[发明专利]阻燃组合物

说明书

本发明提供一种阻燃组合物及其制备方法以及其用途。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年5月28日提交的第62/921,013号美国临时申请的优先权的权益，该申请的内容通过引用以其整体并入本文，用于所有目的。

技术领域

本公开涉及一种阻燃组合物、其制备方法以及包括所述阻燃组合物的制品，例如杆、梁、管、软管、非管状型材和板。

背景技术

阻燃材料可以提供高达1,000℃的热保护。可以对基材(例如木材，各种金属，例如铜、铝和钢等，以及各种类型的塑料，例如PVC、PET和PA6)进行处理以使其具备阻燃性。

常规阻燃组合物可以包括一种或多种基于卤素的阻燃材料，例如溴化聚苯乙烯或溴化苯醚(brominated phenylene oxide)；基于磷的材料，例如磷元素、膦酸酯、亚磷酸盐、磷酸盐和聚磷酸盐；基于氮的材料，例如三聚氰胺及其盐；泡沸剂，所述泡沸剂可以包括酸源(例如聚磷酸铵)、碳化剂(例如多元醇)和发泡剂(例如三聚氰胺)；以及无机添加剂，例如氢氧化镁、氢氧化铝和三氧化二锑。

近年来，开发一种不使用会带来毒理学和/或环境问题的材料例如卤化材料和重金属例如锑的阻燃组合物引起了人们极大的兴趣。

其它开发研究专注于提高阻燃组合物的阻燃效率同时其保持耐候性，并减少烟雾和挥发性有机化合物(VOC)的排放。优选地，阻燃组合物还呈现以下性能：(1)减少在密闭区域例如房间中的有效氧，以在发生闪燃时窒息灭火并阻滞火；(2)提供低传热速率的涂层，以保护各种基材，尤其是在要求低重量和低成本的情况下，例如在飞机和船舶中；(3)为需要在长时间与火接触的情况下实现零火焰蔓延的低密度木材副产品、复合木材和塑料材料提供有效的膨胀阻燃涂层；(4)充分的机械性质和耐久性，以抵抗磨损、碰撞和恶劣天气；以及(5)受热之前无毒性。阻燃复合材料受热的燃烧产物也应低于现今运输标准规定的气体排放水平。

而且，在许多情况下，出于防火之外的其它原因而将阻燃复合材料应用于基材(例如木材、PVC、热塑性塑料、铝和环氧树脂)是不切实际的，因为它们缺乏必要的耐磨性、耐冲击性、耐水性以及对特定应用的其它环境因素的耐性。

由于上述因素，现有技术的阻燃组合物在火灾期间无法在足够长时间内提供足够的防火和耐热效果，因而其耐久性不足以使其具有成本效益。

因此，需要解决或克服至少一些上述需求的改进的新型阻燃组合物。优选地，所述阻燃组合物应当能够被应用于各种基材，例如铁、钢铁、不锈钢、铝和其它非铁金属、木材、胶合板、刨花板和其它木材副产品、塑料、PVC、热塑性塑料、环氧树脂和复合材料。

发明内容

本公开的目的是通过提供改进的阻燃组合物及其生产方法来克服常规阻燃组合物的至少一些缺点。

有利地，本文提供的阻燃组合物可以在室温下形成软的、柔韧的厚层，但是在加热后将转变成用于隔热和防火的硬质多孔陶瓷结构。所述阻燃组合物可以长时间承受1000℃或更高的高温，并且还能够提供足够的机械强度和电绝缘效果。

在第一方面中，本文提供一种阻燃组合物，其包含：30-50重量％的橡胶；5-10重量％的膨胀组合物(intumescent composition)，所述膨胀组合物包含磷酸盐和三聚氰胺聚合物，所述三聚氰胺聚合物通过将三聚氰胺、甲醛、双氰胺和氢氧化铝组合而形成，从而形成所述膨胀组合物；10-50重量％的陶瓷形成混合物，所述陶瓷形成混合物包含至少一种选自由以下各项组成的组的陶瓷前体：金属氧化物、金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属碳酸氢盐、金属钛酸盐、金属锆酸盐、金属硅酸盐和二氧化硅；2-10重量％的至少一种选自玻璃浆料、玻璃纤维和玻璃粉的玻璃添加剂；以及15-35重量％的层状硅酸盐纳米颗粒，其中所述橡胶任选地交联，并且其中所述阻燃组合物任选地包含1％-2％的抗氧化剂。