CN108778705A - 包括协同和混配阻燃材料的预浸物、芯以及复合物品 - Google Patents
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Abstract
描述了包含一种或多种阻燃材料的预浸物、芯层以及复合物品。在一些情况下,热塑性复合物品包括多孔芯层,所述多孔芯层包含多个增强纤维、第一热塑性材料以及来自包含第二热塑性材料和阻燃材料的混配阻燃材料的第二热塑性材料。在其他情况下,热塑性复合物品包括多孔芯层,所述多孔芯层包含多个增强纤维、第一热塑性材料、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物。
Description
优先申请
本申请与于2016年1月5日提交的美国临时申请号62/275,044相关并且要求该临时申请的优先权和权益,该临时申请的整个公开内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本申请与包含一种或多种阻燃剂,例如一种或多种混配阻燃材料或阻燃材料的混合物的复合物品有关。在某些配置中,描述了包括热塑性芯的复合物品,所述热塑性芯包含第一热塑性材料、多个增强纤维以及来自混配阻燃材料的第二热塑性材料。
背景技术
用于汽车和建筑材料应用的物品典型地被设计成满足许多具竞争性且严格的性能规范。
发明内容
本文所描述的预浸物、芯以及复合物品的某些配置提供所需属性,包括但不限于阻燃性、将物品着色或染色成任何颜色的能力、增强的可加工性以及增强的可用性。
在第一方面中,热塑性复合物品包括多孔芯层,所述多孔芯层包含多个增强纤维、热塑性材料以及混配阻燃材料。
在某些实施方案中,混配阻燃材料包含与热塑性材料混配的氢氧化物材料。在一些情况下,氢氧化物材料包含第II族金属氢氧化物,并且其中混配阻燃材料以使得所述物品如通过日期为2009的ASTM E84所测试满足A类标准的有效量存在。在其他实施方案中,混配阻燃材料的热塑性材料包含与存在于多孔芯层中的一样热塑性材料。在一些配置中,多孔芯层和混配阻燃剂中的每一种的热塑性材料是独立地选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。在某些情况下,混配阻燃材料的热塑性材料包含与所述热塑性材料不同的热塑性材料。在一些实例中,多孔芯层和混配阻燃剂中的每一种的热塑性材料是独立地选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物,其中被选择用于芯层的热塑性材料的热塑性材料不同于存在于混配阻燃材料中的热塑性材料。在其他实例中,多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。在其他实例中,所述物品在多孔芯层中包含阻燃剂,其中阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。在一些实施方案中,所述物品在多孔芯层中包含放样剂。
在另一方面中,热塑性复合物品包括多孔芯层,所述多孔芯层包含开孔结构的网状物,所述开孔结构的网状物包含通过第一热塑性材料和来自包含第二热塑性材料和阻燃材料的混配阻燃材料的第二热塑性材料固定在一起的随机交叉的增强纤维。
在某些实施方案中,混配阻燃材料包含与第二热塑性材料混配的氢氧化物材料。在其他实施方案中,氢氧化物材料包含第II族金属氢氧化物,并且其中混配阻燃材料以使得所述物品如通过日期为2009的ASTM E84所测试满足A类标准的有效量存在。在某些实例中,混配阻燃材料的第二热塑性材料包含与第一热塑性材料相同的热塑性材料。在其他实施方案中,第一热塑性材料和第二热塑性材料独立地包含以下中的至少一种:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。在其他实例中,第一热塑性材料和第二热塑性材料包含不同的热塑性材料。在一些实例中,多个增强纤维包含以下中的至少一种:玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维以及金属化无机纤维。在某些实例中,多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。在一些实施方案中,所述物品包含另一阻燃剂,所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。在其他实例中,所述物品在多孔芯层中包含放样剂。
在另一方面中,热塑性复合片材包括多孔芯层,所述多孔芯层包含多个增强纤维、第一热塑性材料以及包含第二热塑性材料的混配阻燃剂;以及表层,所述表层安置于多孔芯层的至少一个表面上。
在某些实施方案中,所述片材包括安置于多孔芯层与表层之间的另一多孔芯层。在其他实施方案中,所述另一多孔芯层包含多个增强纤维、第一热塑性材料以及包含第二热塑性材料的混配阻燃剂。在一些实例中,多孔芯层和所述另一多孔芯层中的混配阻燃剂为相同的。在其他实施方案中,多孔芯层和所述另一多孔芯层中的混配阻燃剂为不同的。在某些实例中,多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。在一些配置中,所述片材包含另一阻燃剂,所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。在其他实例中,混配阻燃剂包含第II族金属氢氧化物,并且其中混配阻燃材料以使得所述片材如通过ASTME84所测试满足A类标准的有效量存在。在某些实施方案中,所述片材在多孔芯层中包含放样剂。在其他实施方案中,表层包含混配阻燃材料。
在另一方面中,热塑性复合片材包括多孔芯层,所述多孔芯层包含开孔结构的网状物,所述开孔结构的网状物包含通过第一热塑性材料和来自包含第二热塑性材料和阻燃材料的混配阻燃材料的第二热塑性材料固定在一起的随机交叉的增强纤维;以及表层,所述表层安置于多孔芯层的至少一个表面上。
在某些配置中,所述片材包括安置于多孔芯层与表层之间的另一多孔芯层。在其他配置中,所述另一多孔芯层包含多个增强纤维、第一热塑性材料以及包含第二热塑性材料的混配阻燃剂。在一些实施方案中,多孔芯层和所述另一多孔芯层中的混配阻燃剂为相同的。在某些实例中,多孔芯层和所述另一多孔芯层中的混配阻燃剂为不同的。在其他实例中,多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。在一些情况下,所述片材包含另一阻燃剂,所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。在其他情况下,混配阻燃剂包含第II族金属氢氧化物,并且其中混配阻燃材料以使得所述片材如通过ASTM E84所测试满足A类标准的有效量存在。在一些实例中,所述片材在多孔芯层中包含放样剂。在其他实例中,表层包含混配阻燃材料。
在另一方面中,提供一种热塑性复合片材,所述热塑性复合片材包括多孔芯层,所述多孔芯层包含开孔结构的网状物,所述开孔结构的网状物包含通过第一热塑性材料和来自混配阻燃材料的第二热塑性材料固定在一起的随机交叉的增强纤维,混配阻燃材料进一步包含第II族金属氢氧化物;以及表层,所述表层安置于多孔芯层的至少一个表面上,其中第II族金属氢氧化物以有效量存在于所述片材中,以使所述片材如通过ASTM E84所测试满足A类标准。
在某些实施方案中,所述片材包括安置于多孔芯层与表层之间的另一多孔芯层。在其他实施方案中,所述另一多孔芯层包含多个增强纤维、第一热塑性材料以及包含第二热塑性材料的混配阻燃剂。在一些实例中,多孔芯层和所述另一多孔芯层中的混配阻燃剂各自为相同的二价氢氧化物阻燃材料。在一些实施方案中,所述另一多孔芯层中的混配阻燃剂不同于所述二价氢氧化物阻燃材料。在某些实例中,多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。在一些实例中,所述片材在多孔芯层中包含另一阻燃剂,其中所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。在其他实例中,混配阻燃剂的第II族金属氢氧化物包含氢氧化钙和氢氧化镁中的至少一种。在一些情况下,所述片材在多孔芯层中包含放样剂。在其他情况下,表层包含混配阻燃材料。
在另一方面中,一种方法包括将第一热塑性材料、增强纤维以及包含阻燃材料和第二热塑性材料的混配阻燃材料组合以形成搅拌的水性泡沫,将搅拌的水性泡沫安置到线式支撑物上,将水抽空以形成网状物,将网状物加热至等于或高于第一热塑性材料的熔融温度的第一温度以及向网状物施加压力以提供热塑性复合片材。
在一些情况下,所述组合步骤包括将第一热塑性材料、增强纤维以及混配阻燃材料混合直至形成均质的搅拌的水性泡沫。在某些配置中,所述方法包括将网状物加热至大于第一温度、等于或高于混配阻燃材料的第二热塑性材料的熔融温度的第二温度。在其他实例中,所述方法包括使用对流加热来加热网状物。在某些情况下,所述方法包括向加热的热塑性复合片材施加压力。在一些实例中,所述方法包括使用辐射加热来加热热塑性复合片材。在其他实施方案中,所述方法包括将额外的混配阻燃材料安置于热塑性复合片材的表面上。在一些情况下,所述方法包括将混配阻燃材料配置成包含二价金属氢氧化物。在某些实施方案中,所述方法包括使热塑性复合片材结合至表层。在其他情况下,所述方法包括将来自混配阻燃材料的阻燃材料的量配置成使得所述复合片材如通过ASTM E84所测试为A类标准。
在另一方面中,一种方法包括将第一热塑性材料和增强纤维组合以形成搅拌的水性泡沫;将搅拌的水性泡沫安置到线式支撑物上;将水抽空以形成网状物;将网状物加热至等于或高于第一热塑性材料的熔融温度的第一温度;将混配阻燃材料添加至加热的网状物以提供复合网状物,混配阻燃材料包含阻燃材料和第二热塑性材料;以及向复合网状物施加压力以提供热塑性复合片材。
在某些实施方案中,所述方法包括将混配阻燃材料配置成包含第II族金属氢氧化物。在其他实施方案中,所述方法包括将第二热塑性材料配置成与第一热塑性材料相同,因此当将混配阻燃剂添加至加热的网状物时第二热塑性材料熔融。在一些实例中,所述方法包括将复合网状物加热至大于第一温度、等于或高于混配阻燃材料的第二热塑性材料的熔融温度的第二温度。在某些情况下,所述方法包括使用对流加热来加热网状物。在其他实例中,所述方法包括使用辐射加热来加热热塑性复合片材。在一些情况下,所述方法包括将额外的混配阻燃材料安置于热塑性复合片材的表面上。在其他实例中,所述方法包括将放样剂添加至搅拌的水性泡沫中。在一些实例中,所述方法包括使热塑性复合片材结合至表层。在某些配置中,所述方法包括将来自混配阻燃材料的阻燃材料的量配置成使得所述复合片材如通过ASTM E84所测试为A类标准。
在另一方面中,一种方法包括将第一热塑性材料和增强纤维组合以形成搅拌的水性泡沫;将搅拌的水性泡沫安置到线式支撑物上;将水抽空以形成网状物;将混配阻燃材料添加至网状物,混配阻燃材料包含阻燃材料和第二热塑性材料;将网状物加热至等于或高于第一热塑性材料和第二热塑性材料的熔融温度的第一温度;以及向复合网状物施加压力以提供热塑性复合片材。
在某些情况下,所述方法包括将混配阻燃材料配置成包含第II族金属氢氧化物。在其他实例中,所述方法包括将第二热塑性材料配置成与第一热塑性材料相同。在一些实施方案中,所述方法包括将第II族金属氢氧化物配置成包含氢氧化镁并且将第二热塑性材料配置成包含聚丙烯。在某些实例中,所述方法包括使用对流加热来加热网状物。在其他实施方案中,所述方法包括使用辐射加热来加热热塑性复合片材。在某些配置中,所述方法包括将额外的混配阻燃材料安置于热塑性复合片材的表面上。在一些实施方案中,所述方法包括将放样剂添加至搅拌的水性泡沫中。在某些情况下,所述方法包括使热塑性复合片材结合至表层。在一些实例中,所述方法包括将来自混配阻燃材料的阻燃材料的量配置成使得所述复合片材如通过ASTM E84所测试为A类标准。
在另一方面中,描述了一种预浸物,所述预浸物包含由多个增强纤维通过第一热塑性材料和来自混配阻燃材料的第二热塑性材料固定在一起而形成的开孔结构的网状物。在某些情况下,混配阻燃材料包含第II族金属氢氧化物。在其他情况下,第一热塑性材料和第二热塑性材料中的每一种是独立地选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。
在另一方面中,热塑性物品包括多孔芯层,所述多孔芯层包含由多个增强纤维通过第一热塑性材料和来自包含阻燃剂和第二热塑性材料的混配阻燃材料的第二热塑性材料固定在一起而形成的开孔结构的网状物,其中阻燃材料以有效量存在以如通过ASTM E84所测试提供A类标准。在某些配置中,混配阻燃材料包含第II族金属氢氧化物。在其他配置中,第一热塑性材料和第二热塑性材料中的每一种是独立地选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。在额外的配置中,第II族金属氢氧化物为氢氧化镁,所述氢氧化镁以40重量%或更多存在于物品中。
在另一方面中,热塑性物品包括多孔芯层,所述多孔芯层包含由多个增强纤维通过第一热塑性材料和来自混配阻燃材料的第二热塑性材料固定在一起而形成的开孔结构的网状物;以及表层,所述表层安置于多孔芯层的至少一个表面上,其中阻燃材料以容许所述物品满足ASTM E84A类标准的有效量存在。在某些情况下,混配阻燃材料包含第II族金属氢氧化物。在其他情况下,第一热塑性材料和第二热塑性材料中的每一种是独立地选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。在一些实施方案中,第II族金属氢氧化物为氢氧化镁,所述氢氧化镁以40重量%或更多存在于所述物品中。
在另一方面中,描述了一种通过将增强纤维、热塑性材料以及混配阻燃材料的混合物加热至高于第一和第二热塑性材料的熔点的第一温度来制备热塑性复合物品的方法,所述热塑性复合物品包含多个增强纤维、热塑性材料以及包含与第二热塑性材料混配的阻燃材料的混配阻燃材料。在某些情况下,所述方法包括将第一和第二热塑性材料选择为相同的热塑性材料。在其他情况下,所述方法包括将阻燃材料选择为第II族金属氢氧化物。在一些配置中,所述方法包括向加热的混合物施加压力以形成热塑性复合物品。
在另一方面中,提供了一种通过将增强纤维和热塑性材料的混合物加热高于第一热塑性材料的熔点的第一温度并且将固体混配阻燃材料添加至熔融的第一热塑性材料和加热的增强纤维中来制备包含多个增强纤维和热塑性材料的热塑性复合物品的方法,混配阻燃材料包含与第二热塑性材料混配的阻燃材料。在某些情况下,所述方法包括将热塑性材料、增强纤维以及添加的混配阻燃材料加热至高于第二热塑性材料的熔融温度的温度。在其他配置中,所述方法包括向加热的混合物施加压力以形成热塑性复合物品。
在另一方面中,热塑性复合物品包括多孔芯层,所述多孔芯层包含多个增强纤维、热塑性材料、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物。
在一些实例中,将第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物与热塑性材料混配。在其他实例中,多孔芯层和混配阻燃剂中的每一种的热塑性材料是独立地选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。在一些实施方案中,混配阻燃材料的热塑性材料包含与所述热塑性材料不同的热塑性材料。在某些实例中,多孔芯层和混配阻燃剂中的每一种的热塑性材料是独立地选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物,其中被选择用于芯层的热塑性材料的热塑性材料不同于存在于混配阻燃材料中的热塑性材料。在其他实例中,可膨胀石墨材料以不到5重量%存在,并且第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物以容许所述物品如使用SAE J369方法(2007年11月修订版)所测量满足非油浸与油浸SAE自熄测试两者的有效量存在。在一些实例中,第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物以9重量%或更多存在。在某些实施方案中,多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。在一些情况下,所述物品在多孔芯层中包含阻燃剂,其中阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。在一些实例中,所述物品在多孔芯层中包含放样剂。
在另一方面中,热塑性复合物品包括多孔芯层,所述多孔芯层包含开孔结构的网状物,所述开孔结构的网状物包含通过第一热塑性材料固定在一起的随机交叉的增强纤维,其中多孔芯层进一步包含可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物,并且其中热塑性复合物品如使用SAE J369方法(2007年11月修订版)所测量满足非油浸和油浸SAE自熄测试。
在某些实例中,所述物品包含含有与第二热塑性材料混配的氢氧化物材料的混配阻燃材料。在一些实施方案中,混配阻燃材料的第二热塑性材料包含与第一热塑性材料相同的热塑性材料。在一些情况下,第一热塑性材料和第二热塑性材料独立地包含以下中的至少一种:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。在一些实例中,第一热塑性材料和第二热塑性材料包含不同的热塑性材料。在某些实例中,第II族金属氢氧化物包含氢氧化镁。在一些实例中,多个增强纤维包含以下中的至少一种:玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维以及金属化无机纤维。在某些实施方案中,多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。在一些实例中,所述物品包含另一阻燃剂,所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。在其他实例中,所述物品在多孔芯层中包含放样剂。
在另一方面中,热塑性复合片材包括多孔芯层,所述多孔芯层包含多个增强纤维、第一热塑性材料、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物;以及表层,所述表层安置于多孔芯层的至少一个表面上。
在某些实例中,所述片材包括安置于多孔芯层与表层之间的另一多孔芯层。在一些实例中,所述另一多孔芯层包含多个增强纤维、第二热塑性材料、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物。在某些情况下,第一和第二热塑性材料为相同的。在一些实施方案中,第一和第二热塑性材料为不同的。在其他实施方案中,多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。在一些实例中,所述片材包含另一阻燃剂,所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。在一些实例中,所述片材包含含有与另一热塑性材料混配的第II族金属氢氧化物的混配阻燃剂。在其他实例中,所述片材在多孔芯层中包含放样剂。在一些实施方案中,表层包含混配阻燃材料。
在另一方面中,热塑性复合片材包括多孔芯层,所述多孔芯层包含开孔结构的网状物,所述开孔结构的网状物包含通过第一热塑性材料固定在一起的随机交叉的增强纤维,其中芯层在网状物的开孔结构中包含可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物;以及表层,所述表层安置于多孔芯层的至少一个表面上。
在一些实例中,所述片材包括安置于多孔芯层与表层之间的另一多孔芯层。在某些实例中,所述另一多孔芯层包含多个增强纤维、第二热塑性材料、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物。在一些实施方案中,第一和第二热塑性材料为相同的。在其他实施方案中,第一和第二热塑性材料为不同的。在一些情况下,多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。在其他实例中,所述片材包含另一阻燃剂,所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。在一些实例中,所述片材包含含有第II族金属氢氧化物的混配阻燃剂。在其他实例中,所述片材在多孔芯层中包含放样剂。在一些实例中,表层包含混配阻燃材料。
在另一方面中,热塑性复合片材包括多孔芯层,所述多孔芯层包含开孔结构的网状物,所述开孔结构的网状物包含通过第一热塑性材料固定在一起的随机交叉的增强纤维,其中芯层在网状物的开孔结构中进一步包含可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物;以及表层,所述表层安置于多孔芯层的至少一个表面上,其中芯层包含5重量%或更少的可膨胀石墨材料以及有效量的第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物,以使所述片材如使用SAE J369方法(2007年11月修订版)所测量满足非油浸和油浸SAE自熄测试。
在某些实例中,所述片材包括安置于多孔芯层与表层之间的另一多孔芯层。在其他实例中,所述另一多孔芯层包含多个增强纤维、第一热塑性材料、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物。在一些实施方案中,芯层的第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物以及所述另一多孔芯层的第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物各自为相同的二价氢氧化物阻燃材料。在某些实例中,芯层的第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物以及所述另一多孔芯层的第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物为不同的氢氧化物材料。在一些实施方案中,多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。在其他实施方案中,所述片材在多孔芯层中包含另一阻燃剂,其中所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。在一些实例中,阻燃剂的第II族金属氢氧化物包含氢氧化钙和氢氧化镁中的至少一种。在一些情况下,所述片材在多孔芯层中包含放样剂。在其他情况下,表层包含混配阻燃材料。
在另一方面中,一种方法包括将第一热塑性材料、增强纤维、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物组合以形成搅拌的水性泡沫,将搅拌的水性泡沫安置到线式支撑物上,将水抽空以形成网状物,将网状物加热至等于或高于第一热塑性材料的熔融温度的第一温度以及向网状物施加压力以提供热塑性复合片材。
在某些实例中,所述组合步骤包括将第一热塑性材料、增强纤维、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物混合,直至形成均质的搅拌的水性泡沫。在其他实例中,所述方法包括将网状物加热至大于第一温度的第二温度,以使可膨胀石墨材料放样。在一些情况下,所述方法包括使用对流加热来加热网状物。在其他实例中,所述方法包括向加热的热塑性复合片材施加压力。在一些实例中,所述方法包括使用辐射加热来加热热塑性复合片材。在某些实例中,所述方法包括将另一阻燃材料安置于热塑性复合片材的表面上。在一些实例中,所述方法包括将所述另一阻燃材料配置成包含二价金属氢氧化物。在某些实例中,所述方法包括使热塑性复合片材结合至表层。在其他实例中,所述方法包括对可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物的量进行配置,以使所述片材如使用SAE J369方法(2007年11月修订版)所测量满足非油浸与油浸SAE自熄测试两者。
在另一方面中,一种方法包括将第一热塑性材料和增强纤维组合以形成搅拌的水性泡沫,将搅拌的水性泡沫安置到线式支撑物上,将水抽空以形成网状物,将网状物加热至等于或高于第一热塑性材料的熔融温度的第一温度,将可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物添加至加热的网状物以提供复合网状物以及向复合网状物施加压力以提供热塑性复合片材。
在某些实例中,所述方法包括将第II族金属氢氧化物配置成包含氢氧化钙或氢氧化镁。在其他实例中,所述方法包括将第II族金属氢氧化物配置成包含与聚烯烃混配的氢氧化钙或氢氧化镁。在一些实例中,所述方法包括将复合网状物加热至大于第一温度的第二温度以使可膨胀石墨材料放样。在其他实例中,所述方法包括使用对流加热来加热网状物。在一些情况下,所述方法包括使用辐射加热来加热热塑性复合片材。在其他实例中,所述方法包括将另一阻燃材料安置于热塑性复合片材的表面上。在一些实施方案中,所述方法包括将放样剂添加搅拌的水性泡沫中。在某些实例中,所述方法包括使热塑性复合片材结合至表层。在一些实例中,所述方法包括对可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物的量进行配置,以使所述片材如使用SAE J369方法(2007年11月修订版)所测量满足非油浸与油浸SAE自熄测试两者。
在另一方面中,一种方法包括将第一热塑性材料、增强纤维、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物组合以形成搅拌的水性泡沫,将搅拌的水性泡沫安置到线式支撑物上,将水抽空以形成网状物,将网状物加热至等于或高于第一热塑性材料的熔融温度并且低于可膨胀石墨材料的放样温度的第一温度以及向网状物施加压力以提供热塑性复合片材。
在某些实例中,所述方法包括将第II族金属氢氧化物配置成包含氢氧化钙或氢氧化镁。在其他实例中,所述方法包括将第II族金属氢氧化物配置成包含与聚烯烃混配的氢氧化钙或氢氧化镁。在一些实例中,所述方法包括将复合网状物加热至大于第一温度的第二温度以使可膨胀石墨材料放样。在某些实施方案中,所述方法包括使用对流加热来加热网状物。在其他实施方案中,所述方法包括使用辐射加热来加热热塑性复合片材。在一些实例中,所述方法包括将另一阻燃材料安置于热塑性复合片材的表面上。在某些配置中,所述方法包括将放样剂添加至搅拌的水性泡沫中。在一些实施方案中,所述方法包括使热塑性复合片材结合至表层。在其他情况下,所述方法包括对可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物的量进行配置,以使所述片材如使用SAE J369方法(2007年11月修订版)所测量满足非油浸与油浸SAE自熄测试两者。
在另一方面中,预浸物包含由多个增强纤维通过第一热塑性材料固定在一起而形成的开孔结构的网状物,其中预浸物在网状物的开孔结构中进一步包含可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物。在某些情况下,第II族金属氢氧化物包含氢氧化钙或氢氧化镁。在其他情况下,第一热塑性材料是选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。
在另一方面中,热塑性物品包括多孔芯层,所述多孔芯层包含由多个增强纤维通过第一热塑性材料固定在一起而形成的开孔结构的网状物,其中芯层在网状物的开孔结构中进一步包含可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物,并且其中选择可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物的量,以使所述物品如使用SAE J369方法(2007年11月修订版)所测量满足非油浸与油浸SAE自熄测试两者。在一些配置中,第II族金属氢氧化物包含氢氧化钙或氢氧化镁。在其他情况下,第一热塑性材料是选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。在一些实例中,第II族金属氢氧化物为氢氧化镁,所述氢氧化镁以9重量%或更多存在于所述物品中并且其中可膨胀石墨材料以5重量%或更少存在于所述物品中。
在另一方面中,热塑性物品包括多孔芯层,所述多孔芯层包含由多个增强纤维通过第一热塑性材料固定在一起而形成的开孔结构的网状物,其中芯层在网状物的开孔结构中进一步包含可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物;以及表层,所述表层安置于多孔芯层的至少一个表面上。在一些实例中,第II族金属氢氧化物包含氢氧化钙或氢氧化镁。在其他实例中,第一热塑性材料是选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。在一些情况下,第II族金属氢氧化物为氢氧化镁,所述氢氧化镁以9重量%或更多存在于所述物品中并且其中可膨胀石墨材料以5重量%或更少存在于所述物品中。
在另一方面中,描述了一种通过将增强纤维、热塑性材料、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物的混合物加热至高于热塑性材料的熔点的第一温度来制备热塑性复合物品的方法,所述热塑性复合物品包含多个增强纤维、热塑性材料、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物。在一些实例中,所述方法包括将第II族金属氢氧化物选择为包含氢氧化钙或氢氧化镁。在其他实例中,所述方法包括向加热的混合物施加压力以形成热塑性复合物品。
下文更详细地描述额外的特征、方面、实例、配置以及实施方案。
附图说明
参考附图描述了某些实施方案,在附图中:
图1为根据某些实例包含混配阻燃材料或两种或更多种不同阻燃材料的预浸物的说明;
图2A为根据某些实例包含不同负载量的混配阻燃材料或两种或更多种不同阻燃材料的两个预浸物的说明;
图2B为示出图2A的两个预浸物根据某些配置熔融在一起之后的说明;
图2C为示出根据某些实施方案包含混配阻燃材料(或两种或更多种不同阻燃材料)的预浸物结合至表层的说明;
图3为示出根据某些实例包含混配阻燃材料(或两种或更多种不同阻燃材料)的预浸物或芯结合至表层的说明;
图4为示出根据某些实例包含混配阻燃材料(或两种或更多种不同阻燃材料)的预浸物或芯结合至两个表层的说明;
图5为示出根据某些实例包含混配阻燃材料(或两种或更多种不同阻燃材料)的预浸物或芯结合至两个表层的另一说明;
图6为示出根据某些实例包含混配阻燃材料(或两种或更多种不同阻燃材料)的两个预浸物或芯通过表层彼此结合的另一说明;
图7为示出根据某些实施方案包含混配阻燃材料(或两种或更多种不同阻燃材料)的两个预浸物或芯彼此结合,并且芯层中的一种上安置有表层的说明;
图8为示出根据某些实施方案包含混配阻燃材料(或两种或更多种不同阻燃材料)的两个预浸物或芯彼此结合,并且芯层中的每一种上安置有表层的说明;
图9为示出根据某些实例包含混配阻燃材料(或两种或更多种不同阻燃材料)的两个预浸物或芯通过表层彼此结合并且包括安置于表层中的一种上的另一表层的说明;
图10为示出根据某些实施方案安置于芯层上的材料条带的说明;
图11为用于制备根据某些实例包含混配阻燃材料(或两种或更多种不同阻燃材料)的预浸物或芯的方法的框图;并且
图12为用于制备根据某些实例包含混配阻燃材料(或两种或更多种不同阻燃材料)的预浸物或芯的另一方法的框图。
本领域一般技术人员将认可的是,鉴于本公开的权益,图中的某些尺寸或特征可能已被放大、变形或以其他非常规或不成比例的方式示出以提供更用户友好的图式型式。图中的描述不指定特定厚度、宽度或长度,并且图组件的相对尺寸不意图限制图中任一组件的尺寸。在以下描述中指定尺寸或值的情况下,所述尺寸或值是仅出于说明目的而提供。此外,为图中的某些部分画阴影并不意味需要特定材料或布置,并且即使图中的不同组件可出于区别的目的而包括阴影,如果需要,不同组件也可包括相同或类似材料。在一些情况下,出于说明的目的,包含混配阻燃材料(或两种或更多种不同阻燃材料)的芯层被示出为包括须或点。除非在描述所述特定图的上下文中另外指明,否则须和点的布置不意图暗示任何特定分布。
具体实施方式
以下参考单数和复数术语描述某些实施方案,以提供对本文所公开的技术的更用户友好的描述。这些术语是仅出于方便目的而使用并且除非另外指出为存在于本文所描述的一个特定实施方案中或从其中排除,否则不意图将预浸物、芯、物品、复合物以及其他主题限制为包括或排除某些特征。
在某些情况下,常常将热塑性复合物品模制或加工成各种形状以提供最终成形的部件或物品。成形的确切的最终物品可取决于特定应用。举例来说,在一些情况下,可以片材形式提供本文所描述的预浸物和芯,然后可将所述片材模制、修整或成型为所需几何形状或结构。在某些情况下,可对片材进行加工以提供办公器具或室内建筑产品,包括但不限于隔间、墙面覆盖物(例如可粘附至壁柱或覆盖现有干壁的墙面覆盖物)或粘附至壁柱的其他材料、座椅靠背、座椅框架、顶板、顶棚板、地板或可用于办公室或建筑应用中的其他物品。在其他情况下,可将复合物品用于外部汽车应用中,包括底板护罩、防滑板等。如下文更详细地指出,可以许多不同方式来制备复合物品,不过在大多数情况下,复合物品为非挤出的复合物品以提供多孔预浸物或芯层。
在本文所描述的一些配置中,热塑性预浸物或热塑性芯中混配阻燃材料的存在容许预浸物或芯在至少一定程度上提供阻燃性。举例来说,预浸物或芯可满足日期为2009年并且标题为“Standard Test Method for Surface Burning Characteristics ofBuilding Materials”的ASTM E84测试的A类标准)。举例来说,被选择用于芯层中的特定混配阻燃材料可提供如下物品,所述物品以制备状态物品(例如未经任何模制)的形式或以模制物品(若需要)的形式满足ASTM E84 A类或B类要求。A类物品不同于B类物品,因为A类物品的火焰蔓延指数为约0-25,而B类物品的火焰蔓延指数为约26-75。在一些情况下,足够的混配阻燃材料存在于最终预浸物或芯中,以使根据日期为2009年的ASTM E84测试预浸物或芯满足A类标准。
EG材料与一种或多种其他阻燃材料的组合,使得复合物品满足SAE J369方法(2007年11月修订版)。在本说明书和权利要求书中,在某些情况下,将此测试方法称为SAE可燃性测试或SAE自熄测试。在一些实例中,不到10重量%的EG材料、不到9重量%的EG材料、不到8重量%的EG材料、不到7重量%的EG材料、不到6重量%的EG材料或甚至不到5重量%的EG材料可存在于预浸物或芯层中并且足够的另一种阻燃材料存在于预浸物或芯层中,以使复合物品满足或通过非油浸和油浸SAE可燃性测试。
在一些实施方案中,用作混配阻燃材料的确切材料可根据所需的预浸物或芯总体特性和/或用于制备预浸物或芯的方法而变化。混配阻燃材料典型地包含已与另一材料混配的阻燃剂或材料。举例来说,混配阻燃材料可包含已与一种或多种热塑性或热固性材料混配的阻燃剂。在预浸物或芯包含热塑性材料与增强纤维的组合的情况下,存在于混配阻燃材料中的一种材料也可为热塑性材料。预浸物或芯中的初始热塑性材料可为与存在于混配阻燃剂中的热塑性材料相同的或可为不同的。在热塑性材料存在于混配阻燃材料中的一些情况下,混配阻燃材料的热塑性材料可包含以下中的一种或多种:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯以及聚氯乙烯(增塑与未增塑的)以及这些材料彼此或与其他聚合物材料的掺混物。其他适合用于混配阻燃材料中的热塑性材料包括但不限于聚亚芳基醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、热塑性聚酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、液晶聚合物、商业上称为的聚(1,4亚苯基)化合物、高热聚碳酸酯(诸如Bayer的 PC)、高温尼龙以及硅酮以及这些材料彼此或与其他聚合材料的合金和掺混物。在本文中在某些情况下,将包含与阻燃材料混配的热塑性材料的混配阻燃材料称为混配阻燃性热塑性材料。
在某些实施方案中,用于混配阻燃材料中的阻燃剂可包含许多不同材料,包括有机和无机阻燃材料。在某些配置中,混配阻燃材料的阻燃剂可包含无机材料或无机盐。举例来说,对危险物质(RoHS)的限制可能使得需要将阻燃材料选择为基本上不含(或不含)任何卤化物的无机盐。在一些实施方案中,阻燃材料可包含第II族金属或第III族金属与一种或多种阴离子的组合。举例来说,混配阻燃材料的阻燃材料可包含铍盐、钙盐、镁盐或其他第II族金属盐。在一些实施方案中,混配阻燃材料的第II族金属可以氢氧化物材料的形式存在。举例来说,阻燃材料可以氢氧化铍、氢氧化钙、氢氧化镁或其他第II族金属氢氧化物的形式存在。在其他情况下,混配阻燃材料的阻燃材料可包含铝盐、镓盐、铟盐或其他第III族金属盐。在一些实施方案中,混配阻燃材料的第III族金属盐可以氢氧化物材料的形式存在。举例来说,阻燃材料可以氢氧化铝或氢氧化镓或其他第III族金属氢氧化物的形式存在。
在其他配置中,以混配阻燃材料形式存在的无机材料可包含一种或多种可充当阻燃材料的过渡金属盐。举例来说,可将可在溶液中形成二价阳离子的过渡金属与一种或多种阴离子组合并且用作阻燃剂。在一些情况下,过渡金属盐可以非卤化物形式存在,例如可不以氟化物、氯化物、溴化物或碘化物盐的形式存在,以避免预浸物或芯经历燃烧时释放有毒气体。在某些配置中,过渡金属盐可例如以氢氧化物的形式存在。
用于预浸物和芯中的混配阻燃材料的确切量可根据存在何种其他材料而变化,但混配阻燃材料典型地以低于预浸物或芯的主要量的重量百分比存在,例如混配阻燃材料典型地以按预浸物或芯的重量计50重量%或更少存在。在某些情况下,混配阻燃材料以超过微小量存在以为预浸物或芯提供阻燃性。举例来说,混配阻燃材料可以按预浸物或芯的重量计30重量%或更多、35重量%或更多、40重量%或更多或甚至45重量%或更多存在。可从Washington Penn Plastic Co.(Washington,PA)商购获得或可通过将适合的阻燃材料与适合的热塑性材料或其他材料混合来制备说明性混配阻燃材料。举例来说,可使用挤出工艺将阻燃材料(例如第II族氢氧化物)与另一材料(例如热塑性材料)混合。在一些情况下,将热塑性材料添加至挤出机中并且使其熔融。可将熔融的聚合物推或推进至桶中,然后在桶中添加阻燃材料。将所得混合物向前推进,此举起到将阻燃材料混合至熔融的热塑性材料中的作用。然后可将所得混合物冷却以形成固体材料,诸如粒子或球粒。阻燃材料与热塑性材料的特定比率可变化。举例来说,阻燃材料:其他材料的比率可从1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、1:5、1:4、1:3变化到1:2。在混配阻燃材料包含无机阻燃剂盐与热塑性材料的组合的情况下,无机盐典型地以较高量存在于混配阻燃材料中。举例来说,无机盐:热塑性材料的比率可为约2:1、3:1、3:2、5:2、7:2、4:3、5:3、7:3、8:3、5:4、7:4、9:4、11:4、6:5、7:5、8:5、9:5、11:5、13:5或其他比率。然而,如果需要,热塑性材料可按重量计以相等量存在于混配阻燃材料中或甚至可以按重量计高于阻燃材料的量存在于混配阻燃材料中。
根据用于制备预浸物或芯的特定方法,可在将混配阻燃材料添加至预浸物或芯的其他材料中之前对其进行研磨、过滤、尺寸调节或以其他方式加工。在预浸物或芯中使用热塑性粒子的一些情况下,混配阻燃材料的平均粒度可大致与热塑性材料的平均粒度相同。在其他配置中,混配阻燃材料的平均粒度可小于或大于用于预浸物或芯中的热塑性材料的平均粒度。
在一些情况下,可将两种或更多种不同的阻燃剂与热塑性材料和增强纤维组合使用。如果需要,阻燃剂中的一种可为如本文所描述的混配阻燃剂。举例来说,在一些情况下,阻燃剂中的一种可包含可膨胀石墨(EG)材料,并且另一种阻燃剂可包含第II族或第III族金属盐。举例来说,可将EG材料与铍盐、钙盐、镁盐或其他第II族金属盐组合或与铝盐、镓盐、铟盐或其他第III族金属盐组合使用。在其他实例中,可将EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物组合使用。举例来说,可将EG材料与氢氧化铍、氢氧化钙、氢氧化镁或其他第II族金属氢氧化物组合或与氢氧化铝或氢氧化镓或其他第III族金属氢氧化物组合使用。非EG阻燃材料可按需要以混配形式或非混配形式存在。举例来说,可将EG材料与同PP混配的MDH或同PP混配的氢氧化铝(ATH)组合使用。在其他配置中,可将EG材料与天然MDH或天然ATH一起使用。在不希望受任何特定理论限制的情况下,通过使用非EG阻燃剂与EG阻燃剂的组合,可使EG材料的总量降低同时仍提供所需阻燃性。预浸物中所用的可膨胀石墨材料的确切类型可取决于许多因素,包括例如所需阻燃性水平。说明性可商购获得的可膨胀石墨材料可购自Nyacol Nano Technologies,Inc.(Ashland,MA)并且包括例如等级35、200、249、250、251、KP251以及351的可膨胀石墨材料。额外的可膨胀石墨材料可在商业上购自Graftech International(Lakewood,OH)。通常可通过将石墨矿酸化来制备可膨胀石墨材料。酸化引起嵌插过程,例如其中硫酸充当嵌插剂。然后可将溶液中和以提供六方形碳-碳键合材料的一系列片材层。所述层通常为平面的并且与额外的六方形碳-碳层相互作用以提供成层的片状结构。成层的片状结构可通过片材之间的共价键合或静电相互作用(或两者)结合在一起。如果需要,可使用适合的氧化剂对可膨胀石墨材料进行氧化以形成石墨烯氧化物。如本文所指出,可膨胀石墨材料可以许多形式存在,包括薄片形式、粒子形式或其他形式。在一些情况下,可膨胀石墨材料以粒子形式存在并且可包含例如至少300微米的平均粒度。在一些配置中,将EG材料的形式选择为与非EG阻燃剂的形式相同,例如两者均可以薄片形式使用。
在某些配置中,本文所描述的物品可包括预浸物或芯层。虽然不希望受任何特定理论限制,但预浸物通常不为完全成形或加工型式的芯。举例来说,将包含热塑性材料、多个纤维以及混配阻燃材料(或EG材料与不同阻燃材料的组合)的部分成形的层统称为预浸物,而将包含热塑性材料、多个纤维以及混配阻燃材料(或EG材料与不同阻燃材料的组合)的完全成形的层统称为芯或芯层。如本文所指出,尽管可将芯视为成形的或固化的,但仍可使芯结合至一个或多个表层以改变包括芯层的复合物品的总体特性。以下描述提到预浸物与芯两者,并且如果需要,结合预浸物使用的材料(和它们的量和特性)也可用于芯中。
在一些情况下,本文所描述的预浸物、芯以及物品为包含开孔结构(例如空隙)的多孔或可渗透材料。此类由热塑性材料形成的开孔结构的存在使得预浸物、芯以及物品更难以满足阻燃性标准。通过包括混配阻燃材料与热塑性材料和纤维的组合,预浸物、芯以及物品可为阻燃的并且满足ASTM E84测试的A类要求。举例来说,如通过ASTM E84所测试,包含含有多个增强纤维、热塑性材料以及有效量的混配阻燃材料的多孔芯层的物品的火焰蔓延指数可为25或更小。在一些实例中,通过使用EG材料与不同阻燃剂(其可能或可能不与另一材料混配)的组合,预浸物或芯可满足非油浸和油浸样品的SAE可燃性测试。如果需要,阻燃材料或混配阻燃材料可均匀分散于多孔芯层的空隙空间中或可以差异分布存在,其中更多的阻燃材料存在于一个或多个区域或更靠近芯层的一个或多个表面。如下文所指出,如果需要,还可将表层或其他材料安置于多孔芯层上并且可加以选择以进一步增强阻燃性。在一些情况下,可选择芯层中的混配阻燃材料和混配阻燃材料的量,使得最终制备的物品(例如具有表层的物品)满足ASTM E84A类要求。在其他情况下,可选择芯层中的阻燃材料和阻燃材料的量,使得最终制备的物品(例如具有表层的物品)满足SAE可燃性测试。如本文所指出,可将满足E84A类要求或SAE可燃性测试中的一种或多种的物品用于许多不同应用中,包括例如用作娱乐车辆面板、办公室隔间墙、可替换干壁的建筑板或类似材料、顶板、结构板、地板;用于汽车应用中,例如内部面板、底板护罩、发动机罩等;在航空航天应用中用作内部飞机壁板、飞机地板;或用作其他建筑、汽车或航空航天应用。
在某些配置中,可制备包含一种或多种热塑性材料和多个纤维(它们一起提供开孔结构,例如空隙空间)的多孔预浸物。在一些配置中,可以一定的方式将阻燃材料(例如EG材料、第II族金属盐、第III族金属盐、混配阻燃材料等)负载至空隙空间中,其中阻燃材料驻留(至少部分地)于由可通过热塑性材料保持在适当位置的交叉的纤维形成的空隙空间内。在一些情况下,可选择热塑性材料和/或纤维,使得它们大体为惰性或不与阻燃材料反应的。在一些实例中,阻燃材料可不共价键合至热塑性材料和/或纤维,但在任何带电荷的阻燃材料与多孔预浸物的热塑性材料之间可存在缔合。举例来说,在阻燃材料与预浸物或芯的其他组分之间可发生弱相互作用,诸如范德华相互作用(van der Waals’interaction)或静电相互作用。
在某些实例中并且参考图1,预浸物100被示出为包含热塑性材料和多个纤维。预浸物100还包含分散在预浸物100中的一种或多种阻燃材料(出于说明的目的以点105示出)。在一些实例中,阻燃材料105为混配阻燃材料、EG材料与第II族盐或第III族盐的组合、EG材料与氢氧化镁的组合、EG材料与氢氧化铝的组合等。在一些情况下,阻燃材料分散体可从预浸物100的第一表面102到第二表面104为基本上均质的或基本上均一的。如本文中更详细描述,为实现一种或多种阻燃材料在预浸物100中的此类基本上均质的或基本上均匀的分布,可将预浸物100的组分混合在一起以形成分散体。可进行混合直至分散体在所述分散体中包含一种或多种阻燃材料、热塑性材料以及纤维的基本上均质的或基本上均匀的混合物。然后可如本文所描述例如通过使用适合的敷设方法将分散体安置于线筛上来形成预浸物100。在其他配置中,可能需要提供一种或多种阻燃材料从表面102到表面104的梯度分布,使得相较于表面102、104中的一个表面有更多的一种或多种阻燃材料存在于另一个表面。在一些实施方案中,预浸物100中存在基本上均匀的阻燃材料分布,然后将额外的阻燃材料(其可为相同或不同的)添加至预浸物100的一侧以提供梯度分布。可例如通过喷涂粉末阻燃材料或涂布包含阻燃材料的溶液将此类额外的阻燃材料直接添加至预浸物100中,或可通过使包含阻燃材料的表层、额外的预浸物或其他组件结合至预浸物100来添加。举例来说并且参考图2A,示出了第一预浸物210和安置于第一预浸物210上的第二预浸物220。第一预浸物210和第二预浸物220中的每一个包含基本上均匀的阻燃材料分布,但在预浸物210、220中阻燃材料按重量计的量为不同的。然而,如果需要,预浸物210、220中仅有一个可包含阻燃材料并且另一个预浸物可不包含任何阻燃材料或可包含不同的阻燃材料。可使预浸物210、220的热塑性材料熔融和/或对其进行压制以提供单个预浸物250(图2B)。预浸物210、220熔融在一起的结果为预浸物250中阻燃材料的梯度分布,其中靠近表面252处阻燃材料的量与靠近表面254处存在的量相比有所增加。预浸物250的确切总厚度可根据所使用的条件而变化并且在图2B中未意图暗示特定厚度。虽然未示出,但可使类似于预浸物210的第三预浸物结合至预浸物220的相对表面以提供3-层预浸物,所述3-层预浸物可熔融以在靠近复合预浸物的各个表面处提供更高量的阻燃材料。虽然不希望受任何特定理论限制,但通过改变预浸物不同深度处的阻燃材料的量和/或类型,可在预浸物的表面处提供增强的阻燃性、在预浸物的内部提供增强的阻燃性或两者。
在其他配置中,可通过使包含阻燃材料的表层或其他材料结合至预浸物来提供阻燃材料在预浸物中的分布。参考图2C,包含阻燃材料的表层270被示出为安置于包含热塑性材料、增强纤维以及阻燃材料的预浸物260上。虽然未要求,但表层270典型地以比预浸物260的厚度低得多的厚度存在。此外,在表层270与界面260之间典型地存在可辨别的界面,然而如结合图2B所描述,两个预浸物彼此结合通常不会在最终结合的预浸物250中产生任何可辨别的界面。在其他情况下,可使表层270熔融至预浸物260中以使表层270和预浸物260结合,从而使结合的表层/预浸物复合材料没有任何基本界面。如果需要并且如下文更详细描述,还可使可能包含或可能不包含阻燃材料的另一表层在表层270的相对侧结合至预浸物。虽然表层270的确切组成可变化,但在一些情况下,表层270本身可赋予总预浸物一定的阻燃性。表层270可为开放结构表层,例如包括开孔结构,或可为封闭结构表层。举例来说,表层270可包含开放结构以容许火焰进入预浸物260,在预浸物260中它可接触阻燃材料。
在某些配置中,预浸物的热塑性材料可以纤维形式、粒子形式、树脂形式或其他适合的形式存在。在一些情况下,预浸物中所用的热塑性材料可以粒子形式存在并且平均粒度与阻燃材料的平均粒度基本上相同。虽然不希望受任何特定科学理论限制,但通过使热塑性材料和阻燃材料的粒度相匹配,可实现增强的预浸物加工,包括例如在预浸物中增加的阻燃材料负载。在一些情况下,阻燃材料的平均粒度和热塑性材料的平均粒度的不同程度可达约5%至约10%并且仍可实现增强的加工。在某些配置中,预浸物中的热塑性材料和阻燃材料各自的平均粒度可相差约50微米至约100微米。在一些配置中,阻燃材料的平均粒度为热塑性材料粒子的平均粒度的至少50%以提供增强的加工。在其他情况下,平均粒度与热塑性材料的平均粒度大致相同的阻燃材料可与平均粒度与热塑性材料的平均粒度不同的阻燃材料一起存在。尽管阻燃材料的平均粒度可不同,但阻燃材料的化学组成可为相同的或可为不同的。在又其他配置中,可存在具有不同平均粒度的两种或更多种热塑性材料。如果需要,可存在平均粒度与热塑性材料的平均粒度基本上相同的两种阻燃材料。这两种阻燃材料可在化学上为相同的或可在化学上为不同的。类似地,热塑性材料可在化学上为相同的(但具有不同的平均粒度)或可在化学上为不同的。在某些情况下,用于制备预浸物的初始或天然热塑性材料可为与存在于混配阻燃材料中的相同的热塑性材料。在其他情况下,混配阻燃材料可包含两种或更多种热塑性材料,其中热塑性材料中的一种与用于制备预浸物的初始热塑性材料相同。
在某些实施方案中,预浸物100通过包含大量的开孔结构,使得预浸物中存在空隙空间。举例来说,预浸物可包含0-30%、10-40%、20-50%、30-60%、40-70%、50-80%、60-90%、0-40%、0-50%、0-60%、0-70%、0-80%、0-90%、10-50%、10-60%、10-70%、10-80%、10-90%、10-95%、20-60%、20-70%、20-80%、20-90%、20-95%、30-70%、30-80%、30-90%、30-95%、40-80%、40-90%、40-95%、50-90%、50-95%、60-95%、70-80%、70-90%、70-95%、80-90%、80-95%或这些示例性范围内的任何说明性值的空隙含量或孔隙率。在一些情况下,预浸物包含大于0%(例如未充分固结)至约95%的孔隙率或空隙含量。除非另外说明,否则提到预浸物包含某一空隙含量或孔隙率是基于预浸物的总体积,并且不一定是预浸物加上与预浸物结合的任何其他材料或层的总体积。
在某些实施方案中,存在于预浸物中的高孔隙率容许阻燃材料捕获于预浸物的孔隙内和/或捕获阻燃材料作为热塑性材料上的涂层。举例来说,阻燃材料可以非共价键合的方式存在于空隙空间中。空隙空间中阻燃材料的存在可提供增强的阻燃性。还可将阻燃材料涂布至预浸物的表面上以提供增强的阻燃性。
在某些实施方案中,本文所描述的预浸物的热塑性材料可至少部分地包含以下中的一种或多种:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯以及聚氯乙烯(增塑的与未增塑的)以及这些材料彼此或与其他聚合物材料的掺混物。其他适合的热塑性物质包括但不限于聚亚芳基醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、热塑性聚酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、液晶聚合物、商业上称为的聚(1,4亚苯基)化合物、高热聚碳酸酯(诸如Bayer的 PC)、高温尼龙以及硅酮以及这些材料彼此或与其他聚合物材料的合金和掺混物。在混配阻燃材料还包含与阻燃材料混配的热塑性材料的情况下,混配阻燃材料的热塑性材料可为与被选择用作预浸物的初始热塑性材料的材料相同的材料。可以粉末形式、树脂形式、松香形式、纤维形式或其他适合的形式使用用于形成预浸物的初始热塑性材料。本文描述了并且例如美国公布号20130244528和US20120065283中也描述了呈各种形式的说明性热塑性材料。存在于预浸物中的热塑性材料的确切量可变化并且说明性量在约20重量%至约80重量%范围内。
在某些实例中,本文所描述的预浸物的纤维可包括玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维(特别是高模量有机纤维,诸如对位和间位芳纶纤维、尼龙纤维、聚酯纤维或本文所描述的适合用作纤维的高熔体流动指数树脂中的任一种)、天然纤维(诸如大麻、剑麻、黄麻、亚麻、椰壳纤维、红麻以及纤维素纤维)、矿物纤维(诸如玄武岩、矿物棉(例如岩棉或矿渣棉)、硅灰石、氧化铝二氧化硅等或它们的混合物)、金属纤维、金属化天然和/或合成纤维、陶瓷纤维、纱纤维或它们的混合物。在一些实施方案中,可在使用之前对上述纤维中的任一种进行化学处理以提供所需官能团或赋予纤维其他物理特性,例如可进行化学处理以使得它们可与热塑性材料、混配阻燃材料或两者反应。或者,可使阻燃材料与预浸物的热塑性材料反应以提供衍生的热塑性材料,所述衍生的热塑性材料然后与纤维混合。预浸物中的纤维含量可为预浸物的约20重量%至约90重量%,更特别地为预浸物的约30重量%至约70重量%。典型地,包括预浸物的复合物品的纤维含量在复合物的约20重量%至约90重量%、更特别地约30重量%至约80重量%(例如约40重量%至约70重量%)之间变化。所用纤维的特定尺寸和/或取向可至少部分取决于所用的聚合物材料和/或所需要的所得预浸物特性。鉴于本公开的益处,本领域一般技术人员将容易选择适合的额外纤维类型、纤维尺寸以及量。在一个非限制性说明中,分散于热塑性材料内以提供预浸物的纤维通常具有大于约5微米、更特别地约5微米至约22微米的直径以及约5mm至约200mm的长度;更特别地,纤维直径可为约微米至约22微米并且纤维长度可为约5mm至约75mm。在一些配置中,阻燃材料可以纤维形式存在。举例来说,预浸物、芯或复合物可包含热塑性材料、增强纤维以及包含混配阻燃材料的纤维或包含EG材料的纤维。阻燃性纤维可包含本文所描述的阻燃材料中的任何一种或多种,例如与氢氧化物材料混配的聚丙烯纤维,所述与氢氧化物材料混配的聚丙烯纤维然后被挤出并且使用适合的模具或其他装置切割成纤维;或EG材料与同氢氧化物材料混配的聚丙烯纤维的混合物,所述混合物然后被挤出并且使用适合的模具或其他装置切割成纤维。
在一些配置中,预浸物可为基本上不含卤素的或不含卤素的预浸物,以满足在某些应用中对危险物质的限制的要求。在其他情况下,预浸物可包含卤化阻燃剂(其可存在于阻燃材料中或可在阻燃材料之外添加),诸如包含F、Cl、Br、I以及At中的一种或多种的卤化阻燃剂或包括此类卤素的化合物,例如四溴双酚A聚碳酸酯或单卤-、二卤-、三卤-或四卤-聚碳酸酯。在一些情况下,预浸物和芯中所用的热塑性材料可包含一种或多种卤素以在未添加另一阻燃剂的情况下赋予一定的阻燃性。举例来说,混配阻燃材料的热塑性材料除与阻燃材料混配之外还可为卤化的,或初始热塑性材料可为卤化的。在存在卤化阻燃剂的情况下,阻燃剂理想地以阻燃量存在,所述阻燃量可根据存在的其他组分而变化。举例来说,在除混配阻燃材料之外存在卤化阻燃剂的情况下,所述卤化阻燃剂可以约0.1重量%至约15重量%(以预浸物的重量计)、更特别地约1重量%至约13重量%(例如约5重量%至约13重量%)存在。如果需要,可将两种不同的卤化阻燃剂添加至预浸物中。在其他情况下,可添加非卤化阻燃剂,诸如包含N、P、As、Sb、Bi、S、Se以及Te中的一种或多种的阻燃剂。在一些实施方案中,非卤化阻燃剂可包含磷化材料,因此预浸物可为对环境更友好的。在存在非卤化或基本上不含卤素的阻燃剂的情况下,阻燃剂理想地以阻燃量存在,所述阻燃量可根据存在的其他组分而变化。举例来说,基本上不含卤素的阻燃剂可以约0.1重量%至约15重量%(以预浸物的重量计)、更特别地约1重量%至约13重量%(例如以预浸物的重量计约5重量%至约13重量%)存在。如果需要,可将两种不同的基本上不含卤素的阻燃剂添加至预浸物中。在某些情况下,本文所描述的预浸物可包含一种或多种卤化阻燃剂与一种或多种基本上不含卤素的阻燃剂的组合。在存在两种不同的阻燃剂的情况下,这两种阻燃剂的组合可以阻燃量存在,所述阻燃量可根据存在的其他组分而变化。举例来说,存在的阻燃剂的总重量(除任何混配阻燃材料外)可为约0.1重量%至约20重量%(以预浸物的重量计)、更特别地为约1重量%至约15重量%,例如以预浸物的重量计约2重量%至约14重量%。可将本文所描述的预浸物中所用的阻燃剂添加至包含热塑性材料和纤维的混合物中(在线筛或其他加工组件上处置混合物之前)或可在形成预浸物之后添加。
在某些配置中,本文所描述的物品可包括多孔芯。在某些实例中,多孔芯包含一种或多种热塑性材料和多个纤维,所述多个纤维可由成形的热塑性材料以网状物或网状结构保持在适当的位置以在芯中提供多个开孔、空隙空间或网状物。在一些情况下,阻燃材料可存在于芯的空隙空间中,例如由增强纤维通过热塑性材料结合在一起而形成的网状物的开孔中;或可存在于芯的纤维上;或两者。在某些配置中,可制备类似于图1的预浸物的芯。芯包含通常分散在整个芯中的阻燃材料。在一些情况下,阻燃材料分散体可从芯的第一表面到第二表面为基本上均质的或基本上均匀的。如本文中更详细描述,为实现阻燃材料在芯中的此类基本上均质的或基本上均匀的分布,可将芯的组分混合在一起以在形成芯之前形成分散体。可进行混合直至分散体在所述分散体中包含一种或多种阻燃材料、热塑性材料以及纤维的基本上均质的或基本上均匀的混合物。然后可如本文所描述例如通过使用适合的敷设方法将分散体安置于线筛上随后对芯的热塑性材料进行压制和/或固化来形成芯。在其他配置中,可能需要提供一种或多种阻燃材料从芯的一个表面到芯的另一个表面的梯度分布。在一些配置中,芯中存在基本上均匀的阻燃材料分布,然后将额外的阻燃材料添加至芯的一侧以提供梯度分布。可例如通过喷涂或涂布或通过使用包含阻燃材料的溶液将此类额外的阻燃材料直接添加至芯,或可通过使包含阻燃材料的表层、额外的预浸物或芯或另一组件结合至芯来添加。举例来说,第一芯和安置于第一芯上的第二芯可提供复合物品。芯中的每一个可包含基本上均匀的阻燃材料分布,但两个芯中的阻燃材料的量和/或类型可为不同的,例如负载率可为不同的或阻燃材料本身可为不同的。然而,如果需要,芯中仅有一个可包含阻燃材料并且另一个芯可不包含除热塑性材料和增强纤维外的材料。可使芯的热塑性材料熔融以提供包括来自两个芯的材料的单个组合芯。芯熔融的结果为具有阻燃材料的梯度分布的复合芯。在其他配置中,可通过使包含阻燃材料的表层或其他材料结合至芯来提供阻燃材料在芯中的分布。在其他情况下,可使表层熔融至芯中以使表层和芯结合,从而使结合的表层/芯复合材料没有任何基本界面。如果需要并且如下文更详细描述,还可使可能包含或可能不包含阻燃材料的另一表层在第一表层的相对侧结合至芯。
在某些配置中,可将芯的热塑性材料以纤维形式、粒子形式、树脂形式或其他适合的形式用于芯中。在一些实例中,芯中所用的热塑性材料可以粒子形式存在并且平均粒度与阻燃材料的平均粒度基本上相同。通过使热塑性材料和阻燃材料的粒度相匹配,增强了对芯的加工,包括例如使阻燃材料在芯中的保留增加,这可起到增加芯的阻燃性水平的作用。在一些情况下,阻燃材料的平均粒度和热塑性材料的平均粒度的不同程度可达约5%至约10%并且仍可实现增强的加工。在某些配置中,芯中热塑性材料和阻燃材料各自的平均粒度可在约50微米至约900微米范围内。在其他情况下,平均粒度与热塑性材料的平均粒度大致相同的阻燃材料可与平均粒度与热塑性材料的平均粒度不同的阻燃材料一起存在。尽管阻燃材料的平均粒度可不同,但阻燃材料的化学组成可为相同的或可为不同的。在又其他配置中,可存在具有不同平均粒度的两种或更多种热塑性材料。如果需要,在芯中可存在平均粒度与两种热塑性材料的平均粒度基本上相同的两种阻燃材料。这两种阻燃材料可在化学上为相同的或可在化学上为不同的。类似地,热塑性材料可在化学上为相同的(但具有不同的平均粒度)或可在化学上为不同的。
在某些实施方案中,芯通常包含大量的开孔结构,使得芯中存在空隙空间。举例来说,芯层可包含0-30%、10-40%、20-50%、30-60%、40-70%、50-80%、60-90%、0-40%、0-50%、0-60%、0-70%、0-80%、0-90%、5-30%、5-40%、5-50%、5-60%、5-70%、5-80%、5-90%、5-95%、10-50%、10-60%、10-70%、10-80%、10-90%、10-95%、20-60%、20-70%、20-80%、20-90%、20-95%、30-70%、30-80%、30-90%、30-95%、40-80%、40-90%、40-95%、50-90%、50-95%、60-95%、70-80%、70-90%、70-95%、80-90%、80-95%或这些示例性范围内的任何说明性值的空隙含量或孔隙率。在一些情况下,芯包含大于0%(例如未充分固结)至约95%的孔隙率或空隙含量。除非另外说明,否则提到芯包含某一空隙含量或孔隙率是基于芯的总体积,并且不一定是芯加上与芯结合的任何其他材料或层的总体积。与预浸物相比,芯的孔隙率可为相同的或可为不同的。举例来说,在许多情况下,通过使预浸物穿过一组辊或通过压制预浸物的一个表面使预浸物成形为芯。在此类情况下,芯的孔隙率可不同于预浸物的孔隙率,例如可为较低的。在一些情况下,有意地将芯的孔隙率选择为小于类似的预浸物以使芯进入最终成形的物品或产品中的放样容量增加。
在某些实施方案中,存在于芯中的高孔隙率容许阻燃剂捕获于芯的孔隙内。举例来说,来自混配阻燃材料的阻燃材料可以非共价键合的方式存在于空隙空间中。在其他情况下,可将阻燃材料涂布至存在于芯中的增强纤维上。
在某些实施方案中,本文所描述的芯的热塑性材料可至少部分地包含以下中的一种或多种:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯以及聚氯乙烯(增塑的与未增塑的)以及这些材料彼此或与其他聚合物材料的掺混物。其他适合的热塑性物质包括但不限于聚亚芳基醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、热塑性聚酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、液晶聚合物、商业上称为的聚(1,4亚苯基)化合物、高热聚碳酸酯(诸如Bayer的 PC)、高温尼龙以及硅酮以及这些材料彼此或与其他聚合物材料的合金和掺混物。可以粉末形式、树脂形式、松香形式、纤维形式或其他适合的形式使用用于形成芯的热塑性材料。本文描述了并且例如美国公布号20130244528和US20120065283中也描述了呈各种形式的说明性热塑性材料。存在于芯中的热塑性材料的确切量可变化并且说明性量在约20重量%至约80重量%范围内。如结合预浸物所提到,用于制备芯的热塑性材料可包含与混配阻燃材料中存在的一样或相同的热塑性材料。
在某些实例中,本文所描述的芯的纤维可包括玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、合成有机纤维(特别是高模量有机纤维,诸如对位和间位芳纶纤维、尼龙纤维、聚酯纤维或本文所描述的适合用作纤维的高熔体流动指数树脂中的任一种)、天然纤维(诸如大麻、剑麻、黄麻、亚麻、椰壳纤维、红麻以及纤维素纤维)、矿物纤维(诸如玄武岩、矿物棉(例如岩棉或矿渣棉)、硅灰石、氧化铝二氧化硅等或它们的混合物)、金属纤维、金属化天然和/或合成纤维、陶瓷纤维、纱纤维或它们的混合物。在一些实施方案中,可在使用之前对上述纤维中的任一种进行化学处理以提供所需官能团或赋予纤维其他物理特性,例如可进行化学处理以使得它们可与热塑性材料、阻燃材料、混配阻燃材料或两者反应。芯中的纤维含量可为以芯的重量计约20%至约90%,更特别地为以芯的重量计约30%至约70%。所用纤维的特定尺寸和/或取向可至少部分取决于所用的聚合物材料和/或所需要的所得芯特性。鉴于本公开的益处,本领域一般技术人员将容易选择适合的额外纤维类型、纤维尺寸以及量。在一个非限制性说明中,分散于热塑性材料内以提供芯的纤维通常具有大于约5微米、更特别地为约5微米至约22微米的直径以及约5mm至约200mm的长度;更特别地,纤维直径可为约微米至约22微米并且纤维长度可为约5mm至约75mm。
在一些情况下,芯可为基本上不含卤素的或不含卤素的芯以满足在某些应用中对危险物质的限制的要求。在其他情况下,芯可包含卤化阻燃剂,诸如包含F、Cl、Br、I以及At中的一种或多种的卤化阻燃剂或包括此类卤素的化合物,例如四溴双酚A聚碳酸酯或单卤-、二卤-、三卤-或四卤-聚碳酸酯。如果需要,卤素基团可因包括混配、卤化的阻燃材料而存在或可存在于热塑性材料上或可与用于制备芯的其他材料分开添加。在一些情况下,芯中所用的初始热塑性材料可包含一种或多种卤素以在未添加另一阻燃剂的情况下赋予一定的阻燃性。在存在卤化阻燃剂的情况下,阻燃剂理想地以阻燃量存在,所述阻燃量可根据存在的其他组分而变化。EG材料与另一阻燃材料的组合的存在或混配阻燃材料的存在可容许使用较低量的卤化阻燃剂,所述较低量的卤化阻燃剂可与来自其他阻燃材料的阻燃材料协同地起作用。举例来说,卤化阻燃剂可以约0.1重量%至约15重量%(以芯的重量计)、更特别地约1重量%至约13重量%(例如约5重量%至约13重量%)存在。如果需要,可将两种不同的卤化阻燃剂添加至芯。在其他情况下,可添加非卤化阻燃剂,诸如包含N、P、As、Sb、Bi、S、Se以及Te中的一种或多种的阻燃剂。在一些实施方案中,非卤化阻燃剂可包含磷化材料,因此芯可为对环境更友好的。在存在非卤化或基本上不含卤素的阻燃剂的情况下,阻燃剂理想地以阻燃量存在,所述阻燃量可根据存在的其他组分而变化。举例来说,基本上不含卤素的阻燃剂可以约0.1重量%至约15重量%(以芯的重量计)、更特别地约1重量%至约13重量%(例如以芯的重量计约5重量%至约13重量%)存在。如果需要,可将两种不同的基本上不含卤素的阻燃剂添加至芯中。在某些情况下,本文所描述的芯可包含一种或多种卤化阻燃剂与一种或多种基本上不含卤素的阻燃剂的组合。在存在两种不同的阻燃剂的情况下,这两种阻燃剂的组合可以阻燃量存在,所述阻燃量可根据存在的其他组分而变化。举例来说,存在的阻燃剂的总重量(除因混配阻燃材料而存在的重量外)可为约0.1重量%至约20重量%(以芯的重量计)、更特别地为约1重量%至约15重量%,例如以芯的重量计约2重量%至约14重量%。可将用于本文所描述的芯中的阻燃剂添加至包含热塑性材料和纤维的混合物中(在线筛或其他加工组件上处置混合物之前)或可在芯固化之后例如通过将芯浸泡于阻燃剂中或将阻燃剂喷涂在芯上来添加。
在某些实施方案中,可将预浸物和芯的增强纤维和初始热塑性材料与混配热塑性阻燃材料组合,以提供根据ASTM E84测试满足A类标准的预浸物或芯。来自混配热塑性阻燃材料的热塑性材料可包含与初始热塑性材料相同的材料或不同的热塑性材料。混配热塑性阻燃材料可包含一种或多种二价或三价金属盐作为阻燃材料。举例来说,混配热塑性阻燃材料可包含第II族金属氢氧化物材料,所述第II族金属氢氧化物材料已与诸如聚烯烃等热塑性材料或本文所描述的其他适合的热塑性材料混配。在其他情况下,混配热塑性阻燃材料可包含第III族金属氢氧化物材料,所述第III族金属氢氧化物材料已与诸如聚烯烃等热塑性材料或本文所描述的其他适合的热塑性材料混配。
在某些情况下,可将一种或多种放样剂添加至预浸物或芯中以容许放样。举例来说,可将诸如微球或可膨胀石墨材料等放样剂添加至预浸物或芯以容许调节预浸物或芯的总厚度。在不希望受任何特定理论限制的情况下,随着预浸物或芯被加热,放样剂可起到增加预浸物或芯总厚度的作用。如果需要,可对含有放样剂的预浸物或芯进行压制以容许最终用户施加热量来将预浸物或芯厚度扩展至所需量。根据预浸物或芯的最终用途,不同类型的物品可能需要具有不同的总厚度。可选择EG材料的量以提供所需放样容量和/或所需阻燃性作用。举例来说,EG材料的水平可为约1重量%至约5重量%以提供所需放样容量,并且可与另一阻燃材料组合使用,以使EG材料和阻燃材料一起满足非油浸SAE和油浸SAE自熄测试。
在某些实施方案中,本文所描述的预浸物或芯可包含安置于预浸物或芯的表面上的一个或多个表层以提供物品。参考图3,物品300包括预浸物或芯310,所述芯310包含热塑性材料、多个纤维以及混配阻燃材料或两种或更多种不同阻燃材料,例如EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物的组合。物品300包括安置于预浸物或芯310上的第一表层320。表层320可包含开孔结构或闭孔结构。在某些配置中,表层320可包含例如膜(例如热塑性膜或弹性膜)、无机玻璃钢(frim)、网布(例如基于纤维的网布)、箔、织造织物、非织造织物或作为安置于预浸物或芯310上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层而存在。在其他情况下,如根据日期为1996的ISO 4589所测量,表层320可包含大于约22的极限氧指数。在热塑性膜作为表层320(或作为其一部分)存在的情况下,热塑性膜可包含以下中的至少一种:聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(亚苯基硫化物)、聚(亚芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4-亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙以及硅酮。在基于纤维的网布作为表层320(或作为其一部分)存在的情况下,基于纤维的网布可包含以下中的至少一种:玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维以及金属化无机纤维。在热固性涂层作为表层320(或作为其一部分)存在的情况下,涂层可包含以下中的至少一种:不饱和聚氨基甲酸酯、乙烯基酯、酚醛树脂以及环氧树脂。在无机涂层作为表层320(或作为其一部分)存在的情况下,无机涂层可包含含有选自Ca、Mg、Ba、Si、Zn、Ti以及Al的阳离子的矿物质或可包含石膏、碳酸钙以及砂浆中的至少一种。在非织造织物作为表层320(或作为其一部分)存在的情况下,非织造织物可包含热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维以及金属化合成纤维。预浸物或芯310可包含本文结合预浸物和芯所描述的材料中的任一种,例如热塑性材料、增强纤维以及混配阻燃材料或两种或更多种不同阻燃材料,例如EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物的组合。如果需要,表层320同样可包含混配阻燃材料。
在某些配置中,可使用本文所描述的预浸物和芯来提供在预浸物或芯的每一侧包括表层的物品。参考图4,物品400被示出为包括预浸物或芯410、安置于预浸物或芯410的第一表面上的第一表层420以及安置于预浸物或芯410上的第二表层430。预浸物或芯410可包含本文结合预浸物和芯所描述的材料中的任一种,例如热塑性材料、增强纤维以及混配阻燃材料或两种或更多种不同阻燃材料,例如EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物的组合。第一表层420和第二表层430中的每一个可独立地选自膜(例如热塑性膜或弹性膜)、无机玻璃钢、网布(例如基于纤维的网布)、箔、织造织物、非织造织物或作为安置于预浸物或芯410上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层而存在。在其他情况下,如根据日期为1996的ISO 4589所测量,表层420或表层430(或两者)可包含大于约22的极限氧指数。在热塑性膜作为表层420或表层430(或两者)(或作为其一部分)存在的情况下,热塑性膜可包含以下中的至少一种:聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(亚苯基硫化物)、聚(亚芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4-亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙以及硅酮。在基于纤维的网布作为表层420或表层430(或两者)(或作为其一部分)存在的情况下,基于纤维的网布可包含以下中的至少一种:玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维以及金属化无机纤维。在热固性涂层作为表层420或表层430(或两者)(或作为其一部分)存在的情况下,涂层可包含以下中的至少一种:不饱和聚氨基甲酸酯、乙烯基酯、酚醛树脂以及环氧树脂。在无机涂层作为表层420或表层430(或两者)(或作为其一部分)存在的情况下,无机涂层可包含含有选自Ca、Mg、Ba、Si、Zn、Ti以及Al的阳离子的矿物质或可包含石膏、碳酸钙以及砂浆中的至少一种。在非织造织物作为表层420或表层430(或两者)(或作为其一部分)存在的情况下,非织造织物可包含热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维以及金属化合成纤维。如果需要,表层420、430中的一个或两个可包含混配阻燃材料或两种或更多种不同阻燃材料,例如EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物的组合。如本文所提到,表层420、430中的一个或两个可包含开孔结构或闭孔结构。
在某些情况下,物品可包括预浸物或芯、至少一个安置于预浸物或芯上的表层以及安置于表层上的装饰或覆盖层。参考图5,物品500被示出为包括预浸物或芯510、安置于预浸物或芯510的第一表面上的表层520以及安置于表层520上的装饰层530。预浸物或芯510可包含本文结合预浸物和芯所描述的材料中的任一种,例如热塑性材料、增强纤维以及混配阻燃材料或两种或更多种不同阻燃材料,例如EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物的组合。表层520可包含例如膜(例如热塑性膜或弹性膜)、无机玻璃钢、网布(例如基于纤维的网布)、箔、织造织物、非织造织物或作为安置于预浸物或芯510上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层而存在。在其他情况下,如根据日期为1996的ISO 4589所测量,表层520可包含大于约22的极限氧指数。在存在热塑性膜的情况下,热塑性膜可包含以下中的至少一种:聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(亚苯基硫化物)、聚(亚芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4-亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙以及硅酮。在存在基于纤维的网布的情况下,基于纤维的网布可包含以下中的至少一种:玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维以及金属化无机纤维。在存在热固性涂层的情况下,涂层可包含以下中的至少一种:不饱和聚氨基甲酸酯、乙烯基酯、酚醛树脂以及环氧树脂。在存在无机涂层的情况下,无机涂层可包含含有选自Ca、Mg、Ba、Si、Zn、Ti以及Al的阳离子的矿物质或可包含石膏、碳酸钙以及砂浆中的至少一种。在存在非织造织物的情况下,非织造织物可包含热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维以及金属化合成纤维。装饰层530可例如由聚氯乙烯的热塑性膜、聚烯烃、热塑性聚酯、热塑性弹性体等形成。装饰层530还可为多层结构,所述多层结构包括由例如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨基甲酸酯等形成的泡沫芯。可将织物粘合至泡沫芯,诸如由天然和合成纤维制成的织造织物、针刺之后的有机纤维非织造织物等、起绒织物、针织品、植绒织物或其他此类材料。还可用热塑性粘着剂将织物粘合至泡沫芯,所述热塑性粘着剂包括压敏粘着剂和热熔粘着剂,诸如聚酰胺、改性聚烯烃、氨基甲酸酯以及聚烯烃。还可使用纺粘、热粘合、水刺(spun lace)、熔喷、湿式成网和/或干式成网法来制备装饰层530。在一些配置中,表层520可包含开孔结构或闭孔结构。
在某些配置中,两个或更多个预浸物或芯可通过诸如表层等插入或中间层彼此结合。参考图6,示出了物品600,所述物品600包括通过中间层620结合至预浸物或芯630的预浸物或芯610。预浸物或芯610、630中的每一个可为相同的或可为不同的。在一些情况下,预浸物或芯610、630的热塑性材料和纤维为相同的,但阻燃材料负载量或存在于预浸物或芯610、630中的阻燃材料类型为不同的。在其他情况下,预浸物或芯610、630中的阻燃材料的类型和/或量可为相同的并且热塑性材料和/或纤维中的一种或两种可为不同的,例如可在化学上为不同的或可以不同量存在。如果需要,芯610、630中的一个或两个中可存在一种或多种适合的额外阻燃剂,例如卤化或非卤化阻燃剂、EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物的组合、混配阻燃材料等。虽然预浸物或芯610、630的厚度被示出为与图6中大致相同,但预浸物或芯610、630的厚度可变化。在需要包括“厚”芯的物品的情况下,可能需要使两个“薄”芯层通过表层620彼此结合。在一些配置中,预浸物或芯610、630中的一个可包含放样剂,例如微球。中间层620可采取如本文所描述的表层的形式。表层620理想地可包含开孔结构或闭孔结构。举例来说,中间层620可包含膜(例如热塑性膜或弹性膜)、无机玻璃钢、网布(例如基于纤维的网布)、箔、织造织物、非织造织物或作为安置于预浸物或芯610上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层而存在。在其他情况下,如根据日期为1996的ISO 4589所测量,层620可包含大于约22的极限氧指数。在存在热塑性膜的情况下,热塑性膜可包含以下中的至少一种:聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(亚苯基硫化物)、聚(亚芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4-亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙以及硅酮。在基于纤维的网布作为层620存在或存在于其中的情况下,基于纤维的网布可包含以下中的至少一种:玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维以及金属化无机纤维。在热固性涂层作为层620存在或存在于其中的情况下,涂层可包含以下中的至少一种:不饱和聚氨基甲酸酯、乙烯基酯、酚醛树脂以及环氧树脂。在无机涂层作为层620存在或存在于其中的情况下,无机涂层可包含含有选自Ca、Mg、Ba、Si、Zn、Ti以及Al的阳离子的矿物质或可包含石膏、碳酸钙以及砂浆中的至少一种。在非织造织物作为层620存在或存在于其中的情况下,非织造织物可包含热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维以及金属化合成纤维。虽然未示出,但可使装饰层结合至预浸物或芯610、630中的任一个(或两个)。如本文所指出,装饰层可例如由聚氯乙烯的热塑性膜、聚烯烃、热塑性聚酯、热塑性弹性体等形成。装饰层还可为多层结构,所述多层结构包括由例如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨基甲酸酯等形成的泡沫芯。可将织物粘合至泡沫芯,诸如由天然和合成纤维制成的织造织物、针刺之后的有机纤维非织造织物等、起绒织物、针织品、植绒织物或其他此类材料。还可用热塑性粘着剂将织物粘合至泡沫芯,所述热塑性粘着剂包括压敏粘着剂和热熔粘着剂,诸如聚酰胺、改性聚烯烃、氨基甲酸酯以及聚烯烃。还可使用纺粘、热粘合、水刺、熔喷、湿式成网和/或干式成网法来制备装饰层。如果需要,装饰层可包含闭孔结构或开孔结构。
在某些实施方案中,可使两个或更多个预浸物或芯彼此结合,然后可将表层安置于预浸物或芯的一个表面上。参考图7,示出了物品700,所述物品700包括结合至预浸物或芯730的预浸物或芯710以及安置于芯730上的表层720。预浸物或芯710、720中的每一个可为相同的或可为不同的。在一些情况下,芯710、730的热塑性材料和纤维为相同的,但阻燃材料负载量或存在于芯710、730中的阻燃材料的类型为不同的。在其他情况下,预浸物或芯710、730中的阻燃材料的类型和/或量可为相同的并且热塑性材料和/或纤维中的一种或两种可为不同的,例如可在化学上为不同的或可以不同量存在。如果需要,预浸物或芯710、730中的一个或两个中可存在一种或多种适合的额外阻燃剂,例如卤化或非卤化阻燃剂、EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物的组合、混配阻燃材料等。虽然预浸物或芯710、730的厚度被示出为与图7中大致相同,但预浸物或芯710、730的厚度可变化。可能需要使用连续薄芯层组成复合物品以提供所需总芯厚度。在一些配置中,预浸物或芯710、730中的一个可包含放样剂,诸如可膨胀石墨材料或微球或其他材料。表层720可包含例如膜(例如热塑性膜或弹性膜)、无机玻璃钢、网布(例如基于纤维的网布)、箔、织造织物、非织造织物或作为安置于预浸物或芯730上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层而存在。在其他情况下,如根据日期为1996的ISO 4589所测量,表层720可包含大于约22的极限氧指数。在热塑性膜作为表层720存在或存在于其中的情况下,热塑性膜可包含以下中的至少一种:聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(亚苯基硫化物)、聚(亚芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4-亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙以及硅酮。在基于纤维的网布作为表层720存在或存在于其中的情况下,基于纤维的网布可包含以下中的至少一种:玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维以及金属化无机纤维。在热固性涂层作为表层720存在或存在于其中的情况下,涂层可包含以下中的至少一种:不饱和聚氨基甲酸酯、乙烯基酯、酚醛树脂以及环氧树脂。在无机涂层作为表层720存在或存在于其中的情况下,无机涂层可包含含有选自Ca、Mg、Ba、Si、Zn、Ti以及Al的阳离子的矿物质或可包含石膏、碳酸钙以及砂浆中的至少一种。在非织造织物作为表层720存在或存在于其中的情况下,非织造织物可包含热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维以及金属化合成纤维。根据物品700的最终配置,表层720可为开孔表层以容许声能穿过表层或可为闭孔表层以将声能反射回到芯710、730中。虽然未示出,但可使装饰层结合至表层720或预浸物或芯710的表面。如本文所指出,装饰层可例如由聚氯乙烯的热塑性膜、聚烯烃、热塑性聚酯、热塑性弹性体等形成。装饰层还可为多层结构,所述多层结构包括由例如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨基甲酸酯等形成的泡沫芯。可将织物粘合至泡沫芯,诸如由天然和合成纤维制成的织造织物、针刺之后的有机纤维非织造织物等、起绒织物、针织品、植绒织物或其他此类材料。还可用热塑性粘着剂将织物粘合至泡沫芯,所述热塑性粘着剂包括压敏粘着剂和热熔粘着剂,诸如聚酰胺、改性聚烯烃、氨基甲酸酯以及聚烯烃。还可使用纺粘、热粘合、水刺、熔喷、湿式成网和/或干式成网法来制备装饰层。
在某些实施方案中,可使两个或更多个预浸物或芯彼此结合,然后可将表层安置于预浸物或芯的每个表面上。参考图8,示出了物品800,所述物品800包括结合至预浸物或芯830的预浸物或芯810、安置于芯830上的第一表层820以及安置于芯810上的第二表层840。预浸物或芯810、830中的每一个可为相同的或可为不同的。在一些情况下,预浸物或芯810、830的热塑性材料和纤维为相同的,但阻燃材料负载量或存在于预浸物或芯810、830中的阻燃材料的类型为不同的。在其他情况下,预浸物或芯810、830中的阻燃材料的类型和/或量可为相同的并且热塑性材料和/或纤维中的一种或两种可为不同的,例如可在化学上为不同的或可以不同量存在。如果需要,预浸物或芯810、830中的一个或两个中可存在一种或多种适合的额外阻燃剂,例如卤化或非卤化阻燃剂、EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物的组合、混配阻燃材料等。虽然预浸物或芯810、830的厚度被示出为与图8中大致相同,但预浸物或芯810、830的厚度可变化。如本文所指出,可能需要使用彼此结合的两个或更多个芯层,而非厚度增加的单个芯层。在一些配置中,预浸物或芯810、830中的一个可包含放样剂,诸如可膨胀石墨材料或微球或其他材料。表层820、840中的每一个可独立地包含例如膜(例如热塑性膜或弹性膜)、无机玻璃钢、网布(例如基于纤维的网布)、箔、织造织物、非织造织物或作为安置于预浸物或芯830上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其他情况下,如根据日期为1996的ISO 4589所测量,表层820、840可独立地包含大于约22的极限氧指数。在热塑性膜作为表层820或表层840(或两者)存在或存在于其中的情况下,热塑性膜可包含以下中的至少一种:聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(亚苯基硫化物)、聚(亚芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4-亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙以及硅酮。在基于纤维的网布作为表层820或表层840(或两者)存在或存在于其中的情况下,基于纤维的网布可包含以下中的至少一种:玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维以及金属化无机纤维。在热固性涂层作为表层820或表层840(或两者)存在或存在于其中的情况下,涂层可包含以下中的至少一种:不饱和聚氨基甲酸酯、乙烯基酯、酚醛树脂以及环氧树脂。在无机涂层作为表层820或表层840(或两者)存在或存在于其中的情况下,无机涂层可包含含有选自Ca、Mg、Ba、Si、Zn、Ti以及Al的阳离子的矿物质或可包含石膏、碳酸钙以及砂浆中的至少一种。在非织造织物作为表层820或表层840(或两者)存在或存在于其中的情况下,非织造织物可包含热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维以及金属化合成纤维。如果需要,表层820、40中的一个可独立地包含开孔结构或闭孔结构。虽然未示出,但可使装饰层结合至表层820或表层840(或两者)。如本文所指出,装饰层可例如由聚氯乙烯的热塑性膜、聚烯烃、热塑性聚酯、热塑性弹性体等形成。装饰层还可为多层结构,所述多层结构包括由例如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨基甲酸酯等形成的泡沫芯。可将织物粘合至泡沫芯,诸如由天然和合成纤维制成的织造织物、针刺之后的有机纤维非织造织物等、起绒织物、针织品、植绒织物或其他此类材料。还可用热塑性粘着剂将织物粘合至泡沫芯,所述热塑性粘着剂包括压敏粘着剂和热熔粘着剂,诸如聚酰胺、改性聚烯烃、氨基甲酸酯以及聚烯烃。还可使用纺粘、热粘合、水刺、熔喷、湿式成网和/或干式成网法来制备装饰层。
在某些实施方案中,可使两个或更多个预浸物或芯通过一个或多个表层彼此结合。参考图9,示出了物品900,所述物品900包括通过中间层920结合至预浸物或芯930的预浸物或芯910,以及安置于预浸物或芯910上的表层940。如果需要,可替代地将表层940安置于预浸物或芯930上或可将另一表层(未示出)安置于预浸物或芯920上。预浸物或芯910、930中的每一个可为相同的或可为不同的。在一些情况下,预浸物或芯910、930的热塑性材料和纤维为相同的,但阻燃材料负载量或存在于预浸物或芯910、930中的阻燃材料的类型为不同的。在其他情况下,预浸物或芯910、930中的阻燃材料的类型和/或量可为相同的并且热塑性材料和/或纤维中的一种或两种可为不同的,例如可在化学上为不同的或可以不同量存在。在某些情况下,预浸物或芯910、930中的一个或两个中可存在一种或多种适合的额外阻燃剂,例如卤化或非卤化阻燃剂、EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物的组合、混配阻燃材料等。虽然预浸物或芯910、930的厚度被示出为与图9中大致相同,但预浸物或芯910、930的厚度可变化。举例来说,可使两个薄芯层彼此结合替代使用类似厚度的单个芯层。在一些配置中,预浸物或芯910、930中的一个或两个可包含放样剂,诸如可膨胀石墨材料或微球或其他材料。在一些配置中,层920和表层940可独立地包含例如膜(例如热塑性膜或弹性膜)、无机玻璃钢、网布(例如基于纤维的网布)、箔、织造织物、非织造织物或作为安置于预浸物或芯830上的无机涂层、有机涂层或热固性涂层存在。在其他情况下,如根据日期为1996的ISO 4589所测量,层920和表层940可独立地包含大于约22的极限氧指数。在热塑性膜作为表层920或表层940(或两者)存在或存在于其中的情况下,热塑性膜可包含以下中的至少一种:聚(醚酰亚胺)、聚(醚酮)、聚(醚-醚酮)、聚(亚苯基硫化物)、聚(亚芳基砜)、聚(醚砜)、聚(酰胺-酰亚胺)、聚(1,4-亚苯基)、聚碳酸酯、尼龙以及硅酮。在基于纤维的网布作为表层920或表层940(或两者)存在或存在于其中的情况下,基于纤维的网布可包含以下中的至少一种:玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维以及金属化无机纤维。在热固性涂层作为表层920或表层940(或两者)存在或存在于其中的情况下,涂层可包含以下中的至少一种:不饱和聚氨基甲酸酯、乙烯基酯、酚醛树脂以及环氧树脂。在无机涂层作为表层920或表层940(或两者)存在或存在于其中的情况下,无机涂层可包含含有选自Ca、Mg、Ba、Si、Zn、Ti以及Al的阳离子的矿物质或可包含石膏、碳酸钙以及砂浆中的至少一种。在非织造织物作为表层920或表层940(或两者)存在或存在于其中的情况下,非织造织物可包含热塑性材料、热固性粘合剂、无机纤维、金属纤维、金属化无机纤维以及金属化合成纤维。在一些情况下,表层920或层940可各独立地包含开孔结构或闭孔结构。虽然未示出,但可使装饰层结合至表层940或预浸物或芯930(或两者)。如本文所指出,装饰层可例如由聚氯乙烯的热塑性膜、聚烯烃、热塑性聚酯、热塑性弹性体等形成。装饰层还可为多层结构,所述多层结构包括由例如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨基甲酸酯等形成的泡沫芯。可将织物粘合至泡沫芯,诸如由天然和合成纤维制成的织造织物、针刺之后的有机纤维非织造织物等、起绒织物、针织品、植绒织物或其他此类材料。还可用热塑性粘着剂将织物粘合至泡沫芯,所述热塑性粘着剂包括压敏粘着剂和热熔粘着剂,诸如聚酰胺、改性聚烯烃、氨基甲酸酯以及聚烯烃。还可使用纺粘、热粘合、水刺、熔喷、湿式成网和/或干式成网法来制备装饰层。
在某些实施方案中,可将材料条带安置于预浸物或芯层上。参考图10,示出了物品1000,所述物品1000包括具有安置于预浸物或芯1010的不同区域的条带1020、1030的预浸物或芯1010。如果需要,此类条带可存在于图1至图9中所示的说明性实施方案中的任一种上。条带1020、1030可为相同的或可为不同的。在一些情况下,如本文所指出,条带1020、1030可包含混配阻燃材料、EG材料、EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物的组合等。举例来说,条带可包含含有热塑性材料的混配阻燃材料,所述热塑性材料可熔融以使条带结合至预浸物或芯1010。在其他情况下,条带可包含EG材料与MDH或ATH(或两者)的组合。在一些情况下,条带1020、1030可独立地采取如本文所描述的预浸物或芯的形式。在其他配置中,条带可采取如本文所描述的表层或层的形式。在某些情况下,可将条带安置于例如物品1000的需要不同厚度的区域。在其他配置中,可将包含混配阻燃材料的条带安置于需要增加或增强的阻燃性的区域。
在一些实施方案中,预浸物和芯可包括额外的材料或添加剂以赋予所需物理或化学特性。使用本文所描述的阻燃材料的基本特征在于可产生非着色或着色物品。在产生非着色物品的情况下,可然后将物品着色或染色以提供所需颜色、纹理、图案等。举例来说,可将一种或多种染料、增稠剂、着色剂、粘度调节剂、防烟剂、协同材料、放样剂、粒子、粉末、杀虫剂、泡沫或其他材料与预浸物或芯混合或添加至预浸物或芯中以赋予所需颜色、纹理或特性。在一些情况下,预浸物或芯可以约0.2重量%至约10重量%的量包含一种或多种防烟剂组合物。说明性防烟剂组合物包括但不限于锡酸盐、硼酸锌、钼酸锌、硅酸镁、钼酸钙锌、硅酸钙、氢氧化钙以及它们的混合物。如果需要,可存在增效剂材料以增强预浸物或芯的物理特性。举例来说,可存在增强阻燃性的增效剂。
在其他情况下,本文所描述的预浸物或芯可以所需量(例如以小于以预浸物或芯的总重量计约50重量%的微小量)包含热固性材料,以赋予芯所需特性。可将热固性材料与热塑性材料混合或可作为涂层添加到预浸物或芯的一个或多个表面上。
在某些实施方案中,可将本文所描述的预浸物或芯配置成玻璃毡热塑性复合物(GMT)或轻质增强型热塑性复合物(LWRT)(或以这些形式使用)。一种此类LWRT由HANWHAAZDEL,Inc.制备并且以商标材料出售。负载有阻燃材料的毡可提供所需特征,包括例如阻燃性和增强的加工能力。此类GMT或LWRT的面密度可在每平方米GMT或LWRT约300克(gsm)至约4000gsm范围内,不过根据特定应用需要面密度可为小于400gsm或大于4000gsm。在一些实施方案中,上限密度可小于约4000gsm。在某些情况下,GMT或LWRT可包含安置于或存在于多孔GMT或LWRT的空隙空间中和/或GMT或LWRT的纤维上的阻燃材料,例如EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物的组合、混配阻燃材料等。在GMT或LWRT预浸物或芯与阻燃材料组合使用的情况下,GMT或LWRT的基本重量可降至例如小于800gsm、600gsm或400gsm,同时仍提供适合的阻燃特性。在一些实例中,GMT或LWRT的总厚度可为放样后约25mm或更小、放样后20mm或更小、放样前大于3mm或放样前大于6mm。在一些情况下,放样前厚度可在约3mm与约7mm之间,并且放样后厚度可在约10mm与约25mm之间。
在制备本文所描述的预浸物和芯时,可能需要使用湿式成网法。图11中呈现了示出方法步骤的框图。举例来说,可在存在气体(例如空气或其他气体)的情况下搅动或搅拌液体或流体介质1140,所述液体或流体介质1140包含分散的材料,例如热塑性材料1120、纤维1110以及阻燃材料1130,例如EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物的组合、混配阻燃材料等;任选加上本文所描述的任何一种或多种添加剂(例如其他阻燃剂)。然后可将分散体铺设至支撑物(例如线筛或其他支撑物材料)上,以提供所述一种或多种阻燃材料在所铺设的材料1150中的基本上均匀的分布。为了增加阻燃材料分散性和/或均匀性,搅动的分散体可包含一种或多种活性剂,例如阴离子、阳离子或非离子活性剂,诸如由IndustrialSoaps Ltd.以名称ACE液体出售的那些活性剂、作为 FN 15材料由GloverChemicals Ltd.出售的活性剂以及作为AMINE Fb 19材料由Float-Ore Ltd.出售的那些活性剂。这些剂可有助于空气在液体分散体中的分散。可在存在空气的情况下将组分添加至混合槽、浮选池或其他适合的装置中以提供分散体。虽然理想地使用水性分散体,但也可存在一种或多种非水性流体以帮助分散;改变流体的粘度;或以其他方式赋予分散体或预浸物、芯或物品所需物理或化学特性。
在某些情况下,在已将分散体混合充足的时间之后,可将含有悬浮材料的流体安置到网筛上,移动线或其他适合的支撑结构以提供所铺设的材料1150的网状物。可对网状物提供吸力或减压以从所铺设的材料去除任何液体,从而留下热塑性材料、所述一种或多种阻燃材料以及存在的任何其他材料,例如纤维、添加剂等。可将所得网状物1160干燥并且任选地固结或压制至所需厚度,然后使其完全成形,以提供所需预浸物或芯1170。虽然可使用湿式成网法,但根据热塑性材料、阻燃材料及存在的其他材料的性质,可能需要替代地使用气流成网法、干燥掺混法、梳棉和针刺法或其他已知用于制备非织造产品的方法。在一些情况下,可在预浸物或芯已变硬到一定程度之后通过使板在多个涂布喷射器下面通过来将额外的阻燃材料喷涂至预浸物或芯的表面上,所述多个涂布喷射器被配置成将阻燃材料以约九十度角喷涂至预浸物或芯表面。此外,可将一个或多个表层1165添加至芯1170以提供物品1180。
在一些配置中,可通过在水溶液或泡沫中存在表面活性剂的情况下将热塑性材料、纤维、一种或多种阻燃材料(例如EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物的组合、混配阻燃材料等)组合来制备本文所描述的预浸物和芯。可将组合的组分混合或搅动充足的时间以分散各种材料并且提供材料的基本上均质的水性混合物。然后将分散的混合物铺设在任何适合的支撑结构(例如线网或具有所需孔隙率的其他筛网或支撑物)上。然后可通过线网将水抽空从而形成网状物。将网状物干燥并且在超过热塑性粉末软化温度的温度下加热。然后将网状物冷却并压制至预定厚度以制备空隙含量在约1%至约95%之间的复合片材。在一个替代实施方案中,水性泡沫还包括粘合材料。
在制备所述物品的其他方法中,可在形成网状物之后将阻燃材料涂布或喷涂至预浸物上。在使用包含与热塑性材料混配的阻燃材料的混配阻燃材料的情况下,将混配阻燃材料喷涂或涂布至加热的预浸物上可使得混配阻燃材料的热塑性材料熔融并且使预浸物负载阻燃材料。在使用EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物的组合的情况下,将混合物喷涂或涂布至加热的预浸物上可使得形成混合物的表面层和/或使得混合物吸收至预浸物的空隙空间中。参考图12,示出了一种方法,其中可在存在气体(例如空气或其他气体)的情况下搅动或搅拌液体或流体介质1240,所述液体或流体介质1240包含分散的材料,例如热塑性材料1120和纤维1110;任选加上本文所描述的任何一种或多种添加剂。然后可将分散体1240铺设至支撑物(例如线筛或其他支撑物材料)上,以提供所铺设的材料1250。为了增加均匀性,搅拌的分散体可包含一种或多种活性剂,例如阴离子、阳离子或非离子活性剂,诸如由Industrial Soaps Ltd.以名称ACE液体出售的那些活性剂、作为 FN15材料由Glover Chemicals Ltd.出售的活性剂以及作为AMINE Fb 19材料由Float-OreLtd.出售的那些活性剂。这些剂可有助于空气在液体分散体中的分散。可在存在空气的情况下将组分添加至混合槽、浮选池或其他适合的装置中以提供分散体。虽然理想地使用水性分散体,但也可存在一种或多种非水性流体以帮助分散;改变流体的粘度;或以其他方式赋予分散体或预浸物、芯或物品所需物理或化学特性。在某些情况下,在已将分散体混合充足的时间之后,可将含有悬浮材料的流体安置到网筛上,移动线或其他适合的支撑结构以提供所铺设的材料1250的网状物。在敷设材料之后,可通过将材料喷涂或涂布至所敷设的材料1250上以提供组合的铺设材料来添加阻燃材料1230。当加热铺设的材料1250与喷涂的混配阻燃材料时,混配阻燃材料的热塑性材料和热塑性材料1220可熔融并且使混配阻燃材料的阻燃材料负载至铺设的材料中。在使用EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物的组合的情况下,热塑性材料1220的熔融可容许材料占据铺设材料的内部部分和/或保持驻留在铺设材料的表面上。或者,可在形成网状物1260之后添加阻燃材料。可对网状物1260提供吸力或减压以从所铺设的材料去除任何液体,从而留下热塑性材料、阻燃材料以及存在的任何其他材料,例如纤维、添加剂等。可将所得网状物1260干燥并且任选地固结或压制至所需厚度,然后使其完全成形,以提供所需预浸物或芯1270。虽然可使用湿式成网法,但根据热塑性材料、一种或多种阻燃材料以及存在的其他材料的性质,可能需要替代地使用气流成网法、干燥掺混法、梳棉和针刺法或其他已知用于制备非织造产品的方法。在一些情况下,可在预浸物或芯已变硬到一定程度之后通过使板在多个涂布喷射器下面通过来将额外的阻燃材料喷涂至预浸物或芯的表面上,所述多个涂布喷射器被配置成将混配阻燃材料以约九十度角喷涂至预浸物或芯表面。此外,可将一个或多个表层1265添加至芯1270以提供物品1280。
在某些实例中,可制备呈多孔GMT形式的预浸物或芯。在某些情况下,通常可使用以下材料来制备GMT:短切玻璃纤维、热塑性材料、混配阻燃材料以及任选的热塑性聚合物膜和/或用玻璃纤维或诸如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、PC/PBT掺混物或PC/PET掺混物等热塑性树脂纤维制备的织造或非织造织物。在一些实施方案中,可使用PP、PBT、PET、PC/PET掺混物或PC/PBT掺混物作为热塑性材料。为了制备玻璃毡,可将热塑性材料、增强材料、一种或多种阻燃材料和/或其他添加剂添加或计量至装配有叶轮的顶部开口混合槽中所含的分散泡沫中。在不希望受任何特定理论限制的情况下,泡沫中存在捕获的空气袋可帮助分散玻璃纤维、热塑性材料以及阻燃材料。在一些实例中,可经由分配岐管将玻璃与树脂的分散混合物泵至定位于造纸机的网部上方的流浆箱(head-box)中。然后在使用真空将分散的混合物提供至移动中的线筛时,可去除泡沫(而非玻璃纤维、阻燃材料或热塑性物质),从而连续地产生均匀纤维湿网状物。可使湿网状物在适合的温度下穿过干燥器以降低水分含量并且使热塑性材料熔融或软化。当热网状物离开干燥器时,可通过使玻璃纤维、阻燃材料、热塑性材料的网状物以及膜穿过一组加热辊的辊隙来将诸如膜等表面层层合至网状物上。如果需要,还可将诸如非织造和/或织造织物层等额外层与膜一起附着至网状物的一侧或两侧以促成处置玻璃纤维增强毡的简易性。然后,可使复合物穿过拉伸辊并且连续切割(裁切)成所需尺寸以便随后成形为最终产品物品。例如美国专利号6,923,494、4,978,489、4,944,843、4,964,935、4,734,321、5,053,449、4,925,615、5,609,966以及美国专利申请公布号US 2005/0082881、US2005/0228108、US 2005/0217932、US 2005/0215698、US 2005/0164023以及US 2005/0161865中描述了关于此类GMT复合物的制备的其他信息,包括适合用于形成此类复合物的材料和加工条件。
在某些情况下,一种制备复合物品的方法包括将热塑性材料、增强纤维以及混配阻燃材料组合成混合物以形成搅拌的水性泡沫。将泡沫安置到线式支撑物上,并且将水抽空以形成包含热塑性材料、纤维以及混配阻燃材料的网状物或开孔结构。在一些情况下,然后将网状物加热至高于热塑性材料的熔融温度的第一温度。在混配阻燃材料包含与阻燃材料混配的热塑性材料的情况下,可选择熔融温度使得两种热塑性材料均熔融。如果需要,可在完全成形之前对芯进行压制以使混配阻燃剂片材更靠近彼此地定位于芯层中。在一些情况下,然后可例如使用轧辊或其他装置对网状物施加压力,以提供包含来自分散于网状物中的混配阻燃材料的阻燃材料的热塑性复合片材。
在某些情况下,一种制备复合物品的方法包括将热塑性材料、增强纤维以及EG材料与第II族或第III族金属氢氧化物(诸如MDH或ATH)的混合物组合成混合物以形成搅拌的水性泡沫。将泡沫安置到线式支撑物上,并且将水抽空以形成包含热塑性材料、纤维以及EG材料/第II族或第III族金属氢氧化物材料的网状物或开孔结构。在一些情况下,然后将网状物加热至高于热塑性材料的熔融温度的第一温度。如果需要,可在完全成形之前对芯进行压制以使EG材料/第II族或第III族金属氢氧化物材料更靠近彼此定位于芯层中。在一些情况下,然后可例如使用轧辊或其他装置对网状物施加压力,以提供包含来自分散于网状物中的EG材料/第II族或第III族金属氢氧化物材料的阻燃材料的热塑性复合片材。
在一些实施方案中,可将包含热塑性纤维增强型多孔芯层以及安置于多孔芯层的至少一个表面上的表层的复合物品用于诸如办公器具、座位等环境中,所述多孔芯层包含由多个增强纤维、混配阻燃材料以及热塑性材料形成的网状物,所述复合物品包含有效量的混配阻燃材料以如通过日期为2009年的ASTM E84所测试满足A类要求。在一些情况下,热塑性材料包含聚烯烃,增强纤维包含玻璃纤维并且混配阻燃材料包含与聚烯烃混配的第II族金属氢氧化物。在其他实例中,玻璃纤维以约30重量%至60重量%存在,混配阻燃材料以约30重量%至约50重量%存在,并且余量的芯层包含热塑性材料。如果需要,表层可为网布、开孔膜或闭孔膜中的一种或多种。在一些情况下,在芯层与表层之间可存在粘着剂层。在某些实施方案中,物品可包括安置于芯层的相对表面上的第二表层。在一些配置中,芯层不包含任何添加的阻燃剂,例如混配阻燃剂充当阻燃剂,但不存在额外的阻燃剂,诸如卤化阻燃剂。在某些实例中,物品可包括在芯层与表层之间的第一粘着剂层以及在芯层与第二表层之间第二粘着剂层。在其他实例中,物品可包括安置于表层上的装饰层。举例来说,在办公室应用中,可能需要将织物或覆盖物钉合、胶合或以其他方式附着至所述物品以提供在美学上更令人喜爱的物品。
在某些实例中,非模制复合物品包括热塑性纤维增强型多孔芯层以及安置于多孔芯层的至少一个表面上的表层,所述多孔芯层包含由混配阻燃材料和通过热塑性材料结合在一起的多个增强纤维形成的压制网状物,所述复合物品包含有效量的混配阻燃材料以在未对复合物品进行模制的情况下如通过日期为2009年的ASTM E84所测试满足A类要求。在某些情况下,芯层不包含任何添加的阻燃材料,例如混配阻燃剂充当阻燃剂,但芯层中不存在其他阻燃剂,诸如卤化阻燃剂。在其他实例中,物品可包含放样剂,例如微球。在某些情况下,将表层配置成开孔网布或闭孔网布。在某些实例中,物品可包括安置于芯层的相对表面上另一表层。在其他实施方案中,将另一表层配置成闭孔网布或开孔网布。
在某些实施方案中,一种制备包括包含多个增强纤维、热塑性材料以及混配阻燃材料的多孔芯层的热塑性复合物品的方法,所述方法是通过将增强纤维、热塑性材料以及混配阻燃材料加热至高于热塑性材料的熔点(或在混配阻燃材料包含与阻燃材料混配的热塑性材料的情况下,高于混配阻燃材料的热塑性材料的熔点)的第一温度以形成包含热塑性材料、混配阻燃材料以及增强纤维的网状物来进行,热塑性复合物品包含有效量的混配阻燃材料以如通过日期为2009年的ASTM E84所测试满足A类要求。在某些实施方案中,所述方法包括在未对热塑性复合物品进行模制的情况下使用热塑性复合物品作为建筑板。在一些情况下,所述方法包括在热塑性物品的芯层成形之前对芯层进行压制。在一些实例中,所述方法包括将热塑性复合物品配置成在热塑性复合物品的一个表面上具有网布。在其他实施方案中,所述方法包括将热塑性复合物品配置成在热塑性复合物品的相对表面上具有另一网布,其中网布和另一网布中的至少一个包含开孔结构。在其他实例中,所述方法包括将多孔芯层配置成具有作为增强纤维的约35重量%-55重量%的玻璃纤维以及至少30重量%的混配阻燃材料,并且余量的多孔芯层包含热塑性材料。
在某些实例中,一种方法包括将第一热塑性材料、增强纤维以及包含与第二热塑性材料混配的第II族金属氢氧化物的混配阻燃材料组合成混合物以形成搅拌的水性泡沫,将搅拌的水性泡沫安置到线式支撑物上,将水抽空以形成网状物,将网状物加热至等于或高于第一热塑性材料和第二热塑性材料的熔融温度的第一温度以及将网状物压制至所选厚度,其中热塑性复合物品包含有效量的混配阻燃材料以如通过日期为2009年的ASTM E84所测试满足A类要求。在一些实例中,压制步骤包括使加热的网状物穿过一组辊。在一些实例中,所述方法可包括混合所搅拌的水性泡沫直至混配阻燃材料均匀分散于搅拌的水性泡沫中。在其他情况下,所述方法可包括在压制所述物品之前将网布施加至热塑性复合物品的至少一个表面。在一些情况下,所述方法可包括在压制所述物品之后将网布施加至热塑性复合物品的至少一个表面。在一些情况下,所述方法可包括使热塑性物品结合至包含与所述热塑性物品基本上相同的组成和不同的厚度的第二热塑性物品。
下文描述某些实施例以更好地说明本文所描述的新颖方面和配置中的一些。
实施例1
使用初始聚丙烯(PP)、玻璃纤维以及与聚丙烯混配的氢氧化镁(MDH)(MDH:PP比率为7:3)来制备分散体。分散包括将约40重量%的MDH:PP添加至包含60重量%玻璃纤维和40重量%PP的混合物中。使用混合槽搅动混合物并且铺设至线筛上。施加吸力以去除液体,留下三种组分。加热网状物以熔融PP材料。在加热之后,容许网状物冷却并且形成白色板。根据日期为2009年的ASTM E84中所规定的方案对板进行测试。根据ASTM E84测试,所述板满足A类标准。
实施例2
使用初始聚丙烯(PP)、玻璃纤维、氢氧化镁(MDH)以及可膨胀石墨材料(Asbury3335EG)来制备分散体。根据存在的阻燃材料的确切量,分散体包括根据约3重量%的EG、变化量的MDH(参见下表1)、约38重量%至44重量%的玻璃纤维,并且余量重量百分比(45重量%-55重量%)为PP。使用混合槽搅动每种混合物并且铺设至线筛上。施加吸力以去除液体,留下四种组分。加热网状物以熔融PP。在加热之后,容许网状物冷却并形成板。将具有不同量的MDH的每种板模制至约6mm的厚度。板的总基本重量为约1200gsm。
下表1示出了SAE自熄(SE)可燃性测试(如使用SAE J369 2007年11月修订版所测量)的结果。
表1
样品 | EG% | MDH% | 非油浸SAE SE | 油浸SAE SE |
1 | 3 | 0 | 否 | 是 |
2 | 3 | 1.5 | 否 | 是 |
3 | 3 | 3 | 否 | 是 |
4 | 3 | 6 | 否 | 是 |
5 | 3 | 9 | 是 | 是 |
6 | 3 | 12 | 是 | 是 |
结果与MDH的存在容许EG水平降低一致,同时非油浸与油浸样品两者仍通过SAEJ369测试。举例来说,当将约9重量%的MDH与3重量%的EG组合使用时容许板满足SAEF369可燃性测试。相比之下,对于非油浸样品,通过SAEJ369测试需要EG水平显著高于3重量%,例如10重量%或更高,当使用更高水平的EG材料时这增加总成本和制备复杂性。
当介绍本文所公开的实施例的元素时,冠词“一个(种)(a/an)”、“该”以及“所述”意图指存在所述元素中的一个(种)或多个(种)。术语“包含”、“包括”以及“具有”意图为开放性的并且意味着可存在不是所列元素的额外元素。本领域一般技术人员将认识到,鉴于本公开的权益,实施例的各种组分可与其他实施例中的各种组分互换或用其取代。
虽然上文已描述了某些方面、实施例以及实施方案,但本领域一般技术人员将认识到,鉴于本公开的益处,所公开的说明性方面、实施例以及实施方案的添加、取代、修改以及变更均为可能的。
Claims (194)
1.一种热塑性复合物品,其包括多孔芯层,所述多孔芯层包含多个增强纤维、热塑性材料以及混配阻燃材料。
2.如权利要求1所述的热塑性复合物品,其中所述混配阻燃材料包含与热塑性材料混配的氢氧化物材料。
3.如权利要求2所述的热塑性复合物品,其中所述氢氧化物材料包含第II族金属氢氧化物,并且其中所述混配阻燃材料以使得所述物品如通过ASTM E84所测试满足A类标准的有效量存在。
4.如权利要求3所述的热塑性复合物品,其中所述混配阻燃材料的热塑性材料包含与存在于所述多孔芯层中的一样热塑性材料。
5.如权利要求3所述的热塑性复合物品,其中所述多孔芯层和所述混配阻燃剂中的每一种的热塑性材料是独立地选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。
6.如权利要求3所述的热塑性复合物品,其中所述混配阻燃材料的热塑性材料包含与所述热塑性材料不同的热塑性材料。
7.如权利要求7所述的热塑性复合物品,其中所述多孔芯层和所述混配阻燃剂中的每一种的热塑性材料是独立地选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物,其中被选择用于所述芯层的热塑性材料的热塑性材料不同于存在于所述混配阻燃材料中的热塑性材料。
8.如权利要求1所述的热塑性复合物品,其中所述多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。
9.如权利要求8所述的热塑性复合物品,其在所述多孔芯层中进一步包含阻燃剂,其中所述阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。
10.如权利要求1所述的热塑性复合物品,其在所述多孔芯层中进一步包含放样剂。
11.一种热塑性复合物品,其包括多孔芯层,所述多孔芯层包含开孔结构的网状物,所述开孔结构的网状物包含通过第一热塑性材料和来自包含第二热塑性材料和阻燃材料的混配阻燃材料的第二热塑性材料结合在一起的随机交叉的增强纤维。
12.如权利要求11所述的热塑性复合物品,其中所述混配阻燃材料包含与所述第二热塑性材料混配的氢氧化物材料。
13.如权利要求12所述的热塑性复合物品,其中所述氢氧化物材料包含第II族金属氢氧化物,并且其中所述混配阻燃材料以使得所述物品如通过ASTM E84所测试满足A类标准的有效量存在。
14.如权利要求13所述的热塑性复合物品,其中所述混配阻燃材料的第二热塑性材料包含与所述第一热塑性材料相同的热塑性材料。
15.如权利要求11所述的热塑性复合物品,其中所述第一热塑性材料和所述第二热塑性材料独立地包含以下中的至少一种:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。
16.如权利要求13所述的热塑性复合物品,其中所述第一热塑性材料和所述第二热塑性材料包含不同的热塑性材料。
17.如权利要求11所述的热塑性复合物品,其中所述多个增强纤维包含以下中的至少一种:玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维以及金属化无机纤维。
18.如权利要求11所述的热塑性复合物品,其中所述多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。
19.如权利要求18所述的热塑性复合物品,其进一步包含另一阻燃剂,所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。
20.如权利要求11所述的热塑性复合物品,其在所述多孔芯层中进一步包含放样剂。
21.一种热塑性复合片材,其包括:
多孔芯层,所述多孔芯层包含多个增强纤维、第一热塑性材料以及包含第二热塑性材料的混配阻燃剂;以及
表层,所述表层安置于所述多孔芯层的至少一个表面上。
22.如权利要求21所述的热塑性复合片材,其进一步包括安置于所述多孔芯层与所述表层之间的另一多孔芯层。
23.如权利要求22所述的热塑性复合片材,其中所述另一多孔芯层包含多个增强纤维、第一热塑性材料以及包含第二热塑性材料的混配阻燃剂。
24.如权利要求23所述的热塑性复合片材,其中所述多孔芯层和所述另一多孔芯层中的混配阻燃剂为相同的。
25.如权利要求23所述的热塑性复合片材,其中所述多孔芯层和所述另一多孔芯层中的混配阻燃剂为不同的。
26.如权利要求21所述的热塑性复合片材,其中所述多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。
27.如权利要求21所述的热塑性复合片材,其进一步包含另一阻燃剂,所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。
28.如权利要求21所述的热塑性复合片材,其中所述混配阻燃剂包含第II族金属氢氧化物,并且其中所述混配阻燃材料以使得所述片材如通过ASTM E84所测试满足A类标准的有效量存在。
29.如权利要求21所述的热塑性复合片材,其在所述多孔芯层中进一步包含放样剂。
30.如权利要求21所述的热塑性复合片材,其中所述表层包含混配阻燃材料。
31.一种热塑性复合片材,其包括:
多孔芯层,所述多孔芯层包含开孔结构的网状物,所述开孔结构的网状物包含通过第一热塑性材料和来自包含第二热塑性材料和阻燃材料的混配阻燃材料的第二热塑性材料结合在一起的随机交叉的增强纤维;以及
表层,所述表层安置于所述多孔芯层的至少一个表面上。
32.如权利要求31所述的热塑性复合片材,其进一步包括安置于所述多孔芯层与所述表层之间的另一多孔芯层。
33.如权利要求32所述的热塑性复合片材,其中所述另一多孔芯层包含多个增强纤维、第一热塑性材料以及包含第二热塑性材料的混配阻燃剂。
34.如权利要求33所述的热塑性复合片材,其中所述多孔芯层和所述另一多孔芯层中的混配阻燃剂为相同的。
35.如权利要求33所述的热塑性复合片材,其中所述多孔芯层和所述另一多孔芯层中的混配阻燃剂为不同的。
36.如权利要求31所述的热塑性复合片材,其中所述多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。
37.如权利要求31所述的热塑性复合片材,其进一步包含另一阻燃剂,所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。
38.如权利要求31所述的热塑性复合片材,其中所述混配阻燃剂包含第II族金属氢氧化物,并且其中所述混配阻燃材料以使得所述片材如通过ASTM E84所测试满足A类标准的有效量存在。
39.如权利要求31所述的热塑性复合片材,其在所述多孔芯层中进一步包含放样剂。
40.如权利要求31所述的热塑性复合片材,其中所述表层包含混配阻燃材料。
41.一种热塑性复合片材,其包括:
多孔芯层,所述多孔芯层包含开孔结构的网状物,所述开孔结构的网状物包含通过第一热塑性材料和来自混配阻燃材料的第二热塑性材料结合在一起的随机交叉的增强纤维,所述混配阻燃材料进一步包含第II族金属氢氧化物;以及
表层,所述表层安置于所述多孔芯层的至少一个表面上,其中所述第II族金属氢氧化物以有效量存在于所述片材中,以使所述片材如通过ASTM E84所测试满足A类标准。
42.如权利要求41所述的热塑性复合片材,其进一步包括安置于所述多孔芯层与所述表层之间的另一多孔芯层。
43.如权利要求42所述的热塑性复合片材,其中所述另一多孔芯层包含多个增强纤维、第一热塑性材料以及包含第二热塑性材料的混配阻燃剂。
44.如权利要求43所述的热塑性复合片材,其中所述多孔芯层和所述另一多孔芯层中的混配阻燃剂各自为相同的二价氢氧化物阻燃材料。
45.如权利要求43所述的热塑性复合片材,其中所述另一多孔芯层中的混配阻燃剂不同于所述二价氢氧化物阻燃材料。
46.如权利要求41所述的热塑性复合片材,其中所述多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。
47.如权利要求41所述的热塑性复合片材,其在所述多孔芯层中进一步包含另一阻燃剂,其中所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。
48.如权利要求41所述的热塑性复合片材,其中所述混配阻燃剂的第II族金属氢氧化物包含氢氧化钙和氢氧化镁中的至少一种。
49.如权利要求41所述的热塑性复合片材,其在所述多孔芯层中进一步包含放样剂。
50.如权利要求41所述的热塑性复合片材,其中所述表层包含混配阻燃材料。
51.一种方法,所述方法包括:
将第一热塑性材料、增强纤维以及包含阻燃材料和第二热塑性材料的混配阻燃材料组合以形成搅拌的水性泡沫;
将所述搅拌的水性泡沫安置到线式支撑物上;
将水抽空以形成网状物;
将所述网状物加热至等于或高于所述第一热塑性材料的熔融温度的第一温度;以及
向所述网状物施加压力以提供热塑性复合片材。
52.如权利要求51所述的方法,其中组合步骤包括将所述第一热塑性材料、所述增强纤维以及所述混配阻燃材料混合直至形成均质的搅拌的水性泡沫。
53.如权利要求51所述的方法,其进一步包括将所述网状物加热至大于所述第一温度、等于或高于混配阻燃材料的第二热塑性材料的熔融温度的第二温度。
54.如权利要求51所述的方法,其进一步包括使用对流加热来加热所述网状物。
55.如权利要求54所述的方法,其进一步包括向加热的热塑性复合片材施加压力。
56.如权利要求51所述的方法,其进一步包括使用辐射加热来加热所述热塑性复合片材。
57.如权利要求51所述的方法,其进一步包括将额外的混配阻燃材料安置于所述热塑性复合片材的表面上。
58.如权利要求51所述的方法,其进一步包括将所述混配阻燃材料配置成包含二价金属氢氧化物。
59.如权利要求51所述的方法,其进一步包括使所述热塑性复合片材结合至表层。
60.如权利要求51所述的方法,其进一步包括将来自所述混配阻燃材料的阻燃材料的量配置成使得所述复合片材如通过ASTME84所测试为A类标准。
61.一种方法,所述方法包括:
将第一热塑性材料和增强纤维组合以形成搅拌的水性泡沫;
将所述搅拌的水性泡沫安置到线式支撑物上;
将水抽空以形成网状物;
将所述网状物加热至等于或高于所述第一热塑性材料的熔融温度的第一温度;
将混配阻燃材料添加至加热的网状物以提供复合网状物,所述混配阻燃材料包含阻燃材料和第二热塑性材料;以及
向所述复合网状物施加压力以提供热塑性复合片材。
62.如权利要求61所述的方法,其进一步包括将所述混配阻燃材料配置成包含第II族金属氢氧化物。
63.如权利要求62所述的方法,其进一步包括将所述第二热塑性材料配置成与所述第一热塑性材料相同,因此当将所述混配阻燃剂添加至所述加热的网状物时所述第二热塑性材料熔融。
64.如权利要求61所述的方法,其进一步包括将所述复合网状物加热至大于所述第一温度、等于或高于混配阻燃材料的第二热塑性材料的熔融温度的第二温度。
65.如权利要求61所述的方法,其进一步包括使用对流加热来加热所述网状物。
66.如权利要求61所述的方法,其进一步包括使用辐射加热来加热所述热塑性复合片材。
67.如权利要求61所述的方法,其进一步包括将额外的混配阻燃材料安置于所述热塑性复合片材的表面上。
68.如权利要求61所述的方法,其进一步包括将放样剂添加至所述搅拌的水性泡沫中。
69.如权利要求61所述的方法,其进一步包括使所述热塑性复合片材结合至表层。
70.如权利要求61所述的方法,其进一步包括将来自所述混配阻燃材料的阻燃材料的量配置成使得所述复合片材如通过ASTME84所测试为A类标准。
71.一种方法,所述方法包括:
将第一热塑性材料和增强纤维组合以形成搅拌的水性泡沫;
将所述搅拌的水性泡沫安置到线式支撑物上;
将水抽空以形成网状物;
将混配阻燃材料添加至所述网状物,所述混配阻燃材料包含阻燃材料和第二热塑性材料;
将所述网状物加热至等于或高于所述第一热塑性材料和所述第二热塑性材料的熔融温度的第一温度;以及
向所述复合网状物施加压力以提供热塑性复合片材。
72.如权利要求71所述的方法,其进一步包括将所述混配阻燃材料配置成包含第II族金属氢氧化物。
73.如权利要求72所述的方法,其进一步包括将所述第二热塑性材料配置成与所述第一热塑性材料相同。
74.如权利要求72所述的方法,其进一步包括将所述第II族金属氢氧化物配置成包含氢氧化镁并且将所述第二热塑性材料配置成包含聚丙烯。
75.如权利要求71所述的方法,其进一步包括使用对流加热来加热所述网状物。
76.如权利要求71所述的方法,其进一步包括使用辐射加热来加热所述热塑性复合片材。
77.如权利要求71所述的方法,其进一步包括将另一混配阻燃材料安置于所述热塑性复合片材的表面上。
78.如权利要求71所述的方法,其进一步包括将放样剂添加至所述搅拌的水性泡沫中。
79.如权利要求71所述的方法,其进一步包括使所述热塑性复合片材结合至表层。
80.如权利要求71所述的方法,其进一步包括将来自所述混配阻燃材料的阻燃材料的量配置成使得所述复合片材如通过ASTME84所测试为A类标准。
81.一种预浸物,其包含由多个增强纤维通过第一热塑性材料和来自混配阻燃材料的第二热塑性材料结合在一起而形成的开孔结构的网状物。
82.如权利要求81所述的预浸物,其中所述混配阻燃材料包含第II族金属氢氧化物。
83.如权利要求82所述的预浸物,其中所述第一热塑性材料和第二热塑性材料中的每一种是独立地选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。
84.一种热塑性物品,其包括多孔芯层,所述多孔芯层包含由多个增强纤维通过第一热塑性材料和来自包含阻燃剂和第二热塑性材料的混配阻燃材料的第二热塑性材料结合在一起而形成的开孔结构的网状物,其中所述阻燃材料以有效量存在以如通过ASTM E84所测试提供A类标准。
85.如权利要求84所述的物品,其中所述混配阻燃材料包含第II族金属氢氧化物。
86.如权利要求85所述的物品,其中所述第一热塑性材料和第二热塑性材料中的每一种是独立地选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。
87.如权利要求86所述的物品,其中所述第II族金属氢氧化物为氢氧化镁,所述氢氧化镁以40重量%或更多存在于所述物品中。
88.一种热塑性物品,其包括多孔芯层,所述多孔芯层包含由多个增强纤维通过第一热塑性材料和来自混配阻燃材料的第二热塑性材料结合在一起而形成的开孔结构的网状物;以及
表层,所述表层安置于所述多孔芯层的至少一个表面上,其中所述阻燃材料以有效量存在以容许所述物品满足ASTM E84A类标准。
89.如权利要求88所述的物品,其中所述混配阻燃材料包含第II族金属氢氧化物。
90.如权利要求89所述的物品,其中所述第一热塑性材料和第二热塑性材料中的每一种是独立地选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。
91.如权利要求90所述的物品,其中所述第II族金属氢氧化物为氢氧化镁,所述氢氧化镁以40重量%或更多存在于所述物品中。
92.一种制备热塑性复合物品的方法,所述热塑性复合物品包含多个增强纤维、热塑性材料以及包含与第二热塑性材料混配的阻燃材料的混配阻燃材料,所述方法是通过将所述增强纤维、所述热塑性材料以及所述混配阻燃材料的混合物加热至高于第一热塑性材料和第二热塑性材料的熔点的第一温度来进行。
93.如权利要求92所述的方法,其进一步包括将所述第一热塑性材料和所述第二热塑性材料选择为相同的热塑性材料。
94.如权利要求93所述的方法,其进一步包括将所述阻燃材料选择为第II族金属氢氧化物。
95.如权利要求94所述的方法,其进一步包括向加热的混合物施加压力以形成所述热塑性复合物品。
96.一种制备包含多个增强纤维和热塑性材料的热塑性复合物品的方法,所述方法是通过将所述增强纤维与所述热塑性材料的混合物加热至高于第一热塑性材料的熔点的第一温度,并且将固体混配阻燃材料添加至熔融的第一热塑性材料和加热的增强纤维中来进行,所述混配阻燃材料包含与第二热塑性材料混配的阻燃材料。
97.如权利要求96所述的方法,其进一步包括将所述热塑性材料、所述增强纤维以及添加的混配阻燃材料加热至高于所述第二热塑性材料的熔融温度的温度。
98.如权利要求97所述的方法,其进一步包括向加热的混合物施加压力以形成所述热塑性复合物品。
99.如权利要求96所述的方法,其进一步包括将固体EG材料添加至所述熔融的第一热塑性材料中并且加热增强纤维。
100.如权利要求99所述的方法,其进一步包括将第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物添加至所述熔融的第一热塑性材料中并且加热增强纤维。
101.一种热塑性复合物品,其包括多孔芯层,所述多孔芯层包含多个增强纤维、热塑性材料、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物。
102.如权利要求101所述的热塑性复合物品,其中所述第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物与热塑性材料混配。
103.如权利要求102所述的热塑性复合物品,其中所述多孔芯层和所述混配阻燃剂中的每一种的热塑性材料是独立地选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。
104.如权利要求102所述的热塑性复合物品,其中所述混配阻燃材料的热塑性材料包含与所述热塑性材料不同的热塑性材料。
105.如权利要求104所述的热塑性复合物品,其中所述多孔芯层和所述混配阻燃剂中的每一种的热塑性材料是独立地选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物,其中被选择用于所述芯层的热塑性材料的热塑性材料不同于存在于所述混配阻燃材料中的热塑性材料。
106.如权利要求101所述的热塑性复合物品,其中所述可膨胀石墨材料以小于5重量%存在并且所述第II族金属氢氧化物或所述第III族金属氢氧化物以容许所述物品如使用SAE J369方法(2007年11月修订版)所测量满足非油浸与油浸SAE自熄测试两者的有效量存在。
107.如权利要求106所述的热塑性复合物品,其中所述第II族金属氢氧化物或所述第III族金属氢氧化物以9重量%或更多存在。
108.如权利要求101所述的热塑性复合物品,其中所述多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。
109.如权利要求108所述的热塑性复合物品,其在所述多孔芯层中进一步包含阻燃剂,其中所述阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。
110.如权利要求101所述的热塑性复合物品,其在所述多孔芯层中进一步包含放样剂。
111.一种热塑性复合物品,其包括多孔芯层,所述多孔芯层包含开孔结构的网状物,所述开孔结构的网状物包含通过第一热塑性材料结合在一起的随机交叉的增强纤维,其中所述多孔芯层进一步包含可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物,并且其中所述热塑性复合物品如使用SAE J369方法(2007年11月修订版)所测量满足非油浸和油浸SAE自熄测试。
112.如权利要求111所述的热塑性复合物品,其进一步包含混配阻燃材料,所述混配阻燃材料包含与第二热塑性材料混配的氢氧化物材料。
113.如权利要求112所述的热塑性复合物品,其中所述混配阻燃材料的第二热塑性材料包含与所述第一热塑性材料相同的热塑性材料。
114.如权利要求112所述的热塑性复合物品,其中所述第一热塑性材料和所述第二热塑性材料独立地包含以下中的至少一种:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。
115.如权利要求112所述的热塑性复合物品,其中所述第一热塑性材料和所述第二热塑性材料包含不同的热塑性材料。
116.如权利要求111所述的热塑性复合物品,其中所述第II族金属氢氧化物包含氢氧化镁。
117.如权利要求111所述的热塑性复合物品,其中所述多个增强纤维包含以下中的至少一种:玻璃纤维、芳纶纤维、石墨纤维、碳纤维、无机矿物纤维、金属纤维、金属化合成纤维以及金属化无机纤维。
118.如权利要求111所述的热塑性复合物品,其中所述多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。
119.如权利要求118所述的热塑性复合物品,其进一步包含另一阻燃剂,所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。
120.如权利要求111所述的热塑性复合物品,其在所述多孔芯层中进一步包含放样剂。
121.一种热塑性复合片材,其包括:
多孔芯层,所述多孔芯层包含多个增强纤维、第一热塑性材料、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物;以及
表层,所述表层安置于所述多孔芯层的至少一个表面上。
122.如权利要求121所述的热塑性复合片材,其进一步包括安置于所述多孔芯层与所述表层之间的另一多孔芯层。
123.如权利要求122所述的热塑性复合片材,其中所述另一多孔芯层包含多个增强纤维、第二热塑性材料、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物。
124.如权利要求123所述的热塑性复合片材,其中所述第一热塑性材料和所述第二热塑性材料为相同的。
125.如权利要求123所述的热塑性复合片材,其中所述第一热塑性材料和所述第二热塑性材料为不同的。
126.如权利要求121所述的热塑性复合片材,其中所述多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。
127.如权利要求121所述的热塑性复合片材,其进一步包含另一阻燃剂,所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。
128.如权利要求121所述的热塑性复合片材,其进一步包含混配阻燃剂,所述混配阻燃剂包含与另一热塑性材料混配的第II族金属氢氧化物。
129.如权利要求121所述的热塑性复合片材,其在所述多孔芯层中进一步包含放样剂。
130.如权利要求121所述的热塑性复合片材,其中所述表层包含混配阻燃材料。
131.一种热塑性复合片材,其包括:
多孔芯层,所述多孔芯层包含开孔结构的网状物,所述网状物包含通过第一热塑性材料结合在一起的随机交叉的增强纤维,其中所述芯层在所述网状物的开孔结构中包含可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物;以及
表层,所述表层安置于所述多孔芯层的至少一个表面上。
132.如权利要求131所述的热塑性复合片材,其进一步包括安置于所述多孔芯层与所述表层之间的另一多孔芯层。
133.如权利要求132所述的热塑性复合片材,其中所述另一多孔芯层包含多个增强纤维、第二热塑性材料、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物。
134.如权利要求133所述的热塑性复合片材,其中所述第一热塑性材料和所述第二热塑性材料为相同的。
135.如权利要求133所述的热塑性复合片材,其中所述第一热塑性材料和所述第二热塑性材料为不同的。
136.如权利要求131所述的热塑性复合片材,其中所述多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。
137.如权利要求131所述的热塑性复合片材,其进一步包含另一阻燃剂,所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。
138.如权利要求131所述的热塑性复合片材,其进一步包含含有第II族金属氢氧化物的混配阻燃剂。
139.如权利要求131所述的热塑性复合片材,其在所述多孔芯层中进一步包含放样剂。
140.如权利要求131所述的热塑性复合片材,其中所述表层包含混配阻燃材料。
141.一种热塑性复合片材,其包括:
多孔芯层,所述多孔芯层包含开孔结构的网状物,所述网状物包含通过第一热塑性材料结合在一起的随机交叉的增强纤维,其中所述芯层在所述网状物的开孔结构中进一步包含可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物;以及
表层,所述表层安置于所述多孔芯层的至少一个表面上,其中所述芯层包含5重量%或更少的可膨胀石墨材料以及有效量的所述第II族金属氢氧化物或所述第III族金属氢氧化物,以使所述片材如使用SAE J369方法(2007年11月修订版)所测量满足非油浸和油浸SAE自熄测试。
142.如权利要求141所述的热塑性复合片材,其进一步包括安置于所述多孔芯层与所述表层之间的另一多孔芯层。
143.如权利要求142所述的热塑性复合片材,其中所述另一多孔芯层包含多个增强纤维、第一热塑性材料、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物。
144.如权利要求143所述的热塑性复合片材,其中所述芯层的第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物以及所述另一多孔芯层的第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物各自为相同的二价氢氧化物阻燃材料。
145.如权利要求143所述的热塑性复合片材,其中所述芯层的第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物以及所述另一多孔芯层的第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物为不同的氢氧化物材料。
146.如权利要求141所述的热塑性复合片材,其中所述多孔芯层提供阻燃性并且为不含卤素的。
147.如权利要求141所述的热塑性复合片材,其在所述多孔芯层中进一步包含另一阻燃剂,其中所述另一阻燃剂包含以下中的至少一种:N、P、As、Sb、Bi、S、Se或Te。
148.如权利要求141所述的热塑性复合片材,其中所述阻燃剂的第II族金属氢氧化物包含氢氧化钙和氢氧化镁中的至少一种。
149.如权利要求141所述的热塑性复合片材,其在所述多孔芯层中进一步包含放样剂。
150.如权利要求141所述的热塑性复合片材,其中所述表层包含混配阻燃材料。
151.一种方法,所述方法包括:
将第一热塑性材料、增强纤维、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物组合以形成搅拌的水性泡沫;
将所述搅拌的水性泡沫安置到线式支撑物上;
将水抽空以形成网状物;
将所述网状物加热至等于或高于所述第一热塑性材料的熔融温度的第一温度;以及
向所述网状物施加压力以提供热塑性复合片材。
152.如权利要求151所述的方法,其中组合步骤包括将所述第一热塑性材料、所述增强纤维、所述可膨胀石墨材料以及所述第II族金属氢氧化物或所述第III族金属氢氧化物混合直至形成均质的搅拌的水性泡沫。
153.如权利要求151所述的方法,其进一步包括将所述网状物加热至大于所述第一温度的第二温度以使所述可膨胀石墨材料放样。
154.如权利要求151所述的方法,其进一步包括使用对流加热来加热所述网状物。
155.如权利要求154所述的方法,其进一步包括向加热的热塑性复合片材施加压力。
156.如权利要求151所述的方法,其进一步包括使用辐射加热来加热所述热塑性复合片材。
157.如权利要求151所述的方法,其进一步包括将另一阻燃材料安置于所述热塑性复合片材的表面上。
158.如权利要求157所述的方法,其进一步包括将所述另一阻燃材料配置成包含二价金属氢氧化物。
159.如权利要求151所述的方法,其进一步包括使所述热塑性复合片材结合至表层。
160.如权利要求151所述的方法,其进一步包括配置可膨胀石墨材料和所述第II族金属氢氧化物或所述第III族金属氢氧化物的量,以使所述片材如使用SAE J369方法(2007年11月修订版)所测量满足非油浸与油浸SAE自熄测试两者。
161.一种方法,所述方法包括:
将第一热塑性材料和增强纤维组合以形成搅拌的水性泡沫;
将所述搅拌的水性泡沫安置到线式支撑物上;
将水抽空以形成网状物;
将所述网状物加热至等于或高于所述第一热塑性材料的熔融温度的第一温度;
将可膨胀石墨材料和所述第II族金属氢氧化物或所述第III族金属氢氧化物添加至所述加热的网状物以提供复合网状物;以及
向所述复合网状物施加压力以提供热塑性复合片材。
162.如权利要求161所述的方法,其进一步包括将所述第II族金属氢氧化物配置成包含氢氧化钙或氢氧化镁。
163.如权利要求161所述的方法,其进一步包括将所述第II族金属氢氧化物配置成包含与聚烯烃混配的氢氧化钙或氢氧化镁。
164.如权利要求161所述的方法,其进一步包括将所述复合网状物加热至大于所述第一温度的第二温度以使所述可膨胀石墨材料放样。
165.如权利要求161所述的方法,其进一步包括使用对流加热来加热所述网状物。
166.如权利要求161所述的方法,其进一步包括使用辐射加热来加热所述热塑性复合片材。
167.如权利要求161所述的方法,其进一步包括将另一阻燃材料安置于所述热塑性复合片材的表面上。
168.如权利要求161所述的方法,其进一步包括将放样剂添加至所述搅拌的水性泡沫中。
169.如权利要求161所述的方法,其进一步包括使所述热塑性复合片材结合至表层。
170.如权利要求161所述的方法,其进一步包括配置可膨胀石墨材料和所述第II族金属氢氧化物或所述第III族金属氢氧化物的量,以使所述片材如使用SAE J369方法(2007年11月修订版)所测量满足非油浸与油浸SAE自熄测试两者。
171.一种方法,所述方法包括:
将第一热塑性材料、增强纤维、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物组合以形成搅拌的水性泡沫;
将所述搅拌的水性泡沫安置到线式支撑物上;
将水抽空以形成网状物;
将所述网状物加热至等于或高于所述第一热塑性材料的熔融温度并且低于所述可膨胀石墨材料的放样温度的第一温度;以及
向所述网状物施加压力以提供热塑性复合片材。
172.如权利要求171所述的方法,其进一步包括将所述第II族金属氢氧化物配置成包含氢氧化钙或氢氧化镁。
173.如权利要求172所述的方法,其进一步包括将所述第II族金属氢氧化物配置成包含与聚烯烃混配的氢氧化钙或氢氧化镁。
174.如权利要求172所述的方法,其进一步包括将所述复合网状物加热至大于所述第一温度的第二温度以使所述可膨胀石墨材料放样。
175.如权利要求171所述的方法,其进一步包括使用对流加热来加热所述网状物。
176.如权利要求171所述的方法,其进一步包括使用辐射加热来加热所述热塑性复合片材。
177.如权利要求171所述的方法,其进一步包括将另一阻燃材料安置于所述热塑性复合片材的表面上。
178.如权利要求171所述的方法,其进一步包括将放样剂添加至所述搅拌的水性泡沫中。
179.如权利要求171所述的方法,其进一步包括使所述热塑性复合片材结合至表层。
180.如权利要求171所述的方法,其进一步包括配置可膨胀石墨材料和所述第II族金属氢氧化物或所述第III族金属氢氧化物的量,以使所述片材如使用SAE J369方法(2007年11月修订版)所测量满足非油浸与油浸SAE自熄测试两者。
181.一种预浸物,其包含由多个增强纤维通过第一热塑性材料结合在一起而形成的开孔结构的网状物,其中所述预浸物在所述网状物的开孔结构中进一步包含可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物。
182.如权利要求181所述的预浸物,其中所述第II族金属氢氧化物包含氢氧化钙或氢氧化镁。
183.如权利要求182所述的预浸物,其中所述第一热塑性材料是选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。
184.一种热塑性物品,其包括多孔芯层,所述多孔芯层包含由多个增强纤维通过第一热塑性材料结合在一起而形成的开孔结构的网状物,其中所述芯层在所述网状物的开孔结构中进一步包含可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物,并且其中选择可膨胀石墨材料和所述第II族金属氢氧化物或所述第III族金属氢氧化物的量以使所述物品如使用SAE J369方法(2007年11月修订版)所测量满足非油浸与油浸SAE自熄测试两者。
185.如权利要求184所述的物品,其中所述第II族金属氢氧化物包含氢氧化钙或氢氧化镁。
186.如权利要求185所述的物品,其中所述第一热塑性材料是选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。
187.如权利要求186所述的物品,其中所述第II族金属氢氧化物为氢氧化镁,所述氢氧化镁以9重量%或更多存在于所述物品中并且其中所述可膨胀石墨材料以5重量%或更少存在于所述物品中。
188.一种热塑性物品,其包括多孔芯层,所述多孔芯层包含由多个增强纤维通过第一热塑性材料结合在一起而形成的开孔结构的网状物,其中所述芯层在所述网状物的开孔结构中进一步包含可膨胀石墨材料和第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物;以及
表层,所述表层安置于所述多孔芯层的至少一个表面上。
189.如权利要求188所述的物品,其中所述第II族金属氢氧化物包含氢氧化钙或氢氧化镁。
190.如权利要求189所述的物品,其中所述第一热塑性材料是选自由以下组成的组:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、丙烯腈苯乙烯、丁二烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚四氯酸丁二酯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酯、丙烯腈-丙烯酸丁酯-苯乙烯聚合物、无定形尼龙、聚亚芳基醚酮、聚亚苯基硫化物、聚芳基砜、聚醚砜、聚(1,4亚苯基)化合物、硅酮以及它们的混合物。
191.如权利要求190所述的物品,其中所述第II族金属氢氧化物为氢氧化镁,所述氢氧化镁以9重量%或更多存在于所述物品中并且其中所述可膨胀石墨材料以5重量%或更少存在于所述物品中。
192.一种制备包含多个增强纤维、热塑性材料、可膨胀石墨材料以及第II族金属氢氧化物或第III族金属氢氧化物的热塑性复合物品的方法,所述方法包括将所述增强纤维、所述热塑性材料、所述可膨胀石墨材料以及所述第II族金属氢氧化物或所述第III族金属氢氧化物的混合物加热至高于所述热塑性材料的熔点的第一温度。
193.如权利要求192所述的方法,其进一步包括将所述第II族金属氢氧化物选择为包含氢氧化钙或氢氧化镁。
194.如权利要求193所述的方法,其进一步包括向加热的混合物施加压力以形成所述热塑性复合物品。
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