弹性气体阻隔涂料组合物制造技术

弹性气体阻隔涂料组合物包括分散在水性介质中的阻隔材料，多硫化物，和与多硫化物有反应性的固化剂。当施涂到基材上并固化以形成涂层时，阻隔材料形成连续相和多硫化物弹性体形成非连续相。还公开了弹性气体涂层，其包括具有阻隔材料的连续相和具有多硫化物弹性体的非连续相。进一步公开了至少部分涂覆有弹性气体阻隔涂料组合物的基材。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】弹性气体阻隔涂料组合物政府支持的通知本专利技术是在能源部授予的合同编号DE-EE-0005359下在政府支持下做出的。相关申请的交叉引用本申请要求2014年6月18日提交的美国临时申请号62/013,675的权益，其在此以其全文通过引用并入。专利
本专利技术涉及弹性气体阻隔涂料组合物，弹性气体阻隔涂层，和由弹性气体阻隔涂料组合物涂覆的基材。专利技术背景阻隔涂层通常用于各种工业中以防止蒸汽，气体和/或化学品进入和/或离开(egress)。例如，阻隔涂层经常用于涂覆在轮胎和用于运动装备(包括鞋子和球)的囊状物(bladder)中发现的材料。如可以领会的，这些基材必须保持一定程度的挠性和/或弹性。然而，用于增加这些基材的阻隔性质的涂层可对基材的挠性和/或弹性具有负面的影响。已经花费了相当大的努力来开发不负面地影响基材的挠性和/或弹性的阻隔涂层。虽然已经开发出了改进的阻隔涂层，但是这些涂层表现出一些缺点。例如，为了实现低温弹性，必须使用具有低玻璃化转变温度的材料。具有低玻璃化转变温度的材料是差的氧气/氮气阻隔物(barrier)。因此，现有的阻隔涂层不能实现低温弹性和提供良好的氧气/氮气气体阻隔。提供低温弹性和良好的氧气/氮气气体阻隔性能的改进的阻隔涂层因此是期望的。专利技术概述本专利技术涉及可包括分散在水性介质中的阻隔材料，多硫化物，和与多硫化物有反应性的固化剂的弹性阻隔涂料组合物。当施涂到基材上并固化以形成涂层时，阻隔材料形成连续相且多硫化物弹性体形成非连续相.本专利技术还涉及可包括包含阻隔材料的连续相和包含多硫化物弹性体的非连续相的弹性气体阻隔涂层。还公开了由此处描述的弹性阻隔涂料组合物涂覆的基材。附图说明图1是根据本专利技术的弹性气体阻隔涂层的透射电镜(TEM)显微照片。图2是图1的弹性气体阻隔涂层的场发射扫描电镜(FESEM)图。具体实施方式出于以下详细说明的目的，应当理解本专利技术可以赋予不同的可选择的变化和步骤次序，除了其中有明确的相反规定之外。此外，除了任何操作实施例或者其中另有指示之外，表示例如说明书和权利要求中所用的成分的量的全部数字被理解为在全部的情况中是用术语“约”修饰的。因此，除非有相反的指示，否则下面的说明书和附加的权利要求中阐明的数字参数是约数，其可以根据本专利技术所寻求获得的期望的性能而变化。最起码，和并非打算使用等价原则来限制权利要求的范围，每个数字参数应当至少按照所报告的有效数字的位数和通过使用普通的四舍五入技术来解释。虽然阐明本专利技术宽的范围的数字范围和参数是约数，但是在具体实施例中所述的数值是尽可能精确来报告的。然而，任何数值本质上包含了由它们各自的测试测量中存在的标准偏差所必然形成的某些误差。同样，应当理解这里所述的任何数字范围目的是包括处于其中的全部的子范围。例如范围“1-10”目的是包括在所述的最小值1和所述的最大值10之间(并包括端值)的全部子范围，即，具有最小值等于或者大于1和最大值等于或者小于10。在本申请中，单数的使用包括复数且复数涵盖单数，除非另有明确规定。另外，在本申请中，使用“或者”表示“和/或”，除非另有明确规定，即使在某些情况中可以明确使用“和/或”。此外，在本申请中，使用“一个”或者“一种”表示“至少一种”，除非另有明确规定。例如，“一种”阻隔材料，“一种”弹性体材料，“一种”多硫化物，“一种”固化剂等是指任意这些项目的一种或多种。同样地，如此处所使用的，术语“聚合物”是指预聚物，低聚物以及均聚物和共聚物两者。术语“树脂”与“聚合物”互换地使用。如上所示，本专利技术涉及弹性气体阻隔涂料组合物。弹性气体阻隔涂料组合物可包括阻隔材料，多硫化物，和与多硫化物有反应性的固化剂。如此处所使用的，术语“阻隔材料”是指当用于施涂到基材上的涂料中时将蒸汽阻隔，气体阻隔，和/或化学品阻隔赋予基材的材料。“蒸汽阻隔”是指对液体和/或其蒸汽的阻隔和/或低渗透性。“气体阻隔”是指对氧气，氮气，二氧化碳，和/或其他气体的阻隔和/或低渗透性。“化学品阻隔”是指对分子从一个基材到另一基材的迁移，和/或从一个基材到其表面的迁移的阻隔和/或低渗透性。对蒸汽，气体，和/或化学品的耐渗透性足以使涂层合适地作为根据本专利技术的“阻隔材料”。基材，和/或其上的任意涂层的气体阻隔性质，通常是按照氧气渗透性(“P(O2)”)来描述的。“P(O2)”数目量化了在一组特定的环境下可通过基材和/或涂层的氧气的量并且通常以cc·mm/m2·天·atm的单位来表述。这是渗透的标准单位，其是在24小时的时间段内，在一个大气压的分压差在特定的温度和相对湿度(R.H.)条件下，作为氧气渗透通过一平方米的面积的一毫米厚的样品的立方厘米数来测量的。阻隔材料可包括分散在水性介质中的阻隔材料。如此处所使用的，“水性介质”是指包含多于50重量％的水的载体-流体，基于载体-流体的总重量计。载体-流体可包含多于60重量％的水，或多于70重量％的水，或多于80重量％的水，或多于90重量％的水例如100重量％的水，基于载体-流体的总重量计。载体-流体还可包含小于50重量％的有机溶剂，例如小于25重量％，或小于15重量％，或小于5重量％，基于载体-流体的总重量计。可以使用的有机溶剂的非限制性实例包括二醇，二醇醚醇，醇，酮，二醇二醚，和二酯。有机溶剂的其他非限制性实例包括芳族和脂肪族烃。阻隔材料可包含有机材料。如此处所使用的，“有机材料”是指含碳低聚物和聚合物。可以用于形成阻隔材料(其然后分散在水性介质中)的有机材料包括但不限于，水性聚氨酯分散体，水性聚偏二氯乙烯共聚物分散体，和其组合。可以用于形成阻隔材料的其他有机材料包括但不限于，水性聚酰胺分散体，水性乙烯乙烯醇分散体，和其组合。可以用于形成阻隔材料的合适的聚氨酯的非限制性实例包括描述在美国专利号8,716,402第2栏，第13行至第4栏，第33行中的聚氨酯，其在此通过引用并入。例如，和如在美国专利号8,716,402中所描述的，合适的聚氨酯可包括包含至少30重量％的间位取代的芳族材料的聚氨酯，基于聚氨酯树脂的总固体重量计。阻隔材料还可包括无机材料。如此处所使用的，“无机材料”是指不是有机(即，不包括碳基材料)的材料和物质。无机材料可包含板状无机填料。如此处所使用的，“板状无机填料”是指处于板状的无机材料。术语“板状”是指其中结构的一个尺寸显著小于两个其他尺寸的结构(导致平坦型的外观)。板状无机填料通常处于具有相对显著的不等距(anisometry)的堆叠的片晶，片，薄片，或薄板形式。无机材料，例如板状无机填料，可通过减小液体和气体的渗透性进一步改进所得涂层的阻隔性能。合适板状无机填料例如可包括具有高纵横比的那些。合适的高纵横比板状无机填料包括，例如，蛭石，云母，滑石，硅灰石，绿泥石，金属薄片，板状粘土，和板状二氧化硅。这样的填料通常具有1-20微米，2-5微米，或2-10微米的直径。填料的纵横比可以为至少5:1，例如至少10:1或20:1。例如，云母薄片可具有20:1的纵横比，滑石可具有10:1-20:1的纵横比，和蛭石可具有200:1-10,000:1的纵横比。此外，形成阻隔材料的材料可基本上不含，实质上不含，或完全不含反应性官能团。如此处所使用的，“反应性官能团”是指在化学反应中具有足够的反应性本文档来自技高网...

【技术保护点】
弹性阻隔涂料组合物，其包含:分散在水性介质中的阻隔材料；多硫化物；和与多硫化物有反应性的固化剂，其中当施涂到基材上并固化以形成涂层时，该阻隔材料形成连续相和多硫化物弹性体作为非连续相形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.18 US 62/013,6751.弹性阻隔涂料组合物，其包含:分散在水性介质中的阻隔材料；多硫化物；和与多硫化物有反应性的固化剂，其中当施涂到基材上并固化以形成涂层时，该阻隔材料形成连续相和多硫化物弹性体作为非连续相形成。2.权利要求1的弹性阻隔涂料组合物，其中该多硫化物包含巯基官能团。3.权利要求1的弹性阻隔涂料组合物，其中该阻隔材料包括水性聚氨酯分散体，水性聚偏二氯乙烯共聚物分散体，或其组合。4.权利要求3的弹性阻隔涂料组合物，其中该阻隔材料进一步包含无机材料。5.权利要求4的弹性阻隔涂料组合物，其中该无机材料包括板状无机填料。6.权利要求1的弹性阻隔涂料组合物，其中该多硫化物的玻璃化转变温度小于0℃。7.权利要求1的弹性阻隔涂料组合物，其中该多硫化物由化学式(I)表示:其中R为-(CH2-CH2-O-CH2-O-CH2-CH2)-和a+b+c+d为至多且包括1,000的数。8.权利要求1的弹性阻隔涂料组合物，其中该固化剂包括二氧化锰。9.权利要求1的弹性阻隔涂料组合物，其中该涂料组合物形成宏观均匀的混合物。10.权利要求1的弹性阻隔涂料组合物，其进一步包含与多硫化物和/或阻隔材料有反应性的交联剂。11.权利要求10的弹性阻隔涂料组合物，其中该交...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·P·鲍曼，M·基兹尔，E·F·拉克维兹，R·马丁，D·L·费勒，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：美国,US