多层复合材料和由其制成的物体的制作方法_2

文档序号:9793113阅读:来源:国知局
、叔戊基甲基醚、二 正丁基醚、2,5-二甲基呋喃、四氢呋喃和2-甲基四氢呋喃。
[0021] 特别是,挥发性有机化合物是那些由于其按照上述定义的低沸点或其高蒸气压可 在使用条件下从含烃物质中释放出来的化合物。此外,优选这样的化合物:如果其存储在包 括聚乙烯并且在室温下壁厚为3mm的塑料容器中,除非采取适当的用于处理容器的措施,则 化合物通过渗透穿过容器的壁进入环境中。特别是,这样的化合物是在根据微SHED方法 (SHED:用于蒸发测定的密封壳体)的渗透测量中显示出每天渗透穿过测试板的该物质为大 于0.1毫克的化合物,所述渗透测量如在SAE技术论文2001-01-3769"用于超低燃油渗透系 统的创新的检测装置"(SAE Technical Paper 2001-01_3769〃Innovative Testing Device for Ultra-Low Fuel Permeation Systems")中所述,在40°C的恒定温度下使用厚 度为3毫米的高密度聚乙烯构成的测试板(荷兰鹿特丹利安德巴塞尔工业区的Lupolen4261 公司)使用相应的化合物作为挥发性试验物质。
[0022] 挥发性有机化合物优选不是或在任何情况下大部分(即基于所吸收的有机化合物 的总质量,>50重量%、优选>75重量%、更优选>90重量%以及特别优选>99.5重量% )不是 从复合材料中释放的化合物、例如在聚合物的合成中未反应的单体或释放的挥发性反应产 物,而是从优选液体或气态含烃物质中释放的一种或多种化合物,其与复合材料接触,但并 不是其组分。
[0023] 出于本发明的目的,含烃物质是单个物质或包括至少一种烃的物质的混合物,所 述至少一种烃为例如溶剂、溶剂混合物和包含溶剂的物质,例如表面涂层组合物、清洁剂等 并且特别是生物或合成来源的化石燃料及其混合物,例如汽油、柴油、天然气、液化石油气 (LPG)、压缩天然气(CPG)、液化天然气(LNG)及其混合物。含烃物质特别优选为汽车燃料,其 在室温(20°C)下和大气压(1013.25hPa)是液体。
[0024] 出于本发明的目的,吸附材料是固体材料,其能够在其表面上积累挥发性有机化 合物。在吸附材料的语境中,术语表面也特别是指内表面,其在典型的吸附材料的情况下由 于这些材料的孔隙率与外表面相比较大。挥发性化合物在吸附材料的表面上作为被吸附物 的积累在原理上可以基于范德华力、偶极相互作用、静电相互作用、氢键和在吸附材料(吸 附剂)和被吸附物之间形成离子和/或共价化学键。根据被吸附物和吸附剂之间的相互作用 的强度,此处要区分物理吸附和化学吸附。在本发明的含义内的吸附材料上的挥发性有机 化合物的积累原则上可以基于物理吸附和/或化学吸附。然而,出于本发明的目的,挥发性 有机化合物与吸附材料的结合优选不基于所述吸附材料和这些有机化合物之间形成的共 价化学键。所用的吸附材料因此优选是不包含嵌入化合物或与挥发性有机化合物发生化学 反应的取代基的任何材料。
[0025] 术语弹性体是指如下聚合物,其具有橡胶似的弹性行为并在室温(20°C)下在拉伸 和压缩应力下可反复弹性变形,但在变形所需的外力释放后(相对快地)大致恢复其初始形 状。弹性体聚合物的示例特别是包括在下文中更详细描述的橡胶和有机硅。
[0026] 术语热塑性塑料是指具有流动转变区的聚合物,在所述流动转变区中其可以在使 用温度(通常至少为室温)之上变形。到熔融状态的转变是可逆的,并且可以通过冷却和加 热(只要材料没有由于过热而发生热分解)根据需要经常重复地进行。热塑性塑料可以通过 压制、挤出、注塑成型、吹塑成型和其它成形工艺生产模制品,并且可以压力和热的作用下 进行熔接。
[0027] 此外,热塑性聚合物的示例包括:聚甲醛(POM)、聚乙烯(PE)、包括高密度和低密度 的聚乙烯和低密度线性聚乙烯(分别为HDPE、LDPE和LLDPE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚对 苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯 乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚四氟乙烯(PTFE)、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、聚苯醚(PPE)、 聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚氯乙烯(PVC)、聚砜(PSU)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及其 混合物(掺合物)、例如PP0/PS或PC/ABS,而不限于此。
[0028] 出于本发明的目的,热塑性弹性体是如下聚合物或聚合物的混合物(混合物):其 行为类似于在室温下的典型弹性体,但在加热时显示热塑性行为、即变得可变形。热塑性弹 性体包含具有高的可扩展性和低的玻璃化转变温度Tg的柔软的弹性片段/区域,以及其具 有形成接合的倾向、低延展性和高玻璃化转变温度Tg的硬的可结晶片段/区域,其单独存 在,不相互结合相位。这些可以存在于聚合物内,例如以嵌段共聚物的形式或以在聚合物共 混物中以(微)不均匀相位分布。
[0029]合适的嵌段共聚物的示例是苯乙烯-烯烃嵌段共聚物,例如苯乙烯-丁二烯-苯乙 烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(CIS)、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙 烯嵌段共聚物(SEBS)、聚醚酯、聚醚酰胺,特别是聚氨酯和共聚酰胺。合适的聚合物共混物 例如包括诸如乙烯-丙烯-二烯橡胶的弹性体与丙烯的混合物(PP/EPDM)。
[0030] 包括吸附材料的层可以以混合或粘合的形式包括至少一种吸附材料和至少一种 聚合物支撑材料。如果所述至少一种吸附材料和至少一种支撑材料混合使用,所述至少一 种吸附材料在聚合之前或在聚合过程中可以添加到单体和/或待聚合的预聚物的混合物, 或者可以在至少一种聚合物制备之后例如通过熔体混合与至少一种聚合物混合。出于本发 明的目的,预聚物是低聚或聚合化合物,其用作在聚合物的合成中的前体或中间体并反应 以形成更高分子量的聚合化合物。
[0031] 但是,所述至少一种吸附材料也可以以涂层的形式任选地使用合适的粘合剂、例 如以吸附剂在合适的分散介质中的分散体的形式或通过溶胶-凝胶方法而施加到至少一个 支撑材料层的至少一个表面上。使用分散剂或溶胶例如通过涂漆、辊压、刮刀片涂覆、喷射、 喷涂、浸涂、幕涂及其组合,但不限于此,来施加表面涂层的适合的方法,对于本领域技术人 员是已知的。在这种情况下,吸附材料和支撑材料作为包括至少两个层的粘合组件存在, 艮口 :至少一个层包括至少一种支撑材料;并且至少一个层包括吸附材料,但不包括作为支撑 材料的聚合物;以及任选的至少一个包括粘合剂的另外的层,如果存在的话。此外,包括吸 附材料的层也可以引入到包括支撑材料的至少两个层之间,这也任选地使用的合适的粘合 剂层。
[0032] 如果使用多种不同的吸附材料,那么这些可以以一层和/或单独的层的形式一起 存在。这些层可以在不同情况下彼此独立地包含与至少一种聚合物支撑材料混合的各吸附 材料,或各吸附材料的层可以粘合到至少一个包括支撑材料的层,如以上所已经描述的。
[0033] 如果吸附材料和支撑材料以混合物的形式存在于一个层中或以包括吸附材料的 层和包括支撑材料的层的粘合组件的形式存在,吸附材料在包括吸附材料的层中的含量优 选为0.001-80重量%,更优选为0.01-60重量%,特别优选为0.1-50重量%,特别是1-30重 量%、2.5-20重量%或5-15重量%,在每种情况下基于以混合物的形式或以吸附材料和支 撑材料的粘合组件的形式的包括吸附材料和聚合物支撑材料的层中的吸附材料和聚合物 支撑材料的总重量。
[0034] 所述至少一种吸附材料优选选自由片状和架状硅酸盐、多孔碳材料及金属有机骨 架(M0F)组成的组。此外,吸附材料优选包括多孔材料,其特别优选选自由活性炭、共价有机 骨架(C0FS)、多孔硅酸盐、金属有机骨架(M0F)及其混合物所组成的组以及特别是选自由沸 石、金属有机骨架(M0F)及其混合物组成的组。
[0035] 出于本发明的目的,在其内部和/或在其表面具有填充有空气或其他不同材料的 空隙的材料称为多孔的。孔隙率是空隙体积与材料的总体积、即空隙体积和材料的纯体积 之和的比率的无量纲度量。用于本发明的目的的吸附材料优选具有至少5%、优选至少 10%、更优选至少20%、特别优选至少30%、尤其是至少40%的孔隙率。吸附材料的孔隙率 天然地小于100%。用于本发明的目的的吸附材料通常具有高达95%、90%、85%、80%、 75 %、70 %或65 %的孔隙率,所述孔隙率按照DIN66133由汞压入法测定,汞与材料表面的接 触角设定为θ = 140°和表面张力〇 = 0.48N/m,用于材料彼此之间的比较。根据DIN 66133,测 量材料的开孔、即连接到环境和彼此的孔。因此所示的值与基于所述材料的开孔的孔隙率 相关。
[0036] 根据孔径,多孔材料分为微孔材料(孔径小于2纳米)、介孔材料(孔径为2至50纳 米)和大孔材料(孔径大于50纳米)。用于本发明的目的的吸附材料优选微孔材料,即其中大 部分的孔具有小于2nm的孔径的材料,其借助于微孔分析通过气体吸附由Horvath-Kawazoe 和Sito-Foley方法根据DIN 66135_4测定。这里,!1〇1^&1:11-1(&¥&2〇6方法用于基于碳的吸附 材料,所述材料主要具有狭缝状的孔,例如活性炭。这里,Sito-Foley方法用于主要具有圆 柱状的孔的微孔吸附材料、例如沸石。或者,当主要的孔隙形状是未知时,所述孔分布可通 过汞压入法按照DIN 66133在上述条件下确定。
[0037] 为了本发明的目的,多孔碳材料特别是包括活性碳和共价有机骨架(C0F)。
[0038] 术语活性碳是指由非常细的石墨晶体和无定形碳构成并具有多孔开孔结构和通 常至少200m2/g、通常在300-2000m 2/g范围中的高比表面积的碳结构。用于本发明的目的的 适合作为吸附材料活性炭为例如市售的商品名ΒΑΧ?、例如ΒΑΧ? 110 0和ΒΑΧ? 15 0 0 (美国弗吉尼亚州里士满的MeadWestvaco)和]S[0fit?、例如 Norit?CNR 115和 Norit?CN 520(美国得克萨斯州马歇尔的美洲诺瑞特公司)。
[0039]用于本发明的目的的共价有机骨架(C0F)是多孔的、结晶性的三维有机结构,其中 在所产生的骨架不包含任何金属的情况下,称为次级结构单元的有机分子由共价化学键连 接(为了该目的,这个定义明确地不包括半金属硼)。例如X.Feng等在Chem.Soc.Rev. 2012, 41,6010-6022中以及那里引用的文献中描述了这样的材料。
[0040] 合适的片状硅酸盐(页硅酸盐)是天然存在的和合成的、任选有机改性的片硅酸 盐、例如滑石或蒙脱石以及也自然产生的含片状硅酸盐矿物、例如膨润土。合适的片状硅酸 盐也特别是纳
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