在整个结构中具有开孔结构的制品表面上提供涂层的方法及该方法的应用

摘要

本发明一方面涉及一种在整个结构中具有开孔结构的制品表面上提供涂层的方法，其中所述涂层通过等离子体聚合法获得。对于该具体过程，需要制备泡沫以用于等离子体聚合法。在开孔和半－开孔结构中以定性和均质的方法进行聚合。另一方面，本发明涉及上述方法在整个聚合物结构中的开孔聚合物的表面上作为疏水剂、疏油剂、阻燃剂和/或防渗涂层的应用。

说明书

本发明一方面涉及一种在整个结构中具有开孔结构的制品表面上提供涂层的方法。另一方面，本发明涉及这种方法在整个聚合物结构中的开孔聚合物的表面上作为疏水剂、疏油剂、阻燃剂和/或防渗涂层的应用。

为了对例如泡沫的具有开孔结构的制品提供某些特性，使用了不同的方法，这些特性例如防火和阻燃、防水等。

一方面，已知其通过例如US3950298所述的化学浸渍法(又称为以湿化学制品进行浸渍)来进行，其中以防水添加剂的有机溶液对必须防水的例如纺织材料的材料进行完全浸润，以使该防水添加剂广泛分散在纺织材料的内表面中并排出过量的添加剂。

这种方法的缺点在于需要对制品进行极强烈的干燥，这需要很多时间和能量。

另一方面，为了获得上述特性，可使用如WO01/00718所述的方法，其中描述了含有许多异氰酸脂-基聚合泡沫颗粒，特别是聚氨酯泡沫颗粒，其通过异氰酸脂基粘合剂相互粘结的粘结泡沫(bonded foam)，及其生产方法。为了使该粘结泡沫防水，在粘结泡沫中结合了至少一种防水添加剂。通过在其中结合防水添加剂，获得通常仍相当亲水的粘结泡沫，但其具有降至最大500g/m³，且优选最大180g/m³(在25℃下根据法国标准UEAtc H.1MOD1进行测定)的吸水量。

一旦粘结泡沫已经脱模或一旦粘结泡沫已经进一步切割为具有期望尺寸的块，可以将防水添加剂结合进粘结泡沫中。其他结合防水添加剂的方法为：

-在将该粘合剂涂覆到泡沫颗粒之前，通过将添加剂混合到粘合剂中；

-在防水添加剂为液体形式的情况下，通过将其喷洒到泡沫颗粒上，更具体地说在将粘合剂涂覆到这些颗粒上之前或之后和/或甚至同时；和

-在防水添加剂为固体形式的情况下，通过将其与泡沫颗粒进行混合，优选在将粘合剂涂覆到其上之前，以便更容易地获得均质混合物。

这种制备粘结泡沫的方法的问题在于其为一个复杂的方法。

本发明的目的是提供一种在整个结构中具有开孔结构的制品表面上提供涂层的方法，该方法更易实施，例如以干燥、更经济和环境友好的方式。

通过提供一种在整个结构中具有开孔结构的制品表面上提供涂层的方法实现了本发明的目的，其中所述涂层通过等离子体聚合法提供。

等离子体聚合是这样一种方法，通过该方法将聚合膜的薄层沉积在任何与有机单体的等离子体相接触的表面上。取决于沉积条件，可使膜的性能适合要求，该沉积条件指等离子体参数例如能量、压力、流速等。

该膜由来源于等离子体-形成气体的可聚合的类型形成。在气相中，以气体形式引入的原材料单体在等离子体中电离，这样导致高能类型，例如电子、离子或光子，从而引起化学键的断裂并从而产生自由基，然后基底表面吸收该自由基并键合和聚合。

虽然有这样的事实，即在技术领域中本领域技术人员存在偏见，认为通过等离子体聚合法，不可能在整个结构中具有开孔结构的制品表面上提供涂层，但本发明方法提供了令人满意的制品。

在本发明的优选实施方式中，在进行等离子体聚合法之前对所述具有开孔结构的制品进行脱气。

这种方法的使用赋予这样的优势，即不使用液体，且因此以干燥的方式进行该方法。此外，由于这类方法使用少量气体作为消耗品，因而没有废料。在该方法中不使用或污染如溶剂或水的其它化学药品。

必须制备泡沫(结构必须为开孔，排空剩余的溶剂和湿气，去除密封箔)以使在聚合加工期间(如上所述)形成的自由基能够在制品的开孔结构中渗透足够深入。

优选通过在干燥炉中干燥开孔聚合物而进行制备。

第二个可能性是在等离子体聚合涂覆设备中进行抽真空。

优选在20℃-200℃之间的温度下进行所述脱气。

在本发明的优选方法中，在真空中进行等离子体聚合法。

为了产生自由基，优选将单体蒸汽用于等离子体聚合法。

所述单体蒸汽优选由单体或含有卤素和/或磷和/或氮和/或硅的单体混合物组成。

首先，单体可以由选自含氟化合物和/或含磷化合物和/或含硅化合物和/或含氮化合物的前体气体或液体产生。

其次，单体可以由选自CF₄、C₂F₆、C₃F₆、C₃F₈、C₄F₈、C₅F₁₂和/或C₆F₁₄或其它饱和或不饱和氟烃(C_xF_y)或氢氟烃的前体产生。

再次，单体可以由选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯或其它磷酸衍生物的前体产生。

最后，单体可以由选自乙胺、三乙胺、烯丙胺或丙烯腈的前体产生。

在本发明的优选方法中，所述具有开孔结构的制品为开孔聚合物。

在本发明的更优选方法中，所述开孔聚合物为聚氨酯、聚乙烯、蜜胺或聚苯乙烯泡沫。

在本发明的另一个优选方法中，所述具有开孔结构的制品为烧结开孔网状/泡沫-状结构。

所述烧结开孔网状/泡沫-状结构优选由纯金属、合金或陶瓷构成。

在本发明的又一个方法中，所述开孔结构为半-开孔泡沫。

所述半-开孔泡沫优选为尿烷、聚乙烯或聚苯乙烯半-开孔泡沫。

为了向具有开孔结构的制品，例如泡沫，遍及制品的开孔结构，提供例如防火和阻燃、疏水、疏油、防渗涂覆等的某些特性，在本发明的方法中使用等离子体聚合法。通过这种方法处理的制品的实例为飞机座椅、用于运输车辆和建筑目的的绝缘材料等。

当在具有开孔结构的制品中使用等离子体聚合时出现的问题是，在这种制品中存在气体。在该方法中，等离子体聚合法期间形成的自由基不能在开孔结构中渗透足够深。通过在20℃-200℃的温度下在干燥炉进行干燥，对具有开孔结构的制品进行脱气，从而解决该问题。还可以在等离子体聚合设备中立即进行干燥。

在等离子体真空反应器中进行等离子体聚合法。为了实施等离子体聚合法，必须考虑许多决定性的参数，即：

-能量；

-单体蒸汽的类型，气流；

-工作压力；

-等离子体发生器工作频率(40kHz，13,56MHz，2,45GHz，标准或脉冲)；

-处理时间。

能够以不同的方法引发等离子体，即射频、脉冲或DC，且电极的数量和位置也可变化。

抽空取决于所使用的泵和反应器体积。为了在反应室中保持极低的压力或真空，有必要进行抽真空。这样就可以进行聚合过程。

为了在反应室中获得自由基，单体蒸汽的单体与例如电子、离子或光子的高能类型进行反应。因此，需要高能量，这导致了单体的高衍射。例如，在实验室规模，取决于反应器的大小，使用50-300W的能量。当该反应室处于低压或真空下时，基团之间碰撞的机会少且因此具有更大的机会以获得具有开孔结构的制品。

在该等离子体聚合法中，可以使用不同类型的单体蒸汽。所述单体蒸汽由单体或含有卤素和/或磷和/或氮和/或硅的单体混合物组成。

单体可由选自含氟化合物和/或含磷化合物和/或含硅化合物和/或含氮化合物的前体气体或液体产生；

此外，单体可由选自下列物质的前体产生：

-CF₄、C₂F₆、C₃F₆、C₃F₈、C₄F₈、C₅F₁₂和/或C₆F₁₄或其它饱和或不饱和氟烃(C_xF_y)或氢氟烃；

-磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯或其它磷酸衍生物；

-乙胺、三乙胺、烯丙胺或丙烯腈。

不同的具有开孔结构的制品可以由该方法处理，即：

-开孔聚合物，例如聚氨酯、聚乙烯、蜜胺或聚苯乙烯泡沫；

-烧结开孔网状/泡沫-状结构，例如由纯金属，合金或陶瓷构成；

-半-开孔泡沫，例如尿烷、聚乙烯或聚苯乙烯半-开孔泡沫。

本发明和上述描述的方法用以在整个聚合物结构中的开孔聚合物表面上提供疏水剂、疏油剂、阻燃剂和/或防渗涂层。

通过更详细地描述本发明优选实施方式的下列实施例，本发明的其它特点和特别方面及其应用将变得清晰。本实施例的特别方面仅用以说明本发明上述总体公开的范围，而并非对本发明和权利要求及说明书全文的范围进行限定。

实施例：在泡沫表面及整体结构中进行等离子体聚合以对蜜胺泡沫赋予疏水特性

将蜜胺泡沫放在CD1000中，CD1000是由Europlasma N.V.，Oudenaarde，Belgium制造的系统。将CD1000吸出并加热(以加速泡沫的脱气)至基本压力。在该反应室中提供的参数如下：

-能量：0-1000W

-工作压力：20-500毫托

-电极：2电极

在CD1000的反应室中，引入气体，然后可以开始聚合。对厚度为100mm的泡沫施加的处理时间为10分钟-1小时。该处理使蜜胺泡沫不吸水。

通过下列方法测定该经处理的蜜胺泡沫的疏水特性：以溶解的方法将IPA(异丙醇)置于制品上，IPA亲水性强且渗透深入制品中。为了达到一定等级，需要将该溶液在制品上保持10秒钟。决定防水性的不同等级为：

  等级  ％IPA ％去矿化H₂O  1  2  98  2  5  95  3  10  90  4  20  80  5  30  70  6  40  60

通过上述方法处理的蜜胺泡沫达到等级6。

该蜜胺泡沫可用于例如在飞机、工作室、住宅等的绝缘，座椅，儿童床垫等，以防止吸水。当将这种座椅放在具有相对高湿度的地方时，其不吸收湿气。在儿童床垫中，以这种方法防止湿气渗透进床垫中。