CN101128527B - 聚合物组合物 - Google Patents

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Abstract

所公开的发明涉及组合物，该组合物包含：(A)至少一种无卤聚合物，该聚合物在经历热重分析时在370℃的温度下显示至少大约7wt％的总质量损失；(B)至少一种酸源；(C)至少一种碳产生源；和(D)至少一种发泡剂。

Description

聚合物组合物
相关申请的交叉引用
本申请是依照于2004年11月15日提交的临时申请No.60/628,008提交的。
技术领域
本发明涉及聚合物组合物，更具体地说，涉及包含无卤聚合物的聚合物组合物。所述聚合物组合物可以突出表现在增强的阻燃性能。所述聚合物组合物可以呈胶乳组合物形式。
                    背景
胶乳组合物已广泛地用于提供装饰性或保护性涂层以及提供用于机织和非机织基材和纸基材的粘结剂或饱和剂。为了提供具有阻燃性能的胶乳组合物，通常的做法是将含卤单体如氯乙烯引入胶乳树脂中。然而，这一实践遇到的问题是当该树脂燃烧时，会释放氯化氢。在至少一个实施方案中，本发明提供了这一问题的解决方案。
                    概述
本发明涉及组合物，包含：(A)至少一种无卤聚合物，该聚合物当经历热重分析时在370℃的温度下显示至少大约7wt％的总质量损失；(B)至少一种酸源；(C)至少一种碳产生源；和(D)至少一种发泡剂。在至少一个实施方案中，该组合物显示增强的阻燃性能。这些组合物可以呈胶乳组合物形式并且可以用作粘结剂、涂层等。
                   附图简述
图1是实施例3中公开的热重试验的质量损失对温度的曲线图。
图2是实施例6中报道的试验的温度对时间的曲线图。
                   详细描述
术语“聚合物”在本文用来指聚合反应的产物，其中一种或多种单体的分子连接在一起而形成大分子，所述大分子的分子量是所述一种或多种单体的分子量的许多倍。这些聚合物可以是均聚物或共聚物。这些聚合物可以是线性聚合物、支化聚合物、交联聚合物或它们中两种或更多种的混合物。
术语“均聚物”在本文用来指由单一单体的聚合产生的聚合物。
术语“共聚物”在本文用来指由两种或更多种化学上不同的单体的聚合产生的聚合物。
术语“线性聚合物”是指其中分子形成长链而没有支链或交联结构的聚合物。
术语“支化聚合物”是指其中分子形成主链或聚合物骨架并且一个或多个附加的较短链与该主链或聚合物骨架连接的聚合物。
术语“交联聚合物”是指其中聚合物分子在它们结构中的点彼此连接而不是在聚合物链的端部彼此连接的聚合物。
术语“无卤”聚合物是指没有任何卤素原子与其连接的聚合物。在一个实施方案中，无卤聚合物是无氯聚合物。术语“无卤”没有排除可以以致污物水平存在的卤素，例如，至多大约5wt％的水平，在一个实施方案中至多大约2wt％，在一个实施方案中至多大约1wt％，在一个实施方案中至多大约0.5wt％，在一个实施方案中至多大约0.2wt％，和在一个实施方案中至多大约0.1wt％。
术语“胶乳组合物”是指聚合物微粒在水介质中的分散体。
术语“胶乳树脂”是指在胶乳组合物中的聚合物。
术语“牛顿型共聚物”是指此种共聚物，它显示的流动性的特征在于剪切速率与剪切力成正比。
术语“网状共聚物”是指其中共聚物分子在它们结构中的点彼此连接而不是在共聚物链的端部彼此连接的共聚物。这些共聚物可以呈三维网络形式。
无卤聚合物(A)可以衍生自除含卤单体以外的一种或多种单体。聚合物(A)可以是均聚物或共聚物。聚合物(A)可以呈线性聚合物、支化聚合物、交联聚合物或它们中两种或更多种的混合物的形式。聚合物(A)可以是热塑性聚合物。聚合物(A)可以是胶乳树脂。在一个实施方案中，聚合物(A)不是牛顿型共聚物和网状共聚物的共混物。可用来形成聚合物(A)的单体可以包括一种或多种丙烯酸酯、二烯烃、苯乙烯类、乙烯基酯、腈、烯烃等。
应避免的含卤单体包含氯乙烯和偏二氯乙烯。
可用来制备丙烯酸酯的丙烯酸烷基酯可以包括丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯，即(甲基)丙烯酸烷基酯，其包含含1-大约22个碳原子的烷基，在一个实施方案中含1-大约12个碳原子的烷基，在一个实施方案中含1-大约8个碳原子的烷基，在一个实施方案中含1-大约4个碳原子的烷基，在一个实施方案中含1-大约3个碳原子的烷基，和在一个实施方案中含大约2-大约8个碳原子的烷基。这些包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等。二烯烃可以包括含3-大约6个碳原子的二烯烃。这些包括丁二烯、异戊二烯等。苯乙烯类包括苯乙烯和烷基取代的苯乙烯如甲基苯乙烯、乙烯基甲苯等。乙烯基酯包括含大约4-大约22个碳原子的羧酸的乙烯基酯，如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、甲酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等。腈包括丙烯腈、甲基丙烯腈、以及含3-大约6个碳原子的烯属不饱和腈。烯烃包括含2-大约12个碳原子的烯烃，在一个实施方案中含2-大约6个碳原子的烯烃，在一个实施方案中含2-大约4个碳原子的烯烃。这些包括乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯等。烯烃包括α-烯烃如丁烯-1。
聚合物(A)可以是衍生自上述丙烯酸酯、二烯烃、苯乙烯类、乙烯基酯、腈或烯烃的均聚物。聚合物(A)可以是衍生自上述单体中两种或更多种的共聚物。聚合物(A)可以是衍生自上述单体中一种或多种和/或一种或多种适合的共聚单体的共聚物。适合的共聚单体可以包括一种或多种含3-大约5个碳原子的烯属不饱和一元羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、衣康酸、氰基丙烯酸等；含4-大约22个碳原子的乙烯基醚，如乙基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、十六烷基乙烯基醚、月桂基乙烯基醚等；含3-大约12个碳原子的乙烯基酮，如甲基乙烯基酮等；和丙烯酰胺如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、亚甲基-双-丙烯酰胺等。聚合物(A)可以包含至多大约20wt％，在一个实施方案中大约0.5-大约20wt％，在一个实施方案中大约0.5-大约10wt％，在一个实施方案中大约0.5-大约5wt％这些共聚单体中的一种或多种。
在一个实施方案中，一种或多种官能化单体可以用作制备聚合物(A)的共聚单体。这些包括丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、N-羟甲基丙烯酰胺、N-(正丁氧基甲基丙烯酰胺)、N-(异丁氧基甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺等。这些单体可以经历缩合反应。在一个实施方案中，缩合反应可能放出甲醛。聚合物(A)可以包含至多大约15wt％，在一个实施方案中大约0.5-大约15wt％，在一个实施方案中大约0.5-大约10wt％，在一个实施方案中大约0.5-大约5wt％，在一个实施方案中大约0.5-大约3wt％这些单体。
在一个实施方案中，聚合物(A)可以包括至少一种共聚物，该共聚物衍生自包含(i)苯乙烯、一种或多种烷基取代的苯乙烯、或它们的混合物和(ii)至少一种丙烯酸烷基酯的单体的混合物，其中(i)与(ii)的重量比可以为大约0.05∶1-大约2∶1，在一个实施方案中为大约0.2∶1-大约0.8∶1。
在一个实施方案中，聚合物(A)可以包括至少一种共聚物，该共聚物衍生自包含苯乙烯和丙烯酸正丁酯的单体的混合物。苯乙烯与丙烯酸正丁酯的重量比可以为大约0.05∶1-大约2∶1，在一个实施方案中为大约0.2∶1-大约0.8∶1，在一个实施方案中为大约0.3∶1-大约0.7∶1，在一个实施方案中为大约0.3∶1-大约0.5∶1。
上述单体可以在水介质中进行聚合。在一个实施方案中，通过这一聚合形成的产物可以构成胶乳组合物，在该胶乳组合物中的聚合物(A)可以构成胶乳树脂。水介质可以包含一种或多种乳化剂。可供选择地，水介质可以不含乳化剂。当使用乳化剂时，可以使用阴离子型乳化剂或两性乳化剂。阴离子型乳化剂可以包括含大约8-大约18个碳原子的醇的硫酸酯的碱金属盐或铵盐如月桂基硫酸钠，磺化石油和石蜡油的碱金属盐和铵盐，磺酸的钠盐，芳烷基磺酸盐，磺化二羧酸酯的碱金属盐和铵盐等。这些可以包括芳族磺酸的碱金属盐和铵盐，烷基磺酸盐，烷芳基磺酸盐，芳烷基磺酸盐，烷基硫酸盐和聚(氧化亚烷基)磺酸盐。可以使用非离子型乳化剂，如C8-C22烷基聚乙氧基化物，C8-C22烷基酚聚乙氧基化物等。乳化剂浓度可以为至多大约15重量份/100重量份单体，在一个实施方案中为大约0.1-大约15重量份/100重量份单体，在一个实施方案中为大约0.1-大约10重量份/100重量份单体，在一个实施方案中为大约0.1-大约5重量份/100重量份单体，在一个实施方案中为大约0.5-大约2重量份/100重量份单体。可以在聚合之前，期间或之后添加乳化剂。可以在整个聚合反应期间递增地添加乳化剂。
可以在大约10℃-大约100℃，在一个实施方案中在大约60℃-大约90℃的温度下进行聚合。可以在一种或多种引发剂的存在下进行聚合。引发剂可以包括自由基引发剂。这些包括过氧化合物如过硫酸盐、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢和枯烯过氧化氢；以及偶氮化合物如偶氮二异丁腈和二甲基偶氮二异丁酸盐。引发剂可以包括独立使用的或以活化的氧化还原体系形式使用的水溶性过氧化合物如过氧化氢和过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵。典型的氧化还原体系可以包括碱金属过硫酸盐和与之结合的还原物质如多羟基酚和可氧化的硫化合物、还原糖、二甲氨基丙腈、重氮硫醇化合物或水溶性硫酸亚铁化合物。引发剂可以包括碱金属或铵过硫酸盐引发剂。基于单体的重量，引发剂的浓度可以为大约0.005-5wt％，在一个实施方案中为大约0.01-大约2wt％，在一个实施方案中为大约0.1-大约0.8wt％。可以在聚合反应开始时添加引发剂或者可以在整个聚合反应期间采用引发剂的递增添加。
用来形成聚合物(A)的上述单体的聚合可以在水介质中通过将合适量的水，任选的一种或多种乳化剂，和用来引发聚合的足够量的引发剂加入聚合反应器中来进行。可以将聚合反应器加热到引发温度。可以在所需的时段(例如，数小时)内添加经乳化的单体预混合物。所述单体预混合物可以通过将水，任选的一种或多种乳化剂，一种或多种单体，和任选的一种或多种聚合改进剂混合来制备。添加速率可以根据聚合温度、所采用的具体引发剂和正在聚合的单体的量变化。在已将单体预混合物添加到聚合反应器之后，可以添加附加的引发剂。可以将聚合反应器加热，可以将反应器内容物搅拌所需时段，例如，高达数小时，以达到所需的转化率。可以使用过滤将所得的凝结物(如果有的话)与聚合物分散体分离。聚合物分散体可以称为胶乳组合物。
胶乳组合物可以具有至多大约80wt％，在一个实施方案中大约20wt％-大约80wt％，在一个实施方案中大约25wt％-大约75wt％，在一个实施方案中大约40wt％-60wt％的总固体含量。微粒状固体的粒度可以为大约50-大约1000纳米(nm)，在一个实施方案中为大约100-大约300nm。胶乳组合物的pH值可以为大约1.2-大约12，在一个实施方案中为大约3-大约7。
除了聚合物(A)之外，胶乳组合物还可以包含一种或多种乳化剂、固化剂、填料、增塑剂、抗氧化剂或稳定剂、消泡剂、染色助剂(dyingadjuvant)、颜料以及其它已知的胶乳或油漆添加剂。可以将增稠剂或稠化剂添加到胶乳组合物中以控制粘度并因此获得适合于所需特定应用的流动性。基于胶乳组合物中固体的重量，这些中的每一种可以以至多大约15wt％的浓度添加。
在一个实施方案中，聚合物(A)可以具有为大约-40℃至大约40℃，在一个实施方案中为大约-20℃至大约10℃的玻璃化转变温度(Tg)。在一个实施方案中，聚合物可以不具有具体明确的玻璃化转变温度。
为了本发明组合物显示有效的阻燃性能，所述聚合物显示某些热稳定特性是合乎需要的。这些特性可能与当所述聚合物燃烧时其经历的质量损失有关。这种质量损失可以使用热重分析(TGA)测量。采用TGA，使用灵敏的天平来检测随温度而变的样品重量。聚合物(A)当经历TGA时在350℃的温度下可以显示至少大约5wt％，在一个实施方案中大约5wt％-大约30wt％，在一个实施方案中大约5wt％-大约60wt％的总质量损失。在一个实施方案中，聚合物(A)当经历TGA时在360℃的温度下可以显示至少大约6wt％，在一个实施方案中大约6wt％-大约35wt％，在一个实施方案中大约6wt％-大约70wt％的总质量损失。在一个实施方案中，聚合物(A)当经历TGA时在370℃的温度下可以显示至少大约7wt％，在一个实施方案中大约7wt％-大约40wt％，在一个实施方案中大约7wt％-大约80wt％的总质量损失。在一个实施方案中，聚合物(A)当经历TGA时在390℃的温度下可以显示至少大约14wt％，在一个实施方案中大约14wt％-大约60wt％，在一个实施方案中大约14wt％-大约90wt％的总质量损失。在一个实施方案中，聚合物(A)当经历TGA时在400℃的温度下可以显示至少大约25wt％，在一个实施方案中大约25wt％-大约60wt％，在一个实施方案中大约25wt％-大约90wt％的总质量损失。在一个实施方案中，聚合物(A)当经历TGA时在410℃的温度下可以显示至少大约44wt％，在一个实施方案中大约44wt％-大约80wt％，在一个实施方案中大约44wt％-大约95wt％的总质量损失。当将本发明的组合物燃烧时，这些特性可能有助于稳定的炭的形成。
以下实施例1公开了与本发明范围内的聚合物(A)对应的共聚物的制备，以下实施例C-1公开了不在本发明范围内的但是出于对比目的而给出的共聚物。
                    实施例1
通过将水(270g)、30％的月桂基硫酸钠溶液(30g)和单体(180g苯乙烯、418.2g丙烯酸正丁酯、3.6g亚甲基-双-丙烯酰胺)的混合物添加到预混合容器中制备单体预混合物。搅拌该预混合容器的内容物。将水(324g)和30％的月桂基硫酸钠溶液(1.1g)添加到聚合反应器中。在氮气吹扫下启动聚合反应器中的搅拌。将聚合反应器的温度升高到80℃的引发温度。将引发剂(3g过硫酸钠)添加到聚合反应器中。以4.3g/min的速度将单体预混合物添加到聚合反应器中。在150分钟的期间内将附加量的引发剂(在50g水中的0.18g过硫酸钠)计量加入。在搅拌和87℃的温度下将反应混合物保持在聚合反应器中285分钟以允许反应进行。可以添加附加量的氧化还原引发剂以使单体的聚合完成，并且可以在搅拌下将反应混合物保持在聚合反应器中一段附加时间。将聚合反应器冷却，过滤聚合反应器内容物并将其倒入储存容器中。
                实施例C-1
通过将水(100g)、30％的月桂基硫酸钠溶液(6g)、衣康酸(12g)、48％的N-羟甲基丙烯酰胺(25g)、苯乙烯(306g)、丙烯酸正丁酯(264g)和丙烯酸(6g)添加到预混合容器中形成单体预混合物。搅拌该预混合容器的内容物。将水(200g)添加到聚合反应器中。在氮气吹扫下启动聚合反应器中的搅拌。将聚合反应器的温度升高到87℃的引发温度。将引发剂(2.4g过硫酸钠)添加到聚合反应器中。以4.3g/min的速度将单体预混合物添加到聚合反应器中。添加附加量的引发剂(在53g水中的0.24g过硫酸钠)。在搅拌和87℃的温度下将反应混合物保持在聚合反应器中210分钟以允许反应进行。添加附加量的引发剂(在50g水中的0.18g过硫酸钠)并再搅拌该反应混合物75分钟。将聚合反应器冷却，过滤聚合反应器内容物并将其倒入储存容器中。
使用以下程序测定在实施例1和C-1中制备的聚合物的TGA。在TA仪器Model 2950HR(高分辨率)热解重量分析仪上对样品进行热重分析试验。称量大约10-20mg每种样品放入涂了焦油的铝TGA盘中。以10℃/分钟的速度将温度提高到550℃的最高温度。在氮气气氛中加热样品。使用Thermal Advantage Software记录数据并采用UniversalAnalysis 2000软件分析数据。按照ASTM E1131-98进行试验。这些聚合物的TGA结果在图1中示出并复制在下表1中。在表1中，数值表示在给定的温度下的质量损失(单位为wt％)。
                表1
Figure G05838977120070517D000091
包含聚合物(A)的胶乳组合物可以与(B)至少一种酸源、(C)至少一种碳产生源和(D)至少一种发泡剂结合以形成阻燃性组合物。可以在与胶乳组合物混合之前将组分(B)、(C)和(D)彼此混合。组分(B)、(C)和(D)的混合物可以称为膨胀型组合物。可以按足够的重量比将该膨胀型组合物与胶乳组合物混合以为所得的胶乳组合物以及所得的胶乳组合物可能涂覆在其上的基材提供增强的阻燃特性。可以使用任何适合于混合水分散体的混合技术将该组合物混合。基于固体/固体，聚合物(A)与膨胀型组合物(即，组分(B)、(C)和(D)的结合物)的重量比可以为大约1∶25-大约25∶1，在一个实施方案中为大约1∶20-大约4∶1，在一个实施方案中为大约1∶20-大约3∶1，在一个实施方案中为大约1∶20-大约2∶1，在一个实施方案中为大约1∶10-大约3∶2。
酸源(B)可以包括任何在大约175℃-大约300℃，在一个实施方案中大约200℃-大约250℃的温度下产生酸的材料，例如无机酸。酸源可以包括具有由通式(PO3 -·NH4 +)x表示的重复单元的聚磷酸铵，其中x是1-大约3500，在一个实施方案中大约150-大约2500，在一个实施方案中大约600-大约1200的数值。酸源可以包括蜜胺(聚)磷酸盐。酸源可以包括一种或多种正磷酸一铵、正磷酸二铵、缩合磷酸、正磷酸等。这些可以与充氨剂和缩合剂如脲；碳酸铵；缩二脲；磺酰胺；氨基磺酸；氨基磺酸铵；脒基脲；甲脲甲酰胺；氨基脲；1，3-二氨基脲；联二脲等热缩合。例如，正磷酸一铵和脲可以经热缩合以通过在大约250℃的温度下将由基本上等摩尔量形成的熔体热处理大约3小时制备基本上水不溶性的聚磷酸铵。基于膨胀型组合物中的固体的总重量，可以以大约2wt％-大约90wt％，在一个实施方案中大约5wt％以大约90wt％，在一个实施方案中大约10wt％-大约90wt％，在一个实施方案中大约20wt％-大约85wt％，在一个实施方案中大约40wt％-大约80wt％的浓度将酸源用于膨胀型组合物(即，(B)、(C)和(D)的结合物)中。
碳产生源(C)可以包括季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、碳水化合物改性的糖、碳水化合物改性的淀粉、水可分散的蛋白质、明胶、酪蛋白、任何上述物质的衍生物、和它们中两种或更多种的混合物。碳产生源可以称为碳化源或炭产生源。基于膨胀型组合物中的总固体，可以以大约1wt％-大约60wt％，在一个实施方案中大约5wt％-大约60wt％，在一个实施方案中大约10wt％-大约40wt％的浓度将碳产生源用于膨胀型组合物中。
发泡剂(D)可以包括任何在大约100℃-大约500℃，在一个实施方案中大约150℃-大约500℃，在一个实施方案中大约230℃-大约400℃的温度下受热后产生惰性气体的材料。发泡剂可以包括有机胺或酰胺。发泡剂可以包括蜜胺、蜜胺盐、脲、双氰胺或它们中两种或更多种的混合物。基于膨胀型组合物中的总固体重量，可以以大约1wt％-大约60wt％，在一个实施方案中大约5wt％-大约60wt％，在一个实施方案中大约10wt％-大约40wt％的浓度使用发泡剂。
在一个实施方案中，聚合物(A)的软化温度范围可以与膨胀型组合物(即，组分(B)、(C)和(D)的结合物)分解、释放不燃气体和泡沫的温度同步，使得与该膨胀型组合物结合的聚合物(A)可以形成捕集不燃气体的基体和提供火和热阻隔性的膨胀层。
以下实施例2公开了在本发明范围内的膨胀型组合物。
                实施例2
根据以下配方制备膨胀型组合物。这一组合物具有71wt％的固体含量。
  重量份
  水   28
  Igepal CO-530(由Rhoda供应的非离子型表面活性剂，称为壬基苯酚乙氧基化物)   0.1
  蜜胺   14.1
  季戊四醇   14.1
  Carbopol EP-1(由Noveon供应的增稠剂，称为分散在水中的固体含量为30wt％的丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸的交联共聚物)   1.1
  氨(28wt％的水溶液)   0.1
  FR Cross 84(由Budenheim供应的聚磷酸铵)   42.4
以下实施例3公开了将得自实施例1和C-1的聚合物与得自实施例2的膨胀型组合物混合以形成胶乳样品I和C-I。
                实施例3
以1∶1的固体比的固体重量比将得自实施例2的膨胀型组合物与得自实施例1和C-1的组合物共混以制备胶乳样品I和C-I。样品I和C-I各自具有45wt％的固体含量。对于样品I和C-I中的每一个，在搅拌样品的同时添加得自实施例3的膨胀型组合物。添加作为表面活性剂的月桂基硫酸钠(1wt％)以使所得的混合物稳定。将水添加到每个混合物中以为每个混合物提供50wt％的固体含量。
本发明的胶乳组合物，其包含水和组分(A)、(B)、(C)和(D)，作为粘结剂、涂层等可能是有用的。这种组合物可以突出表现在增强的阻燃性能。该胶乳组合物的固体含量可以为大约20wt％-80wt％，在一个实施方案中为大约25wt％-75wt％。可以使用任何技术将该胶乳组合物涂覆到任何基材上，包括刷涂、喷涂、浸涂、辊涂、辊转移、泡沫涂覆、薄膜涂覆等。基材可以包括木材、塑料、金属、干砌墙(drywall)、砖石、织造纤维的网幅或毡布、非机织纤维的网幅或毡布等。该胶乳组合物向基材的涂覆可以在与终端应用一致的任何温度下进行。在一个实施方案中，可以在室温下将胶乳组合物涂覆到基材上。
在一个实施方案中，本发明的胶乳组合物可以用作机织纤维的网幅或毡布、非机织纤维的网幅或毡布等的粘结剂。纤维可以部分或完全地取向或者它们可以无规地分布。当纤维具有这种经得起梳理操作(依靠长度和柔韧性)的性质时，可以通过梳理形成网幅或毡布。纤维可以包括天然织物纤维如纤维素、黄麻、剑麻、苎麻、大麻和棉，以及许多合成有机织物纤维，包括人造丝、纤维素酯的那些如醋酸纤维素，乙烯基树脂纤维如聚氯乙烯及其共聚物的那些，聚丙烯腈及其共聚物，聚酯如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，烯烃如乙烯和丙烯的聚合物和共聚物，缩合聚合物如聚酰亚胺或尼龙类等。在给定的网幅中可以使用的纤维可以是单一组合物的那些或纤维的混合物。本发明的胶乳组合物可以与纤维素材料或纤维素材料的共混物结合。这些包括由纤维素纤维制成的纸张；通过将天然纤维、合成纤维或此类天然纤维和合成纤维的混合物粘结制得的非机织织物；以及机织织物。采用纸基材时，该胶乳组合物可能有助于纸的强度。采用具有非机织、无规取向的结构的纸布产品时，该胶乳组合物可能充当粘结剂以使该结构结合并提供强度。纸布产品的实例包括高强度、高吸收性材料如一次性用品，例如用户和工业擦布或毛巾、尿布、手术包和袍，工业工作服和女性卫生用品。本发明的胶乳组合物可以用作耐用品如地毯和垫子背衬、衣服内衬、汽车元件和家用家具的粘结剂，和用作土木工程材料如道路衬底的粘结剂。非机织基材可以由玻璃纤维、聚酯、人造丝、碳纤维等形成。这些非机织基材可以通过湿法成网法或干法成网法或气流成网法制备。在每种情况下，该胶乳组合物可以用来将纤维粘结在一起。
基于聚合物(A)和纤维的总重量，可以涂覆到纤维上的胶乳组合物的比例可以足以提供大约0.1wt％-大约200wt％，在一个实施方案中大约3wt％-大约50wt％聚合物(A)。在将胶乳组合物涂覆到基材上之后，可以在室温下或者在高温下将所得涂覆的、浸渍的或饱和的基材干燥。在完成干燥之后或者作为干燥步骤的最后一步，可以使基材经历烘烤或固化步骤。在一个实施方案中，烘烤或固化步骤可以在大约110℃-大约170℃的温度下进行大约0.5-大约10分钟。
当本发明的胶乳组合物已涂覆于其上的纤维的网幅或毡布暴露于热或燃烧下时，在本发明的至少一个实施方案中，在导致燃烧的早期火焰传播得到降低并且在燃烧的后期炭形成。这样为胶乳组合物和该胶乳组合物已经涂覆于其上的网幅或毡布提供了增强的阻燃特性。
本发明胶乳组合物作为保护性和/或装饰性涂料组合物可能是有用的并且当涂覆到基材上时可为基材提供阻燃性能。可以使用任何技术，例如喷涂、刷涂、辊涂、浸涂、流涂等将这些涂料组合物涂覆到基材上。基材可以是任何需要用阻燃涂料组合物涂覆的基材。这些包括由木材，塑料、金属、干砌墙、砖石等制成的基材。可以以大约0.1-大约1000克/平方米，在一个实施方案中大约1-大约200克/平方米的涂覆量将本发明胶乳组合物涂覆到基材上。在至少一个实施方案中，当本发明胶乳组合物的涂层暴露于热和/或燃烧下时，该涂层为基材提供保护性碳质烧焦层，该烧焦层显示增强的阻燃性能。
以下实施例4公开了，就胶乳样品I与胶乳样品C-I相比而言，显示改进的阻燃性能的试验结果。
                    实施例4
将得自实施例3的胶乳样品I和C-I中的每种在Mylar薄片上铸塑成厚度为25密耳的薄膜，在室温下干燥一整夜，并放入在50℃的温度下运行的烘箱中一小时。从烘箱中取出薄膜，放置在干冰上10分钟，然后从Mylar薄片上剥掉。在50℃的温度和100磅/平方英寸(psi)的压力下将每个薄膜压在100％棉薄片上2分钟。将所得织物样品在300℉(148.9℃)下固化3分钟，切成正方形(3×3英寸)，并放在表面温度为650℃的陶瓷辐射加热器的上方一英寸处的支架上。每个织物样品的薄膜一侧面向该辐射加热器。使用IR枪在180秒的时间内测量每个织物样品的非薄膜一侧的温度。每个样品的结果在图2中绘出。这些结果显示样品I与样品C-I相比织物温度低大约90℃。
虽然已经根据本发明的优选实施方案对其进行了说明，但是应该理解的是，本发明的各种修改将对阅读了本说明书的本领域技术人员是显而易见的。因此，应该理解的是，在此公开的本发明旨在覆盖属于所附权利要求书范围内的那些修改。

Claims (18)

1.组合物，其包含：
(A)至少一种无卤聚合物，该聚合物具有-20℃至10℃的玻璃化转变温度和当经历热重分析时在370℃的温度下显示至少7wt％的总质量损失，其中该聚合物(A)包含至少一种共聚物，该共聚物衍生自包含(i)苯乙烯和(ii)丙烯酸烷基酯的单体的混合物，其中(i)与(ii)的重量比为0.05∶1-2∶1；
(B)至少一种酸源，其包含至少一种在175℃-300℃的温度范围内产生酸的材料；
(C)至少一种碳产生源，其为碳化源或炭产生源；和
(D)至少一种发泡剂。
2.权利要求1的组合物，其中该聚合物(A)在经历热重分析时在390℃的温度下显示至少14wt％的总质量损失。
3.权利要求1的组合物，其中该聚合物(A)在经历热重分析时在400℃的温度下显示至少25wt％的总质量损失。
4.权利要求1的组合物，其中该聚合物(A)在经历热重分析时在410℃的温度下显示至少44wt％的总质量损失。
5.权利要求1的组合物，其中该聚合物(A)包含至少一种共聚物，该共聚物衍生自包含苯乙烯和丙烯酸正丁酯的单体的混合物，其中苯乙烯与丙烯酸正丁酯的重量比为0.05∶1-2∶1。
6.权利要求1的组合物，其中该酸源(B)包含聚磷酸铵、正磷酸一铵、正磷酸二铵、缩合磷酸、正磷酸或它们中两种或更多种的混合物。
7.权利要求1的组合物，其中该酸源(B)包含正磷酸一铵、正磷酸二铵、缩合磷酸、正磷酸或它们中两种或更多种的混合物，将该酸源(B)与包含脲、碳酸铵、缩二脲、磺酰胺、氨基磺酸、氨基磺酸铵、脒基脲、甲脲甲酰胺、氨基脲、1，3-二氨基脲、联二脲、或它们中两种或更多种的混合物的试剂热缩合。
8.权利要求1的组合物，其中该碳产生源(C)包含季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、或它们中两种或更多种的混合物。
9.权利要求1的组合物，其中该碳产生源(C)包含碳水化合物改性的糖、碳水化合物改性的淀粉、水可分散蛋白质、明胶、酪蛋白、或它们中两种或更多种的混合物。
10.权利要求1的组合物，其中该发泡剂(D)包含至少一种在100℃-500℃的温度范围内产生惰性气体的材料。
11.权利要求1的组合物，其中该发泡剂(D)包含蜜胺、蜜胺盐、脲、双氰胺、或它们中两种或更多种的混合物。
12.权利要求1的组合物，其中(B)、(C)和(D)构成一种膨胀型组合物，以该膨胀型组合物中固体的总重量计，该酸源(B)占该膨胀型组合物的2wt％-90wt％；以该膨胀型组合物中固体的总重量计，该碳产生源(C)占该膨胀型组合物的1wt％-60wt％；以该膨胀型组合物中固体的总重量计，该发泡剂(D)占该膨胀型组合物的1wt％-60wt％。
13.权利要求1的组合物，其中(B)、(C)和(D)构成一种膨胀型组合物，基于固体/固体，该聚合物(A)与该膨胀型组合物的重量比为1∶25-25∶1。
14.权利要求1的组合物，包含：
(A)至少一种衍生自苯乙烯和丙烯酸正丁酯的无卤共聚物，该聚合物在经历热重分析时在370℃的温度下显示至少7wt％的总质量损失，该聚合物(A)不是牛顿型共聚物和网状共聚物的共混物；
(B)聚磷酸铵；
(C)季戊四醇；和
(D)蜜胺。
15.包含水和权利要求1的组合物的胶乳组合物。
16.包括纤维的网幅或毡布和权利要求1的组合物的基材。
17.包括基材和涂覆在该基材上的权利要求1的组合物的涂层的涂覆基材。
18.涂覆的基材，其包括选自木材、金属、塑料、干砌墙、砖石、机织纤维、非机织纤维或它们中两种或更多种的结合物的基材，和涂覆到该基材上的权利要求1的组合物。
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