阻燃薄膜的制作方法
【專利說明】阻燃薄膜
[0001] 相關(guān)申請數(shù)據(jù)的交叉引用
[0002] 本申請要求了2013年8月23日提交的序列號為61/869,436的美國臨時專利申請的 權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容以其整體并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 所有類型的薄膜用于各種行業(yè)中。例如，薄膜和薄片用作管子的蒸汽夾套材料、建 筑物的絕緣飾面以及充氣室/管道增壓室的護(hù)套。這種薄膜可以用作防水膜和/或不透氣 膜。這些薄膜防止在管路、設(shè)備、建筑物和部件表面上形成冷凝，如果冷凝不減弱，則會適時 地對管路、設(shè)備和建筑物部件產(chǎn)生有害影響。通常，這些薄膜為增強(qiáng)聚合物和紙基薄膜。
[0004] 這些薄膜的一個缺點(diǎn)在于，除了它們的阻隔性能，它們還必須滿足一定的阻燃性 能。對建筑材料的阻燃性的常規(guī)測試為ASTM E 84(用于建筑材料的表面燃燒特性標(biāo)準(zhǔn)測試 方法）。該測試使用斯坦納(Steiner)隧道試驗協(xié)議來測量水平測試標(biāo)本下面的火焰生長。 結(jié)果是得出無量綱數(shù)的火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)(FSI)，其中石棉水泥板的值為0,紅橡木板控制樣本 的值為100。該測試還測量了煙霧生成的煙霧形成指數(shù)(SDI)，其中石棉水泥板的值為0,紅 橡木板控制樣本的值為100 ADI也使用斯坦納隧道試驗協(xié)議來導(dǎo)出。
[0005] 在增壓應(yīng)用所需的水平，基于聚烯烴的薄膜一般無法通過這項測試。通過測試的 薄膜通常厚度小于1/1000英寸（1密爾），或者為厚度大于1/8英寸的厚板，其要求非常高負(fù) 載量的阻燃劑。
[0006] 鹵代化合物常用于阻燃材料中。這種材料在中等負(fù)載量時功能良好以便降低聚烯 烴和其他聚合物的可燃性。然而，鹵代材料在燃燒時往往生成大量的煙霧。另一個問題是一 些更常用的溴化的阻燃化合物由于健康和環(huán)境問題正在被逐步淘汰。
[0007] 因此，需要一種滿足期望的火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)要求和煙霧形成指數(shù)的基于聚烯烴的薄 膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 阻燃薄膜包括薄的柔性薄膜，所述薄的柔性薄膜包括約60.0 %至約87.0 %的聚烯 烴以及約6%至約30%的Mg(0H)2阻燃劑濃縮物，所述Mg(0H)2阻燃劑濃縮物包含約60%的Mg (〇H)2。當(dāng)根據(jù)ASTM E 84(建筑材料表面燃燒特性標(biāo)準(zhǔn)測試方法)測試時，所述薄膜表現(xiàn)出 不大于20的火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)(FSI)和不大于60的煙霧生成指數(shù)。
[0009] 在實施例中，所述薄膜包括約1.0 %至約10 %的Ti〇2濃縮物和約1 %至約6 %的UV 抑制劑濃縮物，所述Ti02濃縮物包含約70 %的Ti〇2，所述UV抑制劑濃縮物包含約5 %的抑制 劑。所述薄膜的厚度可以為約3密爾至約10密爾。
[0010] 一種適合的聚烯烴為聚乙烯(PE)。所述PE可以是高密度聚乙烯(HDPE)。所述HDPE 可以是取向HDPE。
[0011] 薄膜的一個實施例由約62.5%的HDPE和約25%至約30%的包含60%Mg(0H)2的Mg (〇H)2阻燃劑濃縮物制成。薄膜配方可進(jìn)一步包括約10%的包含70%Ti〇2的Ti〇2濃縮物以及 約2.5 %的包含約5 %抑制劑的UV抑制劑濃縮物。
[0012]所述薄膜可以形成為取向薄膜。在一個實施例中，薄膜由取向薄膜的多個層片形 成，該層片通過層壓材料彼此層壓。合適的層壓材料為聚乙烯。層壓材料可以基本上不含阻 燃材料。
[0013] 每個層片由濃度為約80 %至約85 %的聚烯烴和濃度為約6 %至約15 %的阻燃材料 制成。層片可以進(jìn)一步包括:濃度為約1.5 %至約2.0 %的T i 0 2濃縮物，濃度為約2.5 %至約 6.0 %的UV抑制劑濃縮物，以及濃度為約1.0 %至約5.0 %的抗氧化劑濃縮物。在實施例中， 所述層壓材料占薄膜總重量的約10%至約20%。取向?qū)悠云涓髯匀∠蚍较虮舜酥g成0 度到180度之間，不包括0度和180度的角度彼此層壓。這種薄膜可以包括兩個層片。在實施 例中，薄膜包括三個層片，并且至少兩個層片以其各自取向方向彼此之間成0度到180度之 間，不包括0度和180度的角度彼此層壓。
[0014] 通過下面的描述結(jié)合附圖頁和所附權(quán)利要求書，本設(shè)備的這些和其它特征和優(yōu)點(diǎn) 將顯而易見。
【具體實施方式】
[0015] 本公開允許為各種形式的實施例，在附圖中示出并且將在下文描述按如下理解的 一個或多個實施例，本公開將視作僅為說明性的，并且不旨在將本公開限制為所述或所說 明的任何特定實施例。
[0016] 聚烯烴薄膜制成滿足小于25的火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)要求和小于50的煙霧形成指數(shù)。在實 施例中，該薄膜為具有約0.003至0.010英寸厚度的薄的薄膜。一種薄膜可以由高密度聚乙 烯(HDPE)制成。在實施例中，氫氧化鎂用于減少煙霧生成，但不會不利地影響火焰?zhèn)鞑ァ?br>[0017] 下表1提出了 10密爾薄膜的一個配方的實例，其使得火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)為15,煙霧形成 指數(shù)為15。該薄膜如下表3中的樣品號10所示。
[0018]
[0019]表1-具有15/15的E-84結(jié)果的10密爾薄膜的配方
[0020] 下面的表2提出了 3密爾取向交叉層壓薄膜(具有在兩個層片之間的層壓層的2層 片薄膜)的一個配方的實例，其使得火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)為10,煙霧形成指數(shù)為25。該薄膜如下表3 中的樣品號11所示。
[0021]
[0022]表2-具有10/25的E-84結(jié)果的3密爾取向交叉層壓薄膜的配方 [0023] 如表1所示，制備了由約62.5%的HDPE，約25%的包含60%Mg(0H)2的Mg(0H)2阻燃 劑濃縮物，約10%的包含70%Ti〇2的Ti〇2濃縮物以及約2.5%的包含約5%抑制劑的UV抑制 劑濃縮物制成的10密爾薄膜(樣品號10)。
[0024]并且，如表2所示，制備了包括取向交叉層壓的兩個層片的3密爾薄膜(樣品11)，每 個層片由約81 %的HDPE，約10 %的Mg(0H)2阻燃劑濃縮物(包含約60 %Mg(0H)2)，約1.5 %的 Ti〇2濃縮物(包含約70 %Ti02)，約5%的UV抑制劑濃縮物(包含約5%的抑制劑）以及約2.5% 抗氧化劑濃縮物(包含約4%抗氧化劑)制成。兩個層片用聚乙烯層壓。按重量計，聚乙烯濃 度為薄膜的約16.7%。
[0025] 這些薄膜通過與各種其它薄膜的樣品相比來比較薄膜的火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)和煙霧形 成指數(shù)。所用的阻燃材料為可從印度尼西亞巴達(dá)維亞的Techmer PM以及紐約柏油村的 Ampacet公司商購獲得的材料。其它薄膜樣品包括已知的聚偏二氯乙烯(PVDC)夾套(樣品號 1);無阻燃劑的HDPE薄膜（樣品號2);阻燃劑濃度為25%和30%的復(fù)合鹵化阻燃薄膜 (Techmer FR，樣品號3和4);阻燃劑濃度為15%、30%和40%的復(fù)合無鹵阻燃薄膜(Techmer FR，樣品號5、6和7);使用濃度為15%和30%的Mg(0H) 2阻燃劑濃縮物的阻燃薄膜(Ampacet FR，樣品號8和9);由約62.5%HDPE，約25%的包含約60%Mg(0H) 2的Mg(0H)2阻燃劑(Techmer FR，樣品號10,如上所述），約10%的包含約70%Ti0 2的Ti02濃縮物和包含約5%抑制劑的UV 抑制劑濃縮物制成的10密爾薄膜；混合有10 %阻燃劑的3密爾取向交叉層壓HDPE薄膜 (Ampacet FR，樣品號11，如上所述）；混合有10 %阻燃劑的5密爾取向交叉層壓HDPE薄膜 (Ampacet FR，樣品號12)以及混合有10 %阻燃劑的6.5密爾取向交叉層壓HDPE薄膜 (Ampacet FR，樣品號13) Jechmer和Ampacet都使用Mg(0H)2阻燃劑，該Mg(0H)2阻燃劑由聚 乙稀中的60%Mg(0H)2制成；Techmer的非鹵化阻燃劑是專有的（proprietary) ;Techmer的 鹵化阻燃劑FR-1和FR-2包含了2-雙（四溴鄰苯二甲酰亞胺）乙烷，三氧化銻和其他專有的材 料。每個樣本的濃度都是專有的。測試結(jié)果如下表3所示。
[0026]
[0027] 表3-各種薄膜配方的火焰?zhèn)鞑ズ蜔熿F生成結(jié)果對比
[0028] 注釋：
[0029] 1 -樣品1為6密爾厚的已知的PVDC夾套材料。
[0030] 2-樣品11形成為3密