热稳定的微结构化半‑IPN层制造技术

本公开提供包含聚氨酯、聚脲和/或聚氨酯/脲半‑IPN材料的热稳定的微结构化层，所述层具有高度耐久、耐腐蚀且热稳定的微结构化表面。所述微结构化层包含聚合物网络与直链或支链的聚合物的半‑IPN，所述聚合物网络选自氨基甲酸酯丙烯酸酯聚合物网络、氨基甲酸酯/脲丙烯酸酯聚合物网络和脲丙烯酸酯聚合物网络，所述直链或支链的聚合物为选自热塑性聚氨酯、热塑性聚氨酯/聚脲、热塑性聚脲以及它们的组合的热塑性聚合物。尽管包含大量这样的热塑性材料，但是微结构在这种热塑性聚合物的交变点以上的温度下热稳定。在另一方面，本公开提供制造根据本公开的微结构化层的方法。

Micro structured semi IPN layer thermal stability

The invention provides a micro structured layer contains polyurethane, polyurea and / or polyurethane urea / semi IPN materials thermal stability, the layer has high durability, micro structured surface corrosion and thermal stability. The microstructured layer contains a polymer network with linear or branched polymer semi IPN, the polymer network is selected from the group consisting of urethane acrylate polymer network, urethane acrylate polymer / urea urea acrylate polymer network and the network, the straight chain or branched polymer selected from thermoplastic polyurethane, thermoplastic thermoplastic polyurethane / polyurea polyurea and combinations of thermoplastic polymers. Although a large number of such thermoplastic materials are included, the microstructure is thermally stable at the temperature above the alternating point of the thermoplastic polymer. On the other hand, the present disclosure provides a method of manufacturing a microstructured layer according to the present disclosure.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热稳定的微结构化半-IPN层
本公开涉及诸如表面膜的层，所述层包含聚氨酯、聚脲和/或聚氨酯/脲半-IPN材料，所述层具有高度耐久、耐腐蚀且热稳定的微结构化表面。
技术介绍
以下参考文献可以与本公开的一般
相关：美国专利8,096,508；美国专利5,959,775；美国专利4,948,859；美国专利4,859,742；美国专利4,302,553；美国专利8,916,271；美国专利6,623,824；美国专利7,713,604；美国专利8,668,166；US2010/0282909；以及US2014/0174642。美国专利8,916,271涉及半-IPN聚氨酯/聚脲保护性膜。美国专利6,623,824，“使用包含间规乙烯基芳族聚合物的基材制造微复制型制品的方法(MethodforMakingaMicroreplicatedArticleUsingaSubstrateComprisingaSyndiotacticVinylAromaticPolymer)”声称描述“氨基甲酸酯丙烯酸酯IPN制剂”，例如在实施例14、15、C1、20和21中。术语“IPN”在其中以与本申请中使用的方式不一致的方式使用。U.S.6,623,824，实施例14、15、C1、20和21的各“氨基甲酸酯丙烯酸酯IPN制剂”包括己内酯丙烯酸酯，即，一端具有与聚氨酯形成(多异氰酸酯)单体反应的羟基且另一端具有与聚丙烯酸酯形成单体反应的丙烯酸酯基团的单体。因此，据信在“氨基甲酸酯丙烯酸酯IPN制剂”的聚氨酯形成且聚丙烯酸酯形成的单体的热固化之后，形成一个单一的聚合物网络。专利技术内容简而言之，本公开提供一种包括微结构化层的制品，该微结构化层具有承载具有大于3.0微米且小于300.0微米的平均高度的微结构的微结构化表面，该微结构化层包含聚合物网络与直链或支链的聚合物的半-IPN，该聚合物网络选自氨基甲酸酯丙烯酸酯聚合物网络、氨基甲酸酯/脲丙烯酸酯聚合物网络和脲丙烯酸酯聚合物网络，该直链或支链的聚合物为选自热塑性聚氨酯、热塑性聚氨酯/聚脲、热塑性聚脲以及它们的组合的热塑性聚合物。在一些实施方案中，微结构热稳定至如下程度：当被加热到102℃(215℉)的温度时，经过30分钟，它们保持其形状；在一些实施方案中，当被加热到132℃(270℉)的温度时，经过30分钟，它们保持其形状；并且，在一些实施方案中，当被加热到149℃(300℉)的温度时，经过30分钟，它们保持其形状。在一些实施方案中，其中热塑性聚合物在一定温度下具有G’G”交变点，微结构热稳定至如下程度：当被加热到比热塑性聚合物G’G”交变点高30℃以上的温度时，经过30分钟，它们保持其形状；在一些实施方案中，当被加热到比热塑性聚合物G’G”交变点高40℃以上的温度时，它们保持其形状；并且，在一些实施方案中，当被加热到比热塑性聚合物G’G”交变点高50℃以上的温度时，它们保持其形状。在一些实施方案中，在半-IPN中直链或支链的聚合物与聚合物网络的重量比大于52:48，在一些实施方案中大于75:25，在一些实施方案中大于80:20，在一些实施方案中大于85:15，在一些实施方案中大于89:11，并且在一些实施方案中大于94:6。在一些实施方案中，热塑性聚合物在小于149℃、在一些小于132℃、在一些小于115℃、在一些小于102℃以及在一些小于100℃的温度下具有G’G”交变点。在一些实施方案中，制品还包括粘合剂层。在一些这样的实施方案中，粘合剂层附接到微结构化层的与微结构化表面相背对的背表面。在一些这样的实施方案中，粘合剂为在不小于80℃、在一些不小于100℃、在一些不小于120℃以及在一些不小于140℃的温度下固化的热固化的粘合剂。在一些实施方案中，制品为自立式膜，而在其它实施方案中，制品为包括微结构化层的部件，尤其是具有微结构化层的微结构化表面作为最外表面的部件。在一些这样的实施方案中，部件包括金属部件。在一些这样的实施方案中，部件包括树脂基质-纤维复合部件，包括其中微结构化层的背表面被树脂基质结合以将树脂基质本身结合到树脂基质-纤维复合部件的实施方案。在一些实施方案中，制品还包括可移除的衬件，该衬件具有与微结构化层的微结构化表面直接接触的互补微结构化表面。下面根据“选定的实施方案”描述了根据本公开的包括微结构化层的制品的附加实施方案。在另一方面，本公开提供制造根据本公开的微结构化层的方法。在一些实施方案中，该方法包括以下步骤：a)提供具有互补微结构化表面的衬件；b)向该衬件上浇注聚合物共混物，该聚合物共混物包含：i)低聚物，选自氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物、氨基甲酸酯/脲丙烯酸酯低聚物、脲丙烯酸酯低聚物以及它们的组合；和ii)直链或支链的聚合物，其为选自热塑性聚氨酯、热塑性聚氨酯/聚脲、热塑性聚脲以及它们的组合的热塑性聚合物；以及c)然后通过辐射固化使低聚物固化以将聚合物共混物转化成具有微结构化表面的微结构化层。在一些实施方案中，该方法还包括以下步骤：d)将粘合剂施加到微结构化层的背表面以制造带粘合剂背衬的微结构化层。在一些实施方案中，该方法还包括以下步骤：d)将带粘合剂背衬的微结构化层施加到部件；和e)从微结构化层上除去衬件以制造具有微结构化层的微结构化表面作为最外表面的部件。在一些实施方案中，该方法还包括以下步骤：f)将微结构化层的背表面施加到未固化的树脂基质-纤维复合部件；g)固化树脂基质；以及h)从微结构化层上除去衬件以制造具有微结构化层的微结构化表面作为最外表面的树脂基质-纤维复合部件。在一些实施方案中，浇注聚合物共混物到衬件上包括聚合物共混物的热熔融挤塑。在一些实施方案中，聚合物共混物包含不超过1.0重量％的溶剂；在一些实施方案中，聚合物共混物包含不超过0.1重量％的溶剂。在一些实施方案中，通过辐射固化来固化低聚物包括电子束固化。在一些实施方案中，通过辐射固化来固化低聚物包括紫外固化。下面根据“选定的实施方案”描述了根据本公开的方法的附加实施方案。在一些实施方案中，本公开提供用于航空应用的高度耐腐蚀且热稳定的表面膜，其承载在高温加工期间和在暴露于高温工作环境期间保持形状的减阻微结构。本领域中尚未描述并且由本公开提供的是用在高温环境中保持形状的微结构图案化的高度耐久且热稳定的膜表面，以及用这种微结构图案化这种膜的方法。本公开的一个意料不到的特征是，该热稳定的微结构化膜可以用包含大量热塑性材料的可熔融加工的材料制成。在本申请中：“通过辊进行的连续方法”是可以从加载卷状物品原材料连续地操作直至卷状物品原材料被消耗的方法；“自立式膜”是指具有机械完整性而独立于任何支撑材料的接触的固体膜(尤其排除不具有独立机械完整性的液体和表面涂层)；“高度”是指，对于微结构化层的微结构化表面的微观结构，在微结构附近与沿着与微结构化层的总平面垂直的轴测量的表面的最大高度差，例如在脊和谷图案中，在脊峰和谷底之间的差；“互穿聚合物网络”或“IPN”意指包含两个或更多个聚合物网络的材料，这些聚合物网络至少部分地在分子尺度上交织，而不是彼此共价键合并且除非化学键断裂，否则不会分开；“间距”是指，对于微结构化层的微结构化表面的微观结构，在微结构附近在微结构化层的总平面内的连续相应点或线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制品，所述制品包括微结构化层，所述微结构化层具有承载具有大于3.0微米且小于300.0微米的平均高度的微结构的微结构化表面，所述微结构化层包含聚合物网络与直链或支链的聚合物的半‑IPN，所述聚合物网络选自氨基甲酸酯丙烯酸酯聚合物网络、氨基甲酸酯/脲丙烯酸酯聚合物网络和脲丙烯酸酯聚合物网络，所述直链或支链的聚合物为选自热塑性聚氨酯、热塑性聚氨酯/聚脲、热塑性聚脲以及它们的组合的热塑性聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.22 US 62/165,5781.一种制品，所述制品包括微结构化层，所述微结构化层具有承载具有大于3.0微米且小于300.0微米的平均高度的微结构的微结构化表面，所述微结构化层包含聚合物网络与直链或支链的聚合物的半-IPN，所述聚合物网络选自氨基甲酸酯丙烯酸酯聚合物网络、氨基甲酸酯/脲丙烯酸酯聚合物网络和脲丙烯酸酯聚合物网络，所述直链或支链的聚合物为选自热塑性聚氨酯、热塑性聚氨酯/聚脲、热塑性聚脲以及它们的组合的热塑性聚合物。2.根据权利要求1所述的制品，其中所述微结构热稳定至如下程度：当被加热到132℃(270℉)的温度时，经过30分钟，它们保持其形状。3.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述热塑性聚合物在一定温度下具有G’G”交变点，并且其中所述微结构热稳定至如下程度：当被加热到比所述热塑性聚合物G’G”交变点高30℃以上的温度时，经过30分钟，它们保持其形状。4.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中在所述半-IPN中直链或支链的聚合物与聚合物网络的重量比大于75:25。5.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中在所述半-IPN中直链或支链的聚合物与聚合物网络的重量比大于85:15。6.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述热塑性聚合物在小于102℃的温度下具有G’G”交变点。7.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述热塑性聚合物为热塑性聚氨酯。8.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述聚合物网络为氨基甲酸酯丙烯酸酯聚合物网络。9.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述微结构具有大于12.0微米的平均高度且小于120.0微米的平均高度。10.根据前述权利要求中任一项所述的制品，还包括粘合剂层；其中所述微结构化层具有与所述微结构化表面相背对的背表面，并且其中所述粘合剂层附接到所述微结构化层的背表面。11.根据权利要求10所述的制品，其中所述粘合剂为在不小于140℃的温度下固化的热固化的粘合剂。12.根据权利要求1至11中任一项所述的制品，所述制品为自立式膜。13.根据权利要求1至11中任一项所述的制品，所述制品包括具有所述微结构化层的所述微结构化表面作为最外表面的树脂基质-纤维复合部件。14.根据权利要求13所述的制品，其中所述微结构化层经由粘合剂层结合到所述部件，其中所述微结构化层具有与所述微结构化表面相背对的背表面，并且其中所述粘合剂层直接附接到所述微结构化层的背表面。15.根据权利要求13所述的制品，其中所述微结构化层直接结合到所述树脂基质-纤维复合部件的树脂基质，其中所述微结构化层具有与所述微结构化表面相背对的背表面，并且其中所述树脂基质直接附接到所述微结构化层的背表面。16.根据前述权利要求中任一项所述的制品，还包括可移除的衬件，所述可移除的衬件具有与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖安·E·马克斯，戴维·A·伊利塔罗，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US