阻燃聚合物可用于各種應(yīng)用，諸如與人頻繁和/或緊密接觸以及可暴露于明火的那些應(yīng)用。例如，阻燃聚合物可以用于運(yùn)輸應(yīng)用、消費(fèi)品等。先前，鹵代化合物(例如，有機(jī)鹵素)已被用作阻燃劑，但是由于這些鹵代化合物可能產(chǎn)生成為環(huán)境毒素的鹵素氣體和/或鹵素化合物，并且可能腐蝕周圍的材料，因此已經(jīng)推行不使用這種鹵代化合物。例如，《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》禁止使用22種有機(jī)鹵素，其中許多有機(jī)鹵素是用于阻燃的目的。此外，由于環(huán)境問題，歐盟《有害物質(zhì)限制(RoHS)指令》也禁止使用某些有機(jī)鹵素。

盡管已經(jīng)對非鹵素阻燃化合物進(jìn)行了研究，但是這些化合物具有引起化合物高負(fù)荷水平的加工限制。此外，現(xiàn)有的非鹵素阻燃化合物用于模制工藝，在這樣的工藝中可以控制所得部件的架構(gòu)，但是不控制部件內(nèi)的化學(xué)架構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例方面涉及包括在微晶格形狀因子中的阻燃成分，以及用于形成前述微晶格形狀的組合物和方法。

本發(fā)明的實(shí)施例方面涉及可在較低負(fù)荷水平下使用的非鹵素阻燃材料。本發(fā)明的實(shí)施例方面還涉及用于設(shè)制零件的架構(gòu)以及零件中的化合物位置的方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于形成微晶格結(jié)構(gòu)的組合物包括：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團(tuán)，并且阻燃材料和光聚合性化合物可適于相互共聚合。

根據(jù)另一個實(shí)施例，微晶格結(jié)構(gòu)包括：在多個節(jié)點(diǎn)處互連的多個支柱，所述支柱包括：包含光聚合性化合物與阻燃材料的反應(yīng)產(chǎn)物的共聚物。

根據(jù)另一個實(shí)施例，微晶格結(jié)構(gòu)包括：在多個節(jié)點(diǎn)處互連的多個支柱，所述支柱包括：包含光聚合性化合物的反應(yīng)產(chǎn)物的聚合物；和阻燃材料。

根據(jù)另一個實(shí)施例，形成微晶格結(jié)構(gòu)的方法包括：將包含光聚合性化合物和阻燃材料的組合物暴露于準(zhǔn)直光以形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)；以及固化所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)以形成所述微晶格結(jié)構(gòu)。

根據(jù)另一個實(shí)施例，形成微晶格結(jié)構(gòu)的方法包括：將包含光聚合性化合物的組合物暴露于準(zhǔn)直光以形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)；添加阻燃材料到所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)；以及固化所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)以形成所述微晶格結(jié)構(gòu)。

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層。

阻燃材料的添加可以在前體-微晶格結(jié)構(gòu)的固化之后進(jìn)行。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，涂層的阻燃材料可以包括選自金屬、陶瓷、硅、硅酮、二氧化硅、納米粘土、納米顆粒、納米纖維以及它們的混合物的材料。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，阻燃材料包括光聚合性官能團(tuán)，并且暴露所述組合物使阻燃材料與光聚合性化合物共聚合。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，所述組合物的暴露使光聚合性化合物聚合形成聚合物。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)的固化可以在阻燃材料和聚合物之間形成化學(xué)鍵。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，所述化學(xué)鍵可以通過聚合物的第一非光聚合性官能團(tuán)和鍵結(jié)于阻燃材料的第二非光聚合性官能團(tuán)的反應(yīng)而形成。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)的固化可以包括熱固化或濕固化。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例的阻燃材料的光聚合性官能團(tuán)可以選自硫醇基、烯基、炔基、丙烯酸酯基、環(huán)氧基以及甲基丙烯酸酯基。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例的阻燃材料可以選自磷酸鹽、膦酸鹽、亞磷酸鹽以及它們的混合物。

以所述組合物的總重量計，根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例的阻燃材料在所述組合物中的含量可以是1至33wt％。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例的阻燃材料可以包含顆粒，所述顆粒包含選自三水合氧化鋁、聚磷酸銨、紅磷、有機(jī)亞磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽、硼酸鹽、可膨脹石墨、磷基低聚物以及它們的混合物的材料。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，光聚合性化合物可以包括光聚合性官能團(tuán)和第一非光聚合性官能團(tuán)，可以鍵結(jié)于阻燃材料的第二非光聚合性官能團(tuán)，并且第一非光聚合性官能團(tuán)和第二非光聚合性官能團(tuán)可以適于在固化時相互反應(yīng)。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，所述第一非光聚合性官能團(tuán)選自異氰酸酯基、羥基、胺基、羧酸基、環(huán)氧基、硅烷基醚以及它們的組合，并且所述第二非光聚合性官能團(tuán)選自異氰酸酯基、羥基、胺基、羧酸基、環(huán)氧基以及它們的組合。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，光聚合性化合物可以包括：包含不飽和碳-碳鍵的第一化合物；和包含末端硫醇基的第二化合物。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，包含不飽和碳-碳鍵的第一化合物可以選自由以下組成的群組：乙烯、取代烯烴、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們的混合物。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，包含末端硫醇基的第二化合物可以選自由以下組成的群組：季戊四醇四-3-巰基丙酸酯、三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、1,6-己二硫醇、三羥甲基丙烷三(2-巰基乙酸酯)、乙氧基化三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、乙二醇二-3-巰基丙酸酯以及它們的混合物。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，以所述組合物的總重量計，包含不飽和碳-碳鍵的第一化合物在所述組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組合物中的含量可以是10至99wt％。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，所述聚合物可以至少部分地包圍阻燃材料。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，所述支柱包括聚合物上的包含阻燃材料的涂層。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，阻燃材料可以通過化學(xué)鍵附接至所述聚合物。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，所述化學(xué)鍵可以通過光聚合性化合物的第一非光聚合性官能團(tuán)與鍵結(jié)于阻燃材料的第二非光聚合性官能團(tuán)的反應(yīng)而形成。

根據(jù)上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例，所述第一非光聚合性官能團(tuán)可以選自異氰酸酯基、羥基、胺基、羧酸基、環(huán)氧基、硅烷基醚以及它們的組合，所述第二非光聚合性官能團(tuán)可以選自異氰酸酯基、羥基、胺基、羧酸基、環(huán)氧基以及它們的組合。

附圖說明

附圖與說明書共同示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并與具體描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。

圖1是示出用于形成微晶格結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)的實(shí)施例的示意性剖視圖。

圖2和圖3是用于形成微晶格結(jié)構(gòu)的孔圖案的實(shí)施例的示意性俯視圖。

圖4和圖5是微晶格結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的相應(yīng)部分的示意性立體圖。

圖6是示出微晶格結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的示意圖。

圖7是示出用于形成微晶格結(jié)構(gòu)的化合物的實(shí)施例的示意圖。

圖8-16是示出用于形成微晶格結(jié)構(gòu)的反應(yīng)的實(shí)施例的示意圖。

圖17和18是示出用于形成微晶格結(jié)構(gòu)的反應(yīng)的實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

在下面的詳細(xì)描述中，僅以實(shí)例說明的方式示出和描述了本發(fā)明的某些實(shí)施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到的，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)施，并且不應(yīng)理解為限于本文所闡述的實(shí)施例。因此，附圖和描述應(yīng)被認(rèn)為在本質(zhì)上是說明性而非限制性的。

本發(fā)明的實(shí)施例涉及包含阻燃材料(例如，非鹵素阻燃材料)的微晶格結(jié)構(gòu)，以及用于形成所述微晶格結(jié)構(gòu)的組合物和方法。如本文所使用的，阻燃材料是減少、抑制或延緩火焰(或火)形成以防止或減少火的形成或蔓延的任何材料。阻燃材料可以包括：例如，顆粒、用于形成聚合物(例如，共聚物、預(yù)聚物或低聚物)的前體、聚合物的一部分(例如，包含經(jīng)反應(yīng)前體的聚合物的部分)，或涂層。

因此，阻燃材料可被包含在微晶格結(jié)構(gòu)的支柱(例如，聚合物波導(dǎo))中和/或支柱上。在微晶格結(jié)構(gòu)的支柱中和/或支柱上包含阻燃材料提供了用于設(shè)制支柱內(nèi)部和表面處的微晶格結(jié)構(gòu)的化學(xué)性質(zhì)的架構(gòu)控制。例如，微晶格結(jié)構(gòu)的支柱可以通過使阻燃材料與另一種化合物(例如，光聚合性化合物)共聚合而形成。在這樣的實(shí)施例中，微晶格的支柱包括包含阻燃材料的共聚物(例如，阻燃材料和其它化合物的共聚合反應(yīng)產(chǎn)物)或由這樣的共聚物限定。

另外，或可替換地，阻燃材料可以以物理方式截留(或夾帶)在微晶格結(jié)構(gòu)的支柱中。例如，阻燃材料可被包裹在支柱所包含(或限定支柱)的聚合物中。在一些實(shí)施例中，通過在阻燃材料的存在下形成(例如，聚合)化合物(例如，光聚合性化合物)而至少部分地包圍阻燃材料(或截留聚合物中的顆粒)，所述聚合物可以形成(例如，被聚合)為至少部分地包圍阻燃材料。

另外，或可替換地，阻燃材料可以通過正交化學(xué)(例如，通過正交化學(xué)反應(yīng))結(jié)合到微晶格結(jié)構(gòu)中。正交化學(xué)過程可以利用例如第一反應(yīng)和第二反應(yīng)(例如，正交反應(yīng))來形成微晶格結(jié)構(gòu)。第一反應(yīng)(例如，諸如UV引發(fā)的自由基或離子反應(yīng)的光聚合反應(yīng))形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)，第二反應(yīng)與第一反應(yīng)不同(例如，與第一反應(yīng)正交)，第二反應(yīng)通過前體-微晶格結(jié)構(gòu)形成微晶格結(jié)構(gòu)。例如，第二反應(yīng)可以是與第一反應(yīng)不同(例如，在與第一反應(yīng)的波長不同的波長下所引發(fā))的光聚合反應(yīng)、熱固化反應(yīng)或濕固化反應(yīng)(例如，適于在環(huán)境水的存在下固化的異氰酸酯封端單體、低聚物、預(yù)聚物或聚合物的反應(yīng))。

因此，在一些實(shí)施例中，阻燃材料包括這樣的官能團(tuán)，所述官能團(tuán)在第二反應(yīng)期間反應(yīng)，但在形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)的第一反應(yīng)期間不反應(yīng)。第一反應(yīng)形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)的“綠(green)”支柱，而阻燃材料可以通過第二反應(yīng)鍵結(jié)于前體-微晶格的“綠”支柱，第二反應(yīng)也可以使前體-微晶結(jié)構(gòu)交聯(lián)形成微晶格結(jié)構(gòu)。前體-微晶格可以在阻燃材料的存在下形成，和/或可以在進(jìn)行第一反應(yīng)之后添加阻燃材料到前體-微晶格結(jié)構(gòu)。在正交化學(xué)方法的實(shí)施例中，微晶格結(jié)構(gòu)的“綠”支柱可以由包括光聚合性官能團(tuán)和正交官能團(tuán)(例如，在第二反應(yīng)期間反應(yīng)但在第一反應(yīng)期間不反應(yīng)的官能團(tuán))的化合物(例如，光聚合性化合物)形成。利用具有在第一反應(yīng)期間反應(yīng)的第一官能團(tuán)和在第二反應(yīng)期間反應(yīng)的第二官能團(tuán)的單體、低聚物、預(yù)聚物和/或聚合物得到了交聯(lián)結(jié)構(gòu)(或高級交聯(lián)結(jié)構(gòu))，所述交聯(lián)結(jié)構(gòu)可以防止或減少微晶格結(jié)構(gòu)的熔融以及之后在微晶格結(jié)構(gòu)暴露于火焰時的滴落。

另外，或可替換地，阻燃材料可以位于微晶格結(jié)構(gòu)的支柱上(例如，作為涂層)。涂層可以在前體-微晶格結(jié)構(gòu)(前體-微晶格結(jié)構(gòu)隨后被固化)上形成，和/或涂層可以在固化的微晶格結(jié)構(gòu)上形成。涂層可以通過任何合適的方法形成，諸如對包含阻燃填料的金屬涂層進(jìn)行浸涂、刷涂、噴涂、熔融、燒結(jié)、噴丸、電鍍，和/或?qū)ν繉映淙腚姾刹⑹褂渺o電將涂層吸引到微晶格結(jié)構(gòu)或前體-微晶格結(jié)構(gòu)。

阻燃材料可以以任何合適的方式提供阻燃性。例如，阻燃部分可以通過釋放水或其它惰性物質(zhì)來限制對火焰的燃料供給(例如，氧氣和/或其它易燃材料，諸如有機(jī)材料)，增加炭形成而產(chǎn)生不可燃層(例如，保護(hù)層)，和/或通過吸熱反應(yīng)降低溫度。在一些實(shí)施例中，阻燃材料包括有機(jī)磷和/或氮基化合物，但阻燃材料并不限于此。有機(jī)磷和氮基化合物的非限制性實(shí)例包括三聚氰胺、氰尿酸鹽、磷酸酯和膦酸。

可以使用本領(lǐng)域可用的任何合適的設(shè)備和方法形成微晶格結(jié)構(gòu)。例如，可以使用標(biāo)題為“《光性定向的三維聚合物微結(jié)構(gòu)(Optically Oriented Three-Dimensional Polymer Microstructures)》”的美國專利第7,382,959號中所描述的設(shè)備和方法來形成微晶格結(jié)構(gòu)，所述專利的全部內(nèi)容通過引用并入本文。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于形成微晶格結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)100的示意性剖視圖。如圖1所示，微晶格結(jié)構(gòu)110可以使用單個準(zhǔn)直光束(例如，紫外(UV)光束)或多個獨(dú)立準(zhǔn)直光束通過位于儲蓄器102(例如，模制室)一側(cè)的圖案形成裝置104(例如，掩模)來形成，儲蓄器102具有(或容納)組合物108，組合物108包含與從光源120發(fā)射的光束接觸時引發(fā)聚合(或共聚合)過程的成分(例如，光聚合性化合物和任選的阻燃材料)。圖案形成裝置104可以包括多個孔106(例如，間隙或開口)。每個孔106可以具有給定(或設(shè)定)的形狀和尺寸，所述形狀和尺寸限定(例如，基本上匹配)微晶格結(jié)構(gòu)110的支柱112(例如，自蔓延光學(xué)聚合物波導(dǎo))的橫截面幾何形狀。微晶格結(jié)構(gòu)110可以具有由支柱112限定的三維(3D)結(jié)構(gòu)。

在一個實(shí)施例中，掩模104可以位于形成儲蓄器102的一側(cè)(例如，底側(cè))的透明基底(或透明板)上。在另一個實(shí)施例中，掩模104可以包括透明基底。例如，透明基底的部分可以制成為不透明的(或基本上不透明的)，而透明基底的其它部分可以保持透明(或基本上透明)，從而允許光束透射過透明基底的其它部分。

孔106可以布置成具有圖案，諸如圖2所示的矩形圖案(或方形圖案)和/或圖3所示的六邊形圖案。掩模104的孔106之間的距離和由孔106形成的支柱112的數(shù)量將決定微晶格結(jié)構(gòu)的開孔體積分?jǐn)?shù)(例如，開孔空間)。通過控制孔106的布置以及圖1系統(tǒng)的其它特征，可以針對給定應(yīng)用來設(shè)計微晶格結(jié)構(gòu)。用于形成微晶格結(jié)構(gòu)的一些設(shè)計參數(shù)包括：1)支柱相對于彼此的角度和圖案，2)所得微孔結(jié)構(gòu)的相對密度(或開孔體積分?jǐn)?shù))，以及3)支柱的橫截面形狀和尺寸。

如圖1中所看到的，微晶格結(jié)構(gòu)110的厚度(或高度)可以通過用組合物108將儲蓄器102填充至設(shè)定高度來控制。一旦施加了光束，支柱112(例如，相交的支柱)則從掩模104的表面(或透明基底的表面)生長，并且到達(dá)或終止于儲蓄器102中的組合物108的自由表面(例如，上表面)，從而形成微晶格結(jié)構(gòu)110的支柱112(例如，長成的波導(dǎo)(grown waveguides))。在一些實(shí)施例中，支柱112(例如，相交的聚合物波導(dǎo))聚合或共聚合形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)或微晶格結(jié)構(gòu)。支柱112可以獨(dú)立地具有約10μm至約10mm的直徑(例如，厚度)，并且可以在節(jié)點(diǎn)處相交，所述節(jié)點(diǎn)可以彼此遠(yuǎn)離而相距節(jié)點(diǎn)直徑的約2至約20倍的距離。

根據(jù)一個實(shí)施例，可以使用光束形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)和/或使其成形，然后通過本領(lǐng)域可用的任何合適的固化手段(例如，光固化、熱固化和/或濕固化)進(jìn)一步固化(例如，后固化或表面固化)所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)。光束可以通過光引發(fā)劑引發(fā)反應(yīng)(例如，第一或第二反應(yīng))?？梢允褂帽绢I(lǐng)域中可用的任何合適的光引發(fā)劑。例如，可以使用多種光引發(fā)劑和/或多個光源來形成微晶格結(jié)構(gòu)或前體-微晶格結(jié)構(gòu)，例如，如于2014年4月17日提交的標(biāo)題為“《使用雙光引發(fā)劑體系固化結(jié)構(gòu)的方法和使用所述方法制造的結(jié)構(gòu)(Method For Curing Structures Using A Dual Photoinitiator System and Structure Made Using The Same)》”的美國專利申請第14/255,623號中所描述的，所述申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。固化的微晶格結(jié)構(gòu)或前體-微晶格結(jié)構(gòu)可以具有3D有序的開孔微觀結(jié)構(gòu)。

例如，在圖4和圖5所示的實(shí)施例中，微晶格結(jié)構(gòu)110的支柱包括第一桁架單元114、第二桁架單元116和第三桁架單元118。第一桁架單元114由第一自蔓延聚合物波導(dǎo)限定并且沿著第一方向A延伸。第二桁架單元116由第二自蔓延聚合物波導(dǎo)限定并且沿著第二方向B延伸。第三桁架單元118由第三自蔓延聚合物波導(dǎo)限定并且沿著第三方向C延伸。桁架單元114、116和118在節(jié)點(diǎn)122處彼此互穿，從而形成具有三維微觀結(jié)構(gòu)順序且具有由桁架單元114、116、118和節(jié)點(diǎn)122限定(或桁架單元114、116、118和節(jié)點(diǎn)122之間)的多個三維有序孔(或空間)的連續(xù)材料。在一些實(shí)施例中，連續(xù)材料以連續(xù)的方式形成，使得其沒有任何內(nèi)部邊界，例如，桁架單元114、116和118的互穿部分內(nèi)的邊界。在一些實(shí)施例中，微晶格結(jié)構(gòu)110的每個節(jié)點(diǎn)122由連續(xù)材料形成。如本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所應(yīng)理解的，在沒有有意地脫離如本文所述的本發(fā)明的原理、精神和范圍的情況下，所述微晶格結(jié)構(gòu)和前體-微晶格結(jié)構(gòu)以及形成它們的方法的改變和變化可以予以實(shí)踐。

例如，微晶格結(jié)構(gòu)的實(shí)施例不限于單個UV固化反應(yīng)，因?yàn)檫@可能限制用于形成微晶格結(jié)構(gòu)的單體的端基化學(xué)過程，并且可能妨礙可以改善微晶格結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性的許多化學(xué)過程。因此，微晶格結(jié)構(gòu)不限于用于形成微晶格結(jié)構(gòu)的單體的任何特定端基化學(xué)過程。例如，可以利用各種各樣的化學(xué)前體形成微晶格結(jié)構(gòu)，從而增加最終微晶格結(jié)構(gòu)可具有的特性范圍，并且通過允許使用用于其它結(jié)構(gòu)性聚合物領(lǐng)域的單體來降低化學(xué)前體的成本。這些聚合物中的一些(諸如聚氨酯和環(huán)氧樹脂)已經(jīng)發(fā)展超過丙烯酸酯和硫醇烯，這引起對更具成本效益的單體的開發(fā)，這樣的單體具有改善的結(jié)構(gòu)性能、環(huán)境條件反應(yīng)性和化學(xué)功能(諸如阻燃性、耐化學(xué)性等等)。通過利用正交反應(yīng)官能團(tuán)來形成微晶格結(jié)構(gòu)，可以獲得更大范圍的最終微晶格化學(xué)性質(zhì)，并且因此可以獲得一些性能。由本發(fā)明的共聚物方法的實(shí)施例方面提供的益處之一是，我們現(xiàn)在可以使用能夠定向的化學(xué)過程(例如，對反應(yīng)方向可知的化學(xué)過程)來構(gòu)建和形成3D微孔結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，阻燃材料(例如，防火材料)現(xiàn)在可以通過非UV聚合性化學(xué)過程結(jié)合到微晶格結(jié)構(gòu)中。

圖6是示出微晶格結(jié)構(gòu)110的形狀因子可被用作包括阻燃材料的微晶格結(jié)構(gòu)的某些方式的示意圖。例如，在圖6中，微晶格結(jié)構(gòu)130包括包含阻燃材料的涂層，微晶格結(jié)構(gòu)132包括嵌入或物理夾帶或截留在支柱中的阻燃材料(例如，填料，諸如阻燃材料的顆?；蚓酆衔?，并且微晶格結(jié)構(gòu)134包括包含阻燃材料的共聚物。

圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可用于形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)或微晶格結(jié)構(gòu)的化合物的非限制性圖示的示意圖。例如，如圖7所示，阻燃材料202、光聚合性化合物204、光聚合性化合物206和/或阻燃材料208可以組合(例如，聚合、共聚合和/或交聯(lián))形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)或微晶格結(jié)構(gòu)。圖7所示的化合物可以以各種合適的方式組合，以形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)或微晶格結(jié)構(gòu)。阻燃材料202、光聚合性化合物204、光聚合性化合物206和阻燃材料208可以各自獨(dú)立地為單體、共聚單體、低聚物、預(yù)聚物、聚合物、共聚物或它們的混合物。

阻燃材料202可以包括磷酸鹽、膦酸鹽和/或亞磷酸鹽，并且合適的反應(yīng)性基團(tuán)可以鍵合至磷酸鹽、膦酸鹽和/或次膦酸鹽。例如，阻燃材料202可以包括磷酸鹽(例如，有機(jī)磷酸鹽)：膦酸鹽(例如，有機(jī)膦酸鹽)：和/或亞磷酸鹽(例如，有機(jī)亞磷酸鹽)：在前述化學(xué)式中，R₁、R₂和R₃可以各自獨(dú)立地為能夠在本文所述的第一或第二反應(yīng)期間發(fā)生反應(yīng)的任何合適的官能團(tuán)。

例如，如從圖7中所看到的，光聚合性官能團(tuán)210可以鍵結(jié)于阻燃材料202。阻燃材料202的非限制性可商購實(shí)例包括雙[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]磷酸酯。光聚合性化合物204和光聚合性化合物206也可以各自具有光聚合性官能團(tuán)210。光聚合性官能團(tuán)210可以在第一反應(yīng)期間發(fā)生反應(yīng)。例如，阻燃材料202、光聚合性化合物204和光聚合性化合物206的光聚合性官能團(tuán)210可以各自獨(dú)立地為在光聚合反應(yīng)(例如，諸如UV引發(fā)的自由基或離子反應(yīng)的光聚合反應(yīng))期間反應(yīng)以形成聚合物或共聚物的官能團(tuán)。光聚合性官能團(tuán)可以是對UV引發(fā)劑敏感的任何合適的官能團(tuán)(例如，自由基UV引發(fā)劑、陽離子UV引發(fā)劑等)。光聚合性官能團(tuán)210的非限制性實(shí)例包括硫醇、烯烴、炔烴、丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂和/或甲基丙烯酸酯。光聚合性化合物204和光聚合性化合物206可以包括本領(lǐng)域可用的任何合適的主鏈。

在某些實(shí)施例中，光聚合性化合物204和/或光聚合性化合物206包括包含不飽和碳-碳鍵的第一化合物和包含末端硫醇基的第二化合物。第一化合物的不飽和碳-碳鍵可以包括碳-碳雙鍵和/或碳-碳三鍵。例如，包含不飽和碳-碳鍵的第一化合物可以包括乙烯、取代烯烴、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們的混合物。包含末端硫醇基的第二化合物可以包括季戊四醇四-3-巰基丙酸酯、三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、1,6-己二硫醇、三羥甲基丙烷三(2-巰基乙酸酯)、乙氧基化三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、乙二醇二-3-巰基丙酸酯以及它們的混合物。以組合物的總重量計，包含不飽和碳-碳鍵的第一化合物在用于形成微晶格結(jié)構(gòu)的組合物中的含量可以是10至99wt％的量包含；包含末端硫醇基的第二化合物在組合物中的含量可以是10至99wt％。

除反應(yīng)性官能團(tuán)210之外，光聚合性化合物206還可以包括反應(yīng)性官能團(tuán)212(例如，第一非光聚合性官能團(tuán))。反應(yīng)性官能團(tuán)214(例如，第二非光聚合性官能團(tuán))可以鍵結(jié)于阻燃材料。反應(yīng)性官能團(tuán)212和反應(yīng)性官能團(tuán)214在第一反應(yīng)(例如，諸如UV引發(fā)的自由基或離子反應(yīng)的光聚合反應(yīng))期間可以是非反應(yīng)性的，但是反應(yīng)性官能團(tuán)212可以在第二反應(yīng)(例如，在不同波長下的光聚合反應(yīng)，熱固化反應(yīng)，或濕固化反應(yīng))期間與反應(yīng)性官能團(tuán)214反應(yīng)。反應(yīng)性官能團(tuán)212(例如，第一非光聚合性官能團(tuán))的非限制性實(shí)例包括異氰酸酯基、羥基、胺基、羧酸基、環(huán)氧基和/或硅烷基醚(硅烷基醚基)。反應(yīng)性官能團(tuán)214(例如，第二非光聚合性官能團(tuán))的非限制性實(shí)例包括異氰酸酯基、羥基、胺基、羧酸基和/或環(huán)氧基。例如，反應(yīng)性官能團(tuán)212和/或反應(yīng)性官能團(tuán)214的羥基可被包含在本領(lǐng)域可用的任何合適的醇中。

圖8-16是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可用于形成微晶格結(jié)構(gòu)和/或前體-微晶格結(jié)構(gòu)的阻燃材料202、光聚合性化合物204、光聚合性化合物206和/或阻燃材料208的反應(yīng)的示意圖。例如，如圖8所示，阻燃材料202和光聚合性化合物204可以在第一反應(yīng)(例如，諸如UV引發(fā)的自由基或離子反應(yīng)的光聚合反應(yīng))中反應(yīng)(例如，共聚合)形成共聚物230。共聚物230可被包括在微晶格結(jié)構(gòu)的支柱中或可以限定微晶格結(jié)構(gòu)的支柱。在圖8-16中，括號表示重復(fù)結(jié)構(gòu)，但是圖8-16所示的聚合物和共聚物不限于所示出的圖案，因?yàn)榫酆衔锖凸簿畚锟梢园ㄈ魏魏线m的組成部分的布置，諸如交替共聚物、周期共聚物、統(tǒng)計共聚物、嵌段共聚物和/或接枝共聚物中所具有的組成部分的布置。

如圖9所示，光聚合性化合物206可以反應(yīng)(例如，在第一反應(yīng)(例如，諸如UV引發(fā)的自由基或離子反應(yīng)的光聚合反應(yīng))中進(jìn)行聚合)形成聚合物232。聚合物232可被包括在前體微晶格結(jié)構(gòu)的支柱中或可以限定所述前體微晶格結(jié)構(gòu)的支柱。如圖10所示，聚合物232可以通過第二反應(yīng)(例如，在不同波長下的光聚合反應(yīng)，熱固化反應(yīng)，或濕固化反應(yīng))與阻燃材料208反應(yīng)(例如，共聚合、交聯(lián)或固化)形成共聚物234。共聚物234可被包括在微晶格結(jié)構(gòu)的支柱中或可以限定所述微晶格結(jié)構(gòu)的支柱。

如圖11所示，光聚合性化合物204和光聚合性化合物206可以在第一反應(yīng)(例如，諸如UV引發(fā)的自由基或離子反應(yīng)的光聚合反應(yīng))中反應(yīng)(例如，共聚合)形成共聚物236。共聚物236可被包括在前體微晶格結(jié)構(gòu)的支柱中或可以限定所述前體微晶格結(jié)構(gòu)的支柱。如圖12所示，共聚物236可以通過第二反應(yīng)(例如，在不同波長下的光聚合反應(yīng)，熱固化反應(yīng)，或濕固化反應(yīng))與阻燃材料208反應(yīng)(例如，共聚合、交聯(lián)或固化)形成共聚物238。共聚物238可被包括在微晶格結(jié)構(gòu)的支柱中或可以限定所述微晶格結(jié)構(gòu)的支柱。

如圖13所示，阻燃材料202和光聚合性化合物206可以在第一反應(yīng)(例如，諸如UV引發(fā)的自由基或離子反應(yīng)的光聚合反應(yīng))中反應(yīng)(例如，共聚合)形成共聚物240。共聚物240可被包括在前體-微晶格結(jié)構(gòu)的支柱中或可以限定所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)的支柱。如圖14所示，共聚物240可以通過第二反應(yīng)(例如，在不同波長下的光聚合反應(yīng)，熱固化反應(yīng)，或濕固化反應(yīng))與阻燃材料208反應(yīng)(例如，共聚合、交聯(lián)或固化)形成共聚物242。共聚物242可被包括在微晶格結(jié)構(gòu)的支柱中或可以限定所述微晶格結(jié)構(gòu)的支柱。

如圖15所示，阻燃材料202、光聚合性化合物204和光聚合性化合物206可以在第一反應(yīng)(例如，諸如UV引發(fā)的自由基或離子反應(yīng)的光聚合反應(yīng))中反應(yīng)(例如，共聚合)形成共聚物244。共聚物244可被包括在前體-微晶格結(jié)構(gòu)的支柱中或可以限定所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)的支柱。如圖15所示，共聚物244可以通過第二反應(yīng)(例如，在不同波長下的光聚合反應(yīng)，熱固化反應(yīng)，或濕固化反應(yīng))與阻燃材料208反應(yīng)(例如，共聚合、交聯(lián)或固化)形成共聚物246。共聚物246可被包括在微晶格結(jié)構(gòu)的支柱中或可以限定所述微晶格結(jié)構(gòu)的支柱。

另外，或可替換地，微晶格結(jié)構(gòu)可以包括這樣的阻燃材料，所述阻燃材料未以化學(xué)方式鍵結(jié)于限定微晶格結(jié)構(gòu)的支柱的聚合物。例如，微晶格結(jié)構(gòu)的支柱可以包括由任何上述光聚合性化合物形成的聚合物或由這樣的聚合物限定(例如，所述聚合物可以包括任何上述光聚合性化合物的反應(yīng)產(chǎn)物)，并且所述聚合物可以至少部分地包圍阻燃材料。例如，阻燃材料可以嵌入或物理夾帶或截留在所述聚合物中。阻燃材料可以包括與限定支柱的聚合物不同的聚合物(例如，二次聚合物相)，和/或阻燃材料可以包括顆粒(例如，填料)。

例如，可以將顆粒形式的阻燃劑固體引入到包含本文所述的任何光聚合性化合物的組合物中，以便降低微晶格結(jié)構(gòu)燃燒期間的可燃性和/或減少有毒煙霧的釋放?？梢詫⑷缦骂w粒引入并分散在所述組合物中：諸如但不限于三水合氧化鋁、聚磷酸銨、紅磷、有機(jī)亞磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽、硼酸鹽和可膨脹石墨，以獲得合適或期望的燃燒行為。

所述顆?？梢允遣煌该鞯暮?或使光散射。因此，如果顆粒以過高的濃度包含在組合物中，則顆粒將過度地使UV光散射或反射，從而阻礙或減少微晶格結(jié)構(gòu)的形成。合適的顆粒濃度將受到逐漸形成的微晶格結(jié)構(gòu)的高度(或深度)的影響，因?yàn)槲⒕Ц窠Y(jié)構(gòu)的高度影響UV光應(yīng)穿透的深度。以所述組合物的總重量計，所述組合物中的顆粒濃度可以是1至33wt％，例如4至10wt％。在一個實(shí)施例中，將包含銨的顆粒分散在包含光反應(yīng)單體樹脂的組合物中，并且以所述組合物的總重量計，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)4wt％的顆粒濃度，而不會顯著或大大削弱形成12.7mm厚的微晶格結(jié)構(gòu)的能力。

可以以本領(lǐng)域可用的任何合適的方式將顆粒添加到所述組合物中。例如，顆?？梢砸匀缦路绞揭耄焊煞坌问剑幱诠夥磻?yīng)單體的懸浮液(例如，光聚合性化合物的懸浮液)中，或處于隨后被蒸發(fā)的溶劑中。溶劑的非限制性實(shí)例包括丙酮、甲苯、異丙醇以及它們的混合物。顆?？梢酝ㄟ^機(jī)械混合分散在所述組合物中。還可以對顆粒進(jìn)行表面處理，以促進(jìn)與樹脂(例如，聚合物)的粘合，或者防止或減少顆粒在所述組合物(或懸浮液)中的附聚。

未鍵結(jié)于光反應(yīng)單體樹脂(例如，光聚合性化合物或由光聚合性化合物形成的聚合物或共聚物)或與其交聯(lián)的二次聚合物相也可以作為添加劑或填料包括在微晶格結(jié)構(gòu)中。二次聚合物相對于UV光可以是透明的，因此二次聚合物相可以以高于顆粒濃度的濃度包含在所述組合物中。在所述組合物中包含二次聚合物相可導(dǎo)致折射率失配，這可能限制或減少UV光可穿透組合物的深度。因此，二次聚合物相的合適濃度將受到逐漸形成的微晶格結(jié)構(gòu)的高度(或深度)的影響，因?yàn)槲⒕Ц窠Y(jié)構(gòu)的高度影響UV光應(yīng)穿透的深度。例如，以所述組合物的總重量計，二次聚合物相在所述組合物中的含量可以是1至33wt％。

在一個實(shí)施例中，將包含磷基低聚物的二次聚合物相溶解在溶劑中并引入到光反應(yīng)單體樹脂(所述組合物)中以賦予阻燃性?？商鎿Q地，或者另外，可將這樣的低聚物懸浮在未固化的液體聚合物/低聚物載體中，這可以在光反應(yīng)單體(光聚合性化合物)、液體聚合物/低聚物和阻燃劑低聚物的UV固化之后就地固化，從而在最終的微晶格結(jié)構(gòu)中形成二次阻燃相?？梢圆捎门c關(guān)于阻燃劑顆粒所描述的相同的方式來引入并分散二次聚合物相。

圖17是示出形成微晶格結(jié)構(gòu)的方法的實(shí)施例的示意圖。如圖17所示，根據(jù)一個實(shí)施例，組合物300包括未反應(yīng)的阻燃材料302。阻燃材料302可以包括本文所述的任何阻燃材料(例如，阻燃材料202和/或208，阻燃顆粒和/或阻燃聚合物)。組合物300還可以包括本文所述的任何光聚合性化合物(例如，光聚合性化合物204和/或206)。組合物300還可以包括本領(lǐng)域可用的任何合適的成分，諸如光引發(fā)劑、穩(wěn)定劑、抑制劑等。此外，根據(jù)本文公開的任何實(shí)施例，抑制劑和/或引發(fā)劑可以包括阻燃材料。通過向抑制劑和/或引發(fā)劑添加磷基團(tuán)，可以增加微晶格結(jié)構(gòu)中的阻燃材料的量而微晶格結(jié)構(gòu)的熱性能和/或機(jī)械性能降低相對較少，因?yàn)榭梢詫⒋蠖鄶?shù)的主鏈形成單體添加到組合物中。利用組合物300通過第一反應(yīng)(例如，UV引發(fā)的光聚合)形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)304。

在第一反應(yīng)中，未反應(yīng)的阻燃材料302與光聚合性化合物和/或其它未反應(yīng)的阻燃材料反應(yīng)形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)304的支柱。因此，前體-微晶格結(jié)構(gòu)304包含經(jīng)反應(yīng)的阻燃材料302。然后，前體-微晶格結(jié)構(gòu)304可以通過第二反應(yīng)(例如，在不同于第一反應(yīng)的波長下的光聚合反應(yīng)，熱固化反應(yīng)和/或濕固化反應(yīng))而反應(yīng)形成微晶格結(jié)構(gòu)308，微晶格結(jié)構(gòu)308包含經(jīng)反應(yīng)的阻燃材料306。前體-微晶格結(jié)構(gòu)304的聚合物可以在第二反應(yīng)期間完全交聯(lián)。

還如圖17所示，微晶格結(jié)構(gòu)可以由組合物310形成，例如通過雙固化方法(例如凝膠法)形成。組合物310包含未反應(yīng)的阻燃材料312。未反應(yīng)的阻燃材料312可以包括本文所述的任何阻燃材料(例如，阻燃材料202和/或208，阻燃顆粒和/或阻燃聚合物)。組合物310還可以包括本文所述的任何光聚合性化合物(例如，光聚合性化合物204和/或206)。組合物310還可以包括本領(lǐng)域可用的任何合適的成分，諸如光引發(fā)劑、穩(wěn)定劑、抑制劑等。利用組合物310通過第一反應(yīng)(例如，UV引發(fā)的光聚合)形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)314。

前體-微晶格結(jié)構(gòu)314包含未反應(yīng)的阻燃材料302。未反應(yīng)的阻燃材料312可以位于前體-微晶格結(jié)構(gòu)314的支柱的聚合物上和/或嵌入或物理夾帶或截留在前體-微晶格結(jié)構(gòu)314的支柱的聚合物中。然后，前體-微晶格結(jié)構(gòu)314可以通過第二反應(yīng)(例如，在不同于第一反應(yīng)的波長下的光聚合反應(yīng)，熱固化反應(yīng)和/或濕固化反應(yīng))而反應(yīng)形成微晶格結(jié)構(gòu)316，微晶格結(jié)構(gòu)316包含經(jīng)反應(yīng)的阻燃材料318。例如，未反應(yīng)的阻燃材料312可以與前體-微晶格結(jié)構(gòu)314的支柱的聚合物反應(yīng)(例如，交聯(lián))，以形成包含經(jīng)反應(yīng)的阻燃材料316的微晶格結(jié)構(gòu)318的支柱。前體-微晶格結(jié)構(gòu)314的聚合物可以在第二反應(yīng)期間完全交聯(lián)。

還如圖17所示，微晶格結(jié)構(gòu)可以由組合物320形成，例如通過浸泡方法形成。組合物320包含至少一種本文所述的光聚合性化合物(例如，光聚合性化合物204和/或206)，但組合物320不包含阻燃材料。組合物320還可以包含本領(lǐng)域可用的任何合適的成分，諸如光引發(fā)劑、穩(wěn)定劑、抑制劑等。利用組合物320通過第一反應(yīng)(例如，UV引發(fā)的光聚合)形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)322。

然后，可以向組合物320添加未反應(yīng)的阻燃材料326，和/或可以向包含未反應(yīng)的阻燃材料326的組合物324添加前體-微晶格結(jié)構(gòu)322。未反應(yīng)的阻燃材料326可以包括本文所述的任何阻燃材料(例如，阻燃材料202和/或208，阻燃顆粒和/或阻燃聚合物)。未反應(yīng)的阻燃材料326可以位于前體-微晶格結(jié)構(gòu)322的支柱的聚合物上和/或膨脹進(jìn)入前體-微晶格結(jié)構(gòu)322的支柱的聚合物中。然后，前體-微晶格結(jié)構(gòu)322和未反應(yīng)的阻燃材料326可以通過第二反應(yīng)(例如，在不同于第一反應(yīng)的波長下的光聚合反應(yīng)，熱固化反應(yīng)和/或濕固化反應(yīng))而反應(yīng)形成包含經(jīng)反應(yīng)的阻燃材料330的微晶格結(jié)構(gòu)328。例如，未反應(yīng)的阻燃材料326可以與前體-微晶格結(jié)構(gòu)322的支柱的聚合物反應(yīng)(例如，交聯(lián))，以形成包含經(jīng)反應(yīng)的阻燃材料330的微晶格結(jié)構(gòu)328的支柱。未反應(yīng)的阻燃材料326可以選擇性地位于前體-微晶格結(jié)構(gòu)328的支柱的表面處，或者未反應(yīng)的阻燃材料326可以基本上結(jié)合到前體-微晶格結(jié)構(gòu)324的整個支柱中，然后進(jìn)行反應(yīng)。

圖18是示出形成包括涂層的微晶格結(jié)構(gòu)的方法的實(shí)施例的示意圖。例如，如圖18所示，組合物400通過第一反應(yīng)而反應(yīng)(例如，固化)形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)402。然后，前體-微晶格結(jié)構(gòu)402可以通過第二反應(yīng)而反應(yīng)(例如，固化)形成微晶格結(jié)構(gòu)404。之后將包含阻燃材料的涂層涂布到或形成在微晶格結(jié)構(gòu)404上，以形成經(jīng)涂覆的微晶格結(jié)構(gòu)406。在一些實(shí)施例中，將包含阻燃材料的涂層涂布到或形成在前體-微晶格結(jié)構(gòu)402上，并且通過第二反應(yīng)使經(jīng)涂覆的前體-微晶格結(jié)構(gòu)反應(yīng)(例如，固化)形成經(jīng)涂覆的微晶格結(jié)構(gòu)406。所述涂層可以通過本領(lǐng)域可用的任何合適的方法來涂布，包括但不限于：對包含阻燃填料的金屬涂層進(jìn)行浸涂、刷涂、噴涂、熔融、燒結(jié)、噴丸、電鍍，和/或?qū)ν繉映淙腚姾刹⒗渺o電來吸引兩種材料。在前體-微晶格結(jié)構(gòu)上涂布或形成涂層使得前體-微晶格結(jié)構(gòu)的可用鍵結(jié)位點(diǎn)幫助在涂層和前體-微晶格結(jié)構(gòu)之間形成化學(xué)鍵。在涂布或形成涂層之前，可以使微晶格結(jié)構(gòu)或前體-微晶格結(jié)構(gòu)粗糙化以提供合適的粘合。

可被包含在涂層中的不可燃材料的非限制性實(shí)例包括：金屬、陶瓷、硅、硅酮、二氧化硅、納米粘土，或其它納米顆粒或納米纖維。中止、抑制或減少燃燒的機(jī)制可以與關(guān)于其它阻燃材料所描述的基本上相同(例如，產(chǎn)生保護(hù)性炭層，降低溫度，排出惰性氣體，和/或簡單地不提供任何可燃物)。所述組合物的光學(xué)透明度對于涂層來說不是一個重要的考慮因素，因?yàn)槲⒕Ц裰圃爝^程(例如，UV引發(fā))是分離的。因此，涂層可以使用如下固體顆粒(例如，無機(jī)填料)，包括但不限于：紅磷、三水合氧化鋁(ATH)、聚磷酸銨(APP)。可以利用作為載體的流動粘合劑來幫助涂布和/或形成涂層。涂層在微晶格結(jié)構(gòu)的表面處提供阻燃材料，因此，由于添加劑集中在表面則可以降低阻燃材料的總體積百分?jǐn)?shù)，并且可以減少對微晶格結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能的影響。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以在固化過程期間通過正交化學(xué)過程來構(gòu)建對于方向可知的反應(yīng)。這種反應(yīng)的實(shí)例包括分別形成聚氨酯和聚脲的異氰酸-醇或胺反應(yīng)。只要可以獲得充足的反應(yīng)物和催化劑，這些縮聚反應(yīng)將在整個反應(yīng)容器中基本上均勻地發(fā)生。另一方面，正交化學(xué)過程提供了相互獨(dú)立的正交官能團(tuán)的反應(yīng)。正交官能團(tuán)是不參與類似或相同的反應(yīng)或在它們各自的化學(xué)反應(yīng)性中表現(xiàn)出很大差異的官能團(tuán)(例如，通過隨后可被除去的保護(hù)基團(tuán)，以允許保護(hù)基團(tuán)例如由于光固化、熱固化和/或濕固化而反應(yīng))。

另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，微晶格結(jié)構(gòu)可以通過第一反應(yīng)和第二反應(yīng)形成，并且聚氨酯和/或聚脲可以形成為包括在支柱中(例如，通過共聚合)，和/或可以接枝到支柱的表面上以形成包含聚氨酯和/或聚脲的有序結(jié)構(gòu)。由于可以使用UV引發(fā)的自由基或離子反應(yīng)形成微晶格結(jié)構(gòu)，因此共聚物反應(yīng)的實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)兩個正交反應(yīng)：利用UV引發(fā)的第一反應(yīng)和利用另一機(jī)制的第二反應(yīng)。本發(fā)明的實(shí)施例使得能夠?qū)⒍鄠€官能度結(jié)合到與UV引發(fā)的固化機(jī)制不相容的結(jié)構(gòu)微晶格中。因此，阻燃材料的實(shí)施例可以通過非UV聚合性化學(xué)過程來結(jié)合。

所公開主題的實(shí)施例可以在任何合適的應(yīng)用中用作阻燃材料。例如，微晶格結(jié)構(gòu)的實(shí)施例可以用作其中阻燃性質(zhì)是有益的情況下的結(jié)構(gòu)性聚合物，諸如運(yùn)輸應(yīng)用、消費(fèi)品等，但是本發(fā)明不限于此。微晶格結(jié)構(gòu)的實(shí)施例可以用于輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料、適型芯結(jié)構(gòu)、聲阻尼、鉤環(huán)連接件；順應(yīng)式結(jié)構(gòu)；用于亞微米波導(dǎo)形成的光學(xué)器件；單體鑄造/凈成形制造；波導(dǎo)構(gòu)件的交錯形狀(3D蜂窩狀)；功能梯度結(jié)構(gòu)；熱交換器/絕緣結(jié)構(gòu)；3D電池/燃料電池結(jié)構(gòu)；熱控開關(guān)結(jié)構(gòu)；催化劑負(fù)載結(jié)構(gòu)；過濾/分離結(jié)構(gòu)；芯吸材料/水分控制結(jié)構(gòu)；雙向光耦合器/柔性顯示結(jié)構(gòu)；分布式照明結(jié)構(gòu)；電互連線；具有高比表面的傳感器支架；生物生長模板；柔性體/反應(yīng)裝甲；隱形涂層；高摩擦/高磨損表面；用于其它能源的波導(dǎo)；阻燃泡沫等等。

所公開主題的運(yùn)輸應(yīng)用的示例包括交通工具內(nèi)飾(例如，航天器、飛機(jī)、汽車、地鐵車輛、火車、客車等的內(nèi)飾)，電池座盤，發(fā)動機(jī)座盤，靠近燃料源的殼體等，但是本發(fā)明不限于此。所公開主題的消費(fèi)品應(yīng)用的實(shí)例包括電子設(shè)備的殼體(例如，電池殼體或者電器或其它電子設(shè)備中的電源的殼體)、家具、絕緣體等，但是本發(fā)明不限于此。

本文所述的實(shí)施例可以各自單獨(dú)使用或組合使用以提供具有阻燃性能的制品。例如，一些阻燃材料可能具有高親水性，如果阻燃材料從環(huán)境中吸收過多的水分而在火焰發(fā)生之前降低阻燃材料的阻燃性，則可能是不利的。因此，可以通過組合本文所述的一個或多個實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)增效作用。例如，包含對水分具有相對較低親和性的阻燃材料或使用高級交聯(lián)體系可以降低環(huán)境水分對阻燃性的影響。

此外，阻燃顆粒(或填料)可以影響用于形成微晶格結(jié)構(gòu)的組合物的光學(xué)性能，因此，在一些實(shí)施例中，可以控制組合物中的阻燃顆粒的量。在一些實(shí)施例中，可以控制包含在共聚物中的阻燃劑材料的量，以降低阻燃材料對共聚物的熱性能和/或機(jī)械性能的影響。因此，在一些實(shí)施例中，微晶格結(jié)構(gòu)可以包括包含阻燃材料的共聚物，并且所述共聚物可以至少部分地包圍阻燃顆粒，以降低阻燃顆粒對組合物的光學(xué)性能的影響，并且降低阻燃材料對共聚物的熱性能和/或機(jī)械性能的影響，同時仍然提供合適的阻燃性。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微晶格結(jié)構(gòu)可以不限于一種阻燃添加劑、共聚物或涂層，而是可以包括阻燃添加劑、共聚物或涂層中的一種或多種。

如本文所使用的，術(shù)語聚合物和共聚物被廣泛使用并且包括低聚物和預(yù)聚物。另外，本文所述的聚合物和共聚物可以由單體、共聚單體、低聚物和預(yù)聚物形成。如本文所使用的，單數(shù)的表達(dá)也涵蓋復(fù)數(shù)，反之亦然。例如，一個微晶格結(jié)構(gòu)的描述還可以包括多個微晶格結(jié)構(gòu)，反之亦然。另外，本文所列舉的任何數(shù)值范圍旨在包括所列舉范圍內(nèi)包含的相同數(shù)值精度的所有子范圍。例如，范圍“1.0至10.0”旨在包括所列舉的最小值1.0和所列舉的最大值10.0之間(并且包括最小值1.0和最大值10.0)的所有子范圍，即具有等于或大于1.0的最小值和等于或小于10.0的最大值，例如2.4至7.6。本文所列舉的任何最大數(shù)值限制旨在包括歸入其中的所有較低數(shù)值限制，并且本說明書中所列舉的任何最小數(shù)值限制旨在包括歸入其中的所有較高數(shù)值限制。

此外，在本申請的上下文中，當(dāng)?shù)谝辉乇环Q為位于第二元素“上”時，所述第一元素件可以直接位于第二元素上，或者在它們之間插入一個或多個中間元素而間接位于第二元素上。在整個說明書中，相同的參考數(shù)字標(biāo)記相同的元素。

諸如“至少一個(at least one of)”的表述在位于元素列表之前時修飾整個元素列表，而不是修飾列表的單個元素。此外，在描述本發(fā)明的實(shí)施例時，“可以(may)”的使用涉及“本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例”。

如本文所使用的，術(shù)語“使用(use)”、“使用(using)”和“被使用(used)”可以分別被認(rèn)為是與術(shù)語“利用(utilize)”、“利用(utilizing)”和“被利用(utilized)”同義。如本文所使用的，術(shù)語“基本上(substantially)”、“約(about)”和類似的術(shù)語用作近似表達(dá)的術(shù)語，而不是用作程度表達(dá)的術(shù)語，并且旨在解釋本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的測量值或計算值的固有偏差。此外，可以采用所描述的順序或任何其它合適的次序來執(zhí)行上述動作。另外，上述方法不限于所描述的操作。相反，對于每個實(shí)施例，可以沒有上述操作中的一個或多個，和/或可以執(zhí)行額外的操作。

盡管已經(jīng)結(jié)合某些實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，而是旨在涵蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍及其等效物內(nèi)的各種修改和等同布置。

權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)

1.一種用于形成微晶格結(jié)構(gòu)的組合物，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飽和碳-碳鍵，并且所述第二化合物包含末端硫醇基；和

阻燃材料，

其中所述光聚合性化合物包含第一非光聚合性官能團(tuán)，

其中第二非光聚合性官能團(tuán)鍵結(jié)于所述阻燃材料，并且

其中所述第一非光聚合性官能團(tuán)和所述第二非光聚合性官能團(tuán)適于相互反應(yīng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中包含所述不飽和碳-碳鍵的所述第一化合物選自由以下組成的群組：乙烯、取代烯烴、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們的混合物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中包含所述末端硫醇基的所述第二化合物選自由以下組成的群組：季戊四醇四-3-巰基丙酸酯、三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、1,6-己二硫醇、三羥甲基丙烷三(2-巰基乙酸酯)、乙氧基化三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、乙二醇二-3-巰基丙酸酯以及它們的混合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，以所述組合物的總重量計，包含所述不飽和碳-碳鍵的所述第一化合物在所述組合物中的含量是10至90wt％，并且包含所述末端硫醇基的所述第二化合物在所述組合物中的含量是10至90wt％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中光聚合性官能團(tuán)鍵結(jié)于所述阻燃材料，并且所述阻燃材料的所述光聚合性官能團(tuán)與所述光聚合性化合物適于相互反應(yīng)以形成共聚物。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的組合物，其中所述阻燃材料的光聚合性官能團(tuán)選自硫醇基、烯基、炔基、丙烯酸酯基、環(huán)氧基以及甲基丙烯酸酯基。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的組合物，其中所述阻燃材料選自磷酸鹽、膦酸鹽、亞磷酸鹽以及它們的混合物。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，以所述組合物的總重量計，所述阻燃材料在所述組合物中的含量是1至33wt％。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述阻燃材料包含顆粒，所述顆粒包含選自三水合氧化鋁、聚磷酸銨、紅磷、有機(jī)亞磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽、硼酸鹽、可膨脹石墨、磷基低聚物以及它們的混合物的材料。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述光聚合性化合物更包含光聚合性官能團(tuán)。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的組合物，其中所述第一非光聚合性官能團(tuán)選自異氰酸酯基、羥基、胺基、羧酸基、環(huán)氧基、硅烷基醚以及它們的組合，并且

其中所述第二非光聚合性官能團(tuán)選自異氰酸酯基、羥基、胺基、羧酸基、環(huán)氧基以及它們的組合。

12.一種有序微晶格結(jié)構(gòu)，其包含：

在多個節(jié)點(diǎn)處互連的多個支柱，所述支柱包含：

包含光聚合性化合物與阻燃材料的反應(yīng)產(chǎn)物的共聚物。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的微晶格結(jié)構(gòu)，其中所述光聚合性化合物包含：包含不飽和碳-碳鍵的第一化合物；和包含末端硫醇基的第二化合物。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的微晶格結(jié)構(gòu)，其中包含所述不飽和碳-碳鍵的所述第一化合物選自由以下組成的群組：乙烯、取代烯烴、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們的混合物。

15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的微晶格結(jié)構(gòu)，其中所述包含所述末端硫醇基的第二化合物選自由以下組成的群組：季戊四醇四-3-巰基丙酸酯、三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、1,6-己二硫醇、三羥甲基丙烷三(2-巰基乙酸酯)、乙氧基化三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)、乙二醇二-3-巰基丙酸酯以及它們的混合物。

16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的微晶格結(jié)構(gòu)，其中光聚合性官能團(tuán)鍵結(jié)于所述阻燃材料，并且所述阻燃材料的所述光聚合性官能團(tuán)選自硫醇基、烯基、炔基、丙烯酸酯基、環(huán)氧基以及甲基丙烯酸酯基。

17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的微晶格結(jié)構(gòu)，其中所述阻燃材料選自磷酸鹽、膦酸鹽、亞磷酸鹽以及它們的混合物。

18.一種有序微晶格結(jié)構(gòu)，其包含：

在多個節(jié)點(diǎn)處互連的多個支柱，所述支柱包含：

包含光聚合性化合物的反應(yīng)產(chǎn)物的聚合物；和

阻燃材料。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的微晶格結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物至少部分地包圍所述阻燃材料。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的微晶格結(jié)構(gòu)，其中所述阻燃材料包含顆粒，所述顆粒包含選自三水合氧化鋁、聚磷酸銨、紅磷、有機(jī)亞磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽、硼酸鹽、可膨脹石墨、磷基低聚物以及它們的混合物的材料。

21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的微晶格結(jié)構(gòu)，其中所述支柱包含所述聚合物上的包含所述阻燃材料的涂層。

22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的微晶格結(jié)構(gòu)，其中所述阻燃材料通過化學(xué)鍵附接至所述聚合物。

23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的微晶格結(jié)構(gòu)，其中所述化學(xué)鍵通過所述光聚合性化合物的第一非光聚合性官能團(tuán)與鍵結(jié)于所述阻燃材料的第二非光聚合性官能團(tuán)的反應(yīng)而形成。

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的微晶格結(jié)構(gòu)，其中所述第一非光聚合性官能團(tuán)選自異氰酸酯基、羥基、胺基、羧酸基、環(huán)氧基、硅烷基醚以及它們的組合，并且

其中所述第二非光聚合性官能團(tuán)選自異氰酸酯基、羥基、胺基、羧酸基、環(huán)氧基以及它們的組合。

25.一種形成微晶格結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包含：

將包含光聚合性化合物和阻燃材料的組合物暴露于準(zhǔn)直光以形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)；以及

固化所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)以形成所述微晶格結(jié)構(gòu)。

26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中光聚合性官能團(tuán)鍵結(jié)于所述阻燃材料，并且所述組合物的所述暴露使所述阻燃材料與所述光聚合性化合物共聚合。

27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述阻燃材料的所述光聚合性官能團(tuán)選自硫醇基、烯基、炔基、丙烯酸酯基、環(huán)氧基以及甲基丙烯酸酯基。

28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述阻燃材料選自磷酸鹽、膦酸鹽、亞磷酸鹽以及它們的混合物。

29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，以所述組合物的總重量計，所述阻燃材料在所述組合物中的含量是1至33wt％。

30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述組合物的所述暴露使所述光聚合性化合物聚合形成聚合物。

31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述阻燃材料包含顆粒，所述顆粒包含選自三水合氧化鋁、聚磷酸銨、紅磷、有機(jī)亞磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽、硼酸鹽、可膨脹石墨、磷基低聚物以及它們的混合物的材料，并且

其中所述聚合物至少部分地包圍所述顆粒。

32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)的所述固化在所述阻燃材料和所述聚合物之間形成化學(xué)鍵。

33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述化學(xué)鍵通過所述聚合物的第一非光聚合性官能團(tuán)與鍵結(jié)于所述阻燃材料的第二非光聚合性官能團(tuán)的反應(yīng)而形成。

34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，所述第一非光聚合性官能團(tuán)選自異氰酸酯基、羥基、胺基、羧酸基、環(huán)氧基、硅烷基醚以及它們的組合，并且

其中所述第二非光聚合性官能團(tuán)選自異氰酸酯基、羥基、胺基、羧酸基、環(huán)氧基以及它們的組合。

35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)的所述固化包含熱固化或濕固化。

36.一種形成微晶格結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包含：

將包含光聚合性化合物的組合物暴露于準(zhǔn)直光以形成前體-微晶格結(jié)構(gòu)；

添加阻燃材料到所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)；以及

固化所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)以形成所述微晶格結(jié)構(gòu)。

37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述組合物的所述暴露使所述光聚合性化合物聚合形成聚合物。

38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述阻燃材料的所述添加包含在所述聚合物上形成包含所述阻燃材料的涂層。

39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述涂層的所述阻燃材料包含選自金屬、陶瓷、硅、硅酮、二氧化硅、納米粘土、納米顆粒、納米纖維以及它們的混合物的材料。

40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述阻燃材料的所述添加在所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)的所述固化之后進(jìn)行。

41.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)的所述固化在所述阻燃材料和所述聚合物之間形成化學(xué)鍵。

42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述化學(xué)鍵通過所述聚合物的第一非光聚合性官能團(tuán)與鍵結(jié)于所述阻燃材料的第二非光聚合性官能團(tuán)的反應(yīng)而形成。

43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，所述第一非光聚合性官能團(tuán)選自異氰酸酯基、羥基、胺基、羧酸基、環(huán)氧基、硅烷基醚以及它們的組合，并且

其中所述第二非光聚合性官能團(tuán)選自異氰酸酯基、羥基、胺基、羧酸基、環(huán)氧基以及它們的組合。

44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述前體-微晶格結(jié)構(gòu)的所述固化包含熱固化或濕固化。