酸改性的纳米粒子、双部分可聚合组合物以及方法_4

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分。在此类实施例中,可聚合组分中的一种包含在具有 至少一种Ξ有机棚烧-胺络合物的第一部分中,而另一种是在具有酸化纳米粒子的第二部 分中的可聚合组分。
[0088]双固化体系的组分独立地聚合W形成固化材料(例如在基底上的涂层)。热固性 组分可通过胺与异氯酸醋的自发反应而聚合形成例如聚脈。丙締酸醋组分可聚合W形成丙 締酸类均聚物或共聚物。丙締酸类聚合物可为交联的,或可不为交联的。固化材料中的热 固性聚合物和丙締酸类聚合物可彼此化学键合(通过例如在组合物中包含与热固性组分 和丙締酸醋组分两者均发生反应的化合物),或者它们可形成互穿聚合物网络(IPN),在运 种情况下所述组分彼此不化学键合。
[0089]在一个示例性实施例中,双部分可聚合组合物是可聚合W形成聚脈(通过聚胺组 分和聚异氯酸醋组分的自发反应)和聚丙締酸醋(通过一种或多种丙締酸醋单体的聚合) 的两部分体系。在该实施例中,第一部分包含聚胺组分和有机棚烧-胺络合物,并且第二部 分包含聚异氯酸醋组分和一种或多种丙締酸醋单体。在混合两部分之后,聚胺组分和聚异 氯酸醋组分可自发反应W形成聚脈,并且释放的Ξ有机棚烧可反应W引发一种或多种丙締 酸醋单体的聚合。通常,此类体系具有优于传统的聚脈、聚氨醋、环氧树脂或丙締酸醋涂料 的优点,因为两种可固化组分提供了一种通过控制每种组分的化学组成来控制或改变固化 材料的物理特性(诸如硬度和柔初性)的方法。
[0090] 示例忡连施例
[0091] 实施例1是一种双部分可聚合组合物,所述双部分可聚合组合物包含(a)第一部 分,所述第一部分包含具有结构Z-NHRi-B(R2)3的至少一种Ξ有机棚烧-胺络合物,其中: (i)Z为有机基团;(ii)Ri为Η或有机基团;并且iii)每个R2独立地为通过碳原子结合至 棚原子的有机基团;W及化)第二部分,所述第二部分包含可聚合组分和含有酸性基团的 多个酸化纳米粒子,其中每个酸化纳米粒子包含无机核和酸性基团,其中所述酸性基团包 括酸性稳定剂、通过有机基团共价结合至无机核的酸性基团、或它们的组合。
[0092] 实施例2是根据实施例1所述的双部分可聚合组合物,其中所述多个酸化纳米粒 子包含酸性稳定剂。
[0093] 实施例3是根据实施例1或实施例2所述的双部分可聚合组合物,其中所述酸性 稳定剂包含簇酸。
[0094] 实施例4是根据实施例1至3中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中所述酸 性稳定剂选自:(Ci-C4) 一元簇酸、(C2-Ce)二元簇酸、(Ce-Ci4)芳基簇酸、W及它们的组合。
[0095] 实施例5是根据实施例1至4中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中所述酸 性稳定剂选自:乙酸、甲酸、丙酸、下酸、苯甲酸、草酸、水杨酸、丙二酸、班巧酸、戊二酸、己二 酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、和对苯二甲酸。
[0096] 实施例6是根据实施例1至5中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中所述酸 性稳定剂包含与所述无机核的表面的氨键合相互作用。
[0097] 实施例7是根据实施例1至6中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中所述多 个酸化纳米粒子包含按所述酸性基团的重量计不超过50%的量的游离酸。
[0098] 实施例8是根据实施例1所述的双部分可聚合组合物,其中通过有机基团共价结 合至所述无机核的酸性基团具有结构-AY。,其中:(i.)A为(Ci-Cie)亚烷基基团、(Ci-Cie)杂 亚烷基基团、(Ce-Ci4)芳基基团、(Ce-Ci4)环烷基基团、或它们的组合;(ii)Y为横酸、簇酸、 或麟酸;并且(iii)n为1或2。
[0099] 实施例9是根据实施例1至8中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中所述共 价结合的酸性基团包括横酸基团、簇酸基团、麟酸基团、或它们的组合。
[0100] 实施例10是根据实施例1至9中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中所述共 价结合的酸性基团由W下物质提供:(C2-Cie) -元簇酸、(C2-Cie)二元簇酸、(Ce-Ci4)芳基簇 酸、(C2-C16)单横酸、(C2-C16)二横酸、(Ce-Ci4)芳基横酸、(C2-C16)单麟酸、(C2-C16)二麟酸、 (Ce-Ci4)芳基麟酸、或它们的组合。 阳101] 实施例11是根据实施例1至10中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中所述 无机核包含共价结合至所述无机核的表面的至少一个疏水基团。 阳102] 实施例12是根据实施例11所述的双部分可聚合组合物,其中所述至少一个疏水 基团包含(C3-Cie)烷基基团、(Ce-Ci4)芳基基团、环烷基基团、或它们的组合。 阳103] 实施例13是根据实施例1至12中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中所述 无机核包括无机氧化物核。
[0104] 实施例14是根据实施例1至12中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中所述 无机核包含氧化错、二氧化铁、二氧化娃、二氧化姉、氧化侣、氧化铁、氧化饥、氧化错、氧化 锋、氧化錬、氧化锡、或氧化侣-二氧化娃。 阳1化]实施例15是根据实施例1至14中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中所述 无机核包含氧化错、二氧化娃、或氧化侣。 阳106] 实施例16是根据实施例1至15中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中所述 无机核包含二氧化娃。 阳107] 实施例17是根据实施例1至16中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中Z为 具有1至30个碳原子的一价有机基团。
[0108] 实施例18是根据实施例1至17中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中Ri为 H、烷基基团、芳基基团、环烷基基团、或它们的组合。
[0109] 实施例19是根据实施例1至18中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中Ri为 甲基、乙基、正丙基、-CHz-苯基、或-CHz-环己基。
[0110] 实施例20是根据实施例1至19中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中每个 R2独立地为烷基基团、芳基基团、环烷基基团、或它们的组合。 阳111] 实施例21是根据实施例1至18中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中:(a)Z 为具有1至20个碳原子的有机基团;(b)Ri为Η或(Ci-Ce)烷基基团或(C4-CS)环烷基基团; 并且(C)每个R2独立地为(Ci-Cj烷基基团、(C4-Cs)环烷基基团、(Ce-Ci4)芳基(Ci-Ci。)烧 基基团、或(Ci-Ci。)烷基(Ce-Ci4)芳基基团。
[0112] 实施例22是根据实施例1至19中任一项所述的双部分可聚合组合物,其中:(a) Z为具有1至3个碳原子的有机基团;(b)Ri为Η;并且(C)每个R2独立地为(Ci-Ce)烷基基 团。
[0113] 实施例23是一种制备聚合物的方法,所述方法包括:(a)提供第一部分,所述第一 部分包含具有结构Z-NHRi-B(R2)3的至少一种Ξ有机棚烧-胺络合物,其中:(i)Z为有机基 团;(ii)Ri为Η或有机基团;并且(iii)每个R2独立地为通过碳原子结合至棚原子的有机 基团;W及化)提供第二部分,所述第二部分包含可聚合组分和含有酸性基团的多个酸化 纳米粒子,其中每个酸化纳米粒子包含无机核和酸性基团,其中所述酸性基团包括酸性稳 定剂、通过有机基团共价结合至无机核的酸性基团、或它们的组合;W及(C)将第一部分和 第二部分合并在一起。
[0114] 实施例24是根据实施例23所述的方法,其中所述合并还包括混合所述第一部分 和所述第二部分W形成所述第一部分和所述第二部分的混合物。
[0115] 实施例25是根据实施例24所述的方法,该方法还包括使混合物反应W形成所述 聚合物。
[0116] 实施例26是根据实施例23至25中任一项所述的方法,其中提供所述第一部分包 括将所述第一部分装入分配料筒的第一腔室中,并且其中提供所述第二部分包括将所述第 二部分装入分配料筒的第二腔室中。
[0117] 实施例27是根据实施例26所述的方法,该方法还包括将所述分配料筒的第一腔 室和第二腔室的内容物分配到容器中。
[0118] 实施例27是根据实施例26所述的方法,该方法还包括在容器中混合所述第一部 分和所述第二部分W形成所述第一部分和所述第二部分的混合物。
[0119] 实施例29是根据实施例24或实施例28所述的方法,该方法还包括将所述混合物 涂覆到基底上。
[0120] 实施例30是根据实施例23至29中任一项所述的方法,其中可聚合组分包含一种 或多种丙締酸醋单体。 阳121] 实施例31是根据实施例23至30中任一项所述的方法,其中所述多个酸化纳米粒 子包含酸性稳定剂。
[0122] 实施例32是根据实施例23至31中任一项所述的方法,其中所述酸性稳定剂选 自:(Ci-C4) 一元簇酸、(C2-Ce)二元簇酸、(Ce-Ci4)芳基簇酸、W及它们的组合。
[0123] 实施例33是根据实施例23至32中任一项所述的方法,其中所述酸性稳定剂包含 与所述无机核的表面的氨键合相互作用。
[0124] 实施例34是根据实施例23至33中任一项所述的方法,其中所述多个酸化纳米粒 子包含按所述酸性基团的重量计不超过50重量%的量的游离酸。
[01巧]实施例35是根据实施例23至34中任一项所述的方法,其中通过有机基团共价结 合至无机核的所述酸性基团具有结构-AY。,其中:(i)A为(Ci-Cie)亚烷基基团、(Ci-Cie)杂 亚烷基基团、(Ce-Ci4)芳基基团、(Ce-Ci4)环烷基基团、或它们的组合;(ii)Y为横酸、簇酸、 或麟酸;并且(iii)n为1或2。
[01%] 实施例36是根据实施例23至34中任一项所述的方法,其中所述共价结合的酸性 基团包括横酸基团、簇酸基团、麟酸基团、或它们的组合。
[0127] 实施例37是根据实施例23至34中任一项所述的方法,其中所述共价结合的酸性 基团由W下物质提供:(C2-Cie) -元簇酸、(C2-Cie)二元簇酸、(Ce-Ci4)芳基簇酸、(C2-CJ单 横酸、(C2-CJ二横酸、(Ce-Ci4)芳基横酸、(C2-CJ单麟酸、(C2-Cie)二麟酸、(Ce-Ci4)芳基麟 酸、W及它们的组合。 阳12引连例
[0129] 通过W下实例进一步说明了本公开的目的和优点,但在运些实例中列举的具体材 料及其量W及其它的条件和细节不应理解为是对本公开的不当限制。 阳130] W下实例仅用于说明的目的,且无意W任何方式限制所附权利要求书的范围。除 非另外指明,否则实例中的所有份数、百分比、比率等均是按重量计。所用的单位缩写包括h=小时,gm=克,wt=重量,cm=厘米。除非另行指出,否则材料可购自密苏里州圣路易 斯的西格玛奥德里奇化学公司(Sigma-Al化ich,St.Louis,M0)。
[0131] 制备例1
[0132] 配备有机械揽拌器、溫度计和回流冷凝器的500mL的3颈圆底烧瓶装有二氧化 娃的含水分散体(100克;化Ico2326,可购自伊利诺伊州内巧维尔的纳尔科公司(化Ico Company,Naperville,IL))和3-(Ξ径基甲娃烷基)-1-丙横酸的水性溶液(12. 06克;可 购自宾夕法尼亚州莫里斯威尔的Gelest公司(GelestInc,Mo;r;risville,PA))。将烧瓶置 于油浴中,并且使混合物在50°C下揽拌并加热过夜。然后将混合物倾注到玻璃皿中,并且在 100°C下的鼓风烘箱中干燥w得到
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