CN1845974B - 分散体及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水分散体，其包括(A)水；(B)包括以下部分类型的聚合物材料：(a)苯基部分；(b)羰基和/或砜部分；和(c)醚和/或硫醚部分；(C)包括羰基或砜部分及亲水基团的表面活性剂。优选的实施方案涉及聚酮，以及烷基磺基琥珀酸盐的表面活性剂。

Description

分散体及其用途
技术领域
本发明涉及分散体及其用途。特别但是非排它地，本发明涉及包含聚芳醚酮或砜聚合物或共聚物的水分散体，以及其在基材涂层中的用途。
背景技术
与很多其它功能化涂层相比，聚芳醚酮或砜的聚合物或共聚物更难以作为涂层涂敷在基材上。这通常是由于高的加工温度、低的树脂伸长率和快速的结晶动力学的组合因素。例如，聚醚醚酮在340℃下熔化，且加工温度为380-400℃。用于接受聚醚醚酮涂层的基材必须可以承受这种加工温度至少1小时。此外，基材必须不脱气，或不形成疏松或脆性的表面氧化物。
在本领域中，不同于聚醚醚酮或砜聚合物或共聚物的聚合物材料、用于形成聚合物材料的水分散体，以及使用这种分散体在基材上形成涂层是已知的。但是，聚醚醚酮和砜类不容易分散在水中和用于涂层中。
申请人没有发现有任何可商购的聚醚醚酮或砜的聚合物或共聚物的水分散体，和/或这种分散体在基材涂层中的用途。
发明内容
本发明的目的是解决以上所述的问题。
根据本发明的第一个方面，提供了一种水分散体，其包括：
(A)水；
(B)包括以下部分类型的聚合物材料：
(a)苯基部分；
(b)羰基和/或砜部分；和
(c)醚和/或硫醚部分；
(C)包括羰基或砜部分及亲水基团的表面活性剂。
相信所述表面活性剂的羰基或砜部分可以和聚合物材料的羰基或砜部分反应，由此使所述聚合物材料与表面活性剂相容；然后所述表面活性剂的亲水基团使聚合物材料/表面活性剂与水相容。
优选地，所述聚合物材料具有下式的部分：
和/或下式的部分：
和/或下式的部分：
Figure S04825178620060316D000023
其中，在单元I、II和III中的苯基部分为独立任选取代及任选交联的；其中m、r、s、t、v、w和z独立地表示0或正整数，E和E′独立地表示氧或硫原子、直接连接，G表示氧或硫原子、直接连接或-O-Ph-O-部分，其中Ph表示苯基，Ar选自以下部分(i)＊、(i)＊＊、(i)至(x)的一种，其通过一个或多个其苯基部分与相邻的部分键合：
Figure S04825178620060316D000024
Figure S04825178620060316D000031
除非在本说明书中另有陈述，苯基部分可以与其键合的部分有1，4-或1，3-连接，尤其是1，4-连接。
在(i)＊中，中间的苯基可以是1，4-或1，3-取代的。
所述聚合物材料可以包括多于一种的不同类型的式I重复单元；多于一种的不同类型的式II重复单元；多于一种的不同类型的式III重复单元。但是，优选提供仅一种类型的式I、II和/或III的重复单元。
所述部分I、II和III适宜地是重复单元。在所述聚合物材料中，单元I、II和/或III适宜地相互键合，即，在单元I、II和III之间没有键合其它原子或基团。
在单元I、II或III中的苯基部分被任选取代时，它们可以任选地被一种或多种特别是氟和氯的卤素原子、或烷基、环烷基或苯基取代。优选的烷基为C1-10、尤其是C1-4的烷基。优选的环烷基包括环己基和多环基团，例如金钢烷基。
单元I、II或III中苯基部分另一类任选的取代基包括烷基、卤素、CyF2y+1，其中y是大于0的整数，O-Rq(其中Rq选自以下组中：烷基、全氟烷基及芳基)、CF＝CF2、CN、NO2和OH。在某些情况下，三氟甲基化的苯基部分可以为优选的。
优选地，所述苯基部分为如所描述的非任选取代的。
在所述聚合物材料为交联的时，其被恰当地交联以改进其性能。可使用任何适宜的手段来进行交联。例如，在E为硫原子时，聚合物链之间的交联可以借助于硫原子在各自的链上进行。优选地，所述聚合物材料为如所描述的非任选交联的。
在w和/或z大于0时，各亚苯基部分可以独立地与式II和/或III的重复单元中的其它部分具有1，4-或1，3-连接。优选地，所述亚苯基部分具有1，4-连接。
优选地，所述聚合物材料的聚合物链不包括-S-部分。优选地，G表示直接连接。
适宜地，″a″表示在所述聚合物材料中式I单元的摩尔％，适宜地其中每个单元I为相同；″b″表示在所述聚合物材料中式II单元的摩尔％，适宜地其中每个单元II为相同，″c″表示在所述聚合物材料中式III单元的摩尔％，适宜地其中每个单元III为相同。优选地，a在45-100、更优选45-55、特别优选48-52的范围内。优选地，b和c之和在0-55、优选45-55、特别优选48-52的范围内。优选地，a与b和c之和的比在0.9-1.1的范围内，更优选为约1。适宜地，a、b和c之和为至少90，优选至少95，更优选至少99，特别优选至少约100。优选地，所述聚合物材料基本由部分I、II和/或III组成。
所述聚合物材料可以是具有下式重复单元的均聚物：
Figure S04825178620060316D000051
或具有下式重复单元的均聚物：
Figure S04825178620060316D000052
或具有至少两种不同单元IV和/或V的无规或嵌段共聚物，
其中A、B、C和D独立地表示0或1，E、E′、G、Ar、m、r、s、t、v、w和z为如这里的任何阐述所描述的。
对于包含以上所述单元IV和/或V的聚合物材料的备选，所述聚合物材料可以是具有以下通式重复单元的均聚物：
或具有以下通式重复单元的均聚物：
Figure S04825178620060316D000054
或是具有至少两种不同的单元IV＊和/或V＊的无规或嵌段共聚物，其中A、B、C和D独立地表示0或1，E、E′、G、Ar、m、r、s、t、v、w和z为如这里的任何阐述所描述的。
优选地，m在0-3、更优选0-2、特别优选0-1的范围内。优选r在0-3、更优选0-2、特别优选0-1的范围内。优选t在0-3、更优选0-2、特别优选0-1的范围内。优选s为0或1。优选v为0或1。优选w为0或1。优选z为0或1。
优选地，所述聚合物材料为具有以下通式IV重复单元的均聚物。
优选地，Ar选自以下(xi)＊(xi)＊＊、(xi)至(xxi)部分：
在(xi)＊中，中间的苯基可以是1，4-或1，3-取代的。
优选地，(xv)选自1，2-、1，3-或1，5-部分；(xvi)选自1，6-、2，3-、2，6-或2，7-部分；(xvii)选自1，2-、1，4-、1，5-、1，8-或2，6-部分。
优选的一类聚合物材料不包括任何的式III的部分，但适宜只包括式I和/或II部分。在所述聚合物材料为所描述的均聚物或无规或嵌段共聚物时，所述均聚物或共聚物适宜地包括通式IV的重复单元。这种聚合物材料在某些实施方案中可以不包括任何的通式V的重复单元。
适宜的部分Ar为(i)＊、(i)、(ii)、(iii)和(iv)，其中(i)＊、(i)和(iv)部分为优选。其它优选的部分Ar为(xi)＊、(xii)、(xi)、(xiii)和(xiv)，其中，(xi)＊、(xi)和(xiv)为特别优选。
特别优选的一类聚合物材料为基本上由与酮和/或醚部分连接的苯基部分所组成的聚合物(或共聚物)。即，在优选的类别中，该聚合物材料不包括包含-S-或除苯基以外的芳香族基团的重复单元。优选所描述类型的聚合物材料包括：
(a)包含式IV的单元的聚合物，其中Ar表示部分(iv)，E和E′表示氧原子，m表示0，w表示1，G表示直接连接，s表示0，A和B表示1(即聚醚醚酮)；
(b)包含式IV的单元的聚合物，其中E表示氧原子，E′表示直接连接，Ar表示结构(i)的部分，m表示0，A表示1，B表示0(即聚醚酮)；
(c)包含式IV的单元的聚合物，其中E表示氧原子，Ar表示部分(i)＊，m表示0，E′表示直接连接，A表示1，B表示0(即聚醚酮酮)；
(d)包含式IV的单元的聚合物，其中Ar表示部分(i)，E和E′表示氧原子，G表示直接连接，m表示0，w表示1，r表示0，s表示1，A和B表示1(即聚醚酮醚酮酮)；
(e)包含式IV的单元的聚合物，其中Ar表示部分(iv)，E和E′表示氧原子，G表示直接连接，m表示0，w表示0，s、r、A和B表示1(即聚醚醚酮酮)；
(f)包含式IV的单元的聚合物，其中E表示氧原子，E′表示直接连接，Ar表示结构(ii)的部分，m表示0，A表示1，B表示0(即聚醚砜)；
(g)包含式V的单元的聚合物，其中E和E′表示氧原子，Ar表示部分(xi)＊＊，m表示0，z表示1，G表示直接连接，V表示0，C和D表示1(即聚砜)。
(h)包含式IV的单元的聚合物，其中Ar表示部分(iv)，E和E′表示氧原子，m表示1，w表示1，A表示1，B表示1，r和s表示0，G表示直接连接(即聚醚-二苯基-醚-苯基-酮-苯基-)。
所述聚合物材料优选为半结晶的。聚合物中的结晶程度与范围优选通过广角X射线衍射(也称为广角X射线散射或WAXS)测量，例如由Blundell和Osborn(Polymer 24，953，1983)所描述的。或者，结晶度可以通过差式扫描量热法(DSC)评价。
所述聚合物材料中的结晶程度可以为至少1％，适宜为至少3％，优选至少5％，更优选至少10％。在特别优选的实施方案中，结晶度可以大于30％，更优选40％，特别是45％。
所述聚合物材料的玻璃化转变温度(Tg)可以为至少140℃，适宜地至少144℃，优选至少154℃，更优选至少160℃，特别优选至少164℃。在某些情况下，Tg可以为至少170℃，至少190℃或大于250℃，或甚至300℃。
所述聚合物材料可以具有的比浓对数粘度(IV)为至少0.1，适宜地至少0.3，优选至少0.4，更优选至少0.6，特别优选至少0.7(其对应的比浓粘度(RV)为至少0.8)，其中RV是在25℃下在密度为1.84gcm-3的浓硫酸的聚合物溶液中测量，所述溶液中每100cm3溶液含1g聚合物。
RV和IV的测量都适宜采用溶剂流出时间为约2分钟的粘度计。
所述聚合物材料的主熔融吸热(Tm)(如果结晶的话)可以是至少300℃。
所述聚合物材料可以基本上由以上所定义的单元(a)至(h)组成。或者，所述聚合物材料可以包括含至少两种选自以上所定义的(a)至(h)的单元的共聚物。优选的共聚物包括单元(a)。例如，共聚物可以包含单元(a)和(h)；或可以包含单元(a)和(e)。
在优选的实施方案中，所述聚合物材料选自聚醚醚酮和聚醚酮。在特别优选的实施方案中，所述聚合物为聚醚醚酮。
就所述表面活性剂而言，所述表面活性剂的所述羰基两个剩余键之一可以键合在碳原子上。优选地，两个剩余键的另一个可以键合在碳、氮或氧原子上。由此，所述表面活性剂的所述羰基为酮基，或部分羧酸盐或酰亚胺部分。优选地，所述表面活性剂的所述羰基为羧酸盐部分的一部分。在该部分中醚氧原子的存在可以有利于表面活性剂与聚合物材料之间的相互反应。
当表面活性剂包括砜部分时，两个剩余键之一可以键合到碳原子上。优选地，两个剩余键的另一个可以键合到碳或氮原子上。但是，更优选所述砜的两个剩余键的每一个键合到各自的碳原子上。
当所述聚合物材料包括羰基部分时，所述表面活性剂优选包括所描述类型的羰基部分。当所述聚合物材料包括羰基和砜部分时，所述表面活性剂优选包括所描述类型的羰基部分。当所述聚合物材料不包括任何羰基部分时，所述表面活性剂可以包括所描述类型的羰基或砜部分。
优选地，所述表面活性剂包括碳基部分和亲水基团。优选地，所述表面活性剂不包括砜部分，除了在所述其亲水基团中。
所述表面活性剂包括亲油部分。所述亲油部分优选包括含至少4个、优选至少6个、更优选至少7个、特别优选至少8个碳原子的含碳原子链。该链可以是环部分的一部分。但是优选地，所述含碳原子链是直链的或支链的。在所述链中的碳原子可以是任选取代的。在该链中的碳原子可定义为任选取代的、优选未取代的烷基。优选地，在所述链中的唯一碳原子为饱和的碳。
所述表面活性剂优选包括C4-C16、优选C4-C12、更优选C4-C10的亲油部分。所述部分优选为脂肪族直链的或支链的。所述部分优选为饱和的。
所述表面活性剂可以包括多于一个所描述类型的亲油部分。优选地，所述表面活性剂包括不多于两个亲油部分。更优选地，其包括两个优选被表面活性剂的其它部分(尤其是所述的羰基或砜部分)至少部分间隔开的亲油部分。
所述亲水基团可以选自离子部分和非离子部分。
当所述亲水基团包括离子部分时，所述亲水基团优选包括阳离子和阴离子部分。所述亲水基团优选包括-COO-、-SO- 3-或-PO3 2-部分。-SO- 3-部分可以是磺酸盐的一部分(例如-SO- 3-键合到碳原子)，或硫酸盐的一部分(即-O-SO3-)。-PO3 2-部分优选为磷酸盐的一部分(即-OPO3 2-)。
优选地，所述亲水基团包括-SO3 -(尤其是磺酸盐)部分。
亲水基团适宜地包括可以选自I族和II族金属离子的适宜的阳离子部分。钠和钾，尤其是钠为优选的阳离子部分。
虽然表面活性剂可以包括多于一种的所描述类型的离子部分，但优选其包含单一的所述部分。
所述亲水基团可以为芳香族部分如苯基部分的侧基。但优选它是脂肪族部分的侧基。
当所述亲水基团包括非离子部分时，所述部分可以包括醚或羟基官能团。所述亲水基团可以包括各自可独立选自醚和羟基基团的至少两个隔开的官能团。所述亲水基团可以选自烯氧基(例如乙烯氧基或丙烯氧基，尤其是乙烯氧基)部分和羟基。所述亲水基团可以包括一种或多种烯氧基或羟基。
所述表面活性剂可以具有通式A-L1-X-L2-B，
其中：
A表示所述的亲油部分；
L1表示连接原子或基团或直接连接；
X表示所述羰基或砜部分；
L2表示连接原子或基团或直接连接；
和
B表示所述的亲水部分。
优选A表示如以上所描述的C4-C16的亲油部分。
L1可以是直接连接，在此情况下，所述亲油部分可以直接键合到部分X上，或可以包括-O-部分。
优选地，L1包括-O-部分。该部分可以是另一部分的一部分，或L1可以由-O-部分组成。
在一个实施方案中，L1可以包括下式-[O(CH2)n1]m1-O-的部分，
其中：
n1为1-4；和
m1为0-5。
优选地，n1为2；m1为0-3。
更优选地，m1为0。
X优选表示羰基部分。
L2优选表示连接或原子或基团。L2优选将亲水部分(例如-SO3-)与羰基或磺酰基部分分开。L2可以是苯基部分，在此情况下亲水部分可以从苯基部分环位置侧挂，X可以从苯基部分的另一环位置侧挂。但是，优选L2包括一个或两个原子(优选只有一个)，(优选一个或两个碳原子)其分别布置在羰基或砜部分与所述亲水部分(例如硫原子，其中所述部分为-SO3-)的碳或硫原子之间。
L2可以包括羰基或砜部分。这可以增加表面活性剂和聚合物材料之间的相容程度。优选L2包括羰基部分。L2可以包括亲油部分。该部分可以具有以上所描述的亲油部分的任何特征，例如在对L1的描述中的特征。
L2可以引入A-L1-X-部分，其中A、L1和X为如上所述。
当所述表面活性剂具有所述的通式A-L1-X-L2-B、L2引入所述的A-L1-X-部分时，优选A、L1和X在A-L1-X-L2-B和A-L1-X中表示相同的各自原子或基团。
L2可以引入A-L1-X-L3-部分，其中L3为连接原子或基团或直接连接。
优选地，L3为可以包含1-5，优选1-3，特别是2个碳原子的连接基团。L2优选为饱和的烷基(alkylyl radical)。
优选地，所述表面活性剂具有下式：
其中各个A、L1和X可以是相同的或不同的，但优选相同。优选地，在式中，A为C4-C16的亲油部分；L1为氧原子；X为羰基；L3为-(CH2)n3-部分，其中n3为1-5，优选2，B优选包括-SO3 -部分。B可以包括钠或钾阳离子。
所述表面活性剂适宜为烷基磺基琥珀酸盐，优选二烷基磺基琥珀酸盐。所述表面活性剂可以选自二辛基、二-十三烷基、二异丁基、二己基、二甲基戊基、二戊基和二癸基的磺基琥珀酸盐。所述的钠盐为优选。
特别优选的表面活性剂为二辛基磺基琥珀酸盐，尤其是二辛基磺基琥珀酸钠盐。
所述水分散体可以包括至少35重量％，优选至少40重量％，更优选至少45重量％，特别优选至少50重量％的水。
所述水分散体可以包括少于80重量％，适宜地少于75重量％，优选少于70重量％，更优选少于65重量％，特别优选少于60重量％的水。
所述水分散体可以包括至少1重量％，适宜地至少2重量％，优选至少2.5重量％，更优选至少3重量％，特别优选至少3.5重量％的所述表面活性剂。
所述水分散体可以包括少于15重量％，适宜地少于12重量％，优选少于10重量％，更优选少于8重量％，特别优选少于6重量％的所述表面活性剂。
所述水分散体可以包括至少10重量％，适宜地至少15重量％，优选至少20重量％，更优选至少25重量％，特别优选至少30重量％的所述第一方面(B)中所描述的聚合物材料。
所述水分散体可以包括少于60重量％，适宜地少于50重量％，优选少于45重量％，更优选少于40重量％的(B)中所描述的聚合物材料。
所述水分散体可以包括多于一种不同类型的聚合物材料。例如，可以包括如(B)中所描述的多于一种类型的聚合物材料。任选地，所述水分散体可以包括与(B)中描述的所述材料不同类型的第二聚合物材料。所述第二聚合物材料的重量％与(B)中描述类型的聚合物材料重量％的比例优选为1或更小。所述分散体可以包括0-20重量％、优选0-10重量％的所述第二聚合物材料。
所述第二聚合物材料可以是氟聚合物。
优选地，在所述分散体中的唯一的聚合物材料是一种/多种所述第一方面(B)中所描述的类型。
(B)中描述的所述聚合物材料可以具有的D50为小于100微米，优选小于60微米，更优选小于40微米，特别优选小于20微米。D50可以大于1微米。
这里D50是指通过激光衍射而测量的，例如通过使用SympatecGmbH，Germany的带有Windox软件的Sympatec Helos(HO476)RODOS分析仪测得。
所述水分散体可以包括含羟基的材料，例如含羟基的溶剂。所述水分散体可以包含0-3重量％，适宜地0-1.5重量％的这种材料。所述含羟基材料可以包含1-6、优选1-4、特别是1或2个碳原子。这种材料优选为饱和的。这种材料优选分子量为小于120，优选小于100，更优选小于80，特别优选小于60。所述材料可以包括至多3个、优选至多2、更优选只有1个羟基。所述材料优选为醇，更优选为一元醇。C1-3的醇、特别优选为乙醇。
所述水分散体可以包括0-10重量％，适宜地0-5重量％的其它添加剂。所述其它添加剂可以是颗粒的和不溶于分散体中的。实例包括玻璃颗粒、陶瓷颗粒、金属颗粒、碳颗粒、矿物颗粒和颜料。适宜颗粒的具体实例包括玻璃珠、玻璃微球、玻璃纤维、硅石颗粒、任意的玻璃微纤维、炭黑、二氧化钛颗粒、钛酸钡颗粒、二硫化钼及云母。
在优选的实施方案中，所述水分散体包括：
(A)50-70重量％的水；
(B)30-50重量％的聚醚醚酮或聚醚酮；
(C)2-6重量％的包含羧酸盐部分、烷基部分和磺酸盐部分的表面活性剂。
根据本发明的第二方面，提供了一种水分散体，其包含：
(A)水；
(B)根据所述第一方面(B)中所描述的聚合物材料(尤其是聚醚醚酮或聚醚酮)，其中所述聚合物材料的D50为小于100微米(尤其是小于50微米)；和
(C)所述第一方面(C)中所描述的表面活性剂。
该第二方面的水分散体可以具有第一方面分散体包括变化的任何特征。
根据本发明的第三方面，提供了一种制备水分散体的方法，其包括以下使水与根据所述第一方面所描述的聚合物材料和表面活性剂接触的步骤。
该方法优选包括使水与所述表面活性剂接触，优选使这些组分混合，随后使水的混合物与所述表面活性剂及所述聚合物材料接触。
本方法中所选与水接触的所述表面活性剂可以是表面活性剂配制物的一部分。这种配制品可以包括所述的表面活性剂及根据所述第一方面描述的含羟基材料。所述材料与所述表面活性剂的重量％比例可以在0-0.2、优选0-0.15、特别优选0-0.12的范围内。所述的表面活性剂配制物可以包括水，例如10-25重量％，例如15-20重量％的水。
优选地，所述水与所述表面活性剂的接触可以在10-40℃、优选15-30℃、更优选在室温下进行。优选地，所述水的所述混合物与表面活性剂的接触在10-40℃、优选15-30、更优选在室温下进行。
优选地，所述分散体优选通过使水、所述聚合物材料及所述表面活性剂的混合物经过高剪切混合来制备。
根据本发明的第四方面，提供了一种涂覆基材的方法，所述方法包括使基材与本发明的第一或第二方面，或根据所述第三方面制备的水分散体接触。
所述基材优选由金属制得，该金属优选选自钢(包括不锈钢)、铝和铜。
在马上与所述基材接触之前，所述分散体优选为在10-40℃，优选在15-30℃的温度下，更优选在室温下。
在马上与所述分散体接触之前，所述基材优选为在10-40℃，优选15-30℃的温度下，更优选在室温下。
在所述基材与水分散体接触后，本方法优选包括在基材上将水从分散体中除去的步骤。优选使水闪蒸出去。这可以包括使基材在其中温度为至少100℃，优选在100℃-150℃的环境中。
在除掉水后，所述含有分散体在其上面的基材优选经受被设置为可以使聚合物材料熔融流动的温度。所述基材可以经受350℃-450℃的温度。
在本方法中，第一涂层可以制备为如上所述的平均厚度为小于100微米，优选小于80微米，更优选小于50微米。所述厚度可以为至少10微米。所述厚度优选在15至40微米的范围内。
在制备了第一涂层后，本方法可以包括制备第二涂层。第二涂层的制备可以包括采用如所描述的制备所述第一涂层的步骤。所述第二涂层可以具有如所描述的所述第一涂层的厚度。
所述第四方面的方法可用于制备平均厚度在15-120微米、优选15-100微米范围的涂层。
本方法可用于涂覆可浸渍在液体中使用的基材。在此情况下，优选将可以浸渍的基材部分封闭在所述涂层中，以使所述部分不包括可以与使用液体接触的涂层边缘。
根据本发明的第五方面，提供了一种按第四方面方法涂覆的基材。优选地，所述基材具有所描述厚度的涂层。
根据本发明的第五方面，提供了包含如所述第一方面(B)中所描述的聚合物材料、所述第一方面(C)中所描述的表面活性剂残余部分的涂层。
这里所描述的任何发明或实施方案任何方面的特征可以与所描述的任何其它发明或实施方案任何方面包括变化的任何特征相组合。
具体实施方式
现在将通过实施例来描述本发明的具体实施方案。
下文中以下所指是：
PEEK D150UF10(商标)-来自Victrex Plc，UK的聚醚醚酮粉末，D50为9.6微米。
PEEK 150XF(商标)-来自Victrex Plc，UK的聚醚醚酮粉末，D50为25微米。
PEEK D450UF10(商标)-来自Victrex Plc，UK的聚醚醚酮粉末，D50为10微米。
PEEK HT(商标)-聚醚酮粉末，D50为10微米。
OT75％E-来自Cytec Industries UK Ltd的表面活性剂，其包含二辛基磺基琥珀酸钠(73-75重量％)、乙醇(6-7重量％)和水。
聚合物的水分散体按实施例1-6中所描述的来制备。
实施例1
将软水(1.45kg)注入5000ml的塑料烧杯中，并在搅拌下向其中缓慢加入表面活性剂Aerosol OT75 E(100g)。在混合物均匀后缓慢加入PEEK D150UF10聚合物(1kg)。继续搅拌直到聚合物完全加入。
将烧杯置入带有乳化头搅拌器附件的高剪切Silverson实验室混合器中。搅拌器的速度缓慢增加至3000rpm，并保持在该速度下5分钟。出现最小的样品发泡。
将该分散体倒入4个500ml的玻璃罐中。72小时后该分散体表现出优异的稳定性，没有分离的迹象。
实施例2
重复实施例1的步骤，除了Aerosol OT75的量从100g增加至130g，PEEK D150UF10聚合物(1kg)用PEEK 150XF聚合物(1kg)替换。
将该分散体倒入4个500ml的玻璃罐中。72小时后该分散体表现出优异的稳定性，没有分离的迹象。
实施例3
重复实施例1的步骤，除了Aerosol OT75的量从100g增加至130g，PEEK D150UF10聚合物(1kg)用PEEK D450UF10聚合物(1kg)替换。
将该分散体倒入4个500ml的玻璃罐中。72小时后该分散体表现出优异的稳定性，没有分离的迹象。
实施例4
重复实施例1的步骤，除了PEEK D150UF10聚合物(1kg)用PEEK HT D220UF10聚合物替换。
将该分散体倒入4个500ml的玻璃罐中。72小时后该分散体表现出优异的稳定性，没有分离的迹象。
实施例5
重复实施例1的步骤，除了Aerosol OT75的量改变，详情在以下表1中给出。
表1
实施例 Aerosol OT75的量(g) 表面活性剂向水中的添加 PEEK的添加 72小时后的初始稳定性
  1     100     良好   良好     良好
  5a     130     良好   良好     良好
  5b     75     良好   良好     良好
实施例6聚醚醚酮和PFA的水分散体
重复实施例1的步骤，除了PFA的添加量改变，详情在以下表2中给出。
表2
实施例 PFA重量％(a) 加入的容易性 初始稳定性
6a  10％ 容易加入 良好
6b  15％ 容易加入 良好
6c  20％ 容易加入 良好
(a)-基于PEEK的重量
实施例7描述涂覆试验的结果
实施例7a-涂覆试验
喷涂枪为Binks Bullows的630型，末端尺寸为0.06。对该枪的空气压力为30-40psi，这取决于所需涂层的类型(例如薄或厚)。用于涂覆的基材为2mm厚×75mm×75mm见方的低碳钢板。所述板用三氯乙烯蒸气脱脂，然后用氧化铝喷砂。
在倒入喷枪容器之前用搅拌棒手混所有试样。
将钢板置入空气排出式喷涂储柜中，并进行湿涂层涂覆。涂覆过的板然后置入设置在100℃的烘箱中5分钟以蒸出水。随后将所述板放入设置在390℃的烘箱中10分钟，以熔化和流动涂层。
在从烘箱中取出后，用空气枪强制冷却该板，使所采用的聚合物材料在涂覆第二湿涂层之间结晶。使第二涂层在烘箱中第二次“流出”，然后冷却至室温。
对制备的涂层随后在视觉上评价光滑性及缺陷。细节在以下表3中给出。
表3
实施例 分散体用的实施例号 第一次涂覆 第二次涂覆 冷却后的表面光洁度 其它观察结果
7a 实施例1 × × 光滑表面，微橙色剥离 易分散，无沉淀
7b 实施例2 × × 光滑表面，微橙色剥离 易分散，无沉淀
7c 实施例3 × × 光滑表面 易分散，无沉淀
7d 实施例4 × × 光滑表面 易分散，无沉淀
7e 实施例6a × × 光滑表面，极小的斑点 易分散，无沉淀
7f 实施例6b × × 光滑表面，极小的斑点 易分散，无沉淀
7g 实施例6c × × 光滑表面，极小的斑点 易分散，无沉淀
实施例8-耐磨性和摩擦系数
实施例7b和7f的涂覆基材的耐磨性和摩擦系数与涂覆其它聚合物，即ECTFE、PTFE和PPS的基材进行比较，以下提供了其细节。以下表4中给出了结果。
(1)ECTFE涂层
制造商：Solvay/Solexis，以前的Ausimont USA
产品名称/编号：
Halar 6614底漆(静电粉末涂覆)：乙烯、氯三氟乙烯及六氟异丁烯的共聚物：大致的重量％：71-73％
钴-亚钴的氧化物       1-4％
硅灰石                7-15％
氧化铬        1-3％
二氧化钛：    0.25-1.25％
环氧树脂：    5-20％
Halar 6014 Topcoat(静电粉末涂覆)：乙烯、氯三氟乙烯及六氟异丁烯的共聚物：大致的重量％：100％
(2)PTFE涂层(液体分散体涂层)：
制造商：Whitford Corporation
产品名称/编号：Xylan 1052/880
组成：5.4％PTFE重量/3.25％MOS2在聚酰胺-酰亚胺粘结剂中
(3)PPS涂层(静电粉末涂覆)：
制造商：Whitford Corporation
产品名称/编号：Dykor 860/PPS粉末共混物
组成：PPS(聚苯硫醚)及作为填料的二氧化钛
表4
涂覆样品 Taber摩擦耐磨指数ASTM D4060-01CS10轮1000g，2000转 摩擦系数(COF)ASTM D133-95(Plint试验)250N的试验 COF试验的注释
实施例7b  0.75  0.21 通过
实施例7f  3.5  0.13 通过
ECTFE  6.7  0.283 7分钟内失败
PTFE  7.8  0.18 15秒内失败
PPS  24.7  0.19 1分钟内失败
厚度在15-100微米的所描述类型的涂层可以按照以上所描述的方法制备。较厚的涂层通过多重操作制备，每次操作形成15-40微米厚的层。有利地，与其它可能的技术相比，分散体的使用使得可以涂覆最复杂的几何形状，并提供对孔、深冲和凹部的优异覆盖。
已发现所描述类型的涂层与大多数其它热塑性涂层相比具有优越的润滑性和耐磨性。
另外，所描述类型的涂层具有优异的粘接强度和粘合性能。
当所描述类型的涂层涂覆到浸渍在溶剂中使用的基材或其部件上时，优选完全封闭浸渍的部件，以减少玻璃的风险。
注意力投向了与本申请相关的本说明书同时或之前的所有论文与文献，就本说明书而言其对公众的审查是公开的，所述全部的这种论文与文献的内容在此引入作为参考。
本说明书中公开的全有特征(包括任何所附的权利要求、摘要及附图)，和/或如此公开的任何方法或工艺的全部步骤可以以任何组合结合在一起，除了至少某些这种特征和/或步骤是相互排它的组合。
本说明书中公开的每个特征(包括任何所附的权利要求、摘要及附图)可以由起相同作用的可选特征、对等物或相似的目的替换，除非另有说明。由此，除非另有说明，所公开的各个特征只是普遍意义上一系列对等或相似特征的一个实例。
本发明不限于前述实施方案的细节。本发明可延伸至说明书(包括任何权利要求、摘要和附图)中所公开特征的任何一个新特征，或任何新的组合，或延伸至由此公开的任何方法或工艺步骤的任何新的一种，或任何新的组合。

Claims (35)

1.一种水分散体，其包括：
(A)水；
(B)包括以下部分的聚合物材料：
(a)苯基部分；
(b)羰基部分；和
(c)醚部分；
其中所述聚合物材料的比浓对数粘度为至少0.6，并且所述聚合物材料是半结晶的，和
(C)以下通式的表面活性剂：
A-L1-X-L2-B，
其中：
A表示亲油部分；
L1表示连接原子或基团或直接连接；
X表示羰基或砜部分；
L2表示连接原子或基团或直接连接；
和
B表示亲水部分，
其中所述聚合物材料具有下式的部分：
Figure FSB00000800932200011
和/或下式的部分：
和/或下式的部分：
其中，在单元I、II和III中的苯基部分独立地为任选取代及任选交联的；其中m、r、s、t、v、w和z独立地表示0或正整数，E和E′独立地表示氧或硫原子、直接连接，G表示氧或硫原子、直接连接或-O-Ph-O-部分，其中Ph表示苯基，Ar选自以下部分(i)＊、(i)＊＊、(i)至(x)的一种，其通过一个或多个其苯基部分与相邻的部分键合：
Figure FSB00000800932200022
2.权利要求1的分散体，其中所述聚合物材料为具有以下通式重复单元的均聚物：
Figure FSB00000800932200031
或具有以下通式重复单元的均聚物：
Figure FSB00000800932200032
或具有至少两种不同单元IV和/或V的无规或嵌段共聚物；或具有以下通式重复单元的均聚物：
或具有以下通式重复单元的均聚物：
Figure FSB00000800932200034
或具有至少两种不同单元IV＊和/或V＊的无规或嵌段共聚物，
其中A、B、C和D独立地表示0或1，E、E′、G、Ar、m、r、s、t、v、w和z独立地如权利要求2中所描述的。
3.权利要求1的分散体，其中所述聚合物材料是由与酮和/或醚部分相连的苯基部分组成的聚合物或共聚物。
4.权利要求2的分散体，其中所述聚合物材料选自：
(a)包含式IV的单元的聚合物，其中Ar表示部分(iV)，E和E′表示氧原子，m表示0，w表示1，G表示直接连接，s表示0，A和B表示1；
(b)包含式IV的单元的聚合物，其中E表示氧原子，E′表示直接连接，Ar表示结构(i)的部分，m表示0，A表示1，B表示0；
(c)包含式IV的单元的聚合物，其中E表示氧原子，Ar表示部分(i)＊，m表示0，E′表示直接连接，A表示1，B表示0；
(d)包含式IV的单元的聚合物，其中Ar表示部分(i)，E和E′表示氧原子，G表示直接连接，m表示0，w表示1，r表示0，s表示1，A和B表示1；
(e)包含式IV的单元的聚合物，其中Ar表示部分(iV)，E和E′表示氧原子，G表示直接连接，m表示0，w表示0，s、r、A和B表示1；
(f)包含式IV的单元的聚合物，其中Ar表示部分(iV)，E和E′表示氧原子，m表示1，w表示1，A表示1，B表示1，r和s表示0，G表示直接连接，所述直接连接为聚醚-二苯基-醚-苯基-酮-苯基-。
5.权利要求1的分散体，其中所述聚合物材料选自聚醚醚酮和聚醚酮。
6.权利要求1的分散体，其中所述聚合物材料是聚醚醚酮。
7.权利要求1的分散体，其中所述表面活性剂的所述羰基两个剩余键的一个键合到碳原子上。
8.权利要求7的分散体，其中所述两个剩余键的另一个键合到碳、氮或氧原子上。
9.权利要求1的分散体，其中所述表面活性剂的所述羰基为酮基，或羧酸盐的一部分或酰亚胺部分的一部分。
10.权利要求1的分散体，其中所述表面活性剂的所述羰基为羧酸盐部分的一部分。
11.权利要求1的分散体，其中所述表面活性剂包括砜部分，且两个剩余键的一个键合到碳原子上，两个剩余键的另一个键合到碳或氮原子上。
12.权利要求1的分散体，其中所述表面活性剂包括亲油部分，该亲油部分包括具有至少4个碳原子的含碳原子链。
13.权利要求12的分散体，其中所述含碳原子链为直链或支链的。
14.权利要求12的分散体，其中在所述链中仅碳原子是饱和的碳原子。
15.权利要求1的分散体，其中所述表面活性剂包括C4-C16的亲油部分。
16.权利要求1的分散体，其中所述表面活性剂包括多于一个的亲油部分。
17.权利要求1的分散体，其中所述亲水部分选自离子部分和非离子部分。
18.权利要求1的分散体，其中所述亲水部分包括阳离子和阴离子部分。
19.权利要求1的分散体，其中所述亲水部分包括-COO-、-SO- 3-或-PO3 2-。
20.权利要求1的分散体，其中所述亲水部分包括-O-SO3 -部分。
21.权利要求1的分散体，其中所述亲水部分包括选自醚或羟基官能团的非离子部分。
22.权利要求1的分散体，其中所述表面活性剂的结构式如下：
Figure FSB00000800932200061
其中各个A、L1和X是相同的或不同的，并且，
其中A是C4-C16的亲油部分；L1为氧原子；X为羰基；L3为-(CH2)n3-部分，其中n3为1-5；B包括-SO3 -部分。
23.权利要求1的分散体，其中所述表面活性剂为烷基磺基琥珀酸盐。
24.权利要求1的分散体，其中所述表面活性剂为二辛基磺基琥珀酸盐。
25.权利要求1的分散体，其中所述分散体包括至少35重量％的水且少于80重量％的水。
26.权利要求1的分散体，其包括至少10重量％的(B)中所描述的聚合物材料且少于60重量％的(B)中所描述的聚合物材料。
27.权利要求1的分散体，其中所述聚合物材料的D50为小于100微米且大于1微米。
28.权利要求1的分散体，其包括：
(A)50-70重量％的水；
(B)30-50重量％的聚醚醚酮或聚醚酮；和
(C)2-6重量％的包括羧酸盐部分、烷基部分和磺酸盐部分的表面活性剂。
29.权利要求28的分散体，其包括30-50重量％的聚醚醚酮。
30.权利要求1的分散体，其包括
(A)至少45重量％且少于70重量％的水；
(B)至少25重量％且少于50重量％的半结晶的聚醚醚酮；
(C)至少2重量％且少于10重量％的包括羧酸盐部分、烷基部分和磺酸盐部分的表面活性剂。
31.一种制备水分散体的方法，其包括以下使水、聚合物材料和表面活性剂接触的步骤，其中所述聚合物材料包括以下部分：
(a)苯基部分；
(b)羰基部分；和
(c)醚部分；
并且，其中所述表面活性剂具有以下通式：
A-L1-X-L2-B，
其中：
A表示亲油部分；
L1表示连接原子或基团或直接连接；
X表示羰基或砜部分；
L2表示连接原子或基团或直接连接；
和
B表示亲水部分，
其中所述聚合物材料具有下式的部分：
Figure FSB00000800932200081
和/或下式的部分：
Figure FSB00000800932200082
和/或下式的部分：
Figure FSB00000800932200083
其中，在单元I、II和III中的苯基部分独立地为任选取代及任选交联的；其中m、r、s、t、v、w和z独立地表示0或正整数，E和E′独立地表示氧或硫原子、直接连接，G表示氧或硫原子、直接连接或-O-Ph-O-部分，其中Ph表示苯基，Ar选自以下部分(i)＊、(i)＊＊、(i)至(x)的一种，其通过一个或多个其苯基部分与相邻的部分键合：
Figure FSB00000800932200084
并且，其中所述聚合物材料的比浓对数粘度为至少0.6，且该聚合物材料是半结晶的。
32.一种涂覆基材的方法，所述方法包括使基材与权利要求1的水分散体接触的步骤。
33.根据权利要求32的方法涂覆的基材。
34.一种包含聚合物材料的涂层，该聚合物材料包括以下部分：
(a)苯基部分；
(b)羰基部分；和
(c)醚部分；
其中所述聚合物材料的比浓对数粘度为至少0.6，并且所述聚合物材料是半结晶的，
以及剩余为以下通式的表面活性剂：
A-L1-X-L2-B，
其中：
A表示亲油部分；
L1表示连接原子或基团或直接连接；
X表示羰基或砜部分；
L2表示连接原子或基团或直接连接；
和
B表示亲水部分砜部分，
其中所述聚合物材料具有下式的部分：
和/或下式的部分：
Figure FSB00000800932200102
和/或下式的部分：
Figure FSB00000800932200103
其中，在单元I、II和III中的苯基部分独立地为任选取代及任选交联的；其中m、r、s、t、v、w和z独立地表示0或正整数，E和E′独立地表示氧或硫原子、直接连接，G表示氧或硫原子、直接连接或-O-Ph-O-部分，其中Ph表示苯基，Ar选自以下部分(i)＊、(i)＊＊、(i)至(x)的一种，其通过一个或多个其苯基部分与相邻的部分键合：
Figure FSB00000800932200111
35.权利要求34的涂层，其中所述表面活性剂是二辛基磺基琥珀酸盐。
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