具有分离的功能性颗粒的多相涂层及其制备和使用方法技术

一些变型提供包含化学上不同的第一聚合物材料和第二聚合物材料的多相聚合物组合物，其中第一聚合物材料和第二聚合物材料在从约0.1微米至约500微米的微相分离长度尺度上被微相分离，其中多相聚合物组合物包含选择性地分散在第一聚合物材料内的第一固体功能性颗粒，并且其中第一固体功能性颗粒化学上不同于第一聚合物材料和第二聚合物材料。一些实施例提供包含选择性地分散在第一聚合物材料内的第一腐蚀抑制剂颗粒或前体的抗腐蚀组合物，其中多相聚合物组合物任选地还包含选择性地分散在第二聚合物材料内的第二腐蚀抑制剂颗粒或前体。这些多相聚合物组合物可用于其他应用，诸如自清洁、自修复或阻燃涂层。披露了制备和使用这些多相聚合物组合物的方法。

Polyphase coating with separated functional particles and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有分离的功能性颗粒的多相涂层及其制备和使用方法优先权数据本国际专利申请要求以下专利申请的优先权：2017年8月10日提交的美国临时专利申请号62/543,590、2017年12月19日提交的美国临时专利申请号62/607,402、2018年2月26日提交的美国临时专利申请号62/634,990以及2018年4月19日提交的美国专利申请号15/957,638，这些专利申请中的每一者特此通过援引并入本文。
本专利技术整体涉及多相涂层和制备多相涂层的方法。
技术介绍
涂层是施加至物体(通常称为基材)的表面的覆盖物。施加涂层的目的可以是装饰性的、功能性的，或两者兼而有之。实际上，每种制成品都需要涂层，通常用于保护性目的。涂层的主要用途是防止或抵消腐蚀的影响。腐蚀是自然发生的过程，该过程引起材料(通常是金属)的物理结构的显著变化。当金属暴露于水、酸或气体时，这些变化可能是由化学反应引起的。腐蚀削弱了材料的物理结构，并最终可能导致受影响的部件失效。到腐蚀可见的时候，修复损坏的代价可能非常高。美国腐蚀工程师协会(NACE)估计，在美国，用于防止、缓解和修复腐蚀的直接成本每年为2760亿美元，而间接成本(诸如生产力损失、诉讼和环境缓解)可能将腐蚀总费用推高至超过5500亿美元(Lalgudi等人，“TheScienceofCorrosion-BustingSmartCoatings”[抗腐蚀智能涂层科学]，Paint&CoatingsIndustry[涂料与涂层行业]，2016年3月1日)。一般来讲，可以将各种颗粒引入到涂层中。然而，由于加工限制，商业涂层仅包括一种反应性颗粒、或多种非反应性颗粒。没有已知的方法来防止反应性物质在合成期间相互作用。许多涂层是在单个反应容器中通过循序添加各种组分而合成的。即使所得的涂层展示出期望的相分离形态，这些组分本身在相分离之前也发生接触。这种普通的工序不允许两种不同的反应性颗粒被分隔到某一相中。需要一种新的能力来制造具有通常不能彼此混合或缔合的反应性颗粒的多功能涂层。鉴于本领域的缺点，需要改进的涂层材料和体系，以及适用于这些体系的组合物，尤其是为了保持涂层的机械完整性以用于耐腐蚀性和其他应用。特别地，商业上需要的是一种全新的平台，它能够以工业上可扩展的方法制造具有多种功能性添加剂的涂层和材料。
技术实现思路
本专利技术解决本领域中的上述需要，如现在将进行概述的以及然后在下文中进一步详细描述的。一些变型提供包含化学上不同的第一聚合物材料和第二聚合物材料的多相聚合物组合物，其中第一聚合物材料和第二聚合物材料在从约0.1微米至约500微米的微相分离长度尺度上被微相分离，其中多相聚合物组合物包含选择性地分散在第一聚合物材料内的第一固体功能性颗粒，并且其中第一固体功能性颗粒化学上不同于第一聚合物材料和第二聚合物材料。在一些实施例中，第一固体功能性颗粒能够响应于选自由紫外光、温度变化、压力变化、环境溶剂、湿度变化、pH变化及其组合组成的组的环境输入而与第二聚合物材料反应。在一些实施例中，多相聚合物组合物被设置在表面上，并且第一固体功能性颗粒能够响应于选自由紫外光、温度变化、压力变化、环境溶剂、湿度变化、pH变化及其组合组成的组的环境输入而与该表面反应。第一固体功能性颗粒可以能够溶于水或水性溶剂中。替代性地，或另外地，第一固体功能性颗粒可以能够溶于有机溶剂中。这些溶剂中的任一种可以是环境溶剂，即，来源于局部环境的流体，所述局部环境诸如雨、海洋浪花、融化的雪或冰、湿气、燃料、清洁流体、液压流体或防冰流体。在一些变型中，该多相聚合物组合物还包含选择性地分散在第二聚合物材料内的第二固体功能性颗粒，其中第二固体功能性颗粒在化学上不同于第一聚合物材料和第二聚合物材料。在某些实施例中，第二固体功能性颗粒基本上完全不包含在第一聚合物材料内。当存在第二固体功能性颗粒时，第一固体功能性颗粒和第二固体功能性颗粒可以能够响应于选自由紫外光、温度变化、压力变化、环境溶剂、湿度变化、pH变化及其组合组成的组的环境输入而彼此反应。当存在第二固体功能性颗粒时，它们可以能够响应于选自由紫外光、温度变化、压力变化、环境溶剂、湿度变化、pH变化及其组合组成的组的环境输入而与第一聚合物材料反应。在一些实施例中，多相聚合物组合物被设置在表面上，并且包括第二固体功能性颗粒，所述第二固体功能性颗粒能够响应于选自由紫外光、温度变化、压力变化、环境溶剂、湿度变化、pH变化及其组合组成的组的环境输入而与该表面反应。第二固体功能性颗粒可以能够溶于水或水性溶剂中。替代性地，或另外地，第二固体功能性颗粒可以能够溶于有机溶剂中。这些溶剂中的任一种可以是环境溶剂，即，来源于局部环境的流体，所述局部环境诸如雨、海洋浪花、融化的雪或冰、湿气、燃料、清洁流体、液压流体或防冰流体。第一固体功能性颗粒可以包括无机颗粒、有机颗粒或其组合。第二固体功能性颗粒(当存在时)可以包括无机颗粒、有机颗粒或其组合。第一固体功能性颗粒可以包括氧化剂、还原剂或其组合。第二固体功能性颗粒(当存在时)可以包括氧化剂、还原剂或其组合。第一固体功能性颗粒可以选自由金属、金属氧化物、有机氧化物、陶瓷、盐、聚合物及其组合组成的组。第二固体功能性颗粒(当存在时)可以选自由金属、金属氧化物、有机氧化物、陶瓷、盐、聚合物及其组合组成的组。可以对第一固体功能性颗粒进行表面处理，以增强与第一聚合物材料的化学相容性。可以对第二固体功能性颗粒(当存在时)进行表面处理，以增强与第二聚合物材料的化学相容性。表面处理可以调节诸如疏水性、亲水性、表面张力、极性和溶解性的特性。第一固体功能性颗粒可以具有例如从约50纳米至约500微米的平均粒度。第二固体功能性颗粒(当存在时)可以具有例如从约50纳米至约500微米的平均粒度。在各种实施例中，第一聚合物材料和第二聚合物材料独立地选自由聚酯、聚醚、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚环氧化物、聚硅氧烷、纤维素聚合物及其组合组成的组。聚酯和聚醚可以选自由全氟聚醚、聚氟丙烯酸酯、聚氟硅氧烷、聚偏二氟乙烯、聚三氟乙烯、聚(甲醛)、聚(乙二醇)、聚(环氧丙烷)、聚(四氢呋喃)、聚(乙醇酸)、聚(己内酯)、聚(己二酸乙二醇酯)、聚(羟基丁酸酯)、聚(羟基链烷酸酯)及其组合组成的组。聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚环氧化物、聚硅氧烷和纤维素聚合物可以选自由聚甲基丙烯酸甲酯、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸2-羟乙酯)、聚(乙烯基咪唑)、聚(2-甲基-2-噁唑啉)、聚(2-乙基-2-噁唑啉)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚二甲基硅氧烷、纤维素、纤维素水凝胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素及其组合组成的组。在一些实施例中，第一聚合物材料或第二聚合物材料中的一种是连续基质，并且第一聚合物材料或第二聚合物材料中的另一种是分散在连续基质内的多个夹杂物。连续基质或夹杂物中的任一种可以是包含第一固体功能性颗粒的第一聚合物材料，并且不包含第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多相聚合物组合物，所述多相聚合物组合物包含在化学上不同的第一聚合物材料和第二聚合物材料，其中所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料在从约0.1微米至约500微米的微相分离长度尺度上被微相分离，其中所述多相聚合物组合物包含选择性地分散在所述第一聚合物材料内的第一固体功能性颗粒，并且其中所述第一固体功能性颗粒在化学上不同于所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170810 US 62/543,590;20171219 US 62/607,402;20181.一种多相聚合物组合物，所述多相聚合物组合物包含在化学上不同的第一聚合物材料和第二聚合物材料，其中所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料在从约0.1微米至约500微米的微相分离长度尺度上被微相分离，其中所述多相聚合物组合物包含选择性地分散在所述第一聚合物材料内的第一固体功能性颗粒，并且其中所述第一固体功能性颗粒在化学上不同于所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料。


2.如权利要求1所述的多相聚合物组合物，其中所述第一固体功能性颗粒能够响应于选自由紫外光、温度变化、压力变化、环境溶剂、湿度变化、pH变化及其组合组成的组的环境输入而与所述第二聚合物材料反应。


3.如权利要求1所述的多相聚合物组合物，其中所述多相聚合物组合物被设置在表面上，并且其中所述第一固体功能性颗粒能够响应于选自由紫外光、温度变化、压力变化、环境溶剂、湿度变化、pH变化及其组合组成的组的环境输入而与所述表面反应。


4.如权利要求1所述的多相聚合物组合物，其中所述第一固体功能性颗粒能够溶于水或水性溶剂中。


5.如权利要求1所述的多相聚合物组合物，其中所述第一固体功能性颗粒能够溶于有机溶剂中。


6.如权利要求1所述的多相聚合物组合物，其中所述多相聚合物组合物还包含选择性地分散在所述第二聚合物材料内的第二固体功能性颗粒，并且其中所述第二固体功能性颗粒在化学上不同于所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料。


7.如权利要求1所述的多相聚合物组合物，其中所述多相聚合物组合物被设置在表面上，并且其中所述第二固体功能性颗粒能够响应于选自由紫外光、温度变化、压力变化、环境溶剂、湿度变化、pH变化及其组合组成的组的环境输入而与所述表面反应。


8.如权利要求1所述的多相聚合物组合物，其中所述第一固体功能性颗粒包括无机颗粒、有机颗粒或其组合。


9.如权利要求1所述的多相聚合物组合物，其中所述第一固体功能性颗粒包括氧化剂、还原剂或其组合。


10.如权利要求1所述的多相聚合物组合物，其中所述第一固体功能性颗粒选自由金属、金属氧化物、有机氧化物、陶瓷、盐、聚合物及其组合组成的组。


11.如权利要求1所述的多相聚合物组合物，其中对所述第一固体功能性颗粒进行表面处理，以增强与所述第一聚合物材料的化学相容性。


12.如权利要求1所述的多相聚合物组合物，其中所述第一固体功能性颗粒具有从约50纳米至约500微米的平均粒度。


13.如权利要求1所述的多相聚合物组合物，其中所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料独立地选自由聚酯、聚醚、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚环氧化物、聚硅氧烷、纤维素聚合物及其组合组成的组。


14.如权利要求1所述的多相聚合物组合物，其中所述第一聚合物材料或所述第二聚合物材料中的一种是连续基质，并且所述第一聚合物材料或所述第二聚合物材料中的另一种是分散在所述连续基质内的多个夹杂物。


15.如权利要求1所述的多相聚合物组合物，其中所述多相聚合物组合物包含链段式嵌段共聚物，其中所述第一聚合物材料包含所述链段式嵌段共聚物的第一软链段，并且其中所述第二聚合物材料包含所述链段式嵌段共聚物的第二软链段。


16.如权利要求15所述的多相聚合物组合物，其中所述链段式共聚物组合物包含：
(a)选自含氟聚合物的一个或多个所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿什利·达斯汀，安德鲁·诺瓦克，詹森·格雷茨，约翰·韦欧，阿普里尔·罗德里格斯，
申请(专利权)人：HRL实验室有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US