包含氮丙啶化合物的含氟聚合物涂料的制作方法_2

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聚合可设及具有官能团的共聚单体。腊基可W通过催化= 聚为S嗦而"固化"。
[0051] 可被使用的含腊单体的示例包括符合W下式的其中一种的那些:
[0化2]
[0化3]
[0化4]
[0化5]
[0056] 其中L代表2至12的整数;g代表0至4的整数;k代表1或2; V代表0至6的整数;U代表1 至6的整数,虹为全氣亚烷基或二价全氣酸基团。含腊液态氣化单体的具体示例包括全氣 (8-氯基-5-甲基-3,6-二氧杂-1 -辛締)、CF2 = CFO(CF2)sCN和CF2 = CFO(CF2)30CF(CF3)CN。
[0057] 在一些实施方案中,含氣聚合物可W包括具有能通过多(甲基)丙締酸醋化合物交 联的(例如面素)官能团的共聚单体,如在7323514中所描述的。所述多-(甲基)丙締酸醋交 联剂通常包含至少两个(甲基)丙締酸醋基团。代表性化合物包括与如随后将描述的可用于 通过迈克尔加成制备聚氮丙晚化合物的多(甲基)丙締酸醋化合物相同的化合物。
[0058] 含水乳液聚合可用于制备多种氣聚合物,其包括具有全氣化主链的全氣聚合物W 及部分氣化的氣聚合物。含水乳液聚合可产生可烙融加工的含氣聚合物W及不易烙融加工 的那些含氣聚合物,如例如聚四氣乙締和所谓的改性聚四氣乙締。所述聚合方法还可产生 可被固化W制成氣弹性体W及含氣热塑料的含氣聚合物。含氣热塑料通常为具有确切的、 明显的烙点的含氣聚合物,其烙点通常在60至320°C或100与320°C之间的范围内。因此,它 们具有相当大的结晶相。用于制备含氣弹性体的含氣聚合物通常是无定形的,和/或具有可 忽略量的结晶,使得运些含氣聚合物没有或几乎没有可辨别的烙点。可商购获得的含氣聚 合物弹性体的玻璃化转变溫度(Tg)通常在室溫至约-40°C的范围内。
[0化9] 在一些实施方案中,热塑性含氣聚合物的烙体溫度在约200°C至约280°C、29(rC、 300°C、或325°C的范围内。在该实施方案中,烙体溫度可W为至少210°C、215°C、22(rC、或 225°C。在其他实施方案中,烙体溫度在约110°C至约180°C的范围内。在该实施方案中,烙体 溫度可W为至少低于125°C、130°C、135°C、或140°C。含氣聚合物的烙体溫度是与干燥涂层 可W被热层压到另一种热塑性材料,如(例如EVA)封装材料和/或(例如,PET)聚合物基底膜 (例如光伏电池)的溫度相关的。在一些实施方案中,将烙体溫度低于130°CrC、或125°C、或 120°C的含氣聚合物与烙体溫度高于130°C、140°C、150°C、160°C的含氣聚合物共混。在其他 实施方案中,将烙体溫度低于130°C、或125°C、或120°C的含氣聚合物与烙体溫度高于200 °C、250°C、或300°C的含氣聚合物共混。此类共混物可提供相对低的热层压溫度W及良好的 机械性能和耐久性。
[0060] 分散在含水稀释剂中的含氣聚合物是成膜性聚合物。合适的聚合物胶乳及其制备 方法是本领域公知的,并且许多可W商购获得。通常,但非必要,在含氣聚合物胶乳中的粒 子的形状基本上为球形。聚合物屯、可包含一种或多种水不溶性聚合物,但运不是必要条件。 可用的聚合物粒度包括胶乳和其他分散体或乳液的典型聚合物粒度。典型的聚合物粒度在 约0.01微米(IOnm)至100微米的范围内。在一些实施方案中,平均粒度为至少20nm、30nm、 40nm、50nm或60nm。在一些实施方案中,含氣聚合物的平均粒度不大于300纳米、250纳米、 200纳米、100纳米或75纳米。在约Inm至IOOnm范围内的粒子通常被称为"纳米粒子",而那些 在约200nm(0.2微米)至约2微米的粒子通常被称为"微粒"。然而,许多聚合物胶乳的尺寸在 运些范围的中间,例如约50nm至约500nm。
[0061] 在一些实施方案中,涂料组合物(例如,可用作底漆的)不含无机纳米粒子或包含 相对小浓度的无机纳米粒子(例如作为增稠剂)。在该实施方案中,含氣聚合物的总浓度可 为干燥的涂料组合物的总重量的至少90固体重量%、91固体重量%、92固体重量%、93固体 重量%、94固体重量%、95固体重量%、96固体重量%、97固体重量%、98固体重量%、或99 固体重量%。在其他实施方案中,涂料组合物(例如可用于光伏模块的背侧涂层或光学显示 装置的表面涂层的)包括一种或多种含氣聚合物,一种或多种氮丙晚化合物(其反应产物), W及较高浓度的无机纳米粒子。在此类实施方案中,涂料组合物可包含小于90固体重量% 的含氣聚合物。随着纳米粒子浓度的增加,含氣聚合物的浓度降低。含氣聚合物涂料组合物 通常包含量为干燥的涂料组合物的至少15固体重量%、16固体重量%、17固体重量%、18固 体重量%、19固体重量%、或20固体重量%的一种或多种含氣聚合物。在一些实施方案中, 含氣聚合物的量为干燥的涂料组合物的至少20重量%、25重量%、或30重量%,并且在一些 实施方案中为干燥的涂料组合物的至少35重量%或40重量%。在一些实施方案中,含氣聚 合物的量不大于干燥的涂料组合物的80重量%、70重量%、或60重量%。
[0062] 在一些实施方案中,含氣聚合物涂料组合物包含一种或多种氮丙晚化合物,其通 常W涂料组合物的至少0.1固体重量%、0.2固体重量%、0.3固体重量%、0.4固体重量%、 或0.5固体重量%至最多1固体重量%、2固体重量%、或3固体重量%的总量存在。干燥的含 氣聚合物涂层包含此类氮丙晚化合物的反应产物。此类反应产物通常包含开环氮丙晚连接 键,或称为酷胺连接键,其特征在于存在-NH。在运样低的浓度下,含氣聚合物的官能团与氮 丙晚化合物之间发生的任何交联通常不会导致机械性能的明显改善。然而,运样的低浓度 可在粘附方面提供显著的改善,特别是对聚合物基底,如PET。在其他实施方案中,使用较高 浓度的氮丙晚化合物。例如,氮丙晚化合物或其反应产物的浓度可在涂料组合物的固体的 至多5重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%或30重量%的范围内。更高的浓度 通常用于其中使用较高浓度的无机纳米粒子并且氮丙晚化合物用于与所述无机纳米粒子 反应的实施方案。例如,氮丙晚烷氧基硅烷化合物的烷氧基娃烷基团可W与存在于无机纳 米粒子上的径基基团发生反应;而氮丙晚基团可W提高与基底的粘附性。在一些实施方案 中,Wl:4至4:1、或1:3至3:1、或1:2至2:1、或约1:1的重量比使用包括至少两个氮丙晚基团 的至少一种氮丙晚化合物与至少一种氮丙晚烷氧基硅烷化合物的组合。
[0063] 在一些实施方案中,所述氮丙晚化合物包含至少两个氮丙晚基团。氮丙晚化合物 可包含3、4、5、6个或大于6个氮丙晚基团。氮丙晚化合物可由W下结构表示:
[0064]
[0065] 其中R为具有Y化合价的忍部分;
[0066] L为化学键、二价原子或二价连接基团;
[0067] 化、R2、R3和R4独立地为氨或&-C4烷基(例如甲基);并且
[0068] Y通常为2、3或更大。
[0069] 在一些实施方案中,R为-S化-。在一些实施方案中,R-L是多(甲基)丙締酸醋化合 物的残基。在一些实施方案中,L是C1-C4亚烷基,其任选被一个或多个(例如邻接或侧接)氧 原子取代,由此形成酸键或醋键。在典型的实施方案中,扣为甲基并且化、化和R4为氨。
[0070] 代表性的氮丙晚化合物包括S径甲基丙烷S-[e-(N-氮丙晚基)-丙酸醋、2,2-双 径甲基下醇S[3-(l-氮丙晚)丙酸醋];1-(氮丙晚-2-基)-2-氧杂下-3-締;W及4-(氮丙晚-2-基)-下-1-締;W及5-(氮丙晚-2-基)-戊-1-締。
[0071] 在一些实施方案中,聚氮丙晚化合物可W通过使二乙締基讽与亚烷基(例如亚乙 基)亚胺反应来制备,如US3,235,544中所描述的。一种代表性的化合物是二(2-亚丙基亚胺
乙基)硕*ni、i 了巧^三*
[0072]
[0073] 聚氮丙晚化合物可经由多(甲基)丙締酸醋化合物与(例如C1-C4烷基)氮丙晚如2-甲基氮丙晚(也称为2-甲基乙撑亚胺)的迈克尔加成制备。合适的多(甲基)丙締酸醋化合物 包含至少两个并在一些实施方案中至少3个、4个、5个、或6个(甲基)丙締酸醋官能团。代表 性的多(甲基)丙締酸醋化合物通常包含至少两个(甲基)丙締酸醋基团,包括例如己二醇丙 締酸醋化〇04)三(甲基)丙締酸季戊四醇醋、四(甲基)丙締酸季戊四醇醋、立径甲基丙烷立 (甲基丙締酸醋)、五(甲基)丙締酸二戊赤薛醇、六(甲基)丙締酸二戊赤薛醇醋、乙氧基化= 径甲基丙烷=(甲基)丙締酸醋、=(甲基)丙締酸甘油醋、=(甲基)丙締酸丙氧基化季戊四 醇醋和四(甲基)丙締酸二(立径甲基丙烷)醋。在此类反应中,每个(甲基)丙締酸醋基团提 供了用于加成氮丙晚基团的位点。因此,R-L是多(甲基)丙締酸醋化合物的残基(即,可识别 部分)。可W经由迈克尔加成来制备的一些代表性聚氮丙晚化合物如下:
[0076] 在一些实施方案中,聚氮丙晚化合物缺乏可水解(例如连接)基团,诸如含有醋基 的连接基团。一种代表性化合物如下:
[00
[00
[0077]
[0078] 该化合物的合成在代理人案卷号7439抓S002,2013年11月7日共同提交的题为"包 含氮丙晚化合物和非氣化聚合物的含氣聚合物涂料(FLUR0P0LYMER COATINGS COMPRISING AZIRIDI肥 COMPOUND AND NON-化UORINATED POLYM邸r 中有所描述。
[0079] 在一些实施方案中,聚氮丙晚化合物可包含氧化締重复单元,如氧化乙締重复单 元。环氧烧(例如环氧乙烧)重复单元数通常为至少2或3,并且通常不大于约20。在一些实施 方案中,环氧烧(例如环氧乙烧)重复单元数平均为约6、7、8或9。该类型的一个代表如下。
[0080]
[00川其中R '独立地为氨或打-C4烷基;
[0082] R"为氨或打-C4烷基(例如甲基);
[0083] X、y和Z独立地为至少1;并且
[0084] M为化学键、二价原子或二价连接基团;
[00化]在一些实施方案中,x+y+z的总和为至少3、4、5或6。此外,x+y+z的总和通常不大于 20。在一些实施方案中,M为共价键或C1-C4亚烷基。
[0086] 其它包含氧化締重复单元的氮丙晚化合物描述于美国专利8,017,666中;该文献 W引入方式并入本文。
[0087] 上述聚氮丙晚化合物在所述化合物被加入到涂料组合物中时包含至少两个氮丙 晚基团。在其他实施方案中,聚氮丙晚化合物在所述化合物被加入到涂料组合物中时不包 含两个氮丙晚基团,其仍原位形成聚氮丙晚。例如,包含单个氮丙晚基团和单个(甲基)丙締 酸醋基团的化合物可通过(甲基)丙締酸醋基团的反应形成二聚体或低聚化,从而形成聚氮 丙晚(即二氮丙晚)化合物。
[0088] 在其它实施方案中,氮丙晚化合物为氮丙晚烷氧基硅烷化合物,也被称为氮丙晚 基硅氧烷。此类化合物是已知,例如来自US3,243,429;该文献W引用方式并入本文。氮丙晚 烷氧基娃焼化合物可W具有W下通式结构:
[0089]
[0090] 其中R"为氨或C1-C4烷基(例如甲基);
[0091] X为化学键、二价原子或二价连接基团;
[0092] n为0、1
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