CN118103203A - 阻燃多层材料、其制造方法和用途 - Google Patents

Abstract

多层材料，所述多层材料包括：第一聚合物泡沫层，所述第一聚合物泡沫层具有小于481kg/m³的密度、5kPa至1,035kPa的根据ASTM D3574‑17确定的在25％挠度下的压缩力挠度、和小于3.5毫米的厚度；以及第二聚合物泡沫层，所述第二聚合物泡沫层具有：大于240kg/m³的密度，其中第二聚合物泡沫层的密度为第一聚合物泡沫层的密度的至少两倍，和小于0.3毫米的厚度，其中第一聚合物泡沫层的厚度为第二聚合物泡沫层的厚度的至少两倍；其中第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层包含阻燃组合物，以及其中多层材料具有3.5毫米或更小的厚度和V1的UL‑94等级。

Description

阻燃多层材料、其制造方法和用途

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年10月27日提交的美国临时申请第63/272,286号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

本申请涉及阻燃多层材料，特别是包括多个聚合物泡沫层的阻燃多层材料，制备所述阻燃多层材料的方法，及其用途。

聚合物泡沫在本领域中具有各种各样的用途。可压缩(与刚性相反)泡沫特别地可用于缓冲和冲击保护，特别是在电子设备中。由于对更小、更薄且更紧凑的设备的需求增加，因此对更薄更不致密的聚合物泡沫，例如具有200千克每立方米(kg/m³)的密度和小于3.5毫米(mm)、小于3mm或甚至小于2mm的厚度的泡沫的需求增加。然而，难以生产这种厚度的仍然满足对良好的缓冲特性(例如良好的压缩永久变形(compression set))和良好的阻燃性的严格要求的泡沫。这些特性在手持式电子设备以及诸如电视、收音机、计算机、医疗仪器、商用机器、通信设备等的电子设备中是重要的。由于在越来越小的空间内产生的热量增加，因此这样的设备的功率增加使得获得阻燃性甚至更加具有挑战性。

因此，本领域仍然需要这样的轻质材料：所述轻质材料是薄的，提供良好的缓冲以使冲击或振动最小化，并且可以提供良好的阻燃性，例如在3.0mm或更小的厚度下V0、HF1、或其组合的UL-94等级。

发明内容

本文公开了多层材料，所述多层材料包括：第一聚合物泡沫层，所述第一聚合物泡沫层具有小于481kg/m³(30磅/英尺³)的密度、5kPa至1,035kPa的根据ASTM D3574-17确定的在25％挠度下的压缩力挠度(compression force deflection)、和小于3.5毫米(130密耳)的厚度；以及第二聚合物泡沫层，所述第二聚合物泡沫层设置在第一聚合物泡沫层的第一侧上，其中所述第二聚合物泡沫层具有：大于240kg/m³(15磅/英尺³)的密度，其中第二聚合物泡沫层的密度为第一聚合物泡沫层的密度的至少两倍，和小于0.3毫米(11.8密耳)的厚度，其中第一聚合物泡沫层的厚度为第二聚合物泡沫层的厚度的至少两倍；其中第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层各自包含阻燃组合物，以及其中多层材料具有3.5毫米(130密耳)或更小的厚度和V1，优选V0、HF1、或其组合的UL-94等级。

还公开了制备所述多层材料的方法，以及包括所述多层材料的电子设备。

通过以下附图、具体实施方式和权利要求书来例示上述特征和其他特征。

附图说明

以下附图为被提供以举例说明本公开内容的一个示例性方面。为实例的举例说明的该附图不旨在将根据本公开内容制造的产品限于本文阐述的材料、条件、或工艺参数。

图1为阻燃多层材料的一个方面的截面示意性说明。

具体实施方式

本发明人发现，可以使用较低密度的可压缩泡沫层和较薄的较高密度的第二聚合物泡沫层来生产具有良好的缓冲特性和阻燃性的非常薄的阻燃多层材料。针对该组合实现的阻燃性允许生产具有低的整体密度、良好的压缩特性和优异的阻燃性的非常薄的可压缩材料。

虽然期望具有减小厚度的阻燃材料，但是可压缩泡沫层的阻燃性随着厚度减小而降低。例如，具有12磅每立方英尺(磅/英尺³或PCF)(192千克每立方米(kg/m³))的密度和3毫米(mm)或更小的厚度的可压缩泡沫层可能无法提供期望水平的阻燃性。本发明人出乎意料地发现，通过将具有无法提供期望水平的阻燃性的厚度的可压缩泡沫层与更薄更高密度的第二聚合物泡沫层组合，可以实现改善的阻燃性，同时保持可压缩泡沫层的其他期望特性例如压缩力挠度、压缩永久形变、或其组合。在一个方面中，较低密度的可压缩泡沫层(为了方便起见，其在本文中可以被称为第一聚合物泡沫层)为较薄较高密度的第二聚合物泡沫层(为了方便起见，其在本文中可以称为第二聚合物泡沫层)的至少两倍厚，例如至少三倍厚、至少五倍厚或至少五十倍厚、或更厚。

第二较薄较高密度的聚合物泡沫层与第一聚合物泡沫层接触以增加阻燃性。除了改善的阻燃性之外，多层材料还具有期望的结构特征，例如恒定的压缩力以及冲击和振动保护。在一个方面中，多层材料可以实现V1或者甚至V0、HF1、或其组合的UL-94等级。阻燃多层材料可以用于多种应用，并且特别适合于用作电子设备中的低密度的阻燃可压缩层。

图1中示出了示例性的阻燃多层材料(为了方便起见，其在本文中可以被称为“多层材料”)，其中多层材料10包括具有第一表面14的第一聚合物泡沫层12。如本文所使用的，“聚合物泡沫”是指具有多孔结构或蜂窝状结构的任何聚合物材料。所述孔可以是开放的、封闭的、或其组合。至少一部分的孔可以是开放的并延伸通过第一聚合物泡沫层。在一个方面中，下部的第一聚合物泡沫层包括开放孔和封闭孔的组合。

第二聚合物泡沫层16设置在第一聚合物泡沫层12的第一表面14上。在一个优选的方面中，第二聚合物泡沫层16直接设置在第一聚合物泡沫层的表面上。层12、16可以各自独立地为连续的或不连续的。例如，可以存在穿透一个层或两个层的通路。在一个方面中，第一聚合物泡沫层12和第二聚合物泡沫层16二者为连续的。层14、16中的每一者的边缘可以是共边界的，或者第一聚合物泡沫层或第二聚合物泡沫层的边缘可以延伸穿过另一个层。

为了实现所期望的缓冲特性和阻燃特性的组合，如以下进一步详细描述的，第一聚合物泡沫层的密度可以小于481kg/m³(30磅/英尺³)，例如小于400kg/m³(25磅/英尺³)或小于320kg/m³(20磅/英尺³)。如本文所使用的，短语“较高密度”是指第二聚合物泡沫层16的与第一聚合物泡沫层12的密度相比的相对密度，以及短语“较低密度”是指第一聚合物泡沫层12的与第二聚合物泡沫层16的密度相比的相对密度。即，第二聚合物泡沫层的密度高于第一聚合物泡沫层的密度。在一个方面中，还如以下进一步详细描述的，第二聚合物泡沫层的密度显著高于第一聚合物泡沫层，例如为第一聚合物泡沫层的密度的至少两倍、至少三倍、或至少五倍。

调节第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层中每一者的厚度以提供所期望的特性并使多层材料的总厚度最小化，其中厚度在图1中示出为Z方向。如上所述，期望多层材料是薄的，例如在200kg/m³下为3.5mm或更小、或者3.0mm或更小。在一个方面中，多层材料的厚度可以为0.1mm至3.5mm、或0.1mm至3mm、或0.5mm至3.0mm、或0.5mm至2.5mm。不受理论的束缚，认为如与第一聚合物泡沫层相比，较厚的第一聚合物泡沫层和较薄的第二聚合物泡沫层的组合允许多层材料具有所期望的缓冲和阻燃性的组合。因此，第一聚合物泡沫层的厚度可以为1mm至小于3.5mm，优选为0.1mm至3mm、0.45mm至2.95mm、或0.45mm至2.45mm。第二聚合物泡沫层的厚度可以为10微米(μm)至300微米(μm)(0.01mm至0.3mm)、或25μm至250μm(0.025mm至0.25mm)。

接下来描述第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层中的每一者的具体特性和组成。

第一聚合物泡沫层提供了多层材料的缓冲特性。第一聚合物泡沫层的如可以例如根据ASTM D 3574-95测量的平均孔尺寸可以为10μm至500μm、或50μm至250μm。孔尺寸和分布优选地在整个层中基本上均匀以提供所期望的压缩特性。第一聚合物泡沫层的密度可以小于481kg/m³(30磅/英尺³)，例如小于400kg/m³(25磅/英尺³)或小于320kg/m³(20磅/英尺³)。例如，第一聚合物泡沫层的密度可以为80kg/m³至481kg/m³(5磅/英尺³至30磅/英尺³)、或128kg/m³至400kg/m³(8磅/英尺³至25磅/英尺³)、或160kg/m³至288kg/m³(10磅/英尺³至18磅/英尺³)、或192kg/m³至288kg/m³(12磅/英尺³至18磅/英尺³)。第一聚合物泡沫层的根据ASTM D3574-17确定的在25％挠度下的压缩力挠度可以为5千帕(kPa)至1,035千帕(kPa)、或5kPa至500kPa，例如10kPa至500kPa。第一聚合物泡沫层还可以具有100kPa至500kPa的根据ASTM D3574-17确定的在75％挠度下的压缩力挠度。第一聚合物泡沫层的压缩永久变形可以小于15％。第一聚合物泡沫层的SAG系数(由65％下的压缩力挠度除以25％下的压缩力挠度定义)可以小于或等于3。在一个方面中，第一聚合物泡沫层具有前述特性中的至少两者的组合，优选全部的组合。

第一聚合物泡沫层包含可以发泡以形成可压缩材料的聚合物材料，并且可以为热塑性塑料、热固性塑料、或其组合。例如，第一聚合物泡沫层可以包含聚缩醛、聚(C_1-6烷基)丙烯酸酯、聚丙烯酸类、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酸酐、聚芳酯、聚亚芳基醚、聚亚芳基硫醚、聚苯并唑、聚碳酸酯、聚酯(例如醇酸树脂)、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚砜、聚异氰脲酸酯、聚酰亚胺、聚(C_1-6烷基)甲基丙烯酸酯、聚((甲基)丙烯酸)、聚苯酞(polyphthalide)、聚烯烃(例如氟化聚烯烃)、聚硅氮烷、聚苯乙烯、聚硫化物、聚磺酰胺、聚磺酸酯、聚硫酯、聚三嗪、聚脲、聚乙烯醇、聚乙烯基醚、聚乙烯基卤化物、聚乙烯基酮、聚偏二氟乙烯、聚乙烯基酯、交联聚(酯)、环氧树脂、三聚氰胺、酚醛聚合物、聚氨酯、脲醛、有机硅、天然橡胶、聚氯丁二烯、三元乙丙(EPDM)橡胶、或其组合。聚合物可以为均聚物例如聚乙烯，或共聚物例如聚乙烯-聚丙烯。优选的聚合物为热固性塑料，特别是环氧树脂、聚氨酯、或其组合。

可以使用的聚氨酯包括脂族聚氨酯、脂环族聚氨酯、芳族聚氨酯和多环聚氨酯。聚氨酯泡沫由反应性组合物形成，所述反应性组合物包含有机聚异氰酸酯组分、与聚异氰酸酯组分反应的含活性氢的组分、表面活性剂和催化剂。形成泡沫的方法可以使用化学发泡剂或物理发泡剂，或者泡沫可以是机械发泡的。例如，一种形成泡沫的方法包括：通过机械搅打反应性组合物的混合物使惰性气体基本上且均匀地分散在整个所述混合物中以形成基本上结构稳定且化学稳定的但是可在环境条件下加工的可热固化泡沫状物；以及使泡沫状物固化以形成经固化的泡沫。在一个方面中，将物理发泡剂引入到泡沫状物中以在交联过程期间进一步降低泡沫密度。在另一个方面中，聚氨酯泡沫由反应性组合物仅使用物理发泡剂或化学发泡剂而不使用任何机械发泡形成。优选地，泡沫通过机械发泡形成，这允许更好地控制泡沫厚度和改善孔结构。

示例性有机聚异氰酸酯包括具有通式Q(NCO)_i的异氰酸酯，其中i为2或更大的整数以及Q为化合价为i的有机基团，其中i的平均值高于2。Q可以为可以包含或可以不包含芳族官能度的经取代或未经取代的烃基，或者具有式Q¹-Z-Q¹的基团，其中Q¹为C_1-36亚烷基或C_6-36亚芳基以及Z为-O-、-O-Q²-O、-CO-、-S-、-S-Q²-S-、-SO-、-SO₂-、C_1-24亚烷基或C_6-24亚芳基。这样的聚异氰酸酯的实例包括六亚甲基二异氰酸酯、1,8-二异氰酸基-对甲烷、二甲苯基二异氰酸酯、二异氰酸基环己烷、亚苯基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯(包括2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯和粗甲苯二异氰酸酯)、双(4-异氰酸基苯基)甲烷、亚氯苯基二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(也称为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯或MDI)、及其加合物、萘-1,5-二异氰酸酯、三苯基甲烷-4,4',4”-三异氰酸酯、异丙基苯-α-4-二异氰酸酯、和聚合异氰酸酯例如聚亚甲基聚苯基异氰酸酯。

Q也可以代表化合价为i的聚氨酯基团，在该情况下Q(NCO)_i为已知作为预聚物的组合物。这样的预聚物通过使化学计量过量的如上的聚异氰酸酯与含活性氢的组分，尤其是本文公开的含多羟基的物质或多元醇反应来形成。在一个方面中，聚异氰酸酯以30％至200％化学计量过量的比例采用，化学计量法基于异氰酸酯基当量/多元醇中羟基当量。采用的聚异氰酸酯的量将根据制备的聚氨酯的性质而略有不同。

含活性氢的组分可以包括多元醇(例如，聚醚多元醇、聚酯多元醇、或其组合)。示例性聚酯多元醇包括多元醇与二羧酸或其形成酯的衍生物(例如酸酐、酯和卤化物)的缩聚产物、在多元醇的存在下可通过内酯的开环聚合获得的聚内酯多元醇、可通过碳酸酯二酯与多元醇的反应获得的聚碳酸酯多元醇、或蓖麻油多元醇。可用于生产缩聚聚酯多元醇的示例性二羧酸和二羧酸的衍生物为：脂族或脂环族二羧酸，例如戊二酸、己二酸、癸二酸、富马酸或马来酸；二聚酸；芳族二羧酸，例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸或对苯二甲酸；三元或更高官能多元羧酸，例如均苯四酸；以及酸酐或第二烷基酯，例如马来酸酐、邻苯二甲酸酐或对苯二甲酸二甲酯。

另外的含活性氢的组分为环状酯的聚合物。合适的环状酯单体包括但不限于δ-戊内酯、ε-己内酯、ζ-庚内酯、单烷基-戊内酯(例如，单甲基-戊内酯、单乙基-戊内酯和单己基-戊内酯)。合适的聚酯多元醇包括基于己内酯的聚酯多元醇、芳族聚酯多元醇、基于乙二醇己二酸酯的多元醇、以及包含前述聚酯多元醇中的任一者的混合物。示例性聚酯多元醇为由ε-己内酯、己二酸、邻苯二甲酸酐、对苯二甲酸、或对苯二甲酸的二甲酯制成的聚酯多元醇。

聚醚多元醇通过将氧化烯例如环氧乙烷、环氧丙烷、及其混合物化学加成至水或多羟基有机组分中而获得，所述多羟基有机组分例如乙二醇、丙二醇、三亚甲基二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,2-己二醇、1,10-癸二醇、1,2-环己二醇、2-丁烯-1,4-二醇、3-环己烯-1,1-二甲醇、4-甲基-3-环己烯-1,1-二甲醇、3-亚甲基-1,5-戊二醇、二甘醇、(2-羟基乙氧基)-1-丙醇、4-(2-羟基乙氧基)-1-丁醇、5-(2-羟基丙氧基)-1-戊醇、1-(2-羟基甲氧基)-2-己醇、1-(2-羟基丙氧基)-2-辛醇、3-烯丙氧基-1,5-戊二醇、2-烯丙氧基甲基-2-甲基-1,3-丙二醇、[4,4-戊氧基)-甲基]-1,3-丙二醇、3-(邻丙烯基苯氧基)-1,2-丙二醇、2,2'-二亚异丙基双(对亚苯基氧基)二乙醇、甘油、1,2,6-己三醇、1,1,1-三羟甲基乙烷、1,1,1-三羟甲基丙烷、3-(2-羟基乙氧基)-1,2-丙二醇、3-(2-羟基丙氧基)-1,2-丙二醇、2,4-二甲基-2-(2-羟基乙氧基)-甲基戊二醇-1,5；1,1,1-三[2-羟基乙氧基)甲基]-乙烷、1,1,1-三[2-羟基丙氧基)-甲基]丙烷、二甘醇、二丙二醇、季戊四醇、山梨糖醇、蔗糖、乳糖、α-甲基葡糖苷、α-羟基烷基葡糖苷、酚醛清漆树脂、磷酸、苯磷酸、聚磷酸(例如三聚磷酸和四聚磷酸)、三元缩合产物等。在生产聚氧化烯多元醇中采用的氧化烯通常具有2至4个碳原子。示例性氧化烯为环氧丙烷以及环氧丙烷与环氧乙烷的混合物。以上列出的多元醇本身可以用作活性氢组分。

示例性聚醚多元醇可以通常由式R[(OC_nH_2n)_zOH]_a表示，其中R为氢或多价烃基团；a为等于R的化合价的整数(即，1或2至6至8)，n在每次出现时为2至4的整数，包括端点值(具体地，3)，以及z在每次出现时的值为2至200，具体为15至100的整数。在一个方面中，聚醚多元醇包含以下中的一者或更多者的混合物：二丙二醇、1,4-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇等、或其组合。

含活性氢的物质的其他实例包括通过使烯键式不饱和单体在多元醇中聚合而获得的聚合物多元醇组合物。用于生产这样的组合物的示例性单体包括丙烯腈、氯乙烯、苯乙烯、丁二烯、偏二氯乙烯、和其他烯键式不饱和单体。聚合物多元醇组合物包含高于或等于1重量百分比(重量％)，具体地高于或等于5重量百分比(重量％)，并且更具体地高于或等于10重量百分比(重量％)的在多元醇中聚合的单体，其中重量百分比基于多元醇的总量。在一个方面中，聚合物多元醇组合物包含小于或等于70重量％，具体地小于或等于50重量％，更具体地小于或等于40重量％的在多元醇中聚合的单体。这样的组合物通过在自由基聚合催化剂例如过氧化物、过硫酸盐、过碳酸盐、过硼酸盐、偶氮化合物等的存在下，在40℃至150℃的温度下，使单体在所选择的多元醇中聚合而方便地制备。

含活性氢的组分还可以包含含多羟基的化合物，例如羟基封端的聚烃、羟基封端的聚缩甲醛、脂肪酸三甘油酯、羟基封端的聚酯、羟甲基封端的全氟亚甲基、羟基封端的聚亚烷基醚二醇、羟基封端的聚亚烷基亚芳基醚二醇、和羟基封端的聚亚烷基醚三醇。

多元醇可以具有在宽范围内变化的羟基数。例如，多元醇(包括其他交联添加剂，如果采用的话)的羟基数可以为28至1,000或100至800。羟基数被定义为将在具有或没有其他交联添加剂的情况下由1克多元醇或多元醇混合物制备的完全乙酰基化衍生物的水解产物完全中和所需的氢氧化钾的毫克数。

在使用发泡剂的情况下，多种发泡剂或发泡剂的混合物是合适的，特别是水。水与异氰酸酯组分反应以产生CO₂气体，这提供了所需的另外的发泡。在一个方面中，当使用水作为发泡剂时，通过选择性地使用催化剂来控制固化反应。在一个方面中，还可以使用分解以释放气体的化合物(例如，偶氮化合物)。

示例性发泡剂为包含含氢原子的组分的物理发泡剂，其可以单独使用或者作为彼此的混合物使用或与另一类发泡剂例如水或偶氮化合物一起使用。这些发泡剂可以选自广泛范围的物质，包括烃、醚、酯和部分卤代的烃、醚和酯等。物理发泡剂的实例的沸点为-50℃至100℃或-50℃至50℃。含氢的发泡剂为HCFC(halo chlorofluorocarbon，卤代氯氟烃)，例如1,1-二氯-1-氟乙烷、1,1-二氯-2,2,2-三氟-乙烷、一氯二氟甲烷和1-氯-1,1-二氟乙烷；HFC(halo fluorocarbon，卤代氟碳化合物)，例如1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2,4,4-四氟丁烷、1,1,1,3,3,3-六氟-2-甲基丙烷、1,1,1,3,3-五氟丙烷、1,1,1,2,2-五氟丙烷、1,1,1,2,3-五氟丙烷、1,1,2,3,3-五氟丙烷、1,1,2,2,3-五氟丙烷、1,1,1,3,3,4-六氟丁烷、1,1,1,3,3-五氟丁烷、1,1,1,4,4,4-六氟丁烷、1,1,1,4,4-五氟丁烷、1,1,2,2,3,3-六氟丙烷、1,1,1,2,3,3-六氟丙烷、1,1-二氟乙烷、1,1,1,2-四氟乙烷、(Z)-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯、和五氟乙烷；HFE(halo fluoroether，卤代氟醚)，例如甲基-1,1,1-三氟乙醚和二氟甲基-1,1,1-三氟乙醚；以及烃，例如正戊烷、异戊烷和环戊烷。典型地，基于反应性组合物的总重量，物理发泡剂可以以0.5重量％至50重量％、或3重量％至30重量％的量使用。

示例性化学发泡剂包括：水；偶氮化合物，例如偶氮异丁腈、偶氮二甲酰胺(azodicarbonamide)(即，偶氮二甲酰胺(azo-bis-formamide))、偶氮二甲酸钡等；经取代的肼，例如二苯基砜-3,3'-二磺酰肼、4,4'-羟基-双-(苯磺酰肼)、三肼基三嗪、芳基-双-(磺酰肼)等；氨基脲，例如对甲苯磺酰基氨基脲、4,4'-羟基-双-(苯磺酰基氨基脲)等；三唑，例如5-吗啉基-1,2,3,4-噻三唑等；N-亚硝基化合物，例如N,N'-二亚硝基五亚甲基四胺、N,N-二甲基-N,N'-二亚硝基邻苯二甲酰亚胺等；苯并嗪，例如靛红酸酐等；或混合物(例如，碳酸钠/柠檬酸混合物)。化学发泡剂可以包括水。例如，发泡剂可以包括铵盐、磷酸盐、聚磷酸盐、硼酸盐、聚硼酸盐、硫酸盐、脲、脲醛树脂、双氰胺、或三聚氰胺。

化学发泡剂的量将根据试剂和期望的泡沫密度而变化，并且可容易地由本领域普通技术人员确定。例如，基于反应性组合物的总重量，化学发泡剂可以以0.1重量％至10重量％的量使用。分解过程期间形成的分解产物可以是生理安全的，并且不会显著不利地影响聚合物泡沫的热稳定性或机械特性。

可以使用许多催化剂以催化异氰酸酯组分与含活性氢的组分的反应。这样的催化剂包括以下的有机酸盐和无机酸盐或有机金属衍生物：铋、铅、锡、铁、锑、铀、镉、钴、钍、铝、汞、锌、镍、铈、钼、钒、铜、锰或锆，以及膦或叔有机胺。示例性催化剂包括二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡、辛酸铅、环烷酸钴、三乙胺、三乙二胺、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、1,1,3,3-四甲基胍、N,N,N',N'-四甲基-1,3-丁二胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、1,3,5-三(N,N-二甲基氨基丙基)-s-六氢三嗪、邻-(二甲基氨基甲基)苯酚和对-(二甲基氨基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、N,N-二甲基环己胺、五甲基二亚乙基三胺、1,4-二偶氮双环[2.2.2]辛烷、N-羟基-烷基季铵羧酸盐、四甲基甲酸铵、四甲基乙酸铵、2-乙基己酸四甲基铵等、或其组合。

例如，催化剂可以为金属乙酰丙酮酸盐，所述金属乙酰丙酮酸盐包括金属，例如铝、钡、镉、钙、铈(III)、铬(III)、钴(II)、钴(III)、铜(II)、铟、铁(II)、镧、铅(II)、锰(II)、锰(III)、钕、镍(II)、钯(II)、钾、钐、钠、铽、钛、钒、钇、锌、锆、或其组合。示例性催化剂可以包括双(2,4-戊二酮酸)镍(II)(也称为乙酰丙酮镍或二乙酰丙酮镍)、或其衍生物(例如二乙腈二乙酰丙酮镍、二苯基腈二乙酰丙酮镍、或双(三苯基膦)二乙酰基乙酰丙酮镍)。乙酰丙酮铁(Ferric acetylacetonate，FeAA)也是合适的催化剂，因为其具有相对稳定性、良好的催化活性和无毒性。在一个方面中，金属乙酰丙酮酸盐通过在诸如二丙二醇或其他含羟基的组分的合适溶剂中预溶解来方便地添加，然后使其参与反应并成为最终产物的一部分。基于含活性氢的组分的总重量，反应性组合物中存在的催化剂的量可以为0.03重量％至3重量％。在一个方面中，使用如美国专利第7,338,983号中描述的延迟作用催化剂和方法来形成泡沫。

反应性组合物可以包含可以使反应性组合物在固化之前稳定的表面活性剂。表面活性剂可以包括有机硅表面活性剂。有机硅可以为包含以下或基本上由以下组成的共聚物：硅酸盐与三甲基甲硅烷氧基单元的摩尔比为0.8:1至2.2:1或1:1至2.0:1的SiO₂(硅酸盐)单元和(CH3)₃SiO_0.5(三甲基甲硅烷氧基)单元。有机硅可以包括部分交联的硅氧烷-聚氧化烯嵌段共聚物，其中硅氧烷嵌段和聚氧化烯嵌段通过硅与碳键合或通过硅与氧与碳键合而连接。基于活性氢组分的总重量，表面活性剂可以以0.5重量％至10重量％或1重量％至6重量％的量存在。

可以向反应性组合物中添加其他任选的添加剂。例如，添加剂可以包括填料(例如，三水合氧化铝、二氧化硅、滑石、碳酸钙或粘土)、染料、颜料(例如，二氧化钛或氧化铁)、抗氧化剂、抗臭氧剂、紫外线(UV)稳定剂或其他光稳定剂等、或其组合。

在生产聚氨酯泡沫的方法中，首先将用于生产泡沫的组分(即，异氰酸酯组分、含活性氢的组分、表面活性剂、催化剂、任选的发泡剂和其他添加剂)混合在一起，然后用空气使其经受机械发泡。或者，在机械发泡过程期间，可以将所述组分顺序地添加至液相中。泡沫状物的气相最特别地是空气，因为其廉价性和可容易获得性。然而，如果需要，可以使用在环境条件下为气态并且与液相的任何组分为基本上惰性的或非反应性的其他气体。这样的其他气体包括例如在环境温度下通常为气态的氮气、二氧化碳和氟碳化合物。惰性气体可以通过在高剪切设备例如在Hobart混合器或Oakes混合器中机械搅打液相而并入到液相中。气体可以如在Oakes混合器的通常操作中在压力下引入，或者其可以通过如在Hobart混合器中的搅打或拍打作用从上方的大气中被吸入。机械搅打操作具体地在不高于7千克每平方厘米(kg/cm²)至14千克每平方厘米(kg/cm²)(100磅每平方英寸(psi)至200磅每平方英寸(psi))的压力下进行。可以使用可容易获得的混合设备，并且通常不需要特殊设备。搅打到液相中的惰性气体的量由气体流量计量设备控制以产生期望密度的泡沫状物。机械搅打在Oakes混合器中进行几秒钟的时间或在Hobart混合器中进行3分钟至30分钟的时间，或者进行在所采用的混合设备中获得所期望的泡沫状物密度的时间。泡沫状物在其从机械搅打操作中出现时是基本上化学稳定且结构稳定的，但是可在环境温度例如10℃至40℃下容易地加工。

在一个方面中，第一聚合物泡沫层可以为开孔的低模量聚氨酯泡沫，所述开孔的低模量聚氨酯泡沫可以具有：50μm至250μm的如根据ASTM D 3574-95测量的平均孔尺寸；80kg/m³至481kg/m³，更优选128kg/m³至400kg/m³的密度；以及5kPa至1,035kPa，优选5kPa至500kPa的根据ASTM D3574-17确定的在25％挠度下的压缩力挠度。在一个方面中，聚氨酯泡沫还可以具有：100kPa至500kPa的根据ASTM D3574-17确定的在75％挠度下的压缩力挠度；小于15％的压缩永久变形；小于或等于3的SAG系数(由65％下的压缩力挠度除以25％下的压缩力挠度定义)；或其组合。这样的材料由亚利桑那州钱德勒市的Rogers Corporation以名称PORON销售。PORON泡沫已被配制成提供优异的特性范围，包括压缩永久变形抗性。具有良好压缩永久变形抗性的泡沫提供了缓冲并在负载下保持其原始形状或厚度持续延长的时间。

在一个方面中，可压缩聚合物泡沫层可以为热固性有机硅泡沫。有机硅泡沫可以通过水与反应性聚硅氧烷组合物中的氢化物基团之间的反应以及随后释放氢气而生产。在一个方面中，聚硅氧烷聚合物具有在25℃下100泊至1,000,000泊的粘度，并且具有诸如氢化物、甲基、乙基、丙基、乙烯基、苯基和三氟丙基的链取代基。聚硅氧烷聚合物上的端基可以为氢化物基团、羟基、乙烯基、乙烯基二有机甲硅烷氧基、烷氧基、酰氧基、烯丙基、肟基、氨氧基、异丙烯氧基、环氧基、巯基或其他已知的反应性端基。合适的有机硅泡沫还可以通过使用各自具有不同分子量(例如，双峰或三峰分子量分布)的数种聚硅氧烷聚合物来生产，如果所述组合的粘度落入以上特定值内的话。还可以使具有不同官能团或反应性基团的数种聚硅氧烷基础聚合物生产所期望的泡沫。在一个方面中，聚硅氧烷包含0.2摩尔氢化物(Si-H)基团每摩尔水。

可以使用物理发泡剂或化学发泡剂以生产有机硅泡沫，包括本文描述的物理发泡剂和化学发泡剂。化学发泡剂的其他实例包括苄醇、甲醇、乙醇、异丙醇、丁二醇和硅烷醇。在一个方面中，使用发泡方法的组合以获得具有期望特性的泡沫。例如，可以将物理发泡剂例如氯氟烃作为二次发泡剂添加至反应混合物中，其中发泡的主要方式为由于水与聚硅氧烷上的氢化物取代基之间的反应而释放的氢气。

合适的反应性有机硅组合物为1:1液体硅橡胶(liquid silicone rubber，LSR)或液体注射成型(liquid injection mold，LIM)组合物。低硬度LSR或LIM的使用引起软泡沫的形成。在一个方面中，LSR或LIM体系作为适合于以按体积计1:1的比率混合的双组分制剂提供。制剂的“A”部分包含一种或更多种具有两个或更多个烯基的聚硅氧烷并且具有小于500克每分钟(g/分钟)的挤出速率。合适的烯基例示为乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基和庚烯基，其中乙烯基是特别合适的。烯基可以键合在分子链末端、分子链上的侧位、或二者处。具有两个或更多个烯基的聚硅氧烷中的其他硅键合的有机基团例示为经取代的一价烃基和未经取代的一价烃基，例如，烷基例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基；芳基例如苯基、甲苯基和二甲苯基；芳烷基例如苄基和苯乙基；和卤代烷基例如3-氯丙基和3,3,3-三氟丙基。示例性取代基为甲基和苯基。

含烯基的聚硅氧烷可以具有直链、部分支化的直链、支链、或网络分子结构，或者可以为选自具有例示的分子结构的聚硅氧烷中的两者或更多者的混合物。含烯基的聚硅氧烷例示为：三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷共聚物；三甲基甲硅烷氧基封端的甲基乙烯基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物；三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物；二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷；二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的甲基乙烯基聚硅氧烷；二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的甲基乙烯基苯基硅氧烷；二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基乙烯基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷共聚物；二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物；二甲基乙烯基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物；包含R₃SiO_1/2和SiO_4/2单元的聚硅氧烷；包含RSiO_3/2单元的聚硅氧烷；包含R₂SiO_2/2和RSiO_3/2单元的聚硅氧烷；包含R₂SiO_2/2、RSiO_3/2和SiO_4/2单元的聚硅氧烷；以及上述聚硅氧烷中的两者或更多者的混合物。R表示经取代的一价烃基和未经取代的一价烃基，例如，烷基例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基；芳基例如苯基、甲苯基和二甲苯基；芳烷基例如苄基和苯乙基；和卤代烷基例如3-氯丙基和3,3,3-三氟丙基，条件是每分子中R基团中的至少2个为烯基。

LSR或LIM体系的“B”组分包含每分子含有至少两个硅键合的氢原子的一种或更多种聚硅氧烷并且具有小于500g/分钟的挤出速率。氢可以键合在分子链末端、分子链上的侧位、或二者处。其他硅键合的基团为例示为以下的有机基团：非烯基的经取代和未经取代的一价烃基，例如，烷基例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基；芳基例如苯基、甲苯基和二甲苯基；芳烷基例如苄基和苯乙基；和卤代烷基例如3-氯丙基和3,3,3-三氟丙基。示例性取代基为甲基和苯基。

含氢的聚硅氧烷组分可以具有直链、部分支化的直链、支链、环状、网络分子结构，或者可以为选自具有例示的分子结构的聚硅氧烷中的两者或更多者的混合物。含氢的聚硅氧烷例示为三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢聚硅氧烷、三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物、三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氢硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物、三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物、二甲基氢甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷、二甲基氢甲硅烷氧基封端的甲基氢聚硅氧烷、二甲基氢甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物、二甲基氢甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物、以及二甲基氢甲硅烷氧基封端的甲基苯基聚硅氧烷。

含氢的聚硅氧烷组分以足以使组合物固化的量，具体地以含烯基的聚硅氧烷中每烯基0.5至10个硅键合的氢原子的量添加。

有机硅组合物还包含通常作为组分“A”的一部分的催化剂例如铂以加速固化。可以使用称为氢硅烷化反应催化剂的铂和铂化合物，例如铂黑、氧化铝负载铂粉末、二氧化硅负载铂粉末、碳负载铂粉末、氯铂酸、氯铂酸的醇溶液、铂-烯烃配合物、铂-烯基硅氧烷配合物和通过使铂加成反应催化剂在热塑性树脂例如甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、有机硅等中的分散体微粒化而提供的催化剂。还可以使用催化剂的混合物。基于烯基和氢组分的组合量，有效固化本发明组合物的催化剂的量通常为铂金属的百万分之0.1至百万分之1,000(按重量计)。

还可以使用各种铂催化剂抑制剂以控制发泡和固化反应的动力学以控制有机硅泡沫的孔隙率和密度。这样的抑制剂的实例包括聚甲基乙烯基硅氧烷环状化合物和炔醇。这些抑制剂不应以破坏泡沫的方式干扰发泡和固化。抑制剂可以作为组分“A”的一部分存在。

可压缩聚合物泡沫层的有机硅的密度可以为80kg/m³至481kg/m³，更优选为160kg/m³至240kg/m³。有机硅还可以具有：10μm至500μm或50μm至250μm的如可以例如根据ASTM D3574-95测量的平均孔尺寸；5千帕(kPa)至1,035千帕(kPa)、或5kPa至500kPa的根据ASTMD3574-17确定的在25％挠度下的压缩力挠度；或其组合。用于可压缩聚合物泡沫层的有机硅还可以具有：100kPa至500kPa的根据ASTM D3574-17确定的在75％挠度下的压缩力挠度；小于15％的压缩永久变形；小于或等于3的SAG系数(由65％下的压缩力挠度除以25％下的压缩力挠度定义)；或其组合。在一个方面中，可压缩聚合物泡沫层具有前述特性中的至少两者，优选全部的组合。

如上所述，第二聚合物泡沫层具有高于第一聚合物泡沫层的密度。第二聚合物泡沫层的密度可以大于240kg/m³，更优选为350kg/m³至950kg/m³。此外，第二聚合物泡沫层被选择为向多层材料提供V0、HF1、或其组合的阻燃性等级，并且不显著影响多层材料的缓冲特性。

可以在第二聚合物泡沫层中使用各种聚合物以提供所期望的特性，包括如上所述的热塑性或热固性聚合物。优选的聚合物在所使用的厚度下是柔性的。可以使用的具体聚合物包括聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酸酐、聚芳酯、聚亚芳基醚、聚亚芳基硫醚、聚苯并唑、聚碳酸酯、聚酯(例如醇酸树脂)、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚砜、聚异氰脲酸酯、聚酰亚胺、聚(C_1-6烷基)甲基丙烯酸酯、聚((甲基)丙烯酸)、聚苯酞、聚烯烃(例如氟化聚烯烃)、聚硅氮烷、聚苯乙烯、聚硫化物、聚磺酰胺、聚磺酸酯、聚硫酯、聚三嗪、聚脲、聚乙烯醇、聚乙烯基醚、聚乙烯基卤化物、聚乙烯基酮、聚偏二氟乙烯、聚乙烯基酯、交联聚(酯)、环氧树脂、三聚氰胺、酚醛聚合物、聚氨酯、脲醛、有机硅、天然橡胶、聚氯丁二烯、三元乙丙(EPDM)橡胶、或其组合。

在一个方面中，第二聚合物泡沫层包含如上所述的聚氨酯或有机硅泡沫，当然，条件是第二聚合物泡沫层具有比第一聚合物泡沫层更高的密度。调节组合物以获得不同泡沫密度的方法是本领域已知的。

第二聚合物泡沫层中可以存在任选的添加剂。例如，添加剂可以包括填料(例如，三水合氧化铝、二氧化硅、滑石、碳酸钙、或粘土)、染料、颜料(例如，二氧化钛或氧化铁)、抗氧化剂、抗臭氧剂、紫外线(UV)稳定剂或其他光稳定剂等、或其组合。

第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层各自包含阻燃添加剂组合物。

这些阻燃添加剂组合物可以包括增加多层材料的燃烧抵抗性，特别地例如由UL94测试的火焰蔓延抵抗性的任何化合物或颗粒添加剂。一些有用的阻燃剂包括在暴露于火焰时通过跨试样的表面形成炭层而起作用的那些。其他阻燃剂包括通过在阻燃化合物的热分解时释放水而起作用的那些。组合物中可以存在阻燃增效剂，例如氧化锑。

在一个方面中，第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层中的每一者中包含的阻燃添加剂组合物独立地包含金属氢氧化物、金属氧化物、金属硼酸盐、金属碳酸盐、三聚氰胺(例如，三聚氰胺氰脲酸酯/盐、三聚氰胺磷酸酯/盐、三聚氰胺聚磷酸酯/盐等)、卤代芳族化合物(例如，溴化化合物)、胍、炭黑、可膨胀石墨、纳米粘土、含有机磷的化合物(例如，芳族氧化膦、芳族磷酸酯/盐、次膦酸、次膦酸酯/盐、磷腈、磷杂菲氧化物(例如10-二氢-9-氧杂-10磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和10-(2,5-二羟基苯基)-10-H-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB))、硅氮烷、Rimar盐、或其组合。

示例性金属氢氧化物阻燃剂包含铝、镁、锌、硼、钙、镍、钴、锡、钼、铜、铁、钛、或其组合，例如氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铁等。示例性金属氧化物阻燃剂包括氧化锑、三氧化锑、五氧化锑、氧化铁、氧化钛、氧化锰、氧化镁、氧化锆、氧化锌、氧化钼、氧化钴、氧化铋、氧化铬、氧化锡、氧化镍、氧化铜、氧化钨等。示例性金属硼酸盐阻燃剂包括硼酸锌、偏硼酸锌、偏硼酸钡等。示例性金属碳酸盐阻燃剂包括碳酸锌、碳酸镁、碳酸钙、碳酸钡等。

示例性含卤素阻燃剂包括芳族溴化阻燃剂或芳族氯化阻燃剂，例如三溴新戊醇、三(2-氯异丙基)磷酸酯、三(二氯丙基)磷酸酯、氯化烷基磷酸酯、卤代芳基酯/芳族磷酸酯共混物、五溴苄基烷基醚、溴化环氧树脂、烷基化三苯基磷酸酯、或其组合。然而，在一个方面中，阻燃组合物不包括卤代阻燃剂。

示例性芳族含磷阻燃剂包括：芳族磷酸酯，例如二苯基季戊四醇二磷酸酯、苯基双(十二烷基)磷酸酯、苯基双(新戊基)磷酸酯、苯基双(3,5,5'-三甲基己基)磷酸酯、乙基二苯基磷酸酯、2-乙基己基二(对甲苯基)磷酸酯、双(2-乙基己基)对甲苯基磷酸酯、磷酸三甲苯酯、双(2-乙基己基)苯基磷酸酯、三(壬基苯基)磷酸酯、双(十二烷基)对甲苯基磷酸酯、二丁基苯基磷酸酯、2-氯乙基二苯基磷酸酯、对甲苯基双(2,5,5'-三甲基己基)磷酸酯、2-乙基己基二苯基磷酸酯等；次膦酸、次膦酸酯/盐、或者其锌或铝金属盐，例如二次膦酸、二甲基次膦酸、乙基甲基次膦酸、二乙基次膦酸；芳族氧化膦，为异丁基双(羟基烷基)氧化膦和1,4-二亚异丁基-2,3,5,6-四羟基-1,4-二膦氧化物或1,4-二亚异丁基-1,4-二磷酰基-2,3,5,6-四羟基环己烷。这样的化合物是本领域已知的，并且可商购的含磷化合物的实例包括可以商品名NH1197(Chemtura Corporation)、NH1511(Chemtura Corporation)、NCENDX P-30(Albemarle)、HOSTAFLAM OP5500(Clariant)、HOSTAFLAM OP910(Clariant)、EXOLIT 935(Clariant)、以及CYAGUARD RF 1204、CYAGUARD RF 1241和CYAGUARD RF 1243R(Cytec Industries)获得的那些。在一个方面中，可以使用可以为三聚氰胺涂覆的、硅烷涂覆的或未涂覆的聚磷酸铵。

在一个方面中，第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层二者可以包含复数个可膨胀石墨颗粒。在一个方面中，仅第二聚合物泡沫层包含复数个可膨胀石墨颗粒(也称为可膨胀片状石墨(expandable flake graphite)、膨胀片状石墨(intumescent flakegraphite)、或可膨胀片(expandable flake))。可膨胀石墨颗粒可以嵌入有嵌入物例如卤素、碱金属、硫酸盐、硝酸盐、各种有机酸、铝氯化物、铁氯化物、其他金属卤化物、砷硫化物、铊硫化物等、或其组合。在一个方面中，可膨胀石墨不包含卤代嵌入物。基于第二聚合物泡沫层的总重量，复数个可膨胀石墨颗粒可以以10重量％至50重量％的量存在于第二聚合物泡沫层中。

可膨胀石墨可以具有30μm至1.5mm，优选50μm至1.0mm，更优选180μm至850μm的均值或平均尺寸，例如直径。例如，可膨胀石墨可以具有例如至少30μm，优选至少180μm，更优选至少300μm的均值或平均尺寸，例如直径。基于可膨胀石墨的重量，可膨胀石墨可以包含75重量％至99重量％的碳含量。基于可膨胀石墨的总重量，可膨胀石墨可以包含高至8重量％、或2.6重量％至5.0重量％，优选3.0重量％至3.5重量％的硫含量。可膨胀石墨的膨胀比(mL/g)可以为10:1至500:1。例如，膨胀比(mL/g)可以为20:1至450:1，优选为30:1至400:1，更优选为50:1至350:1。可膨胀石墨的膨胀开始的温度(也称为起始温度或膨胀温度)可以为100℃至250℃。例如，起始温度可以为160℃至225℃，优选为180℃至200℃。

第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层可以使用本领域任何合适的方法例如通过铸塑、模制、压延等来制备。阻燃组合物可以分散在第一聚合物泡沫层或第二聚合物泡沫层的聚合物中，作为单独的层设置在第一聚合物泡沫层或第二聚合物泡沫层上，或者二者。例如，阻燃组合物可以并入到用于形成第一聚合物泡沫层或第二聚合物泡沫层的组合物中，或者可以涂覆在第一聚合物泡沫层或第二聚合物泡沫层上(在固化之前或之后涂覆，如果为热固性聚合物的话)以形成膜。当为单独的膜时，阻燃组合物可以设置在第二聚合物泡沫层的与第一聚合物泡沫层相对的侧上、设置在第一聚合物泡沫层的与第二聚合物泡沫层相对的侧上、设置在第一聚合物泡沫层与第二聚合物泡沫层之间、或其组合。

在一个方面中，阻燃组合物不作为将增加第一聚合物泡沫层或第二聚合物泡沫层的厚度的单独的膜存在。例如，可以将阻燃组合物浸渍到第一聚合物泡沫层或第二聚合物泡沫层中并在其中形成膜并涂覆孔的内表面，因为这样的膜将不会显著增加膜的厚度。例如，可以用包含阻燃组合物的液体组合物使泡沫饱和，然后将其干燥以除去溶剂。如果通过这样的浸涂的浸渍法将阻燃组合物沉积在泡沫上，则不仅在表面上，而且在泡沫内可以存在增加的量。

用于制备多层材料的方法包括本领域已知的那些。例如，一个方面，多层材料可以通过单独制造第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层，然后在有效地使所述层粘合的条件(例如利用热和压力进行层合)下使所述层接触来制备。可以在层之间使用粘合剂。优选地不存在粘合剂，使得多层材料的厚度不显著增加。如果在第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层中的一者或二者中使用热固性塑料，则各层可以单独地制造并且将一者或二者部分地固化(B-阶段)。然后可以将层接触并完全固化(例如，通过热或通过热和压力)以在多层材料的层之间提供粘合性。

在另一个方面中，可以预先制造第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层中的一者，然后将其用作用于制造另一个层的基底。例如，可以将用于形成第一聚合物泡沫层的反应性组合物铸塑到预先形成的第二聚合物泡沫层的表面上，然后固化以提供多层材料。相反，可以制造第一聚合物泡沫层，然后可以将用于形成第二聚合物泡沫层的组合物铸塑或涂覆到第一聚合物泡沫层上以提供多层材料。聚合物泡沫层可以以4密耳(0.1mm)或更大的厚度铸塑。涂覆可以例如通过喷涂、浸涂、流涂、辊涂等来完成。

在又一个方面中，可以同时制造第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层。例如，可以将用于形成各个层的反应性组合物同时铸塑或共挤出以形成多个层，然后使其固化以提供多层材料。在固化之前，泡沫之间可以发生一些混合以在固化之后在各个层之间形成互混区。或者，在第一聚合物泡沫层与第二聚合物泡沫层之间不形成互混区，即，第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层为单独的层。例如，在铸塑或共挤出期间，可以在层之间插入柔性纱布的层以在多层材料层之间提供较高的分离。

在一个方面中，在如上所述的制造之后，可以在多层材料上形成包含阻燃组合物的膜，例如通过泡沫层的浸渍。

多层材料的平均密度可以为50千克每立方米(kg/m³)至1,000千克每立方米(kg/m³)，优选为50kg/m³至500kg/m³，更优选为100kg/m³至250kg/m³。密度可以根据ASTM D3574-95，测试A确定。

多层材料的根据ASTM D3574-17确定的在25％挠度下的压缩力挠度可以为5kPa至1,035kPa，优选为5kPa至500kPa、或25kPa至250kPa、或25kPa至80kPa。“25％下的压缩力挠度”是指将多层材料物理压缩25％所需的载荷。

多层材料的在75％挠度下的压缩力挠度可以为100kPa至500kPa、或200kPa至300kPa。

多层材料的SAG系数可以小于或等于3，其中SAG系数由65％下的压缩力挠度除以25％下的压缩力挠度定义。

多层材料的根据ASTM D3574-95，测试D在23℃或70℃下确定的在50％挠度下的压缩永久变形可以为0％至15％、或0％至5％。

在一个方面中，多层材料可以包括：根据ASTM D3574-17确定的在25％挠度下的压缩力挠度为5kPa至1,035kPa的可压缩聚氨酯泡沫层；以及设置在第一聚合物泡沫层的第一侧上的第二聚合物泡沫层，各自任选地包含复数个可膨胀石墨颗粒，以及其中多层材料具有V0、HF1、或其组合的UL-94等级。多层材料的厚度可以为3.5mm或更小。在25％挠度下的压缩力挠度可以为5kPa至500kPa、或5kPa至80kPa。第一聚合物泡沫层例如聚氨酯泡沫层的根据ASTM D3574-17确定的在75％挠度下的压缩力挠度可以为100kPa至500kPa、或200kPa至300kPa。

多层材料是薄且轻质的，并且还提供了缓冲和阻燃特性的良好组合。因此，多层材料在电子设备中是有用的。可以包含多层泡沫的电子设备包括电视、收音机、计算机、医疗仪器、商用机器、通信设备等。该多层材料在手持式电子设备例如蜂窝式电话、个人数字助理等中是尤其有用的。多层材料可以用于其他应用例如天线或电池(例如Li离子电池)。

以下实施例仅为说明性的，并且不旨在限制本发明关于本文阐述的装置、材料、条件或工艺参数的公开内容。

实施例

以下实施例证明了阻燃多层材料的阻燃性。

使用如美国专利第7,338,983号中所述的配方和方法，特别是该专利的根据实施例1和2的配方和根据实施例3的方法来制造用于多层材料的聚氨酯泡沫。

阻燃性根据题为“用于塑料材料的可燃性的测试，UL94(Tests for Flammabilityof Plastic Materials,UL94.)”的保险商实验室公告94的步骤确定。根据该步骤，基于在规定样品厚度下针对五个样品获得的测试结果，可以将材料分类为V1、或V0、HF1、或其组合。以下描述了这些可燃性分类中的每一者。

用于获得V1和V2的等级的标准如下：在放置成使得其长轴与火焰成180度的样品中，在将点火火焰移除之后燃烧和/或阴燃的平均时间不超过二十五秒，以及对于V1等级，垂直放置的样品不产生点燃脱脂棉的燃烧颗粒的滴出物。V2的标准与V1相同，不同之处在于产生滴出物。

用于获得V0的等级的标准如下。在放置成使得其长轴与火焰成180度的样品中，在将点火火焰移除之后燃烧和/或阴燃燃烧的平均时间不超过五秒并且垂直放置的样品不产生点燃脱脂棉的燃烧颗粒的滴出物，并且在火焰之后或发光之后没有试样燃烧至固定夹具。

HF1和HF2为适用于低密度泡沫材料的分类。用于获得HF1的等级的标准为：燃烧在2秒内停止；余辉(afterglow)小于30秒；没有燃烧滴出物，而用于获得HF2的等级的标准为：燃烧在3秒内停止；余辉小于30秒；产生燃烧滴出物。

比较例1至10

根据题为“用于塑料材料的可燃性的测试，UL94”的保险商实验室公告94的步骤，针对V0的等级对不同密度和厚度的柔性聚氨酯泡沫进行测试。结果可以见于表1中。

表1

实施例1至3

根据题为“用于塑料材料的可燃性的测试，UL94”的保险商实验室公告94的步骤，针对V0的等级对由不同密度和厚度的柔性聚氨酯泡沫和阻燃聚氨酯层构成的多层材料进行测试。结果可以见于表2中。表2中列出的密度和厚度针对作为整体的多层材料。

表2

如从上表中的数据可以看出，泡沫层的合适组合可以提供整体密度和厚度(例如，14.4PCF(231kg/m³)的密度和0.077英寸(2.0mm)的厚度)的组合以及所得期望的阻燃性。

以下阐述了本公开内容的多种非限制性方面。

方面1：多层材料，所述多层材料包括：第一聚合物泡沫层，所述第一聚合物泡沫层具有小于481kg/m³(30磅/英尺³)的密度、5kPa至1,035kPa的根据ASTM D3574-17确定的在25％挠度下的压缩力挠度、和小于3.5毫米(130密耳)的厚度；以及第二聚合物泡沫层，所述第二聚合物泡沫层设置在所述第一聚合物泡沫层的第一侧上，其中所述第二聚合物泡沫层具有：大于240kg/m³(15磅/英尺³)的密度，其中所述第二聚合物泡沫层的密度为所述第一聚合物泡沫层的密度的至少两倍，和小于0.3毫米(11.8密耳)的厚度，其中所述第一聚合物泡沫层的厚度为所述第二聚合物泡沫层的厚度的至少两倍；其中所述第一聚合物泡沫层和所述第二聚合物泡沫层各自包含阻燃组合物，以及其中所述多层材料具有3.5毫米(130密耳)或更小的厚度和V1，优选V0、HF1、或其组合的UL-94等级。

方面2：方面1的所述多层材料，其中所述第一聚合物泡沫层具有：80kg/m³至481kg/m³(5磅/英尺³至30磅/英尺³)、或128kg/m³至400kg/m³(8磅/英尺³至25磅/英尺³)、或160kg/m³至288kg/m³(10磅/英尺³至18磅/英尺³)、或192kg/m³至288kg/m³(12磅/英尺³至18磅/英尺³)的密度；和5kPa至500kPa的根据ASTM D3574-17确定的在25％挠度下的压缩力挠度。

方面3：前述方面中的任一者的所述多层材料，其中所述第一聚合物泡沫层的厚度为0.1毫米至小于3.5毫米(0.04英寸至小于0.14英寸)、或0.1毫米至3.3毫米(0.04英寸至0.13英寸)、或0.1毫米至3毫米(0.04英寸至0.11英寸)。

方面4：前述方面中的任一者的所述多层材料，其中所述第一聚合物泡沫层还具有：5kPa至1,035kPa，优选5kPa至500kPa的根据ASTM D3574-17确定的在25％挠度下的压缩力挠度；100kPa至500kPa的根据ASTM D3574-17确定的在75％挠度下的压缩力挠度；0％至15％的根据ASTM D3574-95，测试D在23℃或70℃下确定的在50％挠度下的压缩永久变形；或其组合。

方面5：方面1的所述多层材料，其中所述第一聚合物泡沫层和所述第二聚合物泡沫层各自独立地包含聚缩醛、聚(C_1-6烷基)丙烯酸酯、聚丙烯酸类、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酸酐、聚芳酯、聚亚芳基醚、聚亚芳基硫醚、聚苯并唑、聚碳酸酯、聚酯、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚砜、聚异氰脲酸酯、聚酰亚胺、聚(C_1-6烷基)甲基丙烯酸酯、聚((甲基)丙烯酸)、聚苯酞、聚烯烃(例如氟化聚烯烃)、聚硅氮烷、聚苯乙烯、聚硫化物、聚磺酰胺、聚磺酸酯、聚硫酯、聚三嗪、聚脲、聚乙烯醇、聚乙烯基醚、聚乙烯基卤化物、聚乙烯基酮、聚偏二氟乙烯、聚乙烯基酯、交联聚(酯)、环氧树脂、三聚氰胺、酚醛聚合物、聚氨酯、脲醛、有机硅、天然橡胶、聚氯丁二烯、三元乙丙(EPDM)橡胶、或其组合；优选地其中所述第一聚合物泡沫层和所述第二聚合物泡沫层各自独立地包含环氧树脂、聚氨酯、或其组合。

方面6：前述方面中的任一者的所述多层材料，其中所述第一聚合物泡沫层包含聚氨酯泡沫。

方面7：前述方面中的任一者的所述多层材料，其中所述第二聚合物泡沫的密度为240kg/m³至1,000kg/m³(15磅/英尺³至62磅/英尺³)、或288kg/m³至1,000kg/m³(18磅/英尺³至62磅/英尺³)、或350kg/m³至950kg/m³(22磅/英尺³至59磅/英尺³)、或400kg/m³至950kg/m³(25磅/英尺³至59磅/英尺³)。

方面8：方面7的所述多层材料，其中所述第二聚合物泡沫层包含聚氨酯泡沫。

方面9：前述方面中的任一者的所述多层材料，其中所述第一聚合物泡沫层和所述第二聚合物泡沫层中的每一者的所述阻燃组合物独立地包含金属氢氧化物、金属氧化物、金属硼酸盐、金属碳酸盐、三聚氰胺、卤代芳族化合物、胍、炭黑、可膨胀石墨、纳米粘土、含有机磷的化合物、硅氮烷、Rimar盐、或其组合。

方面10：前述方面中的任一者的所述多层材料，其中可压缩泡沫层和阻燃层中的每一者的所述阻燃组合物独立地不包含卤代阻燃剂或锑化合物。

方面11：前述方面中的任一者的所述多层材料，所述多层材料具有：80kg/m³至1,000kg/m³(5磅/英尺³至62磅/英尺³)、128kg/m³至500kg/m³(8磅/英尺³至31磅/英尺³)、或160kg/m³至400kg/m³(10磅/英尺³至25磅/英尺³)、或192kg/m³至310kg/m³(12磅/英尺³至20磅/英尺³)的如根据ASTM D3574-95，测试A确定的密度；5kPa至1,035kPa，优选5kPa至500kPa、或25kPa至250kPa、或25kPa至80kPa的根据ASTM D3574-17确定的在25％挠度下的压缩力挠度；100kPa至500kPa、或200kPa至300kPa的在75％挠度下的压缩力挠度；0％至15％、或0％至5％的根据ASTM D3574-95，测试D在23℃或70℃下确定的在50％挠度下的压缩永久变形；或其组合。

方面12：方面11的所述多层材料，其中所述第一聚合物泡沫层包含聚氨酯。

方面13：制备方面1至12中的任一者的所述多层材料的方法，所述方法包括：形成所述第一聚合物泡沫层和所述第二聚合物泡沫层；以及使所述第一聚合物泡沫层和所述第二聚合物泡沫层在有效地使所述层粘合以形成所述多层材料的条件下接触。

方面14：制备方面1至12中的任一者的所述多层材料的方法，所述方法包括：形成所述第一聚合物泡沫层和所述第二聚合物泡沫层中的一者；以及将所述第一聚合物泡沫层和所述第二聚合物泡沫层中的另一者形成在所形成的层的表面上以提供所述多层材料。

方面15：制备方面1至12中的任一者的所述多层材料的方法，所述方法包括同时形成所述第一聚合物泡沫层和所述第二聚合物泡沫层以提供所述多层材料。

方面16：方面15的所述方法，其中同时形成所述第一聚合物泡沫层和所述第二聚合物泡沫层包括：将第一反应性聚氨酯泡沫形成组合物机械发泡；将第二反应性聚氨酯泡沫形成组合物机械发泡；同时铸塑所述第一机械发泡泡沫和所述第二机械发泡泡沫以提供经铸塑的双层；以及使所述经铸塑的双层在有效形成所述多层材料的条件下固化。

方面17：电子设备，所述电子设备包含方面1至12中的任一者的所述多层材料，优选地其中所述设备为手持式电子设备。

所述组合物、方法和设备可以替代地包括本文公开的任何合适的材料、步骤、或组分，由本文公开的任何合适的材料、步骤、或组分组成，或者基本上由本文公开的任何合适的材料、步骤、或组分组成。所述组合物、方法和设备可以另外地或替代地被配制成没有或基本上不含对于实现所述组合物、方法和设备的功能或者目的不是另外必需的任何材料(或物质)、步骤、或组分。

没有数量词修饰的术语不表示限制数量，而是表示存在所提及的项目中的至少一者。除非通过上下文另外明确指出，否则术语“或”意指“和/或”。在整个说明书中提及“一个方面”、“另一个方面”等意指结合所述方面描述的特定要素(例如，特征、结构、步骤或特性)包括在本文描述的至少一个方面中，并且可以存在或可以不存在于其他方面中。此外，应理解，所描述的要素可以在各个方面中以任何合适的方式组合。

当一个要素例如层被称为在另一要素“上”时，其可以直接在另一要素上或者还可以存在中间要素。相比之下，当要素被称为“直接”在另一要素“上”时，不存在中间要素。层可以设置在要素的表面的一部分上或要素的整个表面上或者直接设置在要素的表面的一部分上或要素的整个表面上。

除非本文相反地指出，否则所有测试标准均为在本申请的申请日(或者，如果要求优先权的话，则为其中出现测试标准的最早优先权申请的申请日)之前生效的最新标准。

如本文所使用的，颗粒的“直径”是指球的直径或者由颗粒尺寸分析仪或由电子显微术分析的二维图像(例如使用诸如Image J的程序分析的透射电子显微术图像)获得的等效直径。在一个方面中，“尺寸”是指单个颗粒的尺寸或者颗粒或颗粒群的(例如，平均或中值)平均尺寸。

涉及同一组分或特性的所有范围的端点包括端点，可独立地组合，并且包括所有中间点和范围。如本文所使用的术语“第一”、“第二”等，“初级”、“次级”等不表示任何顺序、量或重要性，而是用于将一种要素与另一者区分开。术语“其组合”或“至少一者”为开放性的，并且意指列表独立地包括各个要素，以及该列表中的两个或更多个要素的组合，以及该列表中的至少一个要素与未命名的相似要素的组合。此外，术语“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。

除非另有限定，否则本文所使用的技术术语和科学术语具有与本公开内容所属领域的技术人员通常理解的相同的含义。

使用标准命名法描述化合物。例如，未被任何指定基团取代的任何位置被理解为其化合价被所示的键、或氢原子填充。不在两个字母或符号之间的破折号(“-”)用于表示取代基的连接点。例如，-CHO通过羰基的碳连接。

所有引用的专利、专利申请和其他参考文献通过引用整体并入本文。然而，如果本申请中的术语与并入的参考文献中的术语矛盾或冲突，则来自本公开内容的术语优先于来自并入的参考文献的冲突术语。

虽然已经描述了特定方面，但是对申请人或本领域其他技术人员而言，可以想到目前无法预见或可能目前无法预见的替代方案、修改方案、变化方案、改进方案和实质等同方案。因此，所提交的和可能被修改的所附权利要求旨在涵盖所有这样的替代方案、修改方案、变化方案、改进方案和实质等同方案。

Claims (17)

1.一种多层材料，包括：

第一聚合物泡沫层，所述第一聚合物泡沫层具有：

小于481kg/m³(30磅/英尺³)的密度，

5kPa至1,035kPa的根据ASTM D3574-17确定的在25％挠度下的压缩力挠度，和

小于3.5毫米(130密耳)的厚度；以及

第二聚合物泡沫层，所述第二聚合物泡沫层设置在所述第一聚合物泡沫层的第一侧上，

其中所述第二聚合物泡沫层具有：

大于240kg/m³(15磅/英尺³)的密度，其中所述第二聚合物泡沫层的密度为所述第一聚合物泡沫层的密度的至少两倍，和

小于0.3毫米(11.8密耳)的厚度，其中所述第一聚合物泡沫层的厚度为所述第二聚合物泡沫层的厚度的至少两倍；

其中所述第一聚合物泡沫层和所述第二聚合物泡沫层各自包含阻燃组合物，以及

其中所述多层材料具有：

3.5毫米(130密耳)或更小的厚度，和

V1，优选V0、HF1、或其组合的UL-94等级。

2.根据权利要求1所述的多层材料，其中所述第一聚合物泡沫层具有：

80kg/m³至481kg/m³(5磅/英尺³至30磅/英尺³)、或128kg/m³至400kg/m³(8磅/英尺³至25磅/英尺³)、或160kg/m³至288kg/m³(10磅/英尺³至18磅/英尺³)、或192kg/m³至288kg/m³(12磅/英尺³至18磅/英尺³)的密度；和

5kPa至500kPa的根据ASTM D3574-17确定的在25％挠度下的压缩力挠度。

3.根据前述权利要求中任一项所述的多层材料，其中所述第一聚合物泡沫层的厚度为0.1毫米至小于3.5毫米(0.04英寸至小于0.14英寸)、或0.1毫米至3.3毫米(0.04英寸至0.13英寸)、或0.1毫米至3毫米(0.04英寸至0.11英寸)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的多层材料，其中所述第一聚合物泡沫层还具有：

5kPa至1,035kPa，优选5kPa至500kPa的根据ASTM D3574-17确定的在25％挠度下的压缩力挠度；

100kPa至500kPa的根据ASTM D3574-17确定的在75％挠度下的压缩力挠度；

0％至15％的根据ASTM D3574-95，测试D在23℃或70℃下确定的在50％挠度下的压缩永久变形；或者

其组合。

5.根据权利要求1所述的多层材料，

其中所述第一聚合物泡沫层和所述第一聚合物泡沫层各自独立地包含聚缩醛、聚(C_1-6烷基)丙烯酸酯、聚丙烯酸类、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酸酐、聚芳酯、聚亚芳基醚、聚亚芳基硫醚、聚苯并唑、聚碳酸酯、聚酯、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚砜、聚异氰脲酸酯、聚酰亚胺、聚(C_1-6烷基)甲基丙烯酸酯、聚((甲基)丙烯酸)、聚苯酞、聚烯烃(例如氟化聚烯烃)、聚硅氮烷、聚苯乙烯、聚硫化物、聚磺酰胺、聚磺酸酯、聚硫酯、聚三嗪、聚脲、聚乙烯醇、聚乙烯基醚、聚乙烯基卤化物、聚乙烯基酮、聚偏二氟乙烯、聚乙烯基酯、交联聚(酯)、环氧树脂、三聚氰胺、酚醛聚合物、聚氨酯、脲醛、有机硅、天然橡胶、聚氯丁二烯、三元乙丙(EPDM)橡胶、或其组合；

优选地，其中所述第一聚合物泡沫层和所述第一聚合物泡沫层各自独立地包含环氧树脂、聚氨酯、或其组合。

6.根据前述权利要求中任一项所述的多层材料，其中所述第一聚合物泡沫层包含聚氨酯泡沫。

7.根据前述权利要求中任一项所述的多层材料，其中所述第二聚合物泡沫的密度为240kg/m³至1,000kg/m³(15磅/英尺³至62磅/英尺³)、或288kg/m³至1,000kg/m³(18磅/英尺³至62磅/英尺³)、或350kg/m³至950kg/m³(22磅/英尺³至59磅/英尺³)、或400kg/m³至950kg/m³(25磅/英尺³至59磅/英尺³)。

8.根据权利要求7所述的多层材料，其中所述第二聚合物泡沫层包含聚氨酯泡沫。

9.根据前述权利要求中任一项所述的多层材料，其中所述第一聚合物泡沫层和所述第二聚合物泡沫层中的每一者的所述阻燃组合物独立地包含金属氢氧化物、金属氧化物、金属硼酸盐、金属碳酸盐、三聚氰胺、卤代芳族化合物、胍、炭黑、可膨胀石墨、纳米粘土、含有机磷的化合物、硅氮烷、Rimar盐、或其组合。

10.根据前述权利要求中任一项所述的多层材料，其中可压缩泡沫层和阻燃层中的每一者的所述阻燃组合物独立地不包含卤代阻燃剂或锑化合物。

11.根据前述权利要求中任一项所述的多层材料，具有：

5kPa至1,035kPa，优选5kPa至500kPa、或25kPa至250kPa、或25kPa至80kPa的根据ASTMD3574-17确定的在25％挠度下的压缩力挠度；

100kPa至500kPa、或200kPa至300kPa的在75％挠度下的压缩力挠度；

0％至15％、或0％至5％的根据ASTM D3574-95，测试D在23℃或70℃下确定的在50％挠度下的压缩永久变形；或者

其组合。

12.根据权利要求11所述的多层材料，其中所述第一聚合物泡沫层包含聚氨酯。

13.一种制备根据权利要求1至12中任一项所述的多层材料的方法，所述方法包括：

形成第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层；以及

使所述第一聚合物泡沫层和所述第二聚合物泡沫层在有效地使所述层粘合以形成所述多层材料的条件下接触。

14.一种制备根据权利要求1至12中任一项所述的多层材料的方法，所述方法包括：

形成第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层中的一者；以及

将所述第一聚合物泡沫层和所述第二聚合物泡沫层中的另一者形成在所形成的层的表面上以提供所述多层材料。

15.一种制备根据权利要求1至12中任一项所述的多层材料的方法，所述方法包括：

同时形成第一聚合物泡沫层和第二聚合物泡沫层以提供所述多层材料。

16.根据权利要求15所述的方法，其中同时形成所述第一聚合物泡沫层和所述第二聚合物泡沫层包括：

将第一反应性聚氨酯泡沫形成组合物机械发泡；

将第二反应性聚氨酯泡沫形成组合物机械发泡；

同时铸塑第一机械发泡泡沫和第二机械发泡泡沫以提供经铸塑的双层；以及

使所述经铸塑的双层在有效形成所述多层材料的条件下固化。

17.一种电子设备，包含根据权利要求1至12中任一项所述的多层材料，优选地其中所述设备为手持式电子设备。