[发明专利]聚合物纳米复合物阻燃性发泡型涂料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及具有良好阻燃性质的无卤素阻燃性纳米复合物聚合物发泡型涂料及其制备方法和应用。

背景技术

聚合物材料的广泛应用大大增加了起火的危险。为了消除这些问题，目前使用的是含有阻燃剂的聚合物材料。

目前已知的有几类阻燃剂。

第一类阻燃剂包括卤化的阻燃剂，它们能够在燃烧过程开始时终止自由基机理。但是，卤化的阻燃剂产生不透明的蒸汽，毒性和腐蚀性气体。

第二类阻燃剂包括无机氢氧化物。含有无机氢氧化物作为阻燃剂的聚合物材料的缺点是，由于为了获得具有良好阻燃性的材料，需要使用浓度超过50重量％(以聚合物材料的总重量为基准计)的无机氢氧化物。例如，为了获得依据UL94标准归入类别V0的材料，在乙烯乙酸乙烯酯中使用70重量％的氢氧化铝。

但是，这样高浓度的无机氢氧化物是不利的，因为这样增加了材料的重量，促使所述材料的机械性质迅速下降。

第三类阻燃剂包括有机和无机磷化合物。磷通常以元素磷、无机或有机磷化合物的形式使用。

但是，包含磷化合物作为阻燃剂的聚合物材料的缺点是，在聚合物材料燃烧时它们对人和环境产生潜在的毒性。

使用磷化合物作为聚合物材料中的阻燃剂可能导致的毒性主要涉及以下几方面：

a)之后材料将释放有机磷阻燃剂的直接毒性；

b)在聚合物材料燃烧过程中气相中产生的有机磷化合物和无机磷化合物的直接毒性。

而且，包含磷化合物的阻燃剂的另一缺点是，有机磷化合物通常是神经中毒剂，其效应具有急性和慢性阶段。一些有机磷化合物的主要急性效应是抗胆碱酯酶效应，该效应抑制了胆碱酯酶的作用，因而增加了乙酰胆碱的作用。在一些专利中，该效应导致麻痹，在极端情况中甚至导致死亡。

因此，需要一种对人和环境没有毒性的阻燃性聚合物材料作为塑料、木材和金属基材的保护性发泡型涂料。

尤其需要这样一种聚合物发泡型涂料：其含有低重量百分含量的阻燃剂，具有阻燃性和良好的机械性质。

在聚合物材料中，已经知道特定的一类，其包括纳米复合物聚合物材料。

专利申请WO99/35186描述了一种纳米复合物聚合物材料的制备方法，该纳米复合物聚合物材料包含聚合物基质和掺入在该基质中的粘土。

在文献WO99/35186中，在聚合物材料中掺入层状双氢氧化物(doublehydroxide)。所述层状双氢氧化物在自然界是稀少的，但是可以使用几种合成产品，它们经过有机阴离子改性从而获得亲脂性表面。在聚合物基质中使用所述改性的粘土可以使所述粘土以纳米水平均匀地分散在聚合物基质中。文献WO 99/35186中描述的纳米复合物聚合物材料具有耐热性。

但是，现有技术中描述的纳米复合物聚合物材料不具有阻燃性。

而且，现有技术中描述的纳米复合物聚合物材料不含有阻燃剂。

因此，仍然需要具有阻燃性、机械性和阻燃剂含量低的聚合物发泡型涂料。

本发明的目的是提供一种具有阻燃性的聚合物纳米复合物发泡型涂料，该涂料对人和环境不具有毒性。

本发明的另一个目的是提供一种具有阻燃性和良好机械性质的聚合物纳米复合物发泡型涂料。

本发明的另一个目的是提供一种具有阻燃性的聚合物纳米复合物发泡型涂料，该涂料含有低重量百分含量的阻燃剂。

本发明的另一个目的是提供一种具有阻燃性的聚合物纳米复合物发泡型涂料，该涂料含有低重量百分含量的磷化合物作为阻燃剂。

申请人实现了这些目的和以下详细说明中显而易见的目的，本申请人惊奇地发现，包含聚合物基质和水滑石的聚合物纳米复合物发泡型涂料具有出乎意料的阻燃性。

而且，申请人已经发现，向包含水滑石的聚合物纳米复合物发泡型涂料中添加磷化合物可以得到水滑石-磷化合物的协同体系，能够减少聚合物材料中使用的磷化合物的量。因此，向包含聚合物基质的纳米复合物聚合物发泡型涂料中加入磷化合物可以得到阻燃性提高并且低磷化合物含量的聚合物纳米复合物发泡型涂料。

本发明的第一个目的是包含聚合物基质和水滑石的纳米复合物聚合物发泡型涂料的应用，该应用特征罗列在所附独立权利要求中。

本发明的另一个目的是包含聚合物基质、水滑石和磷化合物的纳米复合物聚合物发泡型涂料，该涂料的特征罗列在所附独立权利要求中。

本发明的另一个目的是制备包含聚合物基质、水滑石和磷化合物的纳米复合物聚合物发泡型涂料的方法，该方法的特征罗列在所附独立权利要求中。