CN117255814A - 含儿茶酚的薄膜材料 - Google Patents

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伯纳德·迈尔斯·马洛夫斯基
杰森·安德鲁·斯蒂格
大卫·施密特
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Abstract

本公开涉及包含含儿茶酚的聚合物或低聚物的薄层，以及制备和使用包含含儿茶酚的聚合物或低聚物的薄层的方法。所述层在两种材料之间表现出改善的粘附性，而基本上不对该粘合剂基质进行改性。

Description

含儿茶酚的薄膜材料
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年9月26日提交的美国临时申请号63/083,894的权益，该临时申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
本公开涉及包含含儿茶酚的聚合物或低聚物的薄层，所述薄层在两种材料之间表现出改善的粘附性，而基本上不对粘合剂基质进行改性。本公开还涉及制备和使用这些包含含儿茶酚的聚合物或低聚物的薄层的方法。
背景技术
工业上经济且容易使用儿茶酚化学性质来改善粘附性是希望渺茫的，尤其是一种基质与另一种基质的长期持久粘附性，特别是在含水、微湿和潮湿条件下。
现有技术主要描述了对用于涉及使用儿茶酚化学性质来改善粘附性(特别是在湿环境中的粘附性)的任何制剂、方法和应用的整个基质进行改性。用新的且通常高度可变组分改性整个基质在几乎所有情况下都显著改变基质物理性质。因此，开发全新的基质相对于简单地修改改善粘附性的方法以及保持未改性的基质是耗时的、昂贵的、复杂的，并且通常需要所有管理或批准机构进行显著更严格的批准过程。实际上，这种改性可能如此显著地改变物理性质，以至于最终无法实现可行的系统，尤其是在用户进行成功的商业活动的期望时间范围内。消除这些限制而不损害粘合剂将是非常有用的。在开发具有高度特定体系结构的薄层、应用方法和使用儿茶酚化学性质以改善粘附性的复杂化学方面也存在大量工作。最典型的是，这些涉及含有多巴胺的聚合物和/或含有儿茶酚和另一种反应性物质(特别是胺或丙烯酸酯)两者的聚合物，较少涉及通常还需要复杂的制备和应用方法的环氧树脂或其他反应性物质。特别重要的是，含有胺和儿茶酚两者的那些聚合物需要仔细控制pH，水作为溶剂，因此还需要长时间和复杂的制备。更进一步地，胺具有与由儿茶酚氧化产生的醌反应的趋势，从而导致可干扰随后的物理和化学相互作用的交联。此外，这些制剂中的许多制剂需要使用加热来完成给定的结构。实际上，不存在以任何体积或速度在水下加热基底的切实可行的方法。因此，不具有复杂的化学性质、膜以及基质制备的复杂工艺、热量的要求、水的使用、在相同结构上包含自反应性基团节省了儿茶酚本身以及在水下形成粘结和/或在粘结之前、期间和之后(诸如在潮湿简单湿条件下)抵抗水暴露的累积资金和操作成本，这将是非常有用的。
因此，需要成功地使用含儿茶酚的材料来改善粘附性，特别是改善在干燥、潮湿、湿和水下条件下的粘附性，以简单、有效且高效地利用儿茶酚化学性质，特别是简单地以低成本并且以产品可被储存、处理和根据需要使用的体积重复地利用儿茶酚化学性质。
发明内容
本公开涉及包含含儿茶酚的聚合物或低聚物的聚合物层，其中所述儿茶酚作为儿茶酚和/或作为半醌和/或作为醌存在，但不存在伯胺或仲胺；并且其中所述聚合物层任选地包含以下中的至少一者：a)与所述含儿茶酚的聚合物或低聚物分离的反应性物质；和b)催化剂、助催化剂或促进剂。本公开还涉及制备和使用所述包含所述含儿茶酚的聚合物或低聚物的聚合物层的方法。在一个方面，所述含儿茶酚的聚合物或低聚物是聚-儿茶酚苯乙烯(PCS)。
附图说明
图1描绘了本文所述的层和层状制品的示意图。图1A描述了包括本发明制剂的第二层的实施方案。图1B描述了不包括本发明制剂的第二层的实施方案。
图2描绘了使用本发明制剂和比较制剂的含环氧树脂1和环氧树脂2的干燥钢的平均搭接剪切强度(PSI)的柱状图。
图3描绘了使用本发明制剂和比较制剂的含环氧树脂1和环氧树脂2的干燥铝的平均搭接剪切强度(PSI)的柱状图。
图4描绘了使用本发明制剂和比较制剂的含Loctite环氧树脂的干燥铝、干燥阳极化铝和干燥钢的平均拉伸强度(PSI)的柱状图。
图5描绘了使用本发明制剂和比较制剂的含Loctite环氧树脂的湿铝、湿阳极化铝和湿钢的平均拉伸强度(PSI)的柱状图。
图6描绘了使用本发明制剂和比较制剂的含Loctite环氧树脂的干燥钢的平均搭接剪切强度(PSI)的柱状图。
图7描绘了使用本发明制剂和比较制剂的含Loctite环氧树脂的湿铝、湿阳极化铝和湿钢的平均搭接剪切强度(PSI)的柱状图。
图8描绘了使用本发明制剂和比较制剂的含双组分Loctite环氧树脂的干燥铝、干燥阳极化铝和干燥钢的平均搭接剪切强度(PSI)的柱状图。
图9描绘了使用本发明制剂和比较制剂的含双组分Loctite环氧树脂的湿铝、湿阳极化铝和湿钢的平均搭接剪切强度(PSI)的柱状图。
图10描绘了使用本发明制剂和比较制剂的含双组分聚氨酯粘合剂的干燥铝、干燥阳极化铝和干燥钢的平均搭接剪切强度(PSI)的柱状图。
图11描绘了使用本发明制剂和比较制剂的含船用粘合密封剂5200的干燥铝的平均搭接剪切强度(PSI)的柱状图。
图12描绘了使用本发明制剂和比较制剂的含船用粘合密封剂5200的湿铝的平均搭接剪切强度(PSI)的柱状图。
图13描述了使用本发明制剂和比较制剂的干燥磷化钢与可直接使用的干燥钢相比的平均搭接剪切强度(PSI)的柱状图。
图14描述了使用本发明制剂和比较制剂的湿磷化钢与可直接使用的湿钢相比的平均搭接剪切强度(PSI)的柱状图。
图15描绘了干燥磷化旧钢与干燥磷酸盐新钢相比的平均搭接剪切强度(PSI)的柱状图。
图16描绘了湿磷化旧钢与湿磷酸盐新钢相比的平均搭接剪切强度(PSI)的柱状图。
图17描绘了含F002底漆的干燥新钢与不含底漆的样品相比的平均搭接剪切强度(PSI)的柱状图。
图18描绘了含F002底漆的湿新钢与不含底漆的样品相比的平均搭接剪切强度(PSI)的柱状图。
图19描绘了在干燥、湿和冷条件下用VHB粘合胶带粘结的铝的平均粘结强度的柱状图。
图20描绘了在干燥、湿和冷条件下用Flexcon胶带粘结的铝的平均粘结强度的柱状图。
具体实施方式
除非另外定义，否则本文所用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。本说明书中所使用的术语仅出于描述特定实施方案的目的，并且并非旨在限制本公开。
以下术语用于描述本公开。在术语未在本文中具体定义的情况下，该术语由将该术语应用于其用于描述本公开的上下文中的普通技术人员给予本领域公认的含义。
在本公开中，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指代，并且提及特定数值包括至少该特定值，除非上下文明确指出并非如此。因而，例如，提及“一种材料”是指至少一种此类材料和本领域的技术人员已知的此类材料的等同物，等等。
当通过使用描述符“约”或“基本上”而将值表述为近似值时，应当理解该特定值形成另一个实施方案。一般来讲，术语“约”或“基本上”的使用表示可以根据所公开的主题寻求获得的期望性质而变化的近似值，并且基于其功能在其使用的具体上下文中进行解释。本领域技术人员将能够以常规方式解释这一点。在一些情况下，用于特定值的有效数字的数量可以是确定词语“约”或“基本上”的程度的一种非限制性方法。在其他情况下，在一系列值中使用的等级可用于确定对于每个值的术语“约”或“基本上”可用的预期范围。在存在的情况下，所有范围包括端值并且可以组合。即，对范围内所述值的引用包括该范围内的每个值。
当呈现列表时，除非另有说明，应理解该列表的每个单独要素和该列表的每个组合应被解释为单独的实施方案。例如，呈现为“A、B或C”的实施方案的列表应被解释为包括实施方案“A”、“B”、“C”、“A或B”、“A或C”、“B或C”或“A、B或C”。
应当理解，本文中出于清楚起见而在单独实施方案的上下文中描述的本公开的某些特征还可在单个实施方案中组合提供。即，除非明显不相容或被排除，每个单独的实施方案被认为可与任何其他实施方案组合，并且这样的组合被认为是另一个实施方案。相反地，出于简洁起见而在单个实施方案的上下文中描述的本公开的多种特征还可单独地或以任何子组合提供。还需注意，权利要求可被撰写为排除任何任选的元素。因此，本声明旨在用作与权利要求要素的表述相关的诸如“单独地”、“仅”等排他性术语的使用或“否定”限制的使用的先行基础。最后，虽然实施方案可被描述为一系列步骤的一部分或更一般结构的一部分，但是每个所述步骤本身也可以被认为是独立的实施方案。
在一个方面，本公开涉及包含含儿茶酚的聚合物或低聚物的聚合物层，其中所述儿茶酚作为儿茶酚和/或作为半醌和/或作为醌存在，但不存在伯胺或仲胺；并且其中聚合物层任选地包含以下中的至少一者：a)与含儿茶酚的聚合物或低聚物分离的反应性物质；和b)催化剂、助催化剂或促进剂。
在一些实施方案中，聚合物层包含含儿茶酚的聚合物或低聚物，其中所述儿茶酚作为儿茶酚和/或作为半醌和/或作为醌存在，但不存在伯胺或仲胺。
在一些实施方案中，聚合物层包含含儿茶酚的聚合物或低聚物，其中所述儿茶酚作为儿茶酚和/或作为半醌和/或作为醌存在，但不存在伯胺或仲胺；并且还包含与含儿茶酚的聚合物或低聚物分离的反应性物质。
在一些实施方案中，聚合物层包含含儿茶酚的聚合物或低聚物，其中所述儿茶酚作为儿茶酚和/或作为半醌和/或作为醌存在，但不存在伯胺或仲胺。在一些实施方案中，聚合物层包含含儿茶酚的聚合物或低聚物，其中所述儿茶酚作为儿茶酚和/或作为半醌和/或作为醌存在，但不存在伯胺或仲胺；并且还包含催化剂、助催化剂或促进剂。
在一些实施方案中，聚合物层包含含儿茶酚的聚合物或低聚物，其中所述儿茶酚作为儿茶酚和/或作为半醌和/或作为醌存在，但不存在伯胺或仲胺。在一些实施方案中，聚合物层包含含儿茶酚的聚合物或低聚物，其中所述儿茶酚作为儿茶酚和/或作为半醌和/或作为醌存在，但不存在伯胺或仲胺；并且还包含与含儿茶酚的聚合物或低聚物分离的反应性物质以及催化剂、助催化剂或促进剂。
图1描绘了包含含儿茶酚的聚合物或低聚物的聚合物层20以及包括本文所述的聚合物层的层状制品100的一般示意图。层状制品100可包括基底10，聚合物层20设置在该基底上并与其接触。层状制品100还可包括设置在聚合物层20上并与聚合物层20接触的聚合物基质30。层状制品100还可包括第二聚合物层，该第二聚合物层包含设置在聚合物基质30上并与其接触的含儿茶酚的聚合物或低聚物40。层状制品100还可包括设置在第二聚合物层40上并与其接触的第二基底50。
在一些实施方案中，聚合物层20中的含儿茶酚的聚合物或低聚物是低聚的。在一些实施方案中，聚合物层20中的含儿茶酚的聚合物或低聚物是聚合的。
在一个方面，聚合物层20包含与含儿茶酚的聚合物或低聚物分离的反应性物质。在一个方面，反应性物质是聚氨酯组分、环氧树脂、丙烯酸酯单体或低聚物、甲基丙烯酸酯单体或低聚物、硅烷或它们的组合。
在一些实施方案中，与含儿茶酚的聚合物或低聚物分离的反应性物质是聚氨酯组分。在一些实施方案中，聚氨酯组分是多元醇或含有多个羟基基团的有机化合物；并且其中聚氨酯是直链的或支链的。
在一些实施方案中，聚氨酯组分是1,6-己二醇、甘油、Stepanpol或聚己内酯三醇。在一些实施方案中，聚氨酯组分是1,6-己二醇。在一些实施方案中，聚氨酯组分是甘油。在一些实施方案中，聚氨酯组分是Stepanpol/>在一些实施方案中，聚氨酯组分是聚己内酯三醇。
在一个方面，与含儿茶酚的聚合物或低聚物分离的反应性物质是环氧树脂。在一些实施方案中，环氧树脂是环氧单体、环氧低聚物、聚环氧化物或它们的组合；并且其中环氧树脂是直链的或支链的。在一些实施方案中，环氧树脂是环氧单体。在一些实施方案中，环氧树脂是环氧低聚物。在一些实施方案中，环氧树脂是聚环氧化物。
在一些实施方案中，环氧树脂是双酚A二缩水甘油醚、双酚A环氧树脂、双(4-缩水甘油氧基苯基)甲烷、双酚E二缩水甘油醚(DGEBE)、2,2'-[1,1-乙二基双(4,1-亚苯基氧基亚甲基)]双环氧乙烷、双酚F二缩水甘油醚(DGEBF)、聚(双酚A-共-表氯醇)或它们的组合。
在一些实施方案中，环氧树脂是双酚A二缩水甘油基。在一些实施方案中，环氧树脂是双酚A环氧树脂。在一些实施方案中，环氧树脂是双(4-缩水甘油氧基苯基)甲烷。在一些实施方案中，环氧树脂是双酚E二缩水甘油醚(DGEBE)。在一些实施方案中，环氧树脂是2,2'-[1,1-乙烷二基双(4,1-亚苯基氧亚甲基)]双环氧乙烷。在一些实施方案中，环氧树脂是双酚F二缩水甘油醚(DGEBF)。在一些实施方案中，环氧树脂是聚(双酚A-共-表氯醇)。
在一个方面，与含儿茶酚的聚合物或低聚物分离的反应性物质是丙烯酸酯单体或低聚物。在一些实施方案中，丙烯酸酯单体或低聚物是包含乙烯基基团以及羧酸酯和羧酸腈中的至少一者的丙烯酸酯单体；并且其中丙烯酸酯是直链的或支链的。
在一些实施方案中，丙烯酸酯单体或低聚物是丙烯酸乙酯、乙烯-丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、2-氯乙基乙烯基醚、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)或它们的组合。
在一些实施方案中，丙烯酸酯单体或低聚物是丙烯酸乙酯。在一些实施方案中，丙烯酸酯单体或低聚物是乙烯-丙烯酸甲酯。在一些实施方案中，丙烯酸酯单体或低聚物是甲基丙烯酸甲酯。在一些实施方案中，丙烯酸酯单体或低聚物是2-氯乙基乙烯基醚。在一些实施方案中，丙烯酸酯单体或低聚物是丙烯酸2-羟乙酯。在一些实施方案中，丙烯酸酯单体或低聚物是甲基丙烯酸羟乙酯。在一些实施方案中，丙烯酸酯单体或低聚物是丙烯酸丁酯。在一些实施方案中，丙烯酸酯单体或低聚物是三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)。
在一些实施方案中，与含儿茶酚的聚合物或低聚物分离的反应性物质是硅烷。在一些实施方案中，与含儿茶酚的聚合物或低聚物分离的反应性物质是甲基丙烯酸酯单体或低聚物。在一些实施方案中，与含儿茶酚的聚合物或低聚物分离的反应性物质是甲基丙烯酸酯单体。在一些实施方案中，与含儿茶酚的聚合物或低聚物分离的反应性物质是甲基丙烯酸酯低聚物。
在一个方面，聚合物层20包含催化剂、助催化剂或促进剂；并且催化剂、助催化剂或促进剂是促进聚氨酯聚合反应的聚氨酯催化剂、促进环氧树脂聚合反应的环氧树脂催化剂、促进丙烯酸酯聚合反应的丙烯酸酯催化剂或它们的组合。
在一些实施方案中，催化剂、助催化剂或促进剂是促进聚氨酯聚合反应的聚氨酯催化剂。在一些实施方案中，聚氨酯催化剂是脂族胺催化剂、脂环族胺催化剂、醇胺催化剂、芳族胺催化剂或醚胺催化剂。
在一些实施方案中，聚氨酯催化剂是脂族胺催化剂。在一些实施方案中，脂族胺催化剂是N,N-二甲基环己烷、三亚乙基二胺、N,N,N,N-四甲基亚烷基二胺、N,N,N,N-五甲基二亚乙基三胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、N,N-二甲基十六胺、N,N-二甲基丁胺或它们的组合。
在一些实施方案中，聚氨酯催化剂是脂环族胺催化剂。在一些实施方案中，脂环族胺催化剂是三亚乙基二胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、N,N-二乙基哌嗪、N,N-双-(α-羟丙基)-2-甲基哌嗪、N-羟丙基二甲基吗啉或它们的组合。
在一些实施方案中，聚氨酯催化剂是醇胺催化剂。在一些实施方案中，醇胺催化剂是三乙醇胺或N,N-二甲基乙醇胺。
在一些实施方案中，聚氨酯催化剂是芳族胺催化剂。在一些实施方案中，芳族胺催化剂是吡啶或N,N-二甲基吡啶。
在一些实施方案中，聚氨酯催化剂是醚胺催化剂。在一些实施方案中，醚胺催化剂是BDMAEE。
在一些实施方案中，聚氨酯催化剂是1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、K-KAT 6212、苄基二甲胺或它们的组合。在一些实施方案中，聚氨酯催化剂是1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷。在一些实施方案中，聚氨酯催化剂是K-KAT 6212。在一些实施方案中，聚氨酯催化剂是苄基二甲胺。
在一些实施方案中，催化剂、助催化剂或促进剂是促进环氧树脂聚合的环氧树脂催化剂。
合适的催化剂、助催化剂或促进剂是加速氨基团和环氧基团之间的反应的物质，诸如酸或可水解成酸的化合物。非限制地，合适的催化剂、助催化剂或促进剂是有机羧酸，诸如乙酸、苯甲酸、水杨酸、2-硝基苯甲酸、乳酸；有机磺酸，诸如甲磺酸、对甲苯磺酸或4-十二烷基苯磺酸；磺酸酯；其他有机或无机酸，诸如磷酸或上述酸和酸酯的混合物；硝酸盐，特别是诸如硝酸钙；或叔胺，诸如1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、苄基二甲胺、α-甲基苄基二甲胺、三乙醇胺、二甲基氨基丙胺。
在一些实施方案中，环氧树脂催化剂是乙酸、苯甲酸、水杨酸、2-硝基苯甲酸、乳酸、甲磺酸、对甲苯磺酸、4-十二烷基-苯磺酸、磺酸酯、磷酸、硝酸钙、1,4-二氮杂双环-[2.2.2]辛烷、苄基二甲胺、α-甲基苄基二甲胺、三乙醇胺、二甲基氨基丙胺、N,N-二甲基哌啶、三亚乙基二胺、246-三(二甲基氨基甲基)苯酚(DMP-30)、苄基二甲胺(BDMA)、2-(二甲基-氨基甲基)苯酚(DMP-10)、N,N-二甲基苄胺、(二甲基氨基甲基)苯酚或它们的组合。
在一些实施方案中，环氧树脂催化剂是1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷。
在一些实施方案中，催化剂、助催化剂或促进剂是促进丙烯酸酯聚合的丙烯酸酯催化剂。在一些实施方案中，丙烯酸酯催化剂是丙烯酸或自由基聚合促进剂。
在一些实施方案中，丙烯酸酯是4-N,N-二甲基氨基-苯基乙酸甲酯(MDMAPA)、N,N-二甲基氨基格鲁米特(OMAG)、N,N-二甲基-对甲苯胺(OMPC)、N,N-二-2-羟乙基-对甲苯胺(DHEPT)、N,N-二-2-羟丙基-对甲苯胺(DHPPT)、N,N-二甲基-对称二甲代苯胺(DMSX)、N,N-双(3-对甲苯氧基-2-羟基-丙基)-间-二甲代苯胺(BTX)或它们的组合。
在一个方面，聚合物层20具有约10纳米至约100微米的厚度。在一些实施方案中，聚合物层20具有约15纳米至约50微米的厚度。在一些实施方案中，聚合物层20具有约15纳米至约15微米的厚度。在一些实施方案中，聚合物层20具有约150纳米至小于约15微米的厚度。在一些实施方案中，聚合物层20具有约150纳米至约1.5微米的厚度。
在一些实施方案中，聚合物层20具有以下厚度：约10纳米至约100微米；或约10纳米至约100纳米；或约100纳米至约150纳米；或约150纳米至约200纳米；或约200纳米至约250纳米；或约250纳米至约300纳米；或约300纳米至约350纳米；或约350纳米至约400纳米；或约400纳米至约450纳米；或约450纳米至约500纳米；或约500纳米至约550纳米；或约550纳米至约600纳米；或约600纳米至约650纳米；或约650纳米至约700纳米；或约700纳米至约750纳米；或约750纳米至约800纳米；或约800纳米至约850纳米；或约850纳米至约900纳米；或约900纳米至约950纳米；或约950纳米至约1000纳米。
在一些实施方案中，聚合物层20具有以下厚度：约1微米至约1.5微米；或约1.5微米至约5微米；或约5微米至约10微米；或约10微米至约15微米；或约15微米至约20微米；或约20微米至约25微米；或约25微米至约30微米；或约30微米至约35微米；或约35微米至约40微米；或约40微米至约45微米；或约45微米至约50微米；或约50微米至约55微米；或约55微米至约60微米；或约60微米至约65微米；或约65微米至约70微米；或约70微米至约75微米；或约75微米至约80微米；或约80微米至约85微米；或约85微米至约90微米；或约90微米至约95微米；或约95微米至约100微米。
在一个方面，聚合物层20中的含儿茶酚的聚合物或低聚物包括聚儿茶酚苯乙烯(PCS)。
在一些实施方案中，PCS包含约15％儿茶酚至约50％儿茶酚。在一些实施方案中，PCS包含约20％儿茶酚至约40％儿茶酚。在一些实施方案中，PCS包含约25％儿茶酚至约35％儿茶酚。在一些实施方案中，PCS包含约25％儿茶酚。在一些实施方案中，PCS包含约35％儿茶酚。
在一些实施方案中，PCS包含约20％儿茶酚至约22％儿茶酚；或约22％儿茶酚至约24％儿茶酚；或约24％儿茶酚至约26％儿茶酚；或约26％儿茶酚至约28％儿茶酚；或约28％儿茶酚至约30％儿茶酚；或约30％儿茶酚至约32％儿茶酚；或约32％儿茶酚至约34％儿茶酚；或约34％儿茶酚至约36％儿茶酚；或约36％儿茶酚至约38％儿茶酚；或约38％儿茶酚至约40％儿茶酚。
在一个方面，聚合物层20是连续层。在一个方面，聚合物层20是非连续层。在一个方面，聚合物层20是图案化层或纹理化层。
在一个方面，本公开涉及设置在基底10的表面上的本文所述的聚合物层20。在一些实施方案中，基底10包含塑料、金属、矿物质、复合材料、玻璃、硅烷、混凝土、陶瓷、木材、再造木材、沥青、煤焦油、焦油、柏油、纸、熔融材料或凝聚材料；并且其中基底是湿的、干燥的、半湿的或微湿的。
在一些实施方案中，基底10是湿的。在一些实施方案中，基底10是干燥的。在一些实施方案中，基底10是半湿的。在一些实施方案中，基底10是微湿的。
在一些实施方案中，可在设置聚合物层之前处理基底10的表面。在一些实施方案中，基底10的表面被阳极化。在一些实施方案中，基底10的表面被磷化。
在一些实施方案中，基底10包含金属。在一些实施方案中，金属是Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、W、Zr、Al、Au、Ag或它们的组合，或这些金属中的任一者的合金、共混物或氧化物。
在一些实施方案中，金属是Ti、包含Ti的合金、包含Ti的共混物或包含Ti的氧化物。在一些实施方案中，金属是V、包含V的合金、包含V的共混物或包含V的氧化物。在一些实施方案中，金属是Cr、包含Cr的合金、包含Cr的共混物或包含Cr的氧化物。在一些实施方案中，金属是Mn、包含Mn的合金、包含Mn的共混物或包含Mn的氧化物。在一些实施方案中，金属是Fe、包含Fe的合金、包含Fe的共混物或包含Fe的氧化物。在一些实施方案中，金属是Ni、包含Ni的合金、包含Ni的共混物或包含Ni的氧化物。在一些实施方案中，金属是Ni、包含Ni的合金、包含Ni的共混物或包含Ni的氧化物。在一些实施方案中，金属是Cu、包含Cu的合金、包含Cu的共混物或包含Cu的氧化物。在一些实施方案中，金属是W、包含W的合金、包含W的共混物或包含W的氧化物。在一些实施方案中，金属是Zr、包含Zr的合金、包含Zr的共混物或包含Zr的氧化物。在一些实施方案中，金属是Al、包含Al的合金、包含Al的共混物或包含Al的氧化物。在一些实施方案中，金属是Au、包含Au的合金、包含Au的共混物或包含Au的氧化物。在一些实施方案中，金属是Ag、包含Ag的合金、包含Ag的共混物或包含Ag的氧化物。
在一些实施方案中，基底10包含含铝或钢的金属。在一些实施方案中，铝或钢是干燥的。在一些实施方案中，铝或钢是湿的。在一些实施方案中，铝或钢是半湿的。在一些实施方案中，铝或钢是微湿的。
在一些实施方案中，铝包括阳极化铝。在一些实施方案中，钢包括磷酸盐钢。
在一些实施方案中，基底10包含塑料。在一些实施方案中，基底10包含矿物质。在一些实施方案中，基底10包含陶瓷。在一些实施方案中，基底10包含玻璃。在一些实施方案中，基底10包含硅烷。在一些实施方案中，基底10包含混凝土。在一些实施方案中，基底10包含复合材料。在一些实施方案中，基底10包含陶瓷。在一些实施方案中，基底10包含木材。在一些实施方案中，基底10包含再生木材。在一些实施方案中，基底10包含沥青。在一些实施方案中，基底10包含煤焦油。在一些实施方案中，基底10包含焦油。在一些实施方案中，基底10包含柏油。在一些实施方案中，基底10包含纸。在一些实施方案中，基底10包含熔融材料。在一些实施方案中，基底10包含凝聚材料。
已根据基底上的薄膜描述了本发明的实施方案。在一个实施方案中，本发明涉及在多孔基底上涂覆薄膜。换句话说，可将薄膜涂覆到多孔表面的可用表面上，其包括在这种多孔结构的外表面上以及多孔基底内的孔和曲折通道上进行涂覆。薄膜可能仅部分地涂覆多孔基底的孔内的可用内表面。本发明还涉及此类多孔基底的涂层，其中粘度、表面张力和疏水性改变添加剂用于增加此类多孔基底的可用内表面。
在一个方面，本公开涉及与聚合物基质30接触的本文所述的聚合物层20。在一些实施方案中，聚合物基质30是本体粘合剂、密封剂、涂料、墨、压敏粘合剂(PSA)、复合材料或膜。
在一些实施方案中，聚合物基质30是本体粘合剂。在一些实施方案中，聚合物基质30是密封剂。在一些实施方案中，聚合物基质30是涂料。在一些实施方案中，聚合物基质30是墨。在一些实施方案中，聚合物基质30是压敏粘合剂(PSA)。在一些实施方案中，聚合物基质30是复合材料。在一些实施方案中，聚合物基质30是膜。
在一些实施方案中，聚合物基质30包含聚酯。在一些实施方案中，聚合物基质30包含聚氨酯。在一些实施方案中，聚合物基质30包含酚。在一些实施方案中，聚合物基质30包含环氧树脂、丙烯酸或硅烷。在一些实施方案中，聚合物基质30包含环氧树脂。在一些实施方案中，聚合物基质30包含丙烯酸。在一些实施方案中，聚合物基质30包含硅烷。在一些实施方案中，聚合物基质30包含硅氧烷。
在一些实施方案中，聚合物基质30是连续层。在一些实施方案中，聚合物基质30是非连续层。在一些实施方案中，聚合物基质30是图案化层或纹理化层。
在一些实施方案中，聚合物层20和聚合物基质30形成互穿聚合物网络(IPN)。如本文所用，IPN被认为是指至少两种聚合物网络，它们在分子尺度上至少部分地交错但彼此不共价键合，除非化学键断裂，否则不能分离。
在一些实施方案中，聚合物层20和聚合物基质30形成半互穿聚合物网络(SIPN)。如本文所用，SIPN被认为是指一种或多种聚合物网络和一种或多种直链或支链聚合物，其特征在于网络中的至少一种网络在分子尺度上被直链或支链大分子中的至少一些大分子渗透。
在一些实施方案中，聚合物层20和聚合物基质30形成顺序互穿聚合物网络(SeIPN)。如本文所用，SeIPN被认为是指通过以下方法制备的互穿聚合物网络：其中在形成第一组分网络之后形成第二组分网络。
在一些实施方案中，聚合物层20和聚合物基质30形成顺序半互穿聚合物网络(SSeIPN)。如本文所用，SSeIPN被认为是指通过以下方法制备的聚合物网络：其中形成直链或支链组分之后完成导致形成网络的反应，或反之亦然。
在一些实施方案中，第二基底50设置在聚合物基质30上。在一些实施方案中，第二基底50设置在聚合物基质30上并与其接触。在一些实施方案中，第二聚合物层20设置在聚合物基质30和第二基底50之间。
在一个方面，本公开涉及制备基底的方法，这些方法包括将本文所述的聚合物层20设置在基底10的表面上。设置本文所述的聚合物层20的方法不受特别限制并且将被本领域技术人员所认识。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括通过旋涂、浸涂、喷涂、喷墨印刷、流涂、刷涂、擦拭等将聚合物层20设置在基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括通过旋涂将聚合物层20设置在基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括通过浸涂将聚合物层20设置在基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括通过喷涂将聚合物层20设置在基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括通过喷墨印刷将聚合物层20设置在基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括通过流涂将聚合物层20设置在基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括通过刷涂将聚合物层20设置在基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括通过擦拭将聚合物层20设置在基底10上。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括将聚合物层20设置在基底10上，其中聚合物层20作为溶液施加到基底10上。在一些实施方案中，溶液包含约0.001重量％至约10重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物。在一些实施方案中，溶液包含约0.01重量％至约5重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物。在一些实施方案中，溶液包含约0.01重量％至约1重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物。在一些实施方案中，溶液包含约0.1重量％至约1重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物。
在一些实施方案中，溶液包含约0.001重量％至约0.005重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.005重量％至约0.01重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.01重量％至约0.02重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.02重量％至约0.03重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.03重量％至约0.04重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.04重量％至约0.05重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.05重量％至约0.06重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.06重量％至约0.07重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.07重量％至约0.08重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.08重量％至约0.09重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.09重量％至约0.1重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.1重量％至约0.11重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.11重量％至约0.12重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.12重量％至约0.13重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.13重量％至约0.14重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.14重量％至约0.15重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.15重量％至约0.2重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.2重量％至约0.25重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.25重量％至约0.3重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.3重量％至约0.35重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.35重量％至约0.4重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.4重量％至约0.45重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.45重量％至约0.5重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.5重量％至约0.75重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约0.75重量％至约1重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约1.25重量％至约1.5重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约1.5重量％至约1.75重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物；或约1.75重量％至约2重量％的含儿茶酚的聚合物或低聚物。
在一些实施方案中，溶液中使用的含儿茶酚的聚合物或低聚物是聚-儿茶酚苯乙烯(PCS)。在一些实施方案中，溶液包含约0.001重量％至约10重量％的PCS。在一些实施方案中，溶液包含约0.01重量％至约5重量％的PCS。在一些实施方案中，溶液包含约0.01重量％至约1重量％的PCS。在一些实施方案中，溶液包含约0.1重量％至约1重量％的PCS。
在一些实施方案中，溶液包含约0.001重量％至约0.005重量％的PCS；或约0.005重量％至约0.01重量％的PCS；或约0.01重量％至约0.02重量％的PCS；或约0.02重量％至约0.03重量％的PCS；或约0.03重量％至约0.04重量％的PCS；或约0.04重量％至约0.05重量％的PCS；或约0.05重量％至约0.06重量％的PCS；或约0.06重量％至约0.07重量％的PCS；或约0.07重量％至约0.08重量％的PCS；或约0.08重量％至约0.09重量％的PCS；或约0.09重量％至约0.1重量％的PCS；或约0.1重量％至约0.11重量％的PCS；或约0.11重量％至约0.12重量％的PCS；或约0.12重量％至约0.13重量％的PCS；或约0.13重量％至约0.14重量％的PCS；或约0.14重量％至约0.15重量％的PCS；或约0.15重量％至约0.2重量％的PCS；或约0.2重量％至约0.25重量％的PCS；或约0.25重量％至约0.3重量％的PCS；或约0.3重量％至约0.35重量％的PCS；或约0.35重量％至约0.4重量％的PCS；或约0.4重量％至约0.45重量％的PCS；或约0.45重量％至约0.5重量％的PCS；或约0.5重量％至约0.75重量％的PCS；或约0.75重量％至约1重量％的PCS；或约1.25重量％至约1.5重量％的PCS；或约1.5重量％至约1.75重量％的PCS；或约1.75重量％至约2重量％的PCS。
在一些实施方案中，溶液还包含用于溶解含儿茶酚的聚合物或低聚物的水性溶剂或有机溶剂。在一些实施方案中，有机溶剂是丙酮、甲苯、氯仿、二氯甲烷(DCM)、乙酸乙酯、甲基乙基酮(MEK)或它们的组合。
在一些实施方案中，有机溶剂是丙酮。在一些实施方案中，有机溶剂是甲苯。在一些实施方案中，有机溶剂是氯仿。在一些实施方案中，有机溶剂是二氯甲烷(DCM)。在一些实施方案中，有机溶剂是乙酸乙酯。在一些实施方案中，有机溶剂是甲基乙基酮(MEK)。在一些实施方案中，有机溶剂是丙酮和甲苯的组合。在一些实施方案中，有机溶剂是丙酮，并且含儿茶酚的聚合物或低聚物是PCS。在一些实施方案中，有机溶剂是甲苯，并且含儿茶酚的聚合物或低聚物是PCS。在一些实施方案中，有机溶剂是丙酮和甲苯的组合，并且含儿茶酚的聚合物或低聚物是PCS。
溶液的pH不受特别限制。在一些实施方案中，溶液的pH为约3；或约3.5；或约4；或约4.5；或约5；或约5.5；或约6；或约6.5；或约7；或约7.5；或约8；或约8.5；或约9；或约9.5；或约10；或约10.5；或约11。
在一些实施方案中，溶液的pH为约3-3.5；或约3.5-4；或约4-4.5；或约4.5-5；或约5-5.5；或约5.5-6；或约6-6.5；或约6.5-7；或约7-7.5；或约7.5-8；或约8-8.5；或约8.5-9；或约9-9.5；或约9.5-10；或约10-10.5；或约10.5-11。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括将聚合物层20设置在基底10上，其中基底10包含塑料、金属、矿物质、复合材料、玻璃、硅烷、混凝土、陶瓷、木材、再造木材、沥青、煤焦油、焦油、柏油、纸、熔融材料或凝聚材料；并且其中基底是湿的、干燥的、半湿的或微湿的。
在一些实施方案中，制备基底10的方法包括将聚合物层20设置在包含塑料的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含金属的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含矿物质的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含复合材料的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含玻璃的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含硅烷的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含混凝土的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含陶瓷的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含木材的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含再造木材的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含沥青的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含煤焦油的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含焦油的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层设置在包含柏油的基底上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含纸的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含熔融材料的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含凝聚材料的基底10上。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括将聚合物层20设置在湿基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在干燥基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在半湿基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在微湿基底10上。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括在设置本文所述的聚合物层之前处理基底10的表面。在一些实施方案中，这些方法包括在设置聚合物层之前将基底10的表面阳极化。在一些实施方案中，这些方法包括在设置聚合物层之前将基底10的表面磷化。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括将聚合物层20设置在包含金属的基底10上。在一些实施方案中，金属是Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、W、Zr、Al或它们的组合，或这些金属中的任一者的合金、共混物或氧化物。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括将聚合物层20设置在包含Ti、包含Ti的合金、包含Ti的共混物或包含Ti的氧化物的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含V、包含V的合金、包含V的共混物或包含V的氧化物的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含Cr、包含Cr的合金、包含Cr的共混物或包含Cr的氧化物的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含Mn、包含Mn的合金、包含Mn的共混物或包含Mn的氧化物的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含Fe、包含Fe的合金、包含Fe的共混物或包含Fe的氧化物的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含Ni、包含Ni的合金、包含Ni的共混物或包含Ni的氧化物的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含Ni、包含Ni的合金、包含Ni的共混物或包含Ni的氧化物的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含Cu、包含Cu的合金、包含Cu的共混物或包含Cu的氧化物的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含W、包含W的合金、包含W的共混物或包含W的氧化物的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含Zr、包含Zr的合金、包含Zr的共混物或包含Zr的氧化物的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含Al、包含Al的合金、包含Al的共混物或包含Al的氧化物的基底10上。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括将聚合物层20设置在包含铝或钢的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含干燥铝或干燥钢的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含半湿铝或半湿钢的基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物层20设置在包含微湿铝或微湿钢的基底10上。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括将聚合物层20设置在包含阳极化铝的基底10上。在一些实施方案中，制备基底的方法包括将聚合物层20设置在包含磷化钢的基底10上。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括在干燥环境中将聚合物层20设置在基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括在周围环境中将聚合物层20设置在基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括在潮湿环境中将聚合物层20设置在基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括在含水环境中将聚合物层20设置在基底10上。在一些实施方案中，这些方法包括在水下环境中将聚合物层20设置在基底10上。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括将聚合物层20作为连续层设置在基底10上。在一些实施方案中，制备基底的方法包括将聚合物层20作为非连续层设置在基底10上。在一些实施方案中，制备基底的方法包括将聚合物层20作为图案化层或纹理化层设置在基底10上。
在一个方面，本公开涉及制备基底的方法，这些方法包括将本文所述的聚合物层20设置在基底10的表面上，并且还包括将聚合物基质30设置在聚合物层20上。设置本文所述的聚合物基质30的方法不受特别限制并且将被本领域技术人员所认识。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括通过旋涂、浸涂、喷涂、喷墨印刷、流涂、刷涂、擦拭等将聚合物基质30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括通过旋涂将聚合物基质30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括通过浸涂将聚合物基质30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括通过喷涂将聚合物基质30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括通过喷墨印刷将聚合物基质30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括通过流涂将聚合物基质30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括通过刷涂将聚合物基质30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括通过擦拭将聚合物基质30设置在聚合物层20上。
在一些实施方案中，聚合物基质30是本体粘合剂、密封剂、涂料、墨、压敏粘合剂(PSA)、复合材料或膜。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括将本体粘合剂30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括将密封剂30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括将涂料30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括将墨30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括将压敏粘合剂(PSA)30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括将复合材料30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括将膜30设置在聚合物层20上。
在一些实施方案中，聚合物基质30包含聚酯、聚氨酯、酚、环氧树脂、丙烯酸、硅烷或硅氧烷。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括将聚酯设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚氨酯设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括将酚设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括将环氧树脂、丙烯酸或硅烷设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括将环氧树脂设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括将丙烯酸设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括将硅烷设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括将硅氧烷设置在聚合物层20上。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括在干燥环境中将聚合物基质30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括在周围环境中将聚合物基质30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括在潮湿环境中将聚合物基质30设置在聚合物层上。在一些实施方案中，这些方法包括在含水环境中将聚合物基质30设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括在水下环境中将聚合物基质30设置在聚合物层20上。
在一些实施方案中，制备基底的方法包括将聚合物基质30作为连续层设置在基底上的聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物基质30作为非连续层设置在聚合物层20上。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物基质30作为图案化层或纹理化层设置在聚合物层20上。
在一些实施方案中，用于将聚合物基质30设置为非连续层或用于将聚合物层20设置为非连续层的方法包括以有序图案或随机图案设置层。
在一些实施方案中，有序图案包括条、网格、同心圆或点图案。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物基质30和/或聚合物层20设置为条。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物基质30和/或聚合物层20设置为网格。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物基质30和/或聚合物层20设置为同心圆。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物基质30和/或聚合物层20设置为点图案。
在一些实施方案中，这些方法包括随机地设置聚合物基质30和/或聚合物层20。
聚合物基质30和/或聚合物层20可以特定形状或以无定形方式设置。在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物基质30和/或聚合物层20设置为点、圆、正方形、矩形、五边形、六边形；或为无定形的。
在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20被成形为点。在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20被成形为圆。在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20被成形为椭圆形。在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20被成形为三角形。在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20被成形为正方形。在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20被成形为矩形。在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20被成形为五边形。
在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20被成形为六边形。
在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20是无定形的。
在一些实施方案中，这些方法包括将聚合物基质30和/或聚合物层20设置为网格线、十字交叉线、无规线、同心圆、偏心圆、意大利面条图案和平条。
在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20被成形为网格线。在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20被成形为十字交叉线。在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20被成形无规线。在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20被成形为同心圆。在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20被成形为偏心圆。在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20被成形为意大利面条图案。在一个实施方案中，聚合物基质30和/或聚合物层20被成形为平条。
在一个方面，本公开涉及一种层状结构，该层状结构包括本文所述的聚合物层20。
在一个方面，本公开涉及一种层状结构，该层状结构包括设置在基底10上的本文所述的聚合物层20。
在一个方面，本发明涉及一种层状结构，该层状结构包括设置在基底10和聚合物基质30之间的本文所述的聚合物层20。
在一个方面，本公开涉及一种层状结构，该层状结构包括设置在基底10和聚合物基质30之间的本文所述的聚合物层20，并且还包括设置在聚合物基质30上的第二基底50。
在一个方面，本发明涉及一种层状结构，该层状结构包括设置在基底10和聚合物基质30之间的本文所述的聚合物层20，并且还包括设置在聚合物基质30上的第二聚合物层20。
在一个方面，本公开涉及一种层状结构，该层状结构包括设置在基底10和聚合物基质30之间的本文所述的聚合物层20，并且还包括设置在第二基底50和聚合物基质30之间的第二聚合物层20。
在一个方面，本公开涉及一种制品，该制品包括本文所述的聚合物层20。
在一个方面，本公开涉及一种制品，该制品包括设置在基底10上的本文所述的聚合物层20。
在一个方面，本公开涉及一种制品，该制品包括设置在基底10和聚合物基质30之间的本文所述的聚合物层20。
在一个方面，本公开涉及一种制品，该制品包括设置在基底10和聚合物基质30之间的本文所述的聚合物层20，并且还包括设置在聚合物基质30上的第二基底50。
在一个方面，本公开涉及一种制品，该制品包括设置在基底10和聚合物基质30之间的本文所述的聚合物层20，并且还包括设置在聚合物基质30上的第二聚合物层20。
在一个方面，本公开涉及一种制品，该制品包括设置在基底10和聚合物基质30之间的本文所述的聚合物层20，并且还包括设置在第二基底50和聚合物基质30之间的第二聚合物层20。
提供了以下实施例以说明本公开内描述的一些概念。尽管认为实施例提供了实施方案，但不应认为其限制本文所述的更一般的实施方案。
实施例
实施例1-基于聚(儿茶酚-苯乙烯)(PCS)的底漆对在干燥钢和干燥铝上的双组分 异氰酸酯(聚氨酯)粘合剂性能的影响
将环氧树脂(聚(双酚A-共-表氯醇))以不同浓度(1％、5％和10％)添加到PCS底漆中并单独测试树脂的性能。然后将环氧树脂催化剂(1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷)以1:100(催化剂比PCS)的浓度单独添加到PCS底漆中。将浓度为10％(相对于PCS)的环氧树脂和浓度为1％(相对于PCS)的催化剂一起添加到底漆制剂中。如下制备F0043和F0044的原液溶液：
·F0043-原液0.1重量％的聚(双酚A-共-表氯醇)于甲苯中
·F0044-原液0.1重量％的1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷于甲苯中。
制备四种底漆溶液(F0046、F0047、F0048、F0053)。使用干燥钢和干燥铝作为基底，在两种不同类型的环氧树脂粘合剂上测试底漆溶液。制备并清洁120个干燥钢样品和120个干燥铝样品。将底漆溶液施加到干燥钢样品和干燥铝样品上，并在施加环氧树脂1或环氧树脂2之前静置24小时。所用底漆的细节描述于下表1中。
表1–实施例1的底漆
测试使用钢(A366-1008)、铝(5086)的单搭接接头粘结金属试样(ASTM D1002)。含环氧树脂1和环氧树脂2的干燥钢和干燥铝的平均搭接剪切强度(PSI)的结果示于下表2中。干燥钢的结果(图2)和干燥铝的结果(图3)也以图形格式显示。表2中结果的标准偏差示于下表3中。
表2–干燥钢和干燥铝的平均搭接剪切强度(PSI)
表3–表2中结果的标准偏差
实施例2-基于PCS的底漆对在铝、阳极化铝和钢上的异氰酸酯(聚氨酯)粘合剂性 能的影响
该实验的目的是测试PCS底漆与异氰酸酯(聚氨酯)粘合剂的性能。测试使用钢(A366-1008)、铝(5086)和阳极化铝的单搭接接头粘结金属试样(ASTM D1002)。将样品在干燥和水下环境中粘结。测试使用含不同儿茶酚含量(25％和35％)的两种不同PCS聚合物的各种底漆。对于每种聚合物，测试丙酮中1％(按重量计)和0.1％(按重量计)PCS的浓度。对于对照，测试不含底漆的搭接剪切试样和含0.1％聚苯乙烯底漆的搭接剪切试样。通过比较使每个粘结失效所需的力，确定PCS底漆对总粘结强度的影响。
通过用丙酮(铝和阳极化铝)或甲苯(钢)擦拭来清洁金属样品(4英寸×1英寸)。测试5种单独的底漆溶液(加上不使用底漆的对照)。所用底漆的细节描述于下表4中。
表4–实施例2的底漆
配方ID 配方描述 制备
F0002 0.1％聚苯乙烯 将0.1g聚苯乙烯添加到100ml丙酮中
F0009 1％PCS(25％儿茶酚) 向10ml丙酮中添加0.1g PCS(25％儿茶酚)
F0012 0.1％PCS(25％儿茶酚) 向1ml F0009中添加9ml丙酮
F0010 1％PCS(35％儿茶酚) 向10ml丙酮中添加0.1g PCS(35％儿茶酚)
F0011 0.1％PCS(35％儿茶酚) 向1ml F0010中添加9ml丙酮
通过将0.1ml底漆溶液施加到每个单独的金属样品上(与粘合剂接触的两侧被涂底漆)来对样品涂底漆，使用塑料移液管将溶液铺展在金属样品上以均匀地分布。使溶剂蒸发，在表面上留下底漆的薄膜。
涂底漆之后，使样品在粘结前静置24小时。为了进行粘结，使用木制涂敷棒施加异氰酸酯粘合剂(Loctite 8x)。将粘合剂铺展在1"(英寸)区域上，然后将第二样品粘附到第一样品上，导致1"×1"的重叠。将样品干燥制备或在水下粘结。在水下粘结的情况下，将粘合剂施加到水线下的金属样品上。使样品固化(干燥样品在空气中，水下样品在水中)，然后在拉伸强度测量装置中牵拉以测量破坏粘结所需的力。根据ASTM D1002对样品进行牵拉。
干燥铝、干燥阳极化铝和干燥钢的平均拉伸强度(PSI)的结果示于下表5中。结果也以图形格式显示(图4)。表5中结果的标准偏差示于下表6中。
表5–干燥粘结的平均拉伸强度(PSI)
配方ID 配方描述 铝 阳极化铝 钢
无 无 604.90 598.80 846.30
F0002 0.1％聚苯乙烯 188.60 355.10 372.50
F0009 1％(25％儿茶酚) 631.40 822.70 837.20
F0012 0.1％(25％儿茶酚) - 770.90 -
F0010 1％(35％儿茶酚) 986.20 842.40 1,087.30
F0011 0.1％(35％儿茶酚) 1,006.90 912.30 871.90
表6–表5中结果的标准偏差
配方ID 铝 阳极化铝 钢
无 47.0 155.0 129.0
F0002 33.0 36.0 159.0
F0009 353.0 241.0 210.0
F0012 0.0 199.0 0.0
F0010 161.0 95.0 175.0
F0011 368.0 166.0 81.8
湿铝、湿阳极化铝和湿钢的平均拉伸强度(PSI)的结果示于下表7中。结果也以图形格式显示(图5)。表7中结果的标准偏差示于下表8中。
表7–湿粘结的平均拉伸强度(PSI)
配方ID 配方描述 铝 阳极化铝 钢
无 无 309.3 303.7 294.2
F0002 0.1％聚苯乙烯 47.4 208.3 227.7
F0009 1％(25％儿茶酚) 623.3 752.2 518.2
F0012 0.1％(25％儿茶酚) 463.2 598.3 667.0
F0010 1％(35％儿茶酚) 488.9 708.1 620.7
F0011 0.1％(35％儿茶酚) 227.0 505.7 766.4
表8–表7中结果的标准偏差
配方ID 铝 阳极化铝 钢
无 34.4 108.0 174.8
F0002 44.0 54.9 95.2
F0009 125.2 55.0 90.0
F0012 57.7 88.9 47.4
F0010 86.2 90.7 103.6
F0011 120.5 132.9 81.8
实施例3-基于PCS的底漆中的添加剂对在铝、阳极化铝和钢上的异氰酸酯(聚氨 酯)粘合剂性能的影响
该实验的目的是测试含和不含各种添加剂的PCS底漆与异氰酸酯(聚氨酯)粘合剂的性能。测试使用钢(A366-1008)、铝(5086)和阳极化铝的单搭接接头粘结金属试样(ASTMD1002)。将样品在干燥(仅用于干燥样品的钢)和水下环境(所有三种金属)中粘结。测试添加到我们的PCS基础底漆中的三种化合物(1,6-己二醇、来自King Industries的聚氨酯催化剂(K-Cat 6212)和1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)。测试每种添加剂本身，然后在单个底漆制剂中与己二醇与每种催化剂化合物组合并再次测试。对于干燥钢样品，使用作为所有儿茶酚底漆的基础的0.1％(35％儿茶酚)PCS底漆溶液。对于湿样品，使用作为所有儿茶酚底漆的基础的0.1％(25％儿茶酚)PCS底漆溶液。对于对照，使用不含底漆的搭接剪切试样和含0.1％聚苯乙烯底漆的搭接剪切试样。通过比较使每个粘结失效所需的力，可确定含和不含添加剂的PCS底漆对总粘结强度的影响。
通过用丙酮(铝和阳极化铝)或甲苯(钢)擦拭来清洁金属样品(4英寸×1英寸)。测试5种单独的底漆溶液(加上不使用底漆的对照)。所用底漆的细节描述于下表9(干燥底漆)和表10(湿底漆)中。
表9–实施例3的干燥底漆
表10–实施例3的湿底漆
通过将0.1ml底漆溶液施加到每个单独的金属样品上(与粘合剂接触的两侧被涂底漆)来对样品涂底漆，使用塑料移液管将溶液铺展在金属样品上以均匀地分布。使溶剂蒸发，在表面上留下底漆的薄膜。
涂底漆之后，使样品在粘结前静置24小时。为了进行粘结，使用木制涂敷棒施加异氰酸酯粘合剂(Loctite 8x)。将粘合剂铺展在1"(英寸)区域上，然后将第二样品粘附到第一样品上，导致1"×1"的重叠，然后在固化期间将其夹在一起。将样品干燥制备或在水下粘结。在水下粘结的情况下，将粘合剂施加到水线下的金属样品上。使样品固化(干燥样品在空气中，水下样品在水中)，然后在拉伸强度测量装置中牵拉以测量破坏粘结所需的力。根据ASTM D1002对样品进行牵拉。
干燥钢的平均搭接剪切强度(PSI)的结果示于下表11中。结果也以图形格式显示(图6)。表11中结果的标准偏差示于下表12中。
表11–干燥钢的平均搭接剪切强度(PSI)
配方ID 配方描述 钢
无 无 687.9
F0002 0.1％聚苯乙烯 403.1
F0011 0.1％PCS(35％) 809.2
F0058 0.1％PCS(35％)+K-CAT 6212 1074.5
F0059 0.1％PCS(35％)+DABCO 1163.5
F0060 0.1％PCS(35％)+己二醇 1170.7
F0061 0.1％PCS(35％)+K-CAT 6212+己二醇 907.7
F0062 0.1％PCS(35％)+DABCO+己二醇 1091.7
表12–表11中结果的标准偏差
配方ID 钢
无 121.6
F0002 80.2
F0011 294.6
F0058 98.0
F0059 128.3
F0060 164.0
F0061 147.8
F0062 84.0
湿铝、湿阳极化铝和湿钢的平均搭接剪切强度(PSI)的结果示于下表13中。结果也以图形格式显示(图7)。表13中结果的标准偏差示于下表14中。
表13–湿粘结的平均搭接剪切强度
配方ID 配方描述 铝 阳极化铝 钢
无 无 275.8 455.3 323.2
F0002 0.1％聚苯乙烯 143.3 240.1 196.1
F0012 0.1％PCS(25％) 474.0 692.8 552.1
F0063 0.1％PCS(25％)+K-CAT 6212 483.4 677.4 584.5
F0064 0.1％PCS(25％)+DABCO 589.3 634.3 598.6
F0065 0.1％PCS(25％)+己二醇 465.1 692.8 544.8
F0066 0.1％PCS(25％)+K-CAT 6212+己二醇 747.6 763.3 621.4
F0067 0.1％PCS(25％)+DABCO+己二醇 726.2 706.5 557.2
表14–表13中结果的标准偏差
配方ID 铝 阳极化铝 钢
无 78.9 31.3 63.2
F0002 20.9 29.8 36.5
F0012 55.8 47.4 64.7
F0063 112.8 42.1 53.9
F0064 35.7 70.6 71.5
F0065 50.1 96.7 106.5
F0066 124.7 88.7 76.4
F0067 59.7 98.1 164.3
实施例4-基于PCS的底漆对双组分聚氨酯粘合剂性能的影响
该实验的目的是测试PCS底漆与双组分聚氨酯粘合剂的性能。测试使用钢(A366-1008)、铝(5086)和阳极化铝的单搭接接头粘结金属试样(ASTM D1002)。将样品在干燥和水下环境中粘结。测试使用含不同儿茶酚含量(25％和35％)的两种不同PCS聚合物的各种底漆。对于每种聚合物，测试丙酮中0.1％(重量)PCS的浓度。对于对照，测试不含底漆的搭接剪切试样和含0.1％聚苯乙烯底漆的搭接剪切试样。通过比较使每个粘结失效所需的力，可确定PCS底漆对总粘结强度的影响。
通过用丙酮(铝和阳极化铝)或甲苯(钢)擦拭来清洁金属样品(4英寸×1英寸)。测试3种单独的底漆溶液(加上不使用底漆的对照)。所用底漆的细节描述于下表15中。
表15–实施例4的底漆
配方ID 配方描述 制备
F0002 0.1％聚苯乙烯 将0.1g聚苯乙烯添加到100ml丙酮中
F0011 0.1％PCS(35％儿茶酚) 向10ml丙酮中添加0.01g PCS(35％儿茶酚)
F0012 0.1％PCS(25％儿茶酚) 向10ml丙酮中添加0.01g PCS(25％儿茶酚)
通过将0.1ml底漆溶液施加到每个单独的金属样品上(与粘合剂接触的两侧被涂底漆)来对样品涂底漆，使用塑料移液管将溶液铺展在金属样品上以均匀地分布。使溶剂蒸发，在表面上留下底漆的薄膜。
涂底漆之后，使样品在粘结前静置24小时。为了进行粘结，使用木制涂敷棒施加双组分聚氨酯粘合剂(Loctite UK U-09FL)。将粘合剂铺展在1"(英寸)区域上，然后将第二样品粘附到第一样品上，导致1"×1"的重叠，然后在固化期间将其夹在一起。将样品干燥制备或在水下粘结。在水下粘结的情况下，将粘合剂施加到水线下的金属样品上。使样品固化(干燥样品在空气中，水下样品在水中)，然后在拉伸强度测量装置中牵拉以测量破坏粘结所需的力。根据ASTM D1002对样品进行牵拉。
干燥铝、干燥阳极化铝和干燥钢的平均拉伸强度(PSI)的结果示于下表16中。结果也以图形格式显示(图8)。表16中结果的标准偏差示于下表17中。
表16–干燥表面的平均拉伸强度(PSI)
配方ID 配方描述 铝 阳极化铝 钢
无 无 432.4 477.2 775.1
F0002 0.1％聚苯乙烯 410.7 566.4 757.0
F0011 0.1％PCS(35％儿茶酚) 631.5 673.3 832.4
F0012 0.1％PCS(25％儿茶酚) 656.6 697.5 885.9
表17–表16中结果的标准偏差
配方ID 铝 阳极化铝 钢
无 23.9 88.5 59.3
F0002 36.8 131.0 50.8
F0011 47.9 93.9 109.6
F0012 47.0 56.7 94.3
湿铝、湿阳极化铝和湿钢的平均拉伸强度(PSI)的结果示于下表18中。结果也以图形格式显示(图9)。表18中结果的标准偏差示于下表19中。
表18–湿表面的平均拉伸强度(PSI)
配方ID 配方描述 铝 阳极化铝 钢
无 无 83.9 161.8 90.1
F0002 0.1％聚苯乙烯 62.5 141.4 96.6
F0011 0.1％PCS(35％儿茶酚) 192.2 205.2 200.3
F0012 0.1％PCS(25％儿茶酚) 176.6 279.2 222.5
表19–表18中结果的标准偏差
配方ID 铝 阳极化铝 钢
无 60.2 37.6 22.0
F0002 51.8 10.4 18.2
F0011 101.2 21.4 19.1
F0012 50.2 88.2 38.7
实施例5-基于PCS的底漆的添加剂对双组分聚氨酯粘合剂性能的影响
该实验的目的是测试含和不含各种添加剂的PCS底漆与双组分聚氨酯粘合剂的性能。测试使用钢(A366-1008)、铝(5086)和阳极化铝的单搭接接头粘结金属试样(ASTMD1002)。由于该粘合剂在水下环境中的性能差，样品仅在干燥条件下粘结。测试添加到我们的PCS基础底漆中的三种化合物(1,6-己二醇、来自King Industries的聚氨酯催化剂(K-Cat 6212)和1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)。测试每种添加剂本身，然后在单个底漆制剂中与己二醇与每种催化剂化合物组合并再次测试。使用作为所有儿茶酚底漆的基础的0.1％(25％儿茶酚)PCS底漆溶液。对于对照，测试不含底漆的搭接剪切试样和含0.1％聚苯乙烯底漆的搭接剪切试样。通过比较使每个粘结失效所需的力，可确定含和不含添加剂的PCS底漆对总粘结强度的影响。
通过用丙酮(铝和阳极化铝)或甲苯(钢)擦拭来清洁金属样品(4英寸×1英寸)。测试7种单独的底漆溶液(加上不使用底漆的对照)。所用底漆的细节描述于下表20中。
表20–实施例5的底漆
通过将0.1ml底漆溶液施加到每个单独的金属样品上(与粘合剂接触的两侧被涂底漆)来对样品涂底漆，使用塑料移液管将溶液铺展在金属样品上以均匀地分布。使溶剂蒸发，在表面上留下底漆的薄膜。
涂底漆之后，使样品在粘结前静置24小时。为了进行粘结，使用木制涂敷棒施加双组分聚氨酯粘合剂(Loctite UK U-09FL)。将粘合剂铺展在1"(英寸)区域上，然后将第二样品粘附到第一样品上，导致1"×1"的重叠，然后在固化期间将其夹在一起。将样品干燥制备或在水下粘结。在水下粘结的情况下，将粘合剂施加到水线下的金属样品上。使样品固化(干燥样品在空气中，水下样品在水中)，然后在拉伸强度测量装置中牵拉以测量破坏粘结所需的力。根据ASTM D1002对样品进行牵拉。
干燥铝、干燥阳极化铝和干燥钢的平均搭接剪切强度(PSI)的结果示于下表21中。结果也以图形格式显示(图10)。表21中结果的标准偏差示于下表22中。
表21–干燥表面的平均搭接剪切强度(PSI)
配方ID 配方描述 铝 阳极化铝 钢
无 无 378.0 472.0 616.0
F0002 0.1％聚苯乙烯 478.1 668.6 900.0
F0012 0.1％PCS(25％儿茶酚) 776.8 804.7 898.3
F0063 0.1％PCS(35％)+K-CAT 6212 756.4 676.7 559.0
F0064 0.1％PCS(35％)+DABCO 820.9 702.6 653.0
F0065 0.1％PCS(35％)+己二醇 877.2 747.7 878.0
F0066 0.1％PCS(35％)+K-CAT 6212+己二醇 801.4 768.8 810.0
F0067 0.1％PCS(35％)+DABCO+己二醇 788.7 799.7 770.0
表22–表21中结果的标准偏差
配方ID 铝 阳极化铝 钢
无 67.0 166.0 40.8
F0002 127.1 132.6 19.9
F0012 94.8 29.7 58.1
F0063 64.3 71.7 84.1
F0064 133.0 51.7 110.2
F0065 117.6 84.9 72.8
F0066 182.5 25.2 94.1
F0067 92.7 65.2 30.0
实施例6-基于PCS的底漆中的添加剂对3M船用粘合密封剂5200性能的影响
该实验的目的是测试含和不含各种添加剂的PCS底漆对3M船用粘合密封剂5200的性能。测试使用铝(5086)的单搭接接头粘结金属试样(ASTM D1002)。将样品在干燥和水下环境中粘结。基础底漆是在丙酮中稀释的25％儿茶酚含量的0.1重量％的PCS。测试添加到我们的PCS基础底漆中的四种化合物—1,6-己二醇、来自King Industries的聚氨酯催化剂(K-Cat 6212)、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)和聚己内酯三醇(PCL)。还分析了K-Cat 6212和1,6-己二醇的组合。不含底漆的搭接剪切试样和含0.1％聚苯乙烯底漆的搭接剪切试样用作对照。所有样品与3M 5200粘结并固化。比较使每个粘结失效所需的力，以便能够确定PCS底漆对总粘结强度的影响。
通过用丙酮擦拭来制备140个铝金属样品(4英寸×1英寸)。测试7种单独的底漆溶液。所用底漆的细节描述于下表23中。
表23–实施例6的底漆
通过将0.1ml底漆溶液施加到每个单独的金属样品上(与粘合剂接触的两侧被涂底漆)来对样品涂底漆，使用塑料移液管将溶液铺展在金属样品上以均匀地分布。使溶剂蒸发，在表面上留下底漆的薄膜。
涂底漆之后，使样品在粘结前静置24小时。然后，使用木制涂敷棒施加3M船用粘合密封剂5200。在没有施加底漆的样品上，将粘合剂铺展在金属样品末端的1"长度段上。将不含底漆的第二样品粘附到第一样品上，得到1"×1"的重叠。在含底漆的样品中，将粘合剂以相同的1"长度段施加到底漆顶部。然后将第二样品粘附到第一样品上，从而确保第二样品的底漆涂覆部分粘附到第一样品的粘合剂涂覆部分上。得到1"×1"的重叠。在所有情况下，在暴露于空气的环境中将粘合剂施加到干燥铝样品上。将粘合剂施加到湿样品上，同时浸没在水下。将所有粘结的样品夹在一起，并擦去任何过量的粘合剂。
使样品在它们各自的环境中固化—湿样品浸没在水中并且干燥样品在空气中。然后，根据ASTM D1002用Instron牵拉70个粘结的样品。记录破坏粘结所需的力(以psi计)。
干燥铝的平均搭接剪切强度(PSI)的结果示于下表24中。结果也以图形格式显示(图11)。
表24–干燥铝的平均搭接剪切强度(PSI)
配方ID 铝 标准偏差
无 103.86 17.51
F0012 177.12 27.34
F0063 187.88 60.52
F0064 171.34 58.33
F0065 243.24 76.4
F0069 189.22 35.09
F0066 236.68 76.72
湿铝的平均搭接剪切强度(PSI)的结果示于下表25中。结果也以图形格式显示(图12)。
表25–湿铝的平均搭接剪切强度(PSI)
配方ID 铝 标准偏差
无 107.9 47.44
F0012 118.22 25.64
F0063 137.24 38.41
F0064 132.04 44.56
F0065 77.72 19.73
F0069 147.78 55.42
F0066 106.72 26.4
实施例7–磷酸盐表面处理
通过将样品浸没在加热的二氧化锰、磷酸和水浴中1小时，在钢上形成磷酸盐转化涂层。将这些样品用F0012(0.1％PCS(25％儿茶酚))、F0053(含0.001％1,4-二氮杂双环和0.01％聚(双酚A共-表氯醇)的0.1％PCS(25％儿茶酚))和不含底漆的对照涂底漆，然后用于在湿和干燥环境中使用混合尖端用Loctite E120HP双组分环氧树脂制作搭接剪。还以与涂覆的搭接剪相同的方式制备了一组对照的未涂覆的搭接剪。
与未处理的搭接剪相比，磷酸盐涂层极大地提高了干燥搭接剪的强度，如图13所示。然而，与未处理的搭接剪相比，经处理的湿搭接剪的强度降低，如图14所示。这种强度的降低通过使用底漆而减轻，底漆允许经处理的搭接剪重新获得高至和超过未涂覆的搭接剪的强度。虽然搭接剪内部的应力状态是复杂的并且因此当分析搭接剪的应变时所做的任何陈述是可疑的，但是注意到，经处理的干燥样品中的环氧树脂似乎在失效之前发生变形，这在未处理的样品中没有看到并且是粘结强度增加的证据。
在可能具有不同组成的新钢搭接剪上测试底漆F0002(0.1％聚苯乙烯)的对照组，因此重复磷化无底漆样品以寻找磷酸盐转化涂层中的任何差异，如果涂层不同，则未涂底漆的对照样品的强度将发生变化。结果示于图15(干燥，无底漆比较)和图16(湿，无底漆比较)中。
需注意图13和图14中磷化和非磷化钢样品的强度差异，其中磷化钢在干燥时较强而在湿时较弱，显然磷酸盐涂层在新钢样品中的形成不如在使用旧组成的情况下的形成。
根据图17和图18，显示了包含F0002会导致搭接剪的强度降低。这种强度的降低与先前的底漆的疏水性在湿粘结强度的增加中起作用的假设相反，并且将指出儿茶酚在该增加中起作用。
基于上述观察，可以得出结论：1)用于产生磷酸盐转化涂层的方法有效；2)底漆似乎增加了经处理的湿样品的强度；以及3)钢的组成在磷酸盐转化涂层中起作用。
实施例8–基于PCS的底漆对VHB粘合胶带性能的影响
该实验的目的是测试含VHB胶带粘合剂的PCS底漆的性能。使用铝单搭接接头粘结金属试样(ASTM D1002)进行测试。PCS聚合物由Purdue Lab生产。测试丙酮中含有0.1重量/体积％的PCS的纯底漆。不含底漆的搭接剪切试样和含0.1％聚苯乙烯底漆的搭接剪切试样用作对照。所有样品用VHB粘合胶带粘结。这在干燥、湿和冷条件下进行。比较使每个粘结失效所需的力，以能够确定PCS对粘结强度的影响。
通过用Kimtech擦拭物和丙酮擦拭来制备60个铝金属样品(5英寸×1英寸)。制备两种底漆溶液。所用底漆的细节描述于下表26中。
表26–实施例8的底漆
通过将0.1ml每种底漆溶液施加到铝搭接剪上来对金属样品涂底漆。使用塑料移液管将溶液铺展在金属样品上以均匀地分布在末端金属样品的1"长度段上。蒸发溶剂，在金属表面上留下薄膜。一旦样品被涂底漆，就将样品在粘结前放置4小时。对于干燥条件，然后将VHB胶带粘合剂的1"长段施加到搭接剪的每一者上。去除保护胶带另一侧上的粘合剂的红色膜，并将顶部搭接剪置于顶部。用操作者的手将组合的搭接剪对挤压在一起，并且不夹样品。对于湿条件，将涂底漆的样品放置在一片棕色纸上。然后，使用填充有自来水的喷雾瓶从约3英尺远处喷洒样品4次至5次。这模拟了湿或下雨条件。然后以与干燥条件相同的方式立即施加VHB胶带。对于冷条件，将涂底漆的样品和VHB胶带放置在实验室冰箱内并冷却3小时。然后，立即施加VHB胶带。
需注意，因为胶带是0.75"宽，所以使用重叠*0.75"而不是常规1.0"来计算所有样品的重叠面积。这导致约0.75平方英寸的平均重叠面积。
使样品静置24小时。然后，根据ASTM D1002用Instron牵拉30个粘结的样品。记录破坏粘结所需的力(以lbs计)。该力通过除以的重叠面积转化为PSI，如所述计算。结果汇总于图19中。
这些结果表明，PCS在干燥或冷条件下没有引起显著的变化，但在湿条件下显著地保持了VHB胶带的性能。在干燥条件下，用F0012涂底漆的搭接剪比未涂底漆的搭接剪表现得略好，但结果不显著，因为标准偏差重叠。在湿条件下，0.1％PCS底漆(F0012)允许粘结强度保持在与干燥条件相同的强度。同时，未涂底漆的样品的强度下降至27.7PSI。这意味着PCS允许与未涂底漆的湿条件相比改善了64.4％。在其他条件下没有观察到显著改善或折旧。
对含0.1％PCS底漆的VHB粘合胶带在干燥、湿和冷条件下的这些实验表明，PCS底漆可以显著保持在湿或下雨条件下的性能。涂底漆的湿样品在粘结强度方面明显优于未涂底漆的湿样品。在任何条件下都没有观察到与干燥对照相比的显著性能改善。
实施例9–基于PCS的底漆对Flexcon PSA胶带性能的影响
该实验的目的是测试含Flexcon PSA胶带的PCS底漆的性能。PCS聚合物由PurdueLab生产。测试丙酮中含有0.1重量/体积％的PCS的纯底漆。不含底漆的铝搭接剪切试样和含0.1％聚苯乙烯底漆的铝搭接剪切试样用作对照。所有样品用Flexcon PSA胶带粘结。这在干燥、湿和冷条件下进行。通过ASTM D903，180度粘合剂粘结剥离强度测量与铝的粘结强度。测量从铝基底上剥离Flexcon PSA胶带所需的力以能够测定PCS对粘结强度的影响。
通过用Kimtech擦拭物和丙酮擦拭来制备45个铝金属样品(5英寸×1英寸)。制备两种底漆溶液。所用底漆的细节描述于下表27中。
表27–实施例9的底漆
通过经由微量移液管将0.5ml每种底漆溶液施加到每一个铝搭接剪上而对铝搭接剪涂底漆。使用塑料微量移液管尖端将溶液铺展在金属样品上以均匀地分布在金属搭接剪切的整个长度上，从而覆盖5平方英寸。蒸发溶剂，在金属表面上留下薄膜。一旦样品被涂底漆，就将样品在粘结前放置4小时。Flexcon胶带的粘结以以下方式进行：在制备中切割1英寸宽和约10英寸长的条，并且在将其放置在整个搭接剪上之前去除保护膜，留下约5英寸悬挂。在干燥条件下施加这些条。对于湿条件，将样品放置在一片棕色纸上。然后，使用填充有自来水的喷雾瓶从约3英尺远处喷洒样品4次至5次。这模拟了湿或下雨条件。然后通过与干燥条件相同的程序立即施加Flexcon胶带。对于冷条件，将搭接剪和Flexcon胶带放置在实验室冰箱内并冷却3小时。然后，立即施加胶带。对于所有条件，一旦胶带粘到金属搭接剪上，就使用刀的平端均匀地向胶带施加压力。
使样品静置24小时。然后，根据ASTM D903，180度粘合剂粘结剥离强度，用Instron牵拉45个粘结的样品。记录从铝上剥离胶带所需的力(以lbs计)。通过Testworks中的剥离测试方法，将其转化为分散剥离和剥离强度。结果汇总于图20中。
这些结果表明，底漆F12导致在干燥和冷条件下性能的统计学显著改善。湿条件有所改善，但这可能是显著的或不显著的。根据这些结果可以计算与对照相比的改善百分比，如下表28中所汇总的。
表28–F12的改善百分比
底漆 干燥 湿 冷
F0012 122 20 84
对于干燥条件，F0012导致剥离强度增加了超过一倍的最大改善(122％)。在冷条件下，强度增加了84％。对于湿条件，强度增加了20％，但是由于结果的可变性，其可能在统计学上不显著。在所有条件下，聚苯乙烯对照的表现与无底漆对照相同或更差。还值得注意的是，用F0012涂底漆的样品在它们的结果中显示比没有涂底漆或用F002涂底漆的样品大得多的可变性。然而，在所有情况下，F0012样品仍优于其他条件。
对含0.1％PCS底漆的Flexcon粘合胶带在干燥、湿和冷条件下的这些实验表明，PCS底漆可以显著改善胶带在干燥和冷条件下的性能。

Claims (61)

1.一种聚合物层，所述聚合物层包含含儿茶酚的聚合物或低聚物，其中
所述儿茶酚作为儿茶酚和/或作为半醌和/或作为醌存在，但不存在伯胺或仲胺；并且
其中所述聚合物层任选地包含以下中的至少一者：a)与所述含儿茶酚的聚合物或低聚物分离的反应性物质；和b)催化剂、助催化剂或促进剂。
2.根据权利要求1所述的聚合物层，其中所述聚合物层包含与所述含儿茶酚的聚合物或低聚物分离的反应性物质；并且所述反应性物质是聚氨酯组分、环氧树脂、丙烯酸酯单体或低聚物、甲基丙烯酸酯单体或低聚物、硅烷或它们的组合。
3.根据权利要求2所述的聚合物层，其中所述反应性物质是聚氨酯组分。
4.根据权利要求3所述的聚合物层，其中所述聚氨酯组分是多元醇或含有多个羟基基团的有机化合物；并且其中所述聚氨酯是直链的或支链的。
5.根据权利要求3所述的聚合物层，其中所述聚氨酯组分是1,6-己二醇、甘油、StepanpolPDC-或聚己内酯三醇。
6.根据权利要求2所述的聚合物层，其中所述反应性物质是环氧树脂。
7.根据权利要求6所述的聚合物层，其中所述环氧树脂是环氧单体、环氧低聚物、聚环氧化物或它们的组合；并且其中所述环氧树脂是直链的或支链的。
8.根据权利要求6所述的聚合物层，其中所述环氧树脂是双酚A二缩水甘油醚、双酚A环氧树脂、双(4-缩水甘油氧基苯基)甲烷、双酚E二缩水甘油醚(DGEBE)、2,2'-[1,1-乙二基双(4,1-亚苯基氧基亚甲基)]双环氧乙烷、双酚F二缩水甘油醚(DGEBF)、聚(双酚A-共-表氯醇)或它们的组合。
9.根据权利要求2所述的聚合物层，其中所述反应性物质是丙烯酸酯单体或低聚物。
10.根据权利要求9所述的聚合物层，其中所述丙烯酸酯单体或低聚物是包含乙烯基基团以及羧酸酯和羧酸腈中的至少一者的丙烯酸酯单体；并且其中所述丙烯酸酯是直链的或支链的。
11.根据权利要求9所述的聚合物层，其中所述丙烯酸酯单体或低聚物是丙烯酸乙酯、乙烯-丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、2-氯乙基乙烯基醚、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)或它们的组合。
12.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物层，其中所述聚合物层包含所述催化剂、所述助催化剂或所述促进剂；并且所述催化剂、所述助催化剂或所述促进剂是促进聚氨酯聚合反应的聚氨酯催化剂、促进环氧树脂聚合反应的环氧树脂催化剂、促进丙烯酸酯聚合反应的丙烯酸酯催化剂或它们的组合。
13.根据权利要求12所述的聚合物层，其中所述催化剂、所述助催化剂或所述促进剂是促进聚氨酯聚合反应的聚氨酯催化剂。
14.根据权利要求13所述的聚合物层，其中所述聚氨酯催化剂是1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、K-KAT 6212、苄基二甲胺或它们的组合。
15.根据权利要求12所述的聚合物层，其中所述催化剂、所述助催化剂或所述促进剂是促进环氧树脂聚合的环氧树脂催化剂。
16.根据权利要求15所述的聚合物层，其中所述环氧树脂催化剂是1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷。
17.根据权利要求12所述的聚合物层，其中所述催化剂、所述助催化剂或所述促进剂是促进丙烯酸酯聚合的丙烯酸酯催化剂。
18.根据权利要求17所述的聚合物层，其中所述丙烯酸酯催化剂是丙烯酸或自由基聚合促进剂。
19.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物层，其中所述聚合物层具有约10纳米至约100微米的厚度。
20.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物层，其中所述聚合物层具有约15纳米至约50微米的厚度。
21.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物层，其中所述聚合物层具有约15纳米至约15微米的厚度。
22.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物层，其中所述聚合物层具有约150纳米至小于约15微米的厚度。
23.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物层，其中所述聚合物层具有约150纳米至约1.5微米的厚度。
24.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物层，其中所述含儿茶酚的聚合物或低聚物包含聚-儿茶酚苯乙烯(PCS)。
25.根据权利要求24所述的聚合物层，其中所述PCS包含约25％儿茶酚至约35％儿茶酚。
26.根据权利要求25所述的聚合物层，其中所述PCS包含约25％儿茶酚。
27.根据权利要求25所述的聚合物层，其中所述PCS包含约35％儿茶酚。
28.一种基底，所述基底包括设置在所述基底的表面上的根据权利要求1至27中任一项所述的聚合物层。
29.根据权利要求28所述的基底，其中所述基底包含塑料、金属、矿物质、复合材料、玻璃、硅烷、混凝土、陶瓷、木材、再造木材、沥青、煤焦油、焦油、柏油、纸、熔融材料或凝聚材料；并且
其中所述基底是湿的、干燥的、半湿的或微湿的。
30.根据权利要求29所述的基底，其中所述基底包含金属。
31.根据权利要求30所述的基底，其中所述金属包含铝或钢。
32.根据权利要求31所述的基底，其中所述铝或钢是干燥的。
33.根据权利要求31所述的基底，其中所述铝或钢是湿的。
34.根据权利要求31所述的基底，其中所述铝包含阳极化铝。
35.根据权利要求31所述的基底，其中所述钢包括磷化钢。
36.一种聚合物基质，所述聚合物基质与根据权利要求1至27中任一项所述的聚合物层接触。
37.根据权利要求36所述的聚合物基质，其中所述聚合物基质是本体粘合剂、密封剂、涂料、墨、压敏粘合剂(PSA)、复合材料或膜。
38.根据权利要求37所述的聚合物基质，其中所述聚合物基质是本体粘合剂。
39.一种制备基底的方法，所述方法包括将根据权利要求1至27中任一项所述的聚合物层设置在所述基底的表面上。
40.根据权利要求39所述的方法，其中所述基底包含塑料、金属、矿物质、复合材料、玻璃、硅烷、混凝土、陶瓷、木材、再造木材、沥青、煤焦油、焦油、柏油、纸、熔融材料或凝聚材料；并且
其中所述基底是湿的、干燥的、半湿的或微湿的。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述基底包含金属。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述金属包括铝或钢。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述铝或钢是干燥的。
44.根据权利要求42所述的方法，其中所述铝或钢是湿的。
45.根据权利要求42所述的方法，其中所述铝包括阳极化铝。
46.根据权利要求42所述的方法，其中所述钢包括磷化钢。
47.根据权利要求39所述的方法，其中所述设置包括在干燥环境中设置。
48.根据权利要求47所述的方法，其中所述干燥环境是周围环境。
49.根据权利要求48所述的方法，其中所述周围环境是潮湿的。
50.根据权利要求39所述的方法，其中所述设置包括在含水环境中设置。
51.根据权利要求50所述的方法，其中所述含水环境是水下环境。
52.根据权利要求39所述的方法，所述方法还包括将聚合物基质设置在所述聚合物层上。
53.根据权利要求52所述的方法，其中所述聚合物基质是本体粘合剂、密封剂、涂料、墨、压敏粘合剂(PSA)、复合材料或膜。
54.根据权利要求53所述的方法，其中所述聚合物基质是本体粘合剂。
55.根据权利要求52所述的方法，其中所述设置包括在干燥环境中设置。
56.根据权利要求55所述的方法，其中所述干燥环境是周围环境。
57.根据权利要求56所述的方法，其中所述周围环境是潮湿的。
58.根据权利要求52所述的方法，其中所述设置包括在含水环境中设置。
59.根据权利要求58所述的方法，其中所述含水环境是水下环境。
60.一种层状结构，所述层状结构包括设置在基底和聚合物基质之间的根据权利要求1至27中任一项所述的聚合物层。
61.一种制品，所述制品包括根据权利要求1至27中任一项所述的聚合物层。
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