包括阻燃材料的微晶格结构以及形成微晶格结构的组合物和方法技术

一种用于形成微晶格结构的组合物包括光聚合性化合物和阻燃材料。微晶格结构包括在多个节点处互连的多个支柱，所述支柱包括：包括光聚合性化合物与阻燃材料的反应产物的共聚物。微晶格结构包括在多个节点处互连的多个支柱，所述支柱包括：包括光聚合性化合物的反应产物的聚合物；和阻燃材料。

Microcrystalline lattice structure including flame retardant material and composition and method for forming microcrystalline lattice structure

A composition for forming a microcrystalline lattice structure includes a photopolymerization compound and a flame retardant material. The microcrystalline lattice structure includes a plurality of pillars interconnected at a plurality of nodes including a copolymer comprising a reactive product of a photopolymerization compound and a flame retardant material. The microcrystalline lattice structure includes a plurality of pillars interconnected at a plurality of nodes including a polymer comprising a reaction product of the photopolymerization compound; and a flame retardant material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括阻燃材料的微晶格结构以及形成微晶格结构的组合物和方法
技术介绍
阻燃聚合物可用于各种应用，诸如与人频繁和/或紧密接触以及可暴露于明火的那些应用。例如，阻燃聚合物可以用于运输应用、消费品等。先前，卤代化合物(例如，有机卤素)已被用作阻燃剂，但是由于这些卤代化合物可能产生成为环境毒素的卤素气体和/或卤素化合物，并且可能腐蚀周围的材料，因此已经推行不使用这种卤代化合物。例如，《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》禁止使用22种有机卤素，其中许多有机卤素是用于阻燃的目的。此外，由于环境问题，欧盟《有害物质限制(RoHS)指令》也禁止使用某些有机卤素。尽管已经对非卤素阻燃化合物进行了研究，但是这些化合物具有引起化合物高负荷水平的加工限制。此外，现有的非卤素阻燃化合物用于模制工艺，在这样的工艺中可以控制所得部件的架构，但是不控制部件内的化学架构。
技术实现思路
本专利技术的实施例方面涉及包括在微晶格形状因子中的阻燃成分，以及用于形成前述微晶格形状的组合物和方法。本专利技术的实施例方面涉及可在较低负荷水平下使用的非卤素阻燃材料。本专利技术的实施例方面还涉及用于设制零件的架构以及零件中的化合物位置的方法。根据本专利技术的实施例，用于形成微晶格结构的组合物包括：光聚合性化合物；和阻燃材料。所述阻燃材料可以包括光聚合性官能团，并且阻燃材料和光聚合性化合物可适于相互共聚合。根据另一个实施例，微晶格结构包括：在多个节点处互连的多个支柱，所述支柱包括：包含光聚合性化合物与阻燃材料的反应产物的共聚物。根据另一个实施例，微晶格结构包括：在多个节点处互连的多个支柱，所述支柱包括：包含光聚合性化合物的反应产物的聚合物；和阻燃材料。根据另一个实施例，形成微晶格结构的方法包括：将包含光聚合性化合物和阻燃材料的组合物暴露于准直光以形成前体-微晶格结构；以及固化所述前体-微晶格结构以形成所述微晶格结构。根据另一个实施例，形成微晶格结构的方法包括：将包含光聚合性化合物的组合物暴露于准直光以形成前体-微晶格结构；添加阻燃材料到所述前体-微晶格结构；以及固化所述前体-微晶格结构以形成所述微晶格结构。阻燃材料的添加可以包括在聚合物上形成包括阻燃材料的涂层。阻燃材料的添加可以在前体-微晶格结构的固化之后进行。根据上述实施例中的任一实施例，涂层的阻燃材料可以包括选自金属、陶瓷、硅、硅酮、二氧化硅、纳米粘土、纳米颗粒、纳米纤维以及它们的混合物的材料。根据上述实施例中的任一实施例，阻燃材料包括光聚合性官能团，并且暴露所述组合物使阻燃材料与光聚合性化合物共聚合。根据上述实施例中的任一实施例，所述组合物的暴露使光聚合性化合物聚合形成聚合物。根据上述实施例中的任一实施例，所述前体-微晶格结构的固化可以在阻燃材料和聚合物之间形成化学键。根据上述实施例中的任一实施例，所述化学键可以通过聚合物的第一非光聚合性官能团和键结于阻燃材料的第二非光聚合性官能团的反应而形成。根据上述实施例中的任一实施例，所述前体-微晶格结构的固化可以包括热固化或湿固化。根据上述实施例中的任一实施例的阻燃材料的光聚合性官能团可以选自硫醇基、烯基、炔基、丙烯酸酯基、环氧基以及甲基丙烯酸酯基。根据上述实施例中的任一实施例的阻燃材料可以选自磷酸盐、膦酸盐、亚磷酸盐以及它们的混合物。以所述组合物的总重量计，根据上述实施例中的任一实施例的阻燃材料在所述组合物中的含量可以是1至33wt％。根据上述实施例中的任一实施例的阻燃材料可以包含颗粒，所述颗粒包含选自三水合氧化铝、聚磷酸铵、红磷、有机亚磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、硼酸盐、可膨胀石墨、磷基低聚物以及它们的混合物的材料。根据上述实施例中的任一实施例，光聚合性化合物可以包括光聚合性官能团和第一非光聚合性官能团，可以键结于阻燃材料的第二非光聚合性官能团，并且第一非光聚合性官能团和第二非光聚合性官能团可以适于在固化时相互反应。根据上述实施例中的任一实施例，所述第一非光聚合性官能团选自异氰酸酯基、羟基、胺基、羧酸基、环氧基、硅烷基醚以及它们的组合，并且所述第二非光聚合性官能团选自异氰酸酯基、羟基、胺基、羧酸基、环氧基以及它们的组合。根据上述实施例中的任一实施例，光聚合性化合物可以包括：包含不饱和碳-碳键的第一化合物；和包含末端硫醇基的第二化合物。根据上述实施例中的任一实施例，包含不饱和碳-碳键的第一化合物可以选自由以下组成的群组：乙烯、取代烯烃、1,3-二烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯烷酮以及它们的混合物。根据上述实施例中的任一实施例，包含末端硫醇基的第二化合物可以选自由以下组成的群组：季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、1,6-己二硫醇、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、乙氧基化三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、乙二醇二-3-巯基丙酸酯以及它们的混合物。根据上述实施例中的任一实施例，以所述组合物的总重量计，包含不饱和碳-碳键的第一化合物在所述组合物中的含量可以是10至99wt％，包含末端硫醇基的第二化合物在所述组合物中的含量可以是10至99wt％。根据上述实施例中的任一实施例，所述聚合物可以至少部分地包围阻燃材料。根据上述实施例中的任一实施例，所述支柱包括聚合物上的包含阻燃材料的涂层。根据上述实施例中的任一实施例，阻燃材料可以通过化学键附接至所述聚合物。根据上述实施例中的任一实施例，所述化学键可以通过光聚合性化合物的第一非光聚合性官能团与键结于阻燃材料的第二非光聚合性官能团的反应而形成。根据上述实施例中的任一实施例，所述第一非光聚合性官能团可以选自异氰酸酯基、羟基、胺基、羧酸基、环氧基、硅烷基醚以及它们的组合，所述第二非光聚合性官能团可以选自异氰酸酯基、羟基、胺基、羧酸基、环氧基以及它们的组合。附图说明附图与说明书共同示出了本专利技术的实施例，并与具体描述一起用来解释本专利技术的原理。图1是示出用于形成微晶格结构的系统的实施例的示意性剖视图。图2和图3是用于形成微晶格结构的孔图案的实施例的示意性俯视图。图4和图5是微晶格结构的实施例的相应部分的示意性立体图。图6是示出微晶格结构的实施例的示意图。图7是示出用于形成微晶格结构的化合物的实施例的示意图。图8-16是示出用于形成微晶格结构的反应的实施例的示意图。图17和18是示出用于形成微晶格结构的反应的实施例的示意图。具体实施方式在下面的详细描述中，仅以实例说明的方式示出和描述了本专利技术的某些实施例。如本领域技术人员将认识到的，本专利技术可以以许多不同的形式来实施，并且不应理解为限于本文所阐述的实施例。因此，附图和描述应被认为在本质上是说明性而非限制性的。本专利技术的实施例涉及包含阻燃材料(例如，非卤素阻燃材料)的微晶格结构，以及用于形成所述微晶格结构的组合物和方法。如本文所使用的，阻燃材料是减少、抑制或延缓火焰(或火)形成以防止或减少火的形成或蔓延的任何材料。阻燃材料可以包括：例如，颗粒、用于形成聚合物(例如，共聚物、预聚物或低聚物)的前体、聚合物的一部分(例如，包含经反应前体的聚合物的部分)，或涂层。因此，阻燃材料可被包含在微晶格结构的支柱(例如，聚合物波导)中和/或支柱上。在微晶格结构的支柱中和/或支柱上包含阻燃材料提供了用于设制支柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成微晶格结构的组合物，其包含：包含第一化合物和第二化合物的光聚合性化合物，所述第一化合物包含不饱和碳‑碳键，并且所述第二化合物包含末端硫醇基；和阻燃材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.14 US 62/037,5521.一种用于形成微晶格结构的组合物，其包含：包含第一化合物和第二化合物的光聚合性化合物，所述第一化合物包含不饱和碳-碳键，并且所述第二化合物包含末端硫醇基；和阻燃材料。2.根据权利要求1所述的组合物，其中包含所述不饱和碳-碳键的所述第一化合物选自由以下组成的群组：乙烯、取代烯烃、1,3-二烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯烷酮以及它们的混合物。3.根据权利要求1所述的组合物，其中包含所述末端硫醇基的所述第二化合物选自由以下组成的群组：季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、1,6-己二硫醇、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、乙氧基化三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、乙二醇二-3-巯基丙酸酯以及它们的混合物。4.根据权利要求1所述的组合物，其中，以所述组合物的总重量计，包含所述不饱和碳-碳键的所述第一化合物在所述组合物中的含量是10至99wt％，并且包含所述末端硫醇基的所述第二化合物在所述组合物中的含量是10至99wt％。5.根据权利要求1所述的组合物，其中光聚合性官能团键结于所述阻燃材料，并且所述阻燃材料的所述光聚合性官能团与所述光聚合性化合物适于相互反应以形成共聚物。6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述阻燃材料的光聚合性官能团选自硫醇基、烯基、炔基、丙烯酸酯基、环氧基以及甲基丙烯酸酯基。7.根据权利要求5所述的组合物，其中所述阻燃材料选自磷酸盐、膦酸盐、亚磷酸盐以及它们的混合物。8.根据权利要求1所述的组合物，其中，以所述组合物的总重量计，所述阻燃材料在所述组合物中的含量是1至33wt％。9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述阻燃材料包含颗粒，所述颗粒包含选自三水合氧化铝、聚磷酸铵、红磷、有机亚磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、硼酸盐、可膨胀石墨、磷基低聚物以及它们的混合物的材料。10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述光聚合性化合物包含光聚合性官能团和第一非光聚合性官能团，其中第二非光聚合性官能团键结于所述阻燃材料，并且其中所述第一非光聚合性官能团和所述第二非光聚合性官能团适于相互反应。11.根据权利要求10所述的组合物，其中所述第一非光聚合性官能团选自异氰酸酯基、羟基、胺基、羧酸基、环氧基、硅烷基醚以及它们的组合，并且其中所述第二非光聚合性官能团选自异氰酸酯基、羟基、胺基、羧酸基、环氧基以及它们的组合。12.一种有序微晶格结构，其包含：在多个节点处互连的多个支柱，所述支柱包含：包含光聚合性化合物与阻燃材料的反应产物的共聚物。13.根据权利要求12所述的微晶格结构，其中所述光聚合性化合物包含：包含不饱和碳-碳键的第一化合物；和包含末端硫醇基的第二化合物。14.根据权利要求13所述的微晶格结构，其中包含所述不饱和碳-碳键的所述第一化合物选自由以下组成的群组：乙烯、取代烯烃、1,3-二烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯烷酮以及它们的混合物。15.根据权利要求13所述的微晶格结构，其中所述包含所述末端硫醇基的第二化合物选自由以下组成的群组：季戊四醇四-3-巯基丙酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、1,6-己二硫醇、三羟甲基丙烷三(2-巯基乙酸酯)、乙氧基化三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、乙二醇二-3-巯基丙酸酯以及它们的混合物。16.根据权利要求12所述的微晶格结构，其中光聚合性官能团键结于所述阻燃材料，并且所述阻燃材料的所述光聚合性官能团选自硫醇基、烯基、炔基、丙烯酸酯基、环氧基以及甲基丙烯酸酯基。17.根据权利要求12所述的微晶格结构，其中所述阻燃材料选自磷酸盐、膦酸盐、亚磷酸盐以及它们的混合物。18.一种有序微晶格结构，其包含：在多个节点处互连的多个支柱，所述支柱包含：包含光聚合性化合物的反应产物的聚合物；和阻燃材料。19.根据权利要求18所述的微晶格结构，其中所述聚合物至少部分地包围所述阻燃材料。20.根据权利要求19所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：索菲亚·S·杨，艾利克·C·克拉夫，汤玛斯·I·邦迪，安德鲁·P·诺瓦克，札克·C·埃克尔，艾伦·J·雅各布森，
申请(专利权)人：HRL实验室有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US