專利名稱：改性地質(zhì)聚合物組合物、方法及用途的制作方法
改性地質(zhì)聚合物組合物、方法及用途發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及改性地質(zhì)聚合物(geopolymer)組合物、地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底、及其制備方法和含其制品。相關(guān)技術(shù)的說明地質(zhì)聚合物材料已經(jīng)在建筑中使用(例如，用于制磚)了幾個世紀。地質(zhì)聚合物組合物含有包括氫、鋁、硅、氧以及元素周期表第I族金屬的元素。最近，Belaguru提及其中可用于涂覆混凝土、鋼或木頭表面的地質(zhì)聚合物組合物(Belaguru P.,用于運輸基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的保護涂層的地質(zhì)聚合物(Geopolymer for Protective Coating of Transportation Infrastructures),總結(jié)報告，報告號 FHWANJ 1998-12，1998, Rutgers,皮斯卡塔韋州立大學(xué)(The State University, Piscataway),新澤西州)。其中,Belaguru還提及包含或者使用非專用聚合物膠乳制備的一些組合物。其中,Belaguru所示例的含聚合物膠乳的組合物(見表I中的組合物I和樣品ID 28至36)包含“硅酸鉀，，(K2SiO3)、“熱解法二氧化硅” (“Si02”)和“砂土 (ground sand) ”，但似乎不含充當(dāng)主要鋁源(例如，如在地質(zhì)聚合物的鋁氧化物特征中)的成分。因此，Belaguru的含聚合物膠乳的組合物似乎不包含地質(zhì)聚合物。WO 2008/017413 Al提及了可泵送的地質(zhì)聚合物制劑和供二氧化碳存儲的應(yīng)用。在本領(lǐng)域?qū)τ诳捎糜谕扛灿袡C聚合物基底的改性地質(zhì)聚合物組合物、地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底及其制備方法存在需要。發(fā)明概述在第一實施方案中，本發(fā)明提供一種改性地質(zhì)聚合物組合物，所述改性地質(zhì)聚合物組合物包含(i)包含地質(zhì)聚合物和有機聚合物膠乳的混合物的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物；或(ii)能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物。在一些實施方案中，改性地質(zhì)聚合物組合物包含穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物，優(yōu)選其中所述混合物是基本上均勻的。在一些實施方案中，穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物包含能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物。在一些實施方案中，改性地質(zhì)聚合物組合物不含鈣基氧化物。如在本文中使用，術(shù)語“能夠高度粘附有機聚合物”表示其特征在于，在固化并干燥后能夠以50千帕(kPa)以上的結(jié)合強度結(jié)合到有機聚合物基底的待涂覆表面(例如，擠出聚苯乙烯泡沫體基底的表面)。測試結(jié)合強度的優(yōu)選方法為后述的拉拔試驗(tensile pull test)方法。在一些實施方案中，穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物包含水合聚硅招酸鹽(polysialate)和I. 0重量％至50重量％的有機聚合物膠乳的第一混合物,或者通過合并水合聚硅鋁酸鹽和I. 0重量％至50重量％的有機聚合物膠乳的第一混合物而形成；所述有機聚合物膠乳的重量百分數(shù)基于所述第一混合物的總重量。在一些實施方案中，用于形成第一混合物的有機聚合物膠乳包含有機聚合物膠乳粉末(即，該有機聚合物膠乳粉末不是水性的)。在其它實施方案中，用于形成所述第一混合物的所述有機聚合物膠乳包含第二混合物，所述第二混合物包含水性有機聚合物膠乳和0. 05重量％至10重量％的膠乳穩(wěn)定劑，所述膠乳穩(wěn)定劑的重量百分數(shù)基于所述第二混合物的總重量。優(yōu)選地，所述能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物是在水濃度和硅/鋁(Si/Al)摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物組合物，基于所述在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物的總重量，所述在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物組合物具有小于36. 0重量％的水并且具有大于或等于I. 70的硅/鋁摩爾比。更優(yōu)選地，Si/Al摩爾比大于或等于I. 70并且小于或等于3. O。在第二實施方案中，本發(fā)明提供一種制備地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底的方法，所述地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底包括與有機聚合物基底粘附性有效接觸(adhering operative contact)的干燥的改性地質(zhì)聚合物層,所述粘附性有效接觸的特征在于具有如根據(jù)拉拔試驗方法測量的25千帕(kPa)以上的結(jié)合強度，所述方法包括作為將改性地質(zhì)聚合物前體層干燥的結(jié)果(function)而形成所述地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底，所述改性地質(zhì)聚合物前體層與有機聚合物基底接觸。 在一些實施方案中，第二實施方案的方法還包括將前體改性地質(zhì)聚合物層固化以提供固化的改性地質(zhì)聚合物前體層的預(yù)備步驟。更優(yōu)選地，固化步驟與干燥步驟基本上同時進行，或者更加優(yōu)選地，至少部分地在干燥步驟之前進行(即，在干燥前發(fā)生一些固化)或者大體上在干燥步驟之前進行(大部分或全部固化在干燥之前發(fā)生)。在一些實施方案中，固化基本上在干燥之前。在一些實施方案中，改性地質(zhì)聚合物前體層包括固化的改性地質(zhì)聚合物前體層。更加優(yōu)選地，第二實施方案的方法包括下列步驟(a)提供有機聚合物基底，所述有機聚合物基底具有待涂覆表面；(b)使第一實施方案的改性地質(zhì)聚合物組合物中的一種與所述有機聚合物基底的所述待涂覆表面或所述待涂覆表面的一部分接觸，以提供與所述有機聚合物基底的所述待涂覆表面或所述待涂覆表面的一部分處于物理接觸的改性地質(zhì)聚合物前體層；(C)使所述改性地質(zhì)聚合物前體層固化以提供固化的改性地質(zhì)聚合物前體層；和(d)將所述固化的改性地質(zhì)聚合物前體層干燥，以從其除去至少25重量％的水，從而提供所述地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底。在第二實施方案中，所述(固化的)改性地質(zhì)聚合物前體層獨立地與所述有機聚合物基底的所述待涂覆表面或待涂覆表面的一部分物理接觸。在一些實施方案中，固化且干燥的改性地質(zhì)聚合物層、固化的改性地質(zhì)聚合物前體層和改性地質(zhì)聚合物前體層分別包含固化且干燥的能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物層、固化的能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物前體層，和能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物前體層。能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物前體層由第一實施方案的能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物形成。在一些實施方案中，固化且干燥的改性地質(zhì)聚合物層、固化的改性地質(zhì)聚合物前體層和改性地質(zhì)聚合物前體層分別包含固化且干燥的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳層、固化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳前體層和地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳前體層。所述地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳前體層由第一實施方案的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物形成。在第二實施方案方法的采用固化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳前體層的實施方案中，有機聚合物膠乳的特征在于具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并且干燥步驟的特征在于具有干燥溫度，所述干燥步驟的干燥溫度高于所述有機聚合物膠乳的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。在第三實施方案中，本發(fā)明提供一種地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底，所述地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底包括干燥的改性地質(zhì)聚合物層，所述干燥的改性地質(zhì)聚合物層與有機聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面的一部分粘附性有效接觸，所述粘附性有效接觸的特征在于具有根據(jù)拉拔試驗方法測量的25千帕(kPa)以上的結(jié)合強度。優(yōu)選地，地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底是通過第二實施方案的方法制備的。本發(fā)明的地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底可用于例如需要以下特征的應(yīng)用和制品需要地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底與未被涂覆的有機聚合物基底各自的美學(xué)外觀、一種或多種性能相比，具有提高的美學(xué)外觀，或者優(yōu)選地，改善的火_、熱_、光-、機械-或化學(xué)-耐受性，或者這些性能中的兩種以上性能的組合。包含通過第二實施方案的方法制備的這種層的干燥的改性地質(zhì)聚合物層對粘附或結(jié)合其中的地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底的有機聚合物基底提供所述耐受性。因此，本發(fā)明的地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底可用于制備制品如，例如車用部件如，例如車用軟管；建筑部件如，例如外部 和內(nèi)部建筑覆面(例如，外部絕緣裝修系統(tǒng))；戶外制品如，例如戶外設(shè)備和標(biāo)志；以及襯里基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部件如，例如襯里工業(yè)管道(例如，襯里下水道、水和化學(xué)工藝管道)。地質(zhì)聚合物制品還包括外殼如，例如電子裝置和電池外殼。本發(fā)明的改性地質(zhì)聚合物組合物能夠涂覆有機聚合物基底的待涂覆表面，并且在固化和干燥(例如，硬化并且從改性地質(zhì)聚合物組合物除去大量水)后，在該有機聚合物基底的待涂覆表面上形成粘附的，優(yōu)選高度粘附的涂層。與本發(fā)明的改性地質(zhì)聚合物組合物相反的是，由未改性地質(zhì)聚合物或非本發(fā)明的改性地質(zhì)聚合物組成的非本發(fā)明的組合物，在固化和干燥后，沒有粘附到有機聚合物基底的待涂覆表面，或者微弱地粘附到有機聚合物基底的待涂覆表面(例如，當(dāng)通過后述的拉拔試驗方法測試時，結(jié)合強度小于22kPa，在一些情況下小于IlkPa)。在說明書的余下部分，包括權(quán)利要求中，描述其它實施方案。發(fā)明詳述前述本發(fā)明的實施方案通過引用結(jié)合在此。參考以下信息對這些實施方案和后述其它實施方案進一步地說明。對于允許通過引用結(jié)合主題的美國專利實踐和其他專利實踐而言，除非另有說明，在本發(fā)明詳述部分所引用的每項美國專利、美國專利申請、美國專利申請公布、PCT國際專利申請和及其等效的WO公布的全部內(nèi)容都通過引用結(jié)合在此。本發(fā)明的描述通過引用結(jié)合。在本說明書中所記述和通過引用結(jié)合的專利、專利申請或?qū)＠暾埞肌⒒蛘咚鼈兊囊徊糠种兴浭龃嬖诿艿那闆r下，以本說明書中記述為準(zhǔn)。在本申請中，任何數(shù)值范圍下限、或者任何優(yōu)選數(shù)值范圍下限可以與任何范圍上限或任何范圍優(yōu)選上限組合，從而限定該范圍的優(yōu)選方面或?qū)嵤┓桨?。每個數(shù)值范圍包括該范圍內(nèi)包含的所有數(shù)，包括有理數(shù)和無理數(shù)(例如，約I至約5的范圍,包括例如，I, I. 5,2,2. 75,3,3. 80，4，和 5)。在化合物名稱及其結(jié)構(gòu)之間存在矛盾的情況下，以結(jié)構(gòu)為準(zhǔn)。在沒有用括號表示的單位值例如2英寸，和用括號表示的相應(yīng)單位值例如(5厘米)之間存在矛盾的情況下，以沒有括號表示的單位值為準(zhǔn)。
如在本文中使用的，“一 (a) ”、“一 (an) ”、“所述(the) ”、“至少一個”和“一個或多個”可互換使用。在此所述的本發(fā)明任何方面或?qū)嵤┓桨钢?，短語中的術(shù)語“約”是指可以從該短語中刪除而給出本發(fā)明的其它方面或?qū)嵤┓桨傅臄?shù)值。在前面采用術(shù)語“約”的方面或?qū)嵤┓桨钢?，?yōu)選其表示數(shù)值的90 %至100 %，數(shù)值的100 %至110 %，或者數(shù)值的90 %至110%。在此所述本發(fā)明的任何方面或?qū)嵤┓桨钢?，開放式術(shù)語“包含(comprising) ”、“包含(comprises)”等(與“包括”、“具有”和“特征在于”)可以用分別的部分封閉短語“基本
上由......組成(consisting essentially of)”基本上由......組成(consists essentially
of) ”等,或者分別的部分封閉短語“由......組成(consisting of)”“由......組成(consists
of)”等代替，以給出本發(fā)明的其它方面或?qū)嵤┓桨?。在本申請中，?dāng)提及前面的要素列表(例如，成分)時，短語“它們的混合物” “它們的組合”等表示所列要素的任何兩種以上，包括全部。術(shù)語“或”用于數(shù)值列表中時，除非另有說明，分別以及組合表示所列數(shù)值，并且支 持列舉各個數(shù)值中任何一個的其它實施方案(例如，在描述短語“10%或更多”的實施方案中，“或”支持描述“ 10% ”的其它實施方案，以及描述“大于10% ”的再其它的實施方案)。術(shù)語“多數(shù)”表示兩個以上，每個多數(shù)獨立地選擇，除非另有說明。如在本文中使用的，“重量百分數(shù)”和“重量％ ”是同義的，并且除非另有說明，是基于混合物的總重量而對混合物的組分進行計算的。術(shù)語“層”表示材料的涂層或膜。術(shù)語“待涂覆表面”表示暴露于或準(zhǔn)備接受用于涂覆其的材料的區(qū)域?！安ＡЩD(zhuǎn)變溫度”(Tg)是通過差示掃描量熱法使用差示掃描量熱計根據(jù)ASTME1356-03的方法測定的?；旌衔铩鞍蛲ㄟ^合并……而形成”表示共混物或者衍生(例如，化學(xué)地)的材料，或兩者。除非另有說明，短語“元素周期表”是指由國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(International Union of Pure and Applied Chemistry) (IUPAC)出版的 2007 年 6 月 22日版的官方周期表。同樣地，對于一個或多個族的引用都應(yīng)當(dāng)是對此元素周期表中的一個或多個族的引用。術(shù)語“地質(zhì)聚合物”表示三維無機硅鋁酸鹽礦物聚合物，包括水合聚硅鋁酸鹽。優(yōu)選地，水合聚硅鋁酸鹽具有經(jīng)驗式(G)(M)y[-(-SiO2) z-A102) ]x w H2O(G)，其中每個M獨立地為元素周期表的第I族的陽離子^是2以上的整數(shù)，并且表示聚硅鋁酸鹽重復(fù)單元的數(shù)量；y是選擇使得I與X的比率大于零(y/x > 0)，優(yōu)選大于零至小于或等于I (0 < y/x ( I)的整數(shù)；z是I至35的有理數(shù)或無理數(shù)；并且w是有理數(shù)或無理數(shù)，使得w與X的比率(w/x)表示水與聚硅鋁酸鹽重復(fù)單元的摩爾比率。z表示等于聚硅鋁酸鹽中的硅原子的摩爾數(shù)相對于鋁原子的摩爾數(shù)的摩爾比(Si/Al)。SiO2官能團在本發(fā)明地質(zhì)聚合物組合物中分布的特征可以是無規(guī)則的。因此，z可以是有理數(shù)或無理數(shù)。在經(jīng)驗式(G)的水合聚硅鋁酸鹽中，優(yōu)選對w進行選擇以給出“地質(zhì)聚合物粘度有效量(geopolymer viscosity effective amount) ”的水,這表示水的量足以建立對第一實施方案的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物而言所需的耐流動性，從而可以完成第二實施方案的方法。更優(yōu)選地，w是約4至約8、更優(yōu)選4至約7. 5的有理數(shù)或無理數(shù)。為了給出穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物中所需的地質(zhì)聚合物粘度有效量的水，可以通過向穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物添加水或除去(如通過干燥)一些水來將W調(diào)節(jié)至更高或更低。在經(jīng)驗式(G)的水合聚硅鋁酸鹽中，優(yōu)選每個M獨立地為元素周期表的第I族的一種或多種金屬的陽離子。最普通的陽離子包括鉀陽離子(K+)、鈉陽離子(Na+)、鋰陽離子(Li+)，或者它們的兩種以上的組合。在一些實施方案中，陽離子還可以包括元素周期表第2族的一種或多種金屬的陽離子，更優(yōu)選鎂陽離子(Mg+2)，并且再更加優(yōu)選鈣陽離子(Ca+2)。在這樣的實施方案中，優(yōu)選地，鈣陽離子不包括并且不衍生自氧化鈣。優(yōu)選地，至少5ImoI %、更優(yōu)選至少90mol %、再更加優(yōu)選至少98mol %、并且更加優(yōu)選至少99mol %的M是Na+。在經(jīng)驗式(G)的水合聚硅鋁酸鹽中，優(yōu)選z是I至3的有理數(shù)或無理數(shù)。在一些實施方案中，z介于2至3之間，或者優(yōu)選地，介于I至2之間。優(yōu)選地，z是I. 70以上，或更優(yōu)選地，I. 9以上。優(yōu)選地，z是3.0以下。在一些實施方案中，z是2.0以下。在一些實施方案中，式(G)的水合聚硅鋁酸鹽包括聚(硅鋁酸鹽)(在經(jīng)驗式(G)中z為I)，聚(硅 鋁酸鹽-氧化硅(sialate-siloxo))(在經(jīng)驗式(G)中z為2)，或者聚(硅鋁酸鹽-雙氧化硅(sialate-disiloxo))(在經(jīng)驗式(G)中z為3)。在任何固化之前，聚(硅鋁酸鹽)、聚(硅鋁酸鹽-氧化硅)和聚(硅鋁酸鹽-雙氧化硅)各自包括下列各項的網(wǎng)絡(luò)帶負電的四面體型硅四氧化物(形式上為SiO4)和四面體型鋁四氧化物(形式上為AlO4),通過它們共用的氧原子連接；陽離子，使得硅鋁酸鹽礦物聚合物的總電荷為中性；以及水。3104和AlO4四面體限定含有陽離子M的結(jié)構(gòu)空穴。在一些實施方案中，本發(fā)明的改性地質(zhì)聚合物組合物是能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物,所述能夠高度粘附有機聚合物表示所述能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物在與有機聚合物基底的待涂覆表面接觸的情況下固化并干燥后，將在所述有機聚合物基底的待涂覆表面上產(chǎn)生高度粘附有機聚合物的固化且干燥的改性地質(zhì)聚合物層，所述高度粘附有機聚合物的固化且干燥的改性地質(zhì)聚合物層的特征在于，以50.0千帕(kPa)以上的結(jié)合強度粘附到所述有機聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面的一部分，其中所述能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物是在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物組合物，基于所述在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物的總重量，所述在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物組合物具有小于36. 0重量％的水；并且所述在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物組合物包含水合聚硅鋁酸鹽，所述水合聚硅鋁酸鹽具有經(jīng)驗式(G) (M)y[-(-SiO2) z-A102)]x -w H2O(G),其中每個M獨立地為元素周期表的第I族的陽離子；X是2以上的整數(shù)并且表示聚硅鋁酸鹽重復(fù)單元的數(shù)量；y是選擇使得I與X的比率大于零(y/x> 0)的整數(shù)；z是硅/鋁摩爾比并且是有理數(shù)或無理數(shù)；并且w是有理數(shù)或無理數(shù)，使得w與X的比率表示水與聚硅鋁酸鹽重復(fù)單元的摩爾比率，其中(a) z是I. 70至3或者(b) z是
I.9至3。更加優(yōu)選z為I. 70至3，再更加優(yōu)選z為I. 9至3，并且還更優(yōu)選z為I. 9至3，并且基于所述在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物的總重量，所述在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物組合物具有小于34. 0重量％的水。水合聚硅鋁酸鹽的實例包括但不限于水合聚(硅鋁酸鹽)、水合聚(硅鋁酸鹽-氧化硅)和水合聚(硅鋁酸鹽-雙氧化硅)，它們分別具有下面的經(jīng)驗式(M-PS)、(M-PSS)和(M-PSDS)聚(硅鋁酸鹽)=(M)y-(-Si-O-Al-O-)x w H2O(M-PS),其中 Si 與 Al 的摩爾比為I I (z = I);聚(硅鋁酸鹽-氧化硅)(M) y- (Si-O-Al-O-Si-O-) x w H2O (M-PSS)，其中 Si 與Al的摩爾比為2 I (z = 2);和聚(硅鋁酸鹽-雙氧化硅):(M)y- (Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-) x *w H2O (M-PSS)，其中Si與Al的摩爾比為3 I (z = 3)；其中x、y、w和M獨立地如經(jīng)驗式(G)所定義。在一些實施方案中，都作為第一實施方案的改性地質(zhì)聚合物組合物的穩(wěn)定化的地 質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物的第一混合物或者能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物包含第一復(fù)合材料，該第一復(fù)合材料包含兩種以上的水合聚硅鋁酸鹽，或通過合并兩種以上的水合聚硅鋁酸鹽而形成，該復(fù)合材料中的每種水合聚硅鋁酸鹽都獨立地具有如本文中所述的經(jīng)驗式(G)，該兩種以上的水合聚硅鋁酸鹽共同的特征在于具有經(jīng)驗式(G)，并且獨立地具有關(guān)于x、y和z中每一項的平均值，所述平均值獨立地為有理數(shù)或無理數(shù)。在一些實施方案中，第一實施方案的改性地質(zhì)聚合物組合物包含第二復(fù)合材料，該第二復(fù)合材料同時包含第一實施方案中的Q)的改性地質(zhì)聚合物組合物和Qi)的改性地質(zhì)聚合物組合物或者通過合并第一實施方案中的(i)的改性地質(zhì)聚合物組合物和(ii)的改性地質(zhì)聚合物組合物而形成。在一些實施方案中，第一或第二復(fù)合材料，或所述兩者不含鈣基氧化物?？捎糜谥苽浔景l(fā)明的改性地質(zhì)聚合物組合物的未改性地質(zhì)聚合物組合物典型地 可以通過下列方法制備在氫氧根陰離子(0(H)_)的存在下，將多種硅鋁酸鹽氧化物和硅酸鹽化學(xué)溶解，然后再冷凝。在一些實施方案中，通過將水、氫氧化鈉和熱解法二氧化硅合并來制備水性鈉硅酸鹽混合物(例如，硅酸鈉溶液)。將水性鈉硅酸鹽混合物與鋁氧化物源(例如，煅燒高嶺土)合并以給出未改性地質(zhì)聚合物組合物。例如，通過將預(yù)定量的水、氫氧化鈉和熱解法二氧化硅合并，以給出形式上含有72重量％ (wt% )的水、10重量％的氫氧化鈉和18重量％的熱解法二氧化硅的預(yù)定的鈉硅酸鹽溶液，從而制備預(yù)定的鈉硅酸鹽溶液。將預(yù)定的鈉硅酸鹽溶液與預(yù)定量的煅燒高嶺土合并以給出未改性地質(zhì)聚合物組合物，其形式上含有29重量％的煅燒高嶺土和71重量％的鈉硅酸鹽溶液。優(yōu)選地，本發(fā)明的改性地質(zhì)聚合物組合物包含水性鈉硅酸鹽混合物或由水性鈉硅酸鹽混合物制備。可用作有機聚合物膠乳、有機聚合物基底或所述兩者的有機聚合物可以是天然或合成的有機聚合物。術(shù)語“有機聚合物”表示包含碳和氫的大分子，所述大分子包含多個重復(fù)單元，每個重復(fù)單元包含單體形成的殘基，每種單體與另外的單體可以相同或不同。當(dāng)形成大分子的殘基的單體全部相同時，殘基可以彼此相同或不同(例如，端部的殘基可以與內(nèi)部的殘基不同；后聚合改性的殘基與未改性的殘基不同；或所述兩者)。合適的單體的實例為烴單體(即，由碳和氫組成的單體)以及含雜原子的單體(即，包含碳、氫和至少一種雜原子的單體，每種雜原子優(yōu)選為氧、氮、氟、氯)。合適的烴單體的實例為乙烯，丙烯，(C4-C8) a -烯烴，1，4_丁二烯和苯乙烯。合適的含雜原子單體的實例為下列的混合物己二酸和乙二胺，對苯二甲酸和1，4_ 丁二醇，4-羥基苯甲酸，丙烯酸，以及乳酸。作為二羧酸衍生物的單體如，例如二甲基二羧酸酯、二羧酸酐(包括環(huán)狀的和混合的羧酸酐)以及二羧酸二氯化物(即，二羧基二氯化物(dicarboxoyl dichlorides))可以替代二羧酸單體。因此可用于本發(fā)明中的有機聚合物的實例為天然橡膠，聚乙烯，聚丙烯，(C4-C8)a_烯烴，聚(丁二烯)，和它們的共聚混合物；聚苯乙烯；聚碳酸酯；聚酯，包括聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚乳酸，和聚對苯二甲酸丁二醇酯；聚丙烯酸酯；聚甲基丙烯酸酯；和制備前述有機聚合物所用單體中的任何兩種以上的共聚體(例如，共聚物)。除非另有說明，如在本文中使用的，術(shù)語“丁二烯”表示1，3_ 丁二烯。優(yōu)選地，可用于本發(fā)明中的有機聚合物基底包括上段提及的實例有機聚合物中的一種或多種。上述實例有機聚合物還可以以膠乳形式作為有機聚合物膠乳使用，盡管有機聚合物膠乳不限于此。有機聚合物膠乳包括天然有機聚合物膠乳(例如，從巴西橡膠樹制備的)或者，優(yōu)選地，合成有機聚合物膠乳。在一些實施方案中，可用于本發(fā)明中的有機聚合物膠乳是水性有機聚合物膠乳。術(shù)語“水性有機聚合物膠乳”表示前述有機聚合物在液體物質(zhì)中的微粒 子分散體，所述液體物質(zhì)具有H2O的分子式。優(yōu)選的水性有機聚合物膠乳是聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、或聚(苯乙烯-丁二烯)的微粒的水性分散體。在一些實施方案中，可用于本發(fā)明中的有機聚合物膠乳是膠乳粉末。優(yōu)選地，膠乳粉末是可再分散于水中的。優(yōu)選的膠乳粉末是由乙酸乙烯酯單體或丙烯酸單體制備并且包含乙酸乙烯酯單體或丙烯酸單體殘基的均聚物，或者共聚物即聚(乙酸乙烯酯/柯赫酸乙烯酯(vinyl versatate))共聚物,聚(乙酸乙烯酯/乙烯)共聚物，或聚(苯乙烯丁二烯)共聚物。至少一些膠乳粉末可商購自例如Dow Wolff Cellulosics，其為美國密歇根米德蘭的陶氏化學(xué)公司的業(yè)務(wù)部門。在一些實施方案中，可用于本發(fā)明中的有機聚合物膠乳是包含水性有機聚合物膠乳和有機聚合物膠乳粉末的組合。優(yōu)選地，有機聚合物膠乳，無論含水或處于粉末形式，其特征都在于具有低于150攝氏度(°C)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。更優(yōu)選地，有機聚合物膠乳的特征在于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于100°c，再更優(yōu)選低于75°C，又更加優(yōu)選低于40°C ;并且還更優(yōu)選低于30°C。獨立地，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為至少_40°C，優(yōu)選至少-20，更優(yōu)選至少-10°C，并且更加優(yōu)選至少_5°C。在一些實施方案中，本發(fā)明的改性地質(zhì)聚合物組合物是穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物，所述穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物包含水合聚硅鋁酸鹽和I. 0重量％至50重量％的有機聚合物膠乳的第一混合物或者通過合并水合聚硅鋁酸鹽和I. 0重量％至50重量％的有機聚合物膠乳的第一混合物而形成，有機聚合物膠乳的重量百分數(shù)基于第一混合物總重量，并且所述有機聚合物膠乳的特征在于具有低于150°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。優(yōu)選地，有機聚合物膠乳存在于第一混合物中，所述第一混合物包含第一實施方案的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物，濃度為40重量％以下，更優(yōu)選35重量％以下，并且再更優(yōu)選30重量％以下，所述濃度全部基于第一混合物的總重量。雖然通常適宜的是采用對于在環(huán)境條件下的粘附性有效接觸提供需要的結(jié)合強度將是有效的最小量的有機聚合物膠乳，但是在一些實施方案中，包含第一實施方案的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物的第一混合物中有機聚合物膠乳的濃度優(yōu)選為至少I重量％，更優(yōu)選至少2重量％，再更優(yōu)選至少4重量％，并且又更優(yōu)選至少5重量％，所述濃度全部基于第一混合物的總重量。基于第一混合物的總重量，優(yōu)選濃度范圍的實例為約5重量％至約30重量％，更優(yōu)選約5重量％至約25重量％。后面在實施例中提供的有機聚合物膠乳的濃度是特別有用的。術(shù)語“膠乳穩(wěn)定劑”表示抑制包含水性有機聚合物膠乳的有機聚合物粒子的凝結(jié)或聚集的物質(zhì)。膠乳穩(wěn)定劑在如，例如美國專利US 4，110,293中是已知的。合適的膠乳穩(wěn)定劑的實例是蛋白質(zhì)(例如，明膠和酪蛋白酸鹽)，糖類(例如，果膠酸酯(pectinates)),二醇類和表面活性劑。合適的表面活性劑的實例為陰離子(即，含有硫酸根，磺酸根或羧酸根的)表面活性劑如全氟辛烷磺酸鹽；陽離子(即，含季銨的)表面活性劑如溴化十六烷基三甲基銨；兩性離子(即，兩性的)表面活性劑如椰子兩性甘氨酸酯；和非離子表面活性劑如烷基聚(環(huán)氧乙烷)和十六烷基醇。非離子表面活性劑是優(yōu)選的?？缮藤彽哪z乳典型地含有適用于本發(fā)明量的膠乳穩(wěn)定劑。在一些實施方案中，當(dāng)制備穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物時，可以加入額外量的膠乳穩(wěn)定劑或者另外的膠乳穩(wěn)定劑。 優(yōu)選地，膠乳穩(wěn)定劑在本發(fā)明穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物的實施方案中起作用，其作為將第一混合物的水性有機聚合物膠乳穩(wěn)定化不受凝結(jié)或聚集影響達一段時間，直至本發(fā)明的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物準(zhǔn)備好固化或固化并干燥(例如，硬化并且已經(jīng)將水從其除去)而使用的手段。膠乳穩(wěn)定劑以凝結(jié)抑制量存在于第二混合物中，所述凝結(jié)抑制量對于在I小時內(nèi)，優(yōu)選直至接觸步驟完成，更優(yōu)選直至第二實施方案的固化步驟開始，抑制50%以上，優(yōu)選75%以上，并且更優(yōu)選90%以上的水性有機聚合物膠乳凝結(jié)而言是足夠的。優(yōu)選地，凝結(jié)抑制量表示膠乳穩(wěn)定劑存在于包含水性有機聚合物膠乳和膠乳穩(wěn)定劑的第二混合物中，基于第二混合物的總重量，膠乳穩(wěn)定劑以下列量存在至少I. 0重量％，更優(yōu)選至少2. 0重量％，再更優(yōu)選至少3. 0重量％，并且又更優(yōu)選至少4. 0重量并且優(yōu)選9. 0重量％以下，更優(yōu)選8. 0重量％以下，再更優(yōu)選7. 0重量％以下，并且又更優(yōu)選6. 0重量％以下。有機聚合物基底可以以任何形式或形狀用于本發(fā)明中。合適的有機聚合物基底形式的實例為固體或泡沫體。合適的形狀的實例為膜、片材、纖維、粒子、以及熱塑性塑料的紡織或無紡織物。有機聚合物基底可以通過常規(guī)方法如流延、模塑和擠出來制備。術(shù)語“有機聚合物基底”表示包含前述有機聚合物的基礎(chǔ)材料，其它材料與其接觸或粘合，或所述兩者。一種優(yōu)選的有機聚合物基底是聚苯乙烯。有關(guān)描述有機聚合物基底形式的術(shù)語“膜”表示具有任何需要長度或?qū)挾炔⑶揖哂?. 001厘米(Cm)至0. Icm厚度的材料。術(shù)語“片材”表示具有任何需要長度或?qū)挾炔⑶揖哂?. Icm至IOcm厚度的材料。優(yōu)選地，基底的特征在于表面孔隙性(例如，對于泡沫體)。在一些實施方案中，有機聚合物基底包括有機聚合物基底和下列各項的層壓體一層或多層相同或不同有機聚合物基底或任何其它合適材料如，例如木、紙、金屬、布、或者一種或多種金屬或類金屬的氧化物，代表性的有粘土、滑石、二氧化硅、氧化鋁、氮化硅、或石頭，作為多層結(jié)構(gòu)的一個或多個層，或者作為一個或多個層的組分，條件是有機聚合物基底具有能夠用本發(fā)明改性地質(zhì)聚合物涂覆的暴露表面。優(yōu)選地，地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底包括地質(zhì)聚合物涂覆的制品。在一些實施方案中，本發(fā)明是包括地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底的制品。在一些實施方案中，制品包括地質(zhì)聚合物涂覆的車用部件，建筑部件，戶外制品，或者地質(zhì)聚合物襯里的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部件。更優(yōu)選地，地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底的有機聚合物基底包括聚苯乙烯。這樣的地質(zhì)聚合物涂覆的制品的實例已經(jīng)在本文的前面描述過。地質(zhì)聚合物涂覆的制品可以部分或全部地被涂覆。例如地質(zhì)聚合物涂覆的制品可以在內(nèi)表面上、外表面上或它們的組合上被涂覆。優(yōu)選地，固化且干燥的改性地質(zhì)聚合物層構(gòu)成的地質(zhì)聚合物涂覆的制品沒有破裂、剝落或起泡。第一實施方案的改性地質(zhì)聚合物組合物可以使用本領(lǐng)域已知的任何接觸方法與有機聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面的一部分接觸。合適接觸方法的實例是鋪展(例如，通過泵送，機械推動，或流動)，噴霧，流延，模塑，成形，和沖壓。接觸步驟提供改性地質(zhì)聚合物前體層與有機聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面的一部分物理接觸。優(yōu)選地，改性地質(zhì)聚合物前體層的特征在于厚度，更優(yōu)選均勻的厚度。改性地質(zhì)聚合物前體層的特征還在于具有待干燥的暴露表面，在干燥步驟中從該表面除去改性地質(zhì)聚合物前體層的至少30重量％的水。優(yōu)選地，改性地質(zhì)聚合物前體層的待干燥暴露表面在固化步驟過程中暫時覆蓋有防水材料(例如，聚合物膜或玻璃)，然后在干燥步驟之前除去覆蓋。干燥(S卩，從其除水)固化的改性地質(zhì)聚合物前體層優(yōu)選包括蒸發(fā)、汽提、凍干、或 它們的組合。干燥可以在環(huán)境壓力(例如，IOlkPa)，在高壓(例如，高于IlOkPa,但是優(yōu)選低于120kPa)，或減壓(例如，低于95kPa)進行。干燥可以在任何適合從改性地質(zhì)聚合物組合物除去一些水的溫度進行。優(yōu)選地，干燥溫度為100攝氏度(V )以下，更優(yōu)選低于75°C，再更優(yōu)選低于50°C，并且又更優(yōu)選低于40°C ;并且獨立地優(yōu)選至少-10°C，更優(yōu)選至少-5，再更優(yōu)選至少10°C，并且又更優(yōu)選至少15°C。在一些實施方案中，干燥在環(huán)境溫度(例如，10°C至40°C)進行，并且包括蒸發(fā)。優(yōu)選地，除水的特征在于干燥溫度，干燥溫度優(yōu)選高于采用有機聚合物膠乳的實施方案中的有機聚合物膠乳的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。術(shù)語“干燥溫度”表示從固化的改性地質(zhì)聚合物前體層除去至少30重量％水時的熱的程度或冷的程度。在第二實施方案的方法的干燥步驟過程中，優(yōu)選將至少50重量％，更優(yōu)選至少60重量％，再更優(yōu)選至少70重量％，并且又更優(yōu)選至少75重量％的水從固化的改性地質(zhì)聚合物前體層中除去，以給出干燥且固化的改性地質(zhì)聚合物層。當(dāng)有機聚合物膠乳表現(xiàn)出多個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時，多個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度中的至少一個并且優(yōu)選最低的一個低于固化的改性地質(zhì)聚合物前體層的干燥溫度。固化改性地質(zhì)聚合物前體層以給出固化的改性地質(zhì)聚合物前體層可以在任何適合固化改性地質(zhì)聚合物組合物的溫度進行。術(shù)語“固化溫度”表示穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物或在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物組合物在通過使它們結(jié)合而硬化時的熱的程度或冷的程度。優(yōu)選固化在為環(huán)境溫度的固化溫度進行，并且更優(yōu)選地，固化溫度為20°C至40°C。固化和干燥溫度和壓力可以相同或不同。如上所述，固化并干燥改性地質(zhì)聚合物前體層給出與有機聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面一部分粘附性有效接觸的固化且干燥的改性地質(zhì)聚合物層。粘附性有效接觸表示與有機聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面一部分粘合，其結(jié)合強度為30. 0千帕(kPa)以上，更優(yōu)選49kPa以上，再更優(yōu)選70kPa以上，并且又更優(yōu)選IOOkPa以上；并且在一些實施方案中，優(yōu)選約150kPa以下，全部都是通過下一段中所述拉拔試驗方法測試的。當(dāng)改性地質(zhì)聚合物前體層包含第一實施方案的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物時，優(yōu)選地，穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物的特征在于能夠高度粘附有機聚合物。即，穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物在與有機聚合物基底的待涂覆表面接觸的情況下固化并干燥之后，將在有機聚合物的待涂覆表面上產(chǎn)生高度粘附有機聚合物的固化且干燥的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳層，所述高度粘附有機聚合物的固化且干燥的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳層的特征在于，在通過下一段中所描述的拉拔試驗方法測試時，以50. O千帕(kPa)以上的結(jié)合強度與有機聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面的一部分粘附。拉拔試驗方法步驟(a):固化且干燥的3-層試驗樣品的制備。獲得兩塊有機聚合物基底(例如，聚苯乙烯泡沫體)樣品，每個樣品塊具有2英寸(5. I厘米(cm) X2英寸(5. Icm)正方形X I英寸(2. 54cm)高度的尺寸。用試驗地質(zhì)聚合物組合物分別涂覆樣品塊中每一個的第一個4平方英寸(26cm2)面，并且用手將所得地質(zhì)聚合物層按壓在一起以給出3-層層壓體復(fù)合材料前體樣品，其包括底部的有機聚合物基底層，中間的地質(zhì)聚合物層，和頂部的有機聚合物基底層。從該前體樣品的邊緣擦除任何過量的試驗地質(zhì)聚合物組合物。重復(fù)四次以給出共計五個前體樣品。分別將前體樣品包裹在 塑料包裹膜(warp)(例如，聚偏二氯乙烯包裹膜)中或者將前體樣品放置在部分填充的用氣密蓋密封的水浴中，并且將所得塑料包裹的前體樣品或密封在部分填充的水浴中的前體樣品放置在45°C烘箱中過夜(例如，12小時至24小時)以固化地質(zhì)聚合物(即，硬化地質(zhì)聚合物)。(備選地，在環(huán)境溫度(約20°C)在開放(S卩，未遮蓋的)環(huán)境中(即，沒有將前體樣品包裹在塑料包裹膜中或者將前體樣品置于密封的水浴)，將前體樣品固化和干燥最少2天，并且優(yōu)選約7天，如在特定環(huán)境下可能適宜)。將所得固化的前體樣品從烘箱中移出，除去塑料包裹膜或者從部分填充的水浴移出，并且允許未包裹的固化的前體樣品在室溫干燥至恒重，以給出固化且干燥的3-層試驗樣品。步驟(b) :5_層的最終試驗樣品的制備對于步驟(a)的固化且干燥的3-層試驗樣品中的每一個，將2-份環(huán)氧樹脂(epoxy) (3M Scotch-Weld環(huán)氧粘合劑2216 B/A)涂敷到其底部有機聚合物基底層的外(底)面和其頂部有機聚合物基底層的外(底)面。使固化且干燥的試驗樣品的每個含環(huán)氧樹脂的外面與兩個2英寸(2. 54cm) X2英寸(2.54cm)鋼板中不同的一個接觸。使環(huán)氧樹脂干燥至少24小時以給出5-層的最終試驗樣品，其具有相反的底部和頂部鋼板層。步驟(c):拉拔強度(tensilepull strength)試驗使用Instron (型號4204或5585)儀器測量步驟(b)的5_層的最終試驗樣品的拉拔強度。使用ASTM D 1623中所述的試驗參數(shù)，其尤其可用于聚苯乙烯泡沫體在十字頭速度為0. 05英寸/分鐘(0. 13cm/分鐘)的拉拔試驗。比較例(非本發(fā)明)在此提供比較例作為對于本發(fā)明某些實施方案的對照，并且不表示理解為現(xiàn)有技術(shù)或非發(fā)明實施例的代表。比較例Ala至Ald :制備未改性地質(zhì)聚合物組合物(缺少有機聚合物膠乳和膠乳穩(wěn)定劑)(水含量基于未改性地質(zhì)聚合物組合物的總重量)Ala :通過將成分61. 9g /K，19. 65g固體氫氧化鈉和18. 45g的熱解法二氧化硅合并而制備硅酸鈉溶液。向IOg的硅酸鈉溶液部分中添加4g煅燒高嶺土，并且將所得混合物混合，以給出比較例Ala的地質(zhì)聚合物組合物。水含量=47. 3重量％并且Si/Al摩爾比為I. 85。Alb :除了使用下列成分和量以外重復(fù)比較例Ia的通用程序56. 26g水,21. 47gNaOH, 22. 26g熱解法二氧化硅和65. 82g煅燒高嶺土，以給出比較例Alb的地質(zhì)聚合物組合物(摩爾比Si/Al = 1.625 ；Na/Al = 0.899)并且水含量=36. 8重量％。Alc :除了使用下列成分和量以外重復(fù)比較例Ia的通用程序52. 78g水,20. 16gNaOH, 27. 06熱解法二氧化硅和55. 56g煅燒高嶺土，以給出比較例Alc的地質(zhì)聚合物組合物(摩爾比Si/Al = 1.9 ；Na/Al = I. 0)并且水含量=36. 8重量％。Ald :除了使用下列成分和量以外重復(fù)比較例Ia的通用程序52. 31g水,23. 41gNaOH, 24. 27熱解法二氧化硅和71. 76g煅燒高嶺土，以給出比較例Ald的地質(zhì)聚合物組合物(摩爾比Si/Al = I. 625 ；Na/Al = 0. 899)并且水含量=33. 5 重量％。比較例Bla至Bld :用于拉拔試驗方法的5_層最終試驗樣品 Bla至Bld :分別利用前述拉拔試驗方法的步驟(a)和(b)的制備，并且用比較例Ala至Ald之一的未改性地質(zhì)聚合物代替試驗地質(zhì)聚合物組合物，用每個未改性地質(zhì)聚合物制備比較例Bla至Bld的5-層最終試驗樣品。根據(jù)前述拉拔試驗方法的步驟(C)測定5-層最終試驗樣品的平均粘合強度。拉拔試驗結(jié)果記錄在后面的表I中。本發(fā)明的實施例下面描述本發(fā)明的非限制性實施例。在一些實施方案中，本發(fā)明如實施例中所述。
實施例Al :含有6. 5重量％的水性聚(苯乙烯-丁二烯)膠乳的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物除了使用下列成分和量以外重復(fù)比較例Ia的通用程序52. Og /K，19. 65g NaOH,
18.45g 二氧化硅，和40g煅燒高嶺土，以給出未改性地質(zhì)聚合物組合物。向未改性地質(zhì)聚合物組合物添加稱重量(19. 6g)的膠乳DL 460(聚乙二醇-36(PG-36)穩(wěn)定化的水性聚(苯乙烯-丁二烯)膠乳,可商購自美國密歇根米德蘭的陶氏化學(xué)公司(The Dow ChemicalCompany,Midland,Michigan,USA) ,Tg = 8°C ),以給出作為實施例Al的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物的改性地質(zhì)聚合物組合物，其基于穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物的總重量，含有6. 5重量％的水性聚(苯乙烯-丁二烯)膠乳和44. 2重量％的水含量，并且Si/Al摩爾比為1.8。 實施例A2至A4 :穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物分別含有16. 7重量％，20重量％和23. I重量％的水性聚(苯乙烯-丁二烯)膠乳，水含量分別為39. 5重量％，37. 9重量％和36. 4重量％，并且各自的Si/Al摩爾比為1.85。使用下列各項重復(fù)比較例Ala的通用程序三次(i)33. 9g/K，19. 65gNa0H, 18. 45g二氧化硅，40g煅燒高嶺土，(ii)26. 9g水，19. 65g NaOH, 18. 45g二氧化硅，40g煅燒高嶺土，或(iii) 19. 9g7jC，19. 65g NaOH, 18. 45g 二氧化硅，40g煅燒高嶺土，以給出分別的未改性地質(zhì)聚合物組合物。使用該分別的未改性地質(zhì)聚合物組合物和更高稱重量(分別為56.0g，70. OgJP 84. Og)的膠乳DL 460 (上述)重復(fù)實施例Al的通用程序，以給出代替的實施例A2至A4的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物，其基于穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物的總重量，分別含有16. 7重量％，20重量％和23. I重量％的水性聚(苯乙烯-丁二烯)膠乳和39. 5重量％，37. 9重量％，和36. 4重量％的水含量，并且每個的Si/Al摩爾比為I. 85。
實施例A5a至A5c :穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物分別含有4. 8重量％,9. I重量％和17重量％的聚(乙酸乙烯酯/乙烯)膠乳粉末；水含量=36. 8重量以及Si/Al摩爾比=1.625。稍后描述制備。實施例A6a至A6d :穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物分別含有4. 8重量％，9. I重量％，23重量％和33重量％的聚(苯乙烯-丁二烯)膠乳粉末；水含量=36.8重量以及Si/Al摩爾比=1.625。稍后描述制備。實施例A7a至A7d :穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物分別含有4. 8重量％,9. I重量17重量％和23重量％的聚丙烯酸膠乳粉末；水含量=36. 8重量以及Si/Al摩爾比=1.625。稍后描述制備。實施例A5a至A7d的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物的制備除了下列各項以外分別重復(fù)實施例Al的通用程序(i)使用比較例Alb的未改性 地質(zhì)聚合物組合物代替比較例Ala的未改性地質(zhì)聚合物組合物；以及(ii)使用適當(dāng)稱重量的下列各項代替膠乳DL 460 聚(乙酸乙烯酯/乙烯)膠乳粉末，Tg = 30C (實施例A5a至A5c);或聚(苯乙烯-丁二烯)膠乳粉末，Tg = 80C (實施例A6a至A6d);或聚丙烯酸膠乳粉末，Tg = IO0C (實施例A7a至A7d)。這些制備給出改性地質(zhì)聚合物組合物，即實施例A5a至A5c的分別含有4. 8重量％，9. I重量％和17重量％的聚(乙酸乙烯酯/乙烯)膠乳粉末的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物；實施例A6a至A6d的分別含有
4.8重量％,9. I重量％,23重量以及33重量％的聚(苯乙烯-丁二烯)膠乳粉末的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物；和實施例A7a至A7d的分別含有4. 8重量％，
9.I重量17重量以及23重量％的聚丙烯酸膠乳粉末的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物，并且全部的實施例A5a至A7d的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物的水含量=36. 8重量％ ;并且Si/Al摩爾比=I. 625。實施例A8 :水含量=33. 5重量％并且Si/Al摩爾比為I. 9的在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物組合物通過下列方法制備與比較例Alc的未改性地質(zhì)聚合物組合物的水含量相比具有減少水含量的在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物組合物采用具有48. 8g水，21. 9g NaOH, 29. 3g二氧化硅的減少水含量的硅酸鈉溶液，并且將該減少水含量的硅酸鈉溶液與60. 2g煅燒高嶺土合并，以給出能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物，即為實施例A8的在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物組合物，其水含量=33. 5重量％并且Si/Al摩爾比為I. 9。實施例BI至B4 :5_層最終試驗樣品，其分別包含實施例Al至A4中任何一項的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物。稍后描述制備和測試。實施例B5a至B5c ；B6a至B6d ；以及B7a至B7d :5_層最終試驗樣品，其分別包含實施例A5a至A5c ；A6a至A6d ；以及A7a至A7d中任何一個的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物。稍后描述制備和測試。實施例B8 :5_層最終試驗樣品，其包含實施例A8的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物。稍后描述制備和測試。實施例BI至B8的5-層最終試驗樣品的制備對于實施例Al至A4，B5a至B5c ；B6a至B6d ；以及B7a至B7d，或B8的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物中的每一個，分別重復(fù)拉拔試驗方法的步驟(a)和(b)的程序四次，代替試驗地質(zhì)聚合物組合物以給出相對于實施例BI至B8中每一個的四個 5-層最終試驗樣品。根據(jù)前述拉拔試驗方法步驟(c)測定所述四個5-層最終試驗樣品中每一個的平均粘合強度。改性地質(zhì)聚合物組合物的改性類型，重量％，和拉拔試驗結(jié)果記錄在下表I中。表I :拉拔試驗結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種改性地質(zhì)聚合物組合物，所述改性地質(zhì)聚合物組合物包含(i)包含地質(zhì)聚合物和有機聚合物膠乳的混合物的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物；或(ii)能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物，所述能夠高度粘附有機聚合物表示所述能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物的特征在于，在固化并干燥后能夠以50千帕(kPa)以上的結(jié)合強度結(jié)合到有機聚合物基底的待涂覆表面(例如，擠出聚苯乙烯泡沫體基底的表面)。
2.一種改性地質(zhì)聚合物組合物,所述改性地質(zhì)聚合物組合物是包含地質(zhì)聚合物和有機聚合物膠乳的均勻混合物的穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性地質(zhì)聚合物組合物，所述穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物包含水合聚硅鋁酸鹽和I. 0重量％至50重量％的有機聚合物膠乳的第一混合物，或者通過合并水合聚硅鋁酸鹽和1. 0重量％至50重量％的有機聚合物膠乳的第一混合物而形成，所述有機聚合物膠乳的重量百分數(shù)基于所述第一混合物的總重量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性地質(zhì)聚合物組合物，所述水合聚硅鋁酸鹽具有經(jīng)驗式(G) (M)y[-(-SiO2) Z-A102)]x -W H2O(G),其中每個M獨立地為元素周期表的第I族的陽離子；X是2以上的整數(shù)并且表示聚硅鋁酸鹽重復(fù)單元的數(shù)量；y是選擇使得y與X的比率大于零(y/x > 0)的整數(shù)；z是I至35的有理數(shù)或無理數(shù)；并且w是有理數(shù)或無理數(shù)，使得w與X的比率表示水與聚硅鋁酸鹽重復(fù)單元的摩爾比率。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的改性地質(zhì)聚合物組合物，其中用于形成所述第一混合物的所述有機聚合物膠乳包含第二混合物，所述第二混合物包含水性有機聚合物膠乳和0. 05重量％至10重量％的膠乳穩(wěn)定劑，所述膠乳穩(wěn)定劑的重量百分數(shù)基于所述第二混合物的總重量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改性地質(zhì)聚合物組合物，所述水性有機聚合物膠乳包含聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯或聚(苯乙烯-丁二烯)的水性分散體。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的改性地質(zhì)聚合物組合物，其中用于形成所述第一混合物的所述有機聚合物膠乳包含有機聚合物膠乳粉末。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的改性地質(zhì)聚合物組合物，所述有機聚合物膠乳粉末包含由丙烯酸單體制備并且包含丙烯酸單體的殘基的均聚物，或聚(苯乙烯丁二烯)共聚物。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項所述的改性地質(zhì)聚合物組合物，所述穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物的特征在于能夠高度粘附有機聚合物，所述能夠高度粘附有機聚合物表不所述穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物在與有機聚合物基底的待涂覆表面接觸的情況下固化并干燥后，將在所述有機聚合物基底的待涂覆表面上產(chǎn)生高度粘附有機聚合物的固化且干燥的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳層，所述高度粘附有機聚合物的固化且干燥的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳層的特征在于，以50.0千帕(kPa)以上的結(jié)合強度粘附到所述有機聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面的一部分。
10.一種改性地質(zhì)聚合物組合物,所述改性地質(zhì)聚合物組合物是能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物，所述能夠高度粘附有機聚合物表示所述能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物在與有機聚合物基底的待涂覆表面接觸的情況下固化并干燥后，將在所述有機聚合物基底的待涂覆表面上產(chǎn)生高度粘附有機聚合物的固化且干燥的改性地質(zhì)聚合物層，所述高度粘附有機聚合物的固化且干燥的改性地質(zhì)聚合物層的特征在于，以50. O千帕(kPa)以上的結(jié)合強度粘附到所述有機聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面的一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的改性地質(zhì)聚合物組合物，所述能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物是在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物組合物，所述在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物組合物具有基于所述在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物的總重量小于36. 0重量％的水并且具有大于或等于I. 70的硅/鋁摩爾比。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的改性地質(zhì)聚合物組合物，所述在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物組合物包 含水合聚硅鋁酸鹽，所述水合聚硅鋁酸鹽具有經(jīng)驗式(G) (M) y[-(-SiO2) Z-A102)]x -W H2O(G),其中每個M獨立地為元素周期表的第I族的陽離子；X是2以上的整數(shù)并且表示聚硅鋁酸鹽重復(fù)單元的數(shù)量；y是選擇使得y與X的比率大于零(y/x > 0)的整數(shù)；z是硅/鋁摩爾比并且是I. 70至35的有理數(shù)或無理數(shù)；并且w是有理數(shù)或無理數(shù)，使得w與X的比率表示水與聚硅鋁酸鹽重復(fù)單元的摩爾比率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的改性地質(zhì)聚合物組合物，其中(a)z是I. 70至3或者(b) z是I. 9至3，并且基于所述在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物的總重量，所述在水濃度和Si/Al摩爾比方面進行改性的地質(zhì)聚合物組合物具有小于34. 0重量％的水。
14.一種制備地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底的方法，所述地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底包括與有機聚合物基底粘附性有效接觸的干燥的改性地質(zhì)聚合物層，所述粘附性有效接觸的特征在于具有25千帕(kPa)以上的結(jié)合強度，所述方法包括作為將固化的改性地質(zhì)聚合物前體層干燥的結(jié)果而形成所述地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述方法還包括將前體改性地質(zhì)聚合物層固化以提供固化的前體改性地質(zhì)聚合物層，所述固化基本上與所述干燥同時進行，或者大體上上在所述干燥之前進行。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，所述方法包括下列步驟 (a)提供所述有機聚合物基底，所述有機聚合物基底具有待涂覆表面； (b)使改性地質(zhì)聚合物組合物與所述有機聚合物基底的所述待涂覆表面或所述待涂覆表面的一部分接觸，以提供與所述有機聚合物基底的所述待涂覆表面或所述待涂覆表面的一部分處于物理接觸的改性地質(zhì)聚合物前體層,所述改性地質(zhì)聚合物組合物為(i)穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物；或(ii)能夠高度粘附有機聚合物的改性地質(zhì)聚合物組合物； (c)使所述改性地質(zhì)聚合物前體層固化以提供固化的改性地質(zhì)聚合物前體層；和 (d)將所述固化的改性地質(zhì)聚合物前體層干燥，以從其除去至少25重量％的水，從而提供所述地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，固化且干燥的改性地質(zhì)聚合物層、固化的改性地質(zhì)聚合物前體層和改性地質(zhì)聚合物前體層分別包含固化且干燥的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳層、固化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳前體層和地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳前體層；所述地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳前體層由穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物形成，所述穩(wěn)定化的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳組合物包含水合聚硅鋁酸鹽和I. 0重量％至50重量％的有機聚合物膠乳的第一混合物，或者通過合并水合聚硅鋁酸鹽和I. 0重量％至50重量％的有機聚合物膠乳的第一混合物而形成，所述有機聚合物膠乳的重量百分數(shù)基于所述第一混合物的總重量；并且所述有機聚合物膠乳的特征在于具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并且干燥步驟的特征在于具有干燥溫度，所述干燥步驟的干燥溫度高于所述有機聚合物膠乳的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；所述固化且干燥的地質(zhì)聚合物-有機聚合物膠乳層的特征在于，以通過拉拔試驗方法測試時為25千帕(kPa)以上的結(jié)合強度粘附到所述有機聚合物基底的所述待涂覆表面或所述待涂覆表面的一部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中任一項所述的方法，所述有機聚合物基底包含聚苯乙烯。
19.一種地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底，所述地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底包括干燥的改性地質(zhì)聚合物層，所述干燥的改性地質(zhì)聚合物層與有機聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面的一部分粘附性有效接觸，所述粘附性有效接觸的特征在于具有25千帕(kPa)以上的結(jié)合強度。
20.一種包括根據(jù)權(quán)利要求19所述的地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底的制品。
全文摘要
本發(fā)明涉及改性地質(zhì)聚合物組合物，地質(zhì)聚合物涂覆的有機聚合物基底，及其制備方法和含其制品。
文檔編號C04B28/00GK102741191SQ201080023327
公開日2012年10月17日 申請日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月28日
發(fā)明者亞歷山大·約瑟夫·皮茨克, 劉佳, 韓禪 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司