專利名稱：超吸收耐水涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
和工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明涉及一種能夠迅速吸收水分的高強(qiáng)度超吸收涂料，它適用于涂布需要耐水表面的各種制品，包括但不限于增強(qiáng)或模制的產(chǎn)品以及在這種產(chǎn)品制造中使用的增強(qiáng)材料。更具體地說，該涂料由包括超吸收聚合物前體以及成膜聚合物的組合物形成，其中所述超吸收聚合物前體經(jīng)固化形成具有高吸水膨脹性能的聚合物。該涂料組合物還可以包括粘度調(diào)節(jié)劑。
本發(fā)明也涉及涂有該超吸收涂料組合物的制品，包括增強(qiáng)和模制的產(chǎn)品以及纖維增強(qiáng)材料；以及涉及這種涂料的涂布方法。本發(fā)明的涂料在淡水和鹽水環(huán)境中顯示出高吸水性，當(dāng)涂布于底材上時(shí)具有優(yōu)異的鋪展和涂布性能。
受上述惡化影響的制品包括具有暴露于高濕氣和濕度環(huán)境的表面的制品。這種制品的實(shí)例包括增強(qiáng)的棒和電纜，例如光纖或通迅電纜。這些通迅電纜通常在長期埋在地下或浸泡在水中的環(huán)境中使用。因此保護(hù)其不被水所損壞對(duì)這些電纜的結(jié)構(gòu)整體性以及它們所要執(zhí)行的功能的成功性來說是關(guān)鍵的。通迅電纜例如可以包括含有用作加強(qiáng)或增強(qiáng)元件的玻璃棒的芯。該棒有助于電纜的剛性。當(dāng)水滲透與電纜的芯元件接觸時(shí)，會(huì)引起電纜深層結(jié)構(gòu)的腐蝕或化學(xué)惡化。
為了解決關(guān)于這種水浸損壞的問題，已經(jīng)提出了幾種策略，以試圖給電纜和其它增強(qiáng)制品提供耐水性，并保護(hù)它們的敏感內(nèi)表面不與周圍環(huán)境中的水或水氣相接觸。這些用于制造防水制品的技術(shù)包括將制品包裹在保護(hù)套材料中；或密封要保護(hù)的表面。密封技術(shù)可以包括化學(xué)處理制品的表面層使其耐水吸收，或施加防水涂料。
用保護(hù)套材料覆蓋表面的技術(shù)是通常采用的。它包括例如使用具有阻水性的不滲水聚合物制成的包裝或條帶，或?qū)b材料用阻水聚合物的乳液或溶液處理。施加保護(hù)套的方法不需要給制品的表面涂布化合物或進(jìn)行處理，只是因?yàn)楸Ｗo(hù)套材料的覆蓋而形成保護(hù)。
用于防水的涂料通常由在水中既不溶解也不滲水的物質(zhì)組成，因此對(duì)侵入的濕氣形成物理阻擋。這種阻擋涂料包括例如油脂或凝膠的材料。對(duì)于電纜來說，例如這些涂料通過加壓擠出而涂布。但是這種涂料具有一定的缺點(diǎn)。油脂或凝膠由于它們的滑溜性而難以操作，并且它們給涂布的制品帶來不愉快的感覺。這在制造過程中是一個(gè)重要的考慮因素，尤其是因?yàn)樗绊懥穗娎|在接合操作中的操作容易性。油脂和凝膠在低溫或高溫下會(huì)發(fā)生粘度變化。這些粘度的變化會(huì)影響凍結(jié)/解凍性能并因此影響涂料的穩(wěn)定性。因此這些方面的不好的性能就影響了電纜的穩(wěn)定性。
近年來，已經(jīng)設(shè)計(jì)出無油脂的耐水干涂料，它們具有一定的吸水容量。這種吸水能力使得涂料吸收與制品接觸的濕氣，同時(shí)防止它們與敏感表面的直接接觸。這些干阻水涂料中的吸收組分是干的粒狀的超吸收聚合物，它們與水接觸后膨脹和吸收水。這種超吸收聚合物通常以它們的膨脹速率、膨脹容量和凝膠強(qiáng)度來表征。這些干超吸收聚合物的傳統(tǒng)用途主要包括個(gè)人衛(wèi)生制品、食品包裝制品和化學(xué)溢出物的清潔組合物，但是近年來的試驗(yàn)包括使用這些干聚合物來形成用于其它制品例如增強(qiáng)電纜的涂料。例如Hager的US5689601披露了一種用于增強(qiáng)纖維制品的干阻水涂料，其采用了裝在保護(hù)套聚合物的一個(gè)或多個(gè)薄層中的粉末狀或粒狀的水溶干阻擋成分。這種情況限制了粒狀聚合物可以達(dá)到的吸水程度，因此這種涂料的膨脹容量是有限的。
在干阻水電纜涂布應(yīng)用中通常使用的超吸收聚合物是干的水不溶的粒狀聚合物，它們被摻入到各種基材中例如紗線、粘合劑和條帶中。該基材通常也包括玻璃纖維作為增強(qiáng)的形式。但是如上所述，用干粒狀的阻水劑形成的涂料受到優(yōu)化的凝膠強(qiáng)度而必然導(dǎo)致的有限水膨脹能力和膨脹速率的限制。在表面涂料中，凝膠強(qiáng)度被定義為防止水芯吸進(jìn)入電纜軸的能力，尤其是當(dāng)電纜用于暴露在高水壓下的水性環(huán)境中。膨脹能力直接與超吸收聚合物的交聯(lián)程度有關(guān)。隨著交聯(lián)程度的提高，凝膠強(qiáng)度也提高，但是聚合物的膨脹速率和膨脹容量相應(yīng)下降。膨脹速率被定義為涂料在一定時(shí)間內(nèi)吸收的水量。膨脹容量指涂料基于其干重而吸收的水或流體的最大量。因此由干的粒狀的水不溶聚合物制成的涂料就受到它們以膨脹速率和膨脹容量來測量的水吸收性能的限制。
通常，用于增強(qiáng)纖維、線束和例如由這些纖維材料制成的電纜的制品的涂料被涂布在纖維材料的表面上，然后在進(jìn)一步處理(如果有的話)之前發(fā)生固化。涂布涂料的方法通常根據(jù)使用流體涂料還是要涂布固體顆粒涂料而不同。在粉末狀涂料的情況下，使用粒狀阻水劑的涂布過程涉及到與粒狀聚合物的使用直接相關(guān)的幾個(gè)費(fèi)時(shí)的、及勞動(dòng)和設(shè)備密集型的步驟。這些步驟包括需要用粘合樹脂進(jìn)行一次或多次處理以及在粉末涂布位置利用例如流化床的設(shè)備一次或多次涂布粉末狀樹脂。
涂布流體涂料的方法可以包括將纖維或電纜淹沒或浸漬在例如樹脂浴中，然后除去多余的樹脂以在處理的表面上形成一致的層。在線束、粗紗或電纜的情況下，該產(chǎn)品是連續(xù)長絲的形式，因此可以通過一個(gè)剝離器口模來除去多余的樹脂。或者，該涂料可以噴涂在制品的表面。為了形成其厚度足以提供良好覆蓋性和避免水滲透保護(hù)的涂料層，該涂料組合物必須足夠厚以能夠經(jīng)涂布設(shè)備以單次通過適當(dāng)?shù)赝坎荚谥破飞?。但是除了厚度之外，該組合物必須也具有充分的流動(dòng)性從而易于在制品表面上形成均勻的涂層，并能防止堵塞用于制造涂布了聚合物的纖維制品的涂料設(shè)備、口?？谆蚱渌鼨C(jī)械。通常在現(xiàn)有技術(shù)中，為了改善流體涂料組合物的粘度，已經(jīng)使用干顆粒狀成分例如絮狀聚合物或淀粉。這種組合物的困難之處在于在加入固體成分之后所得到的組合物不均勻。更確切地說，該組合物含有不同水平的粒狀材料，其使處理變得困難，且也損害了組合物的鋪展性。
在該技術(shù)領(lǐng)域存在對(duì)用于增強(qiáng)制品或增強(qiáng)材料的阻水涂料組合物的需要，它具有優(yōu)異的凝膠強(qiáng)度和芯吸能力，以及高度的吸水和同時(shí)具備的快速膨脹速度。同時(shí)，該領(lǐng)域還需要不含有粉末狀聚合物的涂料組合物，這樣就不會(huì)需要昂貴和勞動(dòng)密集型的涂布過程。另外希望這種涂料組合物具有良好的鋪展和表面性能。
根據(jù)所需要的用途，該超吸收涂料可以通過加入粘度調(diào)節(jié)劑來增強(qiáng)。例如在涂料組合物被涂布在棒或包括玻璃、碳、聚合物或其混合物的電纜時(shí)，所包括的增粘劑給該配方賦予了優(yōu)異的鋪展性。當(dāng)被涂布的制品是能夠采用浸涂或噴涂作為涂布方法的更柔軟的產(chǎn)品時(shí)，涂料配方的粘度可以被降低以采用這些或類似的方法進(jìn)行涂布。
另一方面，本發(fā)明也涉及在例如纖維增強(qiáng)模制產(chǎn)品的制品的表面上或纖維增強(qiáng)材料的表面上形成涂層的方法。一般來說，該方法包括在纖維、線束或制品的表面上涂布涂料組合物的步驟、將其通過剝離器口模以除去多余的涂料的步驟以及然后干燥或固化的步驟。
本發(fā)明還涉及含有用該吸水涂料處理的增強(qiáng)纖維的制品。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明本發(fā)明的組合物適用于在需要其表面耐水的制品或材料的表面上形成超吸收涂層，并因此保護(hù)經(jīng)該涂料處理的表面下面的材料。
此處使用的“制品”一詞特別是指包括具有需要耐水涂料以保護(hù)其下的結(jié)構(gòu)避免因暴露于濕氣而導(dǎo)致惡化的表面的任何產(chǎn)品或材料。這種制品包括模制制品(包括纖維增強(qiáng)復(fù)合制品、層壓制品、片以及該領(lǐng)域公知的增強(qiáng)纖維材料)和采用一起或分散在任何類型的基質(zhì)中的一種或多種這些纖維材料制成的產(chǎn)品，該詞也包括采用增強(qiáng)纖維產(chǎn)品制成的制品，例如結(jié)構(gòu)材料或設(shè)備中的制品。
可以被涂布本發(fā)明組合物的制品可以包括纖維增強(qiáng)材料例如玻璃纖維、聚合物纖維、碳纖維、天然纖維或其混合物。優(yōu)選的是，聚合物纖維包括一種或多種選自芳族聚酰胺纖維、尼龍纖維、凱夫拉爾纖維、聚酯纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維和它們的混合物的纖維。這些纖維材料可以纖維、線束或粗紗的形式使用，其可以是連續(xù)的形式或斷開的纖維、線束或小球的形式；以由玻璃纖維、聚合物纖維或天然纖維構(gòu)成的帶、墊或織物的形式使用；以例如拉擠的棒或電纜、層壓制品和其它模制制品的復(fù)合材料的形式使用。而且該涂料可以被涂布在需要其表面耐水滲透的制品的表面上，例如在光纜中用于防護(hù)腐蝕的波紋狀金屬管和帶。另外超吸收涂料可以被涂布在不含常規(guī)增強(qiáng)材料的制品的表面上，但是這樣它們就享受不到該涂料優(yōu)異的吸水防護(hù)性能的益處。例如模制制品、機(jī)織織物、紗布(scrim)、木和紙產(chǎn)品，以及結(jié)構(gòu)材料例如鋼梁就是可以通過采用本發(fā)明而被保護(hù)性增強(qiáng)的多種制品中的例子。
在一個(gè)實(shí)施方案中，用于根據(jù)本發(fā)明涂布的制品包括那些包含增強(qiáng)纖維材料作為其至少一種組分的制品。實(shí)例包括在拉擠操作中形成的制品。例如本發(fā)明的涂料可以成功地涂布在包括至少部分增強(qiáng)玻璃纖維/聚合物復(fù)合物的拉擠成型的棒或電纜上?？梢杂糜谛纬蛇@些拉擠成型的制品的聚合物包括熱固性樹脂，例如環(huán)氧、聚酯和乙烯基酯。拉擠成型制品的聚合物組分也可以包括已經(jīng)經(jīng)過熱處理的熱塑性樹脂，但是熱固性樹脂是優(yōu)選的。實(shí)例是，熱固性環(huán)氧樹脂例如乙烯基酯可以在拉擠成型操作時(shí)與玻璃線束相結(jié)合，以形成能用作通訊電纜中鋼性部件的棒。
作為另一個(gè)實(shí)施方案，上述第一類中的纖維增強(qiáng)產(chǎn)品的實(shí)例包括由形成纖維的材料例如玻璃、碳、聚合物或它們的混合物制成的線束或粗紗。用于這些產(chǎn)品的涂料配方優(yōu)選包括少量的潤滑劑。
本發(fā)明涂料的耐水性是通過將無毒、環(huán)境安全的超吸收聚合物前體的溶液與用于涂布底材制品的粘合劑樹脂相結(jié)合而獲得的。由該前體形成的超吸收聚合物具有令人驚訝的高吸水容量，并且同時(shí)在固化的涂層中因增加了交聯(lián)而保持高凝膠強(qiáng)度。如前所述，該聚合物通過吸收大量的水而獨(dú)特地提供耐水性。當(dāng)水接觸要被保護(hù)的制品的涂布表面時(shí)，該涂料吸收水并且體積膨脹。通過吸收水，該涂料有效地芯吸走濕氣，并因此防止它與被保護(hù)的制品的內(nèi)表面相接觸。結(jié)果，敏感的內(nèi)表面保持干燥，并被保護(hù)免受水浸的腐蝕。本發(fā)明的涂料通過吸收水以防止?jié)駳鉂B透于涂料層之下而獨(dú)特地實(shí)現(xiàn)耐水防護(hù)。這種功能顯然與該領(lǐng)域更為公知的阻擋涂料實(shí)現(xiàn)的保護(hù)類型不相同，后者是通過形成不可滲透的阻擋而保護(hù)底材的。
本發(fā)明的涂料中使用的無毒、環(huán)境安全的超吸收聚合物前體可以選自能夠形成用于涂料混合物的水性溶液的任何聚合物，并且它在固化后具有能快速吸收大量的水然后在涂料干燥時(shí)解吸附而不會(huì)使聚合物自身損失的膨脹容量和膨脹速率。當(dāng)涂料被涂布于增強(qiáng)纖維或線束并固化后，適用于本發(fā)明涂料的聚合物前體將具有高達(dá)約400倍于其初始干重的膨脹容量。
用于本發(fā)明的超吸收聚合物前體可如前所述例如選自具有快速吸收和解吸大量水的能力的水溶聚丙烯酸酯。該超吸收聚合物前體優(yōu)選以其陰離子形式作為相應(yīng)的堿或堿金屬鹽來使用。聚合物鹽是水溶液的形式，其外觀可以是透明或略有渾濁的。理想的固體含量是30-35wt％。并且該溶液具有的比重約為1.1g/ml，20℃的粘度約為1000mPas。該溶液通常是略為陰離子的，pH約為6-8。可接受的超吸收聚合物前體的實(shí)例是水溶性陰離子聚丙烯酸酯的水溶液。可以相信，本發(fā)明的包括高膨脹超吸收聚合物的涂料會(huì)吸收明顯更大量的水，具有高達(dá)并且包括600倍于干重的膨脹速率。
可以向涂料組合物中加入粘度調(diào)節(jié)劑。該增粘劑的作用是形成鋪展一致性，使其能夠適當(dāng)?shù)赝坎贾破?。例如在拉擠的制品涂布中，涂布后的制品通常經(jīng)過剝離器口模。因此粘度應(yīng)當(dāng)足以提供良好的流動(dòng)性并足以防止涂布設(shè)備和口?？椎亩氯?。該粘度調(diào)節(jié)劑不是不溶的粉末狀組分，而是能容易地引入到涂料組合物中的聚合溶液或分散體。因此與現(xiàn)有技術(shù)已知的阻水涂料不同，本發(fā)明的涂料組合物是基本沒有顆粒組分的真正的溶液。能夠形成真正溶液的粘度調(diào)節(jié)劑例如烷基纖維素或丙烯酰胺聚合物可以用于本發(fā)明的涂料。用于本發(fā)明的優(yōu)選增粘劑是聚丙烯酰胺水溶液。聚丙烯酰胺水溶液因?yàn)樗c超吸收聚合物前體溶液和成膜粘合劑組分的兼容性而因此是特別適用的。
用于本發(fā)明涂料組合物的粘合劑組分能夠包括在用于含增強(qiáng)纖維的產(chǎn)品的涂料組合物中通常用作粘合劑的任何聚合材料。該粘合劑優(yōu)選包括是熱固性樹脂或具有一定熱塑性的熱固性樹脂的成膜聚合物或聚合物膠乳，以增強(qiáng)涂料的柔韌性。成膜樹脂還必須與吸水聚合物和粘度調(diào)節(jié)劑兼容，因?yàn)樗龠M(jìn)涂料組合物中的組分的結(jié)合并在一旦涂布之后有利于該涂料與表面的粘合。該成膜劑還提供堅(jiān)韌的膜，并優(yōu)選在固化后沒有表面粘性或剝落。包括在粘合劑中的成膜聚合物可例如是聚酯、聚氨酯、環(huán)氧、膠乳或其混合物。膠乳選自丙烯酸的膠乳、苯乙烯-丁二烯膠乳或其混合物。優(yōu)選的，該粘合劑是成膜聚氨酯，在其干燥后，它促進(jìn)吸水聚合物對(duì)處理后表面的粘附。理想的成膜粘合劑的實(shí)例是Witcobond W320，它是從Witco Chemical公司獲得的聚氨酯成膜劑。
任選地，該涂料組合物還可以包括一種或多種選自潤滑劑和濕潤劑的添加劑。加入潤滑劑以增強(qiáng)浸漬聚合物的線束在后繼處理中的可操作性。在此涂料被涂布給纖維增強(qiáng)物例如玻璃線束，優(yōu)選加入潤滑劑以降低線束的剛性，其增強(qiáng)了水吸收的速率。
加入潤濕劑以使得分散體和纖維表面易于接觸。可以使用與上漿組合物中的其它組分相容的任何常規(guī)的潤濕劑。
當(dāng)本發(fā)明的涂料被涂布在增強(qiáng)纖維線束的表面上并固化后，它們顯示了高達(dá)約400倍于可水膨脹聚合物初始干重的膨脹容量。優(yōu)選的，對(duì)于這種類型應(yīng)用的膨脹容量是可水膨脹聚合物初始干重的約200-400倍。當(dāng)該涂料被涂布在例如棒或電纜的制品表面上并固化后，膨脹容量范圍高達(dá)可水膨脹聚合物初始干重的120倍。在這種情況下，優(yōu)選的膨脹容量是可水膨脹聚合物初始干重的約50-100倍。
涂料的膨脹速率也應(yīng)當(dāng)是高的。本發(fā)明的涂料顯示了出人意料的高膨脹速率，基于聚合物和纖維底材的總重量，當(dāng)使用去離子水進(jìn)行試驗(yàn)來模擬淡水的環(huán)境時(shí)，膨脹速率在第一分鐘內(nèi)量級(jí)約為50g水至約340g重量(約為300-2000％)。根據(jù)在不同淡水環(huán)境中離子種類和其它添加劑的存在，膨脹速率會(huì)與這個(gè)范圍略有不同。但是一般來說，在淡水內(nèi)，該膨脹速率高于在鹽水中例如海洋環(huán)境中能夠達(dá)到的速率。在鹽水環(huán)境中，例如吸取水的速率根據(jù)使用該涂料的環(huán)境中鹽度的不同而不同。通常，本發(fā)明的涂料在第一分鐘內(nèi)顯示了約33g鹽水/g至約66g鹽水/g(約為300-760％)的吸水率。但是不論該涂料用于淡水或鹽水環(huán)境中，它的以膨脹速率所測量的性能都顯示出高于該領(lǐng)域已知的干阻水涂料所能夠達(dá)到的性能。在優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的耐水涂料在暴露的第一分鐘內(nèi)具有能夠吸收約126g去離子水/g干涂料或約50g鹽水/g干涂料的吸水能力。
在本發(fā)明的涂料組合物制造方法中，各組分以液體形式結(jié)合以制備涂料溶液。首先攪拌超吸收聚合物前體的溶液以保證其均勻，然后加入到混合容器中。再向容器中加入去離子水，如果需要還加入潤滑劑。然后將水性乳液形式的聚氨酯泵入到該容器中。先預(yù)混合粘度調(diào)節(jié)劑以形成1wt％水溶液，將足夠量的該水溶液加入到混合容器內(nèi)。最后一個(gè)步驟是，攪拌該混合物，無需加熱，所得到的組合物就可以使用了。
該組合物采用適用于涂布液體涂料的方法與要被涂布的制品表面相接觸。例如該涂料組合物可以通過將增強(qiáng)纖維線束通過樹脂浴而進(jìn)行涂布?；蛘咴摻M合物可以通過噴涂、流涂或使得液體涂料與制品整個(gè)表面相接觸的其它方法來涂布到制品上。然后采用進(jìn)一步的處理方法以確保涂料層的平整和適當(dāng)?shù)姆植?。例如涂布有該涂料組合物的纖維線束或棒被通過剝離器口模。
然后將涂布的制品進(jìn)行干燥和固化。涂有該超吸收聚合物前體的制品可以加熱至212°F(100℃)，其加熱時(shí)間足以基本揮發(fā)部分水。涂布聚合物前體的制品再被加熱至約280°F(138℃)以通過交聯(lián)來固化聚合物。通常聚合物被加熱至約300°F(149℃)以上就失去了所需要的超吸收質(zhì)量。干燥/固化步驟可以在成一行(in line)的爐內(nèi)進(jìn)行。在38英尺(11.58米)長的爐內(nèi)設(shè)定至約600°F(316℃)，聚合物以380-490英尺(115-149米)/分鐘來固化，優(yōu)選是440-465英尺(134-142米)/分鐘。
具有此處描述的耐水涂料的玻璃纖維增強(qiáng)的制品可以用于暴露在類似的水或水氣的應(yīng)用中，在此具有良好防水性能的耐久的、有彈性的、柔韌的涂料的形成是所需要的。以下的實(shí)施例是代表性的，不意味著是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。
實(shí)施例通過結(jié)合成膜粘合劑聚合物、吸水聚合物前體溶液以及聚丙烯酰胺溶液，來制備示例性的涂料配方。該涂料組合物通過采用流涂方法涂布在拉擠成型的玻璃-乙烯基酯棒上。涂布了涂料組合物之后，該棒通過具有所需孔尺寸的剝離器，以控制在棒表面上沉積的涂料組合物的量。然后該棒被加熱以揮發(fā)水分，再加熱至約270°F(132℃)以固化該涂料和活化超吸收聚合物前體。
實(shí)施例1在該實(shí)施例中，用于處理拉擠成型的玻璃/聚合物棒的涂料組合物通過按照以下比例混合各組分配制而成33.3wt％的超吸收聚丙烯酸酯前體(水)溶液，從Stockhausen公司以Stockhausen Cabloc FL或從Emerging Technologies(ETI)公司以Product XP-99.01購買；25.0wt％的聚氨酯成膜聚合物，Witcobond W290H，從Witco Chemical公司購買；41.7wt％的1wt％水性丙烯酰胺溶液，Drewfloc 270，從AshlandChemical公司購買。
實(shí)施例2在用于拉擠成型棒的涂料組合物中，各組分如下結(jié)合28.6wt％的Stockhausen 63815超吸收聚丙烯酸酯前體溶液；35.7wt％的聚氨酯成膜聚合物，Witcobond W320，從Witco Chemical公司購買；35.7wt％的Drewfloc 270的1wt％水溶液。
實(shí)施例3根據(jù)以下配方研制出示例性涂料組合物40.0wt％的Stockhausen 63815超吸收聚丙烯酸酯前體溶液；7.5wt％的Witcobond W320聚氨酯成膜聚合物；2.0wt％的Emerlube 7440，磺化礦物油，從Henkel公司購買；2.0wt％的Drewfloc 270的1wt％水溶液；48.5wt％的去離子水。
將組合物涂布在設(shè)計(jì)用于光纜的玻璃纖維增強(qiáng)的線束上。該增強(qiáng)物然后被浸入去離子水或1wt％的鹽水中。通過測量膨脹百分比或測量在0-20分鐘的時(shí)間間隔中重量的增加來確定在淡水和海水環(huán)境中的膨脹速率。作為比較，使用粒狀聚合物粉末的干阻水涂料涂布的線束也在淡水和鹽水環(huán)境中浸入相同的時(shí)間。
涂布有本發(fā)明的涂料并被浸入去離子水或淡水的線束在暴露的第一分鐘內(nèi)顯示出比涂布有干粒狀聚合物的棒快多至7倍的膨脹速率。膨脹容量或膨脹總量比干涂料高多達(dá)270％。在鹽水環(huán)境中，本發(fā)明的涂料在暴露的第一分鐘內(nèi)顯示出比干粒狀涂料快大于6倍的膨脹速率。該涂料也顯示出比干涂料多達(dá)50％的膨脹容量。
這些結(jié)果清楚地顯示，本發(fā)明的涂料溶液當(dāng)被涂布在長時(shí)間暴露于淡水或鹽水環(huán)境中的制品上時(shí)，具有更優(yōu)異的吸收性，因此具有更優(yōu)異的耐水性。
實(shí)施例4-5進(jìn)一步調(diào)查本發(fā)明的涂料以確定它們?cè)谕坎嫉皆鰪?qiáng)纖維材料例如線束或粗紗上時(shí)的效果。給玻璃增強(qiáng)纖維的線束涂布上涂料，測量根據(jù)涂料和纖維的總重量計(jì)算得到的隨時(shí)間變化的膨脹百分比。作為比較，也測試涂布有干粒狀涂料的線束，來確定涂料的膨脹速率。在實(shí)施例4中，將增強(qiáng)物浸入去離子水中。對(duì)于實(shí)施例5，將增強(qiáng)物暴露于1wt％氯化鈉溶液中。結(jié)果如下表1和2所示表1實(shí)施例4-去離子水中的水吸收

1nr＝無記錄a以涂布的線束重量在每單位時(shí)間內(nèi)的變化百分比來測量的膨脹速率。
表2實(shí)施例5-在1wt％氯化鈉溶液(接近海洋鹽水環(huán)境)中的水吸收

應(yīng)當(dāng)相信申請(qǐng)者的發(fā)明包括許多其它在此處沒有具體描述的實(shí)施方案，因此本公開不應(yīng)當(dāng)視為限制于前述實(shí)施例或優(yōu)選實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.一種具有至少一個(gè)被耐水涂料覆蓋的表面的制品，該耐水涂料包括可水溶的超吸收聚合物；任選的粘度調(diào)節(jié)劑；以及粘合劑。
2.如權(quán)利要求1的制品，其選自帶、墊、纖維、粗紗、纖維線束、層壓制品、片、棒和電纜。
3.如權(quán)利要求1的制品，其選自模制制品、紡織織物、紗布、木和紙產(chǎn)品以及建筑材料。
4.如權(quán)利要求1的制品，其包括纖維增強(qiáng)材料。
5.如權(quán)利要求4的制品，其中纖維增強(qiáng)材料選自玻璃纖維、聚合物纖維、碳纖維、天然纖維和它們的混合物。
6.如權(quán)利要求5的制品，其中增強(qiáng)纖維包括選自芳族聚酰胺纖維、尼龍纖維、凱夫拉爾纖維、聚酯纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維和它們的混合物的聚合物纖維。
7.如權(quán)利要求6的制品，其中聚合物纖維包括芳族聚酰胺纖維。
8.一種耐水涂料，包括超吸收水溶聚合物，其中超吸收聚合物是以聚合物前體的水溶液形式而獲得并固化而形成超吸收聚合物。
9.如權(quán)利要求8的耐水涂料，其中超吸收水溶聚合物在固化之后當(dāng)浸入水性環(huán)境中時(shí)，在水中吸收高達(dá)約其初始干重400倍的水，并在涂料干燥后解吸水。
10.如權(quán)利要求8的耐水涂料，其中該涂料在第一分鐘內(nèi)的膨脹速率是約為50g去離子水/g干燥涂料至約340g去離子水/g干燥涂料。
11.如權(quán)利要求8的耐水涂料，其中該涂料在第一分鐘內(nèi)的膨脹速率是約為33g鹽水/g干燥涂料至約66g鹽水/g干燥涂料。
12.如權(quán)利要求9的耐水涂料，其中該涂料在第一分鐘內(nèi)的膨脹速率是約為126g水/g干燥涂料以及約50g鹽水/g干燥涂料。
13.一種包括權(quán)利要求9的耐水涂料的制品。
14.一種包括權(quán)利要求11的耐水涂料的制品。
15.一種包括權(quán)利要求12的耐水涂料的制品。
16.一種給制品的表面提供耐水性的方法，包括a)制備包括可水溶的超吸收聚合物前體和粘度調(diào)節(jié)劑的液體涂料組合物；b)在制品的表面涂布該液體涂料組合物以形成液體涂料；和c)干燥并固化該液體涂料以在制品的表面上形成包括超吸收聚合物的吸水耐水涂層。
17.如權(quán)利要求16的方法，其中給制品的表面涂布液體涂料組合物的步驟包括將該液體涂料組合物與制品的表面接觸以在制品的整個(gè)表面上形成液體涂料層。
18.一種給制品的表面提供耐侵蝕的方法，包括a)制備包括可水溶的超吸收聚合物前體和粘度調(diào)節(jié)劑的液體涂料組合物；b)在制品的表面涂布該液體涂料組合物以形成液體涂料；c)干燥并固化該液體涂料以在制品的表面上形成包括超吸收聚合物的吸水耐侵蝕涂層。
全文摘要
一種涂布有耐水涂料的制品,該涂料吸收水以提供耐水效果,并在涂料干燥時(shí)解吸水,以及一種給用這種涂料制備的制品提供耐水性和耐侵蝕性的方法。該涂料是通過在制品的表面上涂布包括超吸收水溶聚合物前體、任選的粘度調(diào)節(jié)劑以及任選的潤滑劑的水溶液的組合物并固化以形成包括該超吸收聚合物而形成的。
文檔編號(hào)C09D175/04GK1377387SQ00813585
公開日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2000年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月30日
發(fā)明者M·C·弗勞特, J·R·普里斯特, D·V·斯托特勒, T·P·海格 申請(qǐng)人:歐文斯科爾寧格公司