本发明涉及一种聚合物前驱体，由所述前驱体形成的聚合物以及包括应用这种聚合物前驱体的涂覆或处理基体的方法。
背景技术
已知的粘合剂，油漆，油墨和涂料通常含有大量的有机溶剂。采用这样的有机溶剂便于将已知涂料涂覆于基体，在涂覆后提高干燥速度，并促进形成均匀规则的涂层。添加后，有机溶剂蒸发，并将挥发性有机化合物(voc)释放到大气中。这样的释放有害于人类健康，可能引起呼吸系统疾病，癌症(尤其是肺癌)，肝脏疾病，皮肤和眼睛过敏，头疼，恶心和肌肉无力。
此外，voc是臭氧形成的主要因素。除了上述提及的健康问题外，由过高臭氧水平导致的其它问题包括对生态体系的破坏和对植物生长和作物产量的妨碍。
通常使用的有机溶剂是可燃的，其工业用途会增加爆炸的风险。
业界已经开始努力减少油漆、涂料和粘合剂中有机溶剂的使用，以克服这些环境和健康问题。然而，减少或去除有机溶剂与已知涂料的性能降低有关。用于诸如粘合剂、油墨和油漆的涂料的已知单体通常需要高温、高压和/或聚合引发剂或催化剂来引发它们的聚合反应。这种引发会产生成本和安全问题。此外，当将已知单体涂覆在热敏基体上，引发聚合反应所需的高温会影响所述基体的完整性。
技术实现要素：
因此，本发明的一个目的在于提供一种涂覆或处理纺织纤维的方法，以促进纺织纤维与聚合物材料或金属的粘附，并且/或者以将染料固定在纺织纤维上。
本发明试图提供一种适合用作涂料的水溶性化合物，其不需要有机溶剂。此外，本发明的化合物意料之外地易于聚合，启动聚合反应的所需条件意料之外的温和。
根据本发明的第一方面，提供一种化学式i的化合物：
其中r17至r19的每个独立地代表任选取代的烃基基团，或氢原子；通常为脂肪族烃基基团(例如c1-6烷基，烯基，炔基)，尤其是任选取代的烷基基团，典型地为c1-6烷基。
r20代表任选取代的烃基基团，通常为c1-6烷基基团，诸如甲基，乙基或丙基基团，合适地为甲基或乙基基团。
r1和r2每个独立地代表任选取代的烃基基团，通常为c1-6烷基，典型地为甲基，乙基或丙基基团，合适地为甲基基团。
j是1至4(通常为1或2)中的一个整数，其中
当j为2时，缺失r17至r19中的一个，
当j为3时，缺失r17至r19中的两个，
当j为4时，缺失全部的r17至r19，
x-是反离子。
根据本发明的第二方面，提供一种化学式ii的化合物：
其中r1，r2，r17，r18和x-在此处定义为：
y是1至3中的一个整数，通常为1；
z是1至3中的一个整数，通常为1；
其中y和z所代表的整数的和必须小于或等于4，并且当y和z所代表的整数的和为3时，缺失r17和r18中的一个，以及当y和z所代表的整数的和为4时，缺失r17和r18。
式i和ii的化合物的任何一个可以被称为聚合物前驱体。
反离子(x)通常是选自由以下组成的组的阴离子，即卤素离子(尤其是氯离子或氟离子)，硫酸根离子，磺酸根离子(诸如2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸根离子(amps))，氨基磺酸根离子，磷酸根离子，(特别是乙烯基膦酸根离子)，乳酸根离子，醋酸根离子，乙醇酸根离子，柠檬酸根离子和衣康酸根离子。通常地，反离子选自由以下阴离子组成的组，即硫酸根离子，磺酸根离子，氨基磺酸根离子，磷酸根离子，乳酸根离子，醋酸根离子，乙醇酸根离子，柠檬酸根离子和衣康酸根离子。特别提及的是，所述反离子包括磷酸根离子基团和碱性氮基团中的一种或多种。
根据一个实施例，反离子(x)包括在用于聚合式i和ii化合物的条件下可聚合的一个或多个基团。合适地，反离子包括一个或多个烯基。
根据本发明的一个方面，提供一种由根据式i和式ii任何一个的聚合物前驱体和一种或多种反离子制得的共聚物，所述反离子尤其是本发明中所述的反离子的一种或多种。
根据本发明的另一方面，提供了一种组合物，其包括一种或多种聚合物前驱体和水性溶剂，所述聚合物前驱体是根据式i和式ii的任何一个。
根据本发明的另一方面，提供一种水性体系，其包括一种或多种的根据式i和式ii任何一个的聚合物前驱体和一种或多种水溶性引发化合物。
通常来说，本发明的组合物或体系包括1wt.％以下的挥发性有机化合物(volatileorganiccompound，voc)，其中voc可以定义为在101.3kpa的标准大气压下测量的初沸点小于或等于250℃的有机化合物。合适地，本发明的组合物或体系包括小于0.01wt.％的voc。
根据本发明的一个方面，提供一种处理基体(一般为纺织纤维)的方法，包括：
提供包含式i和式ii任何一个的基团的聚合物前驱体；
将所述聚合物前驱体涂覆至所述纺织纤维；
使所述聚合物前驱体聚合以在纺织纤维上产生聚合物涂层。
根据本发明的另一方面，提供一种涂覆基体的方法，包括：
提供包含式i和式ii任何一个的基团的聚合物前驱体；并且
将所述聚合物前驱体涂覆至纺织纤维，并使所述聚合物前驱体聚合，以在所述纺织纤维上产生聚合物涂层；或者
用低表面能基体聚合所述聚合物前驱体，以在所述基体上形成聚合物涂层。
根据本发明的另一方面，提供一种复合体，其包括具有第一面和第二面的织物层，所述第一和第二面的每个上具有聚合物涂层；
第一聚合物层，其粘附于所述织物层的第一面上的聚合物涂层；
以及
第二聚合物层，其粘附于所述织物层的第二面上的聚合物涂层；
其中，在织物层的第一和第二面上的聚合物涂层是通过聚合包括式i和式ii任何一个的基团的聚合物前驱体形成的。
本文公开的任何一种方法的聚合物前体可以是本文公开的组合物的形式。
根据本发明的另一方面，提供一种用于处理纺织纤维的成套部件，所述成套部件特别是用于促进纺织纤维与聚合物材料或金属的粘附，或用于在所述纺织纤维上固定染料，所述成套部件包括本文所述的任何化合物或组合物以及涂覆器装置，例如注射器，刮刀或喷雾装置。所述成套部件通常包括使用说明。
具体实施方式
定义
环境温度(ambienttemperature)指的是20℃至26℃的范围，平均温度的范围是23℃至25℃，通常在23℃左右。
提供的所有数值包含比所提供的数值小10％和比其大10％的范围。
烃基
本文中的术语“烃基”包括仅由氢原子和碳原子组成的部分；这种部分可以包含脂族和/或芳香族部分。所述部分可以包括1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19或20个碳原子。烃基基团的例子包括c1-6烷基(例如c1，c2，c3或c4烷基，例如甲基，乙基，丙基，异丙基，正丁基，仲丁基或叔丁基)；由芳基替代的c1-6烷基(例如苯甲基)或由环烷基替代的c1-6烷基(例如环丙烷甲基)；环烷基(例如环丙基，环丁基，环戊基或环己基)；烯基(例如2-丁烯基)；炔基(例如2-丁炔基)；芳基(例如苯基，苯甲基，萘基或芴基)及类似物。烃基可以是饱和或不饱和的，可以包括烷基，烯基，炔基，卤代烷基，碳环基，例如杂环基，芳基和杂芳基基团。烃基基团或部分可以是直链或支链的，且可是取代或未取代的。
烷基
本文中的术语“烷基”和“c1-6烷基”可以相互替代，所述烷基包括具有1，2，3，4，5或6个碳原子的直链或支链烷基部分。该术语还包括对诸如甲基，乙基，丙基(n-丙基或异丙基)，丁基(正丁基，异丁基，仲丁基或叔丁基)，戊烷基，己基及类似物的引用。尤其是，烷基可以具有1，2，3或4个碳原子。卤代烷基涉及被一个或多个卤素原子取代的烷基自由基，所述烷基自由基优选具有1至8个碳原子，更优选具有1至4个碳原子，例如是ch2ch2br，cf3或ccl3。本文中的术语“小烷基基团”指的是碳链具有1至6个碳原子的烷基基团，典型地为碳链具有1至4个碳原子的烷基基团。
烯基
本文中的术语“烯基”和“c2-6烯基”可以相互替代，所述烯基包括对具有2，3，4，5或6个碳原子并且此外在适用时具有至少一个e或z立体异构的双键的直链或支链烷基部分的引用。本术语还包括对诸如乙烯基，2-丙烯基，1-丁烯基，2-丁烯基，3-丁烯基，1-戊烯基，2-戊烯基，3-戊烯基，1-己烯基，2-己烯基和3-己烯基及类似物的引用。
炔基
本文中的术语“炔基”和“c2-6炔基”可以相互替代，所述炔基包括对具有2，3，4，5或6个碳原子和此外具有至少一个三键的直链或支链烷基部分的引用。本术语还包括对诸如乙炔基，1-丙炔基，2-丙炔基，1-丁酰，2-丁酰，3-丁酰，1-戊炔基，2-戊炔基，3-戊炔基，1-己炔基，2-己炔基和3-己炔基及类似物的引用。
烷氧基
本文中的术语“烷氧基”和“c1-6烷氧基”可以相互替代，所述烷氧基包括-o-烷基，其中烷基是直链或支链并且包括1，2，3，4，5或6个碳原子。在一类实施例中，烷氧基具有1，2，3或4个碳原子。该术语包括对诸如甲氧基，乙氧基，丙氧基，异丙氧基，丁氧基，叔丁氧基，戊氧基，己氧基及类似物的引用。
环烷基
本文中的术语“环烷基”包括对具有3，4，5，6，7或8个碳原子的脂环部分的引用。该基团可以是桥环或多环体系。但环烷基基团通常是单环的。本术语包括对诸如环丙基，环丁基，环戊基，环己基，降冰片基，双环[2.2.2]辛基及类似物的引用。
芳基
本文中的术语”芳基”包括对包含6，7，8，9，10，11，12，13，14，15或16个环碳原子的芳环体系的引用。芳基通常是苯基，但也可是具有两个或多个环的且至少一个环是芳族的多环体系。该术语包括对诸如苯基，萘基，芴基，甘菊环基，茚基，蒽基及类似物的引用。
碳环基
本文中的术语“碳环基”包括对具有3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15或16个环碳原子的饱和(例如环烷基)或不饱和(例如芳基)环部分的引用。尤其是，碳环基包括3-至10-元环或环体系，并且，尤其是饱和或不饱和的5-或6-元环。碳环部分选自于以下：例如环丙基，环丁基，环戊基，环己基，降冰片基，双环[2.2.2]辛基，苯基，苯甲基，萘基，芴基，甘菊环基，茚基，蒽基及类似物。
杂环基
本文中的术语“杂环基”包括对饱和(例如杂环烷基)或不饱和(例如杂芳基)杂环部分的引用，所述杂环部分具有3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15或16环原子且其中的至少一个选自氮，氧，磷，硅和硫。尤其是，杂环基包括3-至10-元环或环体系，并且更特别地是饱和或不饱和的5-或6-或7-元环。
杂环部分选自由环氧乙烷基，氮丙啶基，1，2-氧硫杂环戊烷基(1，2-oxathiolanyl)，咪唑基，噻吩基，呋喃基，四氢呋喃基，吡喃基，噻喃基，噻蒽基，异苯并呋喃基，苯并呋喃基，苯并吡喃基，2h-吡咯基，吡咯基，吡咯啉基(pyrrolinyl)，吡咯烷基(pyrrolidinyl)，咪唑基，咪唑烷基，苯并咪唑基，吡唑基，吡嗪基，吡唑烷基，噻唑基，异噻唑基，二噻唑基，恶唑基，异恶唑基，吡啶基，吡嗪基，嘧啶基，哌啶基，哌嗪基，哒嗪基，吗啉基，硫代吗啉基，特别是4-硫代吗啉基(thiomorpholino)，吲哚嗪基，异吲哚基，3h-吲哚基，吲哚基，苯并咪唑基，香豆基(cumaryl)，吲唑基，三唑基，四唑基，嘌呤基，4h-喹嗪基，异喹啉基，喹啉基，四氢喹啉基，四氢异喹啉基，十氢喹啉基，八氢异喹啉基，苯并呋喃基，二苯并呋喃基，苯并噻吩基，二苯并噻吩基，酞嗪基，萘啶基，喹喔啉基，喹唑啉基，喹唑啉基，噌啉基(cinnolinyl)，蝶啶基，咔唑基，β-咔啉基，菲啶基，吖啶基，咟啶基，菲咯啉基(phenanthrolinyl)，呋咕基(furazanyl)，吩嗪基，吩噻嗪基，吩恶嗪基，苯并吡喃基，异苯并二氢吡喃基，苯并二氢吡喃基及类似物组成的组。
卤素
本文中的术语“卤素”包括对氟，氯，溴或碘的引用。尤其是，卤素可以是氟或氯。
取代
本文中的术语“取代”指的是在一个部分中，该部分中的一个或多个，尤其是多达5个，更特别是1，2或3个氢原子独立于各自而被相应数目的取代基所替代。本文中的术语“任选取代”指的是取代或未取代。
这当然可以理解为，取代基仅位于在化学上能够取代的位置，本领域技术人员能够不经特别努力而(无论是在实际上还是理论上)决定某个特定的取代是否可行。例如，如果与具有不饱和(例如烯族)的键的碳原子结合，则具有游离氢原子的氨基或羟基基团是不稳定的。此外，也可以理解，本文中描述的取代基本身可以被任何取代基取代，但受到上述如本领域技术人员所认识到的适当取代的限制。
独立的
当两个或多个部分被描述成“各自独立的”选自于一组原子或基团时，这指的是这些部分可以是相同的或不同的。每个部分的特性因此可以独立于一个或多个其它部分。
式i的化合物
根据本发明的第一方面，提供一种化学式i的化合物：
其中r17至r19的每个独立地代表任选取代的烃基基团，或氢原子；通常为脂肪烃基团(例如c1-6烷基，烯基，炔基)，尤其是任选取代的烷基基团，典型为c1-6烷基。
r20代表任选取代的烃基基团，通常为c1-6烷基基团诸如甲基，乙基或丙基基团，合适地为甲基或乙基基团。
r1和r2每个独立地代表任选取代的烃基基团，通常为c1-6烷基，通常为甲基，乙基或丙基基团，合适地为甲基基团。
x-是反离子。
j是1至4中的一个整数(通常为1或2)，其中
当j为2时，缺失r17至r19中的一个，
当j为3时，缺失r17至r19中的两个，
当j为4时，缺失全部的r17至r19。
式i和式ii的化合物在环境温度和环境压力下通常是水溶性的。因此，式i和式ii的化合物能够涂覆于基体而不需要诸如voc的有机溶剂。如上所述，这样的有机溶剂可能有害于人体健康和环境，因此引起了业界的共同努力，以在粘合剂和涂料中减少或去除它们的存在。然而，迄今为止，减少或去除这样的有机溶剂会对粘合剂和涂料的性能造成不利的影响。与之相反，本发明的化合物能够以水性溶液的方式而涂覆在基体上。由于本发明的化合物可溶于水，所以涂覆的涂层是均匀和规则的。因此在涂覆之后挥发性有机化合物不会从基体处挥发。因此，相比于现有技术中通常包含于基于voc溶剂的组合物和体系中的非阳离子聚合物前驱体，本发明的化合物和方法有利于环境。
式i和式ii的化合物通常具有40％w/w以上的水溶性，在环境温度和环境压力下通常为50％w/w以上。
式i和式ii的化合物合适地以组合物的方式提供，所述组合物通常包括30％w/w以下的式i和式ii的化合物，通常为5至20％w/w。
式i和式ii的化合物构成聚合物前驱体，包括几种可聚合的基团。意料之外的是，与不含氮阳离子的等效化合物相比，将与二烯丙基酰胺基团间隔开的氮阳离子包括在内，使得聚合反应能够在更温和的条件下引发。在本发明的聚合物前驱体的桥连基团中包含氮阳离子，导致单体在环境温度和环境压力下具有相对高的水溶性。这样就可以使用水溶性引发剂，它可以在比等效有机引发剂更低的温度下活化。在诸如具有本发明聚合物前驱体的含水体系中，聚合温度通常低于130℃，典型地低于110℃，合适地为100℃或更低，更合适地为70至100℃左右。本发明的聚合物前驱体的聚合温度通常大于50℃。与此相反，在等效的有机体系中，聚合温度通常大于135℃，合适地为140至170℃左右。
引发化合物通常具有高达30％w/w的水溶性，典型地高达20％w/w。
引发化合物通常以小于5％w/w，典型地小于3％w/w，合适地小于1％w/w的方式来使用。
可以使用任何合适的引发化合物。根据一个实施例，引发化合物选自以下组成的组:
根据一个实施例，引发化合物为:
根据一个实施例，式(i)或(ii)的r17至r19基团中的两个可以一同形成环状基团。r1，r2和/或r17至r20中的一个或多个可以代表烃基基团，所述羟基基团独立地被选自以下的一个或多个基团取代：小烃基基团，尤其是小烷基基团，环烷基基团，c1-6烷氧基，甲硅烷基，卤素，氧代基(即羟基)，硫代基，硝基(即氨基)，三氟甲基和/或氰基；典型地被选自以下的一个或多个基团取代：甲硅烷基，氧代基和/或硫代基。特别是可以由以下基团构成：羟基，-si(or13)3，-nr132，-or13，-sr13，-c(o)r13，-c(o)or13，-oc(o)r13，-nr13cor13，nr13conr132，-nr13cor13，nr13，co2r13，-s(o)r13，-s(o)2r13，-sonr132，nr13s(o)2r13，-csr13，-n(r13)r13，-c(o)n(r13)r13，-so2n(r13)r13，和r13。
每个r13基团可以独立地从以下选择：氢原子，羟基，烃基(例如c1-6烷基，烯基，炔基，或卤代烷基)，碳环基和–(ch2)m-杂环基并且每个r13可以任选地和独立地被一个或多个卤素，氰基，氨基，羟基，c1-6烷基或环烷基，以及c1-6烷氧基取代；
m是1至6中的一个整数。
根据一个实施例，r1，r2，和/或r17至r20的一个或多个可以代表烃基基团，合适地为烷基基团，被选自以下的一个或多个基团取代：小烷基基团，–si(o-c1-6烷基)3(通常为–si(och3)3或–si(oc2h5)3)，-cooh，nh2和oh。
根据一个实施例，r1，r2，和/或r17至r20的一个或多个可以代表未取代的烃基基团，尤其是未取代的烷基基团。
根据一个实施例，r17至r19中的至少一个代表任选取代的烷基基团，通常为任选取代的c1-6烷基基团；典型地，r17至r19中的至少一个代表取代的烷基基团。
用于r17至r19烃基基团的优选取代基包括氨基，羟基，甲硅烷基，包括被一个或多个烷氧基基团取代的甲硅烷基，所述烷氧基基团例如是氧甲基，氧乙基和丙氧基。
通常地，r17至r19中的一个代表未取代的c1-6烷基基团，或由以下基团中的一个取代的c1-6烷基基团，所述基团为:si(och3)3，si(oc2h5)3，cooh，nh2和oh。
可替代地，r17至r19中的至少一个可以代表任选取代的长链烷基基团(例如c10至c30)；可替代地，r17至r19中的一个代表c10至c30烷基基团，通常为c15至c25烷基基团。
当r17至r19中的一个代表c10至c30的烷基基团时，由式i或式ii的化合物处理过的织物具有良好的相关操作性能，例如柔软性和柔韧性。
通常地，r17至r19中的至少一个代表氢原子或甲基，典型地，r17至r19中的一个代表氢原子或甲基，更典型地是氢原子。
合适地，j代表整数1或2，特别适合地为2。
通常地，r1，r2和r20代表未取代的小烷基基团，尤其是c1-4烷基基团，典型地为甲基或乙基。典型地，r1和r2代表甲基。合适地，r20代表甲基或乙基。
典型地，r17至r19的每个独立地代表任选取代的c1-6烷基基团，或氢原子；r20代表甲基或乙基基团；并且j代表整数1或2，其中如果j代表2，则缺失r17至r19中的一个。
根据一个实施例，式i的化合物具有选自以下群组的结构:
r代表取代的或未取代的烷基基团，尤其是直链烷基基团。
式ii的化合物
根据本发明的第二方面，提供一种化学式ii的化合物：
其中r1，r2，r17，r18如此处定义；
y是1至3中的一个整数，通常为1；
z是1至3中的一个整数，通常为1；
其中y和z代表的整数之和必须是4以下，并且当y和z代表的整数之和为3时，缺失r17和r18中的一个，当y和z代表的整数之和为4时，r17和r18均缺失；
x-代表反离子。
通常地，r17和r18中的一个代表未取代的c1-6烷基基团，或由以下基团的一个取代的c1-6烷基基团，所述基团为:si(och3)3，si(oc2h5)3，cooh，nh2和oh。
可替代地，r17和r18中的至少一个代表任选取代的长链烷基基团(例如c10至c30)；通常地，r17至r19中的一个代表c10至c30烷基基团，通常为c15至c25烷基基团。
根据一个实施例，r17和r18中的至少一个代表长链烷基基团(例如c10至c30)。典型地，y代表1，z代表1；r17和r18中的一个代表任选取代的c10至c30烷基基团，并且r17和r18中的一个代表甲基，乙基或氢原子。
通常通过本文所述的反离子来稳定式i或ii的化合物。通常，反离子的电荷平衡式i或ii化合物的电荷。
组合物
本发明的另一方面是提供一种组合物，所述组合物包括聚合物前驱体和水性溶剂，所述前驱体包括式i或式ii的基团(包括阳离子的聚合物前驱体和一个或多个反离子)。
根据一个实施例，提供一种包含式i和式ii其中之一的化合物(包括阳离子的聚合物前驱体和一种或多种反离子)的盐。反离子通常由选自以下阴离子或由以下阴离子构成：卤素离子，特别是氯离子或氟离子，硫酸根离子，磺酸根离子(诸如2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸根离子(amps))，氨基磺酸根离子，磷酸根离子(尤其是乙烯基磷酸酯)，乳酸根离子，醋酸根离子，乙醇酸根离子，柠檬酸根离子和衣康酸根离子。典型地，反离子是选自由硫酸根离子，磺酸根离子，氨基磺酸根离子，磷酸根离子，乳酸根离子，醋酸根离子，乙醇酸根离子，柠檬酸根离子和衣康酸根离子组成的组的阴离子。
通常地，所述盐包括式i的化合物。
反离子可以具有由以下组成的组的结构：
根据一个实施例，反离子可以包括可聚合基团，并且所述反离子可以在用于聚合式i或式ii的聚合物前驱体的条件下而被聚合。通常地，反离子包括至少一个烯基基团。
根据一个实施例，反离子包括碱性氮基团。
合适地，反离子包括磷酸根离子基团。
典型地，式i和式ii中指定的氮阳离子是式i和式i化合物中包含的唯一阳离子，并且式i或式ii的化合物具有+1的相关电荷。通常地，反离子具有-1的相关电荷。
式i或式ii的化合物和反离子通常以大致等摩尔数量的形式出现在组合物中以提供电荷平衡的组合物。
根据一个实施例，所述盐包括根据本发明的式i或式ii的单一种类的化合物。
通常地，所述盐包含单一种类的反离子。
聚合物可以是交联的或直链的。
通常地，组合物包含水性溶剂而不是有机溶剂。典型地，组合物中的有机溶剂的量小于0.1wt％，合适地，组合物不含有任何有机溶剂。
本发明的组合物可以包括色素(pigment)、填充剂和/或增量剂。典型地，色素包括二氧化钛、氧化锌、锌黄、炭黑、酞菁绿、群青蓝和朱红。然而，本领域技术人员能够知晓其它合适的色素。
填充剂和增量剂的例子包括石英砂，滑石，重晶石，高岭土和石灰石。
本发明的组合物还可以包括添加剂，所述添加剂例如为干燥剂、增塑剂、杀菌剂、生物灭杀剂、杀虫剂、流动控制剂、消泡剂、乳化剂、紫外线稳定剂、防结皮剂(anti-skimmingagent)，增粘剂、缓蚀剂和纹理剂的一种或多种。
通常地，聚合物前驱体的聚合反应是热引发的。然而，本领域技术人员熟知其它种类的引发剂，例如化学引发、紫外线引发、微波诱导聚合和电诱导聚合。
根据本发明的另一方面，提供一种水性体系，其包括一种或多种的根据式i和式ii任何一个的聚合物前驱体和一种或多种水溶性引发化合物。
本领域技术人员知晓其它合适的水溶性引发化合物。这样的水溶性引发剂的例子包括：
通常地，水性系统包括包括1至30％w/w(典型地为5至20％w/w)的一种或多种的根据本发明式i和式ii任何一个的聚合物前驱体，以及少于2％w/w(通常少于1％w/w)的一种或多种水溶性引发化合物。
方法
根据本发明的一个方面，提供一种处理纺织纤维的方法，所述方法包括：
提供包含式i和式ii任何一个的基团的聚合物前驱体；
并且(i)用所述聚合物前驱体涂覆纺织纤维并使所述聚合物前驱体聚合以形成聚合物涂层，或者(ii)聚合所述聚合物前驱体并使聚合后的聚合物前驱体与所述纺织纤维接触以在纺织纤维上形成聚合物涂层。
所述方法一般涉及将所述聚合物前驱体涂覆至纺织纤维；并且并使所述聚合物前驱体聚合，以在所述纺织纤维上产生聚合物涂层。
可替换地，聚合物前驱体可以在接触纺织纤维之前聚合。然后所述聚合后的聚合物前驱体可以与纺织纤维接触。
本发明的聚合物前驱体促进聚合纤维与基体的更好的粘附，尤其是与诸如聚合物表面或金属的低能量基体的粘附。可替换或额外地，本发明的聚合物前驱体可处理纺织纤维以允许染料在纤维上的更好的粘附。
通常地，式i和式ii任何一个的聚合物前驱体在本文描述的一个或多个反离子存在下发生聚合反应。
通常地，(在聚合反应前或后)在水性溶液中将聚合物前驱体涂覆至基体，合适地，其中使用的唯一溶剂是水；典型地，其中所述方法完全在水性溶液的存在或无溶剂的条件下进行。
处理过的纺织纤维通常具有改善的表面感觉以及改善的粘附性能。
通常地，(在聚合反应前或后)在纺织纤维表面的每平米面积添加5至10克的聚合物前驱体。
所述纺织纤维可以是合成纤维。可以根据本发明而被处理的合成纺织纤维的例子为芳纶，尼龙和聚酯。因此，处理过的纺织纤维可以包括芳纶，尼龙和聚酯纤维。纺织纤维可以完全由芳纶纤维组成，或可以包括芳纶纤维和至少一种其它纤维的混合物。芳纶纤维可以是间位芳纶纤维和/或对位芳纶纤维。合适的芳纶纤维的例子是(resintransfermolding，rtm，树脂传递模塑成型的)凯夫拉(kevlar)，(resintransfermolding，rtm，树脂传递模塑成型的)克密尔(kermel)，以及(resintransfermolding，rtm，树脂传递模塑成型的)特瓦隆(twaron)。芳纶纤维与另一种或多种其它纤维的混合物的实例包括芳纶纤维与黏胶纤维的各种混合物，所述黏胶纤维可以是阻燃(flameretardant，fr)黏胶纤维。可以使用诸如50％芳纶纤维/50％fr黏胶的混合物或是对位芳纶纤维、人造丝和聚苯并咪唑纤维的混合物。对天然纤维的处理也在本发明的范围内。
所述方法可以用于纺织纤维染色，并且可以包括使纺织纤维接触至少一种染料的其它步骤，在所述步骤中聚合物涂层用于促进染料与织物纤维的粘附。用这个方法来染色芳纶纺织纤维是非常有利的。
染料可以是酸性染料或是碱性染料。可以通过在聚合物前驱体内提供一种或多种合适的官能团来有利地增强对酸性和碱性染料的粘附。例如，氨基部分可以有利地与酸性染料结合使用，并且羧基取代基可以有利地与碱性染料结合使用。不希望受任何一种特定理论或猜想的束缚，据信这些官能团的存在允许在官能团和染料之间发生键合或另一种相互作用。其它类型染料的使用在本发明的范围内。此外，本发明不限于官能团和染料之间的键合或相互作用。例如，可以设想，染料可以通过其它机制保留在纺织纤维上，例如扩散到涂层的聚合物结构中。在另一些实施方案中，粘合剂中含有至少一种物质，例如色素，并且聚合物涂层用于促进粘合剂和/或物质与织物纤维的粘附。可以使用本领域熟知的粘合剂和有用物质。例如，炭黑可以用作色素。可以使用包含一种或多种染料的粘合剂。
纺织纤维可以是普通的无色纺织纤维。可替代并且有利地，在聚合物涂层之下的纺织纤维可以用一种或多种预着色的光吸收物质来预着色。可以理解的是，这种预着色光吸收物质在涂覆聚合物涂层之前存在于纺织纤维上，因此位于聚合物涂层之下。采用预着色纺织纤维的优点在于这降低了任何后续步骤的复杂性和费用，其中诸如染料和色素的着色物质粘附在聚合物涂层之上。本发明的聚合物涂层可以很好地粘附到预着色的纺织纤维以及普通的无色纺织纤维上。
纺织纤维的处理可以用于将纺织纤维结合于聚合物材料，并且可以包括使纺织纤维与聚合物材料接触的另一步骤，在所述步骤中聚合物涂层用于促进聚合物材料与纺织纤维的粘附。尽管纺织纤维可以以这种方式粘附到一系列聚合物材料上，但特别有利的是，可以实现对低表面能的聚合物材料的粘附。在优选实施例中，聚合物材料是弹性体。为避免疑惑，术语“弹性体”包括天然和合成的橡胶。纺织纤维可以粘附于各种传统上难以粘附的弹性体，诸如硅橡胶、氟硅橡胶、碳氟橡胶或乙丙橡胶(epdm)。
本文还提供一种涂覆基体的方法，所述方法包括：
提供包含式i和式ii任何一个的基团的聚合物前驱体；并且
将所述聚合物前驱体涂覆至基体，并使所述聚合物前驱体聚合，以在所述基体上产生聚合物涂层；或者
聚合所述聚合物前驱体，并使聚合后的聚合物前驱体与基体接触以在所述基体上形成聚合物涂层。
通常地，所述基体是低能量基体，例如是聚合物基体，尤其是橡胶基体、弹性体基体或金属基体。所述基体合适地具有小于或等于42毫焦每平米的表面能。
典型地，所述纺织纤维在升高的温度和/或压力的条件下与聚合物材料接触。
如上所述，式i或式ii的聚合物前驱体的聚合反应通常对于引发条件的要求没有在桥接部分上不包含氮阳离子的等效前驱体的聚合反应那么严格。因此，当聚合物前驱体的聚合反应被热引发时，需要意料之外的较低温度。根据一个实施例，聚合反应可以在环境温度下引发。
还提供一种复合体，其包括具有第一面和第二面的织物层，所述第一和第二面的每个上具有聚合物涂层；
第一聚合物层，其粘附于所述织物层的第一面上的聚合物涂层；
以及
第二聚合物层，其粘附于所述织物层的第二面上的聚合物涂层；
其中，在织物层的第一和第二面上的聚合物涂层是通过聚合包括式i和式ii任何一个的基团的聚合物前驱体形成的。
通过这种方式，可以形成具有与聚合物材料结合的织物的复合结构。聚合物材料通常为橡胶，所述橡胶包括含硅橡胶。纺织纤维可以粘附到由聚合物材料形成的软管或带上。可以用于生产增强橡胶压力软管。其它的应用包括轮胎、传送带和气垫的制造。
根据一个实施例，复合结构可以是诸如网球的运动球类。可替换地，复合结构可以是防护服的形式。
特定组合物
根据一个实施例，提供一种处理纺织纤维的方法，所述方法包括：
i.提供一种聚合物前驱体，所述聚合物前驱体包括式i的基团和反离子，所述反离子为amps或乙烯基磷酸根离子；
ii.以及(i)将所述聚合物前驱体涂覆至所述纺织纤维并且聚合所述聚合物前驱体以形成聚合物涂层，或者(ii)聚合所述聚合物前驱体并使聚合后的聚合物前驱体接触所述纺织纤维以在所述纺织纤维上形成聚合物涂层。
通常地，所述方法包括以下步骤：
i)将所述聚合物前驱体涂覆至所述纺织纤维；并且
ii)使所述聚合物前驱体聚合以在纺织纤维上产生聚合物涂层。
合适地，在式i的化合物中，j代表2，r20代表甲基，r17至r19中的一个缺失，r17至r19中的一个代表氢原子，并且r17至r19中的一个代表任选取代的r1-6烷基基团。通常地，r17至r19中的一个代表未取代的r1-6烷基基团，典型地为未取代的r3-6烷基基团。可替代地，r17至r19中的一个代表取代的r1-6烷基基团，典型地以烷氧基甲硅烷基基团取代。合适地，r17至r19中的一个代表取代的r2-4烷基基团，典型地以乙氧基甲硅烷基基团取代。
根据一个实施方案，使用包括碱性氮基团的反离子。这样的反离子能尤其有效地促进酸性染料对纺织纤维的粘附。
根据一个实施例，反离子包括磷酸根基团。这样的反离子允许织物在金属表面的尤其好的粘附。
成套部件
根据本发明的另一方面，提供一种在处理织物纤维时使用的成套部件，所述成套部件尤其是用以促进纺织纤维与聚合物材料或金属的粘合粘附，或用于在所述纺织纤维上固定染料，所述成套部件包括本文所述的任何化合物或组合物以及涂覆器装置，例如注射器，刮刀或喷雾装置。所述成套部件通常包括使用说明。
通常地，成套部件包括使用说明，例如应用的本质和引发聚合反应所需的反应条件。
在本发明的说明书和权利要求中，除非上下文另有说明，否则单数包含复数。尤其是，在使用不定冠词的情况下，除非上下文另有说明，否则本发明的描述应被理解为考虑到复数和单数。
结合本发明的特定方面、实施方式或实施例描述的特征、整数、特性、化合物、化学部分或基团应理解为适用于本文描述的任何其它方面、其它实施方式或实施例，除非与其不相容。
在本发明的说明书和权利要求中，词语“包括(comprise)”和“包含(contain)”以及这些词语的变体，例如“comprising”和”comprises”，意思为“包括但不限于”，并且不旨在(以及不会)排除其它部分、添加剂、整数或步骤。本文引用的所有文献通过引用的方式并入。
本发明将通过举例的方式进行说明。
实施例1：水性a5b.hcl(a5b，酸性染料，telonrubine)促进对位芳纶对丁腈橡胶(nitrilebutadienerubber，nbr)的粘附
10％的a5b.hcl的水性溶液是通过将a5b单体(10克)溶解在1m盐酸(32毫升，1.1当量)和水(58毫升)的混合物中而制备的。
向该溶液中加入热引发剂vazo56(0.7g)并搅拌直至完全溶解。
将对位芳纶(
将涂覆过的织物置于165℃的固化炉中10分钟。
将丁腈橡胶放置于固化后的织物上，并置于165℃的热压机中10分钟。
然后使组装的样品冷却至环境温度并根据标准方法astmd1876-08在instron3343张力计上测试抗剥离性(t-剥离测试)。
所述样品的抗剥离性测量为1540牛顿/米。
实施例2：基于溶剂的a5b促进对位芳纶与丁腈橡胶(nbr)的粘合
为了比较的目的，重复实施例1中描述的试验，但使用等效的基于溶剂的a5b体系。
为此，10％的a5b的mek(甲基乙基酮，methylethylketone)溶液通过将a5b(10克)溶解至mek(90毫升)而制备。
向该溶液中加入热引发剂过氧化二异丙苯(0.7克)并搅拌至完全溶解。
将该溶液涂覆至对位芳纶(
所述样品的抗剥离性测量为1510牛顿/米。
实施例3：水性阳离子a5s.hcl促进聚酯对乙烯丙烯二烯单体(ethylenepropylenedienemonomer，epdm)橡胶的粘合
10％的a5s.hcl水性溶液通过将a5s单体(10g)溶解至1m盐酸(22ml，1.1当量)和水(68ml)的混合物中而制备。
向该溶液中加入热引发剂vazo56(0.7g)并搅拌直至完全溶解。
将聚酯织物浸入上述溶液并在环境温度下干燥10分钟。
将涂覆过的织物置于165℃的固化炉中10分钟。
将epdm橡胶放置在固化后的织物上，并置于165℃的热压机中10分钟。
然后使组装的样品冷却至环境温度并根据标准方法astmd1876-08在instron3343张力计上测试抗剥离性(t-剥离测试)。
所述样品的抗剥离性测量为3180牛顿/米。
实施例4：基于溶剂的非阳离子a5s促进聚酯对乙烯丙烯二烯单体(ethylenepropylenedienemonomer，epdm)橡胶的粘合
为了比较的目的，重复实施例3中描述的试验，但使用等效的基于溶剂的、非阳离子的a5s体系。
为此，10％的非阳离子a5s的mek(甲基乙基酮，methylethylketone)溶液通过将非阳离子的a5b(10克)溶解至mek(90毫升)而制备。
向该溶液中加入热引发剂过氧化二异丙苯(0.7克)并搅拌至完全溶解。
将该溶液涂覆至聚酯织物，并以与实施例3中所述相同的方式与epdm橡胶粘合。
所述样品的抗剥离性测量为4640牛顿/米。
实施例3和4的比较表明，与包含等效的非阳离子化合物的基于溶剂的组合物的粘附性相比，包含式(i)或(ii)的阳离子化合物的本发明的水性组合物的粘附性得到改善。
实施例5：水性阳离子a5s.hcl的聚合反应
50％的a5s.hcl的水性溶液通过将a5s单体(10g)溶解至37％盐酸(22克，1.1当量)和水(7.8克)的混合物中而制备。
向该溶液中加入以(注册商标)
将溶液以约5℃/分钟的速率加热并监测聚合反应。
在64℃和73℃之间在3分钟的持续时间内观察到聚合反应。
为了比较的目的，用等效的基于溶剂的非阳离子a5s体系重复实验(参见下面的实施例6)。
实施例6：基于溶剂的非阳离子a5s的聚合反应
50％的非阳离子的a5s溶液通过将a5s单体(10g)溶解至甲苯(10ml)而制备。
向该溶液中加入以(注册商标)
将溶液以约5℃/分钟的速率加热并监测聚合反应。
在87℃和119℃之间在15分钟的持续时间内观察到聚合反应。
因此，与等效水性(阳离子)a5s的聚合反应相比，基于溶剂的(非阳离子)a5s的聚合反应需要更高的温度以及更长的反应时间。
实施例5和6表明了，与等效的非阳离子化合物相比，类型i(在桥连氮上具有阳离子电荷)的聚合物前驱体所需的聚合反应条件更加温和。
在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本发明所述方面的各种修改和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。尽管已经结合特定的优选实施例描述了本发明，但是应该理解，要求保护的本发明不应该不适当地限于这些特定的实施例。
实际上，对于相关领域的技术人员显而易见的所描述的实施本发明的模式的各种修改旨在落入所附权利要求书的范围内。