本申请要求于2015年11月13日提交的美国临时申请no.62/255,003的权益，其通过引用整体并入本文。
本公开涉及耐火复合垫，并且更具体地涉及包含粘合剂和耐火添加剂的复合垫，并且涉及制造和使用该复合垫的方法。
背景技术：
预制的夹层结构被应用于各种不同的环境中，包括移动房屋的墙壁和面板，车辆和各种独立结构。这些夹层结构通常含有玻璃纤维增强塑料和/或刚性的胶合板。这些墙很重，容易受到水的损害，并可能释放出甲醛。仍然需要轻质，坚固和不含挥发性有机化合物(voc)的墙壁和面板结构来替代现有的预制墙壁和面板。wo2014/153053公开了一种用于移动房屋的夹层壁结构，其具有包含由聚氨酯，聚异氰酸酯或这两者的混合物制成的泡沫的蜂窝芯。该壁还包含与芯相邻的纤维垫，与纤维垫相邻的热塑性聚合物膜和覆盖热塑性膜的透明固化涂层。
需要具有高强度和良好阻燃性的轻质夹层结构。
发明概述
本公开涉及包含至少一种纤维，粘合剂和耐火添加剂的复合垫。纤维可以是机织的，非织造的或者是机织和非机织纤维的混合物。纤维可以是天然纤维，合成纤维及其混合物。纤维可以是纤维素材料。合适的天然纤维可以包括韧皮纤维，棉纤维，木纤维，叶纤维，果实纤维，动物纤维及其混合物。示例性的纤维包括但不限于洋麻，亚麻，大麻，黄麻，人造丝，剑麻，卡罗阿，香蕉，椰子，羊毛，黑麦，小麦，大米，甘蔗，竹子及其混合物。
纤维可以是合成纤维，例如碳纤维，聚乙烯，聚酯，聚酰胺，苯酚-甲醛，聚氯乙烯，聚氨酯及其混合物。示例性合成纤维是聚对苯二甲酸乙二醇酯。对于其中纤维是天然纤维和合成纤维的混合物的实施方案，合成纤维可以以相对于纤维总重量为0.1-75重量％，5-50重量％，10-40重量％，15-40重量％，20-40重量％，20-35重量％，25-35重量％或30重量％的量存在。
耐火添加剂可以是有机磷化合物，硼酸盐，三聚氰胺化合物，铝化合物和锑化合物，卤素或它们的混合物。合适的有机磷化合物包括但不限于四羟甲基
粘合剂可以是纯丙烯酸共聚物，苯乙烯丙烯酸共聚物或乙烯丙烯酸共聚物。相对于复合垫的总重量，粘合剂可以以0.1-75重量％，5-75重量％，5-50重量％，10-50重量％或15-50重量％的干粘合剂的量存在。
可以通过获得粘合剂和耐火添加剂的混合物，然后将该混合物施加到纤维来制备复合垫。该混合物可以作为纤维上的层压层施用，或者可以部分或完全分散在整个纤维中。施用该混合物的合适方法包括喷涂，帘式涂布，浸渍和挤压，成型(即无压力使用泡沫)和在压力下发泡。
复合垫可以用作夹层结构的组件。夹层结构可以通过在平面芯的一侧或两侧用耐火复合垫覆盖平面芯而形成。当复合垫在两个平面上时，垫可以相同或不同。夹层结构可以进一步包含热塑性聚合物膜，透明涂层或两者。两个或仅一个平面侧可以被热塑性膜，透明涂层或两者覆盖。当两个平面侧都被热塑性聚合物膜覆盖时，热塑性聚合物膜在每一面上可以相同或不同。当平坦的两面都被透明涂层覆盖时，透明涂层可以在每一面上相同或不同。
夹层结构的平面芯可以由任何合适的材料制成，例如纤维素材料。纤维素材料可以包括但不限于韧皮纤维，木纤维，种子纤维，叶纤维，果实纤维，动物纤维及其混合物。合适的纤维素材料包括但不限于洋麻，亚麻，大麻，黄麻，棉花，人造丝，剑麻，卡罗阿，香蕉，椰子，羊毛及其混合物。
在一些实施方案中，夹心结构的特征可以是不存在甲醛，苯乙烯或两者。在一些实施方案中，夹层结构的特征可以在于夹层结构的任何部件之间，例如在平面芯和复合垫之间，在复合垫和热塑性聚合物膜之间，在热塑性聚合物膜和固化透明涂层之间，在平面芯和热塑性聚合物膜之间，在复合垫和固化透明涂层之间，或在平面芯和固化透明涂层之间不存在粘合剂层。
附图简要说明
并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的几个实施方案，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1描绘了通过steiner隧道火焰测试确定的复合垫的火焰蔓延指数。在y轴上描绘火焰移动距离(ft)，在x轴上描绘时间(min)。
图2描绘了由steiner隧道火焰测试确定的复合垫的烟雾发展指数。在y轴上描绘光吸收(％)，在x轴上描绘时间(min)。
具体实施方式
本文公开了可用作夹层壁或面板构造的组件的阻燃复合垫。垫子可以覆盖夹层结构的芯材料。由于垫是阻燃的，所以垫子减少或防止了芯材料的燃烧，从而允许使用纤维素材料。
复合垫包含至少一种纤维，粘合剂和耐火添加剂。纤维可以包括一种或多种天然纤维，一种或多种合成纤维或其混合物。合适的天然纤维包括但不限于韧皮纤维，例如洋麻，亚麻，大麻和黄麻；木质纤维，包括人造丝；棉纤维；叶纤维，如剑麻，卡罗阿和香蕉；果实纤维如椰子；和羊毛等动物纤维。纤维还可以包括黑麦，小麦，大米，甘蔗或竹子。在一些实施方案中，纤维包括纤维素纤维。纤维可以是机织或非织造的。
纤维还可以包括合成纤维，例如碳纤维，聚乙烯纤维，聚酯纤维，聚酰胺纤维，酚醛纤维，聚氯乙烯纤维和聚氨酯纤维。在其中纤维是天然纤维和合成纤维的混合物的某些实施方案中，合成纤维可以以相对于纤维的总重量为0.1-75重量％，5-50重量％，10-40重量％，15-40重量％，20-40重量％，20-35重量％，25-35重量％，或约30重量％的量存在。
在某些实施方案中，纤维包括韧皮纤维或韧皮纤维和聚酯的混合物。在这种混合物中，韧皮纤维可以是洋麻纤维，并且聚酯可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)。在一些实施方案中，垫包括非织造韧皮纤维。
复合纤维含有至少一种耐火添加剂。合适的添加剂包括有机磷化合物，硼酸和硼酸盐，三聚氰胺化合物和金属氢氧化物，如三氢氧化铝和三氢氧化镁。示例性的有机磷化合物包括四羟甲基
复合垫也可以包含粘合剂。粘合剂可以包括纯丙烯酸类聚合物，苯乙烯丙烯酸类共聚物，苯乙烯丁二烯共聚物，乙烯基丙烯酸类共聚物，乙酸乙烯酯聚合物或乙酸乙烯酯乙烯共聚物。用于形成粘合剂的合适的不饱和单体通常是烯键式不饱和单体，包括乙烯基芳族化合物(如苯乙烯，α-甲基苯乙烯，邻氯苯乙烯和乙烯基甲苯)；二烯(例如丁二烯)；α,β-单烯属不饱和单羧酸或二羧酸或其酸酐(例如丙烯酸，甲基丙烯酸，巴豆酸，二甲基丙烯酸，乙基丙烯酸，烯丙基乙酸，乙烯基乙酸，马来酸，富马酸，衣康酸，中康酸，亚甲基丙二酸，柠康酸，马来酸酐，衣康酸酐和甲基丙二酸酐)；具有3至6个碳原子的α,β-单烯属不饱和单羧酸和二羧酸与具有1至12个碳原子的链烷醇的酯(例如丙烯酸，甲基丙烯酸，马来酸，富马酸或衣康酸与c1-c12，c1-c8或c1-c4链烷醇的酯如乙基，正丁基，异丁基和2-乙基己基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，马来酸二甲酯和马来酸正丁酯)；丙烯酰胺和烷基取代的丙烯酰胺(例如(甲基)丙烯酰胺，n-叔丁基丙烯酰胺和n-甲基(甲基)丙烯酰胺)；(甲基)丙烯腈；乙烯基和亚乙烯基卤化物(如氯乙烯和偏二氯乙烯)；c1-c18一元或二元羧酸的乙烯基酯(例如乙酸乙烯酯，丙酸乙烯酯，正丁酸乙烯酯，月桂酸乙烯酯和硬脂酸乙烯酯)；c3-c6一元或二元羧酸，特别是丙烯酸，甲基丙烯酸或马来酸的c1-c4羟烷基酯或其用2至50摩尔环氧乙烷，环氧丙烷，环氧丁烷或其混合物烷氧基化的衍生物，或2至50mol环氧乙烷，环氧丙烷，环氧丁烷或其混合物烷氧基化的这些酸与c1-c18醇的酯(例如(甲基)丙烯酸羟乙基酯，(甲基)丙烯酸羟丙基酯和甲基聚乙二醇丙烯酸酯)；和含有缩水甘油基的单体(例如甲基丙烯酸缩水甘油酯)。
示例性的α，β-单烯属不饱和单羧酸和二羧酸及其酯包括但不限于(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯酸2-羟乙酯，(甲基)丙烯酸2-羟丙酯，(甲基)丙烯酸2-羟丁酯，(甲基)丙烯酸甲酯，(甲基)丙烯酸乙酯，(甲基)丙烯酸丙酯，(甲基)丙烯酸异丙酯，(甲基)丙烯酸丁酯，(甲基)丙烯酸戊酯，(甲基)丙烯酸异丁酯，(甲基)丙烯酸叔丁酯，(甲基)丙烯酸戊酯，(甲基)丙烯酸异戊酯，(甲基)丙烯酸己酯，(甲基)丙烯酸庚酯，(甲基)丙烯酸辛酯，(甲基)丙烯酸异辛酯，(甲基)丙烯酸2-乙基己酯，(甲基)丙烯酸壬酯，(甲基)丙烯酸癸酯，(甲基)丙烯酸异癸酯，(甲基)丙烯酸十一烷基酯，(甲基)丙烯酸十二烷基酯，(甲基)丙烯酸月桂酯，(甲基)丙烯酸十八烷基酯，(甲基)丙烯酸硬脂基酯，(甲基)丙烯酸四氢糠基酯，(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯，(甲基)丙烯酸乙氧基二乙二醇酯，(甲基)丙烯酸苄酯，(甲基)丙烯酸环己酯，(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯，聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯，聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯，甲氧基乙二醇(甲基)丙烯酸酯，乙氧基乙氧基乙基(甲基)丙烯酸酯，甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯，甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯，(甲基)丙烯酸二环戊二烯酯，(甲基)丙烯酸二环戊基酯，(甲基)丙烯酸三环癸酯，(甲基)丙烯酸异冰片酯。类似的酯也可以使用富马酸和衣康酸衍生。
可以使用的其它单体包括线性1-烯烃(例如乙烯或丙烯)，支链1-烯烃或环烯烃(例如乙烯，丙烯，丁烯，异丁烯，戊烯，环戊烯，己烯和环己烯)。在烷基中具有1-40个碳原子的乙烯基和烯丙基烷基醚，其中烷基可以带有进一步的取代基，例如羟基，氨基或二烷基氨基，或一个或多个烷氧基化基团(例如甲基乙烯基醚，乙基乙烯基醚，丙基乙烯基醚，异丁基乙烯基醚，2-乙基己基乙烯基醚，乙烯基环己基醚，乙烯基4-羟基丁基醚，癸基乙烯基醚，十二烷基乙烯基醚，十八烷基乙烯基醚，(二乙基氨基)乙基乙烯基醚，(二正丁基氨基)乙基乙烯基醚，甲基二甘醇乙烯基醚和相应的烯丙基醚)；磺基官能单体(例如烯丙基磺酸，甲代烯丙基磺酸，苯乙烯磺酸盐，乙烯基磺酸，烯丙氧基苯磺酸，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其相应的碱金属或铵盐，丙烯酸磺丙酯和甲基丙烯酸磺丙酯)；乙烯基膦酸，二甲基乙烯基膦酸酯和其它磷单体；(甲基)丙烯酸烷基氨基烷基酯或烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺或其季铵化产物(例如(甲基)丙烯酸2-(n,n-二甲基氨基)乙酯，(甲基)丙烯酸3-(n,n-二甲基氨基)丙酯，(甲基)丙烯酸2-(n,n,n-三甲基铵)乙酯氯化物，2-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺，3-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺和3-三甲基铵丙基(甲基)丙烯酰胺氯化物)；c1-c30一元羧酸的烯丙基酯；n-乙烯基化合物(例如n-乙烯基甲酰胺，n-乙烯基-n-甲基甲酰胺，n-乙烯基吡咯烷酮，n-乙烯基咪唑，1-乙烯基-2-甲基咪唑，1-乙烯基-2-甲基咪唑啉，n-乙烯基己内酰胺，乙烯基咔唑，乙烯基吡啶和4-乙烯基吡啶)；含有1,3-二酮基的单体(例如(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯或二丙酮丙烯酰胺)；含脲基团的单体(例如(甲基)丙烯酸脲基乙酯，丙烯酰胺基乙醇酸和甲基丙烯酰胺基乙醇酸酯甲醚)和含甲硅烷基的单体(例如甲基丙烯酸三甲氧基甲硅烷基丙酯)。
单体还可以包括一种或多种交联剂，例如具有3至10个碳原子的α,β-单烯属不饱和羧酸的n-烷基酰胺及其与具有1至4个碳原子的醇的酯(例如n-羟甲基丙烯酰胺和n-羟甲基甲基丙烯酰胺)；乙二醛基交联剂；含有两个乙烯基的单体；含有两个亚乙烯基的单体；和含有两个链烯基的单体。示例性的交联单体包括二元醇与α,β-单烯属不饱和一元羧酸的二酯，其中可以使用丙烯酸和甲基丙烯酸。这种含有两个非共轭烯属不饱和双键的单体的实例是亚烷基二醇二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯，例如乙二醇二丙烯酸酯，1,3-丁二醇二丙烯酸酯，1,4-丁二醇二丙烯酸酯和丙二醇二丙烯酸酯，二乙烯基苯，甲基丙烯酸乙烯酯，丙烯酸乙烯酯，甲基丙烯酸烯丙酯，丙烯酸烯丙酯，马来酸二烯丙酯，富马酸二烯丙酯和亚甲基双丙烯酰胺。在一些实施方案中，交联单体包括亚烷基二醇二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯，和/或二乙烯基苯。当用于粘合剂时，交联单体可以以基于总单体重量的0.2重量％至5重量％的量存在，并且被认为是用于粘合剂中的单体总量的一部分。
除了交联单体之外，可以在粘合剂中存在少量(例如基于总单体重量0.01至4重量％)的分子量调节剂，例如叔十二烷基硫醇。
在一些实施方案中，不饱和单体可以包括苯乙烯，α-甲基苯乙烯，(甲基)丙烯酸，衣康酸，马来酸，富马酸，巴豆酸，(甲基)丙烯酸甲酯，(甲基)丙烯酸乙酯，(甲基)丙烯酸正丁酯，(甲基)丙烯酸异丁酯，(甲基)丙烯酸叔丁酯，(甲基)丙烯酸2-乙基己酯，乙酸乙烯酯，丁二烯，乙烯，(甲基)丙烯酰胺，(甲基)丙烯腈，(甲基)丙烯酸羟乙酯和(甲基)丙烯酸缩水甘油酯。
在一些实施方案中，粘合剂可以通过多元羧酸(例如聚丙烯酸或多元羧酸改性的纯丙烯酸或苯乙烯丙烯酸共聚物)与交联剂例如多元醇(例如甘油或三乙醇胺)的反应产物形成。粘合剂可以包括例如用多元羧酸改性并与多元醇交联剂反应的苯乙烯-丙烯酸类聚合物。合适的粘合剂包括acrodurds3515，acrodur950l，acrodurds3558或其组合。acrodur产品可从basfcorporation商购获得。在一些实施方案中，多元羧酸和交联剂可以与另一胶乳例如纯丙烯酸类聚合物，苯乙烯丙烯酸共聚物，苯乙烯丁二烯共聚物，乙烯基丙烯酸类共聚物，乙酸乙烯酯聚合物或乙酸乙烯酯乙烯共聚物共混。
相对于复合垫的总重量，粘合剂可以以干粘合剂计为0.1-75重量％，5-75重量％，5-50重量％，10-50重量％或15-50重量％的量存在。
复合垫可以具有0.1mm至50mm，0.5mm至30mm，0.25mm至5mm，0.5mm至4mm，1mm至3mm或1.5mm至2mm厚的厚度。
复合垫可以用作夹层结构的组件。夹层结构特征在于具有第一面和相对的第二面的平面芯。每个面可以被相邻的复合垫覆盖，在芯的每个面上可以相同或不同。在其他实施方案中，平面芯的仅一个面被复合垫覆盖。
在一些实施方案中，复合垫可以通过热塑性聚合物膜覆盖在与平面芯相对的一个或两个面上。每个面上的热塑性聚合物膜可以相同或可以不同。然后热塑性聚合物膜可以被固化的透明涂层覆盖。每个面上的透明涂层可以相同，也可以不同。
尽管任何合适的材料都可用作平面芯，但在某些实施方案中，芯包含一种或多种纤维素材料。合适的纤维素材料包括但不限于韧皮纤维，木纤维，包括人造丝，种子纤维，叶纤维，果实纤维和动物纤维。示例性的韧皮纤维包括洋麻，亚麻，大麻和黄麻。示例性的种子纤维包括棉花。示例性的叶纤维包括剑麻，卡罗阿和香蕉。示例性的果实纤维包括椰子，示例性的动物纤维包括羊毛。
合适的热塑性膜包括聚氨酯。透明涂层可以是100％固体涂层，包括具有低聚多不饱和化合物单元的那些涂层，例如脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯。热塑性膜，透明涂层或两者可含有一种或多种添加剂，例如颜料，染料，阻燃剂，受阻胺光稳定剂，紫外线吸收剂和抗静电剂。热塑性膜可具有1-30mm，1-20mm，2-18mm，4-16mm或6-12mm的厚度。透明涂层可具有0.01-0.25mm，0.025-0.2mm或0.05-0.15mm的厚度。
夹层结构的总厚度可以在0.5-300mm，10-125mm，20-100mm或20-75mm之间。在某些实施方案中，夹层结构的特征在于其不含游离甲醛或游离苯乙烯。不含甲醛和/或苯乙烯的夹层结构可以包括不释放甲醛和/或苯乙烯的那些，不包含任何甲醛和/或苯乙烯的那些，以及二者。在一些实施方案中，分散体可含有少量甲醛作为防腐剂，但固化机理不涉及甲醛交联。在一些实施方案中，苯乙烯可以包含在粘合剂的聚合物骨架中，但不以游离苯乙烯释放。夹层结构的特征还可以是在任何平面芯，复合垫，热塑性聚合物膜和固化透明涂层之间不存在粘合剂层。
可以通过将丙烯酸类粘合剂与阻燃剂混合并将混合物施加到纤维上来制备复合垫。施用该混合物的合适方法包括喷涂，帘式涂布，浸渍和挤压，成型(即无压力使用泡沫)和在压力下发泡。优选地，混合物在压力例如0.5-5巴下作为泡沫施用于纤维(例如浸渍到垫中)。与传统的层压方法相比，加压泡沫的使用导致粘合剂/添加剂共混物渗透到纤维中。如本文所用，当混合物不作为与纤维不同的单独层存在时，纤维认为是被渗透的。在一些情况下，粘合剂/添加剂混合物被浸渍到纤维中。如本文所用，术语“浸渍”是指共混物和纤维的浓度在整个垫中通常是相同的，使得从垫的一侧到另一侧基本没有浓度梯度。
粘合剂和耐火添加剂的混合物也可用于各种应用，包括建筑材料，家具，服装以及各种汽车，休闲和家居用品。
作为非限制性说明，以下给出本公开的某些实施方案的示例。除非另有说明，否则部份为重量份，温度为℃或环境温度，压力为大气压或接近大气压。
实施例1：
复合垫的制备
通过混合树脂制剂，使树脂发泡，将发泡树脂驱入非织造材料，干燥并固化至所需厚度来制备以下复合材料。通过称重和混合水，阻燃剂，发泡剂(lutensoltda10)和颜料以形成中间体混合物，并最后加入acrodur树脂(以50重量％固体/50重量％水)混合树脂制剂，以创建均匀的溶液/分散体。然后在高剪切速率下将树脂共混物与空气混合以使用hansa泡沫发生器产生泡沫。然后使用hansa直线型发泡机将泡沫施加到它们各自的非织造织物上。在这个过程中，当泡沫被施加到非织造织物的上侧和下侧时，非织造物以恒定的速率线性地通过泡沫，以促进树脂制剂的均匀分布。非织造物在这个阶段被认为是浸渍的。随后使用射频干燥器将这些浸渍的非织造物干燥至约15重量％的水分含量。一旦干燥，先前浸渍的材料被切割成24”×32”部分以允许固结。使用静态液压dieffenbacher压机进行固结，平压板加热到400°f，间隙为5mm。固结时间是使用插入芯的热电偶设定的；在芯达到350°f后，台板间隙保持35秒(即r38芯温度在110s达到350°f，因此总关闭时间为145s)。上述加工条件导致形成5mm厚度的高蓬松度(loft)，高刚度复合材料。
1aflammit是thorspecialties(uk)limited的商标
2polybor是riotintogroup的商标。
使用steiner隧道火焰测试(atsme84)评估上述复合垫的耐燃性。结果如下表所示。
所附权利要求的组合物和方法在范围上不受本文所述的具体组合物和方法的限制，其旨在作为权利要求的一些方面的说明，并且任何功能等效的组合物和方法都旨在落入本发明要求的范围内。除了本文所示和所述的组合物和方法之外的各种修改意图落入所附权利要求的范围内。此外，尽管仅具体描述了本文公开的某些代表性材料和方法步骤，但是即使没有具体列举，材料和方法步骤的其他组合也意图落入所附权利要求的范围内。因此，这里可以明确地提到步骤，元素，组件或组分的组合；然而，包括步骤，元件，组件和组分的其他组合，即使没有明确说明。如本文所用的术语“包括”及其变体与术语“包含”及其变体同义使用，并且是开放的，非限制性的术语。虽然术语“包括”和“包含”在本文中已经用于描述各种实施方案，但是可以使用术语“基本上由...组成”和“由......组成”来代替“包括”和“包含”以提供更具体的实施方案并且也被披露。如在本公开和所附权利要求中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”，“一个”，“该”包括复数指示物。