CN112981972A - 用于形成多相气味吸附和防污聚合物涂层的前体 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于形成气味吸附和防污多相热固性聚合物涂层的水性或水载型前体液体。所述前体包括具有>约2的官能度的含氟多元醇前体,所述含氟多元醇前体形成在所述防污多相热固性聚合物涂层中限定第一相的支化含氟聚合物组份。所述前体还包括第一前体,所述第一前体形成包括作为第二相存在的环糊精的第一组份。所述第一相可以是连续相,并且所述第二相可以是第一分立相,或者所述第二相可以是所述连续相,并且所述第一相可以是所述第一分立相。还存在交联剂、水以及任选酸或碱。还可以包括乳化剂。还提供借助这种前体制成气味吸附和防污多相热固性聚合物涂层的方法。
Description
背景技术
此章节提供与本公开内容相关的背景技术信息,其未必是现有技术。
本公开内容总体上涉及一种来源于水载型混合物(例如,悬浮液或溶液)的多相热固性聚合物涂层,并且更具体来说涉及一种水载型前体,所述水载型前体可以用于处理物品以形成多相热固性聚合物涂层,所述多相热固性聚合物涂层包括具有含氟聚合物组份的第一相以及包括第一组份的第二相。
各种材料(诸如塑料、金属、传感器、织物、皮革和玻璃)的表面可能变得被碎屑(例如,颗粒、油、灰尘、昆虫)弄脏,尤其是在汽车应用中。这些表面还可能吸附来自空气和碎屑的不期望气味。所述碎屑不仅可能影响表面的美观性,而且还影响所述表面起作用的位置处的性能。例如,如果所述材料是存在于汽车的外部上的塑料或金属组份,则碎屑的存在可能影响所述表面上方的空气流。此外,碎屑或异物的存在可能不利地影响传感器的表面的性能。因此,期望配制可以例如通过控制气味分子和/或碎屑与表面之间的化学相互作用来吸附气味和去除碎屑的气味吸附、自清洁、防污和/或“憎碎屑”涂层或表面。
可以通过蒸汽清洁或湿式真空处理受影响表面、在受影响表面上喷涂水性气味吸附剂或者使用固体吸附剂(诸如活性炭)来控制气味。虽然蒸汽清洁或湿式真空处理可能是有效的,但是这种处理仅可间歇地实施,这使气味在处理之间留在表面上。在受影响表面上喷涂水性气味吸附剂可能导致表面的进一步沾污,因为水性气味吸附剂还可以吸附导致污渍的碎屑。另外,固体吸附剂存在于表面下方;因此,其并不保护表面免受碎屑的影响,并且仅可以捕获随时间从表面排放的气味。
例如,各种憎碎屑和自清洁表面包括例如超疏水和超疏油表面、氟聚合物片材或经处理表面、填充有含氟流体的表面以及填充有酶的涂层。超疏水和超疏油表面可以分别经由表面与水滴和油滴之间的纳米结构形成高接触角(例如大于150°),从而导致所述水滴和油滴从表面滚落、而非保留在表面上。然而,这些表面并不吸附气味,并且并不排斥固体异物或污染物蒸气,所述固体异物或污染物蒸气可能吸附到表面上并使其失效。固体可能保留在这些表面上并且干扰这些表面上的流体排出,并且气味可能随时间吸入并重新排放,这是不期望的。此外,随着时间的流逝,这些表面的极端润湿性可能因环境暴露或损坏而消退,例如,这些表面可能失去功能(例如,如果纳米结构化顶部表面被刮擦,则这些表面也可能失去功能)。
已经开发出低表面能聚合物(诸如包含低表面能全氟聚醚和全氟烃基基团的那些)用于低粘附和抗溶剂应用。虽然这些低表面能聚合物可以促进粘附到其的材料在水和空气中的释放,但是其未必提供经润滑表面来促进异物的清除,其也不减少气味。虽然氟聚合物片材或经处理表面具有低表面能、并且因此异物与表面之间的低粘附力,但是所有污垢从表面的去除因此有问题。
因此,仍然需要气味吸附表面涂层,其可以减少表面与气味分子接触时气味的影响。此外,需要这种气味吸附表面涂层也是自清洁和防污的,这可以防止和减少碎屑(包括固体和流体)的粘附。此外,将期望使前体用于制成具有减少的挥发性有机化合物(包括减少量的非水溶剂)的这种防污和气味吸附表面涂层。
发明内容
此章节提供本公开内容的总体发明内容,并且不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
在各种方面中,本公开内容提供一种用于形成气味吸附和防污多相热固性聚合物涂层的水性前体液体。所述水性前体液体包括具有大于约2的官能度的含氟前体,所述含氟前体形成在所述防污多相热固性聚合物涂层中限定第一相的含氟聚合物组份。所述水性前体液体还包括第一前体,所述第一前体形成包括环糊精的第一组份,其中所述第一组份在所述气味吸附和防污多相热固性聚合物涂层中限定第二相。所述水性前体液体还包括交联剂,所述交联剂包括选自由胺部分、羟基部分、异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分。所述交联剂能够使所述第一相中的所述含氟聚合物组份的至少一部分与所述第二相中的所述第一组份的至少一部分键合。所述水性前体液体还包括水,以及任选地,酸或碱。所述第一相是连续相,并且所述第二相是所述连续相内的第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域。替代性地,所述第二相是所述连续相,并且所述第一相是所述连续相内的所述第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域。
所述含氟聚合物组份包括选自由以下组成的群组的氟聚合物:聚偏二氟乙烯共聚物、聚氟代丙烯酸酯、聚四氟乙烯共聚物、氟化多元醇、全氟化碳、全氟聚醚、聚氟硅氧烷、聚偏二氟乙烯、聚三氟乙烯以及其组合。所述环糊精选自由以下组成的群组:-环糊精、-环糊精、羟丙基--环糊精、甲基--环糊精以及其组合。
所述水性前体液体还包括第二前体,所述第二前体形成第二组份,所述第二组份按如下形式存在:(i) 存在于所述第二相中; (ii) 作为第三相存在,所述第三相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第二域,从而在所述气味吸附和防污多相热固性聚合物涂层中的所述连续相内限定第二分立相;或(iii) 其组合。
所述第二组份选自由以下组成的群组:吸湿性聚合物、非疏脂性疏水性聚合物、离子亲水前体、两亲聚合物以及其组合。所述吸湿性聚合物选自由以下组成的群组:聚(丙烯酸)、选自由聚(乙二醇)以及其组合组成的群组的聚(烯烃乙二醇)、聚(甲基丙烯酸-2-羟基乙酯)、聚(乙烯基咪唑)、聚(2-甲基-2-恶唑啉)、聚(2-乙基-恶唑啉)、聚(乙烯吡咯烷酮)、选自由羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素以及其组合组成的群组的改性纤维素聚合物。所述疏水性聚合物选自由聚亚烷基二醇组成的群组,所述聚亚烷基二醇选自由聚(丙二醇)、聚(四亚甲基二醇)、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚已酸内酯、聚丙烯酸多元醇以及其组合组成的群组。所述离子亲水前体包括侧接羧酸盐基团、胺基、硫酸基团、磷酸基团以及其组合。所述两亲聚合物选自由以下组成的群组:泊咯沙姆、聚乙烯嵌段聚(乙二醇)聚合物、聚(乙二醇)和聚环氧丙烷三嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG)-聚乳酸(PLA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG)-聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG)-聚已酸内酯 (PCL)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG)-聚乙烯(PE)二嵌段聚合物和聚乙二醇(PEG)-聚苯乙烯(PS)二嵌段聚合物以及其组合。
所述水性前体液体可以具有小于或等于80℃的浊点(cloud point)。
所述水性前体液体可以包括第一混合物,所述第一混合物包括所述第一前体和所述交联剂。所述第一混合物可以具有约2至约8的pH。所述水性前体液体还可以包括单独第二混合物,所述单独第二混合物包括所述含氟前体。所述第二混合物可以具有约2至约6的pH。
所述水性前体液体还可以包括选自由以下组成的群组的至少一种试剂:乳化剂、催化剂、抗氧化剂、受阻胺稳定剂、微粒填料、颜料、染料、增塑剂、阻燃剂、整平剂、助粘剂、酸、碱、抗菌剂、抗真菌剂以及其组合。
在再其他方面中,本文中提供一种处理物品的方法。所述方法包括将水性前体液体施加到所述物品的表面并且使所述水性前体液体凝固以在所述物品的所述表面上形成气味吸附和防污热固性聚合物涂层。所述水性前体液体包括具有大于约2的官能度的含氟前体、第一前体、交联剂,水以及任选地酸或碱,所述交联剂包括选自由胺部分、羟基部分、异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分。所述气味吸附和防污热固性聚合物涂层包括:第一相,其包括由所述含氟前体形成的含氟聚合物;以及第二相,其包括由所述第一前体形成的第一组份。所述第一组份包括环糊精,并且所述第一组份基本上与所述含氟聚合物不混溶。所述第一相中的所述含氟聚合物的至少一部分与所述第二相中的所述第一组份的至少一部分借助选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分键合在一起。所述第一相可以是连续相,并且所述第二相可以是所述连续相内的第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域。替代性地,所述第二相可以是连续相,并且所述第一相可以是所述连续相内的第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域。
所述第一相包括选自由以下组成的群组的氟聚合物:聚偏二氟乙烯共聚物、聚氟代丙烯酸酯、聚四氟乙烯共聚物、全氟聚醚、聚氟硅氧烷、聚三氟乙烯以及其组合。所述环糊精选自由以下组成的群组:-环糊精、-环糊精、羟丙基--环糊精、甲基--环糊精以及其组合。
所述水性前体液体还可以包括第二前体。所述气味吸附和防污热固性聚合物涂层还可以包括第二组份,所述第二组份按如下形式存在:(i) 存在于所述第二相中;(ii) 作为第三相存在,所述第三相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第二域,从而在所述连续相内限定第二分立相; (iii) 其组合。所述第一相中的所述含氟聚合物的至少一部分经由选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分与所述第二相中的所述第一组份的至少一部分、所述第三相中的所述第二组份的至少一部分或其组合键合。
所述第二组份选自由以下组成的群组:吸湿性聚合物、非疏脂性疏水性聚合物、离子亲水前体、两亲聚合物以及其组合。所述吸湿性聚合物选自由以下组成的群组:聚(丙烯酸)、选自由聚(乙二醇)以及其组合组成的群组的聚(烯烃乙二醇)、聚(甲基丙烯酸-2-羟基乙酯)、聚(乙烯基咪唑)、聚(2-甲基-2-恶唑啉)、聚(2-乙基-恶唑啉)、聚(乙烯吡咯烷酮)、选自由羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素以及其组合组成的群组的改性纤维素聚合物。所述疏水性聚合物选自由聚亚烷基二醇组成的群组,所述聚亚烷基二醇选自由聚(丙二醇)、聚(四亚甲基二醇)、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚已酸内酯、聚丙烯酸多元醇以及其组合组成的群组。所述离子亲水前体包括侧接羧酸盐基团、胺基、硫酸基团、磷酸基团以及其组合。所述两亲聚合物选自由以下组成的群组:泊咯沙姆、聚乙烯嵌段聚(乙二醇)聚合物、聚(乙二醇)和聚环氧丙烷三嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG)-聚乳酸(PLA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG)-聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG)-聚已酸内酯 (PCL)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG)-聚乙烯(PE)二嵌段聚合物和聚乙二醇(PEG)-聚苯乙烯(PS)二嵌段聚合物以及其组合。
所述交联剂选自由以下组成的群组:聚异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯基单体、异佛尔酮二异氰酸酯基单体、亚甲基二苯基二异氰酸酯基单体、甲苯二异氰酸酯基单体、封端异氰酸酯、碳化二亚胺交联剂以及其组合。所述水性前体液体任选地包括选自由以下组成的群组的催化剂:二月桂酸二丁基锡、二新癸酸二甲基锡、二新癸酸二辛基锡、二月桂酸二辛基锡、辛酸锡、新癸酸铋、辛酸铋以及其组合。
所述物品的所述表面包括选自由以下组成的群组的材料:玻璃、塑料、织物、纺织品、纱线、皮革、面层、油漆以及其组合。
所述方法还可以包括:通过使含氟前体与第一前体、水、交联剂、任选地第二前体以及任选催化剂混合来制备所述水性前体液体,其中所述含氟前体是水载型的(water-borne)。所述方法可以任选地包括:将水性前体液体的pH调节至约2至约8。替代性地,可以通过如下步骤制备所述水性前体液体:借助水和乳化剂组份乳化水载型含氟前体以形成包括所述含氟前体的所述水性前体液体,并且使所述水性前体液体与所述第一前体、水、所述交联剂、任选地所述第二前体以及任选催化剂混合,并且任选地将所述水性前体液体的pH调节至约2至约8。替代性地,可以通过如下步骤制备所述水性前体液体:使所述含氟前体与亲水部分、离子部分或其组合发生反应以形成氟聚合物,其中所述含氟前体是水载型的,并且使所述氟聚合物与所述第一前体、水、所述交联剂、任选地所述第二前体以及任选催化剂混合,并且任选地将所述水性前体液体的pH调节至约2至约8。替代性地,可以通过如下步骤制备所述水性前体液体:使所述第一前体与所述第二前体发生反应以形成低聚物前体,并且使所述含氟前体与所述低聚物前体、水、所述交联剂以及任选催化剂混合,其中所述含氟前体是水载型的,并且任选地将所述水性前体液体的pH调节至约2至约8。
所述水性前体液体可以包括第一混合物以及包括所述含氟前体的单独第二混合物。可以通过使所述第一前体与非离子表面活性剂发生反应来形成所述第一混合物。可以将第二混合物施加到物品的表面并使其凝固以形成第一涂层,并且可以使第一混合物反应到所述第一涂层上。替代性地,可以组合第一混合物和第二混合物以形成第三混合物,并且可以将第三混合物施加到所述物品的所述表面并使其凝固。
在再其他方面中,本文中提供一种多相热固性聚合物涂层。所述多相热固性聚合物涂层包括第一相和第二相。所述第一相包括含氟聚合物组份,所述含氟聚合物组份由具有大于2的官能度的至少一种含氟前体形成。所述第二相包括第一组份,所述第一组份包括环糊精。所述第一组份由第一前体形成,并且所述第一组份基本上与所述含氟聚合物组份不混溶。所述第二相中的所述第一组份的至少一部分与选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分键合在一起。所述多相热固性聚合物涂层由包括水、所述含氟前体和所述第一前体的水性前体形成。第一相可以是连续相,并且第二相可以是所述连续相内的第一分立相。所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域。替代性地,第二相可以是连续相,并且第一相可以是所述连续相内的第一分立相。
含氟多元醇包括多元醇氟化丙烯酸酯或聚偏(二)氟乙烯的多元醇共聚物。
所述多相热固性聚合物涂层散射约10%与约50%之间的入射光。
所述含氟聚合物组份包括选自由以下组成的群组的氟聚合物:聚偏二氟乙烯、聚氟代丙烯酸酯、聚四氟乙烯共聚物、氟化多元醇、全氟化碳、全氟聚醚、聚氟硅氧烷、聚三氟乙烯以及其组合。所述环糊精选自由以下组成的群组:-环糊精、-环糊精、羟丙基--环糊精、甲基--环糊精以及其组合。
所述多相热固性聚合物涂层还可以包括由第二前体形成的第二组份。所述第二组份按如下形式存在:(i) 存在于所述第二相中;(ii) 作为第三相存在,所述第三相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第二域,从而在所述连续相内限定第二分立相;或(iii) 其组合。所述第二组份选自由以下组成的群组:吸湿性聚合物、非疏脂性疏水性聚合物、离子亲水前体、两亲聚合物以及其组合。所述吸湿性聚合物选自由以下组成的群组:聚(丙烯酸)、选自由聚(乙二醇)以及其组合组成的群组的聚(烯烃乙二醇)、聚(甲基丙烯酸-2-羟基乙酯)、聚(乙烯基咪唑)、聚(2-甲基-2-恶唑啉)、聚(2-乙基-恶唑啉)、聚(乙烯吡咯烷酮)、选自由羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素以及其组合组成的群组的改性纤维素聚合物。所述疏水性聚合物选自由聚亚烷基二醇组成的群组,所述聚亚烷基二醇选自由聚(丙二醇)、聚(四亚甲基二醇)、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚已酸内酯、聚丙烯酸多元醇以及其组合组成的群组。所述离子亲水前体包括侧接羧酸盐基团、胺基、硫酸基团、磷酸基团以及其组合。所述两亲聚合物选自由以下组成的群组:泊咯沙姆、聚乙烯嵌段聚(乙二醇)聚合物、聚(乙二醇)和聚环氧丙烷三嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚乳酸(PLA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) –聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚已酸内酯 (PCL)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚乙烯(PE)二嵌段聚合物和聚乙二醇(PEG) -聚苯乙烯(PS)二嵌段聚合物以及其组合。所述第一相中的所述含氟聚合物的至少一部分经由选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分与以下键合: (i)所述第二相中的所述第一组份的至少一部分, (ii)所述第二相和/或第三相中的第二组份的至少一部分, (iii)或其组合。
本发明还包括以下技术方案:
技术方案1. 一种用于形成气味吸附和防污多相热固性聚合物涂层的水性前体液体,其中所述水性前体液体包括:
具有大于约2的官能度的含氟前体,所述含氟前体形成在所述防污多相热固性聚合物涂层中限定第一相的含氟聚合物组份;
第一前体,所述第一前体形成包括环糊精的第一组份,其中所述第一组份在所述气味吸附和防污多相热固性聚合物涂层中限定第二相;
交联剂,所述交联剂包括选自由胺部分、羟基部分、异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分,其中所述交联剂能够使所述第一相中的所述含氟聚合物组份的至少一部分与所述第二相中的所述第一组份的至少一部分键合;
水;以及
任选地,酸或碱;
其中,所述第一相是连续相,并且所述第二相是所述连续相内的第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域;或者
其中,所述第二相是所述连续相,并且所述第一相是所述连续相内的所述第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域。
技术方案2. 根据技术方案1所述的水性前体液体,其中:
(i)所述含氟聚合物组份包括选自由以下组成的群组的氟聚合物:聚偏二氟乙烯共聚物、聚氟代丙烯酸酯、聚四氟乙烯共聚物、氟化多元醇、全氟化碳、全氟聚醚、聚氟硅氧烷、聚偏二氟乙烯、聚三氟乙烯以及其组合;并且
技术方案3. 根据技术方案1所述的水性前体液体,其还包括第二前体,所述第二前体形成第二组份,所述第二组份按如下形式存在:
(i) 存在于所述第二相中;
(ii) 作为第三相存在,所述第三相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第二域,从而在所述气味吸附和防污多相热固性聚合物涂层中的所述连续相内限定第二分立相;或者
(iii) 其组合。
技术方案4.根据技术方案3所述的水性前体液体,其中所述第二组份选自由以下组成的群组:吸湿性聚合物、非疏脂性疏水性聚合物、离子亲水前体、两亲聚合物以及其组合,其中:
(a)所述吸湿性聚合物选自由以下组成的群组:聚(丙烯酸)、选自由聚(乙二醇)以及其组合组成的群组的聚(烯烃乙二醇)、聚(甲基丙烯酸-2-羟基乙酯)、聚(乙烯基咪唑)、聚(2-甲基-2-恶唑啉)、聚(2-乙基-恶唑啉)、聚(乙烯吡咯烷酮)、选自由羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素以及其组合组成的群组的改性纤维素聚合物;
(b)所述疏水性聚合物选自由聚亚烷基二醇组成的群组,所述聚亚烷基二醇选自由聚(丙二醇)、聚(四亚甲基二醇)、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚已酸内酯、聚丙烯酸多元醇以及其组合组成的群组;
(c)所述离子亲水前体包括侧接羧酸盐基团、胺基、硫酸基团、磷酸基团以及其组合;并且
(d)所述两亲聚合物选自由以下组成的群组:泊咯沙姆、聚乙烯嵌段聚(乙二醇)聚合物、聚(乙二醇)和聚环氧丙烷三嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚乳酸(PLA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚已酸内酯 (PCL)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG)-聚乙烯(PE)二嵌段聚合物和聚乙二醇(PEG)-聚苯乙烯(PS)二嵌段聚合物以及其组合。
技术方案5. 根据技术方案4所述的水性前体液体,其中,所述水性前体液体具有小于或等于80℃的浊点。
技术方案6. 根据技术方案1所述的前体液体,其中,所述水性前体液体包括:
包括所述第一前体和所述交联剂的第一混合物,其中所述第一混合物具有约2至约8的pH;以及
包括所述含氟前体的单独第二混合物,其中所述单独第二混合物具有约2至约6的pH。
技术方案7. 根据技术方案1所述的水性前体液体,其还包括选自由以下组成的群组的至少一种试剂:乳化剂、催化剂、抗氧化剂、受阻胺稳定剂、微粒填料、颜料、染料、增塑剂、阻燃剂、整平剂、助粘剂、酸、碱、抗菌剂、抗真菌剂以及其组合。
技术方案8. 一种处理物品的方法,其包括:
(a) 将水性前体液体施加到所述物品的表面,其中所述水性前体液体包括:
具有大于约2的官能度的含氟前体;
第一前体;
交联剂,所述交联剂包括选自由胺部分、羟基部分、异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分;
水;以及
任选地,酸或碱;以及
(b) 使所述水性前体液体凝固以在所述物品的所述表面上形成气味吸附和防污热固性聚合物涂层,其中所述气味吸附和防污热固性聚合物涂层包括:
包括由所述含氟前体形成的含氟聚合物的第一相;以及
包括由所述第一前体形成的第一组份的第二相,其中所述第一组份包括环糊精,并且其中所述第一组份基本上与所述含氟聚合物不混溶;
其中,所述第一相中的所述含氟聚合物的至少一部分与所述第二相中的所述第一组份的至少一部分借助选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分键合在一起;并且
其中,所述第一相是连续相,并且所述第二相是所述连续相内的第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域;或者
其中,所述第二相是所述连续相,并且所述第一相是所述连续相内的所述第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域。
技术方案9. 根据技术方案8所述的方法,其中:
(i)所述第一相包括选自由以下组成的群组的氟聚合物:聚偏二氟乙烯共聚物、聚氟代丙烯酸酯、聚四氟乙烯共聚物、全氟聚醚、聚氟硅氧烷、聚三氟乙烯以及其组合;并且
技术方案10. 根据技术方案8所述的方法,其中,所述水性前体液体还包括第二前体;并且
其中所述气味吸附和防污热固性聚合物涂层还包括第二组份,所述第二组份按如下形式存在:
(i) 存在于所述第二相中;
(ii) 作为第三相存在,所述第三相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第二域,从而在所述连续相内限定第二分立相;或者
(iii) 其组合;并且
其中,所述第一相中的所述含氟聚合物的至少一部分经由选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分与所述第二相中的所述第一组份的至少一部分、所述第三相中的所述第二组份的至少一部分或其组合键合。
技术方案11. 根据技术方案10所述的方法,其中所述第二组份选自由以下组成的群组:吸湿性聚合物、非疏脂性疏水性聚合物、离子亲水前体、两亲聚合物以及其组合,其中:
(a)所述吸湿性聚合物选自由以下组成的群组:聚(丙烯酸)、选自由聚(乙二醇)以及其组合组成的群组的聚(烯烃乙二醇)、聚(甲基丙烯酸-2-羟基乙酯)、聚(乙烯基咪唑)、聚(2-甲基-2-恶唑啉)、聚(2-乙基-恶唑啉)、聚(乙烯吡咯烷酮)、选自由羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素以及其组合组成的群组的改性纤维素聚合物;
(b)所述疏水性聚合物选自由聚亚烷基二醇组成的群组,所述聚亚烷基二醇选自由聚(丙二醇)、聚(四亚甲基二醇)、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚已酸内酯、聚丙烯酸多元醇以及其组合组成的群组;
(c)所述离子亲水前体包括侧接羧酸盐基团、胺基、硫酸基团、磷酸基团以及其组合;并且
(d)所述两亲聚合物选自由以下组成的群组:泊咯沙姆、聚乙烯嵌段聚(乙二醇)聚合物、聚(乙二醇)和聚环氧丙烷三嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚乳酸(PLA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚已酸内酯 (PCL)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚乙烯(PE)二嵌段聚合物和聚乙二醇(PEG)-聚苯乙烯(PS)二嵌段聚合物以及其组合。
技术方案12. 根据技术方案8所述的方法,其中:
(i)所述交联剂选自由以下组成的群组:聚异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯基单体、异佛尔酮二异氰酸酯基单体、亚甲基二苯基二异氰酸酯基单体、甲苯二异氰酸酯基单体、封端异氰酸酯、碳化二亚胺交联剂以及其组合;并且
(ii)所述水性前体液体任选地包括选自由以下组成的群组的催化剂:二月桂酸二丁基锡、二新癸酸二甲基锡、二新癸酸二辛基锡、二月桂酸二辛基锡、辛酸锡、新癸酸铋、辛酸铋以及其组合。
技术方案13. 根据技术方案8所述的方法,其中,所述物品的所述表面包括选自由以下组成的群组的材料:玻璃、塑料、织物、纺织品、纱线、皮革、面层、油漆以及其组合。
技术方案14. 根据技术方案8所述的方法,其中,所述水性前体液体任选地还包括第二前体,并且所述方法还包括通过以下步骤制备所述水性前体液体:
(i) 使所述含氟前体与所述第一前体、水、所述交联剂、任选地所述第二前体以及任选催化剂混合,其中所述含氟前体是水载型的,并且任选地将所述水性前体液体的pH调节至约2至约8;
(ii) 借助水和乳化剂组份乳化水载型含氟前体以形成包括所述含氟前体的所述水性前体液体,并且使所述水性前体液体与所述第一前体、水、所述交联剂、任选地所述第二前体以及任选催化剂混合,并且任选地将所述水性前体液体的pH调节至约2至约8;
(iii) 使所述含氟前体与亲水部分、离子部分或其组合发生反应以形成氟聚合物,其中所述含氟前体是水载型的,并且使所述氟聚合物与所述第一前体、水、所述交联剂、任选地所述第二前体以及任选催化剂混合,并且任选地将所述水性前体液体的pH调节至约2至约8;或者
(iv) 使所述第一前体与所述第二前体发生反应以形成低聚物前体,并且使所述含氟前体与所述低聚物前体、水、所述交联剂以及任选催化剂混合,其中所述含氟前体是水载型的,并且任选地将所述水性前体液体的pH调节至约2至约8。
技术方案15. 根据技术方案8所述的方法,其中,所述水性前体液体包括第一混合物以及包括所述含氟前体的单独第二混合物,其中通过使所述第一前体与非离子表面活性剂发生反应而形成所述第一混合物;
其中,将所述第二混合物施加到所述物品的表面并使其凝固以形成第一涂层,并且使所述第一混合物反应到所述第一涂层上;或者
其中,使所述第一混合物与所述第二混合物组合以形成第三混合物,并且将所述第三混合物施加到所述物品的所述表面并使其凝固。
技术方案16. 一种多相热固性聚合物涂层,其包括:
包括含氟聚合物组份的第一相,所述含氟聚合物组份由具有大于2的官能度的至少一种含氟前体形成;以及
包括第一组份的第二相,所述第一组份包括环糊精,其中所述第一组份由第一前体形成,其中所述第一组份基本上与所述含氟聚合物组份不混溶,并且所述第二相中的所述第一组份的至少一部分与选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分键合在一起,其中所述多相热固性聚合物涂层由包括水、所述含氟前体和所述第一前体的水性前体形成;
其中,所述第一相是连续相,并且所述第二相是所述连续相内的第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域;或者
其中,所述第二相是所述连续相,并且所述第一相是所述连续相内的所述第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域。
技术方案17. 根据技术方案16所述的多相热固性聚合物涂层,其中,所述至少一种含氟前体包括聚偏(二)氟乙烯的多元醇共聚物或多元醇氟化丙烯酸酯。
技术方案18. 根据技术方案16所述的多相热固性聚合物涂层,其中,所述多相热固性聚合物涂层散射约10%与约50%之间的入射光。
技术方案19. 根据技术方案16所述的多相热固性聚合物涂层,其中:
(i)所述含氟聚合物组份包括选自由以下组成的群组的氟聚合物:聚偏二氟乙烯、聚氟代丙烯酸酯、聚四氟乙烯共聚物、氟化多元醇、全氟化碳、全氟聚醚、聚氟硅氧烷、聚三氟乙烯以及其组合;并且
技术方案20. 根据技术方案16所述的多相热固性聚合物涂层,其还包括由第二前体形成的第二组份,其中所述第二组份按如下形式存在:
(i) 存在于所述第二相中;(ii) 作为第三相存在,所述第三相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第二域,从而在所述连续相内限定第二分立相;或者
(iii) 其组合;
其中所述第二组份选自由以下组成的群组:吸湿性聚合物、非疏脂性疏水性聚合物、离子亲水前体、两亲聚合物以及其组合,其中:
(a)所述吸湿性聚合物选自由以下组成的群组:聚(丙烯酸)、选自由聚(乙二醇)以及其组合组成的群组的聚(烯烃乙二醇)、聚(甲基丙烯酸-2-羟基乙酯)、聚(乙烯基咪唑)、聚(2-甲基-2-恶唑啉)、聚(2-乙基-恶唑啉)、聚(乙烯吡咯烷酮)、选自由羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素以及其组合组成的群组的改性纤维素聚合物;
(b)所述疏水性聚合物选自由聚亚烷基二醇组成的群组,所述聚亚烷基二醇选自由聚(丙二醇)、聚(四亚甲基二醇)、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚已酸内酯、聚丙烯酸多元醇以及其组合组成的群组;
(c)所述离子亲水前体包括侧接羧酸盐基团、胺基、硫酸基团、磷酸基团以及其组合;并且
(d)所述两亲聚合物选自由以下组成的群组:泊咯沙姆、聚乙烯嵌段聚(乙二醇)聚合物、聚(乙二醇)和聚环氧丙烷三嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚乳酸(PLA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚已酸内酯 (PCL)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚乙烯(PE)二嵌段聚合物和聚乙二醇(PEG)-聚苯乙烯(PS)二嵌段聚合物以及其组合。
根据本文中提供的描述,其他适用领域将变得显而易见。此发明内容中的描述和特定示例仅旨在用于说明目的,并且并不旨在限制本公开内容的范围。
附图说明
本文中描述的附图仅用于选定实施例、而非所有可能实施方案的说明性目的,并且并不旨在限制本公开内容的范围。
图1A是示出涂覆有根据本公开内容的各种方面制备的多相热固性聚合物涂层的物品的表面的示例的示意图。
图1B是示出涂覆有根据本公开内容的各种其他方面制备的多相热固性聚合物涂层的物品的表面的示例的示意图。
图2是由氟化丙烯酸酯前体、环糊精和聚合物交联剂制成的气味减轻涂层的共聚焦显微镜图像。更多荧光绿色区代表所述涂层的富含环糊精的部分。此图像证实使两种材料在表面处相互作用以同时提供两种性质的相分离。比例尺位于图像的右下方。
在附图的所有数个视图中,对应附图标记指示对应部分。
具体实施方式
提供示例性实施例,使得本公开内容将是透彻的,并且将所述范围完全传达给本领域技术人员。阐述许多具体细节(例如特定组成、部件、设备和方法的示例)以提供对本公开内容的实施例的透彻理解。所属领域的技术人员将显而易见,无需采用具体细节,示例性实施例可以按许多不同形式实施,并且也不应该解释为限制本公开内容的范围。在一些示例性实施例中,未详细描述众所周知的过程、众所周知的设备结构和众所周知的技术。
本文中使用的术语仅出于描述特定示例性实施例的目的,并且并不旨在具有限制性。如本文中所使用的,单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述”也可以旨在包括复数形式,除非上下文另有明确说明。术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包括有(including)”和“具有(having)”是包括性的,并且因此指定存在所叙述的特征、元件、组成、步骤、整数、操作和/或部件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。尽管开放式术语“包括”应理解为用于描述和要求保护本文中阐述的各种实施例的非限制性术语,但是在某些方面中,替代性地,所述术语可以理解成反而是更加限制和约束性的术语,诸如“由…组成”或“实质上由…组成”。因此,对于叙述组成、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或处理步骤的任何给定实施例,本公开内容还具体包括由这种所叙述组成、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或处理步骤组成或者实质上由其组成的实施例。在“由…组成”的情况下,替代性实施例排除任何额外组成、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或处理步骤,而在“实质上由…组成”的情况下,实质上影响基本和新颖特性的任何额外组成、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或处理步骤被排除在此实施例之外,但是并不实质上影响基本和新颖特性的任何组成、材料、部件、元件、特征、整数、操作和/或处理步骤可以包括在所述实施例中。
除非明确标识为实施次序,否则本文中描述的任何方法步骤、过程和操作都不应解释为必须要求其按所论述或所示出特定次序实施。还应理解的是,除非另有说明,否则可以采用额外或替代性步骤。
当一部件、元件或层称为“在另一元件或层上”、“接合到另一元件或层”、“连接到另一元件或层”或“耦接到另一元件或层”时,其可以直接在所述另一部件、元件或层上、接合、连接或耦接到所述另一部件、元件或层,或者可以存在中间元件或层。相反,当一元件称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合到另一元件或层”、“直接连接到另一元件或层”或“直接耦接到另一元件或层”时,可能不存在中间元件或层。应该按类似方式解释用于描述元件之间的关系的其他词语(例如,“在…之间”对比“直接在…之间”、“相邻”对比“直接相邻”等等)。如本文中所使用的,术语“和/或”包括相关联所列举项目中的一者或多者的任何和所有组合。
虽然本文中可以使用术语第一、第二、第三等等来描述各种步骤、元件、部件、区域、层和/或区段,但是这些步骤、元件、部件、区域、层和/或区段不应受到这些术语的限制,除非另有说明。这些术语可以仅用于将一个步骤、元件、部件、区域、层或区段与另一步骤、元件、部件、区域、层或区段区分开。除非上下文明确指出,否则当用于本文中时,术语诸如“第一”、“第二”以及其他数字术语并不暗示顺序或次序。因此,在不背离示例性实施例的教示的情况下,下文论述的第一步骤、元件、部件、区域、层或区段可以称为第二步骤、元件、部件、区域、层或区段。
为容易描述,在本文中可以使用诸如“在…之前”、“在…之后”、“内部”、“外部”、“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…上方”、“上部”等等的空间或时间相对术语来描述如图中示出的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除图中绘示的取向以外,空间或时间相对术语可以旨在包含处于使用或操作中的设备或系统的不同取向。
在本公开内容通篇中,数值表示范围的近似量度或限制以包含与给定值以及具有约所提及值的实施例以及具有恰好所提及值的那些实施例的微小偏差。除了在具体实施方式的结尾处提供的工作示例中以外,本说明书(包括所附权利要求书)中的参数(例如,数量或条件)的所有数值都应理解为在所有情况下都由术语“约”修饰,无论“约”是否实际出现在所述数值之前。“约”指示所述数值允许一些轻微不精确性(以某一方式达到所述值的准确性;近似或合理地接近所述值;接近)。如果在本领域中不以此普通含义来理解由“约”提供的不精确性,则如本文中所使用的“约”指示至少可以由测量和使用这种参数的普通方法引起的变化。例如,“约”可以包括小于或等于5%、任选地小于或等于4%、任选地小于或等于3%,任选地小于或等于2%、任选地小于或等于1%、任选地小于或等于0.5%、并且在某些方面中,任选地小于或等于0.1%的变化。
另外,范围的公开内容包括所有值以及整个范围内的进一步划分的范围(包括针对所述范围给出的端点和子范围)的公开。
如本文中所使用的,除非另有说明,否则术语“组成”和“材料”可互换地用于泛指至少包含优选化学成分、元素或化合物的物质,但是还可以包括额外元素、化合物或物质,包括痕量杂质。
现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。
在各种方面中,如图1A中所示,本公开内容涉及一种多相热固性聚合物涂层30,其具有连续相40和第一分立或第一不连续相42,并且充当气味吸附和防污涂层以最小化气味以及异物(诸如碎屑、污物等等)的粘附。第一分立相42限定分布在连续相40内的具有相对小尺寸的多个第一域44。例如,在某些变型中,这种第一域44具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm或者大于或等于约500 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸。在其他方面中,如图1B中所示,本公开内容涉及一种多相热固性聚合物涂层31,其具有连续相40、第一分立或第一不连续相42、以及任选地第二分立或第二不连续相43,并且充当气味吸附和防污涂层以最小化气味以及异物(诸如碎屑、污物等等)的粘附。第二分立相43限定分布在连续相40内的具有相对小尺寸的多个第二域45。例如,在某些变型中,这种第二域45具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm或者大于或等于约500 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸。
在某些方面中,多个第一域44和多个第二域45各自大致均匀或均质地分布在连续相40内。连续相40可以包括作为第一相的含氟聚合物组份或作为第二相的第一组份,所述第一组份可以是第一无氟聚合物组份。第一分立相42可以包括作为第一相的含氟聚合物组份或作为第二相的第一组份,所述第一组份可以是第一无氟聚合物组份。换句话说,含氟聚合物组份可以作为连续相40存在,并且第一组份可以作为第一分立相42存在,或者第一组份可以作为连续相40存在,并且含氟聚合物组份可以作为第一分立相42存在。所述第一组份基本上与所述含氟聚合物组份不混溶。此外,第一组份的至少一部分可以与选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分(isocyanate-containing moiety)以及其组合组成的群组的部分键合在一起。
另外或替代性地,连续相40、第一分立相42或两者可以包括第二组份,所述第二组份可以是第二无氟聚合物组份。例如,如果连续相40包括第一组份,则第二组份还可以与第一组份一起和/或与第一组份混杂存在于连续相40中。另外或替代性地,第二组份可以例如作为第三相存在于第二分立相43中。第二组份基本上与含氟聚合物组份不混溶。此外,第二组份的至少一部分可以与选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分键合在一起和/或借助所述部分与第一组份键合。
多相热固性聚合物涂层30、31设置在物品52的表面50上,并且因此为物品52提供气味吸附和防污性质。应注意的是,图1A和图1B仅是说明性简化示意图,并且未按比例绘制,因为多个第一域和/或多个第二域实际上比所示那些域小得多,并且可以不仅分布在表面处,而且在大部分连续相40内/遍及大部分连续相分布。
因此,本技术提供一种气味吸附和防污涂层,其具有暴露在表面上的氟化材料和第一组份和/或第二组份材料的分立分离区。氟化材料是抑制润湿和粘附的低表面能材料(<38 mN/m),而第二不混溶化学物质(例如,第二组份)可以吸附和存储气味分子,并且任选地包括第三组份,该第三组份破坏异物(诸如污垢)沿着表面的接触线并且允许用于削减表面上的污渍的清洁解决方案。低表面能材料被理解成具有小于或等于约38mN/m的表面张力或表面能。氟化低表面能材料可以包括“聚氟醚”或包含具有键合到两个烷基团或芳基团的氧原子的醚基团的聚合物,其中至少一个氢原子在烷基团或芳基团中由氟原子取代。“全氟聚醚”(PFPE)是聚氟醚的子集,其通常是指烷基团或芳基团中的所有氢原子都由氟原子取代的直链聚氟醚(linear polyfluoroether)。先前热塑性防污涂层通常已经使用昂贵全氟聚醚(PFPE),其是主链中具有氧键的直链聚合物。与单独氟化材料涂层或含有具有较大尺寸和/或不均匀分布的夹杂物的涂层相比,这些类型的防污涂层因此用于破坏异物(诸如碎屑和污垢)在表面上的粘附。
虽然已经形成具有带有多个低表面能夹杂物的连续基质的较早防污涂层,但是这些涂层可能潜在地具有某些缺点。这种较早涂层是热塑性塑料,其不如热固性涂层坚固,并且在低表面能聚合物基质内进一步具有相对大的夹杂物域。与此相反,本技术提供一种具有含氟聚合物组份、第一组份和/或任选地第二组份的多个相对小域的大致均匀分布的气味吸附和防污涂层,这对于最小化任何碎屑与所述涂层的粘附是更期望的。此外,根据本公开内容的各种方面,根据本教示制备的涂层环境友好,并且可以借助包括水的水载型前体液体制成,并且因此最小化和/或避免挥发性有机化合物/非水溶剂的使用。
在某些方面中,气味吸附和防污涂层由多官能含氟前体(诸如多官能含氟多元醇)形成第一相,所述第一相可以是连续相或第一分立相。所述含氟前体具有大于二(2)的官能度。大于2的官能度意指每一单个前体分子具有发生反应以形成交联含氟聚合物网络的大于2个官能团(诸如羟基或其他官能团)的平均值(例如,每一分子具有3个或4个羟基的平均值)。所述官能团可以沿着氟聚合物的主链分布,而非仅存在于低聚物或聚合物链的末端处。在某些变型中,这种前体单元可以具有小于或等于约20 mg KOH/g(树脂)(mg KOH/resin g)(当量(EW) = 200 g/mol)的平均羟基值。在某些变型中,含氟前体是支化分子,并且当并入到含氟聚合物网络中时提供支化聚合物。
如下文将详细论述,具有大于2的官能度的多官能含氟前体(诸如含氟多元醇前体)发生反应以形成在多相热固性气味吸附和防污聚合物涂层中限定第一相(例如,连续相或第一分立相)的交联含氟聚合物网络。在某些方面中,所述支化含氟聚合物网络具有相对高的交联密度。这种多相热固性聚合物涂层不仅具有改善的耐久性,而且还具有吸附气味和从经涂覆表面排斥异物的能力。
在其他变型中,具有大于2的官能度的多官能含氟前体(诸如含氟多元醇前体)以及包括环糊精的第一前体和/或可以形成环糊精的前体(例如,单体)可以与聚合物异氰酸酯的主链的侧基(pendant group)发生反应。氟化基团可以使结构交联,而环糊精可以作为键合到聚合物异氰酸酯主链的侧链分子存在。
值得注意的是,当使用多官能氟化多元醇作为前体用于涂层时,难以控制相分离域的尺寸,因为它们因官能团在其中的存在而沿着其主链键合到其他聚合物链,而非仅在每一链的末端处键合。在某些方面中,末端键合可以促进链卷曲成由前体(诸如PFPE前体)的长度控制的域尺寸。因此,沿着氟化基聚合物的主链的高官能度程度增加聚合物网络中的无序,从而使得难以预测相分离,并且难以控制域的尺寸和分布。此外,与包含非水溶剂的溶剂型前体相比,当前体是水载型的时,由于前体系统中在其是水载型的并且包含水时的潜在不稳定性,难以控制形成相分离域时的均匀性。
然而,根据本公开内容,提供包含两种在化学上不同微相分离材料的涂层,其使得两种材料都能够沿着暴露表面提供,并且因此与表面上的气味分子和/或异物接触,尽管这两种化学成分的在化学上不同性质允许气味分子的吸附,并且还可以抑制异物(例如,污垢)到表面(或者到所吸附导致气味的分子中)的粘附。当使用具有大于2的官能度的支化氟化多元醇时,本公开内容构想了不混溶化学功能和受控相分离的组合,所述支化氟化多元醇可以因在氟化聚合物的整个主链中发现的高含量的羟基而产生高度交联网络。此外,这种受控多相涂层能够经由是水载型的并且包含水的前体形成。在某些方面中,如本文中进一步描述的,所述防污多相热固性聚合物涂层可以形成在衬底上,并且作为环境友好水载型配方递送。
在各种方面中,本公开内容提供一种多相热固性聚合物涂层,其包括第一相,所述第一相包括至少部分由具有大于2的官能度的多官能含氟前体形成的含氟聚合物网络。含氟前体可以具有大于两个由–XH表示的官能团,其中X = O或NH。在某些方面中,所述含氟聚合物网络是支化和/或交联的。在某些变型中,第一相包括至少部分由具有大于2的官能度的含氟多元醇前体形成的支化含氟聚合物组份/网络意指所述前体包括一个或多个碳氟键以及多于两个羟基(其中X = O)。
在某些方面中,含氟多元醇前体借助每单元多于两个羟基官能化(例如,单体)。含氟前体有利地可溶或可分散在水中,例如借助表面活性剂稳定的胶束。含氟多元醇前体还包括氟和碳单元。在某些方面中,所述单体可以包括聚偏二氟乙烯/聚偏(二)氟乙烯(PVDF)。在一个变型中,含氟多元醇前体可以包括聚偏(二)氟乙烯共聚物。在一个方面中,所述含氟多元醇前体可以具有小于或等于约25 mg KOH/g(树脂)(当量(EW) = 大约179 g/mol)的平均羟基值。举例来说,合适的水载型含氟PVDF多元醇前体是来自Daikin公司的ZEFFLE S-7560TM。在某些变型中,含氟多元醇前体可以包括氟化丙烯酸酯单体。一种合适的基于丙烯酸酯的含氟多元醇前体是可作为EVOPROTECTTMESA从DyStar商购的基于C6的非离子碳氟化合物。
在某些方面中,多官能含氟聚合物由包括PVDF或氟化丙烯酸酯的单体形成,其中所述聚合物具有平均分子量,例如大于或等于2,000 g/mol至小于或等于约50,000 g/mol、并且在某些变型中,任选地大于或等于10,000 g/mol至小于或等于约50,000 g/mol的重均分子量(Mw)。如由本领域技术人员所了解,这种分子量可以通过GPC或NMR(端基分析)测量。如下文进一步论述的,使含氟多元醇前体发生反应以形成支化含氟聚合物组份/网络,其在本防污热塑性聚合物涂层中限定连续相。
在某些其他替代方面中,具有大于约2的官能度的含氟前体可以包括除氟化丙烯酸酯和/或偏二氟乙烯以外的其他单体,包括例如,选自由以下组成的群组前体:四氟乙烯、全氟醚、氟硅氧烷、三氟乙烯、氟乙烯、六氟丙烯、全氟丙基乙烯基醚、全氟甲基乙烯基醚以及其组合。
涂层中的支化含氟聚合物组份/网络可以包括选自由以下组成的群组的氟聚合物:聚偏二氟乙烯共聚物、聚氟代丙烯酸酯、聚四氟乙烯共聚物、全氟聚醚、聚氟硅氧烷、聚三氟乙烯以及其组合。在某些方面中,所述支化含氟聚合物组份可以部分由含氟多元醇以及另一不同前体/单体(如上文列出的那些)形成。所述支化含氟聚合物组份/网络可以按总多相涂层的重量计按大于或等于约20%至小于或等于约95%的量存在于多相涂层中。
所述多相热固性聚合物涂层还包括第二相,例如,连续相或第一分立相,所述第二相包括第一组份,例如第一无氟组份。所述第一组份可以由合适的第一前体形成,合适的第一前体例如是能够形成环糊精的第一前体,诸如环糊精单体或环糊精。所述第一组份基本上与所述含氟聚合物组份不混溶。可混溶材料(诸如可混溶聚合物材料)是能够与另一不同材料在分子尺度上混杂的材料,而基本上不混溶材料无法混杂或分布到另一不同材料中,而是形成不同于主要材料的相或层、而在基质内无额外操纵或反应。
不混溶第一组份包括环糊精。如本文中所使用的,术语“环糊精”包括任何已知环糊精,诸如包含六至十二个葡萄糖单元的未被取代的环糊精,尤其是,阿尔法-环糊精(-环糊精)、贝塔-环糊精(-环糊精)、伽玛-环糊精(-环糊精)和/或其衍生物和/或其混合物。阿尔法-环糊精由六个葡萄糖单元组成,贝塔-环糊精由七个葡萄糖单元组成,并且伽玛-环糊精由八个葡萄糖单元组成,其中所述葡萄糖单元按环布置。所述环的内部通常包括OH或OR基团,因此其可以是疏水或非常亲水的,这取决于R基团。因此,环糊精可以被一个或多个烷基团(例如,甲基、乙基、丙基等等)、一个或多个羟基(例如,羟丙基、羟乙基等等)或组合取代。合适环糊精的示例包括但不限于羟丙基阿尔法-环糊精、甲基化阿尔法-环糊精、甲基化贝塔-环糊精、羟乙基贝塔-环糊精和羟丙基贝塔环糊精。羟烷基环糊精衍生物优选地具有从约1至约14、更优选地从约1.5至约7的取代度,其中每一环糊精的OR基团的总数被定义为取代度。甲基化环糊精衍生物通常具有从约1至约18、优选地从约3至约16的取代度。已知甲基化贝塔-环糊精是七-2,6-二-O-甲基--环糊精(通常称为DIMEB),其中每一葡萄糖单元具有约2个具有约14的取代度的甲基基团。优选更市售的甲基化贝塔-环糊精是具有约12.6的取代度的无规甲基化贝塔-环糊精。在一些实施例中,合适环糊精的示例包括但不限于-环糊精、-环糊精、羟丙基--环糊精、甲基--环糊精、其任何组合。
其他示例性环糊精包括但不限于支化环糊精,诸如麦芽糖键合的环糊精;阳离子环糊精,诸如包含2-羟基-3(二甲氨基)丙基醚的那些;季铵盐,例如,2-羟基-3-(三甲氨基)丙基醚氯化物基团;阴离子环糊精,诸如羧甲基环糊精、环糊精硫酸盐和环糊精琥珀酸(cyclodextrin succinylates);两性环糊精,诸如羧甲基/季铵盐环糊精;其中至少一个吡喃葡萄糖单元具有3-6-脱水环麦芽糖结构(3-6-anhydro-cyclomalto structure)的环糊精,例如,单-3-6-脱水环糊精。
腔体的独特形状和物理化学性质使得环糊精分子能够吸附气味分子(与气味分子形成包合物),诸如有机分子或有机分子的若干部分,其可以纳入腔体中。许多有气味的分子可以纳入腔体中,包括许多恶臭分子和香味分子。环糊精可以吸附气味分子并且降低其蒸汽压力,因此将感觉不到气味。
在一些实施例中,环糊精可以借助键合到环糊精环上的外部羟基的非离子表面活性剂来改性。例如,非离子表面活性剂可以包括聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、烷基酚乙氧基化物(可从Dow Chemical公司作为TritonTM表面活性剂购得)、脂肪醇乙氧基化物或其组合。在一些实施例中,包括非离子表面活性剂可以产生具有合适浊点以允许流动反应中的沉积的环糊精组成。
在某些方面中,第一组份按总多相涂层的重量计按大于或等于约5%至小于或等于约90%、任选地大于或等于约20%至小于或等于约90%、任选地大于或等于约20%至小于或等于约50%的量存在于所述涂层中。
第一分立相在连续相内形成稳定且均匀分布的多个第一域。此外,多个第一域中的每一域具有平均尺寸,多个第一域中的每一域在连续相内具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm或者大于或等于约500 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸。域的平均尺寸意指连续基质内分立域的至少一个尺寸(诸如,直径(如果所述域形成圆形形状),或者替代性地,长度或宽度)在≥100 nm且≤5,000 nm、≥100 nm且≤5,000 nm、并且在某些方面中,任选地≥1000 nm且≤5,000 nm的范围内。在某些方面中,第一域的所有尺寸都可以在≥100 nm且≤ 5,000 nm的范围内。在某些其他方面中,分立相的多个第一域在整个连续相内大致均匀或均质地分布,这意味着第一域在连续相内相对均匀分布,同时虑及相应域之间距离的微小偏差。第一域的大致均匀分布确保涂层提供优越的长期气味吸附、防污和自清洁性质的能力。
在一些实施例中,分立相中的第一组份的至少一部分与选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分键合在一起或交联。在一些实施例中,存在于环糊精环的外部上的2至6、优选地2至4、更优选地3至4个氢氧化物可以发生反应以形成交联环糊精。在其他实施例中,第一组份的至少一部分作为聚合物交联部分(诸如异氰酸酯部分)的侧基存在。在这种实施例中,1至2个氢氧化物可以在每一环糊精上发生反应。
因此,多相热固性聚合物涂层的前体可以包括交联剂,所述交联剂包括选自由胺部分、羟基部分、异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分。在某些方面中,所述交联剂选自由以下组成的群组:聚异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯基单体、异佛尔酮二异氰酸酯基单体、亚甲基二苯基二异氰酸酯基单体、甲苯二异氰酸酯基单体、封端交联剂(诸如封端异氰酸酯)、碳化二亚胺交联剂以及其组合。在某些方面中,所述交联剂促进分立相中的无氟组份的一部分与连续相中的支化含氟聚合物组份之间的反应。因此,在这种实施例中,第一相中的含氟聚合物组份的至少一部分与第二相中的第一组份的至少一部分与选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分键合在一起。
在任一实施例中,第一相(由含氟聚合物限定)是连续相,并且第二相(由第一组份限定)是所述连续相内的第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域。替代性地,第二相(由第一组份限定)是连续相,并且第一相(由含氟聚合物限定)是所述连续相内的第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域。
另外或替代性地,所述多相热固性聚合物涂层还可以任选地包括第二组份,诸如第二无氟组份。第二组份可以由合适的第二前体形成。第二组份基本上与含氟聚合物组份不混溶。在一些实施例中,第二组份可以与第二相中(例如,连续相或第一分立相中)的第一组份包括在一起或混杂。另外或替代性地,第二组份可以作为第三相(包括由多个第二域限定的第二分立相)存在。
在某些方面中,第二组份可以是选自由以下组成的群组的聚(烯烃乙二醇):聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、聚(四亚甲基二醇)以及其组合。在某些变型中,第二组份选自由以下组成的群组:吸湿性聚合物、疏水性聚合物、离子亲水前体或聚合物、两亲前体或聚合物以及其组合。
在某些方面中,所述吸湿性聚合物选自由以下组成的群组:聚(丙烯酸)、聚(亚烷基二醇)(诸如聚乙二醇)、聚(甲基丙烯酸-2-羟基乙酯)、聚(乙烯基咪唑)、聚(2-甲基-2-恶唑啉)、聚(2-乙基-恶唑啉)、聚(乙烯吡咯烷酮)、选自由羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素以及其组合组成的群组的改性纤维素聚合物。
在其他方面中,所述疏水性聚合物(其任选地可以不是疏脂性的)选自由聚亚烷基二醇组成的群组,所述聚亚烷基二醇是诸如聚(丙二醇)、聚(四亚甲基二醇)、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚已酸内酯、聚丙烯酸多元醇以及其组合。在某些变型中,两亲聚合物是嵌段聚合物。
在一个方面中,第二组份可以包括选自包括聚亚烷基二醇的嵌段聚合物(诸如聚乙烯嵌段聚(丙二醇)聚合物)的群组的两亲聚合物。这些两亲聚合物可以包括泊咯沙姆,其是非离子三嵌段共聚物,其中中心疏水部分(如聚环氧丙烷)由亲水部分(如聚环氧乙烷)侧接。泊咯沙姆包括PLURONICSTM三嵌段聚合物。在某些变型中,所述两亲聚合物可以是三嵌段共聚物,包括聚(乙二醇)/聚环氧乙烷(PEG/PEO)和聚环氧丙烷(PPO/PPG)(市售为PLURONICTM P123,70% PPG)。在其他方面中,所述两亲聚合物可以选自聚乙烯嵌段聚(乙二醇)聚合物、聚乙二醇(PEG)-聚乳酸(PLA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG)-聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG)-聚已酸内酯 (PCL)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG)-聚乙烯(PE)二嵌段聚合物和聚乙二醇(PEG)-聚苯乙烯(PS)二嵌段聚合物、共聚物、等效物以及其组合。
在再其他方面中,第二组份可以是具有离子电荷的亲水聚合物或前体,其包括具有离子电荷的单体,例如,包括侧接的羧酸盐基团、胺基、硫酸基团、磷酸基团以及其组合。这种带电荷的单体可以沿着聚合物主链插入。任选地,所述亲水聚合物可以包括具有离子电荷的单体,其包括氟。因此,在一些实施例中,第二组份可以是氟化的。
在某些变型中,无氟单体(诸如具有羧酸基团的2,2-双(羟甲基)丙酸(DMPA))与变成交联聚合物涂层的一部分的含氟聚合物混合,并且因此限定无氟组份,所述无氟组份限定多个第二域。所述多个第二域在含氟聚合物内限定第二分立相。
在某些方面中,所述第二组份按总多相涂层的重量计按大于或等于约5%至小于或等于约90%、任选地大于或等于约20%至小于或等于约90%、任选地大于或等于约20%至小于或等于约50%的量存在于涂层中。所述第二组份可以具有大于或等于约100 g/mol至小于或等于约15,000 g/mol的平均分子量(例如,Mw),并且任选地所述第二组份具有大于或等于约500 g/mol至小于或等于约5,500 g/mol的平均分子量。
所述第二组份可以在连续相(由第一相或第二相限定)内形成稳定且均匀分布的多个第二域。所述多个第二域在连续相中限定第二分立相。此外,所述多个第二域中的每一域在连续相内具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸。域的平均尺寸意指连续基质内分立域的至少一个尺寸(诸如,直径(如果所述域形成圆形形状),或者替代性地,长度或宽度)在≥100 nm且≤ 5,000 nm、并且在某些方面中,任选地≥ 500 nm且≤ 5,000 nm的范围内。在某些方面中,第二域的所有尺寸都可以在≥ 100 nm且≤ 5,000nm的范围内。在某些其他方面中,分立相的多个第二域在整个连续相内大致均匀或均质地分布,这意味着第二域在连续相内相对均匀分布,同时虑及相应域之间距离的微小偏差。第二域的大致均匀分布确保涂层提供优越的长期防污和自清洁性质的能力。
第二组份的至少一部分与选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分键合在一起。因此,所述多相热固性聚合物涂层的前体可以包括交联剂,所述交联剂包括选自由胺部分、羟基部分、异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分。在某些方面中,所述交联剂选自由以下组成的群组:聚异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯基单体、异佛尔酮二异氰酸酯基单体、亚甲基二苯基二异氰酸酯基单体、甲苯二异氰酸酯基单体、封端交联剂(诸如封端异氰酸酯)、碳化二亚胺交联剂、以及其组合。在某些方面中,如上所述的交联剂可以促进(例如第一域中、第二域中或其组合)第二组份的一部分与连续相中的第一组份和支化含氟聚合物组份中的一者或多者之间的反应。因此,在这种实施例中,第二组份的至少一部分借助选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分与第一组份的一部分和/或含氟聚合物组份的一部分键合在一起。
在一个变型中,所述多相热塑性聚合物涂层包括由四氟乙烯的多元醇共聚物形成的支化含氟聚合物组份、包括环糊精(诸如-环糊精、-环糊精、羟丙基--环糊精、甲基--环糊精以及其组合)的第一组份、含异氰酸酯部分以及任选地包括聚亚烷基二醇(诸如聚乙二醇和/或聚丙二醇)的第二组份。
在另一变型中,所述多相热塑性聚合物涂层包括由四氟乙烯的多元醇共聚物形成的支化含氟聚合物组份、包括环糊精(诸如-环糊精、-环糊精、羟丙基--环糊精、甲基--环糊精以及其组合)的第一组份、含异氰酸酯部分以及任选地包括硅氧烷的第二组份。
在又一变型中,所述多相热塑性聚合物涂层包括由四氟乙烯的多元醇共聚物形成的支化含氟聚合物组份、包括环糊精(诸如-环糊精、-环糊精、羟丙基--环糊精、甲基--环糊精以及其组合)的第一组份、含异氰酸酯部分以及任选地由丙烯酸多元醇形成的第二组份。
在一个变型中,所述多相热塑性聚合物涂层包括由四氟乙烯的多元醇共聚物形成的支化含氟聚合物组份、包括环糊精(诸如-环糊精、-环糊精、羟丙基--环糊精、甲基--环糊精以及其组合)的第一组份、含异氰酸酯部分以及任选地由丙烯酸多元醇和聚亚烷基二醇(诸如聚乙二醇和/或聚丙二醇)形成的第二组份。
所述热固性多相涂层还可以包括选自由以下组成的群组的至少一种其他试剂或添加剂:抗氧化剂、受阻胺稳定剂、微粒填料、颜料、染料、增塑剂、阻燃剂、整平剂、助粘剂、酸(例如,醋酸、HCl、硝酸、硫酸等等)、碱(例如,NaOH、KOH、NH3、NH4OH、碳酸钠、碳酸氢钠等等)、抗菌剂、抗真菌剂、抗静电剂以及其组合。每一试剂可以按涂层的重量计按小于或等于约5%、按涂层的重量计任选地小于或等于约4%、按涂层的重量计任选地小于或等于约3%、按涂层的重量计任选地小于或等于约1%、按涂层的重量计任选地小于或等于约1%、并且在某些方面中,按涂层的重量计任选地小于或等于约0.5%的量存在。在某些方面中,所述一种或多种试剂按涂层的重量计小于或等于约10%、按涂层的重量计任选地小于或等于约7%、按涂层的重量计任选地小于或等于约5%、按涂层的重量计任选地小于或等于约3%、按涂层的重量计任选地小于或等于约2%、并且在某些方面中,按涂层的重量计任选地小于或等于约1%的量累积存在。
稳定剂直接到聚合物的添加可以帮助防止由暴露至紫外线(UV)辐射或高温引起的氧化、聚合物链断裂和交联反应。可以添加抗氧化剂以最小化或终止由UV或热引起的氧化。受阻胺类稳定剂可以帮助最小化或防止聚合物的光致降级。另外,可以在聚合物链中或链端处添加芳基(例如苯基)基团以增加聚合物的热稳定性。
微粒填料可以选自但不限于由以下组成的群组:二氧化硅、氧化铝、硅酸盐、滑石、硅铝酸盐、硫酸钡、云母、硅藻土、碳酸钙、硫酸钙、碳、硅灰石以及其组合。所述微粒填料任选地借助选自由以下组成的群组的化合物进行表面改性:脂肪酸、硅烷、烷基硅烷、氟代烷基硅烷、硅树脂、磷酸烷基酯、烷基膦酸、烷基羧酸酯、烷基二硅氮烷以及其组合。
这种添加剂可以并入到多相热固性聚合物涂层中以改变所述涂层的外观。举例来说,可以按大于或等于约0.5重量%至小于或等于约5重量%的量将胶态二氧化硅添加到聚合物涂层以降低光泽。
抗菌和/或抗真菌剂可能能够杀死引起气味的细菌。合适的抗菌剂和抗真菌剂示例包括但不限于季铵盐、反应成聚氨酯链的季铵化合物、含银和锌的沸石以及锌盐。
在其他方面中,所述防污多相热塑性聚合物涂层还可以包括又一第三聚合物作为嵌段,其可能能够物理吸附到特定表面上。例如,这种第三聚合物嵌段可以是与聚酯和尼龙表面氢键键合的聚氨酯。
在某些方面中,本公开内容构想形成多相热固性聚合物涂层的水载型液体前体。所述液体前体可以包括具有大于约2的官能度的含氟前体,所述含氟前体形成在多相热固性聚合物涂层(诸如上文所述示例中的任一示例)中限定第一相(例如,连续相或第一分立相)的含氟聚合物组份。所述含氟聚合物组份可以是由多官能支化含氟多元醇前体形成的支化含氟聚合物组份。所述液体前体还可以包括第一前体,所述第一前体形成作为第二相(例如,连续相或第一分立相)存在的第一组份。第一分立相包括各自具有大于或等于约100nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域。第一前体可以形成第一组份,诸如上文所述示例中的任一示例。例如,第一前体可以是环糊精单体。所述液体前体还可以任选地包括第二前体,所述第二前体形成存在于多个第一域中的第二组份。另外或替代性地,第二组份可以存在于第二相中和/或作为包括多个第二域的第三相存在,如上所述,所述第二域可以各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸。第二域在多相热固性聚合物涂层中限定连续相内的分立相。第二前体可以形成第二组份,诸如上文所述示例中的任一示例。包括选自由胺部分、羟基部分、异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分的交联剂可以包括在所述液体前体中。所述交联剂可以是上文所述那些交联剂中的任一者,并且能够使连续相中的含氟聚合物组份的至少一部分与第一组份的至少一部分、第二组份的至少一部分(如果存在)以及其组合键合。另外或替代性地,所述交联剂还可能能够键合或交联第一组份、键合或交联第二组份和/或使第一组份与第二组份键合。
水载型液体前体可以是水性前体,其包括水以及任选地水溶剂,诸如极性溶剂,如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮等等。值得注意的是,术语溶剂更广泛地包括载体,而非严格地是能够溶解并且与前体中的所有组份形成溶液的溶剂化化合物。为变成水载型的,各种组份可以任选地使用一种或多种表面活性剂在水中乳化,或者借助离子基团和/或亲水基团化学改性以帮助乳化和稳定。
为形成水载型配方,氟聚合物组份以及任选地其他组份可以选择成水载型组份,或者可以被改变以与水性体系相容。例如,溶剂型前体可以在水中借助表面活性剂乳化。使溶剂型前体与一种或多种选择的表面活性剂混合并快速搅拌,同时逐滴添加水,直到溶剂的量小于或等于10 wt.%。在有或没有温和(例如,大约30°C)加热的情况下连续搅拌溶液,直到获得分散体。
替代性地,溶剂型前体任选地化学地键合到实现水可分散性的第一前体和/或第二前体,诸如离子和/或亲水性基团。一些示例包括2,2-双(羟甲基)丙酸(DMPA)、三甘醇和聚乙二醇。
因此,在某些方面中,作为非限制性示例,所述水性前体还可以包括非水溶剂,其可以作为起始材料中的一种或多种的载体存在。当存在时,非水溶剂选自由以下组成的群组:醋酸正丁酯、甲基乙基酮、丙酮、甲基异丁基酮、甲基异丙基酮、甲基仲丁基酮二甲苯、四氢呋喃、环己烷、2-丁氧基乙醇乙酸盐、甲苯以及其组合。在某些方面中,水按水性前体的重量计按大于或等于约50%至小于或等于约80%的量存在。在某些方面中,可以组合各种前体,并且可以用水稀释树脂,使得所述树脂按水载型液体前体的重量计按大于或等于约1%至小于或等于约50%的量存在。
在某些变型中,前体液体可以包括乳化剂,诸如表面活性剂。合适的表面活性剂包括但不限于离子表面活性剂(如十二烷基硫酸钠(SDS))、非离子表面活性剂(诸如脱水山梨糖醇酐酯(SPANTM)和聚乙氧基化脱水山梨糖醇酐酯(TWEENTM))以及其组合。所述乳化剂按液体前体的重量计按大于或等于约0.05%至小于或等于约5%的量存在。
在某些其他方面中,所述液体前体可以任选地包括用于促进所述前体的反应的催化剂。所述催化剂可以选自由以下组成的群组:二月桂酸二丁基锡、二新癸酸二甲基锡、二新癸酸二辛基锡、二月桂酸二辛基锡、辛酸锡、新癸酸铋、辛酸铋以及其组合。
所述液体前体还可以包括选自由以下组成的群组的至少一种其他试剂:抗氧化剂、受阻胺稳定剂、微粒填料、颜料、染料、增塑剂、阻燃剂、整平剂、助粘剂、酸、碱、抗菌剂、抗真菌剂以及其组合,诸如上文所述那些中的任一者。
作为非限制性示例,本技术涉及易于暴露至气味和污物的各种组份(尤其是汽车和其他车辆应用中的那些)的表面改性。例如,各种汽车内部和外部表面可以涂覆有本教示的多相热塑性聚合物涂层以具有增加的气味吸附能力,并且增加耐污染性和清洁性。所述涂层可以施加到多种表面,包括选自由以下组成的群组的材料的表面:织物或纺织品、塑料、皮革、玻璃、油漆(例如,涂漆表面)、金属以及其组合。
虽然通常论述汽车应用,但是所述气味吸附和防污多相热塑性聚合物涂层还可以用于其他应用中,诸如其他车辆应用(例如,摩托车和休闲车辆)、航空航天工业(例如,飞机、直升机、无人机)、航海应用(例如,舰船、个人船只、船坞)、农业装备、工业装备等等。
在某些变型中,本公开内容提供一种处理物品的方法。所述物品可以包括车轮、方向盘、透镜、传感器(诸如激光雷达传感器或超声波备用传感器)、玻璃(诸如窗户、挡风玻璃等等)、塑料(诸如硬质塑料,如聚碳酸酯、乙烯基)、织物、纱线、皮革表面、涂漆表面、窗户、金属面板以及其等效物和组合。
所述方法可以包括(a) 将前体液体施加到物品的表面。所述水性前体液体可以作为约0.005wt.%至约30wt.%固体、约0.005wt.%至约15wt.%固体、约0.005wt.%至约5wt.%固体、约0.005wt.%至约2wt.%固体或者约0.01wt.%至约3wt.%固体递送。
所述前体液体或溶液可以是乳液。所述前体液体包括具有大于约2的官能度的含氟前体,所述含氟前体形成包括上文所述那些的含氟聚合物。含氟聚合物可以是由多官能支化含氟多元醇前体形成的支化含氟聚合物组份。所述前体液体还包括形成包括上文所述那些的第一组份的第一前体、包括上文所述那些的包括选自由胺部分、羟基部分、异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分的交联剂以及如上文所述那些的水。所述前体液体还可以任选地包括如本文中所述的酸或碱以将所述水性前体的pH调节至例如约2至约10、约2至约8或约2至约6的pH。所述前体液体还可以任选地包括第二前体,所述第二前体形成包括上文所述那些的第二组份。在这种实施例中,所述前体液体可以具有小于或等于约80℃或者小于或等于约60℃的浊点。
在一些实施例中,所述前体液体可以包括第一混合物以及单独第二混合物。所述第一混合物可以包括第一前体和交联剂,其中所述第一混合物具有约2至约8的pH。所述单独第二混合物可以包括含氟前体,其中所述第二混合物具有约2至约6的pH。任选地,第三组份可以包括在第一混合物、第二混合物或两者中。在混合第一混合物和第二混合物时,可以将pH调节至约2至约8或约2至约6。
在某些变型中,存在乳化剂,如上文所述那些。此外,其他溶剂(诸如水性或极性溶剂以及非水性或非极性溶剂)可以包括在所述前体液体中。所述液体前体还可以包括选自由以下组成的群组的至少一种其他试剂:催化剂、抗氧化剂、受阻胺稳定剂、微粒填料、颜料、染料、增塑剂、阻燃剂、整平剂、助粘剂、抗菌剂、抗真菌剂、以及其组合,诸如上文所述那些中的任一者。前体液体到表面的施加可以是任何涂覆技术,包括但不限于喷涂、刷涂、浸涂、刮刀涂覆、旋涂、垫施加、浇铸、打印、在流动系统中等等。在一个方面中,所述前体液体可以通过喷涂施加到表面的目标区域上。
在某些方面中,所述方法还可以包括通过以下步骤制备所述前体:使水载型含氟前体与所述第一前体、水、所述交联剂、任选地所述第二前体以及任选催化剂混合,并且任选地例如通过添加合适的酸或碱而将所述前体液体的pH调节至约2至约8或约2至约6。在另一变型中,制备所述前体可以包括:借助水和乳化剂组份乳化溶剂型含氟前体以形成包括含氟前体的前体,并且使所述水性前体与所述第一前体、水、所述交联剂、任选地所述第二前体以及任选催化剂混合,并且任选地例如通过添加合适的酸或碱而将所述水性前体液体的pH调节至约2至约6。可以使溶剂型前体与一种或多种表面活性剂混合并快速搅拌,同时逐滴添加水,直到溶剂的量按重量计小于或等于约10 %。可以在有或没有温和加热(例如约30°C)的情况下连续搅拌所述溶液,直到形成分散体。
在又一变型中,制备所述前体可以包括:使含氟前体与亲水部分、离子部分或其组合发生反应以形成氟聚合物,其中所述含氟前体是溶剂型或水载型的;并且使所述氟聚合物与所述第一前体、水、所述交联剂、任选地所述第二前体以及任选催化剂混合;并且任选地例如通过添加合适的酸或碱而将所述水性前体液体的pH调节至约2至约8或约2至约6。亲水或离子部分的一些示例包括2,2-双(羟甲基)丙酸(DMPA)、三甘醇和聚乙二醇,其可以与溶剂型含氟前体发生反应。
在又一变型中,制备水载型或水性前体可以包括:使所述第一前体与所述第二前体发生反应以形成低聚物前体;并且使所述含氟前体与所述低聚物前体、水、所述交联剂以及任选催化剂混合,其中所述含氟前体是水载型的;并且任选地例如通过添加合适的酸或碱而将所述水性前体液体的pH调节至约2至约6。
替代性地,所述水性前体液体可以包括如本文中所述的第一混合物和如本文中所述的第二混合物。所述第一混合物可以包括第一前体、交联剂和水。此第二混合物可以包括第二前体、交联剂和水。所述第一混合物可以施加到本文中描述物品的表面、后跟第二混合物的施加。替代性地,可以使第一混合物和第二混合物混合在一起以形成第三混合物,并且任选地,可以将pH调节到约2至约8或约2至约6。第三混合物可以施加到物品的表面上并使其凝固,如下文所述。在一些实施例中,可以使第一混合物物理掺和到物品的表面中、后跟第二混合物到物品上的施加。
所述方法还进一步包括(b) 使所述水性前体液体凝固以在所述物品的所述表面上形成气味吸附和防污多相热塑性聚合物涂层。所述凝固可以包括加热前体材料和/或施加能量(诸如光化辐射(例如,紫外线辐射)或电子束)以促进前体的交联反应以及水和/或溶剂的去除。在某些变型中,水和/或溶剂可以从所施加的前体材料蒸发或挥发,并且然后可以例如在烤炉或反应器中加热所述材料以形成固体聚合物。在某些变型中,所述方法可以是环境友好的并且可以基本上无挥发性有机化合物(VOC),或者可以显著减少VOC排放。在一个变型中,在涂覆过程期间可以不排放VOC。在另一变型中,低VOC过程可以具有小于或等于约380 g/L、任选地小于或等于约250 g/L、并且在某些变型中,任选地小于或等于约50g/L的VOC含量。
在某些变型中,所述前体液体包括第一混合物和单独的第二混合物。所述第一混合物可以通过如本文中所述使所述第一前体与非离子表面活性剂发生反应而形成。所述第二混合物可以包括含氟前体。可以将第二混合物施加到物品的表面并使其凝固以形成第一涂层,并且第一混合物可以反应到所述第一涂层上。例如,所述第二混合物可以掺和到乙烯基安置表面、聚酯纱线或(聚丙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)或热塑性烯烃)固体组份中,后跟使第一混合物反应到表面的涂层上。另外或替代性地,第一混合物可以通过如本文中所述使所述第一前体与非离子表面活性剂发生反应而形成,然后可以使固体与反应隔离,所述固体可以掺和到另一聚合物(例如,氨基甲酸乙酯涂饰体系、ABS、热塑性烯烃和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))中。
因此形成的气味吸附和防污自清洁多相热塑性聚合物涂层包括:第一相(例如,连续相或限定多个第一域的第一分立相),包括含氟聚合物组份(其可以是支化含氟聚合物);以及包括第一组份的第二相(例如,连续相或限定多个第一域的第一分立相),包括上文先前描述的所有那些示例。所述第一组份基本上与所述含氟聚合物不混溶。所述多个第一域中的每一域在连续相内具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸。所述多相热塑性聚合物涂层还可以任选地包括存在于第二相(例如,连续相或限定多个第一域的第一分立相)中、作为限定多个第二域的第三相存在或其组合的第二组份。所述多个第二域中的每一域在连续相内具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸。所述第一相中的所述含氟聚合物组份的至少一部分可以经由选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分与以下各者键合:(i)所述第二相中的所述第一组份的至少一部分, (ii)第二相和/或第三相(如果存在)中的第二组份的至少一部分,(iii)或其组合。另外或替代性地,所述第二相中的所述第一组份的至少一部分可以经由选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分与所述第三相(如果存在)中的所述第二组份的至少一部分键合。
在某些变型中,所述多相热固性聚合物涂层可以散射约10%与50%之间的入射光或约10至约20%的入射光。如由本领域普通技术人员所理解的,通过形成多相热固性聚合物涂层作为膜并且在UV/VIS分光仪中测量透射率百分比来测量入射光的上述散射。另外或替代性地,所述多相热固性聚合物涂层可以具有在约400 nm至约800 nm的波长范围内每0.01cm厚度的聚合物涂层大于或等于约5%至小于或等于约100%、任选地每0.01 cm厚度的聚合物涂层大于或等于约5%至小于或等于约35%的平均光吸收率。在某些方面中,所述多相热固性聚合物涂层具有大于或等于约5%至小于或等于约100%、任选地大于或等于约5%至小于或等于约35%的平均光吸收率,其中所述涂层具有大于或等于约50 μm至小于或等于约500 μm的厚度。在某些方面中,所述支化含氟聚合物组份可以是具有使其不可溶的相对高交联密度的高度交联网络。这种多相热固性气味吸附和防污聚合物涂层不仅具有经改善的耐久性,而且还具有吸附气味分子和从经涂覆表面排除异物的增强能力。
在某些变型中,在将前体液体施加到待处理表面之前,可以将粘附层施加到所述表面,或者可以将粘附促进剂添加到液体前体以形成粘附促进层。合适的助粘剂的示例包括但不限于在表面上产生键合到多元醇的化学基团的烷氧基硅烷,所述多元醇诸如3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)与(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷(FPTS)、或3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)与苯基三甲氧基硅烷(TMPS)以及其组合。
通过本文中包含的特定示例可以进一步理解本发明技术的各种实施例。提供特定非限制性示例仅用于说明如何实现和使用根据本教示的组成、设备和方法的目的。
示例
下文示出了在以下示例中针对气味吸附进行评估的三种环糊精:
示例1-利用游离环糊精的气味吸附
表1. 游离环糊精的气味吸附。
示例2-利用交联环糊精的气味吸附。
测试交联环糊精在水中的气味吸附。-环糊精以及任选地羟丙基-–环糊精交联到表2中所示的样本中。为制成聚合物,环糊精借助Bayhydur乳液而被溶解在水中、被干燥、并且被加热至150 ºC达5分钟以形成交联聚合物。我们注意到,未测试甲基-–环糊精,因为其在交联之后变成棕色。在交联之后,使每一聚合物与0.01M水性柠檬烯混合,并且如表2中所示量化所产生的气味。环糊精与柠檬烯的摩尔比示出在列标题中。
表2. 交联环糊精的气味吸附。所有比均为摩尔比。
表2中的数据显示当与存在环糊精:柠檬烯的1:1摩尔比相比存在环糊精:柠檬烯的2:1摩尔比时感知到更少气味。这很容易理解,因为当存在多达柠檬烯两倍的环糊精分子时,存在更多气味吸附能力。此外,当存在环糊精:柠檬烯的2:1摩尔比时,两类环糊精的混合物比仅单独-环糊精产生更好初始气味减少。感官小组得出结论:具有3.4:3环糊精与异氰酸酯摩尔比的1:1 -环糊精:羟丙基--环糊精最佳减轻柠檬烯气味。这些结果显示,聚合环糊精可以吸附气味以及分立环糊精。
示例3:涂覆有交联环糊精的织物上的气味吸附
使环糊精与Bayhydur聚合物交联剂按水性配方混合,将其施加到针织布上,并且使其固化成吸附柠檬烯气味的织物涂层。所述针织布是由覆盖纱线包裹在芯部纱线上制成的140旦尼尔纱线,其中4端针织成布。使表3中所示的配方固化到针织布上,并且针对气味减轻对其进行测试。为测试气味减轻,将柠檬烯沉积在布上,将所述布在室温下或者在30℃下密封在封闭罐中达24小时,取出所述布,并且使其在室温下放置1小时,并且然后由感觉小组对所述布进行评估。以15:1柠檬烯:-环糊精摩尔比将柠檬烯添加到所述布上,并且一块对照布使用少量柠檬烯作为环糊精涂覆的布。
表3. 交联环糊精涂覆的布的气味吸附。所有比都是摩尔比。
α–环糊精:羟丙基-β–环糊精摩尔比 | 总环糊精与异氰酸酯摩尔比 | 在室温下或者在30℃下,在1:15环糊精:柠檬烯的情况下,1天后的气味强度 |
无环糊精–对照布 | N/A | 强烈气味 |
2:1.4 | 3.4:3 | 几乎察觉不到的气味 |
2:1.4 | 5.1:6 | 微弱气味 |
较少交联环糊精涂覆的织物(3.4:3总环糊精与异氰酸酯摩尔比)最好地减轻柠檬烯气味。在在室温下或者在30℃下培养加有柠檬烯的布之后,结果相同。30℃结果显示:这些涂层将不在热车辆中释放所吸附的气味。
示例4:使环糊精与含氟聚合物组合以形成多相涂层
涂层配方由67.5wt.%的氟化丙烯酸酯(EvoProtect ESA)、25wt.%的[按2:1.4摩尔比组合的-环糊精+羟丙基--环糊精]和7.5wt.%的Bayhydur BL-2867的组合制成。所有重量百分比都是基于固体。使所述配方在水中稀释至2wt.%的总固体,并且干燥成膜并固化,或者施加到织物上并固化。
固化配方显示如图2中所示的相分离结构。所述膜用优选地进入环糊精区域中的荧光染料浸泡,然后使用激光扫描共聚焦显微镜成像。更多荧光绿色区域表示涂层的富含环糊精的部分。此图像证实相分离,所述相分离使两种材料在表面处相互作用以同时提供两种性质。比例尺在图像的右下方。在整个涂层中,氟化(不粘)化学物质的100至5,000 nm尺寸的域由连续含环糊精的基质环绕。此形态使两种物质都呈现在表面上,因此环糊精可以吸附气味,而氟化材料排斥污垢。
示例5:穿过氟化-环糊精相分离涂层的光学透射。
观察这些材料的光学透射,显示100-5000 nm相分离的进一步证据。使具有3.4:3环糊精与异氰酸酯比和2:1.4 -环糊精:羟丙基--环糊精比的氟化+环糊精+交联剂涂层中10wt.%和25wt.%的环糊精的配方固化到载玻片上。制成具有3.4:3环糊精与异氰酸酯比的交联环糊精样本作为对照、而无相分离。所有样本形成的固体聚合膜和净交联环糊精、10wt.%的环糊精和25wt.%的环糊精膜分别为30微米、30微米和40微米厚。在评估光学透射时,透射随着增加量的相分离而降低。在净交联环糊精中观察到最大透射,而未明显出现相分离。当混合氟化-环糊精膜中的环糊精量从10wt.%增加到25wt.%时,透射进一步减小。这是因为100-5,000 nm尺寸的相分离的量、并且因此从所述100-5,000 nm域散射的光随着混合氟化-环糊精膜中的环糊精含量增加。如果相分离在10-100 nm长度尺度上,或者如果在这些涂层中不存在相分离,则环糊精含量将不影响光学透射。
已经出于说明和描述目的提供了实施例的前述描述。并不旨在穷尽列举或限制本公开内容。特定实施例的单独元件或特征通常并不限于该特定实施例,但是在适用的情况下,可互换并且可用于选定实施例中,即使未具体显示或描述。其还可以按许多方式变化。这种变化并不视为背离本公开内容,并且所有这种修改都旨在包括在本公开内容的范围内。
Claims (10)
1.一种用于形成气味吸附和防污多相热固性聚合物涂层的水性前体液体,其中所述水性前体液体包括:
具有大于约2的官能度的含氟前体,所述含氟前体形成在所述防污多相热固性聚合物涂层中限定第一相的含氟聚合物组份;
第一前体,所述第一前体形成包括环糊精的第一组份,其中所述第一组份在所述气味吸附和防污多相热固性聚合物涂层中限定第二相;
交联剂,所述交联剂包括选自由胺部分、羟基部分、异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分,其中所述交联剂能够使所述第一相中的所述含氟聚合物组份的至少一部分与所述第二相中的所述第一组份的至少一部分键合;
水;以及
任选地,酸或碱;
其中,所述第一相是连续相,并且所述第二相是所述连续相内的第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域;或者
其中,所述第二相是所述连续相,并且所述第一相是所述连续相内的所述第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域。
3.根据权利要求1所述的水性前体液体,其还包括第二前体,所述第二前体形成第二组份,所述第二组份按如下形式存在:
(i) 存在于所述第二相中;
(ii) 作为第三相存在,所述第三相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第二域,从而在所述气味吸附和防污多相热固性聚合物涂层中的所述连续相内限定第二分立相;或者
(iii) 其组合。
4.根据权利要求3所述的水性前体液体,其中所述第二组份选自由以下组成的群组:吸湿性聚合物、非疏脂性疏水性聚合物、离子亲水前体、两亲聚合物以及其组合,其中:
(a) 所述吸湿性聚合物选自由以下组成的群组:聚(丙烯酸)、选自由聚(乙二醇)以及其组合组成的群组的聚(烯烃乙二醇)、聚(甲基丙烯酸-2-羟基乙酯)、聚(乙烯基咪唑)、聚(2-甲基-2-恶唑啉)、聚(2-乙基-恶唑啉)、聚(乙烯吡咯烷酮)、选自由羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素以及其组合组成的群组的改性纤维素聚合物;
(b) 所述疏水性聚合物选自由聚亚烷基二醇组成的群组,所述聚亚烷基二醇选自由聚(丙二醇)、聚(四亚甲基二醇)、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚已酸内酯、聚丙烯酸多元醇以及其组合组成的群组;
(c) 所述离子亲水前体包括侧接羧酸盐基团、胺基、硫酸基团、磷酸基团以及其组合;并且
(d) 所述两亲聚合物选自由以下组成的群组:泊咯沙姆、聚乙烯嵌段聚(乙二醇)聚合物、聚(乙二醇)和聚环氧丙烷三嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚乳酸(PLA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG) -聚已酸内酯 (PCL)二嵌段聚合物、聚乙二醇(PEG)-聚乙烯(PE)二嵌段聚合物和聚乙二醇(PEG) -聚苯乙烯(PS)二嵌段聚合物以及其组合。
5.根据权利要求4所述的水性前体液体,其中,所述水性前体液体具有小于或等于80℃的浊点。
6.根据权利要求1所述的前体液体,其中,所述水性前体液体包括:
包括所述第一前体和所述交联剂的第一混合物,其中所述第一混合物具有约2至约8的pH;以及
包括所述含氟前体的单独第二混合物,其中所述单独第二混合物具有约2至约6的pH。
7.根据权利要求1所述的水性前体液体,其还包括选自由以下组成的群组的至少一种试剂:乳化剂、催化剂、抗氧化剂、受阻胺稳定剂、微粒填料、颜料、染料、增塑剂、阻燃剂、整平剂、助粘剂、酸、碱、抗菌剂、抗真菌剂以及其组合。
8.一种处理物品的方法,其包括:
(a) 将水性前体液体施加到所述物品的表面,其中所述水性前体液体包括:
具有大于约2的官能度的含氟前体;
第一前体;
交联剂,所述交联剂包括选自由胺部分、羟基部分、异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分;
水;以及
任选地,酸或碱;以及
(b) 使所述水性前体液体凝固以在所述物品的所述表面上形成气味吸附和防污热固性聚合物涂层,其中所述气味吸附和防污热固性聚合物涂层包括:
包括由所述含氟前体形成的含氟聚合物的第一相;以及
包括由所述第一前体形成的第一组份的第二相,其中所述第一组份包括环糊精,并且其中所述第一组份基本上与所述含氟聚合物不混溶;
其中,所述第一相中的所述含氟聚合物的至少一部分与所述第二相中的所述第一组份的至少一部分借助选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分键合在一起;并且
其中,所述第一相是连续相,并且所述第二相是所述连续相内的第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域;或者
其中,所述第二相是所述连续相,并且所述第一相是所述连续相内的所述第一分立相,其中所述第一分立相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第一域。
10.根据权利要求8所述的方法,其中,所述水性前体液体还包括第二前体;并且
其中所述气味吸附和防污热固性聚合物涂层还包括第二组份,所述第二组份按如下形式存在:
(i) 存在于所述第二相中;
(ii) 作为第三相存在,所述第三相包括各自具有大于或等于约100 nm至小于或等于约5,000 nm的平均尺寸的多个第二域,从而在所述连续相内限定第二分立相;或者
(iii) 其组合;并且
其中,所述第一相中的所述含氟聚合物的至少一部分经由选自由含氮部分、含氧部分、含异氰酸酯部分以及其组合组成的群组的部分与所述第二相中的所述第一组份的至少一部分、所述第三相中的所述第二组份的至少一部分或其组合键合。
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