专利名称：改性地质聚合物组合物、方法及用途的制作方法
改性地质聚合物组合物、方法及用途发明背景发明领域本发明涉及改性地质聚合物(geopolymer)组合物、地质聚合物涂覆的有机聚合物基底、及其制备方法和含其制品。相关技术的说明地质聚合物材料已经在建筑中使用(例如，用于制砖)了几个世纪。地质聚合物组合物含有包括氢、铝、硅、氧以及元素周期表第I族金属的元素。最近，Belaguru提及其中可用于涂覆混凝土、钢或木头表面的地质聚合物组合物(Belaguru P.,用于运输基础结构的保护涂层的地质聚合物(Geopolymer for Protective Coating of Transportation Infrastructures),总结报告，报告号 FHWANJ 1998-12，1998, Rutgers,皮斯卡塔韦州立大学(The State University, Piscataway),新泽西州)。其中,Belaguru还提及包含或者使用非专用聚合物胶乳制备的一些组合物。其中,Belaguru所示例的含聚合物胶乳的组合物(见表I中的组合物I和样品ID 28至36)包含“硅酸钾，，(K2SiO3)、“热解法二氧化硅” (“Si02”)和“砂土 (ground sand) ”，但似乎不含充当主要铝源(例如，如在地质聚合物的铝氧化物特征中)的成分。因此，Belaguru的含聚合物胶乳的组合物似乎不包含地质聚合物。WO 2008/017413 Al提及了可泵送的地质聚合物制剂和供二氧化碳存储的应用。在本领域对于可用于涂覆有机聚合物基底的改性地质聚合物组合物、地质聚合物涂覆的有机聚合物基底及其制备方法存在需要。发明概述在第一实施方案中，本发明提供一种改性地质聚合物组合物，所述改性地质聚合物组合物包含(i)包含地质聚合物和有机聚合物胶乳的混合物的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物；或(ii)能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物。在一些实施方案中，改性地质聚合物组合物包含稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物，优选其中所述混合物是基本上均匀的。在一些实施方案中，稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物包含能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物。在一些实施方案中，改性地质聚合物组合物不含钙基氧化物。如在本文中使用，术语“能够高度粘附有机聚合物”表示其特征在于，在固化并干燥后能够以50千帕(kPa)以上的结合强度结合到有机聚合物基底的待涂覆表面(例如，挤出聚苯乙烯泡沫体基底的表面)。测试结合强度的优选方法为后述的拉拔试验(tensile pull test)方法。在一些实施方案中，稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物包含水合聚硅招酸盐(polysialate)和I. 0重量％至50重量％的有机聚合物胶乳的第一混合物,或者通过合并水合聚硅铝酸盐和I. 0重量％至50重量％的有机聚合物胶乳的第一混合物而形成；所述有机聚合物胶乳的重量百分数基于所述第一混合物的总重量。在一些实施方案中，用于形成第一混合物的有机聚合物胶乳包含有机聚合物胶乳粉末(即，该有机聚合物胶乳粉末不是水性的)。在其它实施方案中，用于形成所述第一混合物的所述有机聚合物胶乳包含第二混合物，所述第二混合物包含水性有机聚合物胶乳和0. 05重量％至10重量％的胶乳稳定剂，所述胶乳稳定剂的重量百分数基于所述第二混合物的总重量。优选地，所述能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物是在水浓度和硅/铝(Si/Al)摩尔比方面进行改性的地质聚合物组合物，基于所述在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物的总重量，所述在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物组合物具有小于36. 0重量％的水并且具有大于或等于I. 70的硅/铝摩尔比。更优选地，Si/Al摩尔比大于或等于I. 70并且小于或等于3. O。在第二实施方案中，本发明提供一种制备地质聚合物涂覆的有机聚合物基底的方法，所述地质聚合物涂覆的有机聚合物基底包括与有机聚合物基底粘附性有效接触(adhering operative contact)的干燥的改性地质聚合物层,所述粘附性有效接触的特征在于具有如根据拉拔试验方法测量的25千帕(kPa)以上的结合强度，所述方法包括作为将改性地质聚合物前体层干燥的结果(function)而形成所述地质聚合物涂覆的有机聚合物基底，所述改性地质聚合物前体层与有机聚合物基底接触。 在一些实施方案中，第二实施方案的方法还包括将前体改性地质聚合物层固化以提供固化的改性地质聚合物前体层的预备步骤。更优选地，固化步骤与干燥步骤基本上同时进行，或者更加优选地，至少部分地在干燥步骤之前进行(即，在干燥前发生一些固化)或者大体上在干燥步骤之前进行(大部分或全部固化在干燥之前发生)。在一些实施方案中，固化基本上在干燥之前。在一些实施方案中，改性地质聚合物前体层包括固化的改性地质聚合物前体层。更加优选地，第二实施方案的方法包括下列步骤(a)提供有机聚合物基底，所述有机聚合物基底具有待涂覆表面；(b)使第一实施方案的改性地质聚合物组合物中的一种与所述有机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触，以提供与所述有机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处于物理接触的改性地质聚合物前体层；(C)使所述改性地质聚合物前体层固化以提供固化的改性地质聚合物前体层；和(d)将所述固化的改性地质聚合物前体层干燥，以从其除去至少25重量％的水，从而提供所述地质聚合物涂覆的有机聚合物基底。在第二实施方案中，所述(固化的)改性地质聚合物前体层独立地与所述有机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触。在一些实施方案中，固化且干燥的改性地质聚合物层、固化的改性地质聚合物前体层和改性地质聚合物前体层分别包含固化且干燥的能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物层、固化的能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物前体层，和能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物前体层。能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物前体层由第一实施方案的能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物形成。在一些实施方案中，固化且干燥的改性地质聚合物层、固化的改性地质聚合物前体层和改性地质聚合物前体层分别包含固化且干燥的地质聚合物-有机聚合物胶乳层、固化的地质聚合物-有机聚合物胶乳前体层和地质聚合物-有机聚合物胶乳前体层。所述地质聚合物-有机聚合物胶乳前体层由第一实施方案的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物形成。在第二实施方案方法的采用固化的地质聚合物-有机聚合物胶乳前体层的实施方案中，有机聚合物胶乳的特征在于具有玻璃化转变温度，并且干燥步骤的特征在于具有干燥温度，所述干燥步骤的干燥温度高于所述有机聚合物胶乳的玻璃化转变温度。在第三实施方案中，本发明提供一种地质聚合物涂覆的有机聚合物基底，所述地质聚合物涂覆的有机聚合物基底包括干燥的改性地质聚合物层，所述干燥的改性地质聚合物层与有机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触，所述粘附性有效接触的特征在于具有根据拉拔试验方法测量的25千帕(kPa)以上的结合强度。优选地，地质聚合物涂覆的有机聚合物基底是通过第二实施方案的方法制备的。本发明的地质聚合物涂覆的有机聚合物基底可用于例如需要以下特征的应用和制品需要地质聚合物涂覆的有机聚合物基底与未被涂覆的有机聚合物基底各自的美学外观、一种或多种性能相比，具有提高的美学外观，或者优选地，改善的火_、热_、光-、机械-或化学-耐受性，或者这些性能中的两种以上性能的组合。包含通过第二实施方案的方法制备的这种层的干燥的改性地质聚合物层对粘附或结合其中的地质聚合物涂覆的有机聚合物基底的有机聚合物基底提供所述耐受性。因此，本发明的地质聚合物涂覆的有机聚合物基底可用于制备制品如，例如车用部件如，例如车用软管；建筑部件如，例如外部 和内部建筑覆面(例如，外部绝缘装修系统)；户外制品如，例如户外设备和标志；以及衬里基础结构部件如，例如衬里工业管道(例如，衬里下水道、水和化学工艺管道)。地质聚合物制品还包括外壳如，例如电子装置和电池外壳。本发明的改性地质聚合物组合物能够涂覆有机聚合物基底的待涂覆表面，并且在固化和干燥(例如，硬化并且从改性地质聚合物组合物除去大量水)后，在该有机聚合物基底的待涂覆表面上形成粘附的，优选高度粘附的涂层。与本发明的改性地质聚合物组合物相反的是，由未改性地质聚合物或非本发明的改性地质聚合物组成的非本发明的组合物，在固化和干燥后，没有粘附到有机聚合物基底的待涂覆表面，或者微弱地粘附到有机聚合物基底的待涂覆表面(例如，当通过后述的拉拔试验方法测试时，结合强度小于22kPa，在一些情况下小于IlkPa)。在说明书的余下部分，包括权利要求中，描述其它实施方案。发明详述前述本发明的实施方案通过引用结合在此。参考以下信息对这些实施方案和后述其它实施方案进一步地说明。对于允许通过引用结合主题的美国专利实践和其他专利实践而言，除非另有说明，在本发明详述部分所引用的每项美国专利、美国专利申请、美国专利申请公布、PCT国际专利申请和及其等效的WO公布的全部内容都通过引用结合在此。本发明的描述通过引用结合。在本说明书中所记述和通过引用结合的专利、专利申请或专利申请公布、或者它们的一部分中所记述存在矛盾的情况下，以本说明书中记述为准。在本申请中，任何数值范围下限、或者任何优选数值范围下限可以与任何范围上限或任何范围优选上限组合，从而限定该范围的优选方面或实施方案。每个数值范围包括该范围内包含的所有数，包括有理数和无理数(例如，约I至约5的范围,包括例如，I, I. 5,2,2. 75,3,3. 80，4，和 5)。在化合物名称及其结构之间存在矛盾的情况下，以结构为准。在没有用括号表示的单位值例如2英寸，和用括号表示的相应单位值例如(5厘米)之间存在矛盾的情况下，以没有括号表示的单位值为准。
如在本文中使用的，“一 (a) ”、“一 (an) ”、“所述(the) ”、“至少一个”和“一个或多个”可互换使用。在此所述的本发明任何方面或实施方案中，短语中的术语“约”是指可以从该短语中删除而给出本发明的其它方面或实施方案的数值。在前面采用术语“约”的方面或实施方案中，优选其表示数值的90 %至100 %，数值的100 %至110 %，或者数值的90 %至110%。在此所述本发明的任何方面或实施方案中，开放式术语“包含(comprising) ”、“包含(comprises)”等(与“包括”、“具有”和“特征在于”)可以用分别的部分封闭短语“基本
上由......组成(consisting essentially of)”基本上由......组成(consists essentially
of) ”等,或者分别的部分封闭短语“由......组成(consisting of)”“由......组成(consists
of)”等代替，以给出本发明的其它方面或实施方案。在本申请中，当提及前面的要素列表(例如，成分)时，短语“它们的混合物” “它们的组合”等表示所列要素的任何两种以上，包括全部。术语“或”用于数值列表中时，除非另有说明，分别以及组合表示所列数值，并且支 持列举各个数值中任何一个的其它实施方案(例如，在描述短语“10%或更多”的实施方案中，“或”支持描述“ 10% ”的其它实施方案，以及描述“大于10% ”的再其它的实施方案)。术语“多数”表示两个以上，每个多数独立地选择，除非另有说明。如在本文中使用的，“重量百分数”和“重量％ ”是同义的，并且除非另有说明，是基于混合物的总重量而对混合物的组分进行计算的。术语“层”表示材料的涂层或膜。术语“待涂覆表面”表示暴露于或准备接受用于涂覆其的材料的区域。“玻璃化转变温度”(Tg)是通过差示扫描量热法使用差示扫描量热计根据ASTME1356-03的方法测定的。混合物“包含或通过合并……而形成”表示共混物或者衍生(例如，化学地)的材料，或两者。除非另有说明，短语“元素周期表”是指由国际纯粹与应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry) (IUPAC)出版的 2007 年 6 月 22日版的官方周期表。同样地，对于一个或多个族的引用都应当是对此元素周期表中的一个或多个族的引用。术语“地质聚合物”表示三维无机硅铝酸盐矿物聚合物，包括水合聚硅铝酸盐。优选地，水合聚硅铝酸盐具有经验式(G)(M)y[-(-SiO2) z-A102) ]x w H2O(G)，其中每个M独立地为元素周期表的第I族的阳离子^是2以上的整数，并且表示聚硅铝酸盐重复单元的数量；y是选择使得I与X的比率大于零(y/x > 0)，优选大于零至小于或等于I (0 < y/x ( I)的整数；z是I至35的有理数或无理数；并且w是有理数或无理数，使得w与X的比率(w/x)表示水与聚硅铝酸盐重复单元的摩尔比率。z表示等于聚硅铝酸盐中的硅原子的摩尔数相对于铝原子的摩尔数的摩尔比(Si/Al)。SiO2官能团在本发明地质聚合物组合物中分布的特征可以是无规则的。因此，z可以是有理数或无理数。在经验式(G)的水合聚硅铝酸盐中，优选对w进行选择以给出“地质聚合物粘度有效量(geopolymer viscosity effective amount) ”的水,这表示水的量足以建立对第一实施方案的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物而言所需的耐流动性，从而可以完成第二实施方案的方法。更优选地，w是约4至约8、更优选4至约7. 5的有理数或无理数。为了给出稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物中所需的地质聚合物粘度有效量的水，可以通过向稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物添加水或除去(如通过干燥)一些水来将W调节至更高或更低。在经验式(G)的水合聚硅铝酸盐中，优选每个M独立地为元素周期表的第I族的一种或多种金属的阳离子。最普通的阳离子包括钾阳离子(K+)、钠阳离子(Na+)、锂阳离子(Li+)，或者它们的两种以上的组合。在一些实施方案中，阳离子还可以包括元素周期表第2族的一种或多种金属的阳离子，更优选镁阳离子(Mg+2)，并且再更加优选钙阳离子(Ca+2)。在这样的实施方案中，优选地，钙阳离子不包括并且不衍生自氧化钙。优选地，至少5ImoI %、更优选至少90mol %、再更加优选至少98mol %、并且更加优选至少99mol %的M是Na+。在经验式(G)的水合聚硅铝酸盐中，优选z是I至3的有理数或无理数。在一些实施方案中，z介于2至3之间，或者优选地，介于I至2之间。优选地，z是I. 70以上，或更优选地，I. 9以上。优选地，z是3.0以下。在一些实施方案中，z是2.0以下。在一些实施方案中，式(G)的水合聚硅铝酸盐包括聚(硅铝酸盐)(在经验式(G)中z为I)，聚(硅 铝酸盐-氧化硅(sialate-siloxo))(在经验式(G)中z为2)，或者聚(硅铝酸盐-双氧化硅(sialate-disiloxo))(在经验式(G)中z为3)。在任何固化之前，聚(硅铝酸盐)、聚(硅铝酸盐-氧化硅)和聚(硅铝酸盐-双氧化硅)各自包括下列各项的网络带负电的四面体型硅四氧化物(形式上为SiO4)和四面体型铝四氧化物(形式上为AlO4),通过它们共用的氧原子连接；阳离子，使得硅铝酸盐矿物聚合物的总电荷为中性；以及水。3104和AlO4四面体限定含有阳离子M的结构空穴。在一些实施方案中，本发明的改性地质聚合物组合物是能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物,所述能够高度粘附有机聚合物表示所述能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物在与有机聚合物基底的待涂覆表面接触的情况下固化并干燥后，将在所述有机聚合物基底的待涂覆表面上产生高度粘附有机聚合物的固化且干燥的改性地质聚合物层，所述高度粘附有机聚合物的固化且干燥的改性地质聚合物层的特征在于，以50.0千帕(kPa)以上的结合强度粘附到所述有机聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面的一部分，其中所述能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物是在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物组合物，基于所述在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物的总重量，所述在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物组合物具有小于36. 0重量％的水；并且所述在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物组合物包含水合聚硅铝酸盐，所述水合聚硅铝酸盐具有经验式(G) (M)y[-(-SiO2) z-A102)]x -w H2O(G),其中每个M独立地为元素周期表的第I族的阳离子；X是2以上的整数并且表示聚硅铝酸盐重复单元的数量；y是选择使得I与X的比率大于零(y/x> 0)的整数；z是硅/铝摩尔比并且是有理数或无理数；并且w是有理数或无理数，使得w与X的比率表示水与聚硅铝酸盐重复单元的摩尔比率，其中(a) z是I. 70至3或者(b) z是
I.9至3。更加优选z为I. 70至3，再更加优选z为I. 9至3，并且还更优选z为I. 9至3，并且基于所述在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物的总重量，所述在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物组合物具有小于34. 0重量％的水。水合聚硅铝酸盐的实例包括但不限于水合聚(硅铝酸盐)、水合聚(硅铝酸盐-氧化硅)和水合聚(硅铝酸盐-双氧化硅)，它们分别具有下面的经验式(M-PS)、(M-PSS)和(M-PSDS)聚(硅铝酸盐)=(M)y-(-Si-O-Al-O-)x w H2O(M-PS),其中 Si 与 Al 的摩尔比为I I (z = I);聚(硅铝酸盐-氧化硅)(M) y- (Si-O-Al-O-Si-O-) x w H2O (M-PSS)，其中 Si 与Al的摩尔比为2 I (z = 2);和聚(硅铝酸盐-双氧化硅):(M)y- (Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-) x *w H2O (M-PSS)，其中Si与Al的摩尔比为3 I (z = 3)；其中x、y、w和M独立地如经验式(G)所定义。在一些实施方案中，都作为第一实施方案的改性地质聚合物组合物的稳定化的地 质聚合物-有机聚合物胶乳组合物的第一混合物或者能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物包含第一复合材料，该第一复合材料包含两种以上的水合聚硅铝酸盐，或通过合并两种以上的水合聚硅铝酸盐而形成，该复合材料中的每种水合聚硅铝酸盐都独立地具有如本文中所述的经验式(G)，该两种以上的水合聚硅铝酸盐共同的特征在于具有经验式(G)，并且独立地具有关于x、y和z中每一项的平均值，所述平均值独立地为有理数或无理数。在一些实施方案中，第一实施方案的改性地质聚合物组合物包含第二复合材料，该第二复合材料同时包含第一实施方案中的Q)的改性地质聚合物组合物和Qi)的改性地质聚合物组合物或者通过合并第一实施方案中的(i)的改性地质聚合物组合物和(ii)的改性地质聚合物组合物而形成。在一些实施方案中，第一或第二复合材料，或所述两者不含钙基氧化物。可用于制备本发明的改性地质聚合物组合物的未改性地质聚合物组合物典型地 可以通过下列方法制备在氢氧根阴离子(0(H)_)的存在下，将多种硅铝酸盐氧化物和硅酸盐化学溶解，然后再冷凝。在一些实施方案中，通过将水、氢氧化钠和热解法二氧化硅合并来制备水性钠硅酸盐混合物(例如，硅酸钠溶液)。将水性钠硅酸盐混合物与铝氧化物源(例如，煅烧高岭土)合并以给出未改性地质聚合物组合物。例如，通过将预定量的水、氢氧化钠和热解法二氧化硅合并，以给出形式上含有72重量％ (wt% )的水、10重量％的氢氧化钠和18重量％的热解法二氧化硅的预定的钠硅酸盐溶液，从而制备预定的钠硅酸盐溶液。将预定的钠硅酸盐溶液与预定量的煅烧高岭土合并以给出未改性地质聚合物组合物，其形式上含有29重量％的煅烧高岭土和71重量％的钠硅酸盐溶液。优选地，本发明的改性地质聚合物组合物包含水性钠硅酸盐混合物或由水性钠硅酸盐混合物制备。可用作有机聚合物胶乳、有机聚合物基底或所述两者的有机聚合物可以是天然或合成的有机聚合物。术语“有机聚合物”表示包含碳和氢的大分子，所述大分子包含多个重复单元，每个重复单元包含单体形成的残基，每种单体与另外的单体可以相同或不同。当形成大分子的残基的单体全部相同时，残基可以彼此相同或不同(例如，端部的残基可以与内部的残基不同；后聚合改性的残基与未改性的残基不同；或所述两者)。合适的单体的实例为烃单体(即，由碳和氢组成的单体)以及含杂原子的单体(即，包含碳、氢和至少一种杂原子的单体，每种杂原子优选为氧、氮、氟、氯)。合适的烃单体的实例为乙烯，丙烯，(C4-C8) a -烯烃，1，4_丁二烯和苯乙烯。合适的含杂原子单体的实例为下列的混合物己二酸和乙二胺，对苯二甲酸和1，4_ 丁二醇，4-羟基苯甲酸，丙烯酸，以及乳酸。作为二羧酸衍生物的单体如，例如二甲基二羧酸酯、二羧酸酐(包括环状的和混合的羧酸酐)以及二羧酸二氯化物(即，二羧基二氯化物(dicarboxoyl dichlorides))可以替代二羧酸单体。因此可用于本发明中的有机聚合物的实例为天然橡胶，聚乙烯，聚丙烯，(C4-C8)a_烯烃，聚(丁二烯)，和它们的共聚混合物；聚苯乙烯；聚碳酸酯；聚酯，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚乳酸，和聚对苯二甲酸丁二醇酯；聚丙烯酸酯；聚甲基丙烯酸酯；和制备前述有机聚合物所用单体中的任何两种以上的共聚体(例如，共聚物)。除非另有说明，如在本文中使用的，术语“丁二烯”表示1，3_ 丁二烯。优选地，可用于本发明中的有机聚合物基底包括上段提及的实例有机聚合物中的一种或多种。上述实例有机聚合物还可以以胶乳形式作为有机聚合物胶乳使用，尽管有机聚合物胶乳不限于此。有机聚合物胶乳包括天然有机聚合物胶乳(例如，从巴西橡胶树制备的)或者，优选地，合成有机聚合物胶乳。在一些实施方案中，可用于本发明中的有机聚合物胶乳是水性有机聚合物胶乳。术语“水性有机聚合物胶乳”表示前述有机聚合物在液体物质中的微粒 子分散体，所述液体物质具有H2O的分子式。优选的水性有机聚合物胶乳是聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、或聚(苯乙烯-丁二烯)的微粒的水性分散体。在一些实施方案中，可用于本发明中的有机聚合物胶乳是胶乳粉末。优选地，胶乳粉末是可再分散于水中的。优选的胶乳粉末是由乙酸乙烯酯单体或丙烯酸单体制备并且包含乙酸乙烯酯单体或丙烯酸单体残基的均聚物，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。至少一些胶乳粉末可商购自例如Dow Wolff Cellulosics，其为美国密歇根米德兰的陶氏化学公司的业务部门。在一些实施方案中，可用于本发明中的有机聚合物胶乳是包含水性有机聚合物胶乳和有机聚合物胶乳粉末的组合。优选地，有机聚合物胶乳，无论含水或处于粉末形式，其特征都在于具有低于150摄氏度(°C)的玻璃化转变温度。更优选地，有机聚合物胶乳的特征在于玻璃化转变温度低于100°c，再更优选低于75°C，又更加优选低于40°C ;并且还更优选低于30°C。独立地，玻璃化转变温度为至少_40°C，优选至少-20，更优选至少-10°C，并且更加优选至少_5°C。在一些实施方案中，本发明的改性地质聚合物组合物是稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物，所述稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物包含水合聚硅铝酸盐和I. 0重量％至50重量％的有机聚合物胶乳的第一混合物或者通过合并水合聚硅铝酸盐和I. 0重量％至50重量％的有机聚合物胶乳的第一混合物而形成，有机聚合物胶乳的重量百分数基于第一混合物总重量，并且所述有机聚合物胶乳的特征在于具有低于150°C的玻璃化转变温度。优选地，有机聚合物胶乳存在于第一混合物中，所述第一混合物包含第一实施方案的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物，浓度为40重量％以下，更优选35重量％以下，并且再更优选30重量％以下，所述浓度全部基于第一混合物的总重量。虽然通常适宜的是采用对于在环境条件下的粘附性有效接触提供需要的结合强度将是有效的最小量的有机聚合物胶乳，但是在一些实施方案中，包含第一实施方案的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物的第一混合物中有机聚合物胶乳的浓度优选为至少I重量％，更优选至少2重量％，再更优选至少4重量％，并且又更优选至少5重量％，所述浓度全部基于第一混合物的总重量。基于第一混合物的总重量，优选浓度范围的实例为约5重量％至约30重量％，更优选约5重量％至约25重量％。后面在实施例中提供的有机聚合物胶乳的浓度是特别有用的。术语“胶乳稳定剂”表示抑制包含水性有机聚合物胶乳的有机聚合物粒子的凝结或聚集的物质。胶乳稳定剂在如，例如美国专利US 4，110,293中是已知的。合适的胶乳稳定剂的实例是蛋白质(例如，明胶和酪蛋白酸盐)，糖类(例如，果胶酸酯(pectinates)),二醇类和表面活性剂。合适的表面活性剂的实例为阴离子(即，含有硫酸根，磺酸根或羧酸根的)表面活性剂如全氟辛烷磺酸盐；阳离子(即，含季铵的)表面活性剂如溴化十六烷基三甲基铵；两性离子(即，两性的)表面活性剂如椰子两性甘氨酸酯；和非离子表面活性剂如烷基聚(环氧乙烷)和十六烷基醇。非离子表面活性剂是优选的。可商购的胶乳典型地含有适用于本发明量的胶乳稳定剂。在一些实施方案中，当制备稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物时，可以加入额外量的胶乳稳定剂或者另外的胶乳稳定剂。 优选地，胶乳稳定剂在本发明稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物的实施方案中起作用，其作为将第一混合物的水性有机聚合物胶乳稳定化不受凝结或聚集影响达一段时间，直至本发明的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物准备好固化或固化并干燥(例如，硬化并且已经将水从其除去)而使用的手段。胶乳稳定剂以凝结抑制量存在于第二混合物中，所述凝结抑制量对于在I小时内，优选直至接触步骤完成，更优选直至第二实施方案的固化步骤开始，抑制50%以上，优选75%以上，并且更优选90%以上的水性有机聚合物胶乳凝结而言是足够的。优选地，凝结抑制量表示胶乳稳定剂存在于包含水性有机聚合物胶乳和胶乳稳定剂的第二混合物中，基于第二混合物的总重量，胶乳稳定剂以下列量存在至少I. 0重量％，更优选至少2. 0重量％，再更优选至少3. 0重量％，并且又更优选至少4. 0重量并且优选9. 0重量％以下，更优选8. 0重量％以下，再更优选7. 0重量％以下，并且又更优选6. 0重量％以下。有机聚合物基底可以以任何形式或形状用于本发明中。合适的有机聚合物基底形式的实例为固体或泡沫体。合适的形状的实例为膜、片材、纤维、粒子、以及热塑性塑料的纺织或无纺织物。有机聚合物基底可以通过常规方法如流延、模塑和挤出来制备。术语“有机聚合物基底”表示包含前述有机聚合物的基础材料，其它材料与其接触或粘合，或所述两者。一种优选的有机聚合物基底是聚苯乙烯。有关描述有机聚合物基底形式的术语“膜”表示具有任何需要长度或宽度并且具有0. 001厘米(Cm)至0. Icm厚度的材料。术语“片材”表示具有任何需要长度或宽度并且具有0. Icm至IOcm厚度的材料。优选地，基底的特征在于表面孔隙性(例如，对于泡沫体)。在一些实施方案中，有机聚合物基底包括有机聚合物基底和下列各项的层压体一层或多层相同或不同有机聚合物基底或任何其它合适材料如，例如木、纸、金属、布、或者一种或多种金属或类金属的氧化物，代表性的有粘土、滑石、二氧化硅、氧化铝、氮化硅、或石头，作为多层结构的一个或多个层，或者作为一个或多个层的组分，条件是有机聚合物基底具有能够用本发明改性地质聚合物涂覆的暴露表面。优选地，地质聚合物涂覆的有机聚合物基底包括地质聚合物涂覆的制品。在一些实施方案中，本发明是包括地质聚合物涂覆的有机聚合物基底的制品。在一些实施方案中，制品包括地质聚合物涂覆的车用部件，建筑部件，户外制品，或者地质聚合物衬里的基础结构部件。更优选地，地质聚合物涂覆的有机聚合物基底的有机聚合物基底包括聚苯乙烯。这样的地质聚合物涂覆的制品的实例已经在本文的前面描述过。地质聚合物涂覆的制品可以部分或全部地被涂覆。例如地质聚合物涂覆的制品可以在内表面上、外表面上或它们的组合上被涂覆。优选地，固化且干燥的改性地质聚合物层构成的地质聚合物涂覆的制品没有破裂、剥落或起泡。第一实施方案的改性地质聚合物组合物可以使用本领域已知的任何接触方法与有机聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面的一部分接触。合适接触方法的实例是铺展(例如，通过泵送，机械推动，或流动)，喷雾，流延，模塑，成形，和冲压。接触步骤提供改性地质聚合物前体层与有机聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面的一部分物理接触。优选地，改性地质聚合物前体层的特征在于厚度，更优选均匀的厚度。改性地质聚合物前体层的特征还在于具有待干燥的暴露表面，在干燥步骤中从该表面除去改性地质聚合物前体层的至少30重量％的水。优选地，改性地质聚合物前体层的待干燥暴露表面在固化步骤过程中暂时覆盖有防水材料(例如，聚合物膜或玻璃)，然后在干燥步骤之前除去覆盖。干燥(S卩，从其除水)固化的改性地质聚合物前体层优选包括蒸发、汽提、冻干、或 它们的组合。干燥可以在环境压力(例如，IOlkPa)，在高压(例如，高于IlOkPa,但是优选低于120kPa)，或减压(例如，低于95kPa)进行。干燥可以在任何适合从改性地质聚合物组合物除去一些水的温度进行。优选地，干燥温度为100摄氏度(V )以下，更优选低于75°C，再更优选低于50°C，并且又更优选低于40°C ;并且独立地优选至少-10°C，更优选至少-5，再更优选至少10°C，并且又更优选至少15°C。在一些实施方案中，干燥在环境温度(例如，10°C至40°C)进行，并且包括蒸发。优选地，除水的特征在于干燥温度，干燥温度优选高于采用有机聚合物胶乳的实施方案中的有机聚合物胶乳的玻璃化转变温度。术语“干燥温度”表示从固化的改性地质聚合物前体层除去至少30重量％水时的热的程度或冷的程度。在第二实施方案的方法的干燥步骤过程中，优选将至少50重量％，更优选至少60重量％，再更优选至少70重量％，并且又更优选至少75重量％的水从固化的改性地质聚合物前体层中除去，以给出干燥且固化的改性地质聚合物层。当有机聚合物胶乳表现出多个玻璃化转变温度时，多个玻璃化转变温度中的至少一个并且优选最低的一个低于固化的改性地质聚合物前体层的干燥温度。固化改性地质聚合物前体层以给出固化的改性地质聚合物前体层可以在任何适合固化改性地质聚合物组合物的温度进行。术语“固化温度”表示稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物或在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物组合物在通过使它们结合而硬化时的热的程度或冷的程度。优选固化在为环境温度的固化温度进行，并且更优选地，固化温度为20°C至40°C。固化和干燥温度和压力可以相同或不同。如上所述，固化并干燥改性地质聚合物前体层给出与有机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触的固化且干燥的改性地质聚合物层。粘附性有效接触表示与有机聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面一部分粘合，其结合强度为30. 0千帕(kPa)以上，更优选49kPa以上，再更优选70kPa以上，并且又更优选IOOkPa以上；并且在一些实施方案中，优选约150kPa以下，全部都是通过下一段中所述拉拔试验方法测试的。当改性地质聚合物前体层包含第一实施方案的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物时，优选地，稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物的特征在于能够高度粘附有机聚合物。即，稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物在与有机聚合物基底的待涂覆表面接触的情况下固化并干燥之后，将在有机聚合物的待涂覆表面上产生高度粘附有机聚合物的固化且干燥的地质聚合物-有机聚合物胶乳层，所述高度粘附有机聚合物的固化且干燥的地质聚合物-有机聚合物胶乳层的特征在于，在通过下一段中所描述的拉拔试验方法测试时，以50. O千帕(kPa)以上的结合强度与有机聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面的一部分粘附。拉拔试验方法步骤(a):固化且干燥的3-层试验样品的制备。获得两块有机聚合物基底(例如，聚苯乙烯泡沫体)样品，每个样品块具有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。用试验地质聚合物组合物分别涂覆样品块中每一个的第一个4平方英寸(26cm2)面，并且用手将所得地质聚合物层按压在一起以给出3-层层压体复合材料前体样品，其包括底部的有机聚合物基底层，中间的地质聚合物层，和顶部的有机聚合物基底层。从该前体样品的边缘擦除任何过量的试验地质聚合物组合物。重复四次以给出共计五个前体样品。分别将前体样品包裹在 塑料包裹膜(warp)(例如，聚偏二氯乙烯包裹膜)中或者将前体样品放置在部分填充的用气密盖密封的水浴中，并且将所得塑料包裹的前体样品或密封在部分填充的水浴中的前体样品放置在45°C烘箱中过夜(例如，12小时至24小时)以固化地质聚合物(即，硬化地质聚合物)。(备选地，在环境温度(约20°C)在开放(S卩，未遮盖的)环境中(即，没有将前体样品包裹在塑料包裹膜中或者将前体样品置于密封的水浴)，将前体样品固化和干燥最少2天，并且优选约7天，如在特定环境下可能适宜)。将所得固化的前体样品从烘箱中移出，除去塑料包裹膜或者从部分填充的水浴移出，并且允许未包裹的固化的前体样品在室温干燥至恒重，以给出固化且干燥的3-层试验样品。步骤(b) :5_层的最终试验样品的制备对于步骤(a)的固化且干燥的3-层试验样品中的每一个，将2-份环氧树脂(epoxy) (3M Scotch-Weld环氧粘合剂2216 B/A)涂敷到其底部有机聚合物基底层的外(底)面和其顶部有机聚合物基底层的外(底)面。使固化且干燥的试验样品的每个含环氧树脂的外面与两个2英寸(2. 54cm) X2英寸(2.54cm)钢板中不同的一个接触。使环氧树脂干燥至少24小时以给出5-层的最终试验样品，其具有相反的底部和顶部钢板层。步骤(c):拉拔强度(tensilepull strength)试验使用Instron (型号4204或5585)仪器测量步骤(b)的5_层的最终试验样品的拉拔强度。使用ASTM D 1623中所述的试验参数，其尤其可用于聚苯乙烯泡沫体在十字头速度为0. 05英寸/分钟(0. 13cm/分钟)的拉拔试验。比较例(非本发明)在此提供比较例作为对于本发明某些实施方案的对照，并且不表示理解为现有技术或非发明实施例的代表。比较例Ala至Ald :制备未改性地质聚合物组合物(缺少有机聚合物胶乳和胶乳稳定剂)(水含量基于未改性地质聚合物组合物的总重量)Ala :通过将成分61. 9g /K，19. 65g固体氢氧化钠和18. 45g的热解法二氧化硅合并而制备硅酸钠溶液。向IOg的硅酸钠溶液部分中添加4g煅烧高岭土，并且将所得混合物混合，以给出比较例Ala的地质聚合物组合物。水含量=47. 3重量％并且Si/Al摩尔比为I. 85。Alb :除了使用下列成分和量以外重复比较例Ia的通用程序56. 26g水,21. 47gNaOH, 22. 26g热解法二氧化硅和65. 82g煅烧高岭土，以给出比较例Alb的地质聚合物组合物(摩尔比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复比较例Ia的通用程序52. 78g水,20. 16gNaOH, 27. 06热解法二氧化硅和55. 56g煅烧高岭土，以给出比较例Alc的地质聚合物组合物(摩尔比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复比较例Ia的通用程序52. 31g水,23. 41gNaOH, 24. 27热解法二氧化硅和71. 76g煅烧高岭土，以给出比较例Ald的地质聚合物组合物(摩尔比Si/Al = I. 625 ；Na/Al = 0. 899)并且水含量=33. 5 重量％。比较例Bla至Bld :用于拉拔试验方法的5_层最终试验样品 Bla至Bld :分别利用前述拉拔试验方法的步骤(a)和(b)的制备，并且用比较例Ala至Ald之一的未改性地质聚合物代替试验地质聚合物组合物，用每个未改性地质聚合物制备比较例Bla至Bld的5-层最终试验样品。根据前述拉拔试验方法的步骤(C)测定5-层最终试验样品的平均粘合强度。拉拔试验结果记录在后面的表I中。本发明的实施例下面描述本发明的非限制性实施例。在一些实施方案中，本发明如实施例中所述。
实施例Al :含有6. 5重量％的水性聚(苯乙烯-丁二烯)胶乳的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物除了使用下列成分和量以外重复比较例Ia的通用程序52. Og /K，19. 65g NaOH,
18.45g 二氧化硅，和40g煅烧高岭土，以给出未改性地质聚合物组合物。向未改性地质聚合物组合物添加称重量(19. 6g)的胶乳DL 460(聚乙二醇-36(PG-36)稳定化的水性聚(苯乙烯-丁二烯)胶乳,可商购自美国密歇根米德兰的陶氏化学公司(The Dow ChemicalCompany,Midland,Michigan,USA) ,Tg = 8°C ),以给出作为实施例Al的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物的改性地质聚合物组合物，其基于稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物的总重量，含有6. 5重量％的水性聚(苯乙烯-丁二烯)胶乳和44. 2重量％的水含量，并且Si/Al摩尔比为1.8。 实施例A2至A4 :稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物分别含有16. 7重量％，20重量％和23. I重量％的水性聚(苯乙烯-丁二烯)胶乳，水含量分别为39. 5重量％，37. 9重量％和36. 4重量％，并且各自的Si/Al摩尔比为1.85。使用下列各项重复比较例Ala的通用程序三次(i)33. 9g/K，19. 65gNa0H, 18. 45g二氧化硅，40g煅烧高岭土，(ii)26. 9g水，19. 65g NaOH, 18. 45g二氧化硅，40g煅烧高岭土，或(iii) 19. 9g7jC，19. 65g NaOH, 18. 45g 二氧化硅，40g煅烧高岭土，以给出分别的未改性地质聚合物组合物。使用该分别的未改性地质聚合物组合物和更高称重量(分别为56.0g，70. OgJP 84. Og)的胶乳DL 460 (上述)重复实施例Al的通用程序，以给出代替的实施例A2至A4的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物，其基于稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物的总重量，分别含有16. 7重量％，20重量％和23. I重量％的水性聚(苯乙烯-丁二烯)胶乳和39. 5重量％，37. 9重量％，和36. 4重量％的水含量，并且每个的Si/Al摩尔比为I. 85。
实施例A5a至A5c :稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物分别含有4. 8重量％,9. I重量％和17重量％的聚(乙酸乙烯酯/乙烯)胶乳粉末；水含量=36. 8重量以及Si/Al摩尔比=1.625。稍后描述制备。实施例A6a至A6d :稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物分别含有4. 8重量％，9. I重量％，23重量％和33重量％的聚(苯乙烯-丁二烯)胶乳粉末；水含量=36.8重量以及Si/Al摩尔比=1.625。稍后描述制备。实施例A7a至A7d :稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物分别含有4. 8重量％,9. I重量17重量％和23重量％的聚丙烯酸胶乳粉末；水含量=36. 8重量以及Si/Al摩尔比=1.625。稍后描述制备。实施例A5a至A7d的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物的制备除了下列各项以外分别重复实施例Al的通用程序(i)使用比较例Alb的未改性 地质聚合物组合物代替比较例Ala的未改性地质聚合物组合物；以及(ii)使用适当称重量的下列各项代替胶乳DL 460 聚(乙酸乙烯酯/乙烯)胶乳粉末，Tg = 30C (实施例A5a至A5c);或聚(苯乙烯-丁二烯)胶乳粉末，Tg = 80C (实施例A6a至A6d);或聚丙烯酸胶乳粉末，Tg = IO0C (实施例A7a至A7d)。这些制备给出改性地质聚合物组合物，即实施例A5a至A5c的分别含有4. 8重量％，9. I重量％和17重量％的聚(乙酸乙烯酯/乙烯)胶乳粉末的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物；实施例A6a至A6d的分别含有
4.8重量％,9. I重量％,23重量以及33重量％的聚(苯乙烯-丁二烯)胶乳粉末的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物；和实施例A7a至A7d的分别含有4. 8重量％，
9.I重量17重量以及23重量％的聚丙烯酸胶乳粉末的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物，并且全部的实施例A5a至A7d的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物的水含量=36. 8重量％ ;并且Si/Al摩尔比=I. 625。实施例A8 :水含量=33. 5重量％并且Si/Al摩尔比为I. 9的在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物组合物通过下列方法制备与比较例Alc的未改性地质聚合物组合物的水含量相比具有减少水含量的在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物组合物采用具有48. 8g水，21. 9g NaOH, 29. 3g二氧化硅的减少水含量的硅酸钠溶液，并且将该减少水含量的硅酸钠溶液与60. 2g煅烧高岭土合并，以给出能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物，即为实施例A8的在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物组合物，其水含量=33. 5重量％并且Si/Al摩尔比为I. 9。实施例BI至B4 :5_层最终试验样品，其分别包含实施例Al至A4中任何一项的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物。稍后描述制备和测试。实施例B5a至B5c ；B6a至B6d ；以及B7a至B7d :5_层最终试验样品，其分别包含实施例A5a至A5c ；A6a至A6d ；以及A7a至A7d中任何一个的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物。稍后描述制备和测试。实施例B8 :5_层最终试验样品，其包含实施例A8的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物。稍后描述制备和测试。实施例BI至B8的5-层最终试验样品的制备对于实施例Al至A4，B5a至B5c ；B6a至B6d ；以及B7a至B7d，或B8的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物中的每一个，分别重复拉拔试验方法的步骤(a)和(b)的程序四次，代替试验地质聚合物组合物以给出相对于实施例BI至B8中每一个的四个 5-层最终试验样品。根据前述拉拔试验方法步骤(c)测定所述四个5-层最终试验样品中每一个的平均粘合强度。改性地质聚合物组合物的改性类型，重量％，和拉拔试验结果记录在下表I中。表I :拉拔试验结果
权利要求
1.一种改性地质聚合物组合物，所述改性地质聚合物组合物包含(i)包含地质聚合物和有机聚合物胶乳的混合物的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物；或(ii)能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物，所述能够高度粘附有机聚合物表示所述能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物的特征在于，在固化并干燥后能够以50千帕(kPa)以上的结合强度结合到有机聚合物基底的待涂覆表面(例如，挤出聚苯乙烯泡沫体基底的表面)。
2.一种改性地质聚合物组合物,所述改性地质聚合物组合物是包含地质聚合物和有机聚合物胶乳的均匀混合物的稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物。
3.根据权利要求2所述的改性地质聚合物组合物，所述稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物包含水合聚硅铝酸盐和I. 0重量％至50重量％的有机聚合物胶乳的第一混合物，或者通过合并水合聚硅铝酸盐和1. 0重量％至50重量％的有机聚合物胶乳的第一混合物而形成，所述有机聚合物胶乳的重量百分数基于所述第一混合物的总重量。
4.根据权利要求3所述的改性地质聚合物组合物，所述水合聚硅铝酸盐具有经验式(G) (M)y[-(-SiO2) Z-A102)]x -W H2O(G),其中每个M独立地为元素周期表的第I族的阳离子；X是2以上的整数并且表示聚硅铝酸盐重复单元的数量；y是选择使得y与X的比率大于零(y/x > 0)的整数；z是I至35的有理数或无理数；并且w是有理数或无理数，使得w与X的比率表示水与聚硅铝酸盐重复单元的摩尔比率。
5.根据权利要求3或4所述的改性地质聚合物组合物，其中用于形成所述第一混合物的所述有机聚合物胶乳包含第二混合物，所述第二混合物包含水性有机聚合物胶乳和0. 05重量％至10重量％的胶乳稳定剂，所述胶乳稳定剂的重量百分数基于所述第二混合物的总重量。
6.根据权利要求5所述的改性地质聚合物组合物，所述水性有机聚合物胶乳包含聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯或聚(苯乙烯-丁二烯)的水性分散体。
7.根据权利要求3或4所述的改性地质聚合物组合物，其中用于形成所述第一混合物的所述有机聚合物胶乳包含有机聚合物胶乳粉末。
8.根据权利要求7所述的改性地质聚合物组合物，所述有机聚合物胶乳粉末包含由丙烯酸单体制备并且包含丙烯酸单体的残基的均聚物，或聚(苯乙烯丁二烯)共聚物。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的改性地质聚合物组合物，所述稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物的特征在于能够高度粘附有机聚合物，所述能够高度粘附有机聚合物表不所述稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物在与有机聚合物基底的待涂覆表面接触的情况下固化并干燥后，将在所述有机聚合物基底的待涂覆表面上产生高度粘附有机聚合物的固化且干燥的地质聚合物-有机聚合物胶乳层，所述高度粘附有机聚合物的固化且干燥的地质聚合物-有机聚合物胶乳层的特征在于，以50.0千帕(kPa)以上的结合强度粘附到所述有机聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面的一部分。
10.一种改性地质聚合物组合物,所述改性地质聚合物组合物是能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物，所述能够高度粘附有机聚合物表示所述能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物在与有机聚合物基底的待涂覆表面接触的情况下固化并干燥后，将在所述有机聚合物基底的待涂覆表面上产生高度粘附有机聚合物的固化且干燥的改性地质聚合物层，所述高度粘附有机聚合物的固化且干燥的改性地质聚合物层的特征在于，以50. O千帕(kPa)以上的结合强度粘附到所述有机聚合物基底的待涂覆表面或待涂覆表面的一部分。
11.根据权利要求10所述的改性地质聚合物组合物，所述能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物是在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物组合物，所述在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物组合物具有基于所述在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物的总重量小于36. 0重量％的水并且具有大于或等于I. 70的硅/铝摩尔比。
12.根据权利要求11所述的改性地质聚合物组合物，所述在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物组合物包 含水合聚硅铝酸盐，所述水合聚硅铝酸盐具有经验式(G) (M) y[-(-SiO2) Z-A102)]x -W H2O(G),其中每个M独立地为元素周期表的第I族的阳离子；X是2以上的整数并且表示聚硅铝酸盐重复单元的数量；y是选择使得y与X的比率大于零(y/x > 0)的整数；z是硅/铝摩尔比并且是I. 70至35的有理数或无理数；并且w是有理数或无理数，使得w与X的比率表示水与聚硅铝酸盐重复单元的摩尔比率。
13.根据权利要求12所述的改性地质聚合物组合物，其中(a)z是I. 70至3或者(b) z是I. 9至3，并且基于所述在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物的总重量，所述在水浓度和Si/Al摩尔比方面进行改性的地质聚合物组合物具有小于34. 0重量％的水。
14.一种制备地质聚合物涂覆的有机聚合物基底的方法，所述地质聚合物涂覆的有机聚合物基底包括与有机聚合物基底粘附性有效接触的干燥的改性地质聚合物层，所述粘附性有效接触的特征在于具有25千帕(kPa)以上的结合强度，所述方法包括作为将固化的改性地质聚合物前体层干燥的结果而形成所述地质聚合物涂覆的有机聚合物基底。
15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括将前体改性地质聚合物层固化以提供固化的前体改性地质聚合物层，所述固化基本上与所述干燥同时进行，或者大体上上在所述干燥之前进行。
16.根据权利要求14或15所述的方法，所述方法包括下列步骤 (a)提供所述有机聚合物基底，所述有机聚合物基底具有待涂覆表面； (b)使改性地质聚合物组合物与所述有机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触，以提供与所述有机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处于物理接触的改性地质聚合物前体层,所述改性地质聚合物组合物为(i)稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物；或(ii)能够高度粘附有机聚合物的改性地质聚合物组合物； (c)使所述改性地质聚合物前体层固化以提供固化的改性地质聚合物前体层；和 (d)将所述固化的改性地质聚合物前体层干燥，以从其除去至少25重量％的水，从而提供所述地质聚合物涂覆的有机聚合物基底。
17.根据权利要求16所述的方法，固化且干燥的改性地质聚合物层、固化的改性地质聚合物前体层和改性地质聚合物前体层分别包含固化且干燥的地质聚合物-有机聚合物胶乳层、固化的地质聚合物-有机聚合物胶乳前体层和地质聚合物-有机聚合物胶乳前体层；所述地质聚合物-有机聚合物胶乳前体层由稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物形成，所述稳定化的地质聚合物-有机聚合物胶乳组合物包含水合聚硅铝酸盐和I. 0重量％至50重量％的有机聚合物胶乳的第一混合物，或者通过合并水合聚硅铝酸盐和I. 0重量％至50重量％的有机聚合物胶乳的第一混合物而形成，所述有机聚合物胶乳的重量百分数基于所述第一混合物的总重量；并且所述有机聚合物胶乳的特征在于具有玻璃化转变温度，并且干燥步骤的特征在于具有干燥温度，所述干燥步骤的干燥温度高于所述有机聚合物胶乳的玻璃化转变温度；所述固化且干燥的地质聚合物-有机聚合物胶乳层的特征在于，以通过拉拔试验方法测试时为25千帕(kPa)以上的结合强度粘附到所述有机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.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，所述有机聚合物基底包含聚苯乙烯。
19.一种地质聚合物涂覆的有机聚合物基底，所述地质聚合物涂覆的有机聚合物基底包括干燥的改性地质聚合物层，所述干燥的改性地质聚合物层与有机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触，所述粘附性有效接触的特征在于具有25千帕(kPa)以上的结合强度。
20.一种包括根据权利要求19所述的地质聚合物涂覆的有机聚合物基底的制品。
全文摘要
本发明涉及改性地质聚合物组合物，地质聚合物涂覆的有机聚合物基底，及其制备方法和含其制品。
文档编号C04B28/00GK102741191SQ201080023327
公开日2012年10月17日 申请日期2010年5月19日 优先权日2009年5月28日
发明者亚历山大·约瑟夫·皮茨克, 刘佳, 韩禅 申请人:陶氏环球技术有限责任公司