[发明专利]改善性能的阻燃性天然纤维填充的热塑性塑料

说明书

本申请按照Title 35 U.S.C.§119，要求了2006年9月25日提交的名为 “改善性能的阻燃性天然纤维填充的热塑性塑料”的美国专利临时申请号60 /847,298的优先权。

背景技术

1、发明领域

本发明涉及包括卤化阻燃剂与增效剂和成炭剂(char former)的阻燃剂体 系，该体系与增容剂结合用于纤维素填充的树脂以增强物理性能，提高其耐水 萃取性以及为了阻燃性通过选择合适混合物来增加长期耐久性。具体地，本发 明涉及与增容剂结合用于树脂，包括聚烯烃，填料，和木材填充(wood-filled) 的聚烯烃的溴化和氯化阻燃添加剂以及增效剂和成炭剂，以及阻燃剂和填料的 使用方法。

2、相关技术的叙述

天然纤维填充的热塑性塑料，特别是木材填充的聚烯烃，被广泛用于制备 户外使用的制品。这些户外用途包括应用如露台表面、扶手体系、围墙、铁路 轨枕以及风景木材。其中许多应用中，天然纤维-热塑性塑料复合材料处于“城 市荒地交界域”，该位置是建筑物坐落于或靠近荒地的区域。

在它们的使用期限内，制品可以暴露于荒地中产生的灌木丛和其它土地焚 烧。因为用于这些复合材料的热塑性塑料和天然纤维本身是易燃的，许多州及 地方的建筑法和消防组织正考虑或已经制定了规章制度，规定在城市荒地交界 域的外部应用中使用阻燃的建筑材料。例如，加利福尼亚州消防组织已经制定 了Urban Wildland Interface Building Test Standards(城市荒地交界域建 筑物检验标准)12-7A-5，它记载了与主要结构靠得很近的露台和其它水平面附 属建筑物暴露于直接火焰和燃烧着的木头时的性能要求。

天然纤维-热塑性塑料复合材料的制造商现在面临着为使产品适用于城市 荒地交界域而使它们的产品阻燃的需要。阻燃性可以通过添加市场上可买到的 阻燃添加剂如三水合铝(ATH)、氢氧化镁、具有大量增效剂和成炭剂的基于卤素 的化合物以及基于磷的化合物与增效剂和成炭剂来得到。

阻燃剂被添加到聚合物树脂中以降低它们的可燃性。此类添加剂可以不利 地影响聚合物并且防碍在聚合物基质内部其与填料的结合。这些不良结果是由 未增容的填料或阻燃剂/增效剂/成炭剂的空隙和区域(domain)或其它对聚合 物性质有害的作用或通过不利地影响最终聚合物组合物形成的加工步骤引起 的。

该产业缺乏在树脂，包括聚烯烃，合金，与其它聚合物的共混物，以及抗 冲改性剂中的增容的和阻燃的木材聚合物复合材料，其为加工提供合乎需要的 热稳定性、阻燃和成炭的效率，并且降低对最终聚合物或其加工步骤的不利影 响。

发明概述

本发明涉及包括溴化阻燃剂和氯化阻燃剂与增效剂和成炭剂的阻燃剂体 系，该体系与增容剂结合用于纤维素纤维填充的树脂以增强物理性能以及提高 其耐水萃取性和长期耐久性。本发明理想的实施方案涉及与增容剂结合用于树 脂，包括聚烯烃，填料，和木材填充的聚烯烃的溴化和氯化阻燃剂添加剂、增 效剂和成炭剂，以及该阻燃剂和填料的制备和使用方法。

本发明的优选实施方案包括木材-塑料复合材料组合物，该组合物包括天 然纤维、热塑性烯属聚合物或共聚物；偶联剂；一种或多种阻燃剂；以及一种 或多种增效剂。本发明的另一个实施方案还包括在木材-塑料组合物中的成炭 剂。

优选实施方案的详细说明

本发明包括纤维素纤维-塑料复合材料组合物，该组合物包括天然纤维； 热塑性烯属聚合物或共聚物；偶联剂；一种或多种阻燃剂；以及一种或多种增 效剂。本发明的另一个实施方案还包括在木材-塑料复合材料组合物中的成炭 剂。

优选地，本发明包括与偶联剂结合地用于基于聚烯烃的木材聚合物复合材 料中以获得预料不到的阻燃性、物理性能以及长期耐久性的一种或多种溴化或 氯化阻燃剂，一种或多种增效剂以及一种或多种成炭剂。

以下实施例记载了本发明在一个实施方案中使用含有马来酸酐官能化的聚 丙烯偶联剂和十溴代苯乙烷/氧化锑阻燃剂混合物的木材填充的聚丙烯。然而， 本发明还包括使用其它偶联剂以及阻燃剂的其它天然纤维-热塑性塑料复合材 料。

优选用于本发明的热塑性塑料包括选自由高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚 乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯和丙烯共聚物、SAN、聚苯乙烯、 ABS、EVA、聚酰胺及其混合物组成的组的组分。