CN106795354A - 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 - Google Patents

Abstract

一种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。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：包括光聚合性化合物与阻燃材料的反应产物的共聚物。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：包括光聚合性化合物的反应产物的聚合物；和阻燃材料。

Description

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

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。

根据上述实施例中的任一实施例，包含不饱和碳-碳键的第一化合物可以选自由以下组成的群组：乙烯、取代烯烃、1,3-二烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯烷酮以及它们的混合物。

根据上述实施例中的任一实施例，包含末端硫醇基的第二化合物可以选自由以下组成的群组：季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、1,6-己二硫醇、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、乙氧基化三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、乙二醇二-3-巯基丙酸酯以及它们的混合物。

根据上述实施例中的任一实施例，以所述组合物的总重量计，包含不饱和碳-碳键的第一化合物在所述组合物中的含量可以是10至99wt％，包含末端硫醇基的第二化合物在所述组合物中的含量可以是10至99wt％。

根据上述实施例中的任一实施例，所述聚合物可以至少部分地包围阻燃材料。

根据上述实施例中的任一实施例，所述支柱包括聚合物上的包含阻燃材料的涂层。

根据上述实施例中的任一实施例，阻燃材料可以通过化学键附接至所述聚合物。

根据上述实施例中的任一实施例，所述化学键可以通过光聚合性化合物的第一非光聚合性官能团与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，所述第一非光聚合性官能团可以选自异氰酸酯基、羟基、胺基、羧酸基、环氧基、硅烷基醚以及它们的组合，所述第二非光聚合性官能团可以选自异氰酸酯基、羟基、胺基、羧酸基、环氧基以及它们的组合。

附图说明

附图与说明书共同示出了本发明的实施例，并与具体描述一起用来解释本发明的原理。

图1是示出用于形成微晶格结构的系统的实施例的示意性剖视图。

图2和图3是用于形成微晶格结构的孔图案的实施例的示意性俯视图。

图4和图5是微晶格结构的实施例的相应部分的示意性立体图。

图6是示出微晶格结构的实施例的示意图。

图7是示出用于形成微晶格结构的化合物的实施例的示意图。

图8-16是示出用于形成微晶格结构的反应的实施例的示意图。

图17和18是示出用于形成微晶格结构的反应的实施例的示意图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，仅以实例说明的方式示出和描述了本发明的某些实施例。如本领域技术人员将认识到的，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应理解为限于本文所阐述的实施例。因此，附图和描述应被认为在本质上是说明性而非限制性的。

本发明的实施例涉及包含阻燃材料(例如，非卤素阻燃材料)的微晶格结构，以及用于形成所述微晶格结构的组合物和方法。如本文所使用的，阻燃材料是减少、抑制或延缓火焰(或火)形成以防止或减少火的形成或蔓延的任何材料。阻燃材料可以包括：例如，颗粒、用于形成聚合物(例如，共聚物、预聚物或低聚物)的前体、聚合物的一部分(例如，包含经反应前体的聚合物的部分)，或涂层。

因此，阻燃材料可被包含在微晶格结构的支柱(例如，聚合物波导)中和/或支柱上。在微晶格结构的支柱中和/或支柱上包含阻燃材料提供了用于设制支柱内部和表面处的微晶格结构的化学性质的架构控制。例如，微晶格结构的支柱可以通过使阻燃材料与另一种化合物(例如，光聚合性化合物)共聚合而形成。在这样的实施例中，微晶格的支柱包括包含阻燃材料的共聚物(例如，阻燃材料和其它化合物的共聚合反应产物)或由这样的共聚物限定。

另外，或可替换地，阻燃材料可以以物理方式截留(或夹带)在微晶格结构的支柱中。例如，阻燃材料可被包裹在支柱所包含(或限定支柱)的聚合物中。在一些实施例中，通过在阻燃材料的存在下形成(例如，聚合)化合物(例如，光聚合性化合物)而至少部分地包围阻燃材料(或截留聚合物中的颗粒)，所述聚合物可以形成(例如，被聚合)为至少部分地包围阻燃材料。

另外，或可替换地，阻燃材料可以通过正交化学(例如，通过正交化学反应)结合到微晶格结构中。正交化学过程可以利用例如第一反应和第二反应(例如，正交反应)来形成微晶格结构。第一反应(例如，诸如UV引发的自由基或离子反应的光聚合反应)形成前体-微晶格结构，第二反应与第一反应不同(例如，与第一反应正交)，第二反应通过前体-微晶格结构形成微晶格结构。例如，第二反应可以是与第一反应不同(例如，在与第一反应的波长不同的波长下所引发)的光聚合反应、热固化反应或湿固化反应(例如，适于在环境水的存在下固化的异氰酸酯封端单体、低聚物、预聚物或聚合物的反应)。

因此，在一些实施例中，阻燃材料包括这样的官能团，所述官能团在第二反应期间反应，但在形成前体-微晶格结构的第一反应期间不反应。第一反应形成前体-微晶格结构的“绿(green)”支柱，而阻燃材料可以通过第二反应键结于前体-微晶格的“绿”支柱，第二反应也可以使前体-微晶结构交联形成微晶格结构。前体-微晶格可以在阻燃材料的存在下形成，和/或可以在进行第一反应之后添加阻燃材料到前体-微晶格结构。在正交化学方法的实施例中，微晶格结构的“绿”支柱可以由包括光聚合性官能团和正交官能团(例如，在第二反应期间反应但在第一反应期间不反应的官能团)的化合物(例如，光聚合性化合物)形成。利用具有在第一反应期间反应的第一官能团和在第二反应期间反应的第二官能团的单体、低聚物、预聚物和/或聚合物得到了交联结构(或高级交联结构)，所述交联结构可以防止或减少微晶格结构的熔融以及之后在微晶格结构暴露于火焰时的滴落。

另外，或可替换地，阻燃材料可以位于微晶格结构的支柱上(例如，作为涂层)。涂层可以在前体-微晶格结构(前体-微晶格结构随后被固化)上形成，和/或涂层可以在固化的微晶格结构上形成。涂层可以通过任何合适的方法形成，诸如对包含阻燃填料的金属涂层进行浸涂、刷涂、喷涂、熔融、烧结、喷丸、电镀，和/或对涂层充入电荷并使用静电将涂层吸引到微晶格结构或前体-微晶格结构。

阻燃材料可以以任何合适的方式提供阻燃性。例如，阻燃部分可以通过释放水或其它惰性物质来限制对火焰的燃料供给(例如，氧气和/或其它易燃材料，诸如有机材料)，增加炭形成而产生不可燃层(例如，保护层)，和/或通过吸热反应降低温度。在一些实施例中，阻燃材料包括有机磷和/或氮基化合物，但阻燃材料并不限于此。有机磷和氮基化合物的非限制性实例包括三聚氰胺、氰尿酸盐、磷酸酯和膦酸。

可以使用本领域可用的任何合适的设备和方法形成微晶格结构。例如，可以使用标题为“《光性定向的三维聚合物微结构(Optically Oriented Three-DimensionalPolymer Microstructures)》”的美国专利第7,382,959号中所描述的设备和方法来形成微晶格结构，所述专利的全部内容通过引用并入本文。

图1是示出根据本发明实施例的用于形成微晶格结构的系统100的示意性剖视图。如图1所示，微晶格结构110可以使用单个准直光束(例如，紫外(UV)光束)或多个独立准直光束通过位于储蓄器102(例如，模制室)一侧的图案形成装置104(例如，掩模)来形成，储蓄器102具有(或容纳)组合物108，组合物108包含与从光源120发射的光束接触时引发聚合(或共聚合)过程的成分(例如，光聚合性化合物和任选的阻燃材料)。图案形成装置104可以包括多个孔106(例如，间隙或开口)。每个孔106可以具有给定(或设定)的形状和尺寸，所述形状和尺寸限定(例如，基本上匹配)微晶格结构110的支柱112(例如，自蔓延光学聚合物波导)的横截面几何形状。微晶格结构110可以具有由支柱112限定的三维(3D)结构。

在一个实施例中，掩模104可以位于形成储蓄器102的一侧(例如，底侧)的透明基底(或透明板)上。在另一个实施例中，掩模104可以包括透明基底。例如，透明基底的部分可以制成为不透明的(或基本上不透明的)，而透明基底的其它部分可以保持透明(或基本上透明)，从而允许光束透射过透明基底的其它部分。

孔106可以布置成具有图案，诸如图2所示的矩形图案(或方形图案)和/或图3所示的六边形图案。掩模104的孔106之间的距离和由孔106形成的支柱112的数量将决定微晶格结构的开孔体积分数(例如，开孔空间)。通过控制孔106的布置以及图1系统的其它特征，可以针对给定应用来设计微晶格结构。用于形成微晶格结构的一些设计参数包括：1)支柱相对于彼此的角度和图案，2)所得微孔结构的相对密度(或开孔体积分数)，以及3)支柱的横截面形状和尺寸。

如图1中所看到的，微晶格结构110的厚度(或高度)可以通过用组合物108将储蓄器102填充至设定高度来控制。一旦施加了光束，支柱112(例如，相交的支柱)则从掩模104的表面(或透明基底的表面)生长，并且到达或终止于储蓄器102中的组合物108的自由表面(例如，上表面)，从而形成微晶格结构110的支柱112(例如，长成的波导(grownwaveguides))。在一些实施例中，支柱112(例如，相交的聚合物波导)聚合或共聚合形成前体-微晶格结构或微晶格结构。支柱112可以独立地具有约10μm至约10mm的直径(例如，厚度)，并且可以在节点处相交，所述节点可以彼此远离而相距节点直径的约2至约20倍的距离。

根据一个实施例，可以使用光束形成前体-微晶格结构和/或使其成形，然后通过本领域可用的任何合适的固化手段(例如，光固化、热固化和/或湿固化)进一步固化(例如，后固化或表面固化)所述前体-微晶格结构。光束可以通过光引发剂引发反应(例如，第一或第二反应)。可以使用本领域中可用的任何合适的光引发剂。例如，可以使用多种光引发剂和/或多个光源来形成微晶格结构或前体-微晶格结构，例如，如于2014年4月17日提交的标题为“《使用双光引发剂体系固化结构的方法和使用所述方法制造的结构(Method ForCuring Structures Using A Dual Photoinitiator System and Structure Made UsingThe Same)》”的美国专利申请第14/255,623号中所描述的，所述申请的全部内容通过引用并入本文。固化的微晶格结构或前体-微晶格结构可以具有3D有序的开孔微观结构。

例如，在图4和图5所示的实施例中，微晶格结构110的支柱包括第一桁架单元114、第二桁架单元116和第三桁架单元118。第一桁架单元114由第一自蔓延聚合物波导限定并且沿着第一方向A延伸。第二桁架单元116由第二自蔓延聚合物波导限定并且沿着第二方向B延伸。第三桁架单元118由第三自蔓延聚合物波导限定并且沿着第三方向C延伸。桁架单元114、116和118在节点122处彼此互穿，从而形成具有三维微观结构顺序且具有由桁架单元114、116、118和节点122限定(或桁架单元114、116、118和节点122之间)的多个三维有序孔(或空间)的连续材料。在一些实施例中，连续材料以连续的方式形成，使得其没有任何内部边界，例如，桁架单元114、116和118的互穿部分内的边界。在一些实施例中，微晶格结构110的每个节点122由连续材料形成。如本发明所属领域的普通技术人员所应理解的，在没有有意地脱离如本文所述的本发明的原理、精神和范围的情况下，所述微晶格结构和前体-微晶格结构以及形成它们的方法的改变和变化可以予以实践。

例如，微晶格结构的实施例不限于单个UV固化反应，因为这可能限制用于形成微晶格结构的单体的端基化学过程，并且可能妨碍可以改善微晶格结构的结构和化学特性的许多化学过程。因此，微晶格结构不限于用于形成微晶格结构的单体的任何特定端基化学过程。例如，可以利用各种各样的化学前体形成微晶格结构，从而增加最终微晶格结构可具有的特性范围，并且通过允许使用用于其它结构性聚合物领域的单体来降低化学前体的成本。这些聚合物中的一些(诸如聚氨酯和环氧树脂)已经发展超过丙烯酸酯和硫醇烯，这引起对更具成本效益的单体的开发，这样的单体具有改善的结构性能、环境条件反应性和化学功能(诸如阻燃性、耐化学性等等)。通过利用正交反应官能团来形成微晶格结构，可以获得更大范围的最终微晶格化学性质，并且因此可以获得一些性能。由本发明的共聚物方法的实施例方面提供的益处之一是，我们现在可以使用能够定向的化学过程(例如，对反应方向可知的化学过程)来构建和形成3D微孔结构。根据本发明的实施例，阻燃材料(例如，防火材料)现在可以通过非UV聚合性化学过程结合到微晶格结构中。

图6是示出微晶格结构110的形状因子可被用作包括阻燃材料的微晶格结构的某些方式的示意图。例如，在图6中，微晶格结构130包括包含阻燃材料的涂层，微晶格结构132包括嵌入或物理夹带或截留在支柱中的阻燃材料(例如，填料，诸如阻燃材料的颗粒或聚合物)，并且微晶格结构134包括包含阻燃材料的共聚物。

图7是示出根据本发明实施例的可用于形成前体-微晶格结构或微晶格结构的化合物的非限制性图示的示意图。例如，如图7所示，阻燃材料202、光聚合性化合物204、光聚合性化合物206和/或阻燃材料208可以组合(例如，聚合、共聚合和/或交联)形成前体-微晶格结构或微晶格结构。图7所示的化合物可以以各种合适的方式组合，以形成前体-微晶格结构或微晶格结构。阻燃材料202、光聚合性化合物204、光聚合性化合物206和阻燃材料208可以各自独立地为单体、共聚单体、低聚物、预聚物、聚合物、共聚物或它们的混合物。

阻燃材料202可以包括磷酸盐、膦酸盐和/或亚磷酸盐，并且合适的反应性基团可以键合至磷酸盐、膦酸盐和/或次膦酸盐。例如，阻燃材料202可以包括磷酸盐(例如，有机磷酸盐)：膦酸盐(例如，有机膦酸盐)：和/或亚磷酸盐(例如，有机亚磷酸盐)：在前述化学式中，R₁、R₂和R₃可以各自独立地为能够在本文所述的第一或第二反应期间发生反应的任何合适的官能团。

例如，如从图7中所看到的，光聚合性官能团210可以键结于阻燃材料202。阻燃材料202的非限制性可商购实例包括双[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯。光聚合性化合物204和光聚合性化合物206也可以各自具有光聚合性官能团210。光聚合性官能团210可以在第一反应期间发生反应。例如，阻燃材料202、光聚合性化合物204和光聚合性化合物206的光聚合性官能团210可以各自独立地为在光聚合反应(例如，诸如UV引发的自由基或离子反应的光聚合反应)期间反应以形成聚合物或共聚物的官能团。光聚合性官能团可以是对UV引发剂敏感的任何合适的官能团(例如，自由基UV引发剂、阳离子UV引发剂等)。光聚合性官能团210的非限制性实例包括硫醇、烯烃、炔烃、丙烯酸酯、环氧树脂和/或甲基丙烯酸酯。光聚合性化合物204和光聚合性化合物206可以包括本领域可用的任何合适的主链。

在某些实施例中，光聚合性化合物204和/或光聚合性化合物206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。第一化合物的不饱和碳-碳键可以包括碳-碳双键和/或碳-碳三键。例如，包含不饱和碳-碳键的第一化合物可以包括乙烯、取代烯烃、1,3-二烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯烷酮以及它们的混合物。包含末端硫醇基的第二化合物可以包括季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、1,6-己二硫醇、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、乙氧基化三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、乙二醇二-3-巯基丙酸酯以及它们的混合物。以组合物的总重量计，包含不饱和碳-碳键的第一化合物在用于形成微晶格结构的组合物中的含量可以是10至99wt％的量包含；包含末端硫醇基的第二化合物在组合物中的含量可以是10至99wt％。

除反应性官能团210之外，光聚合性化合物206还可以包括反应性官能团212(例如，第一非光聚合性官能团)。反应性官能团214(例如，第二非光聚合性官能团)可以键结于阻燃材料。反应性官能团212和反应性官能团214在第一反应(例如，诸如UV引发的自由基或离子反应的光聚合反应)期间可以是非反应性的，但是反应性官能团212可以在第二反应(例如，在不同波长下的光聚合反应，热固化反应，或湿固化反应)期间与反应性官能团214反应。反应性官能团212(例如，第一非光聚合性官能团)的非限制性实例包括异氰酸酯基、羟基、胺基、羧酸基、环氧基和/或硅烷基醚(硅烷基醚基)。反应性官能团214(例如，第二非光聚合性官能团)的非限制性实例包括异氰酸酯基、羟基、胺基、羧酸基和/或环氧基。例如，反应性官能团212和/或反应性官能团214的羟基可被包含在本领域可用的任何合适的醇中。

图8-16是示出根据本发明实施例的可用于形成微晶格结构和/或前体-微晶格结构的阻燃材料202、光聚合性化合物204、光聚合性化合物206和/或阻燃材料208的反应的示意图。例如，如图8所示，阻燃材料202和光聚合性化合物204可以在第一反应(例如，诸如UV引发的自由基或离子反应的光聚合反应)中反应(例如，共聚合)形成共聚物230。共聚物230可被包括在微晶格结构的支柱中或可以限定微晶格结构的支柱。在图8-16中，括号表示重复结构，但是图8-16所示的聚合物和共聚物不限于所示出的图案，因为聚合物和共聚物可以包括任何合适的组成部分的布置，诸如交替共聚物、周期共聚物、统计共聚物、嵌段共聚物和/或接枝共聚物中所具有的组成部分的布置。

如图9所示，光聚合性化合物206可以反应(例如，在第一反应(例如，诸如UV引发的自由基或离子反应的光聚合反应)中进行聚合)形成聚合物232。聚合物232可被包括在前体微晶格结构的支柱中或可以限定所述前体微晶格结构的支柱。如图10所示，聚合物232可以通过第二反应(例如，在不同波长下的光聚合反应，热固化反应，或湿固化反应)与阻燃材料208反应(例如，共聚合、交联或固化)形成共聚物234。共聚物234可被包括在微晶格结构的支柱中或可以限定所述微晶格结构的支柱。

如图11所示，光聚合性化合物204和光聚合性化合物206可以在第一反应(例如，诸如UV引发的自由基或离子反应的光聚合反应)中反应(例如，共聚合)形成共聚物236。共聚物236可被包括在前体微晶格结构的支柱中或可以限定所述前体微晶格结构的支柱。如图12所示，共聚物236可以通过第二反应(例如，在不同波长下的光聚合反应，热固化反应，或湿固化反应)与阻燃材料208反应(例如，共聚合、交联或固化)形成共聚物238。共聚物238可被包括在微晶格结构的支柱中或可以限定所述微晶格结构的支柱。

如图13所示，阻燃材料202和光聚合性化合物206可以在第一反应(例如，诸如UV引发的自由基或离子反应的光聚合反应)中反应(例如，共聚合)形成共聚物240。共聚物240可被包括在前体-微晶格结构的支柱中或可以限定所述前体-微晶格结构的支柱。如图14所示，共聚物240可以通过第二反应(例如，在不同波长下的光聚合反应，热固化反应，或湿固化反应)与阻燃材料208反应(例如，共聚合、交联或固化)形成共聚物242。共聚物242可被包括在微晶格结构的支柱中或可以限定所述微晶格结构的支柱。

如图15所示，阻燃材料202、光聚合性化合物204和光聚合性化合物206可以在第一反应(例如，诸如UV引发的自由基或离子反应的光聚合反应)中反应(例如，共聚合)形成共聚物244。共聚物244可被包括在前体-微晶格结构的支柱中或可以限定所述前体-微晶格结构的支柱。如图15所示，共聚物244可以通过第二反应(例如，在不同波长下的光聚合反应，热固化反应，或湿固化反应)与阻燃材料208反应(例如，共聚合、交联或固化)形成共聚物246。共聚物246可被包括在微晶格结构的支柱中或可以限定所述微晶格结构的支柱。

另外，或可替换地，微晶格结构可以包括这样的阻燃材料，所述阻燃材料未以化学方式键结于限定微晶格结构的支柱的聚合物。例如，微晶格结构的支柱可以包括由任何上述光聚合性化合物形成的聚合物或由这样的聚合物限定(例如，所述聚合物可以包括任何上述光聚合性化合物的反应产物)，并且所述聚合物可以至少部分地包围阻燃材料。例如，阻燃材料可以嵌入或物理夹带或截留在所述聚合物中。阻燃材料可以包括与限定支柱的聚合物不同的聚合物(例如，二次聚合物相)，和/或阻燃材料可以包括颗粒(例如，填料)。

例如，可以将颗粒形式的阻燃剂固体引入到包含本文所述的任何光聚合性化合物的组合物中，以便降低微晶格结构燃烧期间的可燃性和/或减少有毒烟雾的释放。可以将如下颗粒引入并分散在所述组合物中：诸如但不限于三水合氧化铝、聚磷酸铵、红磷、有机亚磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、硼酸盐和可膨胀石墨，以获得合适或期望的燃烧行为。

所述颗粒可以是不透明的和/或使光散射。因此，如果颗粒以过高的浓度包含在组合物中，则颗粒将过度地使UV光散射或反射，从而阻碍或减少微晶格结构的形成。合适的颗粒浓度将受到逐渐形成的微晶格结构的高度(或深度)的影响，因为微晶格结构的高度影响UV光应穿透的深度。以所述组合物的总重量计，所述组合物中的颗粒浓度可以是1至33wt％，例如4至10wt％。在一个实施例中，将包含铵的颗粒分散在包含光反应单体树脂的组合物中，并且以所述组合物的总重量计，可以实现高达4wt％的颗粒浓度，而不会显着或大大削弱形成12.7mm厚的微晶格结构的能力。

可以以本领域可用的任何合适的方式将颗粒添加到所述组合物中。例如，颗粒可以以如下方式引入：干粉形式，处于光反应单体的悬浮液(例如，光聚合性化合物的悬浮液)中，或处于随后被蒸发的溶剂中。溶剂的非限制性实例包括丙酮、甲苯、异丙醇以及它们的混合物。颗粒可以通过机械混合分散在所述组合物中。还可以对颗粒进行表面处理，以促进与树脂(例如，聚合物)的粘合，或者防止或减少颗粒在所述组合物(或悬浮液)中的附聚。

未键结于光反应单体树脂(例如，光聚合性化合物或由光聚合性化合物形成的聚合物或共聚物)或与其交联的二次聚合物相也可以作为添加剂或填料包括在微晶格结构中。二次聚合物相对于UV光可以是透明的，因此二次聚合物相可以以高于颗粒浓度的浓度包含在所述组合物中。在所述组合物中包含二次聚合物相可导致折射率失配，这可能限制或减少UV光可穿透组合物的深度。因此，二次聚合物相的合适浓度将受到逐渐形成的微晶格结构的高度(或深度)的影响，因为微晶格结构的高度影响UV光应穿透的深度。例如，以所述组合物的总重量计，二次聚合物相在所述组合物中的含量可以是1至33wt％。

在一个实施例中，将包含磷基低聚物的二次聚合物相溶解在溶剂中并引入到光反应单体树脂(所述组合物)中以赋予阻燃性。可替换地，或者另外，可将这样的低聚物悬浮在未固化的液体聚合物/低聚物载体中，这可以在光反应单体(光聚合性化合物)、液体聚合物/低聚物和阻燃剂低聚物的UV固化之后就地固化，从而在最终的微晶格结构中形成二次阻燃相。可以采用与关于阻燃剂颗粒所描述的相同的方式来引入并分散二次聚合物相。

图17是示出形成微晶格结构的方法的实施例的示意图。如图17所示，根据一个实施例，组合物300包括未反应的阻燃材料302。阻燃材料302可以包括本文所述的任何阻燃材料(例如，阻燃材料202和/或208，阻燃颗粒和/或阻燃聚合物)。组合物300还可以包括本文所述的任何光聚合性化合物(例如，光聚合性化合物204和/或206)。组合物300还可以包括本领域可用的任何合适的成分，诸如光引发剂、稳定剂、抑制剂等。此外，根据本文公开的任何实施例，抑制剂和/或引发剂可以包括阻燃材料。通过向抑制剂和/或引发剂添加磷基团，可以增加微晶格结构中的阻燃材料的量而微晶格结构的热性能和/或机械性能降低相对较少，因为可以将大多数的主链形成单体添加到组合物中。利用组合物300通过第一反应(例如，UV引发的光聚合)形成前体-微晶格结构304。

在第一反应中，未反应的阻燃材料302与光聚合性化合物和/或其它未反应的阻燃材料反应形成前体-微晶格结构304的支柱。因此，前体-微晶格结构304包含经反应的阻燃材料302。然后，前体-微晶格结构304可以通过第二反应(例如，在不同于第一反应的波长下的光聚合反应，热固化反应和/或湿固化反应)而反应形成微晶格结构308，微晶格结构308包含经反应的阻燃材料306。前体-微晶格结构304的聚合物可以在第二反应期间完全交联。

还如图17所示，微晶格结构可以由组合物310形成，例如通过双固化方法(例如凝胶法)形成。组合物310包含未反应的阻燃材料312。未反应的阻燃材料312可以包括本文所述的任何阻燃材料(例如，阻燃材料202和/或208，阻燃颗粒和/或阻燃聚合物)。组合物310还可以包括本文所述的任何光聚合性化合物(例如，光聚合性化合物204和/或206)。组合物310还可以包括本领域可用的任何合适的成分，诸如光引发剂、稳定剂、抑制剂等。利用组合物310通过第一反应(例如，UV引发的光聚合)形成前体-微晶格结构314。

前体-微晶格结构314包含未反应的阻燃材料302。未反应的阻燃材料312可以位于前体-微晶格结构314的支柱的聚合物上和/或嵌入或物理夹带或截留在前体-微晶格结构314的支柱的聚合物中。然后，前体-微晶格结构314可以通过第二反应(例如，在不同于第一反应的波长下的光聚合反应，热固化反应和/或湿固化反应)而反应形成微晶格结构316，微晶格结构316包含经反应的阻燃材料318。例如，未反应的阻燃材料312可以与前体-微晶格结构314的支柱的聚合物反应(例如，交联)，以形成包含经反应的阻燃材料316的微晶格结构318的支柱。前体-微晶格结构314的聚合物可以在第二反应期间完全交联。

还如图17所示，微晶格结构可以由组合物320形成，例如通过浸泡方法形成。组合物320包含至少一种本文所述的光聚合性化合物(例如，光聚合性化合物204和/或206)，但组合物320不包含阻燃材料。组合物320还可以包含本领域可用的任何合适的成分，诸如光引发剂、稳定剂、抑制剂等。利用组合物320通过第一反应(例如，UV引发的光聚合)形成前体-微晶格结构322。

然后，可以向组合物320添加未反应的阻燃材料326，和/或可以向包含未反应的阻燃材料326的组合物324添加前体-微晶格结构322。未反应的阻燃材料326可以包括本文所述的任何阻燃材料(例如，阻燃材料202和/或208，阻燃颗粒和/或阻燃聚合物)。未反应的阻燃材料326可以位于前体-微晶格结构322的支柱的聚合物上和/或膨胀进入前体-微晶格结构322的支柱的聚合物中。然后，前体-微晶格结构322和未反应的阻燃材料326可以通过第二反应(例如，在不同于第一反应的波长下的光聚合反应，热固化反应和/或湿固化反应)而反应形成包含经反应的阻燃材料330的微晶格结构328。例如，未反应的阻燃材料326可以与前体-微晶格结构322的支柱的聚合物反应(例如，交联)，以形成包含经反应的阻燃材料330的微晶格结构328的支柱。未反应的阻燃材料326可以选择性地位于前体-微晶格结构328的支柱的表面处，或者未反应的阻燃材料326可以基本上结合到前体-微晶格结构324的整个支柱中，然后进行反应。

图18是示出形成包括涂层的微晶格结构的方法的实施例的示意图。例如，如图18所示，组合物400通过第一反应而反应(例如，固化)形成前体-微晶格结构402。然后，前体-微晶格结构402可以通过第二反应而反应(例如，固化)形成微晶格结构404。之后将包含阻燃材料的涂层涂布到或形成在微晶格结构404上，以形成经涂覆的微晶格结构406。在一些实施例中，将包含阻燃材料的涂层涂布到或形成在前体-微晶格结构402上，并且通过第二反应使经涂覆的前体-微晶格结构反应(例如，固化)形成经涂覆的微晶格结构406。所述涂层可以通过本领域可用的任何合适的方法来涂布，包括但不限于：对包含阻燃填料的金属涂层进行浸涂、刷涂、喷涂、熔融、烧结、喷丸、电镀，和/或对涂层充入电荷并利用静电来吸引两种材料。在前体-微晶格结构上涂布或形成涂层使得前体-微晶格结构的可用键结位点帮助在涂层和前体-微晶格结构之间形成化学键。在涂布或形成涂层之前，可以使微晶格结构或前体-微晶格结构粗糙化以提供合适的粘合。

可被包含在涂层中的不可燃材料的非限制性实例包括：金属、陶瓷、硅、硅酮、二氧化硅、纳米粘土，或其它纳米颗粒或纳米纤维。中止、抑制或减少燃烧的机制可以与关于其它阻燃材料所描述的基本上相同(例如，产生保护性炭层，降低温度，排出惰性气体，和/或简单地不提供任何可燃物)。所述组合物的光学透明度对于涂层来说不是一个重要的考虑因素，因为微晶格制造过程(例如，UV引发)是分离的。因此，涂层可以使用如下固体颗粒(例如，无机填料)，包括但不限于：红磷、三水合氧化铝(ATH)、聚磷酸铵(APP)。可以利用作为载体的流动粘合剂来帮助涂布和/或形成涂层。涂层在微晶格结构的表面处提供阻燃材料，因此，由于添加剂集中在表面则可以降低阻燃材料的总体积百分数，并且可以减少对微晶格结构的机械性能的影响。

根据本发明的实施例，可以在固化过程期间通过正交化学过程来构建对于方向可知的反应。这种反应的实例包括分别形成聚氨酯和聚脲的异氰酸-醇或胺反应。只要可以获得充足的反应物和催化剂，这些缩聚反应将在整个反应容器中基本上均匀地发生。另一方面，正交化学过程提供了相互独立的正交官能团的反应。正交官能团是不参与类似或相同的反应或在它们各自的化学反应性中表现出很大差异的官能团(例如，通过随后可被除去的保护基团，以允许保护基团例如由于光固化、热固化和/或湿固化而反应)。

另一方面，根据本发明的实施例，微晶格结构可以通过第一反应和第二反应形成，并且聚氨酯和/或聚脲可以形成为包括在支柱中(例如，通过共聚合)，和/或可以接枝到支柱的表面上以形成包含聚氨酯和/或聚脲的有序结构。由于可以使用UV引发的自由基或离子反应形成微晶格结构，因此共聚物反应的实施例能够实现两个正交反应：利用UV引发的第一反应和利用另一机制的第二反应。本发明的实施例使得能够将多个官能度结合到与UV引发的固化机制不相容的结构微晶格中。因此，阻燃材料的实施例可以通过非UV聚合性化学过程来结合。

所公开主题的实施例可以在任何合适的应用中用作阻燃材料。例如，微晶格结构的实施例可以用作其中阻燃性质是有益的情况下的结构性聚合物，诸如运输应用、消费品等，但是本发明不限于此。微晶格结构的实施例可以用于轻质结构材料、适型芯结构、声阻尼、钩环连接件；顺应式结构；用于亚微米波导形成的光学器件；单体铸造/净成形制造；波导构件的交错形状(3D蜂窝状)；功能梯度结构；热交换器/绝缘结构；3D电池/燃料电池结构；热控开关结构；催化剂负载结构；过滤/分离结构；芯吸材料/水分控制结构；双向光耦合器/柔性显示结构；分布式照明结构；电互连线；具有高比表面的传感器支架；生物生长模板；柔性体/反应装甲；隐形涂层；高摩擦/高磨损表面；用于其它能源的波导；阻燃泡沫等等。

所公开主题的运输应用的示例包括交通工具内饰(例如，航天器、飞机、汽车、地铁车辆、火车、客车等的内饰)，电池座盘，发动机座盘，靠近燃料源的壳体等，但是本发明不限于此。所公开主题的消费品应用的实例包括电子设备的壳体(例如，电池壳体或者电器或其它电子设备中的电源的壳体)、家具、绝缘体等，但是本发明不限于此。

本文所述的实施例可以各自单独使用或组合使用以提供具有阻燃性能的制品。例如，一些阻燃材料可能具有高亲水性，如果阻燃材料从环境中吸收过多的水分而在火焰发生之前降低阻燃材料的阻燃性，则可能是不利的。因此，可以通过组合本文所述的一个或多个实施例来实现增效作用。例如，包含对水分具有相对较低亲和性的阻燃材料或使用高级交联体系可以降低环境水分对阻燃性的影响。

此外，阻燃颗粒(或填料)可以影响用于形成微晶格结构的组合物的光学性能，因此，在一些实施例中，可以控制组合物中的阻燃颗粒的量。在一些实施例中，可以控制包含在共聚物中的阻燃剂材料的量，以降低阻燃材料对共聚物的热性能和/或机械性能的影响。因此，在一些实施例中，微晶格结构可以包括包含阻燃材料的共聚物，并且所述共聚物可以至少部分地包围阻燃颗粒，以降低阻燃颗粒对组合物的光学性能的影响，并且降低阻燃材料对共聚物的热性能和/或机械性能的影响，同时仍然提供合适的阻燃性。因此，根据本发明实施例的微晶格结构可以不限于一种阻燃添加剂、共聚物或涂层，而是可以包括阻燃添加剂、共聚物或涂层中的一种或多种。

如本文所使用的，术语聚合物和共聚物被广泛使用并且包括低聚物和预聚物。另外，本文所述的聚合物和共聚物可以由单体、共聚单体、低聚物和预聚物形成。如本文所使用的，单数的表达也涵盖复数，反之亦然。例如，一个微晶格结构的描述还可以包括多个微晶格结构，反之亦然。另外，本文所列举的任何数值范围旨在包括所列举范围内包含的相同数值精度的所有子范围。例如，范围“1.0至10.0”旨在包括所列举的最小值1.0和所列举的最大值10.0之间(并且包括最小值1.0和最大值10.0)的所有子范围，即具有等于或大于1.0的最小值和等于或小于10.0的最大值，例如2.4至7.6。本文所列举的任何最大数值限制旨在包括归入其中的所有较低数值限制，并且本说明书中所列举的任何最小数值限制旨在包括归入其中的所有较高数值限制。

此外，在本申请的上下文中，当第一元素被称为位于第二元素“上”时，所述第一元素件可以直接位于第二元素上，或者在它们之间插入一个或多个中间元素而间接位于第二元素上。在整个说明书中，相同的参考数字标记相同的元素。

诸如“至少一个(at least one of)”的表述在位于元素列表之前时修饰整个元素列表，而不是修饰列表的单个元素。此外，在描述本发明的实施例时，“可以(may)”的使用涉及“本发明的一个或多个实施例”。

如本文所使用的，术语“使用(use)”、“使用(using)”和“被使用(used)”可以分别被认为是与术语“利用(utilize)”、“利用(utilizing)”和“被利用(utilized)”同义。如本文所使用的，术语“基本上(substantially)”、“约(about)”和类似的术语用作近似表达的术语，而不是用作程度表达的术语，并且旨在解释本领域普通技术人员将理解的测量值或计算值的固有偏差。此外，可以采用所描述的顺序或任何其它合适的次序来执行上述动作。另外，上述方法不限于所描述的操作。相反，对于每个实施例，可以没有上述操作中的一个或多个，和/或可以执行额外的操作。

尽管已经结合某些实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围及其等效物内的各种修改和等同布置。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于形成微晶格结构的组合物，其包含：

包含第一化合物和第二化合物的光聚合性化合物，所述第一化合物包含不饱和碳-碳键，并且所述第二化合物包含末端硫醇基；和

阻燃材料，

其中所述光聚合性化合物包含第一非光聚合性官能团，

其中第二非光聚合性官能团键结于所述阻燃材料，并且

其中所述第一非光聚合性官能团和所述第二非光聚合性官能团适于相互反应。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中包含所述不饱和碳-碳键的所述第一化合物选自由以下组成的群组：乙烯、取代烯烃、1,3-二烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯烷酮以及它们的混合物。

3.根据权利要求1所述的组合物，其中包含所述末端硫醇基的所述第二化合物选自由以下组成的群组：季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、1,6-己二硫醇、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、乙氧基化三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、乙二醇二-3-巯基丙酸酯以及它们的混合物。

4.根据权利要求1所述的组合物，其中，以所述组合物的总重量计，包含所述不饱和碳-碳键的所述第一化合物在所述组合物中的含量是10至90wt％，并且包含所述末端硫醇基的所述第二化合物在所述组合物中的含量是10至90wt％。

5.根据权利要求1所述的组合物，其中光聚合性官能团键结于所述阻燃材料，并且所述阻燃材料的所述光聚合性官能团与所述光聚合性化合物适于相互反应以形成共聚物。

6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述阻燃材料的光聚合性官能团选自硫醇基、烯基、炔基、丙烯酸酯基、环氧基以及甲基丙烯酸酯基。

7.根据权利要求5所述的组合物，其中所述阻燃材料选自磷酸盐、膦酸盐、亚磷酸盐以及它们的混合物。

8.根据权利要求1所述的组合物，其中，以所述组合物的总重量计，所述阻燃材料在所述组合物中的含量是1至33wt％。

9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阻燃材料包含颗粒，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。

10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述光聚合性化合物更包含光聚合性官能团。

11.根据权利要求10所述的组合物，其中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

其中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。

12.一种有序微晶格结构，其包含：

在多个节点处互连的多个支柱，所述支柱包含：

包含光聚合性化合物与阻燃材料的反应产物的共聚物。

13.根据权利要求12所述的微晶格结构，其中所述光聚合性化合物包含：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。

14.根据权利要求13所述的微晶格结构，其中包含所述不饱和碳-碳键的所述第一化合物选自由以下组成的群组：乙烯、取代烯烃、1,3-二烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯烷酮以及它们的混合物。

15.根据权利要求13所述的微晶格结构，其中所述包含所述末端硫醇基的第二化合物选自由以下组成的群组：季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、1,6-己二硫醇、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、乙氧基化三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、乙二醇二-3-巯基丙酸酯以及它们的混合物。

16.根据权利要求12所述的微晶格结构，其中光聚合性官能团键结于所述阻燃材料，并且所述阻燃材料的所述光聚合性官能团选自硫醇基、烯基、炔基、丙烯酸酯基、环氧基以及甲基丙烯酸酯基。

17.根据权利要求12所述的微晶格结构，其中所述阻燃材料选自磷酸盐、膦酸盐、亚磷酸盐以及它们的混合物。

18.一种有序微晶格结构，其包含：

在多个节点处互连的多个支柱，所述支柱包含：

包含光聚合性化合物的反应产物的聚合物；和

阻燃材料。

19.根据权利要求18所述的微晶格结构，其中所述聚合物至少部分地包围所述阻燃材料。

20.根据权利要求19所述的微晶格结构，其中所述阻燃材料包含颗粒，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。

21.根据权利要求18所述的微晶格结构，其中所述支柱包含所述聚合物上的包含所述阻燃材料的涂层。

22.根据权利要求18所述的微晶格结构，其中所述阻燃材料通过化学键附接至所述聚合物。

23.根据权利要求22所述的微晶格结构，其中所述化学键通过所述光聚合性化合物的第一非光聚合性官能团与键结于所述阻燃材料的第二非光聚合性官能团的反应而形成。

24.根据权利要求23所述的微晶格结构，其中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

其中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。

25.一种形成微晶格结构的方法，所述方法包含：

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。

26.根据权利要求25所述的方法，其中光聚合性官能团键结于所述阻燃材料，并且所述组合物的所述暴露使所述阻燃材料与所述光聚合性化合物共聚合。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述阻燃材料的所述光聚合性官能团选自硫醇基、烯基、炔基、丙烯酸酯基、环氧基以及甲基丙烯酸酯基。

28.根据权利要求26所述的方法，其中所述阻燃材料选自磷酸盐、膦酸盐、亚磷酸盐以及它们的混合物。

29.根据权利要求25所述的方法，其中，以所述组合物的总重量计，所述阻燃材料在所述组合物中的含量是1至33wt％。

30.根据权利要求25所述的方法，其中所述组合物的所述暴露使所述光聚合性化合物聚合形成聚合物。

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述阻燃材料包含颗粒，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，并且

其中所述聚合物至少部分地包围所述颗粒。

32.根据权利要求30所述的方法，其中所述前体-微晶格结构的所述固化在所述阻燃材料和所述聚合物之间形成化学键。

33.根据权利要求32所述的方法，其中所述化学键通过所述聚合物的第一非光聚合性官能团与键结于所述阻燃材料的第二非光聚合性官能团的反应而形成。

34.根据权利要求33所述的方法，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

其中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。

35.根据权利要求33所述的方法，其中所述前体-微晶格结构的所述固化包含热固化或湿固化。

36.一种形成微晶格结构的方法，所述方法包含：

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。

37.根据权利要求36所述的方法，其中所述组合物的所述暴露使所述光聚合性化合物聚合形成聚合物。

38.根据权利要求37所述的方法，其中所述阻燃材料的所述添加包含在所述聚合物上形成包含所述阻燃材料的涂层。

39.根据权利要求38所述的方法，其中所述涂层的所述阻燃材料包含选自金属、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。

40.根据权利要求38所述的方法，其中所述阻燃材料的所述添加在所述前体-微晶格结构的所述固化之后进行。

41.根据权利要求37所述的方法，其中所述前体-微晶格结构的所述固化在所述阻燃材料和所述聚合物之间形成化学键。

42.根据权利要求41所述的方法，其中所述化学键通过所述聚合物的第一非光聚合性官能团与键结于所述阻燃材料的第二非光聚合性官能团的反应而形成。

43.根据权利要求42所述的方法，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

其中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。

44.根据权利要求42所述的方法，其中所述前体-微晶格结构的所述固化包含热固化或湿固化。

Claims (44)

1.一种用于形成微晶格结构的组合物，其包含：

包含第一化合物和第二化合物的光聚合性化合物，所述第一化合物包含不饱和碳-碳键，并且所述第二化合物包含末端硫醇基；和

阻燃材料。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中包含所述不饱和碳-碳键的所述第一化合物选自由以下组成的群组：乙烯、取代烯烃、1,3-二烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯烷酮以及它们的混合物。

3.根据权利要求1所述的组合物，其中包含所述末端硫醇基的所述第二化合物选自由以下组成的群组：季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、1,6-己二硫醇、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、乙氧基化三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、乙二醇二-3-巯基丙酸酯以及它们的混合物。

4.根据权利要求1所述的组合物，其中，以所述组合物的总重量计，包含所述不饱和碳-碳键的所述第一化合物在所述组合物中的含量是10至99wt％，并且包含所述末端硫醇基的所述第二化合物在所述组合物中的含量是10至99wt％。

5.根据权利要求1所述的组合物，其中光聚合性官能团键结于所述阻燃材料，并且所述阻燃材料的所述光聚合性官能团与所述光聚合性化合物适于相互反应以形成共聚物。

6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述阻燃材料的光聚合性官能团选自硫醇基、烯基、炔基、丙烯酸酯基、环氧基以及甲基丙烯酸酯基。

7.根据权利要求5所述的组合物，其中所述阻燃材料选自磷酸盐、膦酸盐、亚磷酸盐以及它们的混合物。

8.根据权利要求1所述的组合物，其中，以所述组合物的总重量计，所述阻燃材料在所述组合物中的含量是1至33wt％。

9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阻燃材料包含颗粒，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。

10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述光聚合性化合物包含光聚合性官能团和第一非光聚合性官能团，

其中第二非光聚合性官能团键结于所述阻燃材料，并且

其中所述第一非光聚合性官能团和所述第二非光聚合性官能团适于相互反应。

11.根据权利要求10所述的组合物，其中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

其中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。

12.一种有序微晶格结构，其包含：

在多个节点处互连的多个支柱，所述支柱包含：

包含光聚合性化合物与阻燃材料的反应产物的共聚物。

13.根据权利要求12所述的微晶格结构，其中所述光聚合性化合物包含：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。

14.根据权利要求13所述的微晶格结构，其中包含所述不饱和碳-碳键的所述第一化合物选自由以下组成的群组：乙烯、取代烯烃、1,3-二烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯烷酮以及它们的混合物。

15.根据权利要求13所述的微晶格结构，其中所述包含所述末端硫醇基的第二化合物选自由以下组成的群组：季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、1,6-己二硫醇、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、乙氧基化三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、乙二醇二-3-巯基丙酸酯以及它们的混合物。

16.根据权利要求12所述的微晶格结构，其中光聚合性官能团键结于所述阻燃材料，并且所述阻燃材料的所述光聚合性官能团选自硫醇基、烯基、炔基、丙烯酸酯基、环氧基以及甲基丙烯酸酯基。

17.根据权利要求12所述的微晶格结构，其中所述阻燃材料选自磷酸盐、膦酸盐、亚磷酸盐以及它们的混合物。

18.一种有序微晶格结构，其包含：

在多个节点处互连的多个支柱，所述支柱包含：

包含光聚合性化合物的反应产物的聚合物；和

阻燃材料。

19.根据权利要求18所述的微晶格结构，其中所述聚合物至少部分地包围所述阻燃材料。

20.根据权利要求19所述的微晶格结构，其中所述阻燃材料包含颗粒，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。

21.根据权利要求18所述的微晶格结构，其中所述支柱包含所述聚合物上的包含所述阻燃材料的涂层。

22.根据权利要求18所述的微晶格结构，其中所述阻燃材料通过化学键附接至所述聚合物。

23.根据权利要求22所述的微晶格结构，其中所述化学键通过所述光聚合性化合物的第一非光聚合性官能团与键结于所述阻燃材料的第二非光聚合性官能团的反应而形成。

24.根据权利要求23所述的微晶格结构，其中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

其中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。

25.一种形成微晶格结构的方法，所述方法包含：

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。

26.根据权利要求25所述的方法，其中光聚合性官能团键结于所述阻燃材料，并且所述组合物的所述暴露使所述阻燃材料与所述光聚合性化合物共聚合。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述阻燃材料的所述光聚合性官能团选自硫醇基、烯基、炔基、丙烯酸酯基、环氧基以及甲基丙烯酸酯基。

28.根据权利要求26所述的方法，其中所述阻燃材料选自磷酸盐、膦酸盐、亚磷酸盐以及它们的混合物。

29.根据权利要求25所述的方法，其中，以所述组合物的总重量计，所述阻燃材料在所述组合物中的含量是1至33wt％。

30.根据权利要求25所述的方法，其中所述组合物的所述暴露使所述光聚合性化合物聚合形成聚合物。

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述阻燃材料包含颗粒，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，并且

其中所述聚合物至少部分地包围所述颗粒。

32.根据权利要求30所述的方法，其中所述前体-微晶格结构的所述固化在所述阻燃材料和所述聚合物之间形成化学键。

33.根据权利要求32所述的方法，其中所述化学键通过所述聚合物的第一非光聚合性官能团与键结于所述阻燃材料的第二非光聚合性官能团的反应而形成。

34.根据权利要求33所述的方法，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

其中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。

35.根据权利要求33所述的方法，其中所述前体-微晶格结构的所述固化包含热固化或湿固化。

36.一种形成微晶格结构的方法，所述方法包含：

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。

37.根据权利要求36所述的方法，其中所述组合物的所述暴露使所述光聚合性化合物聚合形成聚合物。

38.根据权利要求37所述的方法，其中所述阻燃材料的所述添加包含在所述聚合物上形成包含所述阻燃材料的涂层。

39.根据权利要求38所述的方法，其中所述涂层的所述阻燃材料包含选自金属、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。

40.根据权利要求38所述的方法，其中所述阻燃材料的所述添加在所述前体-微晶格结构的所述固化之后进行。

41.根据权利要求37所述的方法，其中所述前体-微晶格结构的所述固化在所述阻燃材料和所述聚合物之间形成化学键。

42.根据权利要求41所述的方法，其中所述化学键通过所述聚合物的第一非光聚合性官能团与键结于所述阻燃材料的第二非光聚合性官能团的反应而形成。

43.根据权利要求42所述的方法，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

其中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。

44.根据权利要求42所述的方法，其中所述前体-微晶格结构的所述固化包含热固化或湿固化。