料和结构塑料层的该多层结构的总厚度的约5％至约25％。例如，该帽原料的厚度可以是约0.1mm至约2.5mm，而该结构塑料层片的厚度可以是约1.0mm至约50mm。

目前使用的大部分帽原料(例如丙烯酸类树脂和苯乙烯类塑料)的问题是它们是相对可燃的。例如，这些帽原料材料降低了基于聚氯乙烯(PVC)的衬底的阻燃性。希望维持该帽原料的耐候特性，同时提高其阻燃性。目前帽原料的其他问题可以包括耐化学性以及对于高温水致发白的耐受性的缺陷。

在热塑性塑料中使用的阻燃化合物是众所周知的。这些中的大多数涉及碘和/或溴化合物，如脂肪族和芳香族溴化合物，如对于如在US 2012-0184638中描述的苯乙烯树脂，或基于磷、或锑的化合物。这些阻燃剂的问题是它们倾向于具有毒性问题，并且使用5-30重量百分比的所建议的用量水平，这些阻燃剂会不利地影响聚合物的物理特性(如拉伸强度)。

US 8,129,455描述了阻燃剂ASA，该阻燃剂ASA以15-30wt百分比使用，并且由20-80百分比的石墨、20-80百分比的磷阻燃剂和0.1％至2％的全氟化聚烯烃制成。

氟聚合物已经被加入到丙烯酸类聚合物基质中以改进耐候性、与氟聚合物的粘附性以及抗冲击性(US 6,811,859、US2008-0293837、US 2008-0032101、US 7,947,781)。

出人意料地，现在已经发现添加从5wt％至60wt％的氟聚合物改进了热塑性帽层的阻燃性，而没有目前所使用的阻燃剂的不利影响和毒性。还已经发现，可以将耐候性添加到具有苯乙烯帽层的衬底上而无阻燃性的任何损失，其中薄的氟聚合物外层在该帽层上。

发明概述