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阻燃复合体

阅读：967发布：2020-05-12

专利汇可以提供阻燃复合体专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且揭示了一种阻燃性聚合物复合体。该复合体包含聚合物基料和位于该聚合物基料中的阻燃性填料，所述阻燃性填料包含长宽比不小于3∶1的接过晶种的勃姆石微粒材料。，下面是阻燃复合体专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种阻燃性聚合物复合体，其包含：
聚合物基料；
在所述聚合物基料中的阻燃性填料，所述阻燃性填料包含长宽比不小于3∶1的接过晶种的勃姆石微粒材料；
所述复合体的阻燃性达到UL94标准的V-0或V-1；
所述复合体是用如下方法制得的，所述方法包括：
提供一种聚合物基料；
将阻燃性填料与所述聚合物基料相结合，形成阻燃性聚合物复合体；
在190-250℃的温度下在100rpm的螺杆旋转速度下使所述聚合物复合体通过双螺杆挤出机。
2.如权利要求1所述的复合体，其特征在于所述复合体的阻燃性为V-0。
3.如权利要求1所述的复合体，其特征在于所述复合体在固化的形式下具有所述阻燃性。
4.如权利要求3所述的复合体，其特征在于所述复合体是聚合物部件。
5.如权利要求1-4中任一项所述的复合体，其特征在于所述复合体是表面涂料溶液的形式，所述复合体在涂敷的形式下具有所述阻燃性，并且所述聚合物基料的阻燃性等于或高于V-2，所述填料用来将复合体的阻燃性提高到UL 94标准的V-1或V-0。
6.如权利要求1所述的复合体，其特征在于，所述聚合物基料选自聚烯烃、聚酯、含氟聚合物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、包含衍生自苯乙烯的单体单元的聚合物、环氧树脂、聚氨酯、多酚、聚硅氧烷以及它们的组合。
7.如权利要求6所述的复合体，其特征在于所述聚合物基料是非氯化聚合物，是非氟化聚合物，选自聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、包含衍生自苯乙烯的单体单元的聚合物、环氧树脂、聚氨酯、多酚以及它们的组合。
8.如权利要求1所述的复合体，其特征在于所述阻燃性填料还包含选自氧化铁或玻璃化剂的组分。
9.如权利要求8所述的复合体，其特征在于所述玻璃化剂是硼酸锌。
10.如权利要求1所述的复合体，其特征在于该复合体还包含热导性填料。
11.如权利要求10所述的复合体，其特征在于所述热导性填料选自氮化硼和氧化铝。
12.如权利要求1所述的复合体，其特征在于所述复合体包含0.5-50.0重量％的阻燃性填料。
13.如权利要求12所述的复合体，其特征在于所述复合体包含2.0-30.0重量％的阻燃性填料。
14.如权利要求13所述的复合体，其特征在于所述复合体包含2.0-15.0重量％的阻燃性填料。
15.如权利要求1所述的复合体，其特征在于所述接过晶种的勃姆石微粒材料的长宽比不小于4∶1。
16.如权利要求1所述的复合体，其特征在于所述接过晶种的勃姆石微粒材料的长宽比不小于6∶1。
17.如权利要求1所述的复合体，其特征在于所述接过晶种的勃姆石微粒材料的长宽比不小于9∶1。
18.如权利要求1所述的复合体，其特征在于所述接过晶种的勃姆石微粒材料主要包含针形微粒。
19.如权利要求18所述的复合体，其特征在于所述针形微粒的次级长宽比不大于
3∶1。
20.如权利要求19所述的复合体，其特征在于所述次级长宽比不大于2∶1。
21.如权利要求1所述的复合体，其特征在于所述接过晶种的勃姆石微粒材料的平均粒度不大于1000纳米。
22.如权利要求21所述的复合体，其特征在于所述平均粒度为100-1000纳米。
23.如权利要求22所述的复合体，其特征在于所述平均粒度不大于800纳米。
24.如权利要求23所述的复合体，其特征在于所述平均粒度不大于600纳米。
25.如权利要求24所述的复合体，其特征在于所述平均粒度不大于500纳米。
26.如权利要求25所述的复合体，其特征在于所述平均粒度不大于400纳米。
27.如权利要求26所述的复合体，其特征在于所述平均粒度不大于300纳米。
28.如权利要求1所述的复合体，其特征在于所述勃姆石微粒材料的比表面积不小于
2
10米 /克。
2
29.如权利要求28所述的复合体，其特征在于所述比表面积不小于50米 /克。
2
30.如权利要求29所述的复合体，其特征在于所述比表面积不小于70米 /克。
2
31.如权利要求30所述的复合体，其特征在于所述比表面积不大于400米 /克。
32.一种形成阻燃性聚合物复合体的方法，该方法包括：
提供聚合物基料；
将阻燃性填料与所述聚合物基料结合，形成阻燃性聚合物复合体；
在190-250℃的温度下在100rpm的螺杆旋转速度下使所述聚合物复合体通过双螺杆挤出机；
所述阻燃性填料包含长宽比不小于3∶1的接过晶种的勃姆石微粒材料；
所述复合体的阻燃性达到UL94标准的V-0或V-1。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于所述方法还包括在结合之后的成形处理，所述阻燃复合体是聚合物部件。
34.如权利要求32所述的方法，其特征在于所述阻燃复合体是表面涂料溶液。
35.如权利要求32所述的方法，其特征在于所述复合体的阻燃性为V-0。
36.如权利要求32所述的方法，其特征在于根据UL 94，所述聚合物基料的阻燃性等于或高于V-2，所述填料用来将复合体的阻燃性提高到UL94标准的V-1或V-0。

说明书全文

阻燃复合体

[0001] 相关申请交叉引用

[0002] 本申请系(i)2003年4月16日提交的美国专利申请第10/414,590号的部分延续申请，而所述美国专利申请第10/414,590号又是2002年4月19日提交的美国临时申请第60/374,014号的非临时性申请，(ii)2004年4月13日提交的美国专利申请第10/823,400号的部分延续申请，(iii)2004年5月14日提交的美国专利申请第10/845,764号的部分延续申请。本申请要求上述申请的优先权，它们的主体都参考结合入本文。

[0003] 背景发明领域

[0004] 本发明一般涉及阻燃复合体，更具体来说，本发明涉及以下阻燃复合体，该阻燃复合体包含聚合物基料和阻燃填料来改进阻燃性。

[0005] 相关技术描述

[0006] 随着过去数十年来科技的迅猛发展，人们对用于无数应用的高性能材料(包括陶瓷、金属和聚合物)的需求在持续增加。例如，在微电子器件领域中，市场需要更小、更快、更复杂的最终产品，这些产品占据更小的体积，而且在更高的电流密度下运行。这种更高的电流密度进一步加剧了热的产生，经常会提高运行温度。在此情况下，在使用能够提供极高阻燃性的微电子包封材料时，安全性变得越来越重要。但是使用阻燃性包封材料仅仅是众多规定使用阻燃材料的生产设计中的一个例子。例如，建筑材料中需要阻燃性热塑性聚合物。

[0007] 另外，政府监管机构也试图规定在某些特定应用中必须使用阻燃性材料，以应对日益增多的安全方面的问题。因此，工业中一直需要改进的复合材料，例如具有所需的阻燃特性的改进的聚合物基料。

发明内容

[0008] 根据本发明的一个方面，提供了阻燃性聚合物复合体。该复合体包含聚合物基料和提供在该聚合物基料内的阻燃填料，所述阻燃填料包含接过晶种的勃姆石微粒材料(seeded boehmite particulate material)，所述微粒材料的长宽比不小于2∶1，通常不小于3∶1；所述复合体的阻燃性达到UL94标准的V-0或V-1。

[0009] 在本发明的一个实例中，所述复合体是表面涂料溶液的形式，所述复合体在涂敷的形式下具有所述阻燃性，并且所述聚合物基料的阻燃性等于或高于V-2，所述填料用来将复合体的阻燃性提高到UL 94标准的V-1或V-0。

[0010] 本发明的另一方面涉及一种阻燃性聚合物复合体，其包含聚合物基料；在所述聚合物基料中的阻燃性填料，所述阻燃性填料包含长宽比不小于3∶1的接过晶种的勃姆石微粒材料，所述接过晶种的勃姆石微粒材料包含次级长宽比不小于3∶1的片形微粒。

[0011] 本发明的再一方面涉及一种形成阻燃性聚合物复合体的方法，该方法包括：

[0012] 提供聚合物基料；

[0013] 将阻燃性填料与所述聚合物基料结合，形成阻燃性聚合物复合体，所述阻燃性填料包含长宽比不小于3∶1的接过晶种的勃姆石微粒材料，

[0014] 所述复合体的阻燃性达到UL94标准的V-0或V-1。

[0015] 附图简述

[0016] 本领域技术人员通过参照附图可以更好地了解本发明，使得本发明的大量目的、特征和优点显而易见。

[0017] 图1显示了根据本发明一个实施方式用来形成聚合物复合体的工艺流程。

[0018] 图2比较了接过晶种的勃姆石与常规ATH的热重分析(TGA)。

[0019] 不同附图中所用的相同的标号表示类似的或相同的对象。

[0020] 优选实施方式的描述

[0021] 根据本发明的一个方面，提供了一种阻燃性聚合物复合体，该复合体包含聚合物基料和阻燃性填料。特别是所述阻燃性填料包含长宽比不小于大约3∶1的接过晶种的勃姆石微粒材料。通常所述聚合物基料是商业中重要且需求高的材料，但是本身经常不具有阻燃性。定量来说，可以根据保险商实验室(Underwriter Laboratories)测试方法UL94(也即所谓的垂直燃烧测试)测量阻燃性。所述UL 94测试法通过ASTM D635标准实行，根据包括燃烧时间、发光时间、燃烧程度以及样品引燃棉花的能力在内的观察到的若干特征将材料评为五个级别。通常需要具有阻燃特征的目标聚合物基料的UL 94级别为V-2级或更高，这个级别说明了所述材料在某些条件下具有挥发性。下面将讨论根据本发明实施方式的聚合物基料的其它特征。首先我们将讨论阻燃性填料，具体来说是根据本发明实施方式的能够显著提高阻燃性的接过晶种的勃姆石微粒材料。

[0022] 根据一个具体特征，使用接过晶种的勃姆石微粒材料，而不是使用不接晶种的工艺流程，后者包括不接晶种的水热处理和沉淀流程。在下文中将更详细地讨论到，本发明的实施方式即使在不依靠另外的阻燃性组分提高性能的情况下，仍然表现出典型的阻燃性。

[0023] 接过晶种的勃姆石微粒材料通常是通过包括以下步骤的过程形成的：提供处于悬浮液中的勃姆石前体和勃姆石晶种，对该悬浮液(或者溶胶或浆液)进行热处理(例如水热处理)，将勃姆石前体转化为由微粒或微晶形成的勃姆石微粒材料。根据一个特殊的方面，所述勃姆石微粒材料具有相对细长的形貌，在本文中一般用长宽比来表示，这将在下文中进行描述。

[0024] 在本文中，术语“勃姆石”通常用来表示氧化铝水合物，其包括矿物勃姆石和假勃姆石，前者通常为Al2O3·H2O，水含量约为15％，后者的水含量高于15％，例如为20-38重量％。应当注意勃姆石(包括假勃姆石)具有特殊的可识别的晶体结构，因此具有独特的X射线衍射图案，因此不同于其它的氧化铝材料，所述其它的氧化铝材料包括其它的水合氧化铝，例如ATH(三氢氧化铝)，这是本文中所用的用来制造勃姆石微粒材料的常规前体。

[0025] 长宽比定义为最长的尺寸同与该最长的尺寸垂直的第二长的尺寸之比，长宽比通常不小于2∶1，优选不小于3∶1、4∶1或6∶1。实际上某些实施方式具有相对伸长的微粒，例如不小于9∶1、10∶1，在一些情况下不小于14∶1。特别是针形微粒，这种微粒可进一步具有次级长宽比(secondary aspect particle)特征，次级长宽比定义为第二长的尺寸与第三长的尺寸之比。次级长宽比通常不大于3∶1，优选不大于2∶1，或者1.5∶1，有时甚至约为1∶1。次级长宽比大体描述了在与最长的尺寸垂直的平面内的微粒横截面的几何形状。

[0026] 板状或片形微粒通常具有细长的结构，其长宽比与上述针形微粒的长宽比相同。然而，板状微粒通常具有相背的主表面，这些相背的主表面大体上是平坦的，通常互相平行。另外，所述片形微粒的特征还在于它可能具有比针形微粒更大的次级长宽比，通常长宽比不小于约3∶1，例如不小于约6∶1，甚至不小于约10∶1。通常与相背的主表面或面相垂直的最短的尺寸或边缘尺寸小于50纳米。

[0027] 所述接过晶种的勃姆石微粒材料的形貌可以进一步用粒度(更具体来说是平均粒度)来定义。在这里，所述接过晶种的勃姆石微粒材料，即通过接晶种的方法(在下文中将详细描述)制得的勃姆石具有较细的粒度或微晶尺寸。通常平均粒度不大于约1000纳米，约为100-1000纳米。其它实施方式甚至具有更细小的平均粒度，例如不大于约800纳米、600纳米、500纳米、400纳米，甚至平均粒度小于300纳米，表示细小的微粒材料。在某些实施方式中，平均粒度小于200纳米，例如粒度约为100-150纳米。

[0028] 在本文中，用“平均粒度”表示微粒的平均最长尺寸或长度尺寸。由于微粒具有细长的形貌，常规的表征技术通常不足以测量平均粒度，这是由于表征技术通常是基于所述微粒为球形或接近球形的假设。因此，平均粒度通过选取多种代表性的样品、对从这些代表性的样品中找出的粒度进行物理测量而测定的。这些样品可通过各种表征技术选取，例如扫描电子显微镜(SEM)。

[0029] 已经发现本发明的接过晶种的勃姆石微粒材料具有细小的平均粒度，而通常具有竞争性的不接晶种的技术无法制得具有这样的细小平均粒度的各向异性微粒。关于这一点，应当注意到在文献中经常报道的粒度不是根据本说明书的平均方式给出，而是依据对微粒材料的样品进行物理表征得到的粒度给出标称范围。因此，平均粒度将会在现有技术所报道的范围内，对于预期的高斯(Gaussian)粒度分布，通常大约位于所报道的范围的算术中点。换句话说，尽管未接晶种的技术可能报道细小的粒度，但是这种细小的尺寸通常表示所观测到的粒度分布的下限，而不是平均粒度。

[0030] 同样地，以类似的方式，上述长宽比通常对应于从代表性的样品获得的平均长宽比，而不是特定材料的长宽比的上限或下限。在文献中，所报道的微粒长宽比通常不是本说明书所说的平均值，而是通过对微粒材料样品进行物理检测得到的长宽比的标称范围。因此，平均长宽比将位于现有技术中所报道的范围内，对于预期的高斯微粒形貌分布，通常大约位于所报道的范围的算术中点。换句话说，尽管未接晶种的技术可能报道长宽比，但是这些数据通常表示所观察到的长宽比分布的下限，而非平均长宽比。

[0031] 除了微粒材料的长宽比和平均粒度以外，微粒材料的形貌还可用比表面积来表示。在这里使用常用的BET技术测量微粒材料的比表面积。根据本文的实施方式，所述勃2 2
姆石微粒材料具有较高的比表面积，通常不小于约10米 /克，例如不小于约50米 /克、70
2 2
米 /克，或不小于约90米 /克。由于比表面积会随着微粒的形貌以及粒度变化，因此本发
2 2
明的实施方式的比表面积通常约小于400米 /克，例如约小于350或300米 /克。

[0032] 下面来看可用来制备所述勃姆石微粒材料的过程的详细情况，通常是使用勃姆石前体，通常为包含铝土材料的铝材料，通过上述共同拥有的美国专利第4,797,139号所述的水热处理方法制备椭球形、针状或片状的勃姆石微粒。更具体来说，所述勃姆石微粒材料可以通过以下步骤制备：在悬浮液中将勃姆石前体和勃姆石晶种混合，对悬浮液(或者溶胶或浆液)进行热处理，从而将原料转化为勃姆石微粒材料，所述制备过程还受到悬浮液中的勃姆石晶种的影响。加热通常在自生的环境下进行，也即是说在高压釜内进行，在处理过程中会产生升高的压力。悬浮液的pH值通常选自小于7或大于8的数值，所述勃姆石晶种材料的粒度约小于0.5微米。所述晶种微粒的含量通常约大于勃姆石前体的1重量％(以Al2O3为基准计)，加热通常在约高于120℃的温度下进行，例如温度约高于125℃，甚至约高于130℃，加热时的压力约大于85psi，例如约大于90psi，100psi，甚至约大于110psi。

[0033] 所述微粒材料可以结合较低的接晶种水平和酸性pH值在更宽的水热条件下制备，使得勃姆石优选沿一个或两个轴生长。可以采用更久的水热处理，获得大体上更长、长宽比更高的勃姆石微粒和/或更大的微粒。

[0034] 在通过例如水热处理进行热处理和勃姆石转化之后，通过例如进行超滤处理或者通过加热处理蒸发掉剩余的液体，以大体上除去液体物料。然后，将所得的固体大体碾碎，例如粉碎至100目。应当注意本文所述的粒度通常表示通过处理形成的单个微晶的尺寸，而不是在某些实施方式中剩余的团聚体(例如有些产品需要团聚材料)的尺寸。

[0035] 根据本发明所收集的数据，可以在处理勃姆石原料的过程中进行一些改变，以获得所需的形貌。这些改变主要包括：重量比，即勃姆石前体与勃姆石晶种之比，在处理过程中所用的酸或碱物质的具体种类(以及相关的pH值)，还有体系的温度(与自生的水热环境下的压力成正比)。

[0036] 具体来说，在使其它变量保持恒定而改变重量比的时候，形成所述勃姆石微粒材料的微粒的形状和尺寸获得改进。例如，当处理过程在2重量％的硝酸溶液中、在180℃下进行2小时的时候，90∶10的ATH∶勃姆石晶种比例形成针形微粒(ATH是一种勃姆石前体)。与之相反，当将ATH∶勃姆石晶种之比减小到80∶20的时候，微粒的形状更接近椭球形。另外，当该比例进一步减小到60∶40的时候，微粒的形状接近球形。因此，最优选勃姆石前体与勃姆石晶种之比不小于约60∶40，例如不小于约70∶30或80∶20。然而，为了确保具有足够的晶种含量，以改善所需的细小微粒形貌，勃姆石前体与勃姆石晶种的重量比通常不大于约99∶1，或98∶2。根据上述内容，重量比的增大通常会造成长宽比增大，重量比的减小通常会造成长宽比减小。

[0037] 另外，在使其它变量保持恒定而改变酸或碱的种类的时候，微粒的形状(例如长宽比)和尺寸会受影响。例如，当在2重量％的硝酸溶液中，以ATH∶勃姆石晶种＝90∶10的比例，在100℃处理2小时的时候，合成的微粒通常为针状的，与之相反，当使用浓度等于或小于1重量％的HCl替代硝酸的时候，合成的微粒通常接近球形。当使用等于或大于2重量％的HCl的时候，合成的微粒通常为针状的。在1重量％的甲酸中，合成的微粒是片状的。另外，在使用碱性溶液的时候(例如1重量％的KOH)，合成的微粒是片状的。如果使用酸和碱的混合物，例如1重量％的KOH和0.7重量％的硝酸，则合成的微粒的形状为片状。

[0038] 合适的酸和碱包括：无机酸，例如硝酸；有机酸，例如甲酸；卤酸，例如盐酸；以及酸性盐，例如硝酸铝和硫酸镁。有效的碱包括例如包括氨在内的胺；碱金属氢氧化物，例如氢氧化钾；碱土金属氢氧化物例如氢氧化钙；以及碱性盐。

[0039] 另外，当使其它变量保持不变而改变温度的时候，通常会造成粒度变化。例如，当在2重量％的硝酸溶液中，以ATH∶勃姆石晶种之比为90∶10的条件，在150℃处理2小时的时候，由XRD(X射线衍射表征)测得晶体尺寸为115。但是在160℃下，平均粒度为143。因此，随着温度升高，粒度也会增大，说明粒度和温度成正比例关系。

[0040] 以下实施例主要描述了接过晶种的勃姆石的合成。

[0041] 实施例1，片形微粒的合成

[0042] 向高压釜内加入7.42磅购自Alcoa的Hydral 710三氢氧化铝；0.82磅购自SASOL的名为Catapal B假勃姆石的勃姆石；66.5磅去离子水；0.037磅氢氧化钾；以及0.18磅22重量％的硝酸。首先将勃姆石预先分散在5磅水和0.18磅酸中，然后加入三氢氧化铝及余下的水和氢氧化钾。

[0043] 在以530rpm的转速进行搅拌的同时，在45分钟内将高压釜加热至185°，并在此温度保持2小时。达到自发产生的约163psi的压力后，保持在此压力下。然后将勃姆石分散液从高压釜中移出。高压处理后溶胶的pH值约为10。在65℃下将液体物料除去。将所2
得的物质碾碎至小于100目。所得粉末的SSA约为62米 /克。根据SEM图像分析，平均粒度(长度)约为150-200纳米。

[0044] 实施例2，针形微粒的合成

[0045] 向高压釜内加入250克购自Alcoa的Hydral 710三氢氧化铝；25克购自SASOL的名为Catapal B假勃姆石的勃姆石；1000克去离子水；以及34.7克18％的硝酸。首先将勃姆石预先分散在100克水和6.9克酸中，然后加入三氢氧化铝及余下的水和酸。

[0046] 在以530rpm的转速进行搅拌的同时，在45分钟内将高压釜加热至185°，并在此温度保持2小时。达到自发产生的约150psi的压力后，保持在此压力下。然后将勃姆石分散液从高压釜中移出。高压处理后溶胶的pH值约为3。在95℃下将液体物料除去。将所2
得的物质碾碎至小于100目。所得粉末的SSA约为120米 /克。根据SEM图像分析，平均粒度(长度)约为150-200纳米。

[0047] 实施例3，椭球形微粒的合成

[0048] 向高压釜内加入220克购自Alcoa的Hydral 710三氢氧化铝；55克购自SASOL的名为Catapal B假勃姆石的勃姆石；1000克去离子水；以及21.4克18％的硝酸。首先将勃姆石预先分散在100克水和15.3克酸中，然后加入三氢氧化铝及余下的水和酸。

[0049] 在以530rpm的转速进行搅拌的同时，在45分钟内将高压釜加热至172°，并在此温度保持3小时。达到自发产生的约120psi的压力后，保持在此压力下。然后将勃姆石分散液从高压釜中移出。高压处理后溶胶的pH值约为4。在95℃下将液体物料移出。将所2
得的物质碾碎至小于100目。所得粉末的SSA约为135米 /克。根据SEM图像分析，平均粒度(长度)约为150-200纳米。

[0050] 实施例4，近球形微粒的合成

[0051] 向高压釜内加入165克购自Alcoa的Hydral 710三氢氧化铝；110克购自SASOL的名为Catapal B假勃姆石的勃姆石；1000克去离子水；以及35.2克18％的硝酸。首先将勃姆石预先分散在100克水和30.6克酸中，然后加入三氢氧化铝及余下的水和酸。

[0052] 在以530rpm的转速进行搅拌的同时，在45分钟内将高压釜加热至160°，并在此温度保持2.5小时。达到自发产生的约100psi的压力后，保持在此压力下。然后将勃姆石从高压釜中移出。高压处理后溶胶的pH值约为3.5。在95℃下将液体物料移出。将所得2
的物质碾碎至小于100目。所得粉末的SSA约为196米 /克。

[0053] 下面来看所述复合体的聚合物基料，所述材料可以由包括高弹体材料的聚合物形成，例如聚烯烃、聚酯、含氟聚合物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、包含苯乙烯的聚合物、环氧树脂、聚氨酯、多酚、聚硅氧烷或它们的组合。在一个示例性的实施方式中，所述聚合物复合体由聚硅氧烷、聚硅氧烷高弹体和聚硅氧烷凝胶形成。聚硅氧烷、聚硅氧烷高弹体和聚硅氧烷凝胶可以使用具有以下官能团的各种有机硅氧烷单体，在使用铂基催化剂或过氧化物催化剂催化的条件下形成，例如：烷基、苯基、乙烯基、环氧丙氧基和甲基丙烯酰氧基。示例性的聚硅氧烷可包括乙烯基聚二甲基硅氧烷、聚乙基三环氧基硅烷、二甲基氢硅氧烷或它们的组合。其它例子包括脂族、芳族、酯类、醚类和环氧类取代的聚硅氧烷。在一个具体的实施方式中，所述聚合物复合体包含乙烯基聚二甲基硅氧烷。在另一个具体实施方式中，所述聚合物复合体包含二甲基氢硅氧烷。聚硅氧烷凝胶在粘性方面具有特殊的优点，可以通过加入稀释剂而形成。

[0054] 本发明的各个方面可特别有效地用于本身不具有很强的阻燃性的聚合物基料，例如阻燃性等于或大于V-2的聚合物。例如，如下所述，测得尼龙6本身的阻燃性为V-2。因此，根据本发明各个方面能够受益于阻燃性添加剂的聚合物中的一部分包括：非氯化聚合物、非氟化聚合物，可选自聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、包含苯乙烯的聚合物、环氧树脂、聚氨酯、多酚以及它们的组合。

[0055] 所述聚合物复合体可包含至少约0.5-50重量％、例如约2-30重量％的勃姆石微粒材料。根据一个特征，即使在低加入量的情况下，例如约占复合体总量的2-15重量％的情况下，也可达到典型的阻燃性。

[0056] 通常所述复合材料是一种部件(component)的形式(固化的形式)，可以实际用作聚合物结构部件，例如用作建筑材料。通常将所述聚合物基料与勃姆石填充材料混合起来形成复合体，例如将所述组分混合，对于建筑部件的情况，还要随后进行成形。对于涂料组合物则无需成形。

[0057] 下面来看图1，图中显示了一种用来形成聚合物部件的过程，在此过程中，聚合物基部件与勃姆石相结合。在此特定的工艺流程中，模塑的聚合物部件由注塑法形成。图1详细显示了尼龙6基聚合物成分的工艺流程，该部件可以具有各种轮廓和几何结构形状，以用于特定的最终用途。如上所述，首先对尼龙6原料进行干燥，然后在各种加入量之下将其与勃姆石预混合。然后对预混合后的尼龙-勃姆石进行挤出，形成粒状的挤出物，然后对挤出物进行冷却和干燥。然后通过注塑法成形制成最终的制品，所述粒状挤出物提供用于所述模塑过程的原料。具体的几何构型可以根据最终的应用在很宽的范围内变化，但是在这里挤出了平坦的棒，用作阻燃性测试的试样。

[0058] 在上述工艺流程之后，选择两种不同的填料加入量进行阻燃性测试，即加入3重量％和5重量％的针状(或者称为须晶状或杆状)细小勃姆石，使用下表1所示的分级标准，根据UL 94V对这些试样进行测试。

[0059] 表1

[0060]标准条件 94V-0 94V-1 94V-2
燃烧时间，T1或T2 ≤10秒 ≤30秒 ≤30秒
燃烧时间，T1+T2 ≤50秒 ≤250秒 ≤250秒
发光时间T3 ≤30秒 ≤60秒 ≤60秒
样品是否燃至固定夹？是/否否否否
样品是否引燃棉花？是/否否否是

[0061] 通过测试，发现3重量％和5重量％的加入量都提供了高度需要的V-0级别。出于各种原因，这种典型的阻燃性是值得关注的。例如，在非常适中的加入量之下达到了V-0级别，而且无需使用另外的阻燃性填料。但是应当注意，在某些实施方式中可以加入另外的填料以获得额外的阻燃性，但是上文所述的特殊的接过晶种的勃姆石材料在不依靠另外的填料的前提下显著改进了阻燃性。

[0062] 上述阻燃性相对于最新技术还具有另外的意义。例如，根据其它的报道，细小的勃姆石材料仅能提供有限的阻燃性，该文中未报道V-0。然而，上述其它报道中所用的勃姆石添加剂通常不是接过晶种的勃姆石，它们是通过不接种的方法制得的，这些方法包括不接种的水热处理法或沉淀法。尽管不希望被任意特定理论所限制，但是我们认为接过晶种的处理方法提高了本文所述的典型阻燃性。对此的一种可能的解释是：所述接过晶种的勃姆石具有独特的形貌特征，甚至可能超过了上文所述的形成细长片状和针形微粒的初级和次级长宽比的形貌。但是，我们还认为通过接过晶种的处理方法得到的高长宽比形貌可以进一步提高典型的阻燃性。这种高长宽比微粒可以提供螺旋形或曲折的氧迁移路径，通过减少氧迁移到火焰前面或火焰区域而抑制了火焰的蔓延。

[0063] 参见图2，图中比较了须晶形(针状)勃姆石和常规ATH的热重分析(TGA)结果。如图所示，针状勃姆石微粒材料在较低的温度下失去结晶水(而不是吸收的水或吸附的水)，在高于ATH失水温度的温度下继续失水，延伸至500℃的范围内。与所述接过晶种的勃姆石微粒材料相关的失水动力学也部分地揭示了本文所述的阻燃性特征。

[0064] 尽管上文主要着眼于结构部件之类的聚合物复合体部件，还应注意所述聚合物复合体还可以为表面涂料溶液的形式，例如为包含聚合物的油漆制剂。当然，与上述聚合物成分相类似，阻燃性特征通常与固化的材料相关。因此，对于表面涂料溶液，阻燃性与固化的干燥的涂层有关。关于表面涂料溶液的其它细节，读者可参见共同待申请的2004年4月13日提交的美国专利申请第10/823,400号(代理人编号1055-A4363)，该申请参考结合入本文。

[0065] 根据本发明的其它方面，以所述阻燃性填料还可为阻燃性组分(包括氧化铁)和玻璃化组分(例如金属硼酸盐，优选为硼酸锌)以及上文中详述的接过晶种的勃姆石微粒材料的混合物形式。还可加入常规的ATH。其它的填料可包括以下材料，例如玻璃纤维、纳米粘土、氧化铝(例如亚微米级α-氧化铝)和碳。

[0066] 所述聚合物复合体还可包括热导性填料，例如氧化铝和氮化硼。因此，所述复合体的热导率可以不小于约0.5瓦/米-开，例如不小于1.0瓦/米-开或不小于2.0瓦/米-开，特别适于需要具有传热性能的应用，例如用作微电子用途中的热界面材料。

[0067] 尽管在具体实施方式中已经举例描述了本发明，但是本发明不限于所述的细节，可以在不背离本发明范围的前提下进行各种改变和替换。例如可以提供另外的或等价的替代形式，可以使用另外的或等价的制备步骤。因此，本领域技术人员仅通过日常的试验便可对本文所述的发明进行进一步的改变和等价替代，这些改变和等价内容都包括在所附权利要求书限定的本发明的范围之内。

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