用于低表面能结构的水性递送体系的制作方法_2

文档序号:9331601阅读:来源:国知局
酸钠是合适的。在一种可选 的制剂中,6重量%的乙氧基化醇能够乳化4重量%己醇润湿剂。
[0025] 除了表面活性剂和润湿剂形成的水性递送体系之外,任选地可加入稳定剂。稳定 剂通常在醇和水中都可溶,与不含稳定剂相比,能使较大量的醇在水性体系中稳定。在一个 实施方式中,发现二醇是有效的稳定剂,例如但不限于双丙二醇("DPG")、双丙二醇一甲 基醚和丙二醇。根据所需的额外稳定程度可采用各种稳定剂浓度。例如,如果需要稳定性 稍许增加,应使用少量任选稳定剂。相反,较高的稳定剂浓度通常还可增加乳剂稳定性。但 是,这些一般原则也存在一些例外。例如,以己醇基体系的水性乳剂总重量计,以小于约I 重量直到约10重量%的浓度使用时,DPG是有效的稳定剂。
[0026] 在本发明的另一方面,水性递送体系中可任选地加入其它功能添加剂。本文所用 术语"功能添加剂"是指与不存在功能添加剂的情况相比,能够赋予低表面能基材额外功能 的任何添加材料。合适的功能添加剂包括具有合适的递送稳定性并且可溶解在水性递送体 系(水或润湿剂)或可分散在水性递送体系中的材料。在本发明示例性实施方式中,如果 基材是非固有疏油的聚合物层,通过在水性递送体系中加入疏油材料的功能添加剂可使该 聚合物层变得疏油。本发明的独特特征提供了超过常规溶剂涂层施加方式的显著优点,例 如疏油材料。本发明独特的递送体系实现了基材的自发润湿,即使对于微孔基材,例如下文 所述,该基材常常具有曲折多孔性,可使本发明适合便于涂覆至少一部分基材孔壁。
[0027] 在一个本发明实施方式中,合适的低表面能材料包括微孔基材,如上所述。合适的 微孔聚合物包括含氟聚合物(例如聚四氟乙烯或聚偏二氟乙烯)、聚烯烃(例如聚乙烯或聚 丙烯);聚酰胺;聚酯;聚砜、聚(醚砜)及其组合、聚碳酸酯和聚氨酯。通过本发明施加在 微孔基材上的涂层可被设计成涂覆保持孔开放的显微结构表面,或者被设计成有效填充大 部分的孔。在需要保持空气渗透性或高透气性的情况下,本发明应被设计成保留开放的微 孔结构,因为填充微孔可能破坏或者严重降低微孔基材的水-气传递性质。因此,在该实施 方式中,限定微孔聚合物中空隙的壁最好仅具有非常薄的疏油聚合物涂层。而且,为了保持 基材的柔性,功能材料涂层应足够薄而不会在涂覆后影响基材的柔性。
[0028] 适用于本发明的一般疏油功能添加剂组合物包括疏油碳氟化合物。例如,碳氟化 合物可以是包含全氟烷基基团CF 3+ (CF2)n-的化合物,其中n彡0。可非排他性地使用以 下化合物或疏油材料类型:
[0029] 具有CF3侧链基团的非极性全氟聚醚,例如Fomblin Y-奥斯蒙公司 (Ausimont) ;Krytox_ 杜邦公司(DuPont);
[0030] 非极性全氟醚与极性单功能全氟聚醚PFPE的混合物(来自奥斯蒙公司的 Fomblin 和 Galden MF 级);
[0031] 极性不溶于水的PFPE,例如带有磷酸酯、硅烷或酰胺末端基团的Galden MF ;
[0032] 非极性PFPE与单体或聚合物形式的氟化甲基丙烯酸烷基酯和氟化丙烯酸烷基 酯的混合物。
[0033] 上述化合物也可任选地通过在水性溶液或乳剂中UV辐射发生交联。
[0034] 也可使用以下聚合物颗粒溶液,同样是非排他性的:
[0035] 基于 PFPE 的微乳(参见 EP 〇615779,Fomblin Fe2〇 微乳液);
[0036] 基于硅氧烷和全氟烷基-取代的(甲基)丙烯酸酯的共聚物的乳液(Hoechst);
[0037] 基于全氟化或部分氟化共聚物或三聚物的乳液,一种至少含有六氟丙烯或全氟 烷基乙烯醚的组分;
[0038] 基于全氟烷基-取代的聚(甲基)丙烯酸酯和共聚物的乳液(旭硝子玻璃公司 (AsahiGlass),荷切斯特公司(Hoechst),杜邦公司(DuPont)等的产品);
[0039] 基于全氟烷基-取代的聚(甲基)丙烯酸酯和共聚物的微乳液(美国专利号 5, 539, 072 ;美国专利号 5, 460, 872);
[0040] 本发明提供的功能材料的浓度可根据所需结果而显著改变。如果采用疏油含氟聚 合物作为功能添加材料,例如但不限于具有-(CF2)n-CFJIBl基团的聚合物,该类型功能材 料可赋予聚合物非常低的表面能值,从而赋予优良的抗水抗油性质。代表性的疏油聚合物 可由具有侧链全氟烷基基团的有机单体制备。这些物质包括以下通式的具有末端全氟烷基 基团的氟烷基丙烯酸酯和氟化甲基丙烯酸烷基酯:
[0041 ]
[0042] 其中,n是1-21的基数,m是1-10的基数,R是H或CH3;氟烷基芳基氨基甲酸乙 酯、氟烷基烯丙基氨基甲酸乙酯、氟烷基氨基甲酸乙酯丙烯酸酯;氟烷基丙烯酰胺;氟烷基 磺酰胺丙烯酸酯等。如果需要低表面能涂层,以乳液固体总重量计,其浓度约1重量%-直 到约20重量%是有效的。如果涂覆微孔基材,以乳液总重量计,疏油功能材料的浓度优选 约为3重量% -直到约12重量%。
[0043] 本发明可选实施方式包括其它任选的功能添加材料。本发明可用于将颗粒功 能材料递送至表面,只要颗粒可以分散在乳液润湿体系中。在一些情况下,宜将颗粒分 散到分散剂中,然后再分散到乳液润湿体系中。这样,当用水性溶液涂覆基材时,其中 所包含的功能添加颗粒将沉积到基材及其表面上和/或沉入其中,以在基材中实现颜 色改变(如果是色素),或者其它所需的功能变化。在需要基材的电磁光谱响应改变或 者电或热传导性的改变的应用中,碳颗粒是尤其感兴趣的。在涉及颗粒的应用中,以乳 液总重量计,浓度约〇. 1重量直到约5重量%往往是合适的。在用于部分地、大部 分地或完全填充微孔基材的孔的实施方式中,较高的颗粒浓度是理想的。例如,可利用 10%,15%,20%,25%,30%,35%,40%或甚至更高的颗粒浓度来填充或大部分填充微 孔基材的孔。
[0044] 任选的本发明功能材料也可以是可溶解在本发明水性递送体系或可分散在本发 明水性递送体系中的材料。可与本发明联用的可溶性材料的例子包括但不限于:简单的盐 (例如,AgNO 3, CuSO4)、简单化合物、聚丙稀酸、聚丙稀酰胺、三聚氰胺、聚乙稀醇、盐和染料。 可与本发明联用的可分散材料的例子包括但不限于:聚氟丙烯酸酯、聚苯乙烯、颜料、碳黑 和氧化铝,以及其它不可溶的化合物或无机颗粒。所述无机颗粒可包括但不限于水不溶化 合物或元素,例如金属;碳;金属氧化物或金属氢氧化物;金属氮化物;硅酸盐;碳酸盐;磺 酸盐;磷酸盐;硝酸盐;及其混合物。在这些实施方式中的水性递送体系可任选地包括其它 组分,包括但不限于本技术领域所公知的用于在液体中制备固体的稳定的、流体分散体的 各种分散剂、稳定剂和消泡剂。在这些实施方式中特别优选的分散剂包括在水中的磺酸酯 共聚物、马来酸酐共聚物和活性聚合物分散剂,其设计用于水基油漆(汽车和工业)和水基 油墨。
[0045] 这些可分散材料的一个要求是粒度应足够小从而能够物理地进入所施加的微孔 基材的孔中。如果微孔基材固有疏水,该涂层可使表面特征从疏水变成亲水。此外,当在发 明性水性递送体系中的可分散的材料包括无机颗粒,且通过使用本技术领域所公知的分散 剂、稳定剂或消泡剂来优化溶液以形成流体分散体时,令人惊讶地发现该分散体溶液将膨 胀的聚四氟乙烯膜润湿到足以穿过该膨胀的聚四氟乙烯膜的厚度均匀地填充至少一部分 的孔的程度。
[0046] 为了增强使用无机颗粒填充孔,可使用本技术领域所公知的各种方法来减小发 明性水性递送体系中颗粒的粒度和/或粉碎颗粒的聚集体。通常,这些方法使用声波 或其它机械方式,将一些形式的机械能量施加到溶液。这种方法包括但不限于本技术 领域所公知的高剪切混合机,例如湿法喷射磨机(例如,马萨诸塞州的牛顿微流体公司 (Microfluidics of Newton)的微流化器(MicrofIuidizer)),或者包括至少一个平台的转 子-定子混合机。当高速剪切混合机是微流化器时,其可在约1000-约25000psi的压力下 操作。还可使用减少分散体中聚集的其它方法,包括但不限于超声浴或超声杆。使用这种 方法也增加分散体保持为流体的能力。如本文所使用,术语"流体"指溶液具有足够低的粘 度,从而其易于倾倒和易于越过微孔基材铺展。
[0047] 本发明的令人惊讶的结果之一是能大部分均匀地填充或均匀地填充微孔基材例 如膨胀的聚四氟乙烯基材的至少一部分的孔。甚至更令人惊讶地是,可在最终制品中实现 极高的颗粒浓度,在最终制品中无机颗粒的浓度最高达98重量%。还可通过控制水性递送 体系中的颗粒浓度,来部分地填充微孔基材的孔。因此,可使用最终制品的0-98重量%的 任意浓度的无机颗粒填充孔,例如最高达最终制品的约5、约10、约20、约30、约50、约75重 量%或更大。在本发明的这些实施方式中,穿过制品的厚度的浓度是均匀的。如本文所使 用,术语"均匀地填充微孔基材"指在被填充的微孔基材的横截面的显微图片(例如扫描电 子显微图片(SEM))中,在该微孔基材的顶部表面和底部表面之间的填充的孔和未填充的 孔的层之间没有显示可区分的边界,且在该微孔基材的顶部表面和底部表面之间的显微图 片没有显示任何清楚的颗粒浓度梯度。
[0048] 本发明其它有用的变换也包括在功能材料的范围内,该材料在本发明水性递送体 系中稳定,因而可后续施加到多种微孔和非微孔基材上。
[0049] 定义
[0050] 在本申请中,应理解除非另有说明,以下术语具有所指出的涵义:
[0051] "空气可渗透的"是指下述格利(Gurley)测试测定可观察到气流。本领域的技术 人员应理解,空气可渗透的材料也是水蒸气可渗透的。
[0052] "空气不可渗透的"是指下述格利测试测定至少2分钟内没有观察到气流。
[0053] "亲水"材料表示当多孔材料经受液态水时,不施加压力,多孔材料的孔可被液态
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