TW200844193A - Polybenzoimidazole coating composition - Google Patents

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200844193 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係相關於聚苯并咪哇塗料組成物。 【先前技術】 聚苯并咪唑具有優異的耐能量性及耐藥品性。因此， 相當有益於使用爲各種基材的保護被膜之材料。該用途係 將含有聚苯并咪唑之塗料組成物塗布於基材的表面’依需 求進行燒結等使其硬化，以形成被膜（例如參照專利文獻 1 ) ° 使用該塗布方法的聚苯并咪唑塗料組成物，一般係使 聚苯并咪唑溶解於可溶解聚苯并咪唑的極性溶劑等而成之 溶液。惟聚苯并咪唑係因優異的耐藥品性例如耐溶劑性， 而對溶劑的溶解性低，故亦有無法得到濃度較低的溶液之 特徵。事實上，市面上可購得的聚苯并咪唑塗料組成物， 即使最高濃度亦僅爲10重量％ 。因此，例如塗布於基材使 之形成塗膜時，不易形成厚的塗膜，頂多僅能形成約5 μ m 的膜厚度。即使實施多次塗布使膜厚度增厚，因溶劑的溶 解性，極易使塗膜不均勻，且塗膜的塗布端部位發生圓形 隆起，平滑性不佳。爲解決該問題，將塗料組成物和基材 二者加溫至70〜120°C左右，邊使溶劑蒸發邊進行塗裝， 惟操作繁雜，基材薄而熱容量低時，不易形成均勻的塗膜。 〔專利文獻1〕特開平5-3 3 940 1號公報 【發明內容】 ^發明欲解決之課題 200844193 本發明係因鑑於上述問題，而提供一種改善先前問題 之聚苯并咪唑塗料組成物。 解決課題之方法 本發明的聚苯并咪唑塗料組成物係將平均粒徑爲0 ·5 〜5 〇 // m的聚苯并咪唑顆粒分散於混合溶劑中，上述混合 溶劑係含有水和於20 °C時聚苯并咪唑的溶解度爲lgH以上 之極性溶劑而成。 發明之效果 • 依據本發明，係提供一種可於常溫平滑地塗裝膜厚度 較厚的塗膜，且保存安定性優異之聚苯并咪唑塗料組成 物。若使用該聚苯并咪唑塗料組成物，不需進行塗裝時的 基材及組成物之加熱等特別操作，塗布操作較容易。且由 本發明的聚苯并咪唑塗料組成物形成之被膜，係對基材的 密合性高，耐能量性及耐藥品性優異之堅固物，係有助於 基材的保護之物質。 【實施方式】 • 實施發明之最佳型態 本發明的聚苯并咪唑塗料組成物係含有聚苯并味D坐顆 粒和混合溶劑。 聚苯并咪_係指含有取代或非取代的苯并咪嗤作爲單 體單位之聚合物。若苯并咪嗤含有取代基時，其取代基係 可在不影響本發明的效果之範圍內任意地選擇。聚苯并味 唑宜爲如下列通式（I )所示者。 ‘200844193

其中，R1〜R5及R1’〜R5’係各自獨立選擇之取代基， L1係2價的連結基，L2係連結R1〜R5中任一個和R1，〜R5， 中任一個之2價的連結基，p及Q係表示聚合度之數値。 R1〜R5及R1’〜R5’宜爲各自獨立的氫、碳數1〜10的烷基、 碳數6〜12的芳基、鹵素、羥基、碳數1〜10的烷氧基， L1及L2宜爲各自獨立的單鍵或由硫屬原子、芳香族化合 物、脂肪族化合物、脂環族化合物、或雜環化合物而成的 2價連結基。 L1或L2係由脂肪族化合物而成的連結基時，尤宜碳數1 〜8的伸烷基，爲芳香族化合物時，宜爲伸苯基、或伸萘基’ 係由雜環化合物而成的連結基時，宜爲伸吡啶基、伸_ @ 基、伸呋喃、伸喹啉基、伸硫苯基、伸吡喃基、或伸茚基’ 係由硫屬而成的連結基時，宜爲一 0—、— S—、一 S〇2-。 如通示（I)所示的聚苯并咪唑中，宜爲以下通示（Ia 所示者。

200844193 其中η爲表示聚合度之數値。 可使用於本發明的聚苯并咪D坐，係可因應其結構或分 子量等，取自廣泛的範圍之極限黏度，惟本發明中，聚苯 并咪唑的分子量一般爲2,000〜1，000,000，宜爲 2,0〇〇〜 300,00 0，尤宜 5,000〜100,000。使用於本發明的聚苯幷味 唑之極限黏度，宜爲0.2以上。

該類聚苯并咪唑之具體例，如下所示。聚-2,2’-(間、 伸苯基）-5,5，-二苯并咪唑（通式（la))、聚-2,2’-(二伸苯 基-2,2，，，)-5,5’-二苯并咪唑、聚-2,2’-(二伸苯基-4”，4”，）-555\ 二苯并咪唑、聚-2，2，- ( 1 ”、1 ’’、3 三甲基茚滿）-3 ”、5 ' 對-伸苯基-5，5，·二苯并咪唑、2，2 (間·伸苯基）-5，5 二苯 并咪唑/2，2，- ( 1，，、1，，、3，，-三甲基茚滿）-3 ”、5，，-對-伸苯基 -5，5，-二苯并咪唑共聚物、2，2 （間-伸苯基）-5，5 二苯幷 咪唑/2，2，-(二伸苯基_2，，，2”，）-5,5’-二苯并咪哩共聚物、聚 -2,2，-(伸呋喃基-2，，，5，，）-5,5，-二苯并味哗、聚-2 5 2 ’-(伸萘 基-1”、6，，）-5,5，-二苯并咪唑、聚-2,2^ (伸萘基-2”、6，，） _5 5，·二苯并咪唑、聚-2,2’-戊基-5,5’_二苯并咪唑、聚-2,2’-八亞甲基_5,5，-二苯并咪唑、聚-2,2’-環己烯基_5,5’-二苯幷 咪唑、聚-2,2，-(間-伸苯基）-5,5’-二（苯并咪)醚、聚 -2,2，-(間-伸苯基）_5,5，-二（苯并味哩）硫化物、聚、2 5 2，-(間-伸苯基）_5,5，-二（苯并咪唑）颯、聚·2,2，-(間-伸苯 基）_ 5 5，-二（苯并咪唑）甲烷、聚-2，2 間-伸苯基）_ 5，5 ’· 二（苯并咪唑）丙烷-2，2、及聚-伸乙基-1，2，2，2 (間'"伸苯 基）-5,5，-二·（苯并咪唑）乙烯-1，2。 200844193 本發明的組成物係使聚苯并咪唑以顆粒狀態分散於混 合溶劑中而成者。該聚苯并咪唑的顆粒係可藉由以液態氮 使聚合原料粉末或顆粒狀聚苯并咪唑冷卻，以錘磨、噴射 磨、銷磨、刀磨等粉碎機進行粉碎而得。該聚苯并咪唑顆 粒係以平均粒徑爲〇，5〜5 0 μ m之顆粒分散於混合溶劑中。 聚苯并咪唑之平均粒徑，爲要於製造顆粒時易於粉碎，且 不易溶解於極性溶劑又維持良好的保存安定性，宜爲〇. 5 以上，尤宜1/zm以上。又，爲要在塗裝後易於溶解聚 • 苯并咪唑，且維持良好的塗布後之平滑性，其平均粒徑宜 爲50//m以下，更宜爲30//m以下，尤宜20/zm以下。聚 苯并咪唑顆粒之平均粒徑，係可藉由以動態光散射法、雷 射繞射散射法、電子顯微鏡測定顆粒的切面積，由此算出 粒徑之影像處理法等來測定。 本發明的聚苯并咪唑塗料組成物係含有混合溶劑而 成。該混合溶劑係含有易於溶解聚苯并咪唑的極性溶劑和 水而成。本發明的聚苯并咪唑塗料組成物中，該混合溶劑 ^ 係於組成物中，以分散狀態維持聚苯并咪唑顆粒，且爲維 持良好的塗布時之塗布性的物質，惟藉由在塗布後僅使水 蒸發而剩餘的極性溶劑，具有使聚苯并咪唑顆粒溶解而使 塗膜的平滑性良好之作用。 極性溶劑係於2CTC對分散的聚苯并咪唑之溶解度爲 lg/丨以上，宜爲5g/l以上。若爲低溶解度時，塗布後的塗 膜之平滑性有劣化之趨勢。爲藉由塗布後僅使水蒸發而剩 餘的極性溶劑來溶解聚苯并咪唑顆粒，其沸點宜比水的沸 200844193 點高。 · 該類極性溶劑係可任意地選自對聚苯并咪D坐的溶解度 符合上述條件者’惟宜至少1種選自N，N-二甲基甲酿胺、 N，N-二甲基乙醯胺、二甲亞礪、及N-甲基吡咯烷酮所成之 群組。這些極性溶劑亦可組合2種類以上而使用。其中二 甲亞颯係對聚苯并咪唑的溶劑浸透性強，與其他極性溶劑 倂用，具有促進溶解性之效果。除了在此所舉例的二甲亞 颯以外之極性溶劑，有聚苯并咪唑的溶解性高之趨勢’單 ^ 獨使用時，有溶解分散於組成物中的聚苯并咪唑顆粒之趨 勢。使聚苯并咪唑顆粒溶解後，因在組成物中使顆粒固化， 而降低保存安定性。 另一方面，混合溶劑中的水係對聚苯并咪唑的混合溶 劑之溶解度降低，藉由使聚苯并咪唑顆粒維持於分散狀 態，不僅提升塗料的保存安定性，且具有輔助聚苯并咪唑 顆粒的溶劑浸透性之作用。水可輔助溶劑浸透性之機構尙 _ 不明確，惟認爲是使塗膜乾燥時，低蒸氣壓的水先、蒸發， 藉著其蒸氣壓將極性溶劑封入塗膜中，極性溶劑浸透於顆 粒中而易於溶解。事實上，僅以N-甲基吡咯烷酮爲溶劑時， 例如即使加熱至8 0 °C，聚苯并咪唑顆粒仍不易溶解，惟使 用本發明所使用的混合溶劑則易於溶解。 又，除水以外’若爲具有相同的分散安定性和溶劑浸 透性的輔助作用之溶劑’亦可取代水而使用，惟該類溶劑 係非常特殊，由取得容易性或成本之觀點乃不適當。 在本發明的混合溶劑中，如上所述水具有降低聚苯并 -10- 200844193 咪唑顆粒的溶解性之作用，惟爲維持聚苯并咪唑顆粒的分 散性’或爲調整組成物的表面張力，更可使用水以外的有 機溶劑作爲共溶劑。該類共溶劑係可使用（a )醇類，例如 異丙醇、第三丁醇、呋喃甲醇、二乙二醇、二丙酮醇、2-乙基己醇、3-乙氧乙醇、2-甲氧乙醇、2-丁氧乙醇等、（b) 醚類，例如二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙 二醇二丁基醚、1，2-二丁氧基乙烷、乙二醇單乙酸酯、二乙 二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、三甘醇 二甲醚等、及（c )酮類，例如丙酮等。 本發明的混合溶劑之摻合比係可因應目的而任意地選 擇’惟相對於混合溶劑，水之摻合率宜爲5〜7 5重量％ ， 尤宜20〜60重量％ 。如上述般，若水之摻合率過低，則聚 苯并咪唑的溶解性變高，保存性有劣化之趨勢。相反地若 過高’則塗布後用以溶解聚苯并咪唑之溶劑不足而使平滑 性劣化。又’共溶劑係相關於水之摻合比，使用時相對於 混合溶劑爲50重量％以下，宜爲40重量％以下。 本發明中相對於全部的塗料組成物，聚苯并咪唑顆粒 之摻合率係相關於塗布方法或預期形成的塗膜之厚度等， 宜爲1 0〜6 0重量％ ，尤宜1 5〜5 0重量％ 。例如塗裝方法 係採用噴霧塗裝時，宜爲20〜40重量％ 。 本發明的聚苯并咪唑塗料組成物，係除上述的聚苯并 咪唑顆粒及混合溶劑以外，可因應目的含有任意的添加 劑。該類添加劑例如顏料、塗平劑、消泡劑、塡充劑、潤 滑劑、導電劑等。 200844193 本發明的聚苯并咪唑塗料組成物，係可以先前既知的 任意方法塗布。該類方法例如噴霧塗布、輥塗布、刷塗布、 浸塗布、簾塗布等，惟本發明的塗料組成物，因即使採用 噴霧塗布時仍可形成膜厚度較厚之塗膜，且簡便又不受限 於塗裝對象物之形狀，故宜使用噴霧塗布。又，塗裝對象 係平版時，宜採用易於廣面積地塗裝之輥塗布法。 以下所述係以噴霧塗布爲例，說明使用本發明的塗料 組成物進行塗布的情形。首先，於常溫將本發明的塗料組 ® 成物塗布於基材上。使用本發明的塗料組成物時，可以不 加熱基材和組成物而於常溫進行塗布，以1次的塗布可形 成15〜3 0 /z m的膜厚度。使形成的塗膜於60〜120 °C，宜 爲80〜1 00°C中加熱，以蒸發水及共溶劑而乾燥。加熱時間 係依據膜厚度等而異，惟一般爲5〜3 0分鐘。去除水及共 溶劑後，因塗膜中殘留多數的對聚苯并咪唑溶解度高之極 性溶劑，故溶解聚苯并咪唑且塗膜變平滑。更依需求將塗 膜加熱至3 5 0 °C，使塗膜固化，可製得高強度的被膜。 ^ 亦即，若使用本發明的塗料組成物，除可形成比先前 的塗料組成物所形成的更厚之塗膜，亦不需加熱等繁雜的 操作。更且，因不需加熱，故易於塗布在低熱容量之基材。 特別是重複數次的塗布時，可形成超過200 μ m之塗膜，適 用於滑動零件和絕緣材料。 (實施例1 ) 將54g的平均粒徑13 # m的聚苯并咪唑（AZ電子材料 股份公司）、5 4 g的水、1 8 g的丁基溶纖劑、2 0 g的二甲亞颯 -12- 200844193 (以下稱爲DMSO )、54g的N-甲基吡咯烷酮（以下稱爲 NMP)放入500ml的容器，以攪拌機充分地攪拌使均勻分 散，製得聚苯并咪唑的含量爲27重量％之塗料組成物。於 常溫下，使用噴嘴徑0.8 0以0.2MPa之壓力，將該塗料組 成物噴霧塗裝於僅進行溶劑脫脂處理之 A5052鋁基材 (100mmx50mmxlmm)，並於 80〜100 °C乾燥溶解後，升溫 至150°C維持2〜3小時後，升溫至2001維持1小時，並 升濫至2 5 0 C維持3小時’於3 0 0 °C進行1小時，於3 5 Ό °C ® 燒結1小時，製得厚度22从m的塗膜。 探討在該步驟中的塗裝性、塗膜平滑性、塗膜密合性 及1 0日後的塗料組成物之安定性。其結果如表1所示。 (實施例2〜8 ) 除將溶劑組成物及聚苯并咪唑顆粒的平均粒徑更改爲 如表1所示般以外，和實施例1同樣地進行評估。其結果 如表1所示。 (比較例1〜3 ) ^ 除使用表1表示的不含水之混合溶劑以外，和實施例 1同樣地進行評估。其結果如表1所示。 (比較例4) 依據專利文獻1的實施例1，調製聚苯并咪D坐的含量 爲1 0重量％之塗料組成物，和實施例1同樣地進行評估。 其結果如表1所示。 (比較例5) 除聚苯并咪唑的含量爲27重量％以外，和比較例4相 -13- 蠡 200844193 同作法以調製塗料組成物，和實施例1同樣地進行評估。 其結果如表1所不。

-14- 200844193

200844193 氺1 DMSO:二甲亞颯 * 2 NMP : N-甲基吡咯烷酮 * 3 DMAC: N，N-二甲基乙醯胺 * 4 丁基溶纖劑 評估基準 常溫下的塗布性 〇：可均句地霧化，細部位仍可塗裝 △:霧化不均勻，細部位不易塗裝 ® X :無法霧化，不可塗裝 平滑性 〇：Ra爲1以下 △ : Ra爲1〜2 X : Ra爲2以上 密合性 依據〗IS K5400進行評估 保存安定性 • Ο :易於再分散 △:易於以攪拌棒等破碎沉澱物 X :不易以攪拌棒破碎沉澱物，無法再分散 【圖式簡單說明】 〇 【元件符號說明】 flE 〇 yvw -16-

Claims (1)

1. ,200844193 · 十、申請專利範圍： 1· 一種聚苯并咪唑塗料組成物，其特徵係將平均粒徑爲0.5 〜5 0 M m的聚苯并咪唑顆粒分散於混合溶劑中’上述混 合溶劑係含有水和於20。(：時聚苯并咪唑的溶解度爲1 以上之極性溶劑而成。 2·如申請專利範圍第1項之聚苯并咪唑塗料組成物，其中 混合溶劑中的水含量係5〜7 5重量％ 。 3 ·如申請專利範圍第1或第2項之聚苯并咪唑塗料組成 ® 物，其中極性溶劑係至少1種選自N，N-二甲基甲醯胺、 N，N-二甲基乙醯胺、二甲亞颯、及N-甲基吡咯烷酮所成 之群組。 4.如申請專利範圍第1至3項中任一項之聚苯并咪唑塗料 組成物，其中混合溶劑係更含有至少一種選自醇、醚、 及酮所成之群組而成。 5 .如申請專利範圍第1至4項中任一項之聚苯并咪唑塗料 組成物，其中聚苯并咪唑之含量係10〜60重量％ 。 ^ 6 . —種聚苯并咪唑被膜之形成方法，其特徵係包括將如申 請專利範圍第1至5項中任一項之聚苯并咪唑塗料組成 物塗布於基材上，於60〜120 °C使形成的塗膜加熱之步 驟。 -17- 200844193 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：無。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 〇

   八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：