防结垢聚合物复合材料制造技术

本公开描述了一种聚合物复合材料，其可包含聚氨酯和官能化聚烷基硅氧烷。本文所述的聚合物复合材料可用于具有和/或增强防结垢活性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】防结垢聚合物复合材料相关申请的交叉引用本申请要求2018年6月28日提交的美国临时申请序列号62/691,528、2018年12月26日提交的美国临时申请序列号62/785,171以及2018年12月26日提交的美国临时申请序列号62/785,172的权益，所述申请通过引用整体并入本文。
本公开描述了可用于防结垢涂料的聚合物复合材料。
技术介绍
对具有无污垢特性的表面的需求刺激了用于生物医学、船舶和食品加工应用以及需要自清洁的其它应用中的先进材料的开发。在生物医学应用中，与植入装置相关的主要问题是在装置表面上形成生物膜以及与生物膜中携带的细菌相关的感染。抗生素通常对生物膜内的细菌无效。因此，需要有效的抗生物膜表面涂层。在海洋环境中，由于生物结垢，表面会迅速结垢。生物结垢是微生物、植物、藻类和动物在浸入水(例如海水、河水或湖水)中的人造结构中的不希望的积累。目前用于对抗生物结垢的方法包括含有对环境不友好的杀生物剂或污垢释放膜(foul-releasefilm)的涂层，其仅在船或其他船舶移动时除去污垢。在食品工业环境中，例如新鲜食品加工或啤酒/葡萄酒制造，设备表面的污染是一个问题。食品/饮料制造表面上留下的高营养成分为细菌区提供生长，从而对食品安全和卫生控制构成威胁。通常用于食品加工设备的不锈钢表面可以被改性为超疏水的，但是这种改性通常涉及对环境不友好的氟化材料和复杂的纳米结构。因此，需要更好的防结垢表面涂层。概述本公开描述了新型聚合物复合材料和表面涂层，其有效减少或消除生物材料、有机物质或生物体对表面的附着，特别是对与水接触或在水性环境中的表面的附着。通常，本公开的聚合物复合材料和涂层因其降低或防止生物或有机物质如蛋白质、细菌等对涂布表面附着的能力而被称为“防结垢的”。本公开包括聚合物复合材料，其包含第一聚合物和第二聚合物。在一些实施方式中，第一聚合物是聚氨酯聚合物。在一些实施方式中，第二聚合物是聚硅氧烷聚合物。在一些情况下，聚硅氧烷聚合物是官能化聚硅氧烷聚合物。在一些实施方式中，官能化聚硅氧烷可具有亲水性悬垂侧链。在一些实施方式中，聚氨酯聚合物和官能化硅氧烷聚合物彼此互相混溶。在一些实施方式中，聚氨酯可以是聚氨酯聚合物分散体。在一些实施方式中，官能化聚硅氧烷的亲水性悬垂侧链可包含亚乙基氧或甲醇官能团。在一些实施方式中，官能化聚硅氧烷可包含具有亚乙基氧悬垂侧链的聚硅氧烷与具有甲醇基悬垂侧链的聚硅氧烷的混合物。在一些实施方式中，官能化硅氧烷可基本上分散在整个聚氨酯中。在一些实施方式中，复合材料还可包含表面活性剂。在一些实施方式中，聚合物复合材料还包含丙烯酸酯聚合物。在一些实例中，聚合物复合材料还包含抗微生物剂。一些实施方式包括银纳米颗粒作为抗微生物剂。其他实施方式包括另外的材料，例如增稠剂或交联剂，以改变混合物的粘度。一些实施方式包括制备防结垢聚合物复合材料的方法。在一些实施方式中，该方法包括提供聚氨酯水分散体和官能化聚硅氧烷，其中两种聚合物是可混溶的，产生基本均匀分散的共混物。一些实施方式包括用于防止表面液体污染的方法。在一些实施方式中，该方法包括将本文所述的聚合物复合材料与表面接触并使涂层在表面上形成。一些实施方式包括用于防止表面结垢的方法，其至少包括使表面与本文所述的聚合物复合材料接触的步骤。在一些实施方式中，防结垢聚合物复合材料具有非常低的液体滑动角。在一些实施方式中，防结垢聚合物复合材料具有非常低的水接触角。在一些实施方式中，防结垢聚合物复合材料相对于未处理的表面具有至少88％的抗生物膜活性。在一些实施方式中，防结垢聚合物复合材料的抗微生物活性为未涂覆表面的至少1000倍。在一些实施方式中，防结垢聚合物复合材料可以以比已知防结垢组合物更实用、成本更低且更环保的方式制备。附图说明图1是显示本公开的涂布基材的示意图。详细说明本文描述的是具有防结垢性能的聚合物复合材料涂层。在一些实施方式中，聚合物复合材料包含第一聚合物和第二聚合物。在一些实施方式中，聚合物复合材料的第一聚合物包含聚氨酯聚合物。在一些实例中，聚合物复合材料的第二聚合物包含聚硅氧烷聚合物。在一些实例中，聚硅氧烷聚合物是官能化聚硅氧烷聚合物。在一些实施方式中，聚硅氧烷聚合物用亲水性悬垂基团官能化。在一些情况下，聚氨酯聚合物和官能化聚硅氧烷聚合物是可混溶的。在一些实施方式中，复合材料还包含丙烯酸酯聚合物。在一些实例中，聚合物复合材料包含表面活性剂。在一些实施方式中，复合材料涂层包含抗微生物剂。一些复合材料涂层实施方式包括另外的材料，例如交联剂或增稠剂。本文还描述了制备本公开的聚合物复合材料涂层的方法。一些实施方式包括使用本公开的实施方式作为防结垢涂层的方法。在一些实施方式中，描述了低液体滑动角度。在一些实例中，证明了低水接触角。在一些实施方式中，示出了相对于绿脓杆菌(P.aeruginosa)的高抗生物膜活性。在一些实施方式中，显示了相对于大肠杆菌(E.coli)的高抗微生物活性。本文所述的聚合物复合材料可用于具有和/或增强防结垢活性。本文所述的聚合物复合材料可用于具有和/或增强耐污活性。本文所述的聚合物复合材料可用于具有和/或增强暴露于污垢和/或污染混合物的基材表面的清洁。在许多实施方式中，聚合物复合材料包含聚氨酯聚合物。可以以各种形式提供聚合物复合材料的聚氨酯聚合物组分。在一些实施方式中，聚氨酯可以是聚氨酯树脂和/或水性聚氨酯分散体。在一些实施方式中，聚合物复合材料包含脂族聚醚聚氨酯分散体。在一些情况下，聚醚聚氨酯包括AlberdingkBoleyU205。在一些实例中，聚合物复合材料包含脂族聚碳酸酯聚氨酯。在一些实施方式中，聚碳酸酯聚氨酯包括AlberdingkBoleyU6800。在一些实施方式中，聚合物复合材料包含聚酯聚氨酯。在某些情况下，聚酯聚氨酯包括MitsuiTakelacWS-5000。其他合适的聚氨酯分散体可包括U6150、AllnextTW6490/35WA、TW6491/33WA、TW6492/36WA、VTW1262/35WA、BrenntagWitcobond781、WitcobondW-240、Witcobond386-03、WitcobondA-100和WitcobondW-320。在一些实施方式中，聚氨酯可由热塑性树脂或水基聚合物分散体制成。在一些实例中，聚合物可以是聚氨酯基质。认为所选择的聚氨酯显示出良好的成膜能力(成膜温度<0℃)、良好的弹性(断裂前的最大伸长率>400％)和良好的耐水解性。认为，在本公开的实施方式中使用的聚氨酯为聚合物复合材料提供这些韧性和弹性性质。任何合适量的聚氨酯可用于防结垢聚合物复合材料中，例如约0.1-10重量％，约10-20重量％，约20-30重量％，约30-40重量％，约40-50重量％，约50-60重量％，约60-65重量％，约65-70重量％，约70-73重量％，约73-76重量％，约76-80重量％，约80-83重量％，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防结垢聚合物复合材料，包含：/n第一聚合物，其包含聚氨酯；和/n第二聚合物，其包含含有亲水性侧链的官能化聚硅氧烷；/n其中所述第一聚合物和所述第二聚合物是可混溶的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180628 US 62/691,528;20181226 US 62/785,171;20181.一种防结垢聚合物复合材料，包含：
第一聚合物，其包含聚氨酯；和
第二聚合物，其包含含有亲水性侧链的官能化聚硅氧烷；
其中所述第一聚合物和所述第二聚合物是可混溶的。


2.根据权利要求1所述的防结垢聚合物复合材料，其中所述第一聚合物包含聚醚聚氨酯U205、聚酯聚氨酯WS-5000、聚碳酸酯聚氨酯U6800或其任意组合。


3.根据权利要求1或2所述的防结垢聚合物复合材料，其中所述第二聚合物包含含有亲水性侧链的官能化聚二甲基硅氧烷。


4.根据权利要求1、2或3所述的防结垢聚合物复合材料，其中所述亲水侧链包含亚乙基氧官能团、甲醇官能团或其任意组合。


5.根据权利要求1、2、3或4所述的防结垢聚合物复合材料，其中所述聚硅氧烷被亲水性侧链以约1％取代度至约90％取代度取代。


6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的防结垢聚合物复合材料，还包含丙烯酸类聚合物。


7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的防结垢聚合物复合材料，还包含表面活性剂。


8.根据权利要求7所述的防结垢聚合物复合材料，其中所述表面活性剂是吐温80。


9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的防结垢聚合物复合材料，还包含增稠剂。


10.根据权利要求9所述的防结...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖倩茜，内藤友也，张翼凌，周加东，顾涛，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP