包含氮丙啶化合物的含氟聚合物涂料的制作方法
【专利说明】包含氮丙暗化合物的含氣聚合物涂料
【发明内容】
[0001 ]在一个实施方案中，描述了一种含氣聚合物涂料组合物，其包含含水液体介质、分 散在含水液体介质中的含氣聚合物粒子，和至少一种氮丙晚化合物。所述氮丙晚化合物包 含至少两个氮丙晚基团（即聚氮丙晚)或至少一个氮丙晚基团和至少一个烷氧基娃烷基团。
[0002] 在另一个实施方案中，描述了一种制品，其包括基底，其中所述基底的表面包含涂 层，所述涂层包含含氣聚合物粒子；W及包含至少两个氮丙晚基团、或至少一个氮丙晚基团 和至少一个烷氧基娃烷基团的至少一种氮丙晚化合物的反应产物。所述涂层可W被用作用 于将非氣化基底粘结到含氣聚合物膜和/或涂层的底漆，所述膜和/或涂层可用作（例如外 暴露的)表面层。
[0003] 在一些实施方案中，所述制品可W是光伏模块的（例如，背侧)膜。
【附图说明】
[0004] 图1为光伏电池的示意性横截面图；
[0005] 图2为光伏电池背板的另一实施方案的示意性横截面图；
[0006] 图3为如本文所述的包含涂层的基底的示意性横截面图；并且
[0007] 图4为如本文所述的包含底漆和涂层的基底的示意性横截面图。
【具体实施方式】
[000引 W下定义适用于整个说明书和权利要求书。
[0009] 术语"水性"是指涂料的液体包含至少50重量％、60重量％、70重量％、或80重量％ 的水。其可包含更高量的水，诸如例如至少85重量％、90重量％、95重量％或甚至至少99重 量％的水或更多。含水液体介质可W使得所述含水液体介质形成单相的量包含水与一种或 多种水溶性有机助溶剂的混合物。水溶性有机助溶剂的示例包括甲醇、乙醇、异丙醇、2-甲 氧基乙醇、3-甲氧基丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、四氨巧喃，W及酬或醋溶剂。有机助溶剂的量 通常不超过所述涂料组合物的总液体的50重量％、40重量％、30重量％、20重量％、或15重 量％。本文所述的含水含氣聚合物涂料组合物通常包含至少15重量％，并且通常不大于约 80重量％的含水液体介质。在一些实施方案中，含氣聚合物含水涂料包含不超过70重量％、 60重量％、50重量％、或40重量％的含水液体介质。
[0010] 术语"纳米粒子"是指具有小于或等于约100纳米(nm)的平均粒度的粒子。
[0011] "干燥的"涂层是已经由包括液体载体（即，水和任选的助溶剂）的涂料组合物施加 的涂层，并且液体载体已通过例如蒸发被基本上完全移除。干燥的涂层也可被固化（即，交 联），所述固化为在例如蒸发过程中含氣聚合物的反应性官能团与氮丙晚化合物之间反应 的结果。固化的速率和程度通常可通过在干燥期间或之后加热涂料组合物来增强。
[001^ 术语"液体'意指在25°C的溫度和101kPa(l个大气压)的压力下的液体。
[0013] 本文所述的含水涂料组合物包含至少一种含氣聚合物。
[0014] 含氣聚合物包含多个碳-氣键，并且通常由至少一种氣化单体制备。可聚合的氣化 单体的示例包括氣代締控如四氣乙締(TFE)，S氣氯乙締(CTFE)，六氣丙締化FP)，I-氣乙 締，或称为乙締基氣(VF); 1，1-二氣乙締，或称为偏二氣乙締(VDF，VF 2);部分或完全氣化 的締丙基酸;和部分或完全氣化的乙締基酸。聚合还可包含非氣化单体，如乙締，丙締，和非 氣化乙締基酸。
[0015] 氣化的乙締基酸单体包括对应于下式的那些：
[0016]
[0017]其中Rf表示可包含一个或多个氧原子的全氣化脂族基团。在一些实施方案中，全 氣乙締基酸对应W下通式：
[001 引
[0019] 其中Rf和R'f是不同的具有2至6个碳原子的直链或支链全氣亚烷基基团，m和n独立 地为0至10,并且R"f为具有1至6个碳原子的全氣烷基基团。根据上式的全氣乙締基酸的示 例包括全氣-2-丙氧基丙基乙締基酸(PPVE-2)、全氣-3-甲氧基-正丙基乙締基酸、全氣-2-甲氧基-乙基乙締基酸、全氣甲基乙締基酸(PMVE)、全氣正丙基乙締基酸(PPVE-I)和CF3-(CF2)广 O-CF (CF3) -CF2-0-CF (CF3) -CF2-0-CF = CF2。
[0020] 可被值用的氣化締丙基酸的示例包括与下列通式相对应的那些：
[0021]
[0022] 其中Rf表示可包含一个或多个氧原子的全氣化脂族基团。
[0023] 含氣聚合物的氣含量通常为含氣聚合物的至少60重量％、65重量％、66重量％、67 重量％、68重量％、69重量％、或70重量％，并且通常不大于77重量％。在一些实施方案中， 涂料组合物在不存在非氣化聚合物粘合剂的情况下包含一种或多种含氣聚合物。在此类实 施方案中，涂料组合物的非溶剂有机部分(即除无机纳米粒子外的总非含水组合物)也具有 刚刚描述的范围内的氣含量。然而，由于包含氮丙晚化合物，因此有机部分的氣含量比含氣 聚合物(一种或多种)的略低。
[0024] 含水含氣聚合物涂层组合物优选包含水性含氣聚合物，例如如在US2011/0034604 中所述的衍生自至少一种氣化单体和引发剂的含水乳液聚合的含氣聚合物;所述专利文献 W引用方式并入本文。水性含氣聚合物通常包含小浓度的极性官能团，所述极性官能团包 括径基和簇酸醋基团。例如，将亚横酸盐如全氣下基亚横酸锭作为引发剂体系的一部分使 用，可产生运样的极性基团。
[00巧]在一些实施方案中，含氣聚合物包含至少约0.01摩尔％、0.02摩尔％、0.03摩 尔％、0.04摩尔％、或0.05摩尔％，最多至0.1摩尔％的极性官能团，所述极性官能团包括径 基和/或簇酸醋基团。推测此类径基和/或簇酸醋基团与聚氮丙晚化合物的氮丙晚基团交 联。
[0026] 所述涂料组合物包含如本文所述的一种类型的含氣聚合物的含氣聚合物含水胶 乳分散体或各种含氣聚合物的共混物。
[0027] 在一些实施方案中，含氣聚合物是氣化单体如聚四氣乙締的均聚物。在一些实施 方案中，含氣聚合物为两种或更多种氣化单体的共聚物。在其它实施方案中，含氣聚合物是 一种或多种氣化单体和至少一种非氣化单体的共聚物。例如，含氣聚合物可W是WE和乙締 的共聚物;或TFE、六氣丙締化FP)和乙締的共聚物。
[00%]在一些实施方案中，涂料组合物包含具有衍生自T阳和/或CT阳的单体(例如重复） 单元和衍生自非氣化或氣化乙締基酸的单体单元的含氣聚合物，或者由所述含氣聚合物组 成。在一些实施方案中，TFE和/或CTFE的摩尔量为含氣聚合物的至少55摩尔％、60摩尔％、 65摩尔％或70摩尔％。运种类型的含氣聚合物可W基本上不含衍生自乙締基氣(VF)和/或 偏二氣乙締(VDF，VF2)的单体单元。
[0029] 在一些实施方案中，涂料组合物的含氣聚合物包含至少5摩尔％、10摩尔％、15摩 尔％、20摩尔％、25摩尔％、30摩尔％、或35摩尔％的衍生自非氣化乙締基酸单体的单体单 元。运种类型的可商购获得的含氣聚合物是基于水的氣乙締乙締基酸共聚物，其可W商品 名"Lumiflon ZBF500-1"购自中国大连的振邦有限公司（Zhenbang Co. (Dalian,Qiina)))。
[0030] 在一些实施方案中，可用于本发明中的含氣聚合物包含衍生自乙締基氣(VF)和/ 或偏二氣乙締(VDF，VF2)的单体(例如，重复)单元。在一些实施方案中，含氣聚合物是衍生 自VF和/或偏二氣乙締的均聚物。在其它实施方案中，含氣聚合物是VF和/或VDF与至少一种 其它共聚单体的共聚物。
[0031 ] 共聚物的偏二氣乙締摩尔量通常为至少30摩尔％或35摩尔％，并通常不大于60摩 尔％。在一些实施方案中，偏二氣乙締的摩尔量不超过50摩尔％。在一些实施方案中，含氣 聚合物是由单体四氣乙締(TFE)、六氣丙締化FP)和偏二氣乙締(VDF、VF2)形成的共聚物。此 类单体的结构如下所示：
[0032] TFE：CF2 = CF2
[0033] VDF：CH2 = CF2
[0034] HFP ：CF2 = CF-CFs
[0035] 含氣聚合物可包含W不同摩尔量衍生自运=种具体单体的单体（例如，重复）单 元，或者由所述单体(例如，重复)单元组成。此类含氣聚合物可具有通式：
[0036]
[0037] 其中x、y和zW摩尔百分比表示。
[0038] 对于一些实施的热塑性含氣聚合物，x(即TFE)大于零，并且通常为含氣聚合物的 至少20摩尔％、25摩尔％、或30摩尔％。在一些实施方案中，X不大于60摩尔％或55摩尔％。 在其他实施方案中，X不大于50摩尔％ ^的（即HFP)的摩尔量通常为至少5摩尔％、6摩尔％、 7摩尔％、8摩尔％、9摩尔％、或10摩尔％，并且小于约15摩尔％。在一些实施方案中，Z(即 VDF)的摩尔量为至少30摩尔％或35摩尔％，并且通常不大于60摩尔％。在一些实施方案中， y不大于50摩尔％。
[0039] 在一些实施方案中，涂料组合物包含具有衍生自四氣乙締（"TFE")，六氣丙締 化FP)和偏二氣乙締 (VDF，VF2)的单体(例如，重复)单元的含氣聚合物。此类可商购获得的 含氣聚合物的示例是W商品名Dyneon? Fluoroplastic THV? 200;Dyneon? Fluoroplastic THV? 300；Dyneon? Fluoroplastic THV? 400；Dyneon? Fluoroplastic THV? 500; W及Dyneon? Fluoroplastic THV? 800从3M公司获得的，运些含氣聚合物描述 于US 7,323,514中。
[0040] 在其他实施方案中，含氣聚合物由单体乙締基氣(VF)和/或偏二氣乙締（"VDF"， "VF2")形成，使得其量大于含氣聚合物的55摩尔％、60摩尔％、65摩尔％、或70摩尔％。运种 类型的代表性含氣聚合物是可W商品名从宾夕法尼亚州费城的阿科玛公司（Arkema Inc. Philadelphia)商购获得的。
[0041] 在一些实施方案中，含氣聚合物缺乏衍生自固化位点单体的引入的反应性官能团 (即除簇酸醋或径基官能团W外的官能团）。在其他实施方案中，含氣聚合物包含衍生自固 化位点单体的引入的反应性官能团。
[0042] 含氣聚合物的含水乳液聚合可设及具有官能团，例如能够参与过氧化物固化反应 的基团的共聚单体。此类官能团包括面素，诸如化或I。
[0043] 可列于本文的此类共聚单体的具体示例包括
[0044] (a)具有下式的漠代或舰代(全)氣烷基-(全)氣乙締基酸：
[0045]
[0046] 其中各X可相同或不同，并且表示H或F，Z为化或I ,Rf为(全)氣Ci-Ci2亚烷基，其可 任选地包含氯和/或酸氧原子;例如：
穿；W及
[0047] (b)包含漠或舰的氣代締控，如具有下式的那些：
[004引
[0049] 其中各X独立地表示H或F，Z '为化或I，Rf'为全氣Ci-Ci2亚烷基，其任选地含有氯原 子并且r为0或1;例如:漠代=氣乙締，4-漠全氣下締-1等;或漠氣締控，如1-漠-2，2-二氣乙 締和4-漠-3,3,4,4-四氣下締-1。
[0050] 含氣聚合物的含水乳液