專利名稱：固有導(dǎo)電聚合物在非離子水性聚合物中的分散液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固有導(dǎo)電聚合物在水性聚合物中的分散液。
背景技術(shù)：
固有導(dǎo)電聚合物早已被發(fā)現(xiàn)對各種電活性材料特別有用，如對船用防污涂料；抗靜電織物、涂料和包裝；電池；導(dǎo)電油墨；導(dǎo)電粘合劑；EMI/RFI屏蔽制品、雷達(dá)或微波吸收制品以及感應(yīng)器。
固有導(dǎo)電聚合物可以是所述涂料的基質(zhì)。根據(jù)成本而優(yōu)選將固有導(dǎo)電聚合物分散在惰性粘合劑中，所述粘合劑用作涂料的基質(zhì)或連續(xù)相。
發(fā)明概述本領(lǐng)域所需要的是固有導(dǎo)電聚合物在粘合劑中的分散液，所述粘合劑對環(huán)境友好、相對價廉、易于施用并具有良好性能。
本發(fā)明解決了本領(lǐng)域存在的這個問題，方法是提供固有導(dǎo)電聚合物在非離子水性聚合物，較好是含丙烯酸單體或氨基甲酸酯單體的非離子水性聚合物中的混合物。更好地，非離子聚合物是水性“透氣”聚氨酯粘合劑。
本發(fā)明使用的聚氨酯粘合劑最好為脂族聚醚水性氨基甲酸酯聚合物，這種聚合物具有高濕氣滲透率(MVTR)。
本發(fā)明一個方面提供一種包含固有導(dǎo)電聚合物和非離子水性聚合物的可涂布混合物。
本發(fā)明的一個特征是所述非離子聚合物不會干擾固有導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電性質(zhì)。
本發(fā)明的一個優(yōu)點(diǎn)是上述可涂布混合物在常規(guī)儲存和施用條件下穩(wěn)定，能夠更新固有導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電性質(zhì)，因?yàn)檩^好的非離子聚氨酯具有高M(jìn)VTR，能使水分被導(dǎo)電聚合物迅速吸收，這點(diǎn)對具有良好導(dǎo)電性很重要。
考慮到本發(fā)明的實(shí)施方式時，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的。
本發(fā)明實(shí)施方式固有導(dǎo)電聚合物適合于本發(fā)明的固有導(dǎo)電聚合物包括具有苯胺、噻吩、吡咯、苯硫醇等重復(fù)單體單元的聚合物。其它例子包括選自以下的導(dǎo)電聚合物取代和未取代的聚對苯撐乙烯、取代和未取代的聚苯胺、取代和未取代的聚吖嗪、取代和未取代的聚噻吩、取代和未取代的聚對亞苯基、取代和未取代的對聚苯硫醚、取代和未取代的聚呋喃、取代和未取代的聚吡咯、取代和未取代的聚硒吩、取代和未取代的聚乙炔以及上述物質(zhì)的混合物和它們的共聚物。這些導(dǎo)電聚合物披露于各種專利，包括美國專利No.5,069,820(Jen等)；5,160,457(Elsenbaumer)；5,185,100(Han等)；5,281,363(Shacklette等)；5,378,403(Shacklette)；5,422,423(Shacklette等)；5,456,862(Kwan-Yue等)；5,567,355(Wessling等)；5,700,398(Angelopoulos等)和5,911,918(Shacklette等)。如這些專利中所述，固有導(dǎo)電聚合物經(jīng)常摻雜有酸，如鹽酸或?qū)妆交撬帷?br> 特別優(yōu)選的是取代的聚苯胺，如美國專利No.5,968,417(Visawanathan)中揭示的，更優(yōu)選PolyOne Corporation以Teslart銷售的固有導(dǎo)電聚合物。這種取代的聚苯胺是木素磺酸-接枝聚苯胺。
非離子水性聚合物水性聚合物對本發(fā)明有用，因?yàn)楣I(yè)上要求避免有機(jī)溶劑。非離子水性聚合物為固有導(dǎo)電聚合物提供了穩(wěn)定的操作環(huán)境。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)離子水性聚合物，無論是陽離子還是陰離子，都對固有導(dǎo)電聚合物的電導(dǎo)率產(chǎn)生不利影響。
已知市場可購得的非離子水性聚合物包含具有丙烯酸單體或氨基甲酸酯單體的聚合物。這種類型的聚合物是對各種專門用于涂料工業(yè)的添加劑有用的非離子載體。由于這種新的非離子水性聚合物成為易得的材料，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需經(jīng)過試驗(yàn)就能決定這種新產(chǎn)物適用于本發(fā)明。
聚氨酯非離子聚氨酯優(yōu)選用于本發(fā)明，尤其是被稱作“透氣的”聚氨酯，因?yàn)檫@種聚氨酯具有高M(jìn)VTR性質(zhì)。
透氣聚氨酯包含(a)聚(環(huán)氧烷)側(cè)鏈單元，其量約為聚氨酯的12-80重量％，其中(i)所述聚(環(huán)氧烷)側(cè)鏈單元中的環(huán)氧烷基有2-10個碳原子，并且是未取代的、取代的，或同時有未取代和取代的，(ii)所述環(huán)氧烷基的至少約50重量％是環(huán)氧乙烷，(iii)側(cè)鏈單元的量是，(i)當(dāng)側(cè)鏈單元分子量小于約600克/摩爾時，至少約30重量％；(ii)當(dāng)側(cè)鏈分子量約為600-1,000克/摩爾時，至少約15重量％；(iii)當(dāng)側(cè)鏈分子量大于1,000克/摩爾時，至少約12重量％；(b)聚(環(huán)氧乙烷)主鏈單元，其量約小于聚氨酯的25重量％。
這種透氣聚氨酯詳細(xì)披露于美國專利公報20030195293(Lubnin等)。
適用于本發(fā)明的聚氨酯的市售產(chǎn)品的非限制性例子包括PermaxTM200和220氨基甲酸酯乳液，從Noveon Inc.，Brecksville，Ohio購得。另外的資料可在www.noveoncoatings.com查詢。
固有導(dǎo)電聚合物和水性聚合物的混合使用常規(guī)混合設(shè)備將固有導(dǎo)電聚合物完全混入非離子聚合物乳液。
固有導(dǎo)電聚合物加到該聚合物乳液中的量約為該混合物固體總量的5-50重量％，較好約為10-25重量％。
任選組分本發(fā)明混合物中也可包含通常用于涂料工業(yè)的各種組分。這些任選組分的非限制例子包括增滑劑、防粘連劑、抗氧化劑、紫外線穩(wěn)定劑、猝滅劑、增塑劑、潤滑劑、抗靜電劑、阻燃劑、填料(如玻璃纖維、滑石、白堊或粘土)。這些填料中，納米粘土的性質(zhì)能增加剛性、韌性以及用于阻燃的炭化性質(zhì)。這些韌性添加劑在本發(fā)明混合物中的含量約為0-80重量％，較好約為0.1-50重量％。該量最好約為混合物的固體總量的1-30總量％。
任何通常用于涂料和漆的著色劑也適合用于本發(fā)明。常用的著色劑包括無機(jī)顏料如二氧化鈦、氧化鐵、氧化鉻、鉻酸鉛、炭黑、二氧化硅、滑石、瓷料粘土、金屬氧化物、硅酸鹽、鉻酸鹽等，有機(jī)顏料如酞青藍(lán)、酞青綠、卡唑紫、蒽素嘧啶黃、黃烷士通黃、二氫異吲哚黃、陰丹酮藍(lán)、喹吖啶酮紫、苝紅、重氮精紅等。著色劑的量約為混合物固體重量的0-30重量％，較好約為1.5-10重量％。
特別需要的任選組分是非離子增稠劑或抗沉降劑，以促進(jìn)在最初混合后以及涂布該混合物為較厚的膜時更好地保持固有導(dǎo)電聚合物顆粒在非離子水性聚合物中的分散。市場可購得的增稠劑或流變改性劑是Elementis Specialties ofHightstown，NJ銷售的Rheolate牌產(chǎn)品，據(jù)信其中一些是非離子締合的氨基甲酸酯增稠劑。更多資料可在www.elementis-specialties.Com查詢。增稠劑的量約為混合物固體重量的0-5重量％，較好約為1-3重量％。
本發(fā)明的用途本發(fā)明的混合物也具有美國專利公報20030195293(Lubnin等)中揭示的透氣氨酯聚合物的所有優(yōu)點(diǎn)和用途。但是固有導(dǎo)電聚合物組分增加了使混合物具有電活性并能用作電子轉(zhuǎn)移劑的那些性質(zhì)。
采用四點(diǎn)探針測試(ASTMD-257-99)，表面電阻率約為1.00×103-1.00×1012Ω/sq.。
制備的可涂布混合物約含30％固體，Brookfield粘度約為125厘泊。這種粘度允許通過噴涂、刷涂、輥涂、刮涂或其它施涂方式將混合物施用在基材上。
因此，本發(fā)明混合物對各種電活性材料特別有用，如對船用防污涂料；抗靜電織物、涂料和包裝；電池；導(dǎo)電油墨；導(dǎo)電粘合劑；EMI/RFI屏蔽制品、雷達(dá)或微波吸收制品以及感應(yīng)器。
雖然不受具體理論的限制，但是可以認(rèn)為本發(fā)明中使用的水性聚合物的非離子性質(zhì)抑制了混合物的凝結(jié)，否則，由于固有導(dǎo)電聚合物呈酸性，混合物中存在的質(zhì)子必定引起混合物凝結(jié)。此外，據(jù)認(rèn)為市售PermaxTM聚氨酯材料的高M(jìn)VTR促進(jìn)了固有導(dǎo)電聚合物從環(huán)境迅速再吸水，這點(diǎn)對本發(fā)明混合物涂布在表面并干燥后，固有導(dǎo)電聚合物良好的電導(dǎo)率很重要。
由下面的實(shí)施例進(jìn)一步說明實(shí)施方式。
實(shí)施例表1列出實(shí)施例1-5以及比較例A中所用的組分。
表1組分來源
表2列出了本發(fā)明實(shí)施例1-5的混合物、比較例A的混合物的組成、制備方法和產(chǎn)生的性質(zhì)，比較例A使用沒有高M(jìn)VTR的聚氨酯。
表2
表2顯示，使用非離子聚氨酯的實(shí)施例1-5在1天內(nèi)都不凝結(jié)，而比較例A凝結(jié)。實(shí)施例3-5在表面電阻方面性能好于實(shí)施例2，表明本發(fā)明混合物宜存在增稠劑或抗沉降劑。表面電阻隨固有導(dǎo)電聚合物量的增加而下降，如實(shí)施例5所示，其表面電阻小于實(shí)施例3。
本發(fā)明不限于聲明的實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種可涂布的混合物，包含固有導(dǎo)電聚合物，非離子水性聚合物。
2.如權(quán)利要求1所述的混合物，其特征在于，固有導(dǎo)電聚合物是聚苯胺。
3.如權(quán)利要求2所述的混合物，其特征在于，固有導(dǎo)電聚合物是木素磺酸接枝的聚苯胺。
4.如權(quán)利要求1所述的混合物，其特征在于，非離子水性聚合物選自丙烯酸類聚合物和氨基甲酸酯聚合物。
5.如權(quán)利要求4所述的混合物，其特征在于，氨基甲酸酯聚合物是脂族聚醚聚氨酯。
6.如權(quán)利要求5所述的混合物，其特征在于，聚氨酯具有高M(jìn)VTR。
7.如權(quán)利要求1所述的混合物，該混合物還包含非離子增稠劑。
8.如權(quán)利要求1所述的混合物，該混合物還包含非離子抗沉降劑。
9.一種如權(quán)利要求1所述混合物的涂料。
10.一種制品，它通過涂敷權(quán)利要求9所述的混合物來保護(hù)。
11.一種使用權(quán)利要求1所述的可涂布混合物的方法，該方法包括將所述混合物施涂在制品上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固有導(dǎo)電聚合物和非離子水性聚合物的混合物。優(yōu)選的混合物是木素磺酸接枝的聚苯胺和透氣的聚氨酯。該混合物的涂層可用作船用防污涂料；抗靜電織物、涂料和包裝；電池；導(dǎo)電油墨；導(dǎo)電粘合劑；EMI/RFI屏蔽制品、雷達(dá)或微波吸收制品以及感應(yīng)器。
文檔編號H01B1/20GK1879178SQ200480033453
公開日2006年12月13日 申請日期2004年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
發(fā)明者S·D·霍頓 申請人:普立萬公司