耐化学性的蒸发控制结构的制作方法
【专利说明】耐化学性的蒸发控制结构 发明领域
[0001] 本发明涉及漂浮在液体之上以降低从该液体蒸发的水平的耐化学性结构。该液体 可以是在小型容器或翁中，或者在较大的池、塘、或储罐中。该结构优选地是聚酰胺或氟聚 合物的发泡材料，或者可以是具有聚酰胺或氟聚合物外层的中空的或发泡的结构。这些覆 盖液体的结构可以由部分或完全覆盖该液体表面的单一的结构或者两种或更多种离散的 结构组成。在该流体含有有毒的、反应性的或腐蚀性的物质的情况下，该覆盖是尤其有用 的。一种优选的结构是处于约0. 1至36英寸的长度/直径的聚偏二氟乙烯泡沫结构（如 来自阿科玛公司（Arkema Inc)的KYNAR)。
[0002] 发明背景
[0003] 防止或减少从水体的蒸发是水保持的关键方面。通过蒸发损失的水不能被容易地 替换，并且不可供用于人类使用、不可供用于矿业、农业或工业使用。在许多情况下，水被收 集在地表水库和塘中。已经实施了许多解决方案来至少部分地覆盖这些水体的表面，由此 限制蒸发。这些解决方案已经包括浮盖物、离散的漂浮模块、以及化学品单层。这些方法中 的每一种都具有优点和缺点。浮盖物（一般是材料的单片）在覆盖表面的大百分比时是有 效的，但是难以在大型水体上操控。化学品单层是廉价的，但是在减少蒸发上不太有效，并 且可能难以与水分离。离散的漂浮元件可以用在大型水体上，易于添加和移除，但是典型地 具有有限的覆盖率。常用的漂浮元件包括中空的塑料球，经常被称为"鸟球（bird ball)"。 这些具有有限的有效性，因为球形在相邻的球之间留下间隙。除了防止蒸发之外，覆盖物可 以提供隔热性，并且还延缓有机体在水/空气界面处的生长。
[0004] 已经提出了用于这些离散的漂浮元件的许多设计以提供最大的表面覆盖率，同时 还解决了重叠（这浪费材料）的问题、以及风将这些单独元件推挤成簇的影响。若干专利 提出了新颖的、复杂的设计，包括US 3, 938, 338 (六边形的中空漂浮物）、US 8, 019, 208 (圆 形的重叠的盘）、US 8, 099, 804 (六边形或八边形的中空的棱锥形状）、US 8, 3442,352(允 许水进入下部的六边形的中空的盘）、以及US 8, 393, 486 (气动的六边形漂浮物）。
[0005] 在本领域中描述的离散的漂浮元件一般用聚烯烃（聚丙烯、高密度聚乙烯壳）制 成，并且可以在内部具有聚苯乙烯或聚氨酯泡沫用于增加浮力。还可以使用聚苯乙烯珠粒、 片材和其他形状。经常使用UV稳定剂来防止由于UV光暴露的劣化。可以加入碳黑用于改 进的抗UV性，或者加入白色颜料（像Ti0 2)来减少吸收的太阳能。
[0006] 除了在水体上使用之外，漂浮覆盖元件还用作其他液体的覆盖物，包括但不限于， 化学生产、阳极氧化浴池、镀锌浴池、电镀浴池、染色浴池、污水处理、废油、以及含有化学物 质或有毒物质的废物塘。
[0007] 环保机构，如US EPA，已经关注有害的气味、以及与从这些化学品和废物塘中的许 多的蒸发有关的危害物。
[0008]目前用作流体覆盖物的聚烯烃、聚苯乙烯、以及聚氨酯的问题是它们具有有限的 耐化学性，并且当暴露于酸、碱、氧化剂以及其他强的并且高反应性的化学品时倾向于反应 并且劣化。这些聚合物具有较差的耐UV辐射性。此外，这些聚合物是相当可燃的。
[0009] 氟聚合物、并且特别地聚偏二氟乙烯（PVDF)由于其高的耐化学性、耐气候性、耐 渗透性和抗燃性而已知。不幸地，在1. 77g/cm3的密度下，PVDF不易于漂浮在水或许多其 他流体上。聚酰胺也具有对于许多化学品的高耐受程度，尽管不与氟聚合物的一样好。在 1. 13-1. 35g/cm3的密度下，这些材料也将不能漂浮在水、或大多数其他流体上。
[0010] 已经提出了将中空的漂浮的聚偏二氟乙烯球体用于此应用，但是复杂的制造方法 以及固体PVDF的成本使得使用这些PVDF球体用作液体覆盖物是不希望的。
[0011] US 8, 277, 913和US 2012-0045603描述了自支撑的发泡氟聚合物结构。通过使用 特定的发泡技术，有可能生产出具有低于需要覆盖的流体的目标密度的密度（即对于水低 于1.0g/cm 3)的发泡的氟聚合物结构。US 2013-0108816描述了发泡的氟聚合物泡沫芯结 构。
[0012] 现在已经发现，具有氟聚合物或聚酰胺外层的浮式结构可以被用作覆盖物来解决 从工业流体浴池和化学废物塘的蒸发的问题。这些结构在宽的pH范围内对大多数化学溶 剂和腐蚀性化学品有效。本发明的结构提供了优越的耐化学性、阻燃性和耐气候性，并且将 比典型地用于这些应用的聚合物持续更长久。例如，该浮式结构可以是发泡的氟聚合物、发 泡的聚酰胺、中空的氟聚合物或聚酰胺结构一优选地发泡的中空结构、或具有氟聚合物或 聚酰胺层作为最外层的多层结构一比如聚酰胺或氟聚合物涂覆的热塑性塑料。
[0013] 除了减少从流体的蒸发，本发明的浮式结构还有助于隔热（以防止流体冷却或升 温），当将物品置于浴池中时防止飞溅，并且防止在浴池中的释放气泡的化学反应下雾。使 用发泡的结构降低了成本，因为需要更少的材料，并且增加了这些结构的柔性。
[0014] 发明概沐
[0015] 本发明涉及耐化学性的浮式结构，该浮式结构具有氟聚合物或聚酰胺作为该结构 的最外层。
[0016] 本发明进一步涉及部分或完全被覆盖的液体，其中该液体具有漂浮在其上的一种 或多种氟聚合物或聚酰胺结构。优选地该浮式结构是或者发泡的结构、涂覆的结构、或多层 结构。
[0017] 本发明进一步涉及减少从液体蒸发的方法，该方法涉及使用一种或多种漂浮聚酰 胺或氟聚合物结构来部分或完全覆盖该液体。
[0018] 附图简要说明：
[0019] 图1表示通过实例4的方法制得的结构。
[0020] 发明的详细说明
[0021] 本发明涉及具有表层（是氟聚合物或聚酰胺）并且漂浮在流体之上以防止蒸发的 一种结构或多种结构。
[0022] 除非另外指出，如在此使用的百分比是重量百分比，并且除非另外指出，分子量是 如通过GPC测量的重量平均分子量。将在本说明书中包括的美国专利通过引用结合在此。
[0023] 将通过借助聚偏二氟乙烯（PVDF)来说明本发明，然而本领域的普通技术人员将 认识到其他氟聚合物（尤其热塑性氟聚合物）、以及聚酰胺可以在本发明的实践中代替 PVDF〇
[0024] 氟聚合物
[0025] 本发明的氟聚合物包括但不限于含有至少50重量百分比的一种或多种含氟单体 的聚合物。如根据本发明使用的术语"含氟单体"是指氟化的且烯属不饱和的单体，这种单 体能够经受自由基聚合反应。根据本发明合适使用的示例性含氟单体包括但不限于：偏二 氟乙烯、氟乙烯、三氟乙烯、四氟乙烯（TFE)、乙烯-四氟乙烯和六氟丙烯（HFP)、以及它们对 应的共聚物。优选的氟聚合物是聚偏二氟乙烯均聚物或共聚物、三氟氯乙烯（CTFE)、全氟化 的乙烯-丙烯共聚物（EFEP)、乙烯-四氟乙烯（ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯（ECTFE)、四氟乙 烯和六氟丙烯的共聚物、全氟烷氧基共聚物（PFA)、聚四氟乙烯-全氟甲基乙烯醚、以及聚 四氟乙烯均聚物或共聚物。还考虑了氟代三聚物，包括如具有四氟乙烯、六氟丙烯、以及偏 二氟乙烯单体单元的那些的三聚物。
[0026] 用于泡沫形成的有用的热塑性氟聚合物包括但不限于：三氟氯乙烯（CTFE)、乙 烯-四氟乙烯（ETFE)、全氟化的乙烯-丙烯共聚物（EFEP)、乙烯-三氟氯乙烯（ECTFE)、VF 2、 四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、THV。还可以使用本质上是热塑性的氟乙烯共聚物。
[0027] 最优选地，这种氟聚合物是聚偏二氟乙烯（PVDF)。本发明的聚偏二氟乙烯（PVDF) 是PVDF均聚物、共聚物或聚合物合金。本发明的聚偏二氟乙烯聚合物包括通过聚合偏二 氟乙烯（VDF)而制成的均聚物、以及偏二氟乙烯的共聚物、三聚物以及更高聚合物，其中这 些偏二氟乙烯单元占该聚合物中所有单体单元总重量的大于51重量百分比、优选70百分 比，并且更优选地占这些单体单元总重量的大于75百分比。偏二氟乙烯的共聚物、三聚物 以及更高聚合物（在此总体上称为"共聚物"）可以通过使偏二氟乙烯与来自下组的一种或 多种单体进行反应而制成，该组由以下各项组成：氟乙烯，三氟乙烯，四氟乙烯，一种或多种 部分或完全氟化的α -烯烃如3, 3, 3-三氟-1-丙烯、1，2, 3, 3, 3-五氟丙烯、3, 3, 3, 4, 4-五 氟-1- 丁烯、以及六氟丙烯，部分氟化的烯烃六氟异丁烯，全氟化的乙烯醚如全氟甲基乙烯 醚、全氟乙基乙烯醚、全氟正丙基乙烯醚、以及全氟-2-丙氧基丙基乙烯醚，氟化的间二氧 杂环戊烯如全氟（1，3-间二氧杂环戊烯）以及全氟（2, 2-二甲基-1，3-间二氧杂环戊烯）， 烯丙基的、部分氟化的烯丙基的、或氟化的烯丙基的单体如2