CN115503308A - 具有原位形成的阻燃剂的聚合物-金属夹层结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及具有原位形成的阻燃剂的聚合物‑金属夹层结构及其制造方法。聚合物‑金属夹层结构包括由聚合物制成并具有第一粘结表面的第一层、由金属制成并具有第二粘结表面的第二层、和夹在第一和第二粘结表面之间并与之接触的第三层。所述第一层在所述第一粘结表面处含有或能够释放第一离子类型的阴离子，所述第二层在所述第二粘结表面处含有或能够释放第二离子类型的阳离子，并且所述第三层由阻燃剂制成，所述阻燃剂由第一离子类型的阴离子与第二离子类型的阳离子形成。还提供了制造聚合物‑金属夹层结构的方法。
Description
技术领域
本公开大体上涉及具有在其中形成的原位阻燃剂的聚合物-金属夹层结构，并涉及制造此类聚合物-金属夹层结构的方法。
背景技术
在一些环境中，可能使用具有产生火花、高浓度热量等的潜力的组件，其可充当潜在的着火源。为了在此类环境中延缓或阻止火焰的引发或蔓延，组件可涂有化学阻燃剂。或者，所述组件可具有混合到制造所述组件的材料(例如聚合物)中的阻燃剂。
发明内容
根据一个实施方案，聚合物-金属夹层结构包括：由聚合物制成并具有第一粘结表面的第一层，其中所述第一层在第一粘结表面处含有或能够释放第一离子类型的阴离子；由金属制成并具有第二粘结表面的第二层，其中所述第二层在第二粘结表面处含有或能够释放第二离子类型的阳离子；和夹在第一和第二粘结表面之间并与之接触的第三层，其中所述第三层由阻燃剂制成，所述阻燃剂由第一离子类型的阴离子与第二离子类型的阳离子形成。
所述阻燃剂可以通过将第一和第二层夹在一起，其中第一和第二粘结表面设置为彼此接触，并对所述第一和/或第二层施加热量以将第一粘结表面的温度提高到至少所述聚合物的熔融温度来形成。所述阻燃剂可有效防止和/或减缓火焰在第一和第二层中的至少一个中和/或穿过第一和第二层中的至少一个的着火(ignition)和/或蔓延。
所述第一离子类型可以是PO4 3-、SO4 2-、OH-、(CH3)PO4 2-、SnO3 2-、SnO4 4-、SiO3 2-、SiO4 4-和SiO5 6-中的至少一种。所述第二离子类型可以是Zn2+、Al3+、Mg2+、Ni2+、Ni3+、Mo3+和Cu2+中的至少一种。所述阻燃剂可以是Zn3(PO4)2、Zn3(SO4)2、Zn(OH)2、Zn(CH3)PO4、ZnSnO3、Zn2SnO4、Zn2SiO4、AlPO4、Al2(SO4)3、Al(OH)3、Al2(CH3PO4)3、Al2(SnO3)3、Al4(SnO4)3、Al2SiO5、Mg3(PO4)2、MgSO4、Mg(OH)2、Mg(CH3)PO4、MgSnO3、Mg2SnO4、Mg2SiO4、Ni3(PO4)2、NiPO4、NiSO4、Ni2(SO4)3、Ni(OH)2、Ni(OH)3、Ni(CH3)PO4、Ni2(CH3PO4)3、NiSnO3、Ni2(SnO3)3、Ni2SnO4、Ni4(SnO4)3、NiSiO3、Ni2SiO4、MoPO4、Mo2(SO4)3、Mo(OH)3、Mo2(CH3PO4)3、Mo2(SnO3)3、Mo4(SnO4)3、Mo4(SiO4)3、Cu3(PO4)2、CuSO4、Cu(OH)2、Cu(CH3)PO4、CuSnO3、Cu2SnO4和Cu2SiO4中的至少一种。
所述金属可以是锌、铝、镁、镍、钼和铜中的至少一种。所述聚合物-金属夹层结构可进一步包括分散在从第一粘结表面延伸至进入第一层的第一深度的第一层的第一粘结体积中的电子给体添加剂，其中所述电子给体添加剂含有或能够释放第一离子类型的阴离子。所述聚合物-金属夹层结构可进一步包括由第二聚合物制成的第四层，其中所述第四层与所述第一层粘结并配置为第一结构构件。任选地，所述第四层的第二聚合物可与所述第一层的聚合物相同。所述聚合物-金属夹层结构可进一步包括由第二金属制成的第五层，其中所述第五层与所述第二层粘结并配置为第二结构构件。任选地，所述第五层的第二金属可与所述第二层的金属相同。在任何前述配置中，所述聚合物-金属夹层结构可配置为(i)支撑盘(support tray)、(ii)一个或多个壁、和(iii)盖中的至少一种。
根据另一实施方案，聚合物-金属夹层结构包括：(i)由聚合物制成并具有第一粘结表面的第一层，其中含有或能够释放第一离子类型的阴离子的电子给体添加剂设置在从第一粘结表面延伸至进入第一层的第一深度的第一层的第一粘结体积中，其中所述第一离子类型为磷酸根、硫酸根、氢氧根、甲基磷酸根、偏锡酸根(metastannate)、原锡酸根(orthostannate)、三配位硅酸根(tricoordinated silicate)、四配位硅酸根和五配位硅酸根中的至少一种；(ii)由金属制成并具有第二粘结表面的第二层，其中所述第二层在第二粘结表面处含有或能够释放第二离子类型的阳离子，其中所述第二离子类型是锌(II)阳离子、铝(III)阳离子、镁(II)阳离子、镍(II)阳离子、镍(III)阳离子、钼(III)阳离子和铜(II)阳离子中的至少一种；和(iii)夹在第一和第二粘结表面之间并与之接触的第三层，其中所述第三层由阻燃剂制成，所述阻燃剂由所述第一离子类型的阴离子与所述第二离子类型的阳离子形成。
所述阻燃剂可以是磷酸锌(II)、硫酸锌(II)、氢氧化锌(II)、甲基磷酸锌(II)、偏锡酸锌(II)、原锡酸锌(II)、硅酸锌(II)、磷酸铝(III)、硫酸铝(III)、氢氧化铝(III)、甲基磷酸铝(III)、偏锡酸铝(III)、原锡酸铝(III)、硅酸铝(III)、磷酸镁(II)、硫酸镁(II)、氢氧化镁(II)、甲基磷酸镁(II)、偏锡酸镁(II)、原锡酸镁(II)、硅酸镁(II)、磷酸镍(II)、磷酸镍(III)、硫酸镍(II)、硫酸镍(III)、氢氧化镍(II)、氢氧化镍(III)、甲基磷酸镍(II)、甲基磷酸镍(III)、偏锡酸镍(II)、偏锡酸镍(III)、原锡酸镍(II)、原锡酸镍(III)、硅酸镍(II)、硅酸镍(III)、磷酸钼(III)、硫酸钼(III)、氢氧化钼(III)、甲基磷酸钼(III)、偏锡酸钼(III)、原锡酸钼(III)、硅酸钼(III)、磷酸铜(II)、硫酸铜(II)、氢氧化铜(II)、甲基磷酸铜(II)、偏锡酸铜(II)、原锡酸铜(II)和硅酸铜(II)中的至少一种。
根据再一实施方案，制造聚合物-金属夹层结构的方法包括：(i)将聚合物的第一层与金属的第二层夹在一起，使得所述第一层的第一粘结表面设置为接触所述第二层的第二粘结表面，其中所述聚合物在所述第一粘结表面处含有或能够释放第一离子类型的阴离子，并且所述金属在所述第二粘结表面处含有或能够释放第二离子类型的阳离子；(ii)对所述第一和/或第二层施加热量以将第一粘结表面的温度提高到至少所述聚合物的熔融温度；和(iii)由施加的热量，在第一和第二粘结表面之间由第一离子类型的阴离子与第二离子类型的阳离子形成阻燃剂的第三层。
所述方法可进一步包括将由第二聚合物制成的第四层粘结到所述第一层上，其中所述第四层配置为第一结构构件。所述方法可进一步包括将由第二金属制成的第五层添加到所述第二层上，其中所述第五层涂覆或镀覆到所述第二层上并配置为第二结构构件。所述方法可进一步包括在从第一粘结表面延伸至进入第一层的第一深度的第一层的第一粘结体积中分散电子给体添加剂，其中所述电子给体添加剂含有或能够释放第一离子类型的阴离子。还要求保护通过前述方法制得的聚合物-金属夹层结构。
当结合附图时，本教导的上述特征和优点以及其它特征和优点从如所附权利要求中限定的用于实施本教导的一些最佳方式和其它实施方案的以下详细描述中轻易显而易见。
附图说明
图1是夹在一起之前由聚合物制成的第一层和由金属制成的第二层的示意性侧视图。
图2是夹在一起之后图1的第一和第二层的示意性侧视图。
图3是在施加足以形成阻燃剂的第三原位层的热量，由此制造聚合物-金属夹层结构后图2的第一和第二层的示意性侧视图。
图4是所述聚合物-金属夹层结构的一种替代实施方案的示意性侧视图。
图5是在一种示例性使用环境中所述聚合物-金属夹层结构的示意性侧视图。
图6是显示热敏和/或火焰敏感的第一物体的各种实施方案的框图。
图7是显示各种第一离子类型的阴离子的框图。
图8是显示可以制造第二层的各种金属的框图。
图9是显示各种第二离子类型的阳离子的框图。
图10是显示由第一离子类型的阴离子和第二离子类型的阳离子形成的各种阻燃剂的框图。
图11是显示配置为支撑盘、外壳和覆盖物中的至少一种的聚合物-金属夹层结构的各种实施方案的框图。
图12是制造所述聚合物-金属夹层结构的方法的流程图。
注意，附图中的某些附图标记具有下标，例如图6的第一物体80B、80E、80X、80K和80O。附图中和本说明书中使用下标来指代单个元件、单个实施方案或单个类型的元件或实施方案(例如前述第一物体)，而使用没有下标的附图标记可以是指此类元件、实施方案或元件或实施方案的类型的集合组，和/或是指此类元件、实施方案或元件或实施方案的类型中的单个但通用的一个。由此，附图标记80B(具有下标)可以是指特定的第一物体或第一物体的特定类型或实施方案，而附图标记80(没有下标)可以是指所有第一物体，第一物体的组，或单个但通用的第一物体(即任何第一物体)。
具体实施方式
现在参考附图，其中在几个视图中相同的数字表示相同的部件，在本文中显示和描述了聚合物-金属夹层结构20和制造所述聚合物-金属夹层结构20的方法100。
图1-3显示了由聚合物32制成的第一层30和由金属42制成的第二层40的示意性侧视图，其中图1显示了夹在一起前的第一和第二层30、40，图2显示了夹在一起后的第一和第二层30、40，且图3显示了施加足以形成阻燃剂52的第三"原位"层50的热量，由此制造根据本公开的聚合物-金属夹层结构20后的第一和第二层30、40。阻燃剂52的第三层50描述为"原位"，因为其通过使第一和第二层30、40彼此接触结合在一起并施加热量以在第一和第二层30、40相遇的界面99处就地制造所述第三层50而"就地"制造，而不需要在两个层30、40之间沉积、插入或以其它方式放置阻燃剂52的第三层50。这是因为在对两个夹住的层30、40之间的界面99施加足够的热量时，来自第一层30的第一类型的阴离子34与来自第二层40的第二类型的阳离子44结合。
所述第一层30具有第一粘结表面36和与第一粘结表面36相对的第一非粘结表面38，并且所述第二层40具有第二粘结表面46和与第二粘结表面46相对的第二非粘结表面48。制造第一层30的聚合物32可以是任何合适的热塑性或热固性材料。例如，所述聚合物32可以是聚酰胺(PA)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚醚醚酮(PEEK)等，其可以被注塑，或酚醛或其它热固性材料，其可以被传递模塑。(所述聚合物32还可任选包含增强填料，例如玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺等)。如图8所示，制造第二层40的金属42可以是锌42Zn、铝42Al、镁42Mg、镍42Ni、钼42Mo和铜42Cu中的至少一种。
选择、共混、配制或配置所述第一层30(和/或所述聚合物32)，以使其在所述第一粘结表面36处含有第一离子类型的阴离子34，和/或能够在所述第一粘结表面36处释放第一离子类型的阴离子34。这些第一离子类型的阴离子34可以在所述第一层/聚合物30、32中以游离离子/阴离子形式获得，或它们可以为结合/化合物形式(即与阳离子结合)，但能够经由施加热量释放为离子/阴离子形式。设置这些第一离子类型的阴离子34，使得它们至少位于或非常接近所述第一层30的第一粘结表面36，但它们也可遍布所述第一层30的一些或全部厚度设置或分散。
图7显示了各种第一离子类型的阴离子34的框图。例如，所述第一离子类型的阴离子34 可以是磷酸根(PO4 3-)34ph、硫酸根(SO4 2-)34su、氢氧根(OH-)34hy、甲基磷酸根((CH3)PO4 2-)34mp、偏锡酸根(SnO3 2-)34ms、原锡酸根(SnO4 4-)34os、三配位硅酸根(SiO3 2-)34s3、四配位硅酸根(SiO4 4-)34s4和五配位硅酸根(SiO5 6-)34s5中的至少一种。
选择、共混、配制或配置所述第二层40(和/或所述金属42)，以使其在所述第二粘结表面46处含有第二离子类型的阳离子44，和/或能够在所述第二粘结表面46处释放第二离子类型的阳离子44。这些第二离子类型的阳离子44可以在所述第二层/金属40、42中以游离离子/阳离子形式获得，或它们可以为结合/化合物形式(即与阴离子结合)，但能够经由施加热量释放为离子/阳离子形式。设置这些第二离子类型的阳离子44，使得它们至少位于或非常接近所述第二层40的第二粘结表面46，但它们也可遍布所述第二层40的一些或全部厚度设置或分散。
图9显示了各种第二离子类型的阳离子44的框图。例如，所述第二离子类型的阳离子44可以是锌(II)(Zn2+)44Zn、铝(III)(Al3+)44Al、镁(II)(Mg2+)44Mg、镍(II)(Ni2+)44Ni2、镍(III)(Ni3+)44Ni3、钼(III)(Mo3+)44Mo和铜(II)(Cu2+)44Cu中的至少一种。
(注意，如本文中所用，附图标记34可以是指一种或多种阴离子和/或一个或多个第一离子类型，并且附图标记44可以是指一种或多种阳离子和/或一个或多个第二离子类型。所述第一离子类型的阴离子34可以被视为电子给体，而所述第二离子类型的阳离子44可以被视为电子受体。此外，要注意的是，虽然锌离子通常具有2+电荷，铝离子通常具有3+电荷，和镁离子通常具有2+电荷，但当这些粒子在本文中以系统名称而不是分子式表示时，适当的罗马数字名称—指示所述离子的电荷—被包括在所述离子的名称后。由此，Zn(OH)2在本文中被称为"氢氧化锌(II)"而不是其更通常已知的名称"氢氧化锌"。)
在使第一和第二层30、40结合在一起且第一粘结表面36接触第二粘结表面46以形成如图2中所示的"夹层"之后，可以对所述夹层施加热量以制造图3中显示的聚合物-金属夹层结构20。根据该实施方案，所述聚合物-金属夹层结构20包括：(i)由聚合物32制成并具有第一粘结表面36的第一层30，其中所述第一层30在所述第一粘结表面36处含有或能够释放第一离子类型的阴离子34；(ii)由金属42制成并具有第二粘结表面46的第二层40，其中所述第二层40在所述第二粘结表面46处含有或能够释放第二离子类型的阳离子44；和(iii)夹在第一和第二粘结表面36、46之间并与之接触的第三层50，其中所述第三层50由第一离子类型的阴离子34与第二离子类型的阳离子44所形成的阻燃剂52制成。
阻燃剂52可通过以下方式来形成：将第一和第二层30、40夹在一起，其中它们相应的第一和第二粘结表面36、46设置为彼此接触(如图2中所示)，并对所述第一和/或第二层30、40施加热量以将至少所述第一粘结表面36的温度提高到至少所述聚合物32的熔融温度。一旦形成阻燃剂52的第三层50，所述第三层50就可具有与第一层30接触的第三表面54和与第二层40接触的第四表面56。
图10显示了可以由第一离子类型的阴离子34(显示在图7中)和第二离子类型的阳离子44(显示在图9中)形成的各种阻燃剂52的框图。例如，制得的阻燃剂52可以是Zn3(PO4)2(磷酸锌(II))52zp、Zn3(SO4)2(硫酸锌(II))52zs、Zn(OH)2(氢氧化锌(II))52zh、Zn(CH3)PO4(甲基磷酸锌(II))52zmp、ZnSnO3(偏锡酸锌(II))52zms、Zn2SnO4(原锡酸锌(II))52zos、Zn2SiO4(硅酸锌(II))52zi、AlPO4(磷酸铝(III))52ap、Al2(SO4)3(硫酸铝(III))52as、Al(OH)3(氢氧化铝(III))52ah(也称为三氢氧化铝或"ATH")、Al2(CH3PO4)3(甲基磷酸铝(III))52amp、Al2(SnO3)3(偏锡酸铝(III))52ams、Al4(SnO4)3(原锡酸铝(III))52aos、Al2SiO5(硅酸铝(III))52ai、Mg3(PO4)2(磷酸镁(II))52mp、MgSO4(硫酸镁(II))52ms、Mg(OH)2(氢氧化镁(II))52mh(也称为二氢氧化镁或"MDH")、Mg(CH3)PO4(甲基磷酸镁(II))52mmp、MgSnO3(偏锡酸镁(II))52mms、Mg2SnO4(原锡酸镁(II))52mos、Mg2SiO4(硅酸镁(II))52mi、Ni3(PO4)2(磷酸镍(II))52n2p、NiPO4(磷酸镍(III))52n3p、NiSO4(硫酸镍(II))52n2s、Ni2(SO4)3(硫酸镍(III))52n3s、Ni(OH)2(氢氧化镍(II))52n2h、Ni(OH)3(氢氧化镍(III))52n3h、Ni(CH3)PO4(甲基磷酸镍(II))52n2mp、Ni2(CH3PO4)3(甲基磷酸镍(III))52n3mp、NiSnO3(偏锡酸镍(II))52n2ms、Ni2(SnO3)3(偏锡酸镍(III))52n3ms、Ni2SnO4(原锡酸镍(II))52n2os、Ni4(SnO4)3(原锡酸镍(III))52n3os、NiSiO3(硅酸镍(II))52n2i、Ni2SiO4(硅酸镍(III))52n3i、MoPO4(磷酸钼(III))52yp、Mo2(SO4)3(硫酸钼(III))52ys、Mo(OH)3(氢氧化钼(III))52yh、Mo2(CH3PO4)3(甲基磷酸钼(III))52ymp、Mo2(SnO3)3(偏锡酸钼(III))52yms、Mo4(SnO4)3(原锡酸钼(III))52yos、Mo4(SiO4)3(硅酸钼(III))52yi、Cu3(PO4)2(磷酸铜(II))52cp、CuSO4(硫酸铜(II))52cs、Cu(OH)2(氢氧化铜(II))52ch、Cu(CH3)PO4(甲基磷酸铜(II))52cmp、CuSnO3(偏锡酸铜(II))52cms、Cu2SnO4(原锡酸铜(II))52cos和Cu2SiO4(硅酸铜(II))52ci中的至少一种。这些阻燃剂52以及形成所述阻燃剂52的第一离子类型的阴离子34和第二离子类型的阳离子44总结在下表1中。
表1
第一离子类型阴离子、第二离子类型阳离子和由其形成的阻燃剂
图4显示了聚合物-金属夹层结构20的一种替代实施方案的示意性侧视图。这里显示的聚合物-金属夹层结构20类似于图3中显示的夹层结构，但进一步包括由第二聚合物62制成的第四层60，其中所述第四层60与第一层30粘结或固定到第一层30上，并配置为第一结构构件64。如所示那样，所述第四层60具有相对的第五和第六表面66、68，并且第一层30的第一非粘结表面38可以与第四层60的第五表面66粘结或固定到第四层60的第五表面66上。任选地，所述第四层60的第二聚合物62可与所述第一层30的聚合物32相同。图4的聚合物-金属夹层结构20可进一步包括由第二金属72制成的第五层70，其中所述第五层70与第二层40粘结或固定到第二层40上，并配置为第二结构构件74。如所示那样，所述第五层70具有相对的第七和第八表面76、78，并且第二层40的第二非粘结表面48可以与第五层70的第七表面76粘结或固定到第五层70的第七表面76上。任选地，所述第五层70的第二金属 72可与所述第二层40的金属42相同。
如本文中所用，所述第一和第二结构构件64、74的每一种是结构构件90，结构构件90可用于支撑和/或保护第一物体80。如图6的框图中所示，所述第一物体80可以是电池组80B、电子器件或组件80E(例如机动车辆中的发动机控制单元(ECU)模块、印刷电路板(PCB)、热/热电充电器、逆变器等)、排气组件80X(例如输出歧管、催化转化器、排气管等)、制动组件80K(例如刹车盘、制动鼓、制动组装件等)，或任何其它发热的和/或热和/或火焰敏感的元件、装置或组装件80O(例如发动机、线束、太阳能板装置、保险丝盒、传感器、带齿轮的驱动单元和逆变器等)。如图11的框图中所示，保护和/或支撑所述第一物体80的结构构件90可以是以下的一种或多种：(i)支撑盘92(例如设置在第一物体80下方的底盖)、(ii)一个或多个壁94(例如覆盖第一物体80的一个或多个侧面的部分或全部外壳)、和(iii)覆盖物或盖96(例如设置在第一物体80上方或顶部的顶盖、或靠近第一物体80的一端设置的端盖)。例如，如图11中所示，所述结构构件90可以是用于电池组80B的支撑盘92B、壁94B或盖96B，用于电子器件或组件80E的支撑盘92E、壁94E或盖96E，用于排气组件80X的支撑盘92X、壁94X或盖96X，用于制动组件80K的支撑盘92K、壁94K或盖96K，和用于任何其它类型的发热、热敏感和/或火焰敏感的物体80O的支撑盘92O、壁94O或盖96O中的一种或多种。
可以布置所述支撑盘92、壁94、盖/覆盖物96以形成覆盖、保护和/或支撑所述第一物体80的顶部、底部和侧面中的一个或多个的部分或全部外壳。此外，在任何本文中描述的构造中，所述聚合物-金属夹层结构20可配置为以下的至少一种：(i)支撑盘92、(ii)一个或多个壁94、和(iii)盖/覆盖物96，以形成覆盖、保护和/或支撑所述第一物体80的顶部、底部和侧面中的一个或多个的部分或全部外壳。所述支撑盘92、一个或多个壁94和盖/覆盖物96中的一个或多个可以彼此邻接地形成或制成，并任选可以彼此紧固或附着。
图5显示了在一种示例性使用环境中所述聚合物-金属夹层结构20的示意性侧视图。第一物体80(例如电池组)被支撑在支撑盘92上方，并围绕其前侧、后侧、左侧和右侧被壁94包围，所述壁94也搁置在所述支撑盘92上方。盖或覆盖物96设置在壁94上方并高于第一物体80，并且在第一物体80与壁94之间以及在第一物体80与盖或覆盖物96之间提供空气间隙98。这些结构构件90(即支撑盘92、壁94和盖/覆盖物96)一起形成完全包围第一物体80的外壳。所述支撑盘92、壁94和盖/覆盖物96可以各自被视为结构构件90，并且这些元件一起的集合也可被视为结构构件90。
在图5中，所述第一物体80和结构构件90显示在其中外部火焰源82位于附近的环境中，其中显示了第一潜在火焰路径86，其由外部火焰源82延伸至第一物体/结构构件80、90。(所述外部火焰源82可以是电池组、发动机、排气歧管、制动系统、炉、锅炉等。)还显示了对火焰敏感的第二物体84，其中显示了第二潜在火焰路径88，其由第一物体/结构构件80、90延伸至第二物体84。虽然在图5中并未明确显示，但应当理解的是，结构构件90、92、94、96中的每一个都被构造为聚合物-金属夹层结构20。在该示例性布置中，由于阻燃剂52的内层/第三层50(其在结构构件90、92、94、96的每一个中夹在第一与第二层30、40之间)，所述结构构件90、92、94、96的聚合物-金属夹层结构20不仅包围所述第一物体80，而且提供对附近的外部火焰源82的潜在火焰防护。同样，如果第一物体80在所述外壳内着火或放出任何火焰，位于第一和第二物体80、84之间的壁94的聚合物-金属夹层结构20有助于对第二物体84提供潜在的火焰防护。
在所示构造的每一种中，所述阻燃剂52可以有效防止和/或减缓在第一和第二层30、40中的一个或两个中和/或穿过第一和第二层30、40中的一个或两个火焰的着火和/或蔓延。由此，所述阻燃剂52的第三层50可以充当原位形成的火焰屏障。
再次转向图1-2，所述聚合物-金属夹层结构20可进一步包括分散或设置在所述第一层30中的电子给体添加剂33。所述电子给体添加剂33可以分散或设置在所述第一层30的第一粘结体积39中，所述第一粘结体积39从第一粘结表面36延伸至进入第一层30的第一深度D1。选择、共混、配制或配置所述电子给体添加剂33，以使其含有和/或能够释放第一离子类型的阴离子34。电子给体添加剂33的例子包括NaOH、Na2SO4和Ca3(PO4)2，其分别含有和/或能够释放氢氧根离子(OH-)34hy、硫酸根离子(SO4 2-)34su和磷酸根离子(PO4 3-)34ph。电子给体添加剂33可以物理地和/或可以化学地混合或添加到所述第一粘结体积39中，例如通过将电子给体添加剂33(以粉末或丸粒形式)共混到聚合物32或其起始成分中。(性质为热塑性的聚合物32也可以为粉末或丸粒形式，并且性质为热固性的聚合物32—包括用于制造性质为热固性的聚合物32的成分或起始材料—可以为粉末、丸粒、糊、凝胶或液体形式。例如，作为热固性环氧树脂的聚合物32可利用例如单体树脂、硬化剂、促进剂和增塑剂的成分或起始材料。)
图12显示了另一实施方案的流程图，其中显示了制造聚合物-金属夹层结构20的方法100。如下文所述，本文中描述的一些动作(其在流程图中表示为矩形或方框)是任选的。在方框140处，将聚合物32的第一层30与金属42的第二层40夹在一起，使得第一层30的第一粘结表面36设置为接触第二层40的第二粘结表面46。这里，所述聚合物32在所述第一粘结表面36处含有或能够释放第一离子类型的阴离子34，和所述金属42在所述第二粘结表面46处含有或能够释放第二离子类型的阳离子44。在方框160处，对第一和/或第二层30、40施加热量，以将第一粘结表面36的温度提高到至少所述聚合物32的熔融温度。以及在方框170处，由施加的热量和由第一离子类型的阴离子34与第二离子类型的阳离子44在第一和第二粘结表面36、46之间形成阻燃剂52的第三层50。所述阻燃剂52的第三层50由此在所述第一和第二粘结表面36、46之间的界面99处原位形成。
所述方法100可进一步包括，在方框110处，在所述第一层30的第一粘结体积39中分散或设置电子给体添加剂33，其中所述第一粘结体积39由第一粘结表面36延伸至进入第一层30的第一深度D1，其中所述电子给体添加剂33含有或能够释放第一离子类型的阴离子34。所述方法100可任选包括，在方框150处，在夹住的第一和第二层30、40上施加压力，以促使或辅助由第一和第二粘结表面36、46处或附近存在的阴离子34和阳离子44形成阻燃剂52的分子。此外，所述方法100可进一步任选包括，在方框180处，释放在方框150中施加的压力，和/或，在方框190处，除去在方框160中施加的热量。
所述方法100可进一步任选包括，在方框120处，将由第二聚合物62制成的第四层60粘结至第一层30，其中所述第四层60配置为第一结构构件64。第四和第一层60、30的这种粘结可以通过传递模塑、二次模塑、共模塑、粘合剂粘结等等来实现。此外，所述方法100还可任选包括，在方框130处，将由第二金属72制成的第五层70添加至所述第二层40，其中所述第五层70涂覆或镀覆到所述第二层40上并配置为第二结构构件74。要注意的是，方框120和130在所述流程图中显示为虚线矩形；这是表示显示在所述方法100的整体流程中的这两个方框的位置或顺序是任选的，因为也可以将方框120和130中的一个或两个移动至所述方法100的整体流程中的其它位置。例如，方框120、130中的一个或两个可以位于方框110之前、方框140和150之间、或方框190之后。在所述方法100的任意上述配置或序列中，产生了聚合物-金属夹层结构20。
根据一个进一步的实施方案，聚合物-金属夹层结构20包括：(i)由聚合物32制成并具有第一粘结表面36的第一层30，其中含有或能够释放第一离子类型的阴离子34的电子给体添加剂33设置在从第一粘结表面36延伸至进入第一层30的第一深度D1的所述第一层30的第一粘结体积39中，其中所述第一层30在第一粘结表面处含有或能够释放第一离子类型的阴离子34，其中所述第一离子类型34是磷酸根34ph、硫酸根34su、氢氧根34hy、甲基磷酸根34mp、偏锡酸根34ms、原锡酸根34os、三配位硅酸根34s3、四配位硅酸根34s4和五配位硅酸根34s5中的至少一种；(ii)由金属42制成并具有第二粘结表面46的第二层40，其中所述第二层40在所述第二粘结表面46处含有或能够释放第二离子类型的阳离子44，其中所述第二离子类型44是锌(II)阳离子44Zn、铝(III)阳离子44Al、镁(II)阳离子44Mg、镍(II)阳离子44Ni2、镍(III)阳离子44Ni3、钼(III)阳离子44Mo和铜(II)阳离子44Cu中的至少一种；和(iii)夹在第一和第二粘结表面36、46之间并与之接触的第三层50，其中所述第三层50由第一离子类型的阴离子34与第二离子类型的阳离子44所形成的阻燃剂52制成。
在这一实施方案中，所述阻燃剂52可以是磷酸锌(II)52zp、硫酸锌(II)52zs、氢氧化锌(II)52zh、甲基磷酸锌(II)52zmp、偏锡酸锌(II)52zms、原锡酸锌(II)52zos、硅酸锌(II)52zi、磷酸铝(III)52ap、硫酸铝(III)52as、氢氧化铝(III)52ah、甲基磷酸铝(III)52amp、偏锡酸铝(III)52ams、原锡酸铝(III)52aos、硅酸铝(III)52ai、磷酸镁(II)52mp、硫酸镁(II)52ms、氢氧化镁(II)52mh、甲基磷酸镁(II)52mmp、偏锡酸镁(II)52mms、原锡酸镁(II)52mos、硅酸镁(II)52mi、磷酸镍(II)52n2p、硫酸镍(II)52n2s、氢氧化镍(II)52n2h、甲基磷酸镍(II)52n2mp、偏锡酸镍(II)52n2ms、原锡酸镍(II)52n2os、硅酸镍(II)52n2i、磷酸镍(III)52n3p、硫酸镍(III)52n3s、氢氧化镍(III)52n3h、甲基磷酸镍(III)52n3mp、偏锡酸镍(III)52n3ms、原锡酸镍(III)52n3os、硅酸镍(III)52n3i、磷酸钼(III)52yp、硫酸钼(III)52ys、氢氧化钼(III)52yh、甲基磷酸钼(III)52ymp、偏锡酸钼(III)52yms、原锡酸钼(III)52yos、硅酸钼(III)52yi、磷酸铜(II)52cp、硫酸铜(II)52cs、氢氧化铜(II)52ch、甲基磷酸铜(II)52cmp、偏锡酸铜(II)52cms、原锡酸铜(II)52cos和硅酸铜(II)52ci中的至少一种。
以上描述意在是说明性的而非限制性的。虽然本文中描述的尺寸和材料类型意在是说明性的，但它们绝非限制性的，并且是示例性实施方案。在以下权利要求中，术语"第一"、"第二"、"顶部"、"底部"等的使用仅用作标签，而非意在对其对象施加数字或位置要求。如本文中所用，以单数形式列举并在单词"一种"或"一个"之后的元件或步骤应理解为不排除复数的此类元件或步骤，除非明确陈述此类排除。此外，短语"A和B中的至少一个"和短语"A和/或B"应各自理解为意指"仅A、仅B或A和B二者"。此外，除非明确相反地陈述，否则"包括"或"具有"带有特定性质的一个元件或多个元件的实施方案可以包括不具有所述性质的附加的此类元件。并且当本文中使用广义副词例如"基本上"和"大体上"来修饰形容词时，这些副词意味着"大部分"，"在很大程度上"和/或"在大的程度上"，并且不一定意味着"完美地"、"完全地"、"严格地"或"全部地"。此外，在本文中可使用词语"接近"来描述对象或其部分相对于另一对象或其部分的位置，和/或描述两个对象或其相应部分相对于彼此的位置关系，并可以是指"附近"、"相邻"、"靠近"、"挨近"、"在……处"等。
附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施方案的系统、方法和计算机程序产品的可能实施的架构、功能和/或操作。在这方面，所述流程图或框图中的每个方框可以代表代码的一个模块、段或部分，其包括用于执行规定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。还要注意的是，框图和/或流程图说明的每个方框、以及框图和/或流程图说明中的方框的组合可以由实施规定功能或动作的基于硬件的系统或硬件与计算机指令的组合来执行。这些计算机程序指令也可以储存在计算机可读介质中，其可以引导控制器或其它可编程数据处理设备以便以特定方式工作，使得储存在计算机可读介质中的指令产生包括指令的制品以执行流程图和框图中指定的功能和/或动作。
本书面描述使用实施例，包括最佳模式，以使本领域技术人员能够根据本公开制造和使用装置、系统和物质的组合物，以及实施方法。包括等同方式在内的以下权利要求限定了本公开的范围。
本申请可以包括以下技术方案。
1．聚合物-金属夹层结构，其包括：
由聚合物制成并具有第一粘结表面的第一层，其中所述第一层在第一粘结表面处含有或能够释放第一离子类型的阴离子；
由金属制成并具有第二粘结表面的第二层，其中所述第二层在第二粘结表面处含有或能够释放第二离子类型的阳离子；和
夹在第一和第二粘结表面之间并与之接触的第三层，其中所述第三层由阻燃剂制成，所述阻燃剂由第一离子类型的阴离子与第二离子类型的阳离子形成。
2．根据方案1所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述阻燃剂通过将第一和第二层夹在一起，其中第一和第二粘结表面设置为彼此接触，并对第一和/或第二层施加热量以将第一粘结表面的温度提高到至少所述聚合物的熔融温度来形成。
3．根据方案1所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述阻燃剂有效防止和/或减缓火焰在第一和第二层中的至少一个中和/或穿过第一和第二层中的至少一个的着火和/或蔓延。
4．根据方案1所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述第一离子类型是PO4 3-、SO4 2-、OH-、(CH3)PO4 2-、SnO3 2-、SnO4 4-、SiO3 2-、SiO4 4-和SiO5 6-中的至少一种。
5．根据方案1所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述第二离子类型是Zn2+、Al3+、Mg2+、Ni2+、Ni3+、Mo3+和Cu2+中的至少一种。
6．根据方案1所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述阻燃剂是Zn3(PO4)2、Zn3(SO4)2、Zn(OH)2、Zn(CH3)PO4、ZnSnO3、Zn2SnO4、Zn2SiO4、AlPO4、Al2(SO4)3、Al(OH)3、Al2(CH3PO4)3、Al2(SnO3)3、Al4(SnO4)3、Al2SiO5、Mg3(PO4)2、MgSO4、Mg(OH)2、Mg(CH3)PO4、MgSnO3、Mg2SnO4、Mg2SiO4、Ni3(PO4)2、NiPO4、NiSO4、Ni2(SO4)3、Ni(OH)2、Ni(OH)3、Ni(CH3)PO4、Ni2(CH3PO4)3、NiSnO3、Ni2(SnO3)3、Ni2SnO4、Ni4(SnO4)3、NiSiO3、Ni2SiO4、MoPO4、Mo2(SO4)3、Mo(OH)3、Mo2(CH3PO4)3、Mo2(SnO3)3、Mo4(SnO4)3、Mo4(SiO4)3、Cu3(PO4)2、CuSO4、Cu(OH)2、Cu(CH3)PO4、CuSnO3、Cu2SnO4和Cu2SiO4中的至少一种。
7．根据方案1所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述金属是锌、铝、镁、镍、钼和铜中的至少一种。
8．根据方案1所述的聚合物-金属夹层结构，进一步包括：
分散在从第一粘结表面延伸至进入第一层的第一深度的第一层的第一粘结体积中的电子给体添加剂，其中所述电子给体添加剂含有或能够释放第一离子类型的阴离子。
9．根据方案1所述的聚合物-金属夹层结构，进一步包括：
由第二聚合物制成的第四层，其中所述第四层与所述第一层粘结并配置为第一结构构件。
10．根据方案9所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述第四层的第二聚合物与所述第一层的聚合物相同。
11．根据方案1所述的聚合物-金属夹层结构，进一步包括：
由第二金属制成的第五层，其中所述第五层与所述第二层粘结并配置为第二结构构件。
12．根据方案11所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述第五层的第二金属与所述第二层的金属相同。
13．根据方案1所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述聚合物-金属夹层结构配置为(i)支撑盘、(ii)一个或多个壁、和(iii)盖中的至少一种。
14．聚合物-金属夹层结构，其包括：
由聚合物制成并具有第一粘结表面的第一层，其中含有或能够释放第一离子类型的阴离子的电子给体添加剂设置在从第一粘结表面延伸至进入第一层的第一深度的第一层的第一粘结体积中，其中所述第一离子类型为磷酸根、硫酸根、氢氧根、甲基磷酸根、偏锡酸根、原锡酸根、三配位硅酸根、四配位硅酸根和五配位硅酸根中的至少一种；
由金属制成并具有第二粘结表面的第二层，其中所述第二层在第二粘结表面处含有或能够释放第二离子类型的阳离子，其中所述第二离子类型是锌(II)阳离子、铝(III)阳离子、镁(II)阳离子、镍(II)阳离子、镍(III)阳离子、钼(III)阳离子和铜(II)阳离子中的至少一种；和
夹在第一和第二粘结表面之间并与之接触的第三层，其中所述第三层由阻燃剂制成，所述阻燃剂由第一离子类型的阴离子与第二离子类型的阳离子形成。
15．根据方案14所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述阻燃剂是磷酸锌(II)、硫酸锌(II)、氢氧化锌(II)、甲基磷酸锌(II)、偏锡酸锌(II)、原锡酸锌(II)、硅酸锌(II)、磷酸铝(III)、硫酸铝(III)、氢氧化铝(III)、甲基磷酸铝(III)、偏锡酸铝(III)、原锡酸铝(III)、硅酸铝(III)、磷酸镁(II)、硫酸镁(II)、氢氧化镁(II)、甲基磷酸镁(II)、偏锡酸镁(II)、原锡酸镁(II)、硅酸镁(II)、磷酸镍(II)、磷酸镍(III)、硫酸镍(II)、硫酸镍(III)、氢氧化镍(II)、氢氧化镍(III)、甲基磷酸镍(II)、甲基磷酸镍(III)、偏锡酸镍(II)、偏锡酸镍(III)、原锡酸镍(II)、原锡酸镍(III)、硅酸镍(II)、硅酸镍(III)、磷酸钼(III)、硫酸钼(III)、氢氧化钼(III)、甲基磷酸钼(III)、偏锡酸钼(III)、原锡酸钼(III)、硅酸钼(III)、磷酸铜(II)、硫酸铜(II)、氢氧化铜(II)、甲基磷酸铜(II)、偏锡酸铜(II)、原锡酸铜(II)和硅酸铜(II)中的至少一种。
16．制造聚合物-金属夹层结构的方法，其包括：
将聚合物的第一层与金属的第二层夹在一起，使得所述第一层的第一粘结表面设置为接触所述第二层的第二粘结表面，其中所述聚合物在所述第一粘结表面处含有或能够释放第一离子类型的阴离子，并且所述金属在所述第二粘结表面处含有或能够释放第二离子类型的阳离子；
对所述第一和/或第二层施加热量以将第一粘结表面的温度提高到至少所述聚合物的熔融温度；和
由施加的热量，在第一和第二粘结表面之间由第一离子类型的阴离子与第二离子类型的阳离子形成阻燃剂的第三层。
17．根据方案16所述的方法，进一步包括：
将由第二聚合物制成的第四层粘结到所述第一层上，其中所述第四层配置为第一结构构件。
18．根据方案16所述的方法，进一步包括：
将由第二金属制成的第五层添加到所述第二层上，其中所述第五层被涂覆或镀覆到所述第二层上并配置为第二结构构件。
19．根据方案16所述的方法，进一步包括：
在从第一粘结表面延伸至进入第一层的第一深度的第一层的第一粘结体积中分散电子给体添加剂，其中所述电子给体添加剂含有或能够释放第一离子类型的阴离子。
20．通过根据方案16所述的方法制得的聚合物-金属夹层结构。
Claims (10)
1.聚合物-金属夹层结构，其包括：
由聚合物制成并具有第一粘结表面的第一层，其中所述第一层在第一粘结表面处含有或能够释放第一离子类型的阴离子；
由金属制成并具有第二粘结表面的第二层，其中所述第二层在第二粘结表面处含有或能够释放第二离子类型的阳离子；和
夹在第一和第二粘结表面之间并与之接触的第三层，其中所述第三层由阻燃剂制成，所述阻燃剂由第一离子类型的阴离子与第二离子类型的阳离子形成。
2.根据权利要求1所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述阻燃剂通过将第一和第二层夹在一起，其中第一和第二粘结表面设置为彼此接触，并对第一和/或第二层施加热量以将第一粘结表面的温度提高到至少所述聚合物的熔融温度来形成。
3.根据权利要求1所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述阻燃剂有效防止和/或减缓火焰在第一和第二层中的至少一个中和/或穿过第一和第二层中的至少一个的着火和/或蔓延。
4.根据权利要求1所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述第一离子类型是PO4 3-、SO4 2-、OH-、(CH3)PO4 2-、SnO3 2-、SnO4 4-、SiO3 2-、SiO4 4-和SiO5 6-中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述第二离子类型是Zn2+、Al3+、Mg2+、Ni2+、Ni3+、Mo3+和Cu2+中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述阻燃剂是Zn3(PO4)2、Zn3(SO4)2、Zn(OH)2、Zn(CH3)PO4、ZnSnO3、Zn2SnO4、Zn2SiO4、AlPO4、Al2(SO4)3、Al(OH)3、Al2(CH3PO4)3、Al2(SnO3)3、Al4(SnO4)3、Al2SiO5、Mg3(PO4)2、MgSO4、Mg(OH)2、Mg(CH3)PO4、MgSnO3、Mg2SnO4、Mg2SiO4、Ni3(PO4)2、NiPO4、NiSO4、Ni2(SO4)3、Ni(OH)2、Ni(OH)3、Ni(CH3)PO4、Ni2(CH3PO4)3、NiSnO3、Ni2(SnO3)3、Ni2SnO4、Ni4(SnO4)3、NiSiO3、Ni2SiO4、MoPO4、Mo2(SO4)3、Mo(OH)3、Mo2(CH3PO4)3、Mo2(SnO3)3、Mo4(SnO4)3、Mo4(SiO4)3、Cu3(PO4)2、CuSO4、Cu(OH)2、Cu(CH3)PO4、CuSnO3、Cu2SnO4和Cu2SiO4中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述金属是锌、铝、镁、镍、钼和铜中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的聚合物-金属夹层结构，进一步包括：
分散在从第一粘结表面延伸至进入第一层的第一深度的第一层的第一粘结体积中的电子给体添加剂，其中所述电子给体添加剂含有或能够释放第一离子类型的阴离子。
9.根据权利要求1所述的聚合物-金属夹层结构，进一步包括：
由第二聚合物制成的第四层，其中所述第四层与所述第一层粘结并配置为第一结构构件。
10.根据权利要求9所述的聚合物-金属夹层结构，其中所述第四层的第二聚合物与所述第一层的聚合物相同。
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