水性聚合物组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种水性聚芳醚酮组合物、一种使用其涂覆基底的方法、以及由其获得的经涂覆基底，该水性聚芳醚酮组合物具有出色的贮存稳定性并且当涂覆到各种基底上时其提供优异的粘附性。

Aqueous polymer composition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水性聚合物组合物相关申请的交叉引用本申请要求于2017年11月14日提交的欧洲申请号17201498.7的优先权，出于所有目的将所述申请的全部内容通过援引方式并入本申请。
本专利技术涉及一种水性聚芳醚酮组合物、一种使用其涂覆基底的方法、以及由其获得的经涂覆基底，该水性聚芳醚酮组合物具有出色的贮存稳定性并且当涂覆到各种基底上时其提供优异的粘附性。
技术介绍
聚芳醚酮材料被称为具有高耐热性的高性能塑料，其用于其中要求耐极端条件的许多工业应用。例如，油气勘探开发要求能够抵抗高的温度和压力、并且能够在所述极端的压力和温度条件中在延长暴露于井底环境中存在的侵蚀性化学品(包括值得注意地盐水、烃、CO2、H2S等)时维持所需性能的材料。尽管如此，在医疗装置领域中，由于它们无与伦比的机械特性和维持体液环境的能力，聚芳醚酮材料已经变成用于非金属结构体植入物(如骨置换和假体)的所选择的材料。在零件注射模型成形机或以其他方式由聚芳醚酮材料机加工的目前已经获得了广泛使用的时候，对为将聚芳醚酮材料的薄层施加到各种基底上以便将聚芳醚酮材料被给予的有利特性赋予最终组件提供解决方案越来越感兴趣。用于通过已知的粉末涂覆技术施加聚芳醚酮粉末层的方法是已知的；然而，满足对不同基底的粘附性和充分的贮存寿命稳定性要求以使最终使用者能够使用现成配制品的液体涂层配制品、并且更具体地水性组合物代表了目前市场中的缺口。对于提供在金属和非金属基底上的不同类型的工程塑料涂层的粘附性的底漆组合物，已经提出了不同的解决方案。一类特别感兴趣的与不同聚合物混合的聚合物粘合促进剂由聚酰亚胺、尤其是聚酰胺酰亚胺(PAI)组成。实际上，聚酰亚胺通常具有优异的成膜能力并且它们通常提供高耐化学性和耐热性，而同时促进对各种基底的粘附。由于以其聚酰胺酸形式的聚酰亚胺、尤其是聚酰胺酰亚胺被认为即使在室温下在水性介质中也经历水解降解，它们的分子量不可逆地减小，对最终机械特性产生负面影响，因此过去它们被用作成膜物质，不是在水性介质中而是溶解在适当的有机溶剂中。对环境危害预防越来越多的关注已经产生了转向纯无溶剂的底漆组合物，同时维持或甚至改善涂层性能，特别是基底粘附性和机械和化学耐受性的迫切需要。因此，在该技术中，为了改善聚酰亚胺、尤其是PAI的稳定性和水溶解度，研究了各种方法以减少有机溶剂的量，由于这些有机溶剂对聚合物本身具有强亲和力，因此消除它们需要延长的干燥时间段(通常在减压下)。除了与干燥和固化相关联的能量成本以外，回收挥发性溶剂的必要性(出于环境考量)以及溶剂的成本基本上影响了基于溶剂的溶液的商业吸引力。WO2015/012423涉及一种基于水的聚合物组合物，该基于水的聚合物组合物包含：聚合物，该聚合物可在热塑性塑料的长清单中选择，该聚合物还值得注意地包括聚芳醚酮；芳香族聚酰胺酸，然而酰胺酸基团的部分或全部被至少一种碱性化合物(B)中和；水；并且任选地，聚合物(PAI)的至少一种有机溶剂(S)的量为相对于芳香族聚酰胺酸的重量小于20％wt。在可能不希望或不容许有机溶剂的情况下，可值得注意地发现本专利技术的基于水的聚合物组合物对于涂层应用是有用的。类似地，FR2969635披露了一种用于制造包含基于聚芳醚酮(PAEK)的涂层的制品的方法，然而所述方法包括：将至少部分地用碱中和的包含聚酰胺酸的PAEK的水性分散体施加到该制品上；以及将用于该涂层的水性分散体进行蒸煮。该聚芳醚酮材料是以颗粒形式提供的，这些颗粒具有至少20nm、并且至多125μm的尺寸，其示例的实施例代表50μm的粒度。尽管如此，上述涂层组合物不稳定，因为它们不能长时间储存而不招致大量沉降现象，这与容易加工的要求不符。
技术实现思路
根据本专利技术，水性聚合物组合物显著地克服了上述困难，该水性聚合物组合物包含：-至少一种聚芳醚酮聚合物[聚合物(PAEK)]的颗粒，所述颗粒具有至少1且至多25μm的平均粒度d50；-至少一种包含重复单元的芳香族聚酰胺酸，大于50％mol的所述重复单元包含至少一个芳环和至少一个酰胺酸基团和/或酰亚胺基团[重复单元(RPAI)]，大于50％mol的重复单元(RPAI)包含至少一个酰胺酸基团[聚合物(PAI)]，其中这些酰胺酸基团的部分或全部被至少一种碱性化合物(B)中和；-水；-至少一种不同于碱性化合物(B)的有机溶剂(S)，该有机溶剂选自由以下各项组成的组：单醇、多元醇、二醇衍生物及其混合物，所述溶剂(S)以相对于该组合物的总重量至少1且至多15％wt的量存在。本申请人已经发现，仅通过组合上述量的有机溶剂(S)、聚合物(PAI)和具有以上详述的粒度的聚合物(PAEK)颗粒，就可能获得具有出色的贮存寿命的水性聚合物组合物，已经发现该水性聚合物组合物非常适于提供对基底具有高粘附性并且含有相对低量的某些特定的有机溶剂的涂层，因此在能量成本和环境因素是重要考量的情况下使用是更希望的。聚合物(PAEK)如在本文中使用的，表述“聚(芳基醚酮)”或“聚合物(PAEK)”特此用于表示包含大于50％摩尔的重复单元(RPAEK)的任何聚合物，该重复单元包含-O-Ar’-C(＝O)-Ar*-基团，其中Ar’和Ar*彼此相同或不同，是芳香族基团，％摩尔基于聚合物(PAEK)中的总摩尔数。这些重复单元(RPAEK)通常选自由以下各项组成的组：具有下式(K-A)至(K-O)的单元以及这些单元中的两种或大于两种的混合物：其中在上式(K-A)至(K-O)中的每一个中，每个R’彼此相同或不同，在每次出现时独立地选自任选地包含一个或多于一个杂原子的C1-C12基团；磺酸和磺酸酯基团；膦酸和膦酸酯基团；胺和季铵基团；并且每个j’彼此相同或不同，在每次出现时独立地选自0和1至4的整数，优选j’等于零。重复单元(RPAEK)的每个亚苯基部分可以彼此独立地具有到其他部分的1,2-键联、1,3-键联或1,4-键联。根据实施例，重复单元(RPAEK)的每个亚苯基部分彼此独立地具有到其他亚苯基部分的1,3-键联或1,4-键联。根据又另一个实施例，重复单元(RPAEK)的每个亚苯基部分具有到其他亚苯基部分的1,4-键联。根据优选的实施例，对于如以上详述的式(K-A)至(K-O)中的每个R’，j’为零。根据优选的实施例，这些重复单元(RPAEK)选自由具有式(J’-A)至(J’-D)的单元组成的组：在一些实施例中，聚合物(PAEK)是聚(醚醚酮)[聚合物(PEEK)]。如在本文中使用的，表述“聚(醚醚酮)”或“聚合物(PEEK)”表示其中大于50％摩尔的重复单元(RPAEK)是具有式(K’-A)的重复单元的任何聚合物：％摩尔基于聚合物(PEEK)中的重复单元的总摩尔数。根据这些实施例，至少60％摩尔、至少70％摩尔、至少80％摩尔、至少90％摩尔、至少95％摩尔、至少99％摩尔、或甚至基本上全部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性聚合物组合物，该水性聚合物组合物包含：/n-至少一种聚芳醚酮聚合物[聚合物(PAEK)]的颗粒，所述颗粒具有至少1且至多25μm的平均粒度d

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171114 EP 17201498.71.一种水性聚合物组合物，该水性聚合物组合物包含：
-至少一种聚芳醚酮聚合物[聚合物(PAEK)]的颗粒，所述颗粒具有至少1且至多25μm的平均粒度d50；
-至少一种包含重复单元的芳香族聚酰胺酸，大于50％mol的所述重复单元包含至少一个芳环和至少一个酰胺酸基团和/或酰亚胺基团[重复单元(RPAI)]，大于50％mol的重复单元(RPAI)包含至少一个酰胺酸基团[聚合物(PAI)]，其中这些酰胺酸基团的部分或全部被至少一种碱性化合物(B)中和；
-水；
-至少一种不同于碱性化合物(B)的有机溶剂(S)，该有机溶剂选自由以下各项组成的组：单醇、多元醇、二醇衍生物及其混合物，所述溶剂(S)以相对于该组合物的总重量至少1且至多15％wt的量存在。


2.如权利要求1所述的水性聚合物组合物，其中，聚合物(PAEK)是包含大于50％摩尔的重复单元(RPAEK)的聚合物，这些重复单元选自由以下各项组成的组：具有下式(K-A)至(K-O)的单元以及这些单元中的两种或多于两种的混合物：









其中在上式(K-A)至(K-O)中的每一个中，每个R’彼此相同或不同，在每次出现时独立地选自任选地包含一个或多于一个杂原子的C1-C12基团；磺酸和磺酸酯基团；膦酸和膦酸酯基团；胺和季铵基团；并且每个j’彼此相同或不同，在每次出现时独立地选自0和1至4的整数，优选j’等于零，并且其中优选地这些重复单元(RPAEK)选自由具有式(J’-A)至(J’-D)的单元组成的组：





3.如前述权利要求中任一项所述的水性聚合物组合物，该水性聚合物组合物包含相对于该组合物的总重量至少10％wt、优选至少15％wt、更优选至少20％wt的聚合物(PAEK)和/或该水性聚合物组合物包含相对于该组合物的总重量至多45％wt、优选至多43％wt、更优选至多42％wt的聚合物(PAEK)。


4.如前述权利要求中任一项所述的水性聚合物组合物，其中，聚合物(PAEK)的颗粒具有至少3μm、更优选至少5μm、甚至更优选至少10μm和/或至多22μm、更优选至少20μm的平均粒度d50。


5.如前述权利要求中任一项所述的水性聚合物组合物，其中，这些重复单元(RPAI)选自由以下各项组成的组：



其中：
-→表示同分异构，使得在芳香族聚酰胺酸结构内的任何重复单元中，这些箭头所指的基团可以如所示出的或在互换位置中存在
-Ar是芳香族四价基团，该四价基团可以包含一个或多于一个芳环，并且该四价基团优选选自由以下各项组成的组：其中X选自由以下各项组成的组：-O-、-C(O)-、-S-、-SO2-、-CH2-、-C(CF3)2-、-(CF2)n-，其中n＝0、1、2、3、4或5；
-R是芳香族二价基团，该二价基团可以包含一个或多于一个芳环，并且该二价基团优选选自由以下各项组成的组：其中Y选自由以下各项组成的组：-O-、-C(O)-、-S-、-SO2-、-CH2-、-C(CF3)2-、-(CF2)n-，其中n＝0、1、2、3、4或5，和并且其中这些重复单元(RPAI)优选选自由如以下详述的单元(i)、(ii)和(iii)组成的组：
(i)
和/或对应的含有酰亚胺基团的重复单元：



其中如在(i-a)中示出的这两个酰胺基团到该芳环上的附接应理解为代表了1,3及1,4聚酰胺-酰胺酸构型；
(ii)
和/或对应的含有酰亚胺基团的重复单元：

其中如在(ii-a)中示...

【专利技术属性】
技术研发人员：A梅内拉，E法西奥，L丹尼诺，
申请(专利权)人：索尔维特殊聚合物意大利有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT