成膜配制品及其组合物

文档序号:639112 发布日期:2021-05-11 浏览:21次 >En<

阅读说明:本技术 成膜配制品及其组合物 (Film-forming formulations and compositions thereof ) 是由 道格拉斯·E·穆恩 于 2019-07-19 设计创作,主要内容包括:提供了一种成膜配制品,其包括磷酸与张力环烷氧基硅烷的反应产物。所述磷酸和所述张力环烷氧基硅烷以0.9-3.3:1的分子比存在。所述膜配制品还包括水性溶剂。还提供了一种脱模涂覆组合物,其包括所述成膜配制品、反应性脱模剂、基质和水性溶剂。(A film-forming formulation is provided that includes the reaction product of phosphoric acid and a strained ring alkoxysilane. The phosphoric acid and the strained ring alkoxysilane are present in a molecular ratio of 0.9 to 3.3: 1. The film formulation also includes an aqueous solvent. Also provided is a release coating composition comprising the film-forming formulation, a reactive release agent, a matrix, and an aqueous solvent.)

成膜配制品及其组合物

相关申请

本申请要求2019年7月18日提交的美国非临时申请序列号16/515,746的优先权权益;进而要求2018年7月19日提交的美国临时申请序列号62/700,467的优先权;将其内容通过引用特此结合。

技术领域

本发明总体上涉及可用于各种各样的应用(包括与各种基材的粘附)的树脂反应产物;并且特别地涉及在水性溶剂中磷酸与张力环烷氧基硅烷的反应产物的成膜配制品,以及含有该成膜配制品的脱模涂覆组合物。

背景技术

包含有机树脂的涂覆组合物被广泛使用。存在无数的通过将一种或多种成膜树脂溶解在有机溶剂中或通过将各种乳化的成膜树脂共混在半水性或完全水性的“介质”中生产的组合物。环氧丙氧基官能的成膜剂在过去一个世纪中已被用作许多成膜树脂体系和配制品的反应性部分持续数十年。环氧丙氧基官能的成膜剂已被用于积极地赋予包括铁、钢、铝、玻璃、塑料等的各种各样的基材很多属性。

不幸地,许多现有技术的环氧丙氧基官能的成膜剂具有处理问题。因此,需要不是内分泌干扰物并且避免包含对环境有害的有害溶剂的成膜配制品及其组合物。此外,许多现有技术的环氧丙氧基官能的成膜剂需要聚合。聚合需要大量的能量输入,因为其利用反应设备、热量、催化剂、冷凝,并且进一步需要回收潜在有害的副产物。由于大量的能量输入要求和潜在有害的副产物的产生,聚合进一步加重了与许多现有技术的环氧丙氧基官能的成膜剂有关的对人类健康和环境二者的危害。因此,高度希望的是避免对人类健康和环境的这些危害的成膜配制品及其组合物。

使用磷酸作为环氧丙氧基官能的成膜剂的改性剂是众所周知的,并且在过去的一个世纪中在数十年中已经被广泛使用。磷酸已被用作基于溶剂的“环氧”和“环氧-酚醛”涂覆组合物的催化剂,这些涂覆组合物包括但不限于用于管(用于输送材料)的内部和/或外部涂料、罐外部涂料和罐内部涂料。此类基于溶剂的“环氧”和“环氧酚醛”涂覆组合物也对环境和人类健康有害,因为它们经常含有或自身是内分泌干扰物(环氧和苯酚前体二者)。

美国专利号4,801,628(Ashing等人)公开了环氧树脂的非水可分散的、环氧乙烷脱官能化的醚化的磷酸酯,其用作拉制和压薄的啤酒和饮料容器的清漆(透明)或白色瓷釉。在含有丁基溶纤剂和/或丁醇的水溶性溶剂基质中制备“环氧乙烷”(缩水甘油基)树脂的磷酸反应产物。所用的环氧乙烷树脂是双酚A的二缩水甘油基醚(DGEBA)或DGEBA与双酚A(BPA)的反应产物。DGEBA和BPA二者都是已知的内分泌干扰物。

考虑到现有技术的状态,存在对于避免使用过量溶剂和产生对环境有害的有害副产物并且进一步避免使用内分泌干扰材料的成膜配制品的未满足的需求。进一步存在对于掺入此种膜配制品的涂覆组合物的需求。

发明内容

提供了一种成膜配制品,其包括磷酸与张力环烷氧基硅烷的反应产物。该磷酸和该张力环烷氧基硅烷以0.9-3.3:1的分子比存在。该膜配制品还包括水性溶剂。

还提供了一种脱模涂覆组合物,其包括本发明的成膜配制品、反应性脱模剂、基质(base)和水性溶剂。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅是示例性的,并且决不旨在限制本发明的范围、其应用或用途(其可以变化)。关于本文中包括的非限制性定义和术语来描述本发明。这些定义和术语不旨在起限制本发明的范围或实践的作用,而是仅出于说明性和描述性目的呈现。

本发明具有作为成膜配制品的实用性,该成膜配制品避免使用过量的溶剂、内分泌干扰物,并且避免产生对人类健康和环境有害的副产物。本发明的配制品使用磷酸作为“种子”或“中心”,其用作张力环烷氧基硅烷的反应物,该反应物可以在环境大气条件下在水性溶剂中反应以便形成成膜反应产物。相对于张力环烷氧基硅烷的磷酸的化学计量的变化提供了配制灵活性。反应产物是极其储存稳定的,并且在与其他功能性材料混合时可调节,提供了产生展现出大范围的物理特性的各种各样的成膜配制品的能力。这种可调性允许灵活地产生具有针对各种特定材料和基材的物理特性的本发明的成膜配制品的实施例。本发明还具有作为掺入本发明的成膜配制品的脱模涂覆组合物的实用性。

应当理解,在其中提供值的范围的情况中,该范围旨在不仅涵盖该范围的端点值,而且还涵盖该范围的中间值,如明确包括在该范围内并且通过该范围内的末尾有效数字改变。举例来说,所列举的从1至4的范围旨在包括1-2、1-3、2-4、3-4和1-4。

在至少一个实施例中,本发明的成膜配制品包括磷酸与张力环烷氧基硅烷(其中γ-环氧丙氧基三烷氧基硅烷表示本文中有效的此类硅烷的子集,这些硅烷在环境大气条件下在水性溶剂中反应)的反应产物并且避免使用过量的溶剂、内分泌干扰物并且避免产生对人类健康和环境有害的副产物。应了解的是,磷酸和张力环烷氧基硅烷以0.9-3.3:1的分子比存在。进一步应了解的是,磷酸相对于张力环烷氧基硅烷的分子比的变化提供了灵活性,允许相对于各种目标基材和材料调整本发明的配制品以实现所希望的物理特性。通过非限制性实例,本发明的成膜配制品的实施例具有作为用于弹性体和其他模制介质的脱模组合物中的基础材料的特殊实用性。应了解的是,本发明的配制品具有在3.0与8.0之间的pH。还应了解的是,在3.0至8.0范围内调节配制品pH提供了另一种可调性模式。进一步应了解的是,还可以通过改变张力环烷氧基硅烷的烷氧基的类型来提供本发明的成膜配制品的另一种可调性模式。在本文中有效的张力环烷氧基硅烷是具有式(I)的典型地具有小于4,000道尔顿的平均分子量的单体或低聚物:

(OCH2CH)-R1-X-R2-Si-(R3)a(OR4)3-a (I)

其中R1是C1-C4烷基、芳族基团、杂芳族基团,或与(OCH2CH)一起形成(OC6H9);X不存在或是氧,R2是C2-C6烷基、芳族基团或杂芳族基团;R3在每次出现时独立地是C1-C6烷基,a是0至2的整数包括端值;R4在每次出现时独立地是C1-C6烷基或(C1-C4烷基)-O-(C1-C4烷基),其中烷基醚基团不一定是相同的。应了解的是,如本文所用的烷基是直链、支链或环状的,前提是环状烷基是C4-C6。在本文中有效的张力环烷氧基硅烷说明性地包括2-(3,4环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、及其组合。

在至少一个实施例中,本发明的成膜配制品的磷酸和张力环烷氧基硅烷以3:1的分子比存在。在至少一个优选的实施例中,当以3:1的分子比存在时,磷酸以配制品总重量的从20至40重量百分比存在,并且张力环烷氧基硅烷以配制品总重量的从60至80重量百分比存在。在另一个优选的实施例中,当以3:1的分子比存在时,磷酸以配制品总重量的从25至35重量百分比存在,并且张力环烷氧基硅烷以配制品总重量的从65至75重量百分比存在。

在至少一个实施例中,本发明的成膜配制品的磷酸和张力环烷氧基硅烷以3:2的分子比存在。在至少一个优选的实施例中,当以3:2的分子比存在时,磷酸以配制品总重量的从10至25重量百分比存在,并且张力环烷氧基硅烷以配制品总重量的从70至90重量百分比存在。在另一个优选的实施例中,当以3:2的分子比存在时,磷酸以配制品总重量的从15至20重量百分比存在,并且张力环烷氧基硅烷以配制品总重量的从75至85重量百分比存在。

在至少一个实施例中,本发明的成膜配制品的磷酸和张力环烷氧基硅烷以3:3的分子比存在。在至少一个优选的实施例中,当以3:3的分子比存在时,磷酸以配制品总重量的从5至20重量百分比存在,并且张力环烷氧基硅烷以配制品总重量的从80至95重量百分比存在。在另一个优选的实施例中,当以3:3的分子比存在时,磷酸以配制品总重量的从10至15重量百分比存在,并且张力环烷氧基硅烷以配制品总重量的从85至90重量百分比存在。

诸位发明人已经发现单官能环氧丙氧基官能的烷氧基硅烷与磷的反应产物克服现有技术的环氧丙氧基成膜配制品和体系的许多缺点的用途。通过非限制性实例,已经发现,相对于现有技术,在不使用过量溶剂、内分泌干扰材料并且不产生有害副产物的情况下,形成了本发明的膜配制品的反应产物。这具有减少本发明的成膜配制品中这些有害材料(对人类健康和环境均有害的材料)的产生和存在的益处。在至少一个实施例中,将反应产物浓缩至大于配制品总重量的2.4重量百分比的总非挥发物含量。在至少一个优选的实施例中,将反应产物浓缩至大于配制品总重量的15重量百分比的总非挥发物含量。在还另一个优选的实施例中,将反应产物浓缩至大于配制品总重量的30重量百分比的总非挥发物含量。

还提供了一种脱模涂覆组合物。在至少一个本发明的实施例中,脱模涂覆组合物包括本发明的成膜配制品、反应性脱模剂、基质和水性溶剂。在至少一个实施例中,涂覆组合物具有在3.0与8.0之间的pH。在本发明的脱模涂覆组合物的至少一个实施例中,第一数量的磷酸和张力环烷氧基硅烷以3:2的分子比存在,并且该第一数量的反应产物以组合物总重量的从1.0至2.5重量百分比存在。在另一个本发明的实施例中,该第一数量的反应产物以组合物总重量的从1.5至2.0重量百分比存在。在至少一个本发明的实施例中,除该第一数量外,脱模涂覆组合物还具有第二数量的磷酸和张力环烷氧基硅烷(以3:3的分子比存在),其中该第二数量的反应产物以组合物总重量的从1.0至2.5重量百分比存在。在另一个实施例中,该第二数量的反应产物以组合物总重量的从1.5至2.0重量百分比存在。

在至少一个实施例中,提供了一种反应性脱模剂,并且该反应性脱模剂以配制品总重量的从1.5至2.0重量百分比存在。在至少一个本发明的实施例中,反应性脱模剂是单环氧化物官能的脱模剂。应了解的是,本发明的脱模涂覆组合物在一些应用中起半永久脱模剂的作用。在本发明的上下文中,半永久旨在限定本发明的脱模涂覆组合物的涂层,这些涂层施加到模具表面上并且每次施加提供多于一次的脱模。

在至少一个本发明的实施例中,使反应产物老化12与36个月之间。在另一个本发明的实施例中,使反应产物老化18至24个月。应了解的是,经老化的反应产物使本发明的脱模涂覆组合物是极其储存稳定的。

在至少一个本发明的实施例中,本发明的脱模涂覆组合物包括乳化剂、催化剂、抗微生物剂、填充剂、颜料、染料、润湿剂、表面活性剂、增稠剂、触变剂、干燥剂、抗结皮剂或其组合中的至少一种。

在本发明的一些发明实施例中有效的触变剂说明性地包括气相二氧化硅、有机粘土、无机粘土和沉淀二氧化硅。多官能醇通常用于增强触变特性。

在本发明中有效的填充剂说明性地包括滑石粉、云母、三水合氧化铝、硫酸钙、碳酸钙、硫酸镁、碳酸镁、硫酸钡和微球。

在本发明的一些发明实施例中提供了干燥剂添加剂,以调节配制品的干燥速度。在本发明的一些发明实施例中有效的干燥剂说明性地包括过渡金属羧酸盐(对于该过渡金属羧酸盐,中链至长链直链或支链羧酸-最常见地2-乙基己酸-或各种环烷酸用作配体),及其组合。过渡金属典型地包括钴、锆和锰;并且通常在印刷工业中用作干燥促进剂。

关于以下非限制性实例进一步说明本发明:

实例1

将对比脱模涂覆组合物相对于含有相同反应性脱模剂的本发明脱模组合物进行比较。对比脱模涂覆组合物由87总重量百分比的去离子水、11总重量百分比的3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(已在酸化水中被醇解)和2总重量百分比的单环氧化物官能的聚二甲基硅氧烷乳化聚合物构成。除了相对于3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷3倍化学计量量的磷酸代替相同重量的水以外,本发明的脱模组合物与对比脱模涂覆组合物相同。

由100份3份氧化锌、30份炭黑、3份乙烯/丙烯酸弹性体和3份有机过氧化物模制的制品是难以脱模的过氧化物固化的含氟弹性体。将制品在已经涂覆有对比脱模组合物的型腔中模制。模制品不会从模具中出来,并且必须被切除。相比之下,将本发明的脱模涂覆组合物施加至热模具,并且模制并且自由脱模相同的难以脱模的含氟弹性体。本发明的脱模涂覆组合物提供了相同的含氟弹性体的至少三次脱模。本发明的脱模涂覆组合物的随后再施加(“修补”)对于每次“修补”提供至少三次另外的脱模。

尽管在前面的详细描述中已经呈现了至少一个示例性实施例,但是应了解的是,存在大量的变型。还应了解的是,一个或多个示例性实施例仅是实例,并且不旨在以任何方式限制所描述的实施例的范围、适用性或配置。相反,前面的详细描述将为本领域技术人员提供用于实施一个或多个示例性实施例的便利路线图,并且本领域技术人员将认识到可以在不脱离以下权利要求中所限定的本发明的范围的情况下对本发明的优选实施例进行修改和改变。

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