[发明专利]包括阻燃材料的微晶格结构以及形成微晶格结构的组合物和方法

说明书

背景技术

阻燃聚合物可用于各种应用，诸如与人频繁和/或紧密接触以及可暴露于明火的那些应用。例如，阻燃聚合物可以用于运输应用、消费品等。先前，卤代化合物(例如，有机卤素)已被用作阻燃剂，但是由于这些卤代化合物可能产生成为环境毒素的卤素气体和/或卤素化合物，并且可能腐蚀周围的材料，因此已经推行不使用这种卤代化合物。例如，《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》禁止使用22种有机卤素，其中许多有机卤素是用于阻燃的目的。此外，由于环境问题，欧盟《有害物质限制(RoHS)指令》也禁止使用某些有机卤素。

尽管已经对非卤素阻燃化合物进行了研究，但是这些化合物具有引起化合物高负荷水平的加工限制。此外，现有的非卤素阻燃化合物用于模制工艺，在这样的工艺中可以控制所得部件的架构，但是不控制部件内的化学架构。

发明内容

本发明的实施例方面涉及包括在微晶格形状因子中的阻燃成分，以及用于形成前述微晶格形状的组合物和方法。

本发明的实施例方面涉及可在较低负荷水平下使用的非卤素阻燃材料。本发明的实施例方面还涉及用于设制零件的架构以及零件中的化合物位置的方法。

根据本发明的实施例，用于形成微晶格结构的组合物包括：光聚合性化合物；和阻燃材料。

所述阻燃材料可以包括光聚合性官能团，并且阻燃材料和光聚合性化合物可适于相互共聚合。

根据另一个实施例，微晶格结构包括：在多个节点处互连的多个支柱，所述支柱包括：包含光聚合性化合物与阻燃材料的反应产物的共聚物。

根据另一个实施例，微晶格结构包括：在多个节点处互连的多个支柱，所述支柱包括：包含光聚合性化合物的反应产物的聚合物；和阻燃材料。

根据另一个实施例，形成微晶格结构的方法包括：将包含光聚合性化合物和阻燃材料的组合物暴露于准直光以形成前体-微晶格结构；以及固化所述前体-微晶格结构以形成所述微晶格结构。

根据另一个实施例，形成微晶格结构的方法包括：将包含光聚合性化合物的组合物暴露于准直光以形成前体-微晶格结构；添加阻燃材料到所述前体-微晶格结构；以及固化所述前体-微晶格结构以形成所述微晶格结构。

阻燃材料的添加可以包括在聚合物上形成包括阻燃材料的涂层。

阻燃材料的添加可以在前体-微晶格结构的固化之后进行。

根据上述实施例中的任一实施例，涂层的阻燃材料可以包括选自金属、陶瓷、硅、硅酮、二氧化硅、纳米粘土、纳米颗粒、纳米纤维以及它们的混合物的材料。

根据上述实施例中的任一实施例，阻燃材料包括光聚合性官能团，并且暴露所述组合物使阻燃材料与光聚合性化合物共聚合。

根据上述实施例中的任一实施例，所述组合物的暴露使光聚合性化合物聚合形成聚合物。

根据上述实施例中的任一实施例，所述前体-微晶格结构的固化可以在阻燃材料和聚合物之间形成化学键。

根据上述实施例中的任一实施例，所述化学键可以通过聚合物的第一非光聚合性官能团和键结于阻燃材料的第二非光聚合性官能团的反应而形成。

根据上述实施例中的任一实施例，所述前体-微晶格结构的固化可以包括热固化或湿固化。

根据上述实施例中的任一实施例的阻燃材料的光聚合性官能团可以选自硫醇基、烯基、炔基、丙烯酸酯基、环氧基以及甲基丙烯酸酯基。

根据上述实施例中的任一实施例的阻燃材料可以选自磷酸盐、膦酸盐、亚磷酸盐以及它们的混合物。

以所述组合物的总重量计，根据上述实施例中的任一实施例的阻燃材料在所述组合物中的含量可以是1至33wt％。

根据上述实施例中的任一实施例的阻燃材料可以包含颗粒，所述颗粒包含选自三水合氧化铝、聚磷酸铵、红磷、有机亚磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、硼酸盐、可膨胀石墨、磷基低聚物以及它们的混合物的材料。

根据上述实施例中的任一实施例，光聚合性化合物可以包括光聚合性官能团和第一非光聚合性官能团，可以键结于阻燃材料的第二非光聚合性官能团，并且第一非光聚合性官能团和第二非光聚合性官能团可以适于在固化时相互反应。

根据上述实施例中的任一实施例，所述第一非光聚合性官能团选自异氰酸酯基、羟基、胺基、羧酸基、环氧基、硅烷基醚以及它们的组合，并且所述第二非光聚合性官能团选自异氰酸酯基、羟基、胺基、羧酸基、环氧基以及它们的组合。

根据上述实施例中的任一实施例，光聚合性化合物可以包括：包含不饱和碳-碳键的第一化合物；和包含末端硫醇基的第二化合物。