CN113166610A - 包含pvc或cpvc的组合物 - Google Patents

Abstract

本公开提供了PVC或CPVC溶剂胶粘剂以及用于在物体上形成PVC或CPVC涂层的组合物。溶剂胶粘剂和涂料组合物各自包含一种或多种己内酰胺衍生的溶剂和选自聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯的聚合物。所述一种或多种己内酰胺衍生的溶剂包括键合到氮杂原子的1、2或4个未取代碳的直链烷基或者2或3个未取代碳的烷氧基甲基。

Description

包含PVC或CPVC的组合物

相关申请的交叉引用

本申请根据标题35, U.S.C.§119(e)要求2018年12月10日提交的名称“包含PVC或CPVC的组合物”的美国临时申请序列号62/777,280的权益，其全部公开内容通过引用明确地结合到本文中。

技术领域

本公开涉及在有机溶剂中包含聚氯乙烯(PVC)或氯化聚氯乙烯(CPVC)的组合物。具体地讲，本公开涉及包含PVC或CPVC的含低VOC溶剂的组合物，包括溶剂胶粘剂(solventcement)组合物和涂料组合物。

背景技术

包含PVC(聚氯乙烯)或CPVC(氯化聚氯乙烯)和一种或多种有机溶剂的有机溶剂基组合物用于连接由PVC或CPVC制成的物体或者用于以PVC或CPVC涂覆物体已有很多年。当作为溶剂胶粘剂用于连接PVC或CPVC物体时，使PVC或CPVC树脂溶于组合物，以帮助控制该一种或多种溶剂的蒸发速率，为溶剂胶粘剂提供合适的粘度，和/或提供材料以填实正被连接的表面之间的间隙。在使用中，一种或多种有机溶剂扩散进入要连接的物体的PVC或CPVC表面，从而使PVC或CPVC聚合物链的运动自由度增加，使PVC或CPVC在表面软化并部分溶解。当要被连接的表面在压力下合在一起时，软化的塑料流动，使来自每个物体的聚合物链扩散并且相互混合，以在表面之间产生强的内聚力。随着一种或多种溶剂蒸发，分子缠结被有效地凝固到位，形成几乎与原始物体的PVC或CPVC一样强的键。

在作为涂料用以将物体以PVC或CPVC层涂覆时，一些PVC或CPVC树脂溶解而一些悬浮于组合物中。随着一种或多种有机溶剂消散，树脂在物体上形成PVC或CPVC的涂层。

通常用于这样的PVC或CPVC组合物的有机溶剂主要包括四氢呋喃(THF)与一种或多种酮的组合，酮例如为丙酮、甲乙酮(MEK)、甲丙酮(MPK)或环己酮。THF为挥发性有机化合物(VOC)。

VOC为有机化合物，其一旦释放进入大气，就会在日光存在下与氮的氧化物一起参与大气的光化学反应，从而形成臭氧。呼吸臭氧会引发各种健康问题，特别是对患有肺病(例如哮喘)的人而言。政府对VOC进行管制，以限制地面臭氧的产生。在某些辖区，某些VOC在政府管制下豁免，因为它们被确定具有可忽略的光化学反应性。例如，丙酮是豁免的VOC。

THF不是豁免的VOC。THF是高挥发性VOC，在标准温度和压力下具有66℃的低沸点。因此，需要有较低挥发性VOC的PVC/CPVC胶粘剂和涂料，以减小PVC/CPVC胶粘剂和涂料的环境影响。

发明内容

本公开提供了PVC或CPVC溶剂胶粘剂以及用于在物体上形成PVC或CPVC涂层的组合物。溶剂胶粘剂和涂料组合物各自包含己内酰胺衍生的溶剂和选自聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯的聚合物。己内酰胺衍生的溶剂根据以下通式：

，

其中R为1、2或4个未取代碳的直链烷基或2或3个未取代碳的烷氧基甲基。

在其一种形式中，本公开提供了包含一种或多种己内酰胺衍生的溶剂和聚合物的溶剂胶粘剂。一种或多种己内酰胺衍生的溶剂根据以下通式：

，

其中R为1、2或4个未取代碳的直链烷基或2或3个未取代碳的烷氧基甲基。聚合物选自聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯。聚合物由所述一种或多种己内酰胺衍生的溶剂溶解。

聚合物可由聚氯乙烯组成。聚合物可由氯化聚氯乙烯组成。聚合物可占溶剂胶粘剂的1重量%至30重量%。

一种或多种己内酰胺衍生的溶剂可包括选自N-甲基己内酰胺、N-乙基己内酰胺、N-丁基己内酰胺、N-(甲氧基甲基)己内酰胺和N-(乙氧基甲基)己内酰胺的至少一种。一种或多种己内酰胺衍生的溶剂可由N-乙基己内酰胺组成。己内酰胺衍生的溶剂的浓度可以为溶剂胶粘剂的5重量%至99重量%。

溶剂胶粘剂可进一步包含一种或多种助溶剂。助溶剂可包括具有3至6个碳的酮。酮可包括选自丙酮、甲乙酮、甲丙酮和环己酮的至少一种。助溶剂可以为极性非质子溶剂。己内酰胺衍生的溶剂的浓度可以为溶剂胶粘剂的5重量%至94重量%，并且助溶剂的浓度可以为溶剂胶粘剂的5重量%至85重量%。一种或多种己内酰胺衍生的溶剂可由N-乙基己内酰胺组成，并且一种或多种助溶剂可由丙酮、甲乙酮和环己酮组成。

在其另一种形式中，本公开提供了一种制备溶剂胶粘剂的方法。所述方法包括：提供选自聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯的聚合物；提供根据以下通式的一种或多种己内酰胺衍生的溶剂：

，

其中R为1、2或4个未取代碳的直链烷基或2或3个未取代碳的烷氧基甲基；并且将所述聚合物和所述一种或多种己内酰胺衍生的溶剂混合，直至聚合物由所述一种或多种己内酰胺衍生的溶剂溶解，以制备溶剂胶粘剂。

方法可进一步包括将一种或多种助溶剂与聚合物和一种或多种己内酰胺衍生的溶剂混合，其中一种或多种助溶剂包括具有3至6个碳的酮。酮可包括选自丙酮、甲乙酮、甲丙酮和环己酮的至少一种。一种或多种己内酰胺衍生的溶剂可由N-乙基己内酰胺组成，并且一种或多种助溶剂由丙酮、甲乙酮和环己酮组成。

在其另一种形式中，本公开提供了一种用于在物体上形成聚合物涂层的组合物，所述组合物包含聚合物和己内酰胺衍生的溶剂。聚合物选自聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯。己内酰胺衍生的溶剂根据以下通式：

，

其中R为1、2或4个未取代碳的直链烷基或2或3个未取代碳的烷氧基甲基。一部分聚合物悬浮于己内酰胺衍生的溶剂中。

聚合物可由聚氯乙烯组成。聚合物可由氯化聚氯乙烯组成。聚合物可占组合物的25重量%至45重量%。

己内酰胺衍生的溶剂可包括选自N-甲基己内酰胺、N-乙基己内酰胺和N-丁基己内酰胺的至少一种。己内酰胺衍生的溶剂的浓度可以为组合物的55重量%至75重量%。

组合物可进一步包含一种或多种助溶剂。助溶剂可包括具有3至6个碳的酮。酮可包括选自丙酮、甲乙酮、甲丙酮和环己酮的至少一种。助溶剂可以为极性非质子溶剂。己内酰胺衍生的溶剂的浓度可以为组合物的20重量%至65重量%，并且助溶剂的浓度可以为组合物的10重量%至55重量%。

通过参考以下描述，本发明的上述和其它特征、以及实现它们的方式将变得更加显而易见，并且将更好地理解本发明本身。

附图说明

图1为根据本公开包含助溶剂的聚氯乙烯溶剂胶粘剂的粘度作为PVC浓度的函数的曲线图。

图2为根据本公开没有助溶剂的聚氯乙烯溶剂胶粘剂的粘度作为PVC浓度的函数的曲线图。

图3为根据本公开在粘合后72小时，PVC溶剂胶粘剂的搭接剪切强度的箱形图。

图4为根据本公开在粘合后72小时，CPVC溶剂胶粘剂的搭接剪切强度的箱形图。

图5为根据本公开在粘合后72小时，包含热解法二氧化硅的PVC溶剂胶粘剂和CPVC溶剂胶粘剂的搭接剪切强度的箱形图。

图6为根据本公开在粘合后72小时，包含A6-3和各种浓度环己酮和丙酮的PVC溶剂胶粘剂和CPVC溶剂胶粘剂的搭接剪切强度的箱形图。

通过参考本发明的实施方案的以下描述并结合附图，本发明的上述和其它特征以及实现它们的方式将变得更加显而易见，并且将更好地理解本发明本身。

具体实施方式

本公开提供了PVC或CPVC溶剂胶粘剂和用于形成PVC或CPVC的聚合物涂层的组合物，其中己内酰胺衍生的溶剂替代了至少一些更挥发性的有机化合物，例如至少一些THF。由于沸点明显高于THF，己内酰胺衍生的溶剂可具有比THF低得多的挥发性，有些可不被归类为VOC。已令人惊讶地发现，己内酰胺衍生的溶剂有效于溶解氯乙烯聚合物，例如PVC和CPVC。

本公开提供了包含聚合物和己内酰胺衍生的溶剂的溶剂胶粘剂或涂料组合物。聚合物选自PVC和CPVC。聚合物可由PVC组成。聚合物可由CPVC组成。

已发现，包含N-甲基己内酰胺、N-乙基己内酰胺、N-丁基己内酰胺、N-(甲氧基甲基)己内酰胺和/或N-(乙氧基甲基)己内酰胺代替一些或所有THF的PVC和CPVC溶剂胶粘剂可提供宽范围的粘度。较低粘度的PVC或CPVC胶粘剂可用于需要更大流进入接缝或紧密空间的应用。较高粘度的PVC或CPVC胶粘剂可用于放置组件用于装配时需要较小流的应用，例如，接缝具有竖直取向的应用。另外，由于N-甲基己内酰胺、N-乙基己内酰胺、N-丁基己内酰胺、N-(甲氧基甲基)己内酰胺和N-(乙氧基甲基)己内酰胺具有高于THF的沸点，因此预料它们对VOC相关问题的贡献较小。例如，包含N-乙基己内酰胺的PVC或CPVC胶粘剂可明显具有VOC，因为在美国，N-乙基己内酰胺是VOC排除的溶剂。

也已发现，包含N-甲基己内酰胺、N-乙基己内酰胺、N-丁基己内酰胺、N-(甲氧基甲基)己内酰胺和/或N-(乙氧基甲基)己内酰胺代替一些或所有THF的PVC和CPVC溶剂胶粘剂更慢地建立粘合强度。在需要额外时间来装配要粘合的组件和在施加PVC或CPVC溶剂胶粘剂后调整组件相对位置的情况下，例如，在将具有较大粘合面积的较大组件粘合在一起时，这可能是有利的。

己内酰胺衍生的溶剂可根据以下通式：

式I

，

其中R为1、2或4个未取代碳的直链烷基或2或3个未取代碳的烷氧基甲基。如式I中所示，1、2或4个未取代碳的直链烷基或2或3个未取代碳的烷氧基甲基键合到氮杂原子。例如，如果R为甲基(–CH₃)，则己内酰胺衍生的溶剂为根据式II的N-甲基己内酰胺：

式II：

。

如果R为乙基(–CH₂CH₃)，则己内酰胺衍生的溶剂为根据式III的N-乙基己内酰胺：

式III：

。

如果R为丁基(–CH₂CH₂CH₂CH₃)，则己内酰胺衍生的溶剂为根据式IV的N-丁基己内酰胺：

式IV：

。

如果R为甲氧基甲基(–CH₂OCH₃)，则己内酰胺衍生的溶剂为根据式V的N-(甲氧基甲基)己内酰胺：

式V：

。

如果R为乙氧基甲基(–CH₂OCH₂CH₃)，则己内酰胺衍生的溶剂为根据式VI的N-(乙氧基甲基)己内酰胺：

式VI：

。

己内酰胺衍生的溶剂可包括N-乙基己内酰胺、N-丁基己内酰胺、N-(甲氧基甲基)己内酰胺、N-(乙氧基甲基)己内酰胺或其任何组合。己内酰胺衍生的溶剂可由前述己内酰胺衍生的溶剂中的任一种组成。

己内酰胺衍生的溶剂可包括任何两种己内酰胺衍生的溶剂。例如，己内酰胺衍生的溶剂可包括N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺。或者，己内酰胺衍生的溶剂可包括N-甲基己内酰胺和N-丁基己内酰胺。或者，己内酰胺衍生的溶剂可包括N-乙基己内酰胺和N-丁基己内酰胺。己内酰胺衍生的溶剂可由N-甲基己内酰胺和N-乙基己内酰胺组成。己内酰胺衍生的溶剂可由N-甲基己内酰胺和N-丁基己内酰胺组成。己内酰胺衍生的溶剂可由N-乙基己内酰胺和N-丁基己内酰胺组成。

在其中己内酰胺衍生的溶剂包括任何两种己内酰胺衍生的溶剂的溶剂胶粘剂中，每种己内酰胺衍生的溶剂可少至溶剂胶粘剂总重量的2重量%(wt.%)、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、8重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、30重量%、33重量%、35重量%、40重量%、45重量%或49重量%，或多达51重量%、55重量%、60重量%、65重量%、67重量%、70重量%、75重量%、80重量%、85重量%、90重量%、92重量%、93重量%、94重量%、95重量%、96重量%或97重量%，或者可在任何两个前述值之间限定的任何范围内，例如2重量%至97重量%、3重量%至96重量%、5重量%至95重量%、6重量%至94重量%、8重量%至92重量%、10重量%至90重量%、15重量%至85重量%、20重量%至80重量%、25重量%至75重量%、30重量%至70重量%、33重量%至67重量%、35重量%至65重量%、40重量%至60重量%、45重量%至55重量%或49重量%至51重量%。

溶剂胶粘剂或涂料组合物可包含三种己内酰胺衍生的溶剂。在溶剂胶粘剂或涂料组合物中，己内酰胺衍生的溶剂可包括N-甲基己内酰胺、N-乙基己内酰胺和N-丁基己内酰胺。在溶剂胶粘剂或涂料组合物中，己内酰胺衍生的溶剂可由N-甲基己内酰胺、N-乙基己内酰胺和N-丁基己内酰胺组成。

在其中己内酰胺衍生的溶剂包括三种己内酰胺衍生的溶剂的溶剂胶粘剂或涂料组合物中，每种己内酰胺衍生的溶剂可少至溶剂胶粘剂总重量的2重量%、3重量%、4重量%、5重量%、6重量%、8重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、30重量%、33重量%、35重量%、40重量%、45重量%或49重量%，或多达50重量%、55重量%、60重量%、65重量%、67重量%、70重量%、75重量%、80重量%、84重量%、88重量%、90重量%、93重量%或95重量%，或者可在任何两个前述值之间限定的任何范围内，例如2重量%至95重量%、3重量%至93重量%、5重量%至90重量%、6重量%至88重量%、8重量%至84重量%、10重量%至80重量%、15重量%至70重量%、20重量%至60重量%或25重量%至50重量%。

溶剂胶粘剂或涂料组合物可进一步包含一种或多种助溶剂。助溶剂可以为极性非质子溶剂。助溶剂可包括具有3至6个碳的酮。助溶剂可由具有3至6个碳的酮组成。酮可包括丙酮、甲乙酮、甲丙酮、环己酮或其任何组合。酮可由丙酮、甲乙酮、甲丙酮、环己酮或其任何组合组成。酮可由丙酮、甲乙酮和环己酮组成。

根据本公开的溶剂胶粘剂中的聚合物由己内酰胺衍生的溶剂溶解或溶于己内酰胺衍生的溶剂。聚合物可少至溶剂胶粘剂总重量的1重量%、2重量%、4重量%、6重量%、8重量%、10重量%或12重量%，或多达14重量%、15重量%、16重量%、18重量%、20重量%、22重量%、26重量%或30重量%，或者可在任何两个前述值之间限定的任何范围内，例如1重量%至30重量%、2重量%至26重量%、4重量%至22重量%、6重量%至20重量%、8重量%至18重量%、10重量%至15重量%或12重量%至14重量%。

对于根据本公开的溶剂胶粘剂，己内酰胺衍生的溶剂可少至溶剂胶粘剂总重量的70重量%、74重量%、78重量%、80重量%、82重量%、84重量%或86重量%，或多达88重量%、90重量%、92重量%、94重量%、96重量%、98重量%或99重量%，或者可在任何两个前述值之间限定的任何范围内，例如70重量%至99重量%、74重量%至98重量%、78重量%至96重量%、80%重量至94%重量、82%重量至92%重量、84%重量至90%重量或86%重量至88%重量。

对于进一步包含一种或多种助溶剂的根据本公开的溶剂胶粘剂，己内酰胺衍生的溶剂可少至溶剂胶粘剂总重量的5重量%、8重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、35重量%、40重量%、45重量%或50重量%，或多达55重量%、60重量%、65重量%、70重量%、75重量%、80重量%、84重量%、88重量%、91重量%或94重量%，或者可在任何两个前述值之间限定的任何范围内，例如5重量%至94重量%、8重量%至91重量%、15重量%至88重量%、20重量%至70重量%、5重量%至15重量%、10重量%至20重量%、10重量%至15重量%、35重量%至94重量%、40重量%至91重量%、45重量%至88重量%、50重量%至84重量%、55重量%至80重量%、60重量%至45重量%或65重量%至70重量%。

对于进一步包含一种或多种助溶剂的根据本公开的溶剂胶粘剂，助溶剂可少至溶剂胶粘剂总重量的5重量%、6重量%、8重量%、10重量%、12重量%、14重量%、或16重量%、18重量%、20重量%、23重量%、26重量%、29重量%，或多达32重量%、35重量%、40重量%、45重量%、50重量%、55重量%、60重量%、65重量%、70重量%、75重量%、80重量%或85重量%，或者可在任何两个前述值之间限定的任何范围内，例如5重量%至85重量%、6重量%至80重量%、8重量%至75重量%、10重量%至70重量%、12重量%至65重量%、14重量%至60重量%、5重量%至35重量%、6重量%至32重量%、8重量%至29重量%、10重量%至26重量%、12重量%至23重量%、14重量%至20重量%、16重量%至18重量%、50重量%至80重量%、55重量%至75重量%、70重量%至80重量%或75重量%至80重量%。

根据本公开的涂料组合物中的聚合物的一部分可悬浮于己内酰胺衍生的溶剂中，并且余量由己内酰胺衍生的溶剂溶解。聚合物可少至涂料组合物总重量的25重量%、26重量%、27重量%、28重量%、29重量%、30重量%或31重量%，或多达32重量%、34重量%、36重量%、38重量%、40重量%、42重量%或45重量%，或者可在任何两个前述值之间限定的任何范围内，例如25重量%至45重量%、26重量%至42重量%、27重量%至40重量%、28重量%至38重量%、29重量%至36重量%、30重量%至34重量%或31重量%至32重量%。

对于根据本公开的涂料组合物，己内酰胺衍生的溶剂可少至涂料组合物总重量的55重量%、56重量%、57重量%、58重量%、59重量%、60重量%或61重量%，或多达62重量%、64重量%、66重量%、68重量%、70重量%、72重量%或75重量%，或者可在任何两个前述值之间限定的任何范围内，例如55重量%至75重量%、56重量%至72重量%、57重量%至70重量%、58%重量至68%重量、59%重量至66%重量、60%重量至64%重量或61%重量至62%重量。

对于进一步包含一种或多种助溶剂的根据本公开的涂料组合物，己内酰胺衍生的溶剂可少至涂料组合物总重量的20重量%、23重量%、26重量%、29重量%、32重量%、35重量%或38重量%，或多达41重量%、44重量%、48重量%、52重量%、56重量%、60重量%或65重量%，或者可在任何两个前述值之间限定的任何范围内，例如20重量%至65重量%、23重量%至60重量%、26重量%至56重量%、29重量%至52重量%、32重量%至48重量%、35重量%至44重量%或38重量%至41重量%。

对于进一步包含一种或多种助溶剂的根据本公开的涂料组合物，助溶剂可少至涂料组合物总重量的10重量%、13重量%、16重量%、19重量%、22重量%、25重量%或28重量%，或多达31重量%、34重量%、38重量%、42重量%、46重量%、50重量%或55重量%，或者可在任何两个前述值之间限定的任何范围内，例如10重量%至55重量%、13重量%至50重量%、16重量%至46重量%、19重量%至42重量%、22重量%至38重量%、25重量%至34重量%或28重量%至31重量%。

本文所用短语“在任何两个前述值之间限定的任何范围内”在字面上指可从任何两个在这样的短语之前列出的值选择任何范围，而不考虑这些值是在列表的较低部分还是在列表的较高部分。例如，可从两个较低值、两个较高值或者一个较低值和一个较高值选择一对值。

尽管已关于示例性设计描述了本发明，但可在本公开的精神和范围内进一步修改本发明。此外，本申请旨在覆盖在本发明所属领域内已知或通常实践范围内的本公开的这样的偏离。

实施例

实施例1 – 包含助溶剂的聚氯乙烯溶剂胶粘剂的比较粘度

在这个实施例中，显示了用各种溶剂和助溶剂制备的PVC溶剂胶粘剂的比较粘度。通过将1g PVC树脂加到溶剂混合物来制备五种PVC溶剂溶液，所述溶剂混合物包含1.5g环己酮、1.5g丙酮和1.8g甲乙酮量的助溶剂以及4.2g要比较的以下五种溶剂之一：四氢呋喃(THF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-甲基己内酰胺(A6-2)、N-乙基己内酰胺(A6-3)和N-丁基己内酰胺(A6-5)。PVC树脂为来自Ronald Mark Associates, Inc., Hillside, NJ的RMA 57。该PVC树脂为自由流动的粉末，特性粘度为0.67(根据ASTM D1243-79)。

将五种PVC/溶剂混合物各自在滚轴混匀仪(tube roller)上混合，直至所有的PVC树脂看起来溶解，从而制备五种PVC溶液，每种具有10.0重量%PVC。使用Brookfield粘度计DV-11+，在约25℃用小型样品适配器和18号轴测量每种10.0重量%PVC溶液的粘度。

在测量每种10.0重量%PVC溶液的粘度后，向各溶液加入另外的PVC树脂，并在滚轴混匀仪上混合，直至所有另外的PVC树脂看起来溶解，从而制备五种PVC溶液，每种具有12.0重量%PVC。与10.0重量%PVC溶液一样，测量每种12.0重量%PVC溶液的粘度。重复将PVC树脂加到五种PVC溶液、混合并测量粘度的过程，以获得具有13.0重量%、14.0重量%和15.0重量%PVC的PVC溶液的粘度测量结果。然而，未制备包含A6-3或A6-5的15.0重量%PVC溶液，因为基于这些较低PVC浓度的粘度的预料粘度将会太高而无法使用。

五种溶剂各自的结果显示于图1中。如图1中所示，包含A6-2、A6-3和A6-5的PVC溶液可提供宽范围的粘度。较低粘度的PVC溶液可作为PVC溶剂胶粘剂用于需要更大流进入接缝或紧密空间的应用。较高粘度的PVC溶液可作为PVC溶剂用于放置组件用于装配时需要较小流的应用，例如，接缝具有竖直取向的应用。另外，由于A6-2、A6-3和A6-5具有高于THF或NMP的沸点，因此预料它们对VOC相关问题的贡献较小。

实施例2 – 没有助溶剂的聚氯乙烯溶剂胶粘剂的比较粘度

在这个实施例中，显示了用各种溶剂制备的PVC溶剂胶粘剂的比较粘度。通过将0.5g PVC树脂加到9.5g要比较的以下五种溶剂之一来制备五种PVC溶剂溶液：四氢呋喃(THF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-甲基己内酰胺(A6-2)、N-乙基己内酰胺(A6-3)和N-丁基己内酰胺(A6-5)。PVC树脂为来自Ronald Mark Associates, Inc., Hillside, NJ的RMA 57。该PVC树脂为自由流动的粉末，特性粘度为0.67(根据ASTM D1243-79)。

将五种PVC/溶剂混合物各自在滚轴混匀仪上混合，直至所有的PVC树脂看起来溶解，从而制备五种PVC溶液，每种具有5.0重量%PVC。使用Brookfield粘度计DV-11+，在约25℃用小型样品适配器和18号轴测量每种5.0重量%PVC溶液的粘度。

在测量每种5.0重量%PVC溶液的粘度后，向各溶液加入另外的PVC树脂，并在滚轴混匀仪上混合，直至所有另外的PVC树脂看起来溶解，从而制备五种PVC溶液，每种具有10.0重量%PVC。与5.0重量%PVC溶液一样，测量每种12.0重量%PVC溶液的粘度。再重复三次将PVC树脂加到五种PVC溶液、混合并测量粘度的过程，以获得具有12.0重量%、13.0重量%和14.0重量%PVC的PVC溶液的粘度测量结果。然而，未制备包含A6-2、A6-3或A6-5的14.0重量%PVC溶液和包含A6-5的12.0重量%PVC溶液，因为基于这些较低PVC浓度的粘度的预料粘度将会太高而无法使用。

五种溶剂各自的结果显示于图2中。如图2中所示，包含A6-2、A6-3和A6-5的PVC溶液可提供宽范围的粘度。与实施例1中的溶液一样，较低粘度的PVC溶液可作为PVC溶剂胶粘剂用于需要更大流进入接缝或紧密空间的应用。较高粘度的PVC溶液可作为PVC溶剂用于放置组件用于装配时需要较小流的应用，例如，接缝具有竖直取向的应用。另外，由于A6-2、A6-3和A6-5具有高于THF或NMP的沸点，因此预料它们对VOC相关问题的贡献较小。

实施例3 – 包含助溶剂的聚氯乙烯溶剂胶粘剂的比较搭接剪切强度

在这个实施例中，显示了用各种溶剂和助溶剂制备的PVC溶剂胶粘剂的比较搭接剪切强度。通过将1.2g PVC树脂加到溶剂混合物来制备五种PVC溶剂溶液，所述溶剂混合物包含1.5g环己酮、1.5g丙酮和1.8g甲乙酮量的助溶剂以及4.0g要比较的以下五种溶剂之一：四氢呋喃(THF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-甲基己内酰胺(A6-2)、N-乙基己内酰胺(A6-3)和N-丁基己内酰胺(A6-5)。PVC树脂为来自Ronald Mark Associates, Inc., Hillside,NJ的RMA 57。该PVC树脂为自由流动的粉末，特性粘度为0.67(根据ASTM D1243-79)。将五种PVC/溶剂混合物各自在滚轴混匀仪上混合，直至所有的PVC树脂看起来溶解，从而制备五种PVC溶液，每种具有12.0重量%PVC。使用Brookfield粘度计DV-11+，在约25℃用小型样品适配器和18号轴测量每种PVC溶液的粘度。结果显示于以下表1中：

表1

按照ASTM D2564制备搭接剪切测试样品，不同之处在于PVC片较薄，以适应根据ASTM D3163-01测量搭接剪切强度所用Instron^® 万能测试系统的可用夹具。每个搭接剪切测试样品均由厚度1英寸的灰色PVC 1/16片切成1英寸×3英寸件来制备。将PVC溶剂胶粘剂之一施加到1英寸×1英寸表面，以将两个PVC片粘合在一起。用手轻轻地将粘合的PVC片压在一起，然后用2kg负荷压在一起3分钟。将此对每种PVC溶液重复多次，以制备五种PVC溶液各自的多个测试样品。

在粘合后2小时，对来自每种PVC溶液的一些测试样品测量搭接剪切强度，并且在粘合后16小时，对来自每种PVC溶液的其它测试样品测量搭接剪切强度。对PVC溶剂和粘合后时间的每种组合测量了4至10个样品。在Instron^® 万能测试系统上以0.1英寸/分钟的测试速度、5kN测力传感器和2英寸的标距测量样品。结果显示于以下表2中：

表2

如表2中所示，包含A6-2、A6-3或A6-5的PVC溶剂胶粘剂更慢地建立粘合强度。在可能需要额外时间来装配要粘合的组件和在施加PVC溶剂胶粘剂后调整组件相对位置的情况下，例如，在将具有较大粘合面积的较大组件粘合在一起时，这可能是有利的。

实施例4 – 包含助溶剂的氯化聚氯乙烯溶剂胶粘剂的比较搭接剪切强度

在这个实施例中，显示了用各种溶剂和助溶剂制备的CPVC溶剂胶粘剂的比较搭接剪切强度。通过将1.4g CPVC树脂加到溶剂混合物来制备五种CPVC溶剂溶液，所述溶剂混合物包含1.5g环己酮、1.5g丙酮和1.8g甲乙酮量的助溶剂以及4.0g要比较的以下五种溶剂之一：四氢呋喃(THF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N-甲基己内酰胺(A6-2)、N-乙基己内酰胺(A6-3)和N-丁基己内酰胺(A6-5)。CPVC树脂为来自VIA-OLE Chemical Co. Ltd的J-700。CPVC树脂为具有67.3%氯含量的白色粉末。将五种CPVC/溶剂混合物各自在滚轴混匀仪上混合，直至所有的CPVC树脂看起来溶解，从而制备五种CPVC溶液，每种具有14.0重量%CPVC。使用Brookfield粘度计DV-11+，在约25℃用小型样品适配器和18号轴测量每种CPVC溶液的粘度。结果显示于以下表3中：

表3

如以上关于实施例3所述，制备搭接剪切测试样品，以针对五种CPVC溶液的每一种产生多个测试样品。在粘合后2小时，对来自每种CPVC溶液的一些测试样品测量搭接剪切强度，并且在粘合后19小时，对来自每种CPVC溶液的其它测试样品测量搭接剪切强度。对CPVC溶剂和粘合后时间的每种组合测量了3至5个样品。如以上实施例 3 中所述，在 Instron^®万能测试系统上测量样品。结果显示于以下表4中：

表4

如表4中所示，包含A6-2、A6-3或A6-5的CPVC溶剂胶粘剂更慢地建立粘合强度。如上提到，在可能需要额外时间来装配要粘合的组件和在施加CPVC溶剂胶粘剂后调整组件相对位置的情况下，例如，在将具有较大粘合面积的较大组件粘合在一起时，这可能是有利的。

实施例5 – 包含助溶剂的聚氯乙烯溶剂胶粘剂的比较性能

在这个实施例中，显示了用各种浓度的溶剂和助溶剂制备的PVC溶剂胶粘剂的相对性能。除了以上实施例3中评估的五种溶剂外，也评估了N-(甲氧基甲基)己内酰胺(A6-13 )和N-(乙氧基甲基)己内酰胺(A6-14)。PVC树脂为来自Ronald Mark Associates, Inc.,Hillside, NJ的RMA 57。该PVC树脂为自由流动的粉末，特性粘度为0.67(根据ASTM D1243-79)。通过将12.0重量%PVC树脂加到溶剂或溶剂混合物，并在滚轴混匀仪上混合，直至所有PVC树脂看起来溶解，来制备PVC溶剂胶粘剂，从而产生以下表5中所示的十六种PVC溶剂胶粘剂。在表5中还包括两种被评估用于比较的商业可得PVC溶剂胶粘剂，标为商业-1和商业-2。商业-1为Oatey®低VOC通用溶剂胶粘剂。商业-2为Oatey®低VOC灰色PVC溶剂胶粘剂。

使用Brookfield粘度计DV-11+，在约25℃±0.2℃用小型样品适配器和18号轴测量每种PVC溶剂胶粘剂的粘度。根据公式I测定一些溶剂胶粘剂的挥发性有机物含量(VOC)：

公式1

VOC (g/L) = [100 – (聚合物重量%) – (丙酮重量%) – (A6-3重量%) – (二氧化硅重量%)] x (溶液密度(g/mL) x 10

排除丙酮的重量%，因为它是VOC豁免溶剂。排除A6-3的重量%，因为它是VOC排除的溶剂。将聚合物和二氧化硅的重量%(参见实施例7)作为不挥发物含量排除。粘度和VOC结果显示于表5中。

如表5中所示，所有的溶剂胶粘剂都具有合理的粘度。合理的粘度从常规溶剂胶粘剂的约90cP至粘稠溶剂胶粘剂的约1600cP。如所预料的那样，加入A6-3或增加丙酮的浓度显著降低VOC。

表5

使用表5中所示的PVC溶剂胶粘剂，根据ASTM D2564制备搭接剪切测试样品，不同之处在于，PVC片较薄，以适应根据ASTM D3163-01测量搭接剪切强度所用Instron^® 万能测试系统的可用夹具。每个搭接剪切测试样品均由厚度1英寸的白色PVC 1/4片切成1英寸×2英寸件来制备。将PVC溶剂胶粘剂之一施加到1英寸×1英寸表面，以将两个PVC片粘合在一起。用手轻轻地将粘合的PVC片压在一起，然后用2kg负荷压在一起3分钟。将此对每种PVC溶剂胶粘剂重复多次，以为每种PVC溶剂胶粘剂制备二十一个测试样品。

在粘合后2小时，对每种PVC溶剂胶粘剂的七个测试样品测量搭接剪切强度，在粘合后16小时，对每种PVC溶剂胶粘剂的七个测试样品测量搭接剪切强度，和在粘合后72小时，对每种PVC溶剂胶粘剂的七个测试样品测量搭接剪切强度。对于测量的每组七个测试样品，舍弃最高和最低测量结果，其余五个测量结果的数值平均值报告为相应PVC溶剂胶粘剂的搭接剪切强度。在Instron^® 万能测试系统上以0.1英寸/分钟的测试速度、5kN测力传感器和2英寸的标距测量测试样品。每种PVC溶剂胶粘剂的结果显示于以下表6中。

表6

在2小时后和16小时后，搭接剪切强度在所有的PVC溶剂胶粘剂中是可相比的。然而，如图3中所示，在72小时后观察到明显差异。具体地讲，由PVC溶剂胶粘剂8-11的制剂制成的测试样品的搭接剪切强度与用THF、NMP和两种商业PVC胶粘剂制成的那些可相比。

实施例6 – 包含助溶剂的氯化聚氯乙烯溶剂胶粘剂的比较性能

在这个实施例中，显示了用各种浓度的溶剂和助溶剂制备的CPVC溶剂胶粘剂的相对性能。除了以上实施例4中评估的五种溶剂外，也评估了N-(甲氧基甲基)己内酰胺(A6-13 )和N-(乙氧基甲基)己内酰胺(A6-14)。CPVC树脂为来自VIA-OLE Chemical Co. Ltd的J-700。CPVC树脂为具有67.3%氯含量的白色粉末。通过将14.0重量%CPVC树脂加到溶剂混合物，并在滚轴混匀仪上混合，直至所有CPVC树脂看起来溶解，来制备CPVC溶剂胶粘剂，从而产生以下表7中所示七种CPVC溶剂胶粘剂。

如以上关于实施例5所述，测量每种CPVC溶剂胶粘剂的粘度。如以上关于实施例5所述，测定每种CPVC溶剂胶粘剂的挥发性有机物含量(VOC)。粘度和VOC结果显示于表7中。如表7中所示，所有的溶剂胶粘剂具有合理粘度。如所预料的那样，加入A6-3或增加丙酮的浓度显著降低VOC。

表7

如以上实施例5中所述，制备和测试搭接剪切测试样品。每种CPVC溶剂胶粘剂的结果显示于以下表8中。为了比较，包括商业-1和商业-2溶剂胶粘剂。

表8

如用实施例5的PVC溶液胶粘剂所观察到的，在2小时后和16小时后，搭接剪切强度在所有的CPVC溶剂胶粘剂中是可相比的。然而，如图4中所示，在72小时后观察到明显差异。具体地讲，由PVC溶剂胶粘剂31和32的制剂制成的测试样品的搭接剪切强度与用THF、NMP和两种商业PVC胶粘剂制成的那些可相比。

实施例7 – 包含助溶剂和热解法二氧化硅的聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯溶剂胶粘剂的比较性能

在这个实施例中，显示了用THF或A6-3制备的包含热解法二氧化硅的PVC溶剂胶粘剂和CPVC溶剂胶粘剂的相对性能。二氧化硅为触变剂，其可加入以调节溶剂胶粘剂的粘度范围。如以上关于实施例5所述，通过将12.0重量%PVC树脂和1重量%热解法二氧化硅加到包含THF或A6-3的混合物来制备PVC溶剂胶粘剂。如以上关于实施例6所述，通过将14.0重量%CPVC树脂和1重量%热解法二氧化硅加到包含THF或A6-3的溶剂混合物来制备CPVC溶剂胶粘剂。制备了总共四种溶剂胶粘剂，如以下表9中所示。

如以上关于实施例5所述，测量每种PVC和CPVC溶剂胶粘剂的粘度。如以上关于实施例5所述，测定每种PVC和CPVC溶剂胶粘剂的挥发性有机物含量(VOC)。粘度和VOC结果显示于表9中。如表9中所示，除了包含A6-3的CPVC溶剂胶粘剂外，所有的溶剂胶粘剂都具有合理粘度。如所预料的那样，用A6-3代替THF或增加丙酮的浓度显著降低VOC。

表9

如以上实施例5中所述，制备和测试搭接剪切测试样品。每种PVC和CPVC溶剂胶粘剂的结果显示于以下表10中。

表10

在2小时后和16小时后，搭接剪切强度在所有的PVC和CPVC溶剂胶粘剂中是可相比的。如图5中所示，在72小时后，搭接剪切强度在所有的PVC和CPVC溶剂胶粘剂中也是可相比的。不希望受任何理论限制，相信在加入热解法二氧化硅下A6-3溶剂胶粘剂强度的增加可能是由于该溶剂胶粘剂的较高粘度，这可能会降低溶剂的蒸发速率。较低的蒸发速率可允许有时间增加溶剂胶粘剂渗透进入PVC片，从而产生更强的粘合。与PVC溶剂胶粘剂相比，利用CPVC溶剂胶粘剂的更强粘合可能是由于CPVC溶剂胶粘剂中聚合物的较高浓度。

实施例8 – 包含各种浓度助溶剂的聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯溶剂胶粘剂的比较性能

在这个实施例中，显示了包含A6-3和各种浓度环己酮和丙酮的PVC溶剂胶粘剂和CPVC溶剂胶粘剂的相对性能。如以上关于实施例5所述，通过将12.0重量%PVC树脂加到包含THF或A6-3的溶剂混合物来制备PVC溶剂胶粘剂。如以上关于实施例6所述，通过将14.0重量%CPVC树脂加到包含THF或A6-3的溶剂混合物来制备CPVC溶剂胶粘剂。制备了总共四种溶剂胶粘剂，如以下表11中所示。为了比较，包括分别来自实施例5和6的溶剂胶粘剂11和24。

如以上关于实施例5所述，测量每种PVC和CPVC溶剂胶粘剂的粘度。如以上关于实施例5所述，测定每种PVC和CPVC溶剂胶粘剂的挥发性有机物含量(VOC)。粘度和VOC结果显示于表11中。如表11中所示，随着环己酮的浓度增加，溶剂胶粘剂的粘度降低，并且VOC增加。

表11

如以上实施例5中所述，制备和测试搭接剪切测试样品。每种PVC和CPVC溶剂胶粘剂的结果显示于以下表12中。意外的是，增加环己酮的浓度倾向于降低在72小时后的搭接剪切强度，如图6中所示。

表12

。

Claims (20)

1.一种溶剂胶粘剂，所述溶剂胶粘剂包含：

一种或多种己内酰胺衍生的溶剂，其根据以下通式：

，

其中R为1、2或4个未取代碳的直链烷基或者2或3个未取代碳的烷氧基甲基；和

选自聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯的聚合物，所述聚合物由所述一种或多种己内酰胺衍生的溶剂溶解。

2.根据权利要求1所述的溶剂胶粘剂，其中所述聚合物由聚氯乙烯组成。

3.根据权利要求1所述的溶剂胶粘剂，其中所述聚合物由氯化聚氯乙烯组成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的溶剂胶粘剂，其中所述一种或多种己内酰胺衍生的溶剂由N-乙基己内酰胺组成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的溶剂胶粘剂，其中所述聚合物占溶剂胶粘剂的1重量%至30重量%。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的溶剂胶粘剂，其中所述一种或多种己内酰胺衍生的溶剂的浓度为溶剂胶粘剂的70重量%至99重量%。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的溶剂胶粘剂，所述溶剂胶粘剂还包含一种或多种助溶剂。

8.根据权利要求7所述的溶剂胶粘剂，其中所述一种或多种助溶剂包括极性非质子溶剂。

9.根据权利要求7或8所述的溶剂胶粘剂，其中所述一种或多种助溶剂包括具有3至6个碳的酮。

10.根据权利要求9所述的溶剂胶粘剂，其中所述酮包括选自丙酮、甲乙酮、甲丙酮和环己酮的至少一种。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的溶剂胶粘剂，其中所述一种或多种己内酰胺衍生的溶剂的浓度为溶剂胶粘剂的5重量%至94重量%，并且所述一种或多种助溶剂的浓度为溶剂胶粘剂的5重量%至85重量%。

12.根据权利要求11所述的溶剂胶粘剂，其中所述一种或多种己内酰胺衍生的溶剂由N-乙基己内酰胺组成，并且所述一种或多种助溶剂由丙酮、甲乙酮和环己酮组成。

13.一种制备溶剂胶粘剂的方法，所述方法包括：

提供选自聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯的聚合物；

提供一种或多种己内酰胺衍生的溶剂，其根据以下通式：

，

其中R为1、2或4个未取代碳的直链烷基或者2或3个未取代碳的烷氧基甲基；并且

将所述聚合物和所述一种或多种己内酰胺衍生的溶剂混合，直至所述聚合物由所述一种或多种己内酰胺衍生的溶剂溶解，以制备溶剂胶粘剂。

14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括将一种或多种助溶剂与所述聚合物和所述一种或多种己内酰胺衍生的溶剂混合，其中所述一种或多种助溶剂包括具有3至6个碳的酮。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述酮包括选自丙酮、甲乙酮、甲丙酮和环己酮的至少一种。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述一种或多种己内酰胺衍生的溶剂由N-乙基己内酰胺组成，并且所述一种或多种助溶剂由丙酮、甲乙酮和环己酮组成。

17.一种用于在物体上形成聚合物涂层的组合物，所述组合物包含：

选自聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯的聚合物；和

一种或多种己内酰胺衍生的溶剂，其根据以下通式：

，

其中R为1、2或4个未取代碳的直链烷基或者2或3个未取代碳的烷氧基甲基，并且一部分所述聚合物悬浮于所述一种或多种己内酰胺衍生的溶剂中。

18.根据权利要求17所述的组合物，其中所述聚合物占组合物的25重量%至45重量%。

19.根据权利要求17至18中任一项所述的组合物，所述组合物还包含一种或多种助溶剂。

20.根据权利要求19所述的组合物，其中所述一种或多种助溶剂包括极性非质子溶剂。

Images