可自由基聚合的能用静电辅助设备施用的组合物制造技术

本发明专利技术提供了含有电导率增强剂的组合物，它们能施用静电辅助设备涂覆在基材上。该组合物包含一种或多种可自由基聚合的单体以及一种或多种含有阳离子部分和阴离子部分的非挥发性电导率增强剂，该电导率增强剂能溶于单体，且不会干扰自由基聚合反应，其中阴离子部分是非配位的亲有机物质的含碳阴离子。该组合物还可包含一种或多种自由基引发剂、一种或多种离解增强剂（ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ａｇｅｎｔ）、交联剂、可阳离子聚合的单体、阳离子引发剂、均化剂、低聚物或聚合物（较好是共反应的）及其它添加剂和辅助剂，以向聚合物涂层赋予特定的性能。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的领域本专利技术涉及能用静电辅助设备涂覆到基材上的组合物。更具体地说，本专利技术涉及含有电导率增强剂的可自由基聚合的组合物、用这些组合物涂覆的基材以及涂覆基材的方法。专利技术的背景化学制剂释放到大气中常常会污染空气，这一问题令人十分关注。因此在化学工业中，当研制新产品和新工艺时，一个关键的因素就是对环境的影响。减少化学物质排放的一种方法是研制无溶剂的工艺，要求在加工处理过程中不蒸发化学物质，或者不从最终产品中蒸发化学物质。液体涂层通常是使用基于溶剂的工艺。液体涂层是替代气体(通常为空气)，使基材(通常是固体)表面(如膜或卷材)与液体层接触的工艺。涂层沉积之后，它仍可为液态，如果它含有溶解在挥发性液体中的固体，可使它干燥，留下固体并且一般是粘附层，或者它可被“熟化”(即聚合)或以其它的方式固化成功能性的且一般是粘性的层。挥发性溶剂通常在涂覆过程中使用，然后蒸去，留下所需的组合物，尤其是当需要薄的涂层时更是如此。涂覆方法通常根据所需的涂层高度(即涂布厚度)进行选择。对于将组合物施用于光滑的基材上至厚度达到约5微米或更厚的情况而言，连续的液体涂布工艺(如辊涂布、帘流涂布、缝口涂布(slot)、滑板涂布、凹槽辊涂布等以及组合使用这些工艺)通常是优选的。参见E.Cohen和E.Gutoff的Modem Coating and DryingTechnology,VCH Publishing,N.Y.,1992。粗糙或“三维”表面最好用喷涂方法涂布。一般来说，含溶剂的薄涂层(即干厚度约在5微米以下)涂布在基材上，用作剥离涂层、底漆或抗静电涂层，而较厚的涂层用于粘合剂，或用于制造涂覆的磨料。连续的液体涂布工艺可用于施涂薄涂层，然而通常用大量的溶剂稀释组合物，然后蒸发这些溶剂，留下所需厚度的组合物。经干燥的最终层的均匀性和厚度很难控制，尤其是在粗糙的表面上。溶剂的加入使得原料成本、制造成本和除去溶剂的成本增加。此外，通常所用的溶剂可能是对环境有害的。对于连续的液体涂布工艺，当涂布的线速度增加时，该工艺可能成为不稳定的，在组合物与基材首先相遇的区域发生夹带空气。该区域通常称作“涂布珠”。所幸的是可以使用静电辅助设备减轻在涂布珠和基材之间发生的空气夹带的问题。然而，不是所有的组合物都能用静电辅助设备方法施用。该组合物必须具有足够的电导率，当施加电场时，自由离子能在组合物中移动。然后当在组合物和基材之间施加高电位差时，在组合物中产生电场，导致组合物中一种极性的离子向最接近基材的涂布珠表面移动。在某些不具有单一涂布珠的涂布机(如凹槽辊)中，这些离子还移动至最接近基材的组合物的表面(在凹槽辊槽中的组合物的表面)。组合物中的这些“感应充电”在涂布珠表面产生静电压力，这使涂布珠的形状发生变化，阻止空气进入涂布珠和基材之间。因此，当进行连续涂布时，使用静电辅助设备可提高线速度，同时保持均匀性。即使使用不连续的凹槽辊涂布方法，使用静电辅助设备也可提高线速度，这是因为静电压力将组合物从凹槽辊槽中“拉”出。含溶剂的薄涂料也可用喷涂工艺施涂。尽管喷涂可用于将组合物施涂在光滑的基材上，然而它特别适宜于用作涂覆粗糙或三维物体以及具有粗糙或三维表面的片状卷材的方法。静电喷涂工艺通常适宜于将含有溶剂的组合物施涂于粗糙表面，涂层厚度为5微米或更厚。然而，与喷涂工艺有关的问题是喷溅(即50至80％的组合物不能涂覆到基材上)。(参见Miller,E.P.,Chapter 11,ElectrostaticCoating；in Electrostatics andIts Applications,Wiley-Interscience(1973)EditorA.D.Moore)。静电喷涂工艺提供了一种更能控制的喷涂方式，由此减少了材料的损耗。在更有效的静电喷涂工艺中，在液滴形成的过程中用感应充电(inductive-charging)使液滴带电。通过喷射辅助设备中组合物中的电场，感应充电将电荷置于液滴上，由此电场使位于相反方向的带正电荷的自由离子移向带负电荷的自由离子。过量的一种极性的离子聚集在沿组合物表面区域，并产生将组合物破碎成带电液滴雾(droplet mist)所需的静电压力。为了获得该感应充电，该组合物必须具有足够的电导率，以确保存在相当数量的自由离子。静电喷涂涂层中液滴的直径通常约为50微米(μm)至200微米，而普通(非静电)喷涂工艺可具有500微米之大的液滴。电喷涂(electrospray)是静电喷涂中的一个特殊分类，仅限于低流速的情况，它可用于涂覆厚度约为0.005微米至10微米的涂层。电喷涂可用于施涂无溶剂的薄涂料。在电喷涂工艺中，位于喷头处的组合物表面的静电压力导致精确地控制形成一个或多个组合物锥(cone of compositon)，由此排出液态细流。每股细流破碎成液滴雾，液滴直径在所述细流直径的数量级内。所述液滴的直径可通过涂覆溶液的电导率进行控制。液滴的直径通常小于50微米，如果电导率足够大，则液滴直径可小于1微米。虽然电喷涂工艺是一种涂覆薄涂层的有效方法，但是并非所有的组合物都可以电喷涂。与所有使用静电辅助设备的方法一样，该组合物必须满足一定的工艺要求。对于欲施涂的组合物的粘度和电导率的要求随所用静电辅助设备的方法和所需的涂层厚度而变化。对于电喷涂，组合物必须基本上是单相溶液或非离子稳定的分散体或乳状液，否则的话，该组合物会在电喷涂过程中变得不稳定。在单相溶液(“真溶液”)中，每种组分是完全溶解的。组合物可以用溶剂或者不用溶剂进行电喷涂，只要该组合物是单相溶液，或者是非离子稳定的乳状液或分散体。通常必须向组合物中加入溶剂以得到必需的组分溶解度。该加入的溶剂，特别是如果为有机溶剂，如果在加工过程中或其后蒸发而不被回收，就会产生环境问题。当一种组合物真正不含溶剂时，基本上所有的初始组分都以一定的形式存在于最终的固化产品中。薄涂层是溶剂浇注的，但它不符合真正不含溶剂这个定义，因为溶剂是在加工过程中蒸发的。例如，虽然可以向可电喷涂的组合物中加入乙醇或甲醇以提高溶解度和电导率，但是它们在加工过程中蒸发。对于一些自由基固化体系，这类溶剂可能会作为链转移剂或阻聚剂而干扰聚合反应，较好的是在固化之前除去这些溶剂。水基组合物虽然有时也被称为“无溶剂的”，但是通常需要大型的干燥炉，它占去了相当一部分的生产空间，并且增加了生产成本。此外，欲电喷涂的组合物通常是有机物，因此往往不与水混溶。可以向组合物中加入溶剂来提高电导率。为了得到所需范围的电导率，组合物除了含有电导率增强剂(即盐)以外，通常含有一般被认为是挥发性有机化合物(“VOC”)的极性溶剂。这些挥发性有机化合物可能对环境有害。对于电喷涂，已经使用溶剂来提高溶液的电导率。例如，EPO申请No.92.907947.3(Mazurek等)揭示了加入少量的甲醇以提高一种可电喷涂剥离涂料的电导率。然而，甲醇应在加工过程中蒸去，否则它会干扰自由基聚合反应。美国专利No.4,059,444揭示了向油墨中加入季铵盐作为电导率增强剂，这些季铵盐具有较低分子量的无机阴离子，如硫酸盐、硼酸盐和碘化物。这些电导率控制剂的加入量为0.05-1重量％，以提高静电施涂的油墨的电导率。美国专利No.5,364,726本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可自由基聚合的组合物，它包含：（１）一种或多种可自由基聚合的单体；（２）一种或多种含有阳离子部分和阴离子部分的非挥发性电导率增强剂，该电导率增强剂能溶于所述一种或多种单体，且不会干扰聚合反应，其中阴离子部分是非配位的亲有机物质的 含碳阴离子；所述组合物可用静电辅助设备涂覆在基材上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AI埃弗拉尔茨，WM拉马纳，AE西弗，GV蒂尔斯，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]