多層復合材料的制作方法
【專利說明】多層復合材料 發明領域
[0001] 本發明設及具有改進的耐候特性而不降低阻燃特性的多層復合材料。運些復合材 料具有在熱塑性層上的氣聚合物層。該多層復合材料可W是直接在相對可燃的襯底或不可 燃的襯底（像PVC)上的氣聚合物層，或者它可W是在襯底（其是可燃的或不可燃的）上的 相對可燃的帽層上的氣聚合物層。該復合材料是使用涂覆、共擠出和/或層壓技術形成的。 該多層復合材料在具有用在相對水平位置的表面的物品中是尤其有用的，運些物品包括蓋 板、柵欄、屋頂W及窗戶型材。當與沒有外部氣聚合物層的襯底相比時，運些復合材料對襯 底提供了改進的耐候而不降低阻燃性。該多層復合材料還提供了增強的耐化學性、硬度、耐 刮擦和擦傷性、W及耐水性。 陽00引發明背景
[0003] 許多結構塑料當被擠出、模制、或成形為各種制造物品時表現出有吸引力的機械 特性。此類物品包括，例如，浴缸、淋浴室、柜臺、器具外殼和襯里、建筑材料、Π、窗戶、壁板、 蓋板、柵欄和擋板、草坪和園藝應用、海上應用、水池應用、W及儲存設施。盡管運些結構塑 料是堅固的、堅初的且相對廉價的，但它們的暴露表面的特性是較不理想的。也就是說，運 些結構塑料的表面被光降解；它們能夠容易地被刮擦，并且可W被常見溶劑腐蝕。
[0004] 因此，在該行業中已經成為慣例的是將另一種樹脂質材料施用在該結構塑料上W保護下面的結構材料并且提供能夠承受與使用環境相關的損壞的表面。此類表面材料被稱 為"帽原料"。 陽〇化]該帽原料總體上是比該結構塑料薄得多，典型地是包含帽原料和結構塑料層的該 多層結構的總厚度的約5 %至約25%。例如，該帽原料的厚度可W是約0. 05至約2. 5mm，而 該結構塑料層的厚度可W是約1. 0至約50mm，并且優選2. 5至30mm。
[0006] 目前使用的大部分帽原料（例如丙締酸類樹脂和苯乙締類塑料）的問題是它們是 相對可燃的。例如，運些帽原料材料降低了基于聚氯乙締（PVC)的襯底的阻燃性。希望維 持該帽原料的耐候特性，同時提高其阻燃性。
[0007] 在熱塑性塑料中使用的阻燃化合物是眾所周知的。運些中的大多數設及艦和/ 或漠化合物，如脂肪族和芳香族漠化合物，如對于如在US中描述的苯乙締 樹脂，或基于憐、或錬的化合物。運些阻燃劑的問題是它們傾向于具有毒性問題，并且使用 5-30重量百分比的所建議的用量水平，運些阻燃劑會不利地影響聚合物的物理特性（如拉 伸強度）。 陽00引US8, 129,455描述了阻燃劑ASA，該阻燃劑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劑和0. 1%至2%的全氣化聚締控制成。
[0009] 已知氣聚合物，并且特別是聚偏二氣乙締（PVD巧聚合物提供優異的對氣候、化學 品、和水的耐受性。PVDF薄膜被用來保護表面，例如光伏模塊，諸如在US2010/0175742和 US2012/0073632中描述的那些。
[0010] 氣聚合物已經被加入到丙締酸類聚合物基質中W改進耐候性、與氣聚合物的粘附 性W及抗沖擊性扣S6,811，859、US、USUUS7,947,781)。
[0011] 在美國申請號61/786752中描述了 5% -60%氣聚合物共混入熱塑性帽原料中的 共混物W提高在襯底上的復合帽原料的阻燃性。
[0012] 在US6, 811，859中描述了可共擠出的復合薄膜，該復合薄膜具有在PVDF、丙締酸 和丙締酸彈性體的共混物的層上的PVDF層。運種膜可W用作在襯底上的保護層。
[0013] 在US' 604中披露了在PMMA層上具有PVDF層的透明多層膜，運些透明多層膜將不 會應力變白。
[0014] 在US4, 415, 519和US4, 317, 860中描述了通過共擠出形成的并且不具有離散層 的PVDF、丙締酸、和熱塑性塑料的多層層壓材料。
[0015] 出人意料地，已經發現使用氣聚合物層作為外層可W形成耐候性的、阻燃復合材 料。在一個實施例中，將相對可燃的帽原料層放置在襯底上W改進耐候性，并且將氣聚合物 層放置在該帽原料層上W提供阻燃復合材料。除了優異的耐候性和阻燃性W外，本發明的 復合材料具有改進的耐水性、耐化學性、W及外觀。
[0016] 發明概述
[0017] 本發明設及耐候性多層復合材料，包含：
[0018]a)外部氣聚合物層
[0019] b)熱塑性襯底層。
[0020] 本發明進一步設及耐候性多層復合材料，該多層復合材料按順序具有：外部氣聚 合物層、中間可燃性層和熱塑性襯底層。
[0021] 本發明還設及由該耐候性的、阻燃復合材料形成的物品，并且設及用于形成運些 物品的方法。
[0022] 附圖簡要說明
[0023] 圖1-7表示本發明的多層復合材料的若幾種可能的配置。
[0024] 發明詳細說明
[0025] 本發明設及耐候性的、阻燃的多層結構，該多層結構具有在襯底層上的氣聚合物 外層。在優選的實施例中，將該氣聚合物層放置在可燃熱塑性層上，該可燃熱塑性層是作為 帽層被放置在襯底上。本發明進一步設及用于形成該多層復合結構的方法，W及由該復合 材料形成的物品。
[0026] 如在此使用的，"耐候性的"是本領域技術人員已知的可計量特征，該特征示出在 暴露于室外氣候條件（如紫外光、雨、雪、高溫和低溫、濕度、環境污染、空氣中的酸度、W及 類似物）期間材料或產品表現的多好。耐候材料令人希望地呈現出極少或不呈現由于延長 的環境暴露引起的不利影響（例如變色、分解、磨損）。
[0027] 氣聚合物
[0028] 該氣聚合物層將是復合材料的外層，該層暴露在環境中，并且具體地該層是直接 暴露于太陽福射。該層是相對薄的-在0. 01mm至0. 2mm、優選從0. 02mm至0. 1mm厚的范圍 內，并且更優選從0. 025mm至0. 08。該氣聚合物層可W是氣聚合物涂層、單層膜、或多層氣 聚合物膜。該氣聚合物層包含至少61重量百分比的氣聚合物、優選至少75重量百分比的 氣聚合物、更優選至少90重量百分比的氣聚合物、并且最優選大于95重量百分比并且甚至 100重量百分比的氣聚合物作為聚合物組分。在本發明中預見了兩種或更多種氣聚合物的 共混物。與該氣聚合物相容的其他聚合物能夠W低水平任選地存在，優選W小于30重量百 分比、更優選W小于20重量百分比并且甚至更優選W小于15重量百分比。
[0029] 有用的氣聚合物包括，但不限于聚偏二氣乙締（PVD巧、乙締四氣乙締巧TFE)、 乙締與四氣乙締W及六氣丙締的Ξ聚物巧FE巧、四氣乙締-六氣丙締-氣乙締的Ξ聚物 (THV)、氣乙締的共聚物、W及PVDF與功能化的或非功能化的聚甲基丙締酸甲醋聚合物和 共聚物的共混物。運些氣聚合物可W是功能化的或非功能化的，并且可W是均聚物或共聚 物-優選與其他氣單體的共聚物，運些氣單體包括氣乙締；偏二氣乙締（VD巧；Ξ氣乙締 (VF3);氯Ξ氣乙締（CT陽）；1，2-二氣乙締；四氣乙締燈陽）；六氣丙締（HFP);全氣（烷基 乙締基）酸，諸如全氣（甲基乙締基）酸（PMVE)、全氣（乙基乙締基）酸牌W)和全氣（丙 基乙締基）酸腫VE);全氣（1，3-間二氧雜環戊締）；全氣化2-二甲基-1，3-間二氧雜 環戊締）（PDD)、W及它們的共混物。PVDF均聚物和PVDf共聚物含有至少70重量百分比的 VDF單元，并且其余的單體單元為其他氣單體。
[0030] 在本發明的一個實施例中，該氣聚合物是偏二氣乙締和六氣丙締（HFP)的共聚 物，具有從1至30重量百分比的HFP。
[0031] 該氣聚合物外層可W是單層、或者還有多層結構，其是用于增加強度（尤其是2、 3、或4層薄膜）或用于改進與中間帽層的粘附性。在多層氣聚合物膜中，運些層的組成