耐化學(xué)性的蒸發(fā)控制結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】耐化學(xué)性的蒸發(fā)控制結(jié)構(gòu) 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及漂浮在液體之上以降低從該液體蒸發(fā)的水平的耐化學(xué)性結(jié)構(gòu)。該液體 可以是在小型容器或翁中，或者在較大的池、塘、或儲(chǔ)罐中。該結(jié)構(gòu)優(yōu)選地是聚酰胺或氟聚 合物的發(fā)泡材料，或者可以是具有聚酰胺或氟聚合物外層的中空的或發(fā)泡的結(jié)構(gòu)。這些覆 蓋液體的結(jié)構(gòu)可以由部分或完全覆蓋該液體表面的單一的結(jié)構(gòu)或者兩種或更多種離散的 結(jié)構(gòu)組成。在該流體含有有毒的、反應(yīng)性的或腐蝕性的物質(zhì)的情況下，該覆蓋是尤其有用 的。一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是處于約0. 1至36英寸的長(zhǎng)度/直徑的聚偏二氟乙烯泡沫結(jié)構(gòu)（如 來自阿科瑪公司（Arkema Inc)的KYNAR)。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 防止或減少從水體的蒸發(fā)是水保持的關(guān)鍵方面。通過蒸發(fā)損失的水不能被容易地 替換，并且不可供用于人類使用、不可供用于礦業(yè)、農(nóng)業(yè)或工業(yè)使用。在許多情況下，水被收 集在地表水庫和塘中。已經(jīng)實(shí)施了許多解決方案來至少部分地覆蓋這些水體的表面，由此 限制蒸發(fā)。這些解決方案已經(jīng)包括浮蓋物、離散的漂浮模塊、以及化學(xué)品單層。這些方法中 的每一種都具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。浮蓋物（一般是材料的單片）在覆蓋表面的大百分比時(shí)是有 效的，但是難以在大型水體上操控?；瘜W(xué)品單層是廉價(jià)的，但是在減少蒸發(fā)上不太有效，并 且可能難以與水分離。離散的漂浮元件可以用在大型水體上，易于添加和移除，但是典型地 具有有限的覆蓋率。常用的漂浮元件包括中空的塑料球，經(jīng)常被稱為"鳥球（bird ball)"。 這些具有有限的有效性，因?yàn)榍蛐卧谙噜彽那蛑g留下間隙。除了防止蒸發(fā)之外，覆蓋物可 以提供隔熱性，并且還延緩有機(jī)體在水/空氣界面處的生長(zhǎng)。
[0004] 已經(jīng)提出了用于這些離散的漂浮元件的許多設(shè)計(jì)以提供最大的表面覆蓋率，同時(shí) 還解決了重疊（這浪費(fèi)材料）的問題、以及風(fēng)將這些單獨(dú)元件推擠成簇的影響。若干專利 提出了新穎的、復(fù)雜的設(shè)計(jì)，包括US 3, 938, 338 (六邊形的中空漂浮物）、US 8, 019, 208 (圓 形的重疊的盤）、US 8, 099, 804 (六邊形或八邊形的中空的棱錐形狀）、US 8, 3442,352(允 許水進(jìn)入下部的六邊形的中空的盤）、以及US 8, 393, 486 (氣動(dòng)的六邊形漂浮物）。
[0005] 在本領(lǐng)域中描述的離散的漂浮元件一般用聚烯烴（聚丙烯、高密度聚乙烯殼）制 成，并且可以在內(nèi)部具有聚苯乙烯或聚氨酯泡沫用于增加浮力。還可以使用聚苯乙烯珠粒、 片材和其他形狀。經(jīng)常使用UV穩(wěn)定劑來防止由于UV光暴露的劣化?？梢约尤胩己谟糜诟?進(jìn)的抗UV性，或者加入白色顏料（像Ti0 2)來減少吸收的太陽能。
[0006] 除了在水體上使用之外，漂浮覆蓋元件還用作其他液體的覆蓋物，包括但不限于， 化學(xué)生產(chǎn)、陽極氧化浴池、鍍鋅浴池、電鍍?cè)〕?、染色浴池、污水處理、廢油、以及含有化學(xué)物 質(zhì)或有毒物質(zhì)的廢物塘。
[0007] 環(huán)保機(jī)構(gòu)，如US EPA，已經(jīng)關(guān)注有害的氣味、以及與從這些化學(xué)品和廢物塘中的許 多的蒸發(fā)有關(guān)的危害物。
[0008]目前用作流體覆蓋物的聚烯烴、聚苯乙烯、以及聚氨酯的問題是它們具有有限的 耐化學(xué)性，并且當(dāng)暴露于酸、堿、氧化劑以及其他強(qiáng)的并且高反應(yīng)性的化學(xué)品時(shí)傾向于反應(yīng) 并且劣化。這些聚合物具有較差的耐UV輻射性。此外，這些聚合物是相當(dāng)可燃的。
[0009] 氟聚合物、并且特別地聚偏二氟乙烯（PVDF)由于其高的耐化學(xué)性、耐氣候性、耐 滲透性和抗燃性而已知。不幸地，在1. 77g/cm3的密度下，PVDF不易于漂浮在水或許多其 他流體上。聚酰胺也具有對(duì)于許多化學(xué)品的高耐受程度，盡管不與氟聚合物的一樣好。在 1. 13-1. 35g/cm3的密度下，這些材料也將不能漂浮在水、或大多數(shù)其他流體上。
[0010] 已經(jīng)提出了將中空的漂浮的聚偏二氟乙烯球體用于此應(yīng)用，但是復(fù)雜的制造方法 以及固體PVDF的成本使得使用這些PVDF球體用作液體覆蓋物是不希望的。
[0011] US 8, 277, 913和US 2012-0045603描述了自支撐的發(fā)泡氟聚合物結(jié)構(gòu)。通過使用 特定的發(fā)泡技術(shù)，有可能生產(chǎn)出具有低于需要覆蓋的流體的目標(biāo)密度的密度（即對(duì)于水低 于1.0g/cm 3)的發(fā)泡的氟聚合物結(jié)構(gòu)。US 2013-0108816描述了發(fā)泡的氟聚合物泡沫芯結(jié) 構(gòu)。
[0012] 現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有氟聚合物或聚酰胺外層的浮式結(jié)構(gòu)可以被用作覆蓋物來解決 從工業(yè)流體浴池和化學(xué)廢物塘的蒸發(fā)的問題。這些結(jié)構(gòu)在寬的pH范圍內(nèi)對(duì)大多數(shù)化學(xué)溶 劑和腐蝕性化學(xué)品有效。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)提供了優(yōu)越的耐化學(xué)性、阻燃性和耐氣候性，并且將 比典型地用于這些應(yīng)用的聚合物持續(xù)更長(zhǎng)久。例如，該浮式結(jié)構(gòu)可以是發(fā)泡的氟聚合物、發(fā) 泡的聚酰胺、中空的氟聚合物或聚酰胺結(jié)構(gòu)一優(yōu)選地發(fā)泡的中空結(jié)構(gòu)、或具有氟聚合物或 聚酰胺層作為最外層的多層結(jié)構(gòu)一比如聚酰胺或氟聚合物涂覆的熱塑性塑料。
[0013] 除了減少從流體的蒸發(fā)，本發(fā)明的浮式結(jié)構(gòu)還有助于隔熱（以防止流體冷卻或升 溫），當(dāng)將物品置于浴池中時(shí)防止飛濺，并且防止在浴池中的釋放氣泡的化學(xué)反應(yīng)下霧。使 用發(fā)泡的結(jié)構(gòu)降低了成本，因?yàn)樾枰俚牟牧希⑶以黾恿诉@些結(jié)構(gòu)的柔性。
[0014] 發(fā)明概沐
[0015] 本發(fā)明涉及耐化學(xué)性的浮式結(jié)構(gòu)，該浮式結(jié)構(gòu)具有氟聚合物或聚酰胺作為該結(jié)構(gòu) 的最外層。
[0016] 本發(fā)明進(jìn)一步涉及部分或完全被覆蓋的液體，其中該液體具有漂浮在其上的一種 或多種氟聚合物或聚酰胺結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地該浮式結(jié)構(gòu)是或者發(fā)泡的結(jié)構(gòu)、涂覆的結(jié)構(gòu)、或多層 結(jié)構(gòu)。
[0017] 本發(fā)明進(jìn)一步涉及減少從液體蒸發(fā)的方法，該方法涉及使用一種或多種漂浮聚酰 胺或氟聚合物結(jié)構(gòu)來部分或完全覆蓋該液體。
[0018] 附圖簡(jiǎn)要說明：
[0019] 圖1表示通過實(shí)例4的方法制得的結(jié)構(gòu)。
[0020] 發(fā)明的詳細(xì)說明
[0021] 本發(fā)明涉及具有表層（是氟聚合物或聚酰胺）并且漂浮在流體之上以防止蒸發(fā)的 一種結(jié)構(gòu)或多種結(jié)構(gòu)。
[0022] 除非另外指出，如在此使用的百分比是重量百分比，并且除非另外指出，分子量是 如通過GPC測(cè)量的重量平均分子量。將在本說明書中包括的美國專利通過引用結(jié)合在此。
[0023] 將通過借助聚偏二氟乙烯（PVDF)來說明本發(fā)明，然而本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將 認(rèn)識(shí)到其他氟聚合物（尤其熱塑性氟聚合物）、以及聚酰胺可以在本發(fā)明的實(shí)踐中代替 PVDF〇
[0024] 氟聚合物
[0025] 本發(fā)明的氟聚合物包括但不限于含有至少50重量百分比的一種或多種含氟單體 的聚合物。如根據(jù)本發(fā)明使用的術(shù)語"含氟單體"是指氟化的且烯屬不飽和的單體，這種單 體能夠經(jīng)受自由基聚合反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明合適使用的示例性含氟單體包括但不限于：偏二 氟乙烯、氟乙烯、三氟乙烯、四氟乙烯（TFE)、乙烯-四氟乙烯和六氟丙烯（HFP)、以及它們對(duì) 應(yīng)的共聚物。優(yōu)選的氟聚合物是聚偏二氟乙烯均聚物或共聚物、三氟氯乙烯（CTFE)、全氟化 的乙烯-丙烯共聚物（EFEP)、乙烯-四氟乙烯（ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯（ECTFE)、四氟乙 烯和六氟丙烯的共聚物、全氟烷氧基共聚物（PFA)、聚四氟乙烯-全氟甲基乙烯醚、以及聚 四氟乙烯均聚物或共聚物。還考慮了氟代三聚物，包括如具有四氟乙烯、六氟丙烯、以及偏 二氟乙烯單體單元的那些的三聚物。
[0026] 用于泡沫形成的有用的熱塑性氟聚合物包括但不限于：三氟氯乙烯（CTFE)、乙 烯-四氟乙烯（ETFE)、全氟化的乙烯-丙烯共聚物（EFEP)、乙烯-三氟氯乙烯（ECTFE)、VF 2、 四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、THV。還可以使用本質(zhì)上是熱塑性的氟乙烯共聚物。
[0027] 最優(yōu)選地，這種氟聚合物是聚偏二氟乙烯（PVDF)。本發(fā)明的聚偏二氟乙烯（PVDF) 是PVDF均聚物、共聚物或聚合物合金。本發(fā)明的聚偏二氟乙烯聚合物包括通過聚合偏二 氟乙烯（VDF)而制成的均聚物、以及偏二氟乙烯的共聚物、三聚物以及更高聚合物，其中這 些偏二氟乙烯單元占該聚合物中所有單體單元總重量的大于51重量百分比、優(yōu)選70百分 比，并且更優(yōu)選地占這些單體單元總重量的大于75百分比。偏二氟乙烯的共聚物、三聚物 以及更高聚合物（在此總體上稱為"共聚物"）可以通過使偏二氟乙烯與來自下組的一種或 多種單體進(jìn)行反應(yīng)而制成，該組由以下各項(xiàng)組成：氟乙烯，三氟乙烯，四氟乙烯，一種或多種 部分或完全氟化的α -烯烴如3, 3, 3-三氟-1-丙烯、1，2, 3, 3, 3-五氟丙烯、3, 3, 3, 4, 4-五 氟-1- 丁烯、以及六氟丙烯，部分氟化的烯烴六氟異丁烯，全氟化的乙烯醚如全氟甲基乙烯 醚、全氟乙基乙烯醚、全氟正丙基乙烯醚、以及全氟-2-丙氧基丙基乙烯醚，氟化的間二氧 雜環(huán)戊烯如全氟（1，3-間二氧雜環(huán)戊烯）以及全氟（2, 2-二甲基-1，3-間二氧雜環(huán)戊烯）， 烯丙基的、部分氟化的烯丙基的、或氟化的烯丙基的單體如2