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分散體及其用途的制作方法

文檔序號:3800599閱讀:472來源:國知局
專利名稱:分散體及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及分散體及其用途。特別但是非排它地,本發(fā)明涉及包含聚芳醚酮或砜聚合物或共聚物的水分散體,以及其在基材涂層中的用途。
背景技術(shù)
與很多其它功能化涂層相比,聚芳醚酮或砜的聚合物或共聚物更難以作為涂層涂敷在基材上。這通常是由于高的加工溫度、低的樹脂伸長率和快速的結(jié)晶動力學(xué)的組合因素。例如,聚醚醚酮在340℃下熔化,且加工溫度為380-400℃。用于接受聚醚醚酮涂層的基材必須可以承受這種加工溫度至少1小時。此外,基材必須不脫氣,或不形成疏松或脆性的表面氧化物。
在本領(lǐng)域中,不同于聚醚醚酮或砜聚合物或共聚物的聚合物材料、用于形成聚合物材料的水分散體,以及使用這種分散體在基材上形成涂層是已知的。但是,聚醚醚酮和砜類不容易分散在水中和用于涂層中。
申請人沒有發(fā)現(xiàn)有任何可商購的聚醚醚酮或砜的聚合物或共聚物的水分散體,和/或這種分散體在基材涂層中的用途。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決以上所述的問題。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面,提供了一種水分散體,其包括(A)水;
(B)包括以下部分類型的聚合物材料(a)苯基部分;(b)羰基和/或砜部分;和(c)醚和/或硫醚部分;(C)包括羰基或砜部分及親水基團的表面活性劑。
相信所述表面活性劑的羰基或砜部分可以和聚合物材料的羰基或砜部分反應(yīng),由此使所述聚合物材料與表面活性劑相容;然后所述表面活性劑的親水基團使聚合物材料/表面活性劑與水相容。
優(yōu)選地,所述聚合物材料具有下式的部分 和/或下式的部分 和/或下式的部分 其中,在單元I、II和III中的苯基部分為獨立任選取代及任選交聯(lián)的;其中m、r、s、t、v、w和z獨立地表示0或正整數(shù),E和E′獨立地表示氧或硫原子、直接連接,G表示氧或硫原子、直接連接或-O-Ph-O-部分,其中Ph表示苯基,Ar選自以下部分(i)*、(i)**、(i)至(x)的一種,其通過一個或多個其苯基部分與相鄰的部分鍵合
除非在本說明書中另有陳述,苯基部分可以與其鍵合的部分有1,4-或1,3-連接,尤其是1,4-連接。
在(i)*中,中間的苯基可以是1,4-或1,3-取代的。
所述聚合物材料可以包括多于一種的不同類型的式I重復(fù)單元;多于一種的不同類型的式II重復(fù)單元;多于一種的不同類型的式III重復(fù)單元。但是,優(yōu)選提供僅一種類型的式I、II和/或III的重復(fù)單元。
所述部分I、II和III適宜地是重復(fù)單元。在所述聚合物材料中,單元I、II和/或III適宜地相互鍵合,即,在單元I、II和III之間沒有鍵合其它原子或基團。
在單元I、II或III中的苯基部分被任選取代時,它們可以任選地被一種或多種特別是氟和氯的鹵素原子、或烷基、環(huán)烷基或苯基取代。優(yōu)選的烷基為C1-10、尤其是C1-4的烷基。優(yōu)選的環(huán)烷基包括環(huán)己基和多環(huán)基團,例如金鋼烷基。
單元I、II或III中苯基部分另一類任選的取代基包括烷基、鹵素、CyF2y+1,其中y是大于0的整數(shù),O-Rq(其中Rq選自以下組中烷基、全氟烷基及芳基)、CF=CF2、CN、NO2和OH。在某些情況下,三氟甲基化的苯基部分可以為優(yōu)選的。
優(yōu)選地,所述苯基部分為如所描述的非任選取代的。
在所述聚合物材料為交聯(lián)的時,其被恰當?shù)亟宦?lián)以改進其性能??墒褂萌魏芜m宜的手段來進行交聯(lián)。例如,在E為硫原子時,聚合物鏈之間的交聯(lián)可以借助于硫原子在各自的鏈上進行。優(yōu)選地,所述聚合物材料為如所描述的非任選交聯(lián)的。
在w和/或z大于0時,各亞苯基部分可以獨立地與式II和/或III的重復(fù)單元中的其它部分具有1,4-或1,3-連接。優(yōu)選地,所述亞苯基部分具有1,4-連接。
優(yōu)選地,所述聚合物材料的聚合物鏈不包括-S-部分。優(yōu)選地,G表示直接連接。
適宜地,″a″表示在所述聚合物材料中式I單元的摩爾%,適宜地其中每個單元I為相同;″b″表示在所述聚合物材料中式II單元的摩爾%,適宜地其中每個單元II為相同,″c″表示在所述聚合物材料中式III單元的摩爾%,適宜地其中每個單元III為相同。優(yōu)選地,a在45-100、更優(yōu)選45-55、特別優(yōu)選48-52的范圍內(nèi)。優(yōu)選地,b和c之和在0-55、優(yōu)選45-55、特別優(yōu)選48-52的范圍內(nèi)。優(yōu)選地,a與b和c之和的比在0.9-1.1的范圍內(nèi),更優(yōu)選為約1。適宜地,a、b和c之和為至少90,優(yōu)選至少95,更優(yōu)選至少99,特別優(yōu)選至少約100。優(yōu)選地,所述聚合物材料基本由部分I、II和/或III組成。
所述聚合物材料可以是具有下式重復(fù)單元的均聚物 或具有下式重復(fù)單元的均聚物 或具有至少兩種不同單元IV和/或V的無規(guī)或嵌段共聚物,其中A、B、C和D獨立地表示0或1,E、E′、G、Ar、m、r、s、t、v、w和z為如這里的任何闡述所描述的。
對于包含以上所述單元IV和/或V的聚合物材料的備選,所述聚合物材料可以是具有以下通式重復(fù)單元的均聚物 或具有以下通式重復(fù)單元的均聚物 或是具有至少兩種不同的單元IV*和/或V*的無規(guī)或嵌段共聚物,其中A、B、C和D獨立地表示0或1,E、E′、G、Ar、m、r、s、t、v、w和z為如這里的任何闡述所描述的。
優(yōu)選地,m在0-3、更優(yōu)選0-2、特別優(yōu)選0-1的范圍內(nèi)。優(yōu)選r在0-3、更優(yōu)選0-2、特別優(yōu)選0-1的范圍內(nèi)。優(yōu)選t在0-3、更優(yōu)選0-2、特別優(yōu)選0-1的范圍內(nèi)。優(yōu)選s為0或1。優(yōu)選v為0或1。優(yōu)選w為0或1。優(yōu)選z為0或1。
優(yōu)選地,所述聚合物材料為具有以下通式IV重復(fù)單元的均聚物。
優(yōu)選地,Ar選自以下(xi)*、(xi)**、(xi)至(xxi)部分
在(xi)*中,中間的苯基可以是1,4-或1,3-取代的。
優(yōu)選地,(xv)選自1,2-、1,3-或1,5-部分;(xvi)選自1,6-、2,3-、2,6-或2,7-部分;(xvii)選自1,2-、1,4-、1,5-、1,8-或2,6-部分。
優(yōu)選的一類聚合物材料不包括任何的式III的部分,但適宜只包括式I和/或II部分。在所述聚合物材料為所描述的均聚物或無規(guī)或嵌段共聚物時,所述均聚物或共聚物適宜地包括通式IV的重復(fù)單元。這種聚合物材料在某些實施方案中可以不包括任何的通式V的重復(fù)單元。
適宜的部分Ar為(i)*、(i)、(ii)、(iii)和(iv),其中(i)*、(i)和(iv)部分為優(yōu)選。其它優(yōu)選的部分Ar為(xi)*、(xii)、(xi)、(xiii)和(xiv),其中,(xi)*、(xi)和(xiv)為特別優(yōu)選。
特別優(yōu)選的一類聚合物材料為基本上由與酮和/或醚部分連接的苯基部分所組成的聚合物(或共聚物)。即,在優(yōu)選的類別中,該聚合物材料不包括包含-S-或除苯基以外的芳香族基團的重復(fù)單元。優(yōu)選所描述類型的聚合物材料包括(a)包含式IV的單元的聚合物,其中Ar表示部分(iv),E和E′表示氧原子,m表示0,w表示1,G表示直接連接,s表示0,A和B表示1(即聚醚醚酮);(b)包含式IV的單元的聚合物,其中E表示氧原子,E′表示直接連接,Ar表示結(jié)構(gòu)(i)的部分,m表示0,A表示1,B表示0(即聚醚酮);(c)包含式IV的單元的聚合物,其中E表示氧原子,Ar表示部分(i)*,m表示0,E′表示直接連接,A表示1,B表示0(即聚醚酮酮);(d)包含式IV的單元的聚合物,其中Ar表示部分(i),E和E′表示氧原子,G表示直接連接,m表示0,w表示1,r表示0,s表示1,A和B表示1(即聚醚酮醚酮酮);(e)包含式IV的單元的聚合物,其中Ar表示部分(iv),E和E′表示氧原子,G表示直接連接,m表示0,w表示0,s、r、A和B表示1(即聚醚醚酮酮);(f)包含式IV的單元的聚合物,其中E表示氧原子,E′表示直接連接,Ar表示結(jié)構(gòu)(ii)的部分,m表示0,A表示1,B表示0(即聚醚砜);(g)包含式V的單元的聚合物,其中E和E′表示氧原子,Ar表示部分(xi)**,m表示0,z表示1,G表示直接連接,V表示0,C和D表示1(即聚砜)。
(h)包含式IV的單元的聚合物,其中Ar表示部分(iv),E和E′表示氧原子,m表示1,w表示1,A表示1,B表示1,r和s表示0,G表示直接連接(即聚醚-二苯基-醚-苯基-酮-苯基-)。
所述聚合物材料優(yōu)選為半結(jié)晶的。聚合物中的結(jié)晶程度與范圍優(yōu)選通過廣角X射線衍射(也稱為廣角X射線散射或WAXS)測量,例如由Blundell和Osborn(Polymer 24,953,1983)所描述的?;蛘?,結(jié)晶度可以通過差式掃描量熱法(DSC)評價。
所述聚合物材料中的結(jié)晶程度可以為至少1%,適宜為至少3%,優(yōu)選至少5%,更優(yōu)選至少10%。在特別優(yōu)選的實施方案中,結(jié)晶度可以大于30%,更優(yōu)選40%,特別是45%。
所述聚合物材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)可以為至少140℃,適宜地至少144℃,優(yōu)選至少154℃,更優(yōu)選至少160℃,特別優(yōu)選至少164℃。在某些情況下,Tg可以為至少170℃,至少190℃或大于250℃,或甚至300℃。
所述聚合物材料可以具有的比濃對數(shù)粘度(IV)為至少0.1,適宜地至少0.3,優(yōu)選至少0.4,更優(yōu)選至少0.6,特別優(yōu)選至少0.7(其對應(yīng)的比濃粘度(RV)為至少0.8),其中RV是在25℃下在密度為1.84gcm-3的濃硫酸的聚合物溶液中測量,所述溶液中每100cm3溶液含1g聚合物。
RV和IV的測量都適宜采用溶劑流出時間為約2分鐘的粘度計。
所述聚合物材料的主熔融吸熱(Tm)(如果結(jié)晶的話)可以是至少300℃。
所述聚合物材料可以基本上由以上所定義的單元(a)至(h)組成。或者,所述聚合物材料可以包括含至少兩種選自以上所定義的(a)至(h)的單元的共聚物。優(yōu)選的共聚物包括單元(a)。例如,共聚物可以包含單元(a)和(h);或可以包含單元(a)和(e)。
在優(yōu)選的實施方案中,所述聚合物材料選自聚醚醚酮和聚醚酮。在特別優(yōu)選的實施方案中,所述聚合物為聚醚醚酮。
就所述表面活性劑而言,所述表面活性劑的所述羰基兩個剩余鍵之一可以鍵合在碳原子上。優(yōu)選地,兩個剩余鍵的另一個可以鍵合在碳、氮或氧原子上。由此,所述表面活性劑的所述羰基為酮基,或部分羧酸鹽或酰亞胺部分。優(yōu)選地,所述表面活性劑的所述羰基為羧酸鹽部分的一部分。在該部分中醚氧原子的存在可以有利于表面活性劑與聚合物材料之間的相互反應(yīng)。
當表面活性劑包括砜部分時,兩個剩余鍵之一可以鍵合到碳原子上。優(yōu)選地,兩個剩余鍵的另一個可以鍵合到碳或氮原子上。但是,更優(yōu)選所述砜的兩個剩余鍵的每一個鍵合到各自的碳原子上。
當所述聚合物材料包括羰基部分時,所述表面活性劑優(yōu)選包括所描述類型的羰基部分。當所述聚合物材料包括羰基和砜部分時,所述表面活性劑優(yōu)選包括所描述類型的羰基部分。當所述聚合物材料不包括任何羰基部分時,所述表面活性劑可以包括所描述類型的羰基或砜部分。
優(yōu)選地,所述表面活性劑包括碳基部分和親水基團。優(yōu)選地,所述表面活性劑不包括砜部分,除了在所述其親水基團中。
所述表面活性劑包括親油部分。所述親油部分優(yōu)選包括含至少4個、優(yōu)選至少6個、更優(yōu)選至少7個、特別優(yōu)選至少8個碳原子的含碳原子鏈。該鏈可以是環(huán)部分的一部分。但是優(yōu)選地,所述含碳原子鏈是直鏈的或支鏈的。在所述鏈中的碳原子可以是任選取代的。在該鏈中的碳原子可定義為任選取代的、優(yōu)選未取代的烷基。優(yōu)選地,在所述鏈中的唯一碳原子為飽和的碳。
所述表面活性劑優(yōu)選包括C4-C16、優(yōu)選C4-C12、更優(yōu)選C4-C10的親油部分。所述部分優(yōu)選為脂肪族直鏈的或支鏈的。所述部分優(yōu)選為飽和的。
所述表面活性劑可以包括多于一個所描述類型的親油部分。優(yōu)選地,所述表面活性劑包括不多于兩個親油部分。更優(yōu)選地,其包括兩個優(yōu)選被表面活性劑的其它部分(尤其是所述的羰基或砜部分)至少部分間隔開的親油部分。
所述親水基團可以選自離子部分和非離子部分。
當所述親水基團包括離子部分時,所述親水基團優(yōu)選包括陽離子和陰離子部分。所述親水基團優(yōu)選包括-COO-、-SO-3-或-PO32-部分。-SO-3-部分可以是磺酸鹽的一部分(例如-SO-3-鍵合到碳原子),或硫酸鹽的一部分(即-O-SO3-)。-PO32-部分優(yōu)選為磷酸鹽的一部分(即-OPO32-)。
優(yōu)選地,所述親水基團包括-SO3-(尤其是磺酸鹽)部分。
親水基團適宜地包括可以選自I族和II族金屬離子的適宜的陽離子部分。鈉和鉀,尤其是鈉為優(yōu)選的陽離子部分。
雖然表面活性劑可以包括多于一種的所描述類型的離子部分,但優(yōu)選其包含單一的所述部分。
所述親水基團可以為芳香族部分如苯基部分的側(cè)基。但優(yōu)選它是脂肪族部分的側(cè)基。
當所述親水基團包括非離子部分時,所述部分可以包括醚或羥基官能團。所述親水基團可以包括各自可獨立選自醚和羥基基團的至少兩個隔開的官能團。所述親水基團可以選自烯氧基(例如乙烯氧基或丙烯氧基,尤其是乙烯氧基)部分和羥基。所述親水基團可以包括一種或多種烯氧基或羥基。
所述表面活性劑可以具有通式A-L1-X-L2-B,其中A表示所述的親油部分;L1表示連接原子或基團或直接連接;X表示所述羰基或砜部分;L2表示連接原子或基團或直接連接;和B表示所述的親水部分。
優(yōu)選A表示如以上所描述的C4-C16的親油部分。
L1可以是直接連接,在此情況下,所述親油部分可以直接鍵合到部分X上,或可以包括-O-部分。
優(yōu)選地,L1包括-O-部分。該部分可以是另一部分的一部分,或L1可以由-O-部分組成。
在一個實施方案中,L1可以包括下式-[O(CH2)n1]m1-O-的部分,其中n1為1-4;和m1為0-5。
優(yōu)選地,n1為2;m1為0-3。
更優(yōu)選地,m1為0。
X優(yōu)選表示羰基部分。
L2優(yōu)選表示連接或原子或基團。L2優(yōu)選將親水部分(例如-SO3-)與羰基或磺?;糠址珠_。L2可以是苯基部分,在此情況下親水部分可以從苯基部分環(huán)位置側(cè)掛,X可以從苯基部分的另一環(huán)位置側(cè)掛。但是,優(yōu)選L2包括一個或兩個原子(優(yōu)選只有一個),(優(yōu)選一個或兩個碳原子)其分別布置在羰基或砜部分與所述親水部分(例如硫原子,其中所述部分為-SO3-)的碳或硫原子之間。
L2可以包括羰基或砜部分。這可以增加表面活性劑和聚合物材料之間的相容程度。優(yōu)選L2包括羰基部分。L2可以包括親油部分。該部分可以具有以上所描述的親油部分的任何特征,例如在對L1的描述中的特征。
L2可以引入A-L1-X-部分,其中A、L1和X為如上所述。
當所述表面活性劑具有所述的通式A-L1-X-L2-B、L2引入所述的A-L1-X-部分時,優(yōu)選A、L1和X在A-L1-X-L2-B和A-L1-X中表示相同的各自原子或基團。
L2可以引入A-L1-X-L3-部分,其中L3為連接原子或基團或直接連接。
優(yōu)選地,L3為可以包含1-5,優(yōu)選1-3,特別是2個碳原子的連接基團。L2優(yōu)選為飽和的烷基(alkylyl radical)。
優(yōu)選地,所述表面活性劑具有下式 其中各個A、L1和X可以是相同的或不同的,但優(yōu)選相同。優(yōu)選地,在式中,A為C4-C16的親油部分;L1為氧原子;X為羰基;L3為-(CH2)n3-部分,其中n3為1-5,優(yōu)選2,B優(yōu)選包括-SO3-部分。B可以包括鈉或鉀陽離子。
所述表面活性劑適宜為烷基磺基琥珀酸鹽,優(yōu)選二烷基磺基琥珀酸鹽。所述表面活性劑可以選自二辛基、二-十三烷基、二異丁基、二己基、二甲基戊基、二戊基和二癸基的磺基琥珀酸鹽。所述的鈉鹽為優(yōu)選。
特別優(yōu)選的表面活性劑為二辛基磺基琥珀酸鹽,尤其是二辛基磺基琥珀酸鈉鹽。
所述水分散體可以包括至少35重量%,優(yōu)選至少40重量%,更優(yōu)選至少45重量%,特別優(yōu)選至少50重量%的水。
所述水分散體可以包括少于80重量%,適宜地少于75重量%,優(yōu)選少于70重量%,更優(yōu)選少于65重量%,特別優(yōu)選少于60重量%的水。
所述水分散體可以包括至少1重量%,適宜地至少2重量%,優(yōu)選至少2.5重量%,更優(yōu)選至少3重量%,特別優(yōu)選至少3.5重量%的所述表面活性劑。
所述水分散體可以包括少于15重量%,適宜地少于12重量%,優(yōu)選少于10重量%,更優(yōu)選少于8重量%,特別優(yōu)選少于6重量%的所述表面活性劑。
所述水分散體可以包括至少10重量%,適宜地至少15重量%,優(yōu)選至少20重量%,更優(yōu)選至少25重量%,特別優(yōu)選至少30重量%的所述第一方面(B)中所描述的聚合物材料。
所述水分散體可以包括少于60重量%,適宜地少于50重量%,優(yōu)選少于45重量%,更優(yōu)選少于40重量%的(B)中所描述的聚合物材料。
所述水分散體可以包括多于一種不同類型的聚合物材料。例如,可以包括如(B)中所描述的多于一種類型的聚合物材料。任選地,所述水分散體可以包括與(B)中描述的所述材料不同類型的第二聚合物材料。所述第二聚合物材料的重量%與(B)中描述類型的聚合物材料重量%的比例優(yōu)選為1或更小。所述分散體可以包括0-20重量%、優(yōu)選0-10重量%的所述第二聚合物材料。
所述第二聚合物材料可以是氟聚合物。
優(yōu)選地,在所述分散體中的唯一的聚合物材料是一種/多種所述第一方面(B)中所描述的類型。
(B)中描述的所述聚合物材料可以具有的D50為小于100微米,優(yōu)選小于60微米,更優(yōu)選小于40微米,特別優(yōu)選小于20微米。D50可以大于1微米。
這里D50是指通過激光衍射而測量的,例如通過使用SympatecGmbH,Germany的帶有Windox軟件的Sympatec Helos(HO476)RODOS分析儀測得。
所述水分散體可以包括含羥基的材料,例如含羥基的溶劑。所述水分散體可以包含0-3重量%,適宜地0-1.5重量%的這種材料。所述含羥基材料可以包含1-6、優(yōu)選1-4、特別是1或2個碳原子。這種材料優(yōu)選為飽和的。這種材料優(yōu)選分子量為小于120,優(yōu)選小于100,更優(yōu)選小于80,特別優(yōu)選小于60。所述材料可以包括至多3個、優(yōu)選至多2、更優(yōu)選只有1個羥基。所述材料優(yōu)選為醇,更優(yōu)選為一元醇。C1-3的醇、特別優(yōu)選為乙醇。
所述水分散體可以包括0-10重量%,適宜地0-5重量%的其它添加劑。所述其它添加劑可以是顆粒的和不溶于分散體中的。實例包括玻璃顆粒、陶瓷顆粒、金屬顆粒、碳顆粒、礦物顆粒和顏料。適宜顆粒的具體實例包括玻璃珠、玻璃微球、玻璃纖維、硅石顆粒、任意的玻璃微纖維、炭黑、二氧化鈦顆粒、鈦酸鋇顆粒、二硫化鉬及云母。
在優(yōu)選的實施方案中,所述水分散體包括(A)50-70重量%的水;(B)30-50重量%的聚醚醚酮或聚醚酮;(C)2-6重量%的包含羧酸鹽部分、烷基部分和磺酸鹽部分的表面活性劑。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面,提供了一種水分散體,其包含(A)水;(B)根據(jù)所述第一方面(B)中所描述的聚合物材料(尤其是聚醚醚酮或聚醚酮),其中所述聚合物材料的D50為小于100微米(尤其是小于50微米);和(C)所述第一方面(C)中所描述的表面活性劑。
該第二方面的水分散體可以具有第一方面分散體包括變化的任何特征。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面,提供了一種制備水分散體的方法,其包括以下使水與根據(jù)所述第一方面所描述的聚合物材料和表面活性劑接觸的步驟。
該方法優(yōu)選包括使水與所述表面活性劑接觸,優(yōu)選使這些組分混合,隨后使水的混合物與所述表面活性劑及所述聚合物材料接觸。
本方法中所選與水接觸的所述表面活性劑可以是表面活性劑配制物的一部分。這種配制品可以包括所述的表面活性劑及根據(jù)所述第一方面描述的含羥基材料。所述材料與所述表面活性劑的重量%比例可以在0-0.2、優(yōu)選0-0.15、特別優(yōu)選0-0.12的范圍內(nèi)。所述的表面活性劑配制物可以包括水,例如10-25重量%,例如15-20重量%的水。
優(yōu)選地,所述水與所述表面活性劑的接觸可以在10-40℃、優(yōu)選15-30℃、更優(yōu)選在室溫下進行。優(yōu)選地,所述水的所述混合物與表面活性劑的接觸在10-40℃、優(yōu)選15-30、更優(yōu)選在室溫下進行。
優(yōu)選地,所述分散體優(yōu)選通過使水、所述聚合物材料及所述表面活性劑的混合物經(jīng)過高剪切混合來制備。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面,提供了一種涂覆基材的方法,所述方法包括使基材與本發(fā)明的第一或第二方面,或根據(jù)所述第三方面制備的水分散體接觸。
所述基材優(yōu)選由金屬制得,該金屬優(yōu)選選自鋼(包括不銹鋼)、鋁和銅。
在馬上與所述基材接觸之前,所述分散體優(yōu)選為在10-40℃,優(yōu)選在15-30℃的溫度下,更優(yōu)選在室溫下。
在馬上與所述分散體接觸之前,所述基材優(yōu)選為在10-40℃,優(yōu)選15-30℃的溫度下,更優(yōu)選在室溫下。
在所述基材與水分散體接觸后,本方法優(yōu)選包括在基材上將水從分散體中除去的步驟。優(yōu)選使水閃蒸出去。這可以包括使基材在其中溫度為至少100℃,優(yōu)選在100℃-150℃的環(huán)境中。
在除掉水后,所述含有分散體在其上面的基材優(yōu)選經(jīng)受被設(shè)置為可以使聚合物材料熔融流動的溫度。所述基材可以經(jīng)受350℃-450℃的溫度。
在本方法中,第一涂層可以制備為如上所述的平均厚度為小于100微米,優(yōu)選小于80微米,更優(yōu)選小于50微米。所述厚度可以為至少10微米。所述厚度優(yōu)選在15至40微米的范圍內(nèi)。
在制備了第一涂層后,本方法可以包括制備第二涂層。第二涂層的制備可以包括采用如所描述的制備所述第一涂層的步驟。所述第二涂層可以具有如所描述的所述第一涂層的厚度。
所述第四方面的方法可用于制備平均厚度在15-120微米、優(yōu)選15-100微米范圍的涂層。
本方法可用于涂覆可浸漬在液體中使用的基材。在此情況下,優(yōu)選將可以浸漬的基材部分封閉在所述涂層中,以使所述部分不包括可以與使用液體接觸的涂層邊緣。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面,提供了一種按第四方面方法涂覆的基材。優(yōu)選地,所述基材具有所描述厚度的涂層。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面,提供了包含如所述第一方面(B)中所描述的聚合物材料、所述第一方面(C)中所描述的表面活性劑殘余部分的涂層。
這里所描述的任何發(fā)明或?qū)嵤┓桨溉魏畏矫娴奶卣骺梢耘c所描述的任何其它發(fā)明或?qū)嵤┓桨溉魏畏矫姘ㄗ兓娜魏翁卣飨嘟M合。
具體實施例方式
現(xiàn)在將通過實施例來描述本發(fā)明的具體實施方案。
下文中以下所指是PEEK D150UF10(商標)-來自Victrex Plc,UK的聚醚醚酮粉末,D50為9.6微米。
PEEK 150XF(商標)-來自Victrex Plc,UK的聚醚醚酮粉末,D50為25微米。
PEEK D450UF10(商標)-來自Victrex Plc,UK的聚醚醚酮粉末,D50為10微米。
PEEK HT(商標)-聚醚酮粉末,D50為10微米。
AerosolOT75%E-來自Cytec lndustries UK Ltd的表面活性劑,其包含二辛基磺基琥珀酸鈉(73-75重量%)、乙醇(6-7重量%)和水。
聚合物的水分散體按實施例1-6中所描述的來制備。
實施例1將軟水(1.45kg)注入5000ml的塑料燒杯中,并在攪拌下向其中緩慢加入表面活性劑Aerosol OT75E(100g)。在混合物均勻后緩慢加入PEEK D150UF10聚合物(1kg)。繼續(xù)攪拌直到聚合物完全加入。
將燒杯置入帶有乳化頭攪拌器附件的高剪切Silverson實驗室混合器中。攪拌器的速度緩慢增加至3000rpm,并保持在該速度下5分鐘。出現(xiàn)最小的樣品發(fā)泡。
將該分散體倒入4個500ml的玻璃罐中。72小時后該分散體表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性,沒有分離的跡象。
實施例2重復(fù)實施例1的步驟,除了Aerosol OT75的量從100g增加至130g,PEEK D150UF10聚合物(1kg)用PEEK 150XF聚合物(1kg)替換。
將該分散體倒入4個500ml的玻璃罐中。72小時后該分散體表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性,沒有分離的跡象。
實施例3重復(fù)實施例1的步驟,除了Aerosol OT75的量從100g增加至130g,PEEK D150UF10聚合物(1kg)用PEEK D450UF10聚合物(1kg)替換。
將該分散體倒入4個500ml的玻璃罐中。72小時后該分散體表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性,沒有分離的跡象。
實施例4重復(fù)實施例1的步驟,除了PEEK D150UF10聚合物(1kg)用PEEK HT D220UF10聚合物替換。
將該分散體倒入4個500ml的玻璃罐中。72小時后該分散體表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性,沒有分離的跡象。
實施例5重復(fù)實施例1的步驟,除了Aerosol OT75的量改變,詳情在以下表1中給出。
表1

實施例6聚醚醚酮和PFA的水分散體重復(fù)實施例1的步驟,除了PFA的添加量改變,詳情在以下表2中給出。
表2

(a)-基于PEEK的重量實施例7描述涂覆試驗的結(jié)果實施例7a-涂覆試驗噴涂槍為Binks Bullows的630型,末端尺寸為0.06。對該槍的空氣壓力為30-40psi,這取決于所需涂層的類型(例如薄或厚)。用于涂覆的基材為2mm厚×75mm×75mm見方的低碳鋼板。所述板用三氯乙烯蒸氣脫脂,然后用氧化鋁噴砂。
在倒入噴槍容器之前用攪拌棒手混所有試樣。
將鋼板置入空氣排出式噴涂儲柜中,并進行濕涂層涂覆。涂覆過的板然后置入設(shè)置在100℃的烘箱中5分鐘以蒸出水。隨后將所述板放入設(shè)置在390℃的烘箱中10分鐘,以熔化和流動涂層。
在從烘箱中取出后,用空氣槍強制冷卻該板,使所采用的聚合物材料在涂覆第二濕涂層之間結(jié)晶。使第二涂層在烘箱中第二次“流出”,然后冷卻至室溫。
對制備的涂層隨后在視覺上評價光滑性及缺陷。細節(jié)在以下表3中給出。
表3

實施例8-耐磨性和摩擦系數(shù)實施例7b和7f的涂覆基材的耐磨性和摩擦系數(shù)與涂覆其它聚合物,即ECTFE、PTFE和PPS的基材進行比較,以下提供了其細節(jié)。以下表4中給出了結(jié)果。
(1)ECTFE涂層制造商Solvay/Solexis,以前的Ausimont USA產(chǎn)品名稱/編號Halar 6614底漆(靜電粉末涂覆)乙烯、氯三氟乙烯及六氟異丁烯的共聚物大致的重量%71-73%鈷-亞鈷的氧化物 1-4%硅灰石7-15%
氧化鉻1-3%二氧化鈦0.25-1.25%環(huán)氧樹脂5-20%Halar 6014 Topcoat(靜電粉末涂覆)乙烯、氯三氟乙烯及六氟異丁烯的共聚物大致的重量%100%(2)PTFE涂層(液體分散體涂層)制造商Whitford Corporation產(chǎn)品名稱/編號Xylan 1052/880組成5.4%PTFE重量/3.25% MOS2在聚酰胺-酰亞胺粘結(jié)劑中(3)PPS涂層(靜電粉末涂覆)制造商Whitford Corporation產(chǎn)品名稱/編號Dykor 860/PPS粉末共混物組成PPS(聚苯硫醚)及作為填料的二氧化鈦表4

厚度在15-100微米的所描述類型的涂層可以按照以上所描述的方法制備。較厚的涂層通過多重操作制備,每次操作形成15-40微米厚的層。有利地,與其它可能的技術(shù)相比,分散體的使用使得可以涂覆最復(fù)雜的幾何形狀,并提供對孔、深沖和凹部的優(yōu)異覆蓋。
已發(fā)現(xiàn)所描述類型的涂層與大多數(shù)其它熱塑性涂層相比具有優(yōu)越的潤滑性和耐磨性。
另外,所描述類型的涂層具有優(yōu)異的粘接強度和粘合性能。
當所描述類型的涂層涂覆到浸漬在溶劑中使用的基材或其部件上時,優(yōu)選完全封閉浸漬的部件,以減少玻璃的風(fēng)險。
注意力投向了與本申請相關(guān)的本說明書同時或之前的所有論文與文獻,就本說明書而言其對公眾的審查是公開的,所述全部的這種論文與文獻的內(nèi)容在此引入作為參考。
本說明書中公開的全有特征(包括任何所附的權(quán)利要求、摘要及附圖
),和/或如此公開的任何方法或工藝的全部步驟可以以任何組合結(jié)合在一起,除了至少某些這種特征和/或步驟是相互排它的組合。
本說明書中公開的每個特征(包括任何所附的權(quán)利要求、摘要及附圖)可以由起相同作用的可選特征、對等物或相似的目的替換,除非另有說明。由此,除非另有說明,所公開的各個特征只是普遍意義上一系列對等或相似特征的一個實例。
本發(fā)明不限于前述實施方案的細節(jié)。本發(fā)明可延伸至說明書(包括任何權(quán)利要求、摘要和附圖)中所公開特征的任何一個新特征,或任何新的組合,或延伸至由此公開的任何方法或工藝步驟的任何新的一種,或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.一種水分散體,其包括(A)水;(B)包括以下部分類型的聚合物材料(a)苯基部分;(b)羰基和/或砜部分;和(c)醚和/或硫醚部分;(C)包括羰基或砜部分及親水基團的表面活性劑。
2.權(quán)利要求1的分散體,其中所述聚合物材料具有下式的部分 和/或下式的部分 和/或下式的部分 其中,在單元I、II和III中的苯基部分獨立地為任選取代及任選交聯(lián)的;其中m、r、s、t、v、w和z獨立地表示0或正整數(shù),E和E′獨立地表示氧或硫原子、直接連接,G表示氧或硫原子、直接連接或-O-Ph-O-部分,其中Ph表示苯基,Ar選自以下部分(i)*、(i)**、(i)至(x)的一種,其通過一個或多個其苯基部分與相鄰的部分鍵合
3.權(quán)利要求1或2的分散體,其中所述聚合物材料為具有以下通式重復(fù)單元的均聚物 或具有以下通式重復(fù)單元的均聚物 或具有至少兩種不同單元IV和/或V的無規(guī)或嵌段共聚物;或具有以下通式重復(fù)單元的均聚物 或具有以下通式重復(fù)單元的均聚物 或具有至少兩種不同單元IV*和/或V*的無規(guī)或嵌段共聚物,其中A、B、C和D獨立地表示0或1,E、E′、G、Ar、m、r、s、t、v、w和z獨立地如權(quán)利要求2中所描述的。
4.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述聚合物材料是基本上由與酮和/或醚部分相連的苯基部分組成的聚合物或共聚物。
5.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述聚合物材料選自(a)包含式IV的單元的聚合物,其中Ar表示部分(iv),E和E′表示氧原子,m表示0,w表示1,G表示直接連接,s表示0,A和B表示1(即聚醚醚酮);(b)包含式IV的單元的聚合物,其中E表示氧原子,E′表示直接連接,Ar表示結(jié)構(gòu)(i)的部分,m表示0,A表示1,B表示0(即聚醚酮);(c)包含式IV的單元的聚合物,其中E表示氧原子,Ar表示部分(i)*,m表示0,E′表示直接連接,A表示1,B表示0(即聚醚酮酮);(d)包含式IV的單元的聚合物,其中Ar表示部分(i),E和E′表示氧原子,G表示直接連接,m表示0,w表示1,r表示0,s表示1,A和B表示1(即聚醚酮醚酮酮);(e)包含式IV的單元的聚合物,其中Ar表示部分(iv),E和E′表示氧原子,G表示直接連接,m表示0,w表示0,s、r、A和B表示1(即聚醚醚酮酮);(f)包含式IV的單元的聚合物,其中E表示氧原子,E′表示直接連接,Ar表示結(jié)構(gòu)(ii)的部分,m表示0,A表示1,B表示0(即聚醚砜);(g)包含式V的單元的聚合物,其中E和E′表示氧原子,Ar表示部分(xi)**,m表示0,z表示1,G表示直接連接,V表示0,C和D表示1(即聚砜)。(h)包含式IV的單元的聚合物,其中Ar表示部分(iv),E和E′表示氧原子,m表示1,w表示1,A表示1,B表示1,r和s表示0,G表示直接連接(即聚醚-二苯基-醚-苯基-酮-苯基-)。
6.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述聚合物材料為半結(jié)晶的。
7.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述聚合物材料選自聚醚醚酮和聚醚酮。
8.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述表面活性劑的所述羰基兩個剩余鍵的一個鍵合到碳原子上。
9.權(quán)利要求9的分散體,其中所述兩個剩余鍵的另一個鍵合到碳、氮或氧原子上。
10.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述表面活性劑的所述羰基為酮基,或羧酸鹽或酰亞胺部分的一部分。
11.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述表面活性劑的所述羰基為羧酸鹽部分的一部分。
12.權(quán)利要求1-7之一的分散體,其中所述表面活性劑包括砜部分,且兩個剩余鍵一個鍵合到碳原子上,兩個剩余鍵的另一個鍵合到碳或氮原子上。
13.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述表面活性劑包括羰基部分和親水基團。
14.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述表面活性劑包括親油部分,該親油部分包括具有至少4個碳原子的含碳原子鏈。
15.權(quán)利要求14的分散體,其中所述含碳原子鏈為直鏈或支鏈的。
16.權(quán)利要求14或15的分散體,其中在所述鏈中的唯一碳原子是飽和的碳原子。
17.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述表面活性劑包括C4-C16的親油部分。
18.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述表面活性劑包括多于一個的親油部分。
19.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述親水基團選自離子部分和非離子部分。
20.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述親水基團包括陽離子和陰離子部分。
21.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述親水基團包括-COO-、-SO-3-或-PO32-。
22.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述親水基團包括-O-SO3-部分。
23.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述親水基團包括選自醚或羥基官能團的非離子部分。
24.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述表面活性劑具有以下通式A-L1-X-L2-B,其中A表示所述的親油部分;L1表示連接原子或基團或直接連接;X表示所述羰基或砜部分;L2表示連接原子或基團或直接連接;和B表示所述的親水部分。
25.權(quán)利要求24的分散體,其中所述表面活性劑具有下式 其中各個A、L1和X是相同的或不同的。
26.權(quán)利要求24或25的分散體,其中A是C4-C16的親油部分;L1為氧原子;X為羰基;L3為-(CH2)n3-部分,其中n3為1-5;B包括-SO3-部分。
27.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述表面活性劑為烷基磺基琥珀酸鹽。
28.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述表面活性劑為二辛基磺基琥珀酸鹽。
29.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述分散體包括至少35重量%的水且少于80重量%的水。
30.前述權(quán)利要求之一的分散體,其包括至少10重量%的(B)中所描述的聚合物材料且少于60重量%的(B)中所描述的聚合物材料。
31.前述權(quán)利要求之一的分散體,其中所述聚合物材料的D50為小于100微米且大于1微米。
32.前述權(quán)利要求之一的分散體,其包括(A)50-70重量%的水;(B)30-50重量%的聚醚醚酮或聚醚酮;和(C)2-6重量%的表面活性劑,其包括羧酸鹽部分、烷基部分和砜部分。
33.一種制備水分散體的方法,其包括以下使水與各自在前述權(quán)利要求之一中所描述的聚合物材料和表面活性劑接觸的步驟。
34.一種涂覆基材的方法,所述方法包括使基材與權(quán)利要求1-32之一的水分散體或根據(jù)權(quán)利要求33制備的水分散體接觸的步驟。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的方法涂覆的基材。
36.一種包含權(quán)利要求1-32之一所描述的聚合物材料;以及權(quán)利要求1-32之一所描述的表面活性劑的涂層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種水分散體,其包括(A)水;(B)包括以下部分類型的聚合物材料(a)苯基部分;(b)羰基和/或砜部分;和(c)醚和/或硫醚部分;(C)包括羰基或砜部分及親水基團的表面活性劑。優(yōu)選的實施方案涉及聚酮,以及烷基磺基琥珀酸鹽的表面活性劑。
文檔編號C09D181/06GK1845974SQ200480025178
公開日2006年10月11日 申請日期2004年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月5日
發(fā)明者伊恩·約翰·貝克威思, 約翰·魯賓遜 申請人:維克特里克斯制造有限公司
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