Materiales compuestos pirorretardantes.

Un material compuesto pirorretardante, que comprende:

un material de base polimérico;

y

una carga pirorretardante proporcionada en el material de base polimérico, comprendiendo la cargapirorretardante material en partículas de boehmita sembrada que tiene una relación de aspecto no menor que3:1, en el que

el material compuesto tiene una retardación de la llama de V-0 o V-1 según UL94.

Materiales compuestos pirorretardantes REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUD O SOLICITUDES RELACIONADAS

Esta solicitud es (i) una solicitud de continuación en parte de la Solicitud de Patente US 10/414.590, presentada el 16 de abril de 2003, que a su vez es una solicitud no provisional de la Solicitud Provisional US 60/374.014 presentada el 19 de abril de 2002, y (ii) una solicitud de continuación en parte de la Solicitud de Patente US 10/823.400, presentada el 13 de abril de 2004, y (iii) una continuación en parte de la Solicitud de Patente US 10/845.764, presentada el 14 de mayo de 2004. Se reivindica aquí la prioridad a las solicitudes anteriores, y su materia objeto se incorpora aquí como referencia.

ANTECEDENTES

Campo de la invención La presente invención se refiere generalmente a materiales compuestos pirorretardantes, y más particularmente a materiales compuestos pirorretardantes que incluyen un material de base polimérico y una carga pirorretardante para mejorar la retardación de la llama.

Descripción de la técnica relacionada Con la rápida mejora en la tecnología a lo largo de las últimas décadas, se ha creado una demanda cada vez mayor de materiales de alto comportamiento, incluyendo cerámicos, metales y polímeros, para una miríada de aplicaciones. Por ejemplo, en el contexto de dispositivos microelectrónicos, las presiones del mercado dictan productos finales más pequeños, más rápidos y más sofisticados, que ocupan menos volumen y operan a mayores densidades de corriente. Estas mayores densidades de corriente incrementan adicionalmente la generación de calor y, a menudo, las temperaturas de operación. En este contexto, se ha hecho cada vez más importante por razones de seguridad implementar materiales de envasado microelectrónico que proporcionen pirorresistencia ejemplar. El uso de materiales de envasado pirorresistentes es uno de los ejemplos entre muchos en los que los diseñadores de productos han usado específicamente materiales pirorresistentes. Por ejemplo, los polímeros termoplásticos pirorresistentes son demandados como materiales de construcción.

Además, los organismos reguladores gubernamentales también han buscado materiales pirorresistentes en ciertas aplicaciones para satisfacer problemas de seguridad siempre crecientes.

En consecuencia, la industria ha continuado demandando materiales compuestos mejorados, por ejemplo materiales mejorados a base de polímeros, que tengan características pirorretardantes deseables.

SUMARIO

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un material compuesto polimérico pirorretardante. El material compuesto incluye un material de base polimérico y una carga pirorretardante proporcionada en el material de base polimérico, conteniendo la carga pirorretardante material en partículas de boehmita sembrada que tiene una relación de aspecto no menor que 3:1, en el que el material compuesto tiene una retardación de la llama de V-0 a V1 según UL94.

Según otro aspecto de la presente invención, el material compuesto incluye un material de base polimérico y una carga pirorretardante proporcionada en el material de base polimérico, comprendiendo la carga pirorretardante material en partículas de boehmita sembrada que tiene una relación de aspecto no menor que 3:1, en el que el material compuesto está en forma de una disolución de revestimiento de superficie, teniendo el material compuesto una retardación de la llama de V-1 a V-0 según UL 94 en forma revestida, y el material de base polimérico tiene una retardación de la llama de V-2 o mayor, funcionando la carga para mejorar la retardación de la llama del material compuesto.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La presente invención se puede entender mejor, y sus numerosos objetos, rasgos y ventajas se pueden hacer manifiestos para los expertos en la técnica haciendo referencia a los dibujos que se acompañan.

La FIG. 1 ilustra un flujo del procedimiento para formar un material compuesto polimérico según una realización de la presente invención.

La FIG. 2 ilustra un análisis termogravimétrico (TGA) de boehmita sembrada frente a ATH convencional.

El uso de los mismos símbolos de referencia en diferentes dibujos indica artículos similares o idénticos.

DESCRIPCIÓN DE LA REALIZACIÓN O REALIZACIONES PREFERIDAS

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un material compuesto polimérico pirorretardante, que incluye un material de base polimérico y una carga pirorretardante. De forma notable, la carga pirorretardante incluye un material en partículas de boehmita sembrada que tiene una relación de aspecto no menor que alrededor de 3:1. Típicamente, el material a base de polímero es un material que tiene significancia comercial y demanda en la industria, pero a veces no muestra propiedades pirorretardantes nativas. Cuantitativamente, la retardación de la llama se puede medir según el ensayo de laboratorio UL 94, el denominado ensayo de combustión vertical. El ensayo UL 94 se lleva a cabo mediante los estándar ASTM D635, y a los materiales se les da una puntuación V basándose en varias características observadas, incluyendo el tiempo de la llama, tiempo de brillo, grado de combustión, así como la capacidad de la muestra para prender el algodón. Típicamente, los materiales a base de polímeros de interés y que necesitan características pirorretardantes tienen una puntuación UL 94 de V-2 o superior, indicando volatilidad en ciertas condiciones. Más abajo se explican rasgos adicionales del material de base polimérico según las realizaciones de la presente invención. En primer lugar, volvemos a la carga pirorretardante, particularmente el material en partículas de boehmita sembrada según realizaciones de la presente invención, que contribuye a una mejora significativa en la retardación de la llama.

Según un rasgo particular, se utiliza el material en partículas de boehmita sembrada en lugar de boehmita derivada de rutas de procesamiento sin siembra, incluyendo rutas de tratamiento hidrotérmico y precipitación sin siembra. Como se explica con más detalle más abajo, las realizaciones de la presente invención han demostrado una retardación ejemplar de la llama, incluso sin basarse en componentes pirorretardantes adicionales para mejorar el comportamiento.

El material en partículas de boehmita sembrada se forma generalmente mediante un procedimiento que incluye proporcionar un precursor de boehmita y siembras de boehmita en una suspensión, y termotratar (tal como mediante tratamiento hidrotérmico) la suspensión (alternativamente sol o suspensión) para convertir el precursor de boehmita en un material en partículas de boehmita formado de partículas o cristalitos. Según un aspecto particular, el material en partículas de boehmita tiene una morfología relativamente alargada, descrita generalmente aquí en términos de relación de aspecto, descrito más abajo.

El término “boehmita” se usa generalmente aquí para representar hidratos de alúmina, incluyendo boehmita mineral, que es típicamente Al2O3·H2O, y que tiene un contenido de agua del orden de 15%, así como pseudoboehmita, que tiene un contenido de agua mayor que 15%, tal como 20-38% en peso. Se señala que la boehmita (incluyendo pseudoboehmita) tiene una estructura cristalina particular e identificable, y en consecuencia un patrón único de difracción de rayos X, y, como tal, se distingue de otros materiales aluminosos, incluyendo otras alúminas hidratadas tales como ATH (trihidróxido de aluminio) , un material precursor habitual usado aquí para la fabricación de materiales en partículas de boehmita.

La relación de aspecto, definida como la relación de la dimensión más grande a la siguiente dimensión más grande perpendicular a la dimensión más grande, generalmente no es menor que 2:1, y preferiblemente no menor que 3:1, 4:1, o 6:1. De hecho, ciertas realizaciones tienen partículas relativamente alargadas, tal como no menores que 9:1; 10:1, y en algunos casos no menores que 14:1. Con referencia particular a partículas con forma de aguja, las partículas se pueden caracterizar además con referencia a una relación de aspecto secundaria definida como la relación de la segunda dimensión más grande a la tercera dimensión más grande. La relación de aspecto secundaria es generalmente no mayor que 3:1, típicamente no mayor que 2:1, o incluso 1, 5:1, y a menudo alrededor de 1:1. La relación de aspecto secundaria describe generalmente la geometría de sección transversal de las partículas en un plano perpendicular a la dimensión más larga.

Las partículas con forma laminilla o de plaqueta tienen generalmente una estructura alargada que tiene... [Seguir leyendo]

1. Un material compuesto pirorretardante, que comprende:

un material de base polimérico; y

una carga pirorretardante proporcionada en el material de base polimérico, comprendiendo la carga pirorretardante material en partículas de boehmita sembrada que tiene una relación de aspecto no menor que 3:1, en el que el material compuesto tiene una retardación de la llama de V-0 o V-1 según UL94.

2. El material compuesto de la reivindicación 1, en el que el material compuesto tiene dicha retardación de la llama en forma curada.

3. El material compuesto de la reivindicación 2, en el que el material compuesto es un componente polimérico.

4. Un material compuesto polimérico pirorretardante, que comprende:

un material de base polimérico; y

una carga pirorretardante proporcionada en el material de base polimérico, comprendiendo la carga pirorretardante material en partículas de boehmita sembrada que tiene una relación de aspecto no menor que 3:1, en el que el material compuesto está en forma de una disolución de revestimiento de superficie, teniendo el material compuesto una retardación de la llama de V-0 a V-1 según UL94 en forma revestida, y

el material de base polimérico tiene una retardación de la llama de V-2 o mayor, funcionando la carga para mejorar la retardación de la llama del material compuesto.

5. El material compuesto de la reivindicación 1, en el que el material de base polimérico se selecciona del grupo que consiste en poliolefinas, poliésteres, fluoropolímeros, poliamidas, poliimidas, policarbonatos, polímeros que contienen estireno, resinas epoxídicas, poliuretano, polifenol, silicona, y sus combinaciones, y en el que el material de base polimérico es preferiblemente un polímero no clorado y un polímero no fluorado.

6. El material compuesto de la reivindicación 1, en el que la carga pirorretardante incluye además componentes adicionales, seleccionándose preferiblemente los componentes adicionales del grupo que consiste en óxido de hierro y un agente vitrificante.

7. El material compuesto de la reivindicación 6, en el que el agente vitrificante incluye borato de cinc.

8. El material compuesto de la reivindicación 1, que comprende además una carga térmicamente conductora, seleccionándose preferiblemente la carga térmicamente conductora del grupo que consiste en nitruro de boro y alúmina.

9. El material compuesto de la reivindicación 1, en el que el material compuesto comprende alrededor de 0, 5 a 50, 0% en peso, preferiblemente alrededor de 2, 0 a 30, 0% en peso, y más preferiblemente alrededor de 2, 0 a 15, 0% en peso de carga pirorretardante.

10. El material compuesto de la reivindicación 1, en el que el material en partículas de boehmita sembrada tiene una relación de aspecto no menor que 4:1, preferiblemente no menor que 6:1, y más preferiblemente no menor que 9:1.

11. El material compuesto de la reivindicación 1, en el que el material en partículas de boehmita sembrada comprende predominantemente partículas con forma de plaquetas, que tienen una relación de aspecto secundaria no menor que 3:1.

12. El material compuesto de la reivindicación 11, en el que la relación de aspecto secundaria no es menor que 6:1, y preferiblemente no menor que 10:1.

13. El material compuesto de la reivindicación 1, en el que el material en partículas de boehmita sembrada comprende predominantemente partículas con forma de aguja.

14. El material compuesto de la reivindicación 13, en el que las partículas con forma de aguja tienen una relación de aspecto secundaria no mayor que 3:1, y preferiblemente no mayor que 2:1.

15. El material compuesto de la reivindicación 1, en el que el tamaño medio de las partículas del material en partículas de boehmita sembrada no es mayor que 1000 nm, preferiblemente entre alrededor de 100 y 1000 nm, más preferiblemente no mayor que 800 nm, más preferiblemente no mayor que 600 nm, más preferiblemente no mayor que 500 nm, más preferiblemente no mayor que 400 nm, y más preferiblemente no mayor que 300 nm.

16. El material compuesto de la reivindicación 1, en el que el material en partículas de boehmita tiene una superficie específica no menor que alrededor de 10 m2/g, siendo preferiblemente la superficie específica no menor que alrededor de 50 m2/g, y más preferiblemente no menor que alrededor de 70 m2/g.

17. El material compuesto de la reivindicación 16, en el que la superficie específica no es mayor que alrededor de 5 400 m2/g.

18. Un método para formar un material compuesto polimérico pirorretardante, que comprende:

proporcionar un material de base polimérico; y

combinar una carga pirorretardante con el material de base polimérico para formar el material compuesto polimérico pirorretardante, comprendiendo la carga pirorretardante material en partículas de boehmita 10 sembrada que tiene una relación de aspecto no menor que 3:1, en el que el material compuesto tiene una retardación de la llama de V-0 o V-1 según UL94.

19. El método de la reivindicación 18, que incluye además conformar para dar forma, seguido de combinar el material compuesto pirorretardante que es un componente polimérico.

20. El método de la reivindicación 18, en el que el material compuesto pirorretardante es una disolución de 15 revestimiento de superficie.

21. El método de la reivindicación 18, en el que el material de base polimérico tiene una retardación de la llama de V-2 o mayor, funcionando la carga para mejorar la retardación de la llama del material compuesto hasta V-1 o V-0 según UL 94.