提供涂料，它具有由氟和／或硅氧烷部分提供的非常低的表面能。提供外部增链的聚氨酯组合物的水分散体，由可水解和／或经水解的甲硅烷基封端并含有分散基团或乳化基团，具体是羧基。还提供聚氨酯分散体，它基本上是不含有机溶剂的，能被固化成具有耐水性和耐溶剂性、韧性、抗刮擦性，较好是光稳定的聚氨酯膜。这些膜可用作防污船用途层。还提供化合物Ｒ↓［ｆ］Ｒ↓［ｆ］′ＣＦＣＯＯＣＨ↓［２］Ｃ（Ｒ）（ＣＨ↓［２］ＯＨ）↓［２］。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新型的包含含氟和/或硅氧烷部分的硅烷封端聚氨酯的分散体，它被作为表面防粘剂或剥离促进剂(release promoters)用于在需要保护的表面上防止污垢物。本专利技术还涉及由上述分散体制得的新型的低表面能且可室温固化的水性涂料组合物。专利技术的背景结垢是指空气中或水中的生物物质在表面上聚集。船的表面由于对水线处或以下区域的海洋生物有亲合力而特别容易结垢。在海洋环境中，结垢会发生在船体、浮标、钻井平台、管道等的表面。在这些表面上累积形成的污垢会导致许多问题，如增加重量或在水中的阻力，对于船就会导致燃料消耗和运行成本增加。预防海洋污垢的最普通方法是使用有毒性的防污涂料。最普遍使用的防污涂料含有金属有毒物，如有机锡或铜，它通过将有毒物释放于周围水域来防止海洋生物附着于表面上。这些涂层还可以含有有机有毒物。已知这些涂层的通常形式是消融性防污涂层，随着船体在水中行进而会磨蚀。这种消融作用不断地将新的有毒物带至表面，直至有毒物浓度降至临界浓度以下，在临界浓度时涂层变得无效。为了使涂层复原，必须将船驶入干船坞，进行重新涂覆。使用防污涂料受到关注的一个主要问题是金属有毒物的浸出对环境造成的影响。已经发现，使用有机锡基涂料会杀害、或者至少是严重限制了海洋生物的生长。尤其是在船舶通行量高的水域，如海港、海湾和江河口。使用铜基防污涂料也被观察到对环境有害。据估计，具有3250平方米船体面积的船舶每天释放约0.91千克的铜，这足以使约18.9百万升的海水达到有毒的铜浓度。(“用于非污染性污垢控制的氟化船体涂料”；http//inel.gov/new/funding/serdp／p2prj005.html；5/30/96)。在某些区域限制将有毒物释放到环境中。除了这些问题以外，涂有铜基涂层的船体会需要比有机锡基涂层更频繁的重涂。在这一方面，有机有毒物被认为问题小一些，原因是它们在水中一段时间后往往会分解成无害物质。对接触有机锡化合物的船坞工人的健康危害和对停泊在干船坞期间除去涂层产生的大量有毒废物的处理使得有机锡基防污涂料的使用受到额外的限制。用于代替释放有毒物方法的另一种方法是提供污垢生物难以粘附的涂层或表面。理想的状况是船在水中行驶产生的湍流或者简单的清洁方法会将污垢生物除去。J.Griffith进行了开创性工作，“防污涂料的无毒替代方法(NontoxicAlternatives to Antifouling Paints)“Journal of Coatings Technology，59卷(755)，1987，113-119页，说明了由含氟聚合物得到的低表面能涂料能用作防污剥离涂层。尽管这些涂料显示防污剥离原理，但是对于某些海洋生物(如牢固吸附于表面上的附着甲壳(bamacles))需要清洁步骤来将其除去。A.Beca和G.Loeb(“从多种聚合物材料上容易地除去附着甲壳”生物技术和生物工程，26卷，1245-1251页，1984)研究了附着甲壳对多种聚合物表面的附着，得出结论粘附在低表面能表面上的附着甲壳比那些粘附在具有较高表面能的表面上的附着甲壳更容易除去。研究人员还通过试验说明，海洋生物(尤其是附着甲壳)粘附在硬质塑料上比粘附在软质弹性体上更牢固。Lindner也示出了低表面能的方法(“在控制海洋生物污垢方面的低表面自由能方法”生物污垢，1992，Hardwood Academic Polyurethane Publisher，99卷，193-205页)，它基于与水和其它液体的接触角来计算涂层表面能，将它们与对防止海洋生物结垢关键的接触角关联。对水的接触角越大，对涂层表面的表面能就越低。这些材料的例子是经取向的单层全氟化表面活性剂，它通过表面上的聚合物和具有全氟化侧链的梳状聚合物加以固定。这一揭示未举出耐久的水性聚合物的制备的例子。这些研究证实了需要低表面能的表面，还表明涂料的其它因素，如低玻璃化转变温度(＜-20℃)和弹性体性质也在控制海洋生物对聚合物表面的粘合方面起着重要的作用。许多市售的硅氧烷还含有可浸出的添加剂或残留物，它们缓慢地运动至表面，形成弱边界层，使得容易除去污垢生物。通常该添加剂是硅氧烷流体。尽管硅氧烷涂层满足低表面能、低玻璃化转变温度和弹性体性质的要求，其应用中仍有缺点。主要的缺点包括耐磨性、拉伸强度和撕裂强度差。这些缺点导致容易受到机械损坏。此外，硅氧烷涂层不具备良好的抗海草和海藻性。市售硅氧烷污垢剥离涂层的其它潜在问题包括高溶剂含量和高原料成本。由于需要多种不同层的涂层以实现可接受的粘合，因此应用成本高。许多硅氧烷产物是多组分的，需要现场混合并关注贮存期。可得到TeflonTM填充的材料，如环氧化物和乙烯基酯，但是它们的玻璃化转变温度高、是非弹性体性质的，且不具备足够低的表面能以防海洋污垢生物牢固的粘附。聚氨酯达到了表面修整体系的商业可接受性，因为聚氨酯具有总体综合性能，如耐磨性、柔性、韧性、高光泽以及耐擦伤性和耐有机溶剂性。早期的市售体系是溶剂基的单组分反应性高固体含量的预聚物与第二组分有机溶剂基湿气固化组合物反应，或者通常溶于醇和/或芳族溶剂的完全反应的聚氨酯漆。在努力消除有机溶剂及与其相关的排放和处理问题的过程中，开发出水性聚氨酯涂料。聚(氨基甲酸酯/脲)水分散体是二元的胶体体系，其中不连续的聚氨酯相分散在连续的水相中。聚(氨基甲酸酯/脲)水分散体为人们所知已有较长的一段时间。由于对有机溶剂基体系的环境和安全规章，使得聚(氨基甲酸酯/脲)水分散体在涂料和粘合剂应用中日益重要。聚(氨基甲酸酯/脲)水分散体的配制需要很少助溶剂或者无需助溶剂，以在环境温度下制得高性能的涂层和粘合剂。它们不仅能够代替有机溶液，而且可用于新领域。例如，它们对塑料表面没有侵蚀性，由于其离聚物性质能提供对玻璃和聚合物纤维的优良的粘合力。其它优点包括毒性低(不含异氰酸酯)、环境可接受性、高分子量时的粘度低、能容许pH值变化、升高温度的稳定性、冷冻/解冻稳定性、机械稳定性、与其它材料的相容性、单组分应用、低温固化、优良的成膜性和一般的聚氨酯涂层性能。对适用于制备聚(氨基甲酸酯/脲)分散体的原料的选择基本上与常规聚氨酯的情况相同。借助于外部乳化剂或者通过将内部乳化剂链段加入主链(如季铵基团)或侧基(如羧酸盐基团或磺酸盐基团)以形成聚氨酯离聚物，由此制得聚氨酯水分散体。离子基团可以是阴离子基团、阳离子基团或两性离子基团，可使用各种各样中和抗衡离子。当聚氨酯离聚物分散于水中时，形成的颗粒含有团聚的软段芯，离子部位主要位于表面上。得到非常稳定的分散体。分散体的稳定性是不同颗粒的双层之间相同电荷静电排斥的结果。稳定的成膜分散体的粒度为30-800纳米。分散体的粘度取决于聚氨酯的粒度和固体含量、相分离的程度，以及与聚氨酯分子量(MW)无关。聚氨酯分散体成膜的过程中，水蒸发，聚氨酯颗粒聚结形成连续膜。在一些体系中，加入增塑剂或高沸点聚结溶剂(如N-甲基吡咯烷酮)会促进成膜性能。成膜性能还随着温度升高而提高。通过选择原料来控制膜的物理性能。聚氨酯水分散体往往在耐水性和耐有机溶剂性能两方面次于溶剂型的双组分聚氨酯。聚氨酯分散体的离聚物性能使得其可水分散，使得膜有一定程度的亲水性。提高聚氨酯的交联点密度能增强本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种分散体，它包含式（Ⅰ）聚合物，（ＳＩＬ－Ｘ）－ＩＳＯ－Ｙ－（ＰＯＬ－Ｘ－ＩＳＯ－Ｙ）↓［ｎ］～（ＣＥ－Ｘ－ＩＳＯ－Ｙ）↓［ｍ］～（ＷＤＣ－Ｘ－ＩＳＯ－Ｙ）↓［ｑ］－（ＳＩＬ） （Ⅰ）式中，（ＰＯＬ－Ｘ－ＩＳＯ－Ｙ）、（ＣＥ－Ｘ－ ＩＳＯ－Ｙ）和（ＷＤＣ－Ｘ－ＩＳＯ－Ｙ）可以无规分布或形成嵌段；式中，ＳＩＬ独自表示（Ｒ↑［３］Ｏ）↓［ｐ］－＊ｉ－Ｒ↑［４］－；Ｒ↑［３］单独选自氢；含约１－４个碳原子的烷基；含约２－５个碳原子的酰基；化学式为－Ｎ＝ＣＲ↑［５ ］Ｒ↑［６］的肟基，式中Ｒ↑［５］单独选自含约１－１２个碳原子的一价烷基，Ｒ↑［６］单独选自含约１－１２个碳原子的一价烷基；Ｒ↑［７］单独选自含约１－１２个碳原子的一价烷基；Ｒ↑［４］单独选自含约２－２０个碳原子的二价基团，所述Ｒ↑ ［４］基团不含异氰酸酯反应性官能团；ｐ独自表示１－３的整数；Ｘ各自选自以下二价基团：＊＊＊式中，Ｒ单独选自苯基、含约１－１２个碳原子的直链脂族基团、含约１－１２个碳原子的支链脂族基团和脂环族基团；ＩＳＯ独自表示得自多异氰 酸酯组分的部分，所述多异氰酸酯组分包含含２个异氰酸酯基的化合物，以及还可任选地包含含多于２个异氰酸酯基的化合物；式中每个ＩＳＯ部分可任选地被氟化且可任选地含有硅氧烷；Ｙ是各自选自以下二价基团；＊＊＊式中，Ｒ如上定义；ＰＯ Ｌ独自表示得自包含第一化合物和任选的第二化合物的组分的部分，所述第一化合物具有２个异氰酸酯反应性官能团，选自多元醇、多胺和多硫醇，每个异氰酸酯反应性官能团具有至少一个活性氢，所述第二化合物具有多于２个异氰酸酯反应性官能团，选自多元醇、多胺和多硫醇，每个异氰酸酯反应性官能团具有至少一个活性氢，其中下列（ｉ）、（ｉｉ）和（ｉｉｉ）中至少一项是事实：（ｉ）至少一个ＰＯＬ部分含氟；（ｉｉ）至少一个ＰＯＬ部分含硅氧烷；（ｉｉｉ）至少一个ＰＯＬ部分含氟和硅氧烷；ｎ表示约２ －８５的整数；ＣＥ独自表示得自包含双官能增链剂和可任选的多官能增链剂的增链剂组分的部分，所述双官能增链剂具有２个异氰酸酯反应性官能团，每个异氰酸酯反应性官能团具有至少一个活性氢，所述多官能增链剂具有至少３个异氰酸酯反应性官能团，每个异氰 酸酯反应性官能团具有至少一个活性氢；其中每个ＣＥ部分是可任选氟化的，可任选地含有硅氧烷；ｍ表示约１－８４的整数；ＷＤＣ独自表示...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：GP罗伯茨，LW霍兰，RG汉森，A森古普塔，GGI穆尔，MA格拉，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。