具有改进的阻燃性和/或熔滴性质的制品制造技术

本发明专利技术公开了具有改进的火焰性质的组合物和制品，以及具有改进的熔滴性质的织物。减少的熔滴可以防止损伤。本发明专利技术公开了制备和使用此类组合物、制品和织物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年1月17日提交的美国申请No.61/928,503和2014年10月24日提交的美国申请No.62/068,189的权益，上述申请的内容以引用方式全文并入本文。
本公开涉及提供防燃和防火保护的组合物、制品和方法，包括具有改进的熔滴性质的织物。
技术介绍
阻燃性和熔滴清空是诸如织物之类的制品的两个重要的性质。阻燃剂是抵抗火灾蔓延的化学品，并且在例如热塑性塑料、纺织品和涂料中使用。通常，阻燃剂是卤化的(即溴化的)或磷酸盐基的。但是，这些阻燃剂和防火材料通常是无效的或者对环境具有不利的影响。例如卤化的阻燃剂(例如溴化的阻燃剂)对人和环境具有持续性、生物累积性和毒性。溴化的阻燃剂疑似会引起不利的神经行为影响和内分泌失调。溴化的阻燃剂还可以释放能够比火灾本身引起更多死亡的毒性气体。非卤化的阻燃剂(例如磷酸盐基阻燃剂)通常是非毒性的并且是环境友好的。但是，磷酸盐基阻燃剂往往是低效率的。通常这些磷酸盐基阻燃剂需要高的加载(即剂量/体积)，这会降低效力。这种高的剂量可以损害机械性质，由此增加施用磷酸盐基阻燃剂的织物和其他材料失效的易感性。磷酸盐基阻燃剂往往还溶出材料至表面，使材料易于着火。目前市场上常用的非卤化阻燃剂比卤化阻燃剂的效率低。例如聚合物可以包含30％至60％的磷基阻燃剂物质，其中仅15％的卤化阻燃剂可以是足够的。这种较高的百分率可以损害制品的结构整体性，并导致终产品的性质劣化。当塑料或织物暴露于火焰或火灾时，塑料或织物的熔滴也是不期望的。由于由塑料或织物形成的热的、粘性的、熔融的物质可以导致局部的且极严重的烧伤，所以穿戴者皮肤上的熔滴可以导致痛苦的肌体损伤。例如用于防御个人的聚酰胺(例如尼龙-6和尼龙-6,6)制服在暴露于火焰时，显示不期望的熔滴问题。因此，理想的是具有显示改进的阻燃性并且在暴露于火焰时能够降低熔滴的纤维、织物和其他制品。专利技术概述本专利技术公开的化合物、制品和方法满足了上述目的。在第一个方面中，提供一种组合物。所述组合物包含第一聚合物和第二聚合物。第一聚合物使用第一官能团官能化。第二聚合物使用不同于第一官能团并且与第一官能团互补的第二官能团官能化。第一聚合物和第二聚合物在暴露于火焰时通过交联形成第三聚合物。第三聚合物可以具有比第一聚合物或第二聚合物更高的分子量。这些第一和第二聚合物可以形成织物。第一官能团和第二官能团可以是反应对，例如胺和酸、胺和环氧化物、胺和酸酐、胺和异氰酸酯、胺和醛、胺和烷基卤化物、胺和烷基磺酸酯、胺和硫醇、环氧化物和酸酐、环氧化物和羟基或者环氧化物和酸。在一个实例中，第一官能团为环氧基，第二官能团为羟基或胺。第一官能团或第二官能团可以包括阻燃剂，例如磷化合物。在一些实施方案中，第一聚合物或第二聚合物的至少一者可以为聚烯烃，其包含释放水的添加剂。在某些实施方案中，第一聚合物或第二聚合物的至少一者可以具有比另一者更低的熔点，并且包含反应性交联剂，例如环氧基改性的9,10-二氢-9-氧基-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)。在第二个方面中，提供一种织物。所述织物具有多个第一纤维和多个第二纤维。第一纤维包含使用第一官能团官能化的第一聚合物。第二纤维包含使用第二官能团官能化的第二聚合物，其中所述第二官能团不同于第一官能团并且与第一官能团互补。第一聚合物和第二聚合物在暴露于火焰时通过交联而形成第三聚合物。在一些实施方案中，织物可以编织。第一纤维和第二纤维可以是不同的。例如第一纤维可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，第二纤维可以是尼龙。第一和第二纤维还可以是相同的。例如第一和第二纤维可以是尼龙。尼龙-6和尼龙-6,6为常用的尼龙，但是可以使用其他的尼龙。在一些实施方案中，第一官能团和第二官能团可以是成对的，例如胺和酸、胺和环氧化物、胺和酸酐、胺和异氰酸酯、胺和醛、胺和烷基卤化物、胺和烷基磺酸酯、胺和硫醇、环氧化物和酸酐、环氧化物和羟基或者环氧化物和酸。在某些实施方案中，第一纤维可以是在第二纤维上螺旋缠绕的。第一纤维还可以以与第二纤维相同的方向或与第二纤维垂直的方向编织。在其他的实施方案中，第一和第二纤维还可以形成双组分纤维。织物可以包含多个第三纤维。例如第三纤维可以为棉花、人造丝、羊毛、头发、丝和芳族聚酰胺(例如)的至少一者。这些第三纤维可以具有比第一纤维或第二纤维更高的熔融温度。织物还可以包含多个金属纤维或多个官能化的纳米纤维。在一个实例中，第一纤维包含使用羟基官能团官能化的尼龙和二氧化硅纳米颗粒，第二纤维包含使用环氧官能团官能化的尼龙和硅纳米颗粒。在一些实施方案中，第一官能团或第二官能团可以包含阻燃剂，例如磷化合物。在某些实施方案中，第一聚合物或第二聚合物的至少一者可以为聚烯烃，其包含释放水的添加剂。在其他的实施方案中，第一聚合物或第二聚合物的至少一者可以具有比另一者较低的熔点，并且包含反应性交联剂，例如环氧基改性的9,10-二氢-9-氧基-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)。第一纤维和第二纤维可以包含化学物质对，所述化学物质对在结合时会产生泡沫。泡沫可以起到减少火焰蔓延和熔滴的作用。在第三个方面中，提供了编织的方法。提供了使用第一官能团官能化的第一聚合物的多个第一纤维，和使用第二官能团官能化的第二聚合物的多个第二纤维，其中所述第二官能团不同于第一官能团，并且与第一官能团互补。第一聚合物和第二聚合物被构造成在暴露于火焰时通过交联而形成第三聚合物。第一纤维和第二纤维经编织而形成织物。第一纤维可以在第二纤维上螺旋编织。第一纤维还可以以与第二纤维相同的方向或与第二纤维垂直的方向编织。第一和第二纤维还可以形成双组分纤维。多个第三纤维可以编织成织物。例如第三纤维可以为棉花、人造丝、羊毛、头发、丝和芳族聚酰胺(例如)的至少一者。这些第三纤维可以具有比第一纤维或第二纤维更高的熔融温度。多个金属纤维可以编织成织物，或者多个官能化的纳米颗粒可以加入至织物中。作为第四个实施方案，提供良性且非毒性的阻燃剂。阻燃剂分子或颗粒可以锚定于制品或成品的聚合物基质上，并且稳定地且均匀地分布于其中。阻燃剂分子锚定于聚合物基质上会减少阻燃剂分子滤出并涌现至制品表面上的风险。阻燃剂分子的这种互锁或锚定还有助于当阻燃剂过量使用以达到耐火等级时抵消聚合物成品的机械性质的损失。将锚定物连接至阻燃剂分子上的益处在于这允许锚定的阻燃剂与聚合物基质混合，即使在阻燃剂和聚合物基质的熔点本质上不同时。只要锚定物分子能够在混合过程中熔融、混合并与聚合物基质整合，则阻燃剂分子可以与所述基质一起携带并分布于该基质中。在一些实施方案中，锚定物通过共价的、静电的或范德华力相互作用与阻燃剂分子连接，然后加入至聚合物基质中。在其他的实施方案中，可以在将阻燃剂加入至聚合物制品的过程中使阻燃剂与锚定物反应或键合。在这些实施方案中，锚定物和阻燃剂可以在将聚合物加工成最终制品的过程中分开加入。可以根据聚合物制品的化学环境来调整锚定物。例如锚定物可以与聚合物基质具有基本相似的化学结构，和/或与聚合物是相容的。锚定物和阻燃剂的组合缀合物可以与所述聚合物是分开的实体，从而使得最终产品容易回收。这还允许由回收的产品生产的新产品保留阻燃剂，并具有原始制品的阻燃性质。作为第五个方面，公开了阻燃制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其包含：使用第一官能团官能化的第一聚合物；以及使用第二官能团官能化的第二聚合物，所述第二官能团与所述第一官能团不同，并且与所述第一官能团互补；其中所述第一聚合物和所述第二聚合物被构造成在暴露于火焰时通过交联而形成第三聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.17 US 61/928,503;2014.10.24 US 62/068,1891.一种组合物，其包含：使用第一官能团官能化的第一聚合物；以及使用第二官能团官能化的第二聚合物，所述第二官能团与所述第一官能团不同，并且与所述第一官能团互补；其中所述第一聚合物和所述第二聚合物被构造成在暴露于火焰时通过交联而形成第三聚合物。2.权利要求1所述的组合物，其中所述第三聚合物具有比所述第一聚合物或所述第二聚合物更高的分子量。3.权利要求1所述的组合物，其中所述第一官能团和所述第二官能团选自以下官能团的组合：胺和酸、胺和环氧化物、胺和酸酐、胺和异氰酸酯、胺和醛、胺和烷基卤化物、胺和烷基磺酸酯、胺和硫醇、环氧化物和酸酐、环氧化物和羟基以及环氧化物和酸。4.权利要求1所述的组合物，其中所述第一聚合物包含环氧官能团，并且所述第二聚合物包含羟基官能团或胺官能团。5.权利要求1所述的组合物，其中所述第一官能团和所述第二官能团的至少一者包含阻燃剂。6.权利要求5所述的组合物，其中所述阻燃剂为磷化合物。7.权利要求1所述的组合物，其中其中所述第一聚合物或所述第二聚合物的至少一者为聚烯烃，并且其中所述聚烯烃包含释放水的添加剂。8.权利要求1所述的组合物，其中所述第一聚合物或所述第二聚合物的至少一者具有比另一者更低的熔点，并且具有较低熔点的聚合物包含反应性交联剂。9.权利要求8所述的组合物，其中所述反应性交联剂包含环氧基改性的9,10-二氢-9-氧基-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)。10.一种织物，其包含：使用第一官能团官能化的第一聚合物的多个第一纤维；以及使用第二官能团官能化的第二聚合物的多个第二纤维，所述第二官能团与所述第一官能团不同，并且与所述第一官能团互补；其中所述第一聚合物和所述第二聚合物被构造成在暴露于火焰时通过交联而形成第三聚合物。11.权利要求10所述的织物，其中所述第一纤维和所述第二纤维是不同的。12.权利要求11所述的织物，其中所述第一纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，并且所述第二纤维为尼龙。13.权利要求10所述的织物，其中所述第一纤维和所述第二纤维是相同的。14.权利要求13所述的织物，其中所述第一纤维和所述第二纤维为尼龙。15.权利要求10所述的织物，其中所述第一官能团和所述第二官能团选自以下官能团的组合：胺和酸、胺和环氧化物、胺和酸酐、胺和异氰酸酯、胺和醛、胺和烷基卤化物、胺和烷基磺酸酯、胺和硫醇、环氧化物和酸酐、环氧化物和羟基以及环氧化物和酸。16.权利要求10所述的织物，其中所述第一纤维螺旋编织在所述第二纤维上。17.权利要求10所述的织物，其中所述第一纤维以与所述第二纤维相同的方向编织。18.权利要求10所述的织物，其中所述第一纤维以与所述第二纤维垂直的方向编织。19.权利要求10所述的织物，其中所述第一纤维和所述第二纤维形成双组分纤维。20.权利要求10所述的织物，其进一步包含多个第三纤维。21.权利要求20所述的织物，其中所述第三纤维包含棉花、人造丝、羊毛、头发、丝和芳族聚酰胺的至少一者。22.权利要求20所述的织物，其中所述第三纤维具有比所述第一纤维或所述第二纤维更高的熔融温度。23.权利要求10所述的织物，其进一步包含多个金属纤维。24.权利要求10所述的织物，其中所述第一官能团和所述第二官能团的至少一者包含阻燃剂。25.权利要求24所述的织物，其中所述阻燃剂为磷化合物。26.权利要求10所述的织物，其中所述第一纤维或所述第二纤维的至少一者为聚烯烃，并且其中所述聚烯烃包含释放水的添加剂。27.权利要求10所述的织物，其中所述第一纤维或所述第二纤维的一者具有比另一者更低的熔点，并且具有较低熔点的纤维包含反应性交联剂。28.权利要求27所述的织物，其中所述反应性交联剂包含环氧基改性的9,10-二氢-9-氧基-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)。29.权利要求10所述的织物，其进一步包含多个官能化的纳米颗粒。30.权利要求10所述的织物，其中所述第一纤维包含尼龙，并且包含使用羟基官能团官能化的二氧化硅纳米颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·A·瑞曼帕，G·乔吉卡马斯，
申请(专利权)人：QED实验室公司，
类型：发明
国别省市：美国;US