热塑性复合材料的制作方法
【专利说明】热塑性复合材料 发明领域
[0001]本发明设及多层热塑性复合材料，W及具体地具有氣聚合物外层和衬底层的复合 结构。该氣聚合物外层可W是包含大多数、并且优选地100百分比氣聚合物的层，或者可W 是热塑性基质与基于所有聚合物的总重量在从5至60重量百分比的水平的氣聚合物的共 混物。尤其有用的热塑性基体包括丙締酸类聚合物，和苯乙締类聚合物、尤其是苯乙締共聚 物，如丙締腊/苯乙締/丙締酸醋（ASA)、丙締腊/下二締/苯乙締（AB巧和苯乙締/丙締 腊（SAN)。虽然该氣聚合物可W是任何氣聚合物，热塑性氣聚合物（诸如聚偏二氣乙締的 聚合物和共聚物）是特别有用的。在该复合材料外层中使用氣聚合物改进了阻燃性本发明 的改进的复合材料是在塑料衬底上的帽层中尤其有用的，比如用于阻燃塑料盖板、栏栅、立 柱、围栏、壁板、屋顶、W及窗户型材。 阳00引发明背景
[0003] 许多结构塑料当被挤出、模制、或成形为各种制造物品时表现出有吸引力的机械 特性。此类物品包括，例如，浴缸、淋浴室、柜台、器具外壳和衬里、建筑材料、n、窗户、壁板、 盖板、栅栏和挡板、草坪和园艺应用、海上应用、水池应用、W及储存设施。尽管运些结构塑 料是坚固的、坚初的且相对廉价的，但它们的暴露表面的特性是较不理想的。目P，运些结构 塑料的表面被光降解；它们可能容易刮擦，并且可能被普通溶剂腐蚀。
[0004] 因此，在该行业中已经成为惯例的是将另一种树脂质材料施用在该结构塑料上W 保护下面的结构材料并且提供能够承受与使用环境相关的损坏的表面。此类表面材料被称 为"帽原料"。 阳〇化]该帽原料总体上是比该结构塑料薄得多，典型地是包含帽原料和结构塑料层的该 多层结构的总厚度的约5%至约25%。例如，该帽原料的厚度可W是约0. 1mm至约2. 5mm， 而该结构塑料层片的厚度可W是约1. 0mm至约50mm。
[0006] 目前使用的大部分帽原料（例如丙締酸类树脂和苯乙締类塑料）的问题是它们是 相对可燃的。例如，运些帽原料材料降低了基于聚氯乙締（PVC)的衬底的阻燃性。希望维 持该帽原料的耐候特性，同时提高其阻燃性。目前帽原料的其他问题可W包括耐化学性W 及对于高溫水致发白的耐受性的缺陷。
[0007] 在热塑性塑料中使用的阻燃化合物是众所周知的。运些中的大多数设及舰和/ 或漠化合物，如脂肪族和芳香族漠化合物，如对于如在US2012-0184638中描述的苯乙締 树脂，或基于憐、或錬的化合物。运些阻燃剂的问题是它们倾向于具有毒性问题，并且使用 5-30重量百分比的所建议的用量水平，运些阻燃剂会不利地影响聚合物的物理特性（如拉 伸强度）。 阳00引 US8, 129,455描述了阻燃剂ASA，该阻燃剂ASAW15-30wt百分比使用，并且由 20-80百分比的石墨、20-80百分比的憐阻燃剂和0. 1%至2%的全氣化聚締控制成。
[0009] 氣聚合物已经被加入到丙締酸类聚合物基质中W改进耐候性、与氣聚合物的粘附 性W及抗冲击性扣S6,811，859、US2008-0293837、US2008-003210UUS7,947,781)。
[0010] 出人意料地，现在已经发现添加从5wt%至60wt%的氣聚合物改进了热塑性帽层 的阻燃性，而没有目前所使用的阻燃剂的不利影响和毒性。还已经发现，可w将耐候性添加 到具有苯乙締帽层的衬底上而无阻燃性的任何损失，其中薄的氣聚合物外层在该帽层上。
[0011] 发明概述
[0012] 本发明设及多层复合结构，该多层复合结构具有在衬底上的氣聚合物外层。该氣 聚合物外层可W是在富含苯乙締的帽层上的薄的富含氣聚合物的层，或者可W是苯乙締聚 合物和氣聚合物的共混物，该共混物含有基于苯乙締聚合物和氣聚合物的总量从5至60重 量百分比的氣聚合物。
[0013] 本发明还设及由本发明的多层阻燃性复合材料制成的多层结构，比如盖板、栏栅、 立柱、壁板、围栏W及窗户型材，并且当通过ASTME84燃烧试验来测试时，该多层结构达到 NFPA"A"或"B"等级。
[0014] 本发明还设及用于改进热塑性塑料的阻燃性的方法，该方法包括将基于该组合物 中聚合物总重量的从5至60重量百分比的氣聚合物加入该热塑性组合物中W形成阻燃的 热塑性复合材料的步骤。运种热塑性材料然后可W粘附到塑料衬底上作为帽层。
[0015] 附图简要说明
[0016] 图1-7表示本发明的热塑性复合材料的不同实施例。
[0017] 图1是两层复合材料，该两层复合材料具有在单层内的苯乙締聚合物和5至60重 量百分比的氣聚合物的共混物，该共混物在衬底上。
[0018] 图2是两层的复合材料：含有大于50%氣聚合物的富含氣聚合物的层，W及含有 大于50 %苯乙締类聚合物的富含苯乙締的层。
[0019] 图3权利要求la的复合材料，其中该富含氣聚合物的层包含按重量计：51至100 份的氣聚合物和49至0份的丙締酸类聚合物；总组成是100份。
[0020] 图4是权利要求la的复合材料，其中该富含苯乙締的层包含51至100份的苯乙 締聚合物；W及0至49份的氣聚合物。 阳02U 图5是其中该富含苯乙締的层任选地与1% -60%的PVC共混的复合材料。 W22]图6是其中在该富含氣聚合物的层与该富含苯乙締的层之间使用粘结层 (tie-layer)的复合材料。
[0023] 图7是其中该粘结层是基于丙締酸的热塑性塑料的复合材料。
[0024] 发明详细说明
[0025] 本发明设及多层复合结构，该多层复合结构具有在衬底上的氣聚合物外层。该氣 聚合物外层可W是在富含苯乙締的帽层上的薄的富含氣聚合物的层，或者可W是苯乙締聚 合物和氣聚合物的共混物，该共混物含有基于苯乙締聚合物和氣聚合物的总量从5至60重 量百分比的氣聚合物。
[00%] 本发明设及通过添加基于该聚合物总含量的5至60百分比的氣聚合物、或者通过 将富含氣聚合物的层放置在苯乙締层上来改进热塑性帽层的阻燃性。所产生的复合材料可W用作在衬底上的帽原料层。
[0027] 除非W其他方式指明，在此的所有百分比是重量百分比，并且所有的分子量是通 过凝胶渗透色谱法（GPC)测量的重量平均分子量。
[0028] 热塑性塑料
[0029] 本发明中有用的热塑性塑料作为在衬底上的帽层，包括但不限于丙締酸类聚合 物、苯乙締类聚合物、聚締控、聚氯乙締（PVC)、聚碳酸醋（PC)、聚氨醋（PU)、或它们的混合 物。
[0030] 如在此使用的，苯乙締类聚合物包括但不限于，聚苯乙締、高抗冲聚苯乙締 (HIPS)、丙締腊-下二締-苯乙締（AB巧共聚物、丙締腊-苯乙締-丙締酸醋（ASA)共聚物、 苯乙締丙締腊（SAN)共聚物、甲基丙締酸醋-丙締腊-下二締-苯乙締（MAB巧共聚物、苯 乙締-下二締共聚物（SB)、苯乙締-下二締-苯乙締嵌段（SB巧共聚物和它们的部分或完 全氨化的衍生物、苯乙締-异戊二締共聚物、苯乙締-异戊二締-苯乙締（SI巧嵌段共聚物 和它们的部分或完全氨化的衍生物、苯乙締-(甲基）丙締酸醋共聚物诸如苯乙締-甲基丙 締酸甲醋共聚物（S/MMA)、W及它们的混合物。优选的苯乙締类聚合物是ASA。本发明的苯 乙締类共聚物具有至少10重量百分比、优选至少25重量百分比的苯乙締单体含量。
[0031] 运些苯乙締类聚合物还可W与其他聚合物共混W形成相溶的共混物。实例包括与 PVC共混的ASA、W及与PMMA共混的SAN。
[0032] 如在此使用的丙締酸类聚合物，包括但不限于包含（甲基）丙締酸烷基醋的均聚 物、共聚物和=元共聚物。
[0033] 甲基丙締酸烷基醋单体优选是甲基丙締酸甲醋，它可W组成从60到100的单体混 合物。0至40百分比的其他丙締酸醋、甲基丙締酸醋、和/或其他乙締基单体也可W存在于 该单体混合物中。在该单体混合物中有用的其他甲基丙締酸醋、丙締酸醋、W及其他乙締基 单体包括但不限于丙締酸甲醋、丙締酸乙醋W及甲基丙締酸乙醋、丙締酸下醋W及甲基丙 締酸下醋、甲基丙締酸异辛醋W及丙締酸异辛醋、丙締酸月桂醋W及甲基丙締酸月桂醋、丙 締酸硬脂基醋W及甲基丙締酸硬脂基醋、丙締酸异冰片醋W及甲基丙締酸异冰片醋、丙締 酸甲氧乙醋W及甲基丙締酸甲氧乙醋、2-乙氧乙基丙締酸醋W及2-乙氧乙基甲基丙締酸 醋、丙締酸二甲氨基乙醋W及甲基丙締酸二甲氨基乙醋单体、苯乙締及其衍生物。烷基（甲 基）丙締酸例如（甲基）丙締酸W及丙締酸对于该单体混合物可W是有用的。还可W使用 低水平的多官能单体作为交联剂。优选的丙締酸类聚合物是甲基丙締酸甲醋和2-16百分 比的一种或多种Cl4丙締酸醋的共聚物。
[0034] 本发明的热塑性聚合物可通过本领域中已知的任何手段来制造，运些手段包括乳 液聚合、溶液聚合、W及悬浮聚合。在一个实施例中，该热塑性基质具有如通过凝胶渗透色 谱法（GPC)测量的在50, 000与500,OOOg/mol之间、并且优选从75, 000到150,OOOg/mol 的重均分子量。该热塑性基质的分子量分布可W是单峰的、或多峰