專利名稱：高吸水性物質－疏水性聚合物的兩相組合物的制作方法
相關申請本申請要求2001年9月4日提交的美國臨時申請號60/316,992所享有的權益，所述申請的全部技術內容通過引用而結合到本文中來。
背景技術：
通常將聚合物材料轉化成預定的、三維形狀的有用制品。制造此類制品的方法通常包括首先提供低粘度的組合物(將其成型為預期形狀)，然后增加所述組合物的粘度，以保持所述形狀。這通常包括提供液體組合物，將其轉化為預期形狀，并轉化為固體。此方法有多種變化。例如，所述液體組合物可為溶解于有機溶劑中的聚合物材料溶液，或為聚合物材料的分散液；將有機溶劑或水蒸發而將組合物從液體轉化為固體。或者，可將液體的、活性單體和/或低聚物組合物成型為預期形狀，然后通過化學反應轉化成固體。在另一種變化中，將聚合物組合物加熱，以將其轉化成液體，然后在成型為預期形狀后冷卻。這些制造方法均有缺點，這在下文中有更詳細的描述。
將溶劑(水或有機溶劑)從組合物中蒸發出來較為耗時，因此局限于薄層。此方法還依賴于溫度和濕度，并導致體積損失，因此所述組合物的收縮會嚴重到導致開裂。此外，蒸發溶劑還產生與環境、健康及安全等有關的問題。盡管處理為單體和/或低聚物組合物的聚合物組合物對收縮和開裂問題不敏感，但這些材料通常有毒，且通常包含異氰酸酯、環氧樹脂、胺、丙烯酸酯等活性官能團。這些體系的固化會放熱，所釋放的熱量經常有不良效果。加熱處理的聚合物組合物同樣沒有有機溶劑和水基材料的收縮問題，且相對沒毒性。但是，熱敏性材料不能用此方式處理。此外，加熱處理聚合物材料將有損害材料性能的危險。
因此，研制出能成型為預期形狀、沒有前述缺點的新型組合物將能更高效地制造商業用途和工業用途的改進產品。
發明概述現已發現，當將疏水性聚合物顆粒的水性乳液與高吸水性物質混合時可制得新型兩相組合物。申請人還發現，所述組合物有很多獨特而有用的性能。例如，具有預期的三維形狀的制品、涂料、密封劑、膠粘劑和防水劑可通過使用各種方法，由所述組合物容易地制得，這樣克服了采用現有技術公開的方法，由聚合物組合物制備這些物品所帶來的各種問題。基于這些結果，本文公開了新型兩相組合物、制備這些組合物的方法以及制備這些組合物的雙組分體系。
本發明的一個實施方案為含有疏水性聚合物相和水溶脹高吸水性聚合物相的組合物。
本發明的另一實施方案為涂料、膠粘劑、密封劑、防水劑或經模塑、頂出制得的三維制品。所述涂料、膠粘劑、密封劑、型材、防水劑或制品含有疏水性聚合物相和水溶脹干燥劑相，或者，水溶脹高吸水性聚合物相。
本發明的另一實施方案為制備含有疏水性聚合物相和水溶脹高吸水性聚合物相的組合物的雙組分體系。第一組分為疏水性聚合物的乳液，第二組分含有高吸水性聚合物。混合第一和第二組分得到所述組合物。
本發明的另一實施方案為水性乳液，所述乳液含有疏水性聚合物和另一種當將其上的酸性或堿性基團中和以生成鹽或離子性官能團時，或者當將溫度調節到高于或低于某一極限溫度時，變為具有高吸水性或者能顯著提高其吸水能力的聚合物。在固化之前，所述乳液的pH值和/或溫度使得所述聚合物不具有高吸水性，或者通過改變所述乳液的pH值和溫度而顯著提高所述聚合物的吸水能力。可通過調節pH值和/或溫度使所述聚合物變得具有高吸水性或顯著提高其吸水能力來制備本發明的組合物。
本發明的另一實施方案為制備含有疏水性聚合物相和水溶脹高吸水性聚合物相的組合物的方法。所述方法包括將兩種組分混合。第一組分為疏水性聚合物的乳液，第二組分包含高吸水性聚合物。
本發明的另一實施方案為用前述方法制備的組合物。
與由其它方法制備的聚合物組合物相比，本發明的組合物具有很多優點。一個主要的優點是有能力將含有水分散相的液體組合物快速處理為最終用途所預期的固體形狀，而不需要去除水，即使是厚形材也是如此。在將液體組合物轉化為固體時，至少在開始階段，保留著水未作處理。從液體到固體的轉化可在幾分鐘或甚至幾秒鐘內發生。另一個主要特征為從液體到固體的快速轉化，同時很少或沒有熱量放出。此外，所公開的組合物和制品能較安全地制備，因為在制備中通常不采用有機溶劑和有毒活性化學品如異氰酸酯。而且，由于有水合的或吸收的水存在，它們本身便具有阻燃性。固化時，至少在開始階段，所得到的厚的單層涂層和制品很少或無收縮。此外，當制備所公開的組合物時，不必將水或溶劑蒸發，因而簡化了制備方法，并減少了廢品。成品還可在稍微加熱或不加熱的方法制造。
附圖簡述

圖1為本發明的含有疏水性聚合物連續相12和水溶脹高吸水性聚合物分散相14的組合物10的示意圖。
圖2為本發明的含有疏水性聚合物連續相20和水溶脹高吸水性聚合物連續相18的組合物16的示意圖。
圖3A-3C為用于制備本發明組合物的固化方法的示意圖。圖3A描述了將含有疏水性聚合物顆粒35在水中的乳液的第一組分和含有高吸水性聚合物顆粒37的第二組分進行混合后立即生成的組合物。圖3B描述了高吸水性顆粒37吸收了水，由于連續水相膨脹而體積增大后的組合物。疏水性聚合物顆粒35已移動到互相靠近。圖3C描述了在高吸水性顆粒37已吸收所有或大部分水且疏水性聚合物顆粒35已經聚結成連續相之后的組合物。
圖4A-4D為當第二組分中有油存在時用于制備本發明的組合物的固化方法的示意圖。圖4A描述了將含有疏水性聚合物顆粒41在水中的乳液的第一組分和含有高吸水性聚合物顆粒43的第二組分進行混合后立即生成的組合物。疏水性聚合物顆粒41分散在聚合物乳液液滴的水相中，高吸水性顆粒43分散在油相中。圖4B描述了高吸水性顆粒聚合物43已吸收水并因聚合物乳液的水相膨脹而體積增大、聚合物乳液液滴中的疏水性聚合物顆粒互相靠近并與油/水界面接觸后的混合物。圖4C描述了疏水性聚合物顆粒41開始吸收油并因油的膨脹而體積增大之后的組合物。高吸水性顆粒43還會繼續吸收水，并因聚合物乳液的水相膨脹而體積增大。圖4D表示疏水性聚合物已吸收所有或大部分油且高吸水性聚合物已經吸收所有或大部分水之后基本上固化的組合物。
圖5為雙組分體系的示意圖。第一組分2為疏水性聚合物6的水性乳液，第二組分4為干燥的粒狀高吸水性聚合物。
圖6為雙組分體系的示意圖。第一組分17為疏水性聚合物顆粒17A的乳液，第二組分19為高吸水性聚合物顆粒21的水性乳液。當進行中和時，高吸水性聚合物顆粒吸水，圖中所述乳液的pH經調節使得高吸水性聚合物沒有被中和。
圖7為雙組分體系的示意圖。第一組分22為疏水性聚合物顆粒24和高吸水性聚合物顆粒26的水性乳液。僅當被中和時，高吸水性聚合物26才吸水，圖中所述分散液22的pH經調節使得高吸水性聚合物沒有被中和。第二組分為調節第一組分的pH，以中和高吸水性聚合物的溶液。
圖8為雙組分體系的示意圖。第一組分23為疏水性聚合物顆粒29的水性乳液，第二組分25為高吸水性聚合物顆粒31在油27中的分散液。
圖9為本發明的組合物的數字顯微圖象。圖象淺色部分表示水溶脹高吸水性聚合物分散相；深色部分表示連續油溶脹疏水性聚合物連續相。
圖10為當將浸入水中幾天后本發明組合物的吸水量(單位cm3)的示意圖。所述組合物已被預先干燥以除去“如此制得”的組合物中的水分。該圖表示從同一組合物中選取的五個樣品H-1到H-5的吸水量。
發明詳述“相”為物理和化學性能相同的組合物的一個均相部分。
“分散相”為物理和化學性能相同的組合物的均相部分，其中所述部分的所有成分之間沒有聯系。因此，某一組合物可含有兩個或更多個同一分散相部分，它們互相之間被連續相物理隔離。
“連續相”為物理和化學性能相同的組合物的均相部分，其中所述部分的所有成分之間相互連接。
“疏水性聚合物”為水溶解度低于其重量的5％的聚合物，例如，當置于95克水中時，不超過5克疏水性聚合物能溶解。
“疏水性聚合物相”為含有聚結的疏水性聚合物的相。
“水溶脹高吸水性聚合物相”為含有已吸收水(通常至少10％重量)的高吸水性聚合物的相。
“疏水性聚合物乳液”為疏水性聚合物顆粒在含水介質中的乳液。
“高吸水性聚合物”為至少能吸收其重量的100％水的交聯親水性聚合物。本文所用的多種高吸水性聚合物可吸收更大量的水，例如至少5倍其重量的水、通常至少20倍其重量的水，在某些情況下至少100倍其重量的水、某些情況下最高可達1000倍其重量的水。
“干燥劑”為能與水反應、吸收水或吸附水(如前述對高吸水性聚合物而言)的無機材料或其組合。干燥劑通常可吸收或與水反應，其中吸收或反應的水量占其重量至少10％、優選至少50％、更優選至少100％、某些情況下至少200％。
“交聯”指在分子之間如聚合物分子之間形成共價或離子鍵。
用于本文時，“固化”指本文所述方法，其中高吸水性聚合物從疏水性聚合物乳液中吸收水，而基本排斥出疏水性聚合物顆粒，使其發生聚結。或者，當存在油和/或水交聯劑時，“固化”還包括疏水性聚合物吸收油、或者疏水性聚合物與交聯劑交聯、或者兩者均有。
用于本文時，“制品”指模塑件。當物體為可重復生產的、具有由空心型腔預先確定的三維形狀時，則為“模塑”制品。術語“制品”用于本文時，還要求它可從空心型腔中物理分離出，例如通過頂出分離。在本文所用術語范圍內，涂布到表面上并固化為涂層的混合物不認為是“三維的”。
“型材”指用連續方法將組合物通過模頭擠出而得到的形狀。
“涂料”指涂布到基材表面以用作所述表面的遮蓋物的組合物。
“膠粘劑”指涂布到兩種或多種基材上，以將一種基材連接到另一基材上的組合物。
“密封劑”指涂布到兩種或多種基材上，以在兩種基材之間形成密封的組合物。
本發明的一個實施方案為含有疏水性聚合物相和水溶脹高吸水性聚合物相的組合物。在一個優選實施方案中，疏水性聚合物相的含量不少于組合物總重量的30％(優選不少于60％)，不多于組合物總重量的99％(優選不多于90％)；水溶脹高吸水性聚合物相的含量不少于組合物總重量的1％(優選不少于10％)，不多于組合物總重量的70％(優選不多于40％)；高吸水性聚合物的含量不少于水溶脹高吸水性聚合物相重量的0.1％(優選不少于2.0％)，不多于水溶脹高吸水性聚合物相重量的90％(優選不多于20％)。
所公開的組合物如下制備過將含有分散于水相中的疏水性聚合物顆粒的第一組分和含有高吸水性聚合物顆粒的第二組分混合，并將所述混合物固化，從而生成所述組合物。固化的特征在于高吸水性顆粒吸收水，而基本排斥出疏水性聚合物顆粒，因而增加了高吸水性顆粒的體積，消耗了聚合物乳液的水相。由于水被高吸水性聚合物顆粒吸收，疏水性聚合物顆粒互相接近并聚結，從而形成疏水性聚合物相。同時，高吸水性聚合物顆粒形成水溶脹高吸水性聚合物相。此過程在附圖3A-3C中示意。
當用本文所公開的方法制備兩相組合物時，每一組分的用量對應于最終兩相組合物的預期量。
一方面，直到有啟動或“觸發”事件時，所述混合物才會開始固化。具體地講，幾乎不吸收或不吸收水的某一聚合物經觸發后變成具有高吸水性。其它具有高吸水性的聚合物經觸發后極大提高了其吸水能力(例如吸水能力至少提高兩倍，優選至少五倍，更優選至少十倍)。觸發事件可為溫度變化或pH調整，從而引發固化過程。已被“觸發”到具有高吸水性的聚合物或已被“觸發”到顯著提高其吸水能力的聚合物被稱為“可水溶脹”和變為水溶脹的。在“觸發”前，這些聚合物被稱為“預水溶脹聚合物”。因此預水溶脹聚合物要么直到觸發后才具有高吸水性，要么吸水能力明顯低于觸發后的吸水能力(例如比觸發后的吸水能力低至少二倍、優選至少五倍、更優選至少十倍)。
pH調整之后變為有高吸水性或pH調整之后其吸水能力顯著提高的聚合物包括不溶于水的含有酸官能團如羧酸的聚合物和含有堿官能團如叔胺的聚合物。當將酸或堿官能團中和時(指調整pH直到有足夠的酸或堿官能團轉化成鹽或離子化合物，使所述聚合物變為可水溶脹)，這些聚合物變為有高吸水性或其吸水能力得到顯著提高。有酸官能團的聚合物當其官能團被中和并陰離子化時水溶脹度增加；類似地，有堿官能團的聚合物當其官能團被中和并陽離子化時水溶脹度增加。當采用這些聚合物制備所公開的聚合物時，可在將所述聚合物與第一組分結合之前將其中和。或者，可在將第一和第二組分混合之后將所述聚合物中和。等到將所有組分混合后再中和，對所述聚合物較為有利，因為這樣在沒有“觸發”之前混合物是穩定的，可在開始固化之前可進一步操作，例如運輸、分裝或測試。下文將詳細討論吸水之前需要觸發的高吸水性聚合物、或當“觸發”時吸水能力顯著提高的高吸水性聚合物。
改變溫度可觸發其它類型的高吸水性物質。例如，聚合物如N-異丙基丙烯酰胺在低于37℃時比高于此溫度下吸收更多水。因此，此高吸水性物質可與疏水性聚合物乳液在低于37℃的溫度下混合，不會有“固化”發生。當溫度降低時，高吸水性物質產生更大膨脹，固化過程開始。溫度觸發的含有N-異丙基丙烯酰胺的聚合物由Jartherm Industries Inc.of Newark，N.J.生產，商品名為JARTHERM。這些聚合物的轉變溫度為20℃到40℃。
此方法的產物可具有多種形態。例如，所述組合物可有含有疏水性聚合物的連續相和含有水溶脹高吸水性聚合物的分散相。此形態如附圖1所示。當所述組合物中疏水性聚合物的重量百分比超過50％時，形成此形態的可能性增加。或者，所述組合物具有連續的疏水性聚合物相和連續的水溶脹高吸水性物質。此第二形態如附圖2所示。當所述組合物中疏水性聚合物和水溶脹高吸水性聚合物兩者的重量百分比超過50％時，形成此形態的可能性增加。
任選地，第一和第二組分的組合形成的混合物還含有能膨脹或溶解疏水性聚合物顆粒的油。所述油可作為第三組分而加入到混合物中。或者，第二組分為分散于所述油中的各種高吸水性聚合物顆粒的混合物。混合后，高吸水性聚合物從乳液中吸收水，基本排斥出疏水性聚合物顆粒，疏水性聚合物顆粒與油水界面接觸，在該處疏水性聚合物顆粒可吸收油。在聚合物乳液的水相被消耗時，此實例中的疏水性聚合物相尺寸增大。所得產物為油溶脹聚合物的連續相和水溶脹高吸水性聚合物的分散相。此過程在附圖4A-4D中進行描述。
當有油存在時，疏水性聚合物的存在量不少于疏水性聚合物相重量的1％(優選不少于30％)，不多于100％。
在另一任選方面，由第一和第二組分的組合形成的混合物還含有適于對疏水性聚合物進行交聯的試劑。在一種實例中，交聯劑為第一組分的成分，分散或溶解于水相中。在另一實例中，交聯劑為第二組分的成分，當有油存在時所述交聯劑為分散的或溶解的形態，或者無油存在時所述交聯劑簡單地與高吸水性聚合物混合。或者，交聯劑可包含于另一不含油的組分中、包含于高吸水性物質中或包含于聚合物乳液中，并將其與第一、第二組分混合，這作為所述固化方法的一部分。交聯劑還可交聯油或油與疏水性聚合物的組合。交聯劑還可交聯高吸水性聚合物。
本發明的另一實施方案為制備所公開的組合物的雙組分體系。第一組分為疏水性聚合物的乳液；第二組分含有高吸水性聚合物；在將所述雙組分結合并將其固化后得到本文所公開的組合物。可將所述雙組分分裝在獨立的容器中(如儲罐或桶，作為“包”)運到應用地點。它們可方便地進行預先測量，以使它們在應用地點不經測量而結合。優選“包”為成套工具，即含有獨立的置于箱子或紙箱內而以整體單元出售的容器。在本發明的優選實施方案中，第一組分可置于較小的容器內，例如塑料袋內，并置于還裝有第二組分的較大容器內。在應用地點，打開較大的容器，得到塑料袋并打開，釋放出第一組分，并在較大的容器內混合到第二組分中。
有多種選擇可在混合和固化之前對雙組分的成分進行分離。下文描述了多種實例。
在一種選擇中，第一組分為疏水性聚合物的乳液，第二組分為干燥的顆粒狀高吸水性聚合物。設定疏水性聚合物乳液的pH，以使兩種組分混合時高吸水性物質會吸收水。該雙組分體系如附圖5所示。
在第二種選擇中，第一組分為疏水性聚合物的水性乳液，第二組分為高吸水性聚合物的水性乳液。高吸水性聚合物的水性乳液或分散液的pH使得所述顆粒很少或不吸收水，即為非高吸水性的，或者使所述聚合物的吸水能力顯著低于其能力。設定兩種組分的pH使在將兩種組分混合時所述高吸水性顆粒得以中和并變為“高吸水性”，或在兩種組分混合時明顯變得更有吸水性。該雙組分體系如附圖6所示。
在另一種選擇中，第一組分為疏水性聚合物和被中和時變為具有高吸水性的聚合物或被中和時顯著提高其吸水能力的聚合物的乳液。所述乳液的pH使得聚合物顆粒沒有高吸水性或明顯低于其吸水能力。然后將第二組分與第一組分結合，第二組分含有酸或堿，當與第一組分結合時，調節pH使得所述聚合物得以中和，變得具有高吸水性或顯著提高其吸水能力。該體系如附圖7所示。
在另一種選擇中，第一組分為疏水性聚合物的乳液，第二組分為油的混合物，所述油能膨脹或溶解分散于其中的疏水性聚合物顆粒和高吸水性聚合物顆粒。調節第一組分的pH以使當兩組分混合時高吸水性聚合物顆粒吸水或顯著提高其吸水能力。該雙組分體系如附圖8所示。
在另一種選擇中，第一組分為疏水性聚合物水性乳液和油乳液/或增粘劑樹脂乳液的混合物。第二組分為干燥的顆粒狀高吸水性聚合物、高吸水性聚合物乳液或油和高吸水性物質的混合物。
任選本發明的制品含有代替高吸水性聚合物的干燥劑或與高吸水性聚合物一起施用的干燥劑。“干燥劑”為吸收水、吸附水或與水反應的材料。合適的干燥劑包括與水反應或吸收水的無機化合物，如氧化鈣、波特蘭水泥、氧化鎂水硬水泥、高鋁水泥、高菱鎂水泥、硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸鈉、硅酸鈉[Na2SiO3]、磷酸鎂、磷酸鋁、氯化鈣、硅膠、沸石、氧化鋁及其混合物。
高吸水性聚合物通常為交聯的、疏水性聚合物。通常，選擇高吸水性聚合物的孔徑(取決于受交聯程度和吸水能力)小于疏水性聚合物顆粒的尺寸，以使在固化過程中是水而非疏水性顆粒被吸收。但是在某些方面，有些疏水性聚合物顆粒可能被高吸水性聚合物吸收。高吸水性聚合物可為帶陰離子型，亦即，包括帶陰離子或酸性基團的聚合單體，可為陽離子型，亦即包括帶陽離子或堿性基團的聚合單體，可為中性的，亦即包括帶中性聚合單體，或其組合。高吸水性聚合物的實例包括水解馬來酸酐聚合物和共聚物，包括與乙烯基醚、苯乙烯、乙烯及其它烯烴的共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、磺化聚苯乙烯、polyfulethyl丙烯酸酯、聚(丙烯酸2-羥乙酯)、聚丙烯酰胺、聚(丙烯酸)及其堿金屬鹽、聚(丙烯酸堿金屬鹽)、淀粉改性聚丙烯酸及其堿金屬鹽、聚(淀粉改性丙烯酸堿金屬鹽)、水解聚丙烯腈及其堿金屬鹽、聚(水解丙烯腈堿金屬鹽)、聚(乙烯醇丙烯酸堿金屬鹽)、它們的鹽及混合物。高吸水性材料的其它選擇包括聚(丙烯酸堿金屬鹽)如聚(丙烯酸鈉)、聚丙烯酸羥基烷基酯和甲基丙烯酸羥基烷基酯、聚乙烯內酰胺、聚乙烯醇、聚氧化烯、天然或或合成的改性多糖、蛋白質、藻酸鹽、黃原膠、瓜耳膠以及纖維素。其它實例包括含有酸性或堿性官能團的前述聚合物的單價和多價無機和有機鹽。對酸官能的聚合物來說，優選其堿金屬鹽。
優選的高吸水性聚合物包括馬來酸酐/乙烯基醚共聚物、聚(丙烯酸)、聚(丙烯酸)的共聚物、聚(甲基丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)的共聚物、淀粉改性聚丙烯酸(亦即含有2-丙烯酰胺-2-丙烯酸共聚物接枝側鏈的淀粉)及前述聚合物的堿金屬鹽。
如前所論，某些特定的聚合物在中和時變得具有高吸水性或顯著提高其吸水能力。因此，除非pH已達到或已被調節到聚合物中和的水平，否則聚合物在浸入水溶液時不具有高吸水性或顯著低于其吸水能力。例如，丙烯酸、馬來酸酐(例如馬來酸酐/乙烯基醚共聚物)、淀粉改性的聚丙烯酸聚合物和共聚物在強酸性溶液中吸收的水明顯比在堿性溶液中的要少，但當將酸性溶液堿化時則明顯變得更具吸水性。類似地，胺聚合物和共聚物在強堿性溶液中明顯吸收更少的水，但當將堿性溶液酸化時則明顯提高了吸水性。
如前所示，許多聚合物在特定溫度下更具有吸水性。例如，N-異丙基丙烯酰胺在低于37℃的溫度下比高于此溫度更具有吸水性。
適合于疏水性聚合物相的聚合物為那些能分散于水性介質中或能形成水性乳液的聚合物。實例包括天然橡膠、預硫化天然橡膠、丁基橡膠、異丁烯-異戊二烯共聚物、聚異戊二烯、聚丁二烯、丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、氯丁橡膠、聚乙酸乙烯酯、乙酸乙烯酯與一種或多種鏈烷酸乙烯酯、丙烯酸酯和/或烯烴的共聚物、丙烯酸類(亦即丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯)、聚氨酯、聚偏氯乙烯、聚氯乙烯、氯乙烯-偏氯乙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯和丙烯酸類的共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯(PVC)(其二元或三元共聚物)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物(SIS)、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)及其混合物。還適合的有活性低聚體乳液包括環氧樹脂乳液、聚氨酯乳液、不飽和聚酯的乳液、胺官能樹脂乳液、異氰酸酯乳液、羧酸官能樹脂乳液、乙烯基官能樹脂乳液、羥基官能樹脂乳液以及丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯官能樹脂乳液。
優選的疏水性聚合物包括天然橡膠、SBR和丙烯酸類。還可用瀝青乳液和煤焦油乳液，任選與合成聚合物乳液聯合使用。優選的與瀝青乳液使用的合成聚合物乳液包括SBR、SBS、天然橡膠、異戊二烯、氯丁二烯和丁二烯。疏水性聚合物乳液還可為生物高聚物乳液如蛋白質乳液或脂質乳液。
前面所列聚合物可用其它能提供其它類型的活性官能團的共聚單體制備，所述活性官能團可與組合物中存在的試劑(例如能交聯聚合物的交聯劑)反應。活性官能團的實例包括乙烯基、環氧基、硫醇基、胺基、異氰酸酯基、羥基、羧酸基、titinate、硅氧基和丙烯酰基。
選擇合適的交聯劑取決于乳液中的疏水性聚合物的種類以及制備的組合物的最終用途。聚合物，包括含不飽和鍵的天然橡膠、預先硫化天然橡膠、丁基橡膠、異丁烯-異戊二烯共聚物、聚異戊二烯、聚丁二烯、丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、SBS、SIS，可用硫或給硫化合物交聯。它們可與促進劑聯合使用。對這些聚合物還可用過氧化物固化劑。
特別對苯乙烯-丁二烯共聚物而言，優選的硫化包含有單質硫作此體系的給硫體，氧化鋅作硫化活化劑，異丙基黃原酸鋅(ZIX)和二丁基二硫代氨基甲酸鋅二丁胺絡合物(ZDBCX)的混合物作促進劑。它們可在優選范圍內使用，以橡膠份數為一百份計算(以下縮寫為“phr”)，分別為0.5到15.0phr硫、0.5到20.0phr(ZnO)、0.1到5.0phr(ZIX)及0.1到5.0phr(ZDBCX)。相信其它已知的硫化劑和/或包適用于本發明中。參見例如美國專利號5,159,980，Halliburton，其全部內容通過引用結合到本文中來。
含有羧酸官能團的聚合物，如羧化SBR和許多丙烯酸聚合物，通常用金屬氧化物如氧化鋅等固化。氯丁二烯也可用氧化鋅固化。
如前所示，交聯劑的選擇和用量取決于聚合物中的官能團和所得組合物的最終用途。例如，1，ω-二氨基烷烴可用于交聯有親電子基團如異氰酸酯和環氧化物的聚合物。1，ω-二鹵代烷烴可用于交聯有親核性基團如巰基、胺基、羥基的聚合物。許多其它合適的交聯基團為本領域普通技術人員所知，他們能選擇合適的基團及條件和數量以進行交聯反應。
適用于制備所公開的組合物的油可膨脹和/或溶解第一組分的聚合物乳液的疏水性聚合物。所選擇的油取決于制備的組合物的最終用途。本領域的普通技術人員能選擇合適的賦予制備的組合物預期性能的油。可供選擇的有石蠟油、環烷油、芳香油、低分子量酯(包括己二酸酯和鄰苯二甲酸酯)。也可用植物油。
任選地，所公開的組合物可含有一種或多種其它成分以改性所述組合物的性能。這些成分的種類和數量取決于所述組合物的最終用途及所述組合物中的其它材料的性質。任選的成分包括增強和非增強填料、顏料、表面活性劑、抗氧化劑、紫外線穩定劑、纖維、織物、脫模劑或潤滑劑、發泡劑(voids)、增粘劑、乳液促凝劑或coascervants、抗微生物劑、聚結劑和有機溶劑。通常，所公開的組合物含有0％到不多于90％重量的“任選”成分，優選不多于75％重量。
任選所公開的組合物(雙組分體系和制品)基本不含水泥和/或其它無機干燥劑，尤其是當高吸水性聚合物為陽離子時更是如此。此外，所公開的組合物基本不含體液。“基本不含”是指至少99％重量不含，優選至少99.9％重量不含，更優選100％不含。因此，本發明不包括當將含水凝膠的繃帶用于傷口后吸收傷口滲出液所形成的組合物。
如較早前所示，所公開的組合物可特別用于制備有裝飾和/或功能目的的制品、型材、密封劑、膠粘劑以及涂料。從所公開的組合物制備的制品、型材、密封劑、膠粘劑以及涂料比從聚合物材料制備的先有技術的制品、型材、密封劑、膠粘劑以及涂料具有更多優越之處。這些組合物的一個重要優點是能夠在很少或不放熱下將含有水分散液的液體組合物快速處理為有最終用途的固體形狀，而不需要去除水。在從液體組合物轉化為固體時，至少是在開始時，水得以保留。此特點可將液體快速轉化為固體，即使對厚型材也是如此。從所公開的組合物制備的制品、型材、密封劑、膠粘劑以及涂料具有阻燃性，可在不加熱或不采用易燃和有毒的溶劑下制備，也不需除去溶劑。下文將更詳細地描述制備包含所公開組合物的制品、型材、密封劑、膠粘劑以及涂料的方法。所公開的組合物特別適用于雙組分液體注塑，此為生產模塑制品的一種方法。可在注塑到模具內之前即刻或注塑到模具內之后即刻用混合設備將所述成分混合。如前所述，在注塑之前將所述成分隔離為至少兩個組分。固化后，將模塑件與模具分開。盡管溶劑可任選通過加熱或真空去除，但固化通常不用這些操作而完成。
所公開的組合物還可用于其它模塑方法，例如注塑、壓鑄、壓塑、鑄封、封鑄等。例如，可用所公開的組合物進行注塑，優選區分或分割成顆粒，采用通常用于熱塑性塑料的往復螺桿式注塑機。對壓鑄或壓塑而言，可用下文描述的從所公開的組合物制備的擠出料配混料、預制整體配混料或片狀模塑配混料的預浸料坯。
對注塑、壓鑄或壓塑而言，首先用獨立的操作生產模塑配混料。對注塑而言，通常需要顆粒形態的模塑配混料。對壓鑄和壓塑而言，通常需要預浸料坯(更大件的模塑配混料)。為用所公開的方法通過擠出配混制備模塑配混料，通常采用雙螺桿擠出機。可將所述成分加入到一個或多個進料口。可以兩股或更多股物料流(成分)將所述成分加入到擠出機內。混合、高吸水性聚合物(除需發泡外)的吸水、疏水性化合物的聚結以及吸油(如有用到油時)通常(盡管不需全部這樣)在擠出機內進行。交聯(如有用到交聯劑)通常在模塑操作中發生。然后可在擠出機的末端通過模頭擠出所述組合物。擠出物可切成片段或顆粒，然后將其用于模塑操作如注塑、壓鑄或壓塑。
可用間歇式混合機制備模塑配混料。間歇式混合機包括捏合機，例如雙西格瑪漿葉式捏合機、密煉機、輥煉機等。就擠出配混而言，混合，高吸水性物質的吸水、疏水性聚合物顆粒的聚結以及疏水性聚合物的吸油通常(盡管不必完全如此)在配混步驟發生。交聯通常在模塑操作中發生。
預制模塑配混料(BMC)為纖維增強的模塑配混料。除了還含有短切無機或有機纖維外，配混料成分類似于擠出模塑配混料。可用間歇式混合機。通常，先將其它所有成分混合，但纖維在混合過程的后期加入，以避免纖維斷裂和纖維束過量解體。混合的BMC必須足夠柔軟以成型為預浸料坯，然后壓縮或壓鑄。混合過程中高吸水性聚合物完全吸水、聚結、吸油(如有用到油的話)可導致配混料太硬。因此，最好在混合過程中使高吸水性聚合物只部分吸水或不吸水、部分聚結或不聚結、部分吸油或不吸油(如有用到油的話)。相反，優選這些固化機理在模塑過程中發生。其它作為選擇的制備可模塑混合物的方法包括采用高級別的油，例如活性油。交聯通常在壓鑄或壓塑操作中發生。
片狀模塑配混料(SMC)為另一種纖維增強的模塑配混料。片狀模塑配混料含有與BMC相同的基礎成分，但制造方法不同。除短切纖維外將所有成分混合并涂布到基片上，例如涂布到連續涂布操作中的脫模襯里或帶上。涂布可用任何合適的方法進行，如下文所述。將短切纖維稱量到被涂布的基片上，并嵌入到配混料中。任選將另一層配混料稱量到短切纖維上以將其包埋。然后將所述配混料切成預浸料壞并壓鑄或壓塑。
任選可在前述任何模塑過程中將制品進行發泡。例如，當未固化的模塑材料的體積小于模具的體積時，可進行發泡。固化放熱導致的水蒸發、抽真空和/或簡單將模具外部加熱，都可能導致發泡。在注射之前將空氣和空氣夾帶劑混入到所述組合物中也可發泡。
型材可用擠出方法制備。可用雙螺桿擠出機將所述組合物配混并擠出成型材。混合、高吸水性聚合物的吸水(需發泡除外)、疏水性聚合物的聚結、吸油(如有用到油的話)完全或部分在擠出機中進行。擠出物，通過模頭擠出配混料而形成的型材，可在熱空氣或某些加熱液體介質如水、甘油或油中交聯。此方法可為連續或間歇式方法。或者可在間歇式混合機中進行配混，用擠出機生產型材。
所公開的組合物還可特別用作涂料。可將所述涂料涂布到表面或其它基片上以制備聚合物膜、片、纖維等。合適的基片包括紙、塑料膜、無機織物、聚合物織物和流延鋼帶。當用作涂料時，可將所述組合物用刷子、輥筒、橡膠滾子、抹子、輥涂機上的刮刀、輥涂機、凹板涂布機、繞線式刮漆棒涂布或作單組分噴涂或雙組分噴涂。多數應用中最好減少混合和涂布之間的時間。為達此目的，可用靜電雙組分混合機將雙組分直接喂料到表面、輥筒或繞線式刮漆棒型涂布機上。例如可用雙螺桿擠出機混合并涂布，因而急劇減小從混合到涂布的時間。
當用作涂料時，每種成分的用量如上描述。一種或多種任選成分(包括油)可不采用。最好將所公開的組合物用作防水涂料。防水組合物描述如下。
所公開的組合物有很多其它用途，包括作為防水劑、防水膜、封鑄配混料、膠粘劑、密封劑、吸水劑、蒸汽滲透膜、緩沖材料以及用于化妝品、食品和用作藥物的緩釋載體。成分種類、每種成分的用量和制造方法根據應用和預期的最終使用性能而變化。下文將更詳細地描述所公開的組合物的用途和其制備方法。
當用作壓敏膠粘劑時，所公開的組合物通常含有彈性體、增粘劑、和油(也稱為“增塑劑”)。某些彈性體，如在酯成分中含有四個或更多碳原子的丙烯酸類彈性體，本身即具有壓敏性，可不需用增塑劑和/或增粘劑進行改性。其它彈性體包括SBR、聚丁二烯、聚異戊二烯、丁基橡膠、聚異丁烯和聚氯丁二烯需要與增塑劑和/或增粘劑配混以產生壓敏性。任選的成分包括交聯劑、表面活性劑、增強和非增強填料、抗氧化劑、UV穩定劑。
含有所公開組合物的壓敏膠粘劑通常從彈性體乳液、增粘劑乳液和純增塑劑制備，盡管增塑劑也可任選作成乳液。增粘劑和增塑劑應與所選擇的橡膠相容。合適的增粘劑包括瀝青、煤焦油、脂肪烴、芳香烴、多萜、香豆酮-茚樹脂等；合適的增塑劑包括乳液或純凈形態的石蠟油、環烷油、芳香油、液態聚酯、液態聚丁烯等。
對基于異戊二烯、丁二烯、SBR、丁基橡膠、聚異丁烯和氯丁二烯的壓敏膠粘劑而言，疏水性聚合物相含有疏水性聚合物、增粘劑和油。疏水性聚合物占疏水性聚合物相重量的20％到90％；增粘劑占疏水性聚合物相重量的10％到75％；油占疏水性聚合物相重量的0％到50％。其它成分的重量如前所述。
對基于丙烯酸類的壓敏膠粘劑而言，疏水性聚合物相含有疏水性聚合物和油。優選疏水性聚合物占疏水性聚合物相重量的65％到100％。其余為油。其它成分的重量如前所述。
含有所公開組合物的壓敏膠粘劑從雙組分組合物制備。例如，膠粘劑從含有彈性體乳液與增粘劑乳液的混合液的第一組分和含有增塑劑和高吸水性聚合物的第二組分制備。第一和第二組分在使用之前混合。在另一實例中，第一組分為含有彈性體和任選增粘劑的乳液，第二組分為干燥的固體干燥劑。而在另一實施例中，第一組分為聚合物乳液，第二組分為油和高吸水性物質。在還有一實施例中，第一組分為聚合物乳液，以及任選增粘劑乳液和/或增塑劑乳液，第二組分為pH保持在很少或不發生膨脹下的高吸水性物質的水性分散液。將兩種組分結合，通過調節pH觸發固化。
含有所公開組合物的壓敏膠粘劑可通過前述連續基料涂布方法用于生產膠帶和層壓材料。對生產膠帶而言，所述組合物可涂布到脫模襯里上，并層壓到支撐片如塑料膜上，反之亦然。當用作層壓膠粘劑時，所述組合物可涂布到一層基料上并層壓到另一層上，因而將一層基料粘結到另一層上。最后步驟通常是收卷。
可用本發明的壓敏膠粘劑將兩種基材粘結到一起。本發明的壓敏膠粘劑的優選涂布方法為雙組分噴涂，其中將壓敏性膠粘劑組合物涂布到基材上。在相轉變且組合物表面干燥后，可在壓力下將第二種基材涂布到壓敏膠粘劑的裸露表面上。或者，可在壓敏膠粘劑發生相轉變之前將兩種基材粘結在一起。在此實例中，相轉變在粘結后發生。
任選可將膠帶或層壓材料加熱，以更快固化。但是通常不必加熱，實際上，本發明的一個優點是這些方法可在不加熱下進行。因此，由于制備時所述組合物不必完全干燥，因此有可能在高生產速率下運行這些方法。可在卷料時完全固化。另一優點是現在有可能加工通常難于用熔融或溶劑涂布技術處理的膠粘劑。壓敏膠粘劑還可用于組裝以將產品粘合在一起。
所公開的組合物還可用作防水組合物或涂料。例如，可將第一和第二組分包裝在兩個獨立的容器內，將其混合并涂布，例如，如前所述，用手工或通過噴涂設備涂布。用作防水劑或涂料的優選組合物含有疏水性聚合物的乳液作為第一組分，高吸水性聚合物和油的混合物作為第二組分。優選疏水性聚合物的乳液包括以丙烯酸類、異戊二烯、丁二烯、丁基橡膠、聚異丁烯和氯丁二烯為基礎的乳液。更優選疏水性聚合物的乳液包括以天然橡膠、SBR為基礎的乳液。用于含有天然橡膠和SBR的組合物的優選油包括石蠟油、環烷油和芳香油。優選的高吸水性物質包括馬來酸酐和乙烯基醚的共聚物、聚(丙烯酸)，聚(丙烯酸)的共聚物，聚(甲基丙烯酸)，聚(甲基丙烯酸)的共聚物和含接枝側鏈(由2-丙烯酰胺-2-丙烯酸共聚物組成)的淀粉，以及前述聚合物的堿金屬鹽。優選的商用高吸水性物質產品包括GrainProcessing Corp.的WATERLOCK系列產品，Noveon的CARBOPOL系列產品，International Specialty Products的STABILEZE QM及其它高吸水性聚合物產品。
就丙烯酸類、異戊二烯、丁二烯、SBR、丁基橡膠、聚異丁烯和氯丁二烯防水和涂料組合物而言，疏水性聚合物相含有疏水性聚合物、增粘劑和油。疏水性聚合物占疏水性聚合物相重量的20％到100％；增粘劑占疏水性聚合物相重量的0％到75％；油占疏水性聚合物相重量的0％到75％。組合物中其它成分的含量如前所述。
所公開組合物還特別適合用作混凝土建筑中的冷接防水劑。可將所述組合物設計成具有壓敏性和/或吸水性。前述壓敏性膠粘劑組合物可用作防水劑。在一種優選防水劑組合物中，疏水性聚合物為連續相，水膨脹高吸水性聚合物為分散相，或者疏水性聚合物和水溶脹性高吸水性物質都是連續相。
防水劑可在工廠或工地制造。在工廠中，將所述組合物混合并擠出成預期形狀的型材。將型材置于堅硬混凝土表面的冷接中，并例如用機械或膠固定。然后將混凝土澆注到其上固定擠出型材的堅硬的混凝土表面。或者可將雙組分組合物原位混合，作液體涂布到堅硬的混凝土表面，在將混凝土澆注到堅硬的混凝土表面之前停留一段時間以進行固化。或者，所述雙組分可使用雙組分噴涂設備噴涂，或作為珠粒或型材，采用組分混合器、量器或擠出設備進行應用。還可將兩個組合物用雙組分、彈夾式填縫槍涂布。
即為親水性又為壓敏性的防水劑至少以兩種方式為冷接提供了防水保護。防水劑在有外來水源存在下會膨脹，以阻塞并對冷接施壓。此外，由于所述材料為壓敏性的，故會粘附到混凝土冷接的兩個表面。壓敏性的防水劑由各種成分制得，用量如前述壓敏膠粘劑的量。非壓敏性的防水劑還可用各種成分和數量(如前對防水組合物和涂料的描述)制備。
在另一實施中，壓敏膠粘劑防水劑中的疏水性聚合物相為連續相，并含有SBR、增粘劑固體和油如環烷油。連續相占整個組合物重量的55％到80％。連續相含有25％到90％重量SBR、10％到65％重量增粘劑、0％到50％重量油。所述組合物的其余成分為分散相(含有0.5％到10％重量高吸水性聚合物如聚乙烯基醚-馬來酸酐共聚物的水溶脹高吸水性相)。在另一特定實例中，壓敏膠粘劑防水劑從下述液態施用的雙組分體系制得組分A含有70％固體SBR乳液和50％固體增粘劑乳液。組分A的其它成分為水。組分B含有環烷油和聚乙烯基醚-馬來酸酐共聚物。
在另一實例中，丙烯酸壓敏膠粘劑防水劑的疏水性聚合物相為連續相，含有壓敏性丙烯酸和聚酯油如己二酸酯或鄰苯二甲酸酯。連續相占整個組合物重量的70％到80％；連續相含有65％到100％重量丙烯酸，其余為油。分散相為水溶脹高吸水性聚合物相，它含有0.5％到10％重量高吸水性聚合物如聚乙烯基醚-馬來酸酐共聚物。
本發明的組合物可用作密封劑，例如前述防水和涂料組合物。可用類似前述對防水劑而言的方法應用密封劑。
所公開組合物還用作緩沖材料。此種材料通常含有高含量的增塑劑，以及任選的交聯劑。緩沖材料可被模塑、注塑或澆鑄。優選交聯(如有的話)在當所述組合物成型為制品時或在所述組合物成型為制品后進行。在緩沖材料的另一實例中，疏水性聚合物相為連續相，含有1％到50％重量的疏水性聚合物，其余為合適的油。所述組合物中其它成分的含量如前所述。
所公開組合物的另一個重要的用途是用作吸水劑。任選的成分包括增塑劑和交聯劑。還可加入其它成分。當用作吸水劑時，優選疏水性聚合物在固化的兩相組合物中為連續相。可用前面已描述的各種混合方法將聚合物乳液與干燥的顆粒狀高吸水性物質、高吸水性乳液或分散于油中的高吸水性物質混合。重要的是在混合后立即涂布或生成所述組合物。此文中，所混合的組合物可在混合后通過澆注到澆注帶上形成片材。另一選擇是涂布到帶狀塑料膜、纖維或脫模襯里以生產有襯結構。還有另一選擇是擠成型材，用擠出機混合并將所述組合物成型。
所公開組合物還有另一用途為作受控輸送和/或釋放生物活性試劑(如藥物、抗微生物劑、肥料等)的醫療設備。所述組合物的親水相和疏水相減輕了溶解析出(與輸送這些試劑(包括小分子和蛋白質基試劑、藥物活性試劑)相伴生)。就藥物而言，試劑的釋放可通過調配所述組合物以使其在預期pH下被侵蝕而控制。因此，通過選擇正確的制劑，有可能在身體的不同部位并以預期速率控制試劑的釋放。例如，通過以對酸性降解有抵抗力、但在中性pH下敏感而降解的藥丸或膠囊的形式調制，藥物活性試劑將通過胃而在消化管道的下部釋放。此種體系特別適合于輸送蛋白質基試劑。此外，還可將所述設備制成皮膚上的碎片，以控制藥劑的釋放。
通過以下實施例闡述本發明，其目的不在于以任何方式進行限制。
實施例1制備雙組分制劑。每一組分采用的成分和數量示于下表。
可從上表看出，組分A中的成分為油、高吸水性樹脂、交聯劑；組分B含有疏水性聚合物乳液。
組分A用Silverson高速轉子-定子型混合器制備。除高吸水性物質外，將所有成分裝入容器內并以4000rpm攪拌15分鐘。用單軸、漿葉型(約200rpm)、真空混合器將所述高吸水性物質加入到油和交聯劑的混合物內。此混合步驟在真空下進行一分鐘。立即將組分B加入到組分A中，將所述組合物在真空混合器內混合。一分鐘內粘度顯著升高。此點下所述組合物為橡膠態。將所述樣品壓成60mil的片材。然后將所述組合物在室溫下交聯一個星期。在20”/分鐘的十字頭速度下測定拉伸強度和伸長率。結果如下。
拉伸強度伸長率(psi) (％)151.2 274.4實施例2按實施例1所描述的方法制備不含油的雙組分制劑并混合。每種組分中的成分示于下表。
由混合雙組分制備的組合物的拉伸強度和伸長率測試結果如下。
拉伸強度 伸長率(psi) (％)563.1 264.9實施例3按如下所述制備雙組分混合物。每種組分中的成分和所用含量示于下表。
組分A為分散于水中的高吸水性聚合物。其它組分為丙烯酸丁酯苯乙烯共聚物的水性乳液，所述共聚物具有壓敏性。
用高速Cowels溶解器制備組分A。需混合幾分鐘后得到稠性、糊狀物料。將組分A和組分B裝入真空混合器內，混合2分鐘。此處粘性顯著增加，所述混合物具有可涂開的、糊狀稠度。在兩片PET脫模襯里之間壓成60mil的片材。放置一天后，所述材料轉化成橡膠狀的稠度。一星期后測量拉伸強度。結果如下所示。
拉伸強度 伸長率(psi) (％)5.3 155.2這些結果表明，本發明組合物可在沒有油下制備。
實施例4與實施例1相比，除對某些制劑而言在組分A中加入水外，按類似的方式制備并測量各種制劑。評估拉伸強度和伸長率，為所述組合物中的聚合物和油的體積份數的函數。
1 4 5 6聚合物和油的重量份0.78 0.7 0.64 0.22高吸水性物質和水的重量份 0.22 0.3 0.36 0.78拉伸強度(psi) 151 44未測 NA
伸長率 274 202 未測 NA對所有樣品而言，組分B中均采用INTEX 132對所有樣品而言，組分A中均采用SHELLFLEX 6212環烷油對所有樣品而言，油/橡膠比率均為1通過添加水調節聚合物和水的重量份數所有樣品中，組分A均含有5份STABILEZE QM高吸水性物質/100份水對所有樣品而言，組分A均采用1.5phr硫、5phr異丙基黃原酸鋅、3phr二丁基二硫代氨基甲酸鋅二丁胺。
制劑1的性能(即拉伸強度和伸長率)類似于實施例1中制備的組合物的性能。混合后立即得到固體橡膠狀團塊。制劑4的性能類似于制劑1。制劑5混合后粘度顯著增加，得到連續的橡膠相。從制劑5的組合物得到的拉伸強度低于從制劑1的組合物得到的拉伸強度。制劑6混合后粘度沒有顯著增加，放置幾個小時后為低粘度的液體。
含有高體積份的聚合物和油的制劑表現出很好的性能，由組合物的橡膠態性能以及可測量的拉伸強度和伸長率可作為發生目的“固化”過程及吸水所導致的疏水性聚合物聚結的證據。
這些結果表明，與含有高重量份的水溶脹高吸水性物質的組合物相比，含有高重量份的疏水性聚合物和油的組合物表現出有用的機械性能。這些結果與含有高重量份疏水性聚合物和油的組合物含有連續的油溶脹橡膠相的結論一致，因為油溶脹疏水性聚合物相有高的機械強度，水溶脹高吸水性相的機械強度低。
實施例5從含有下表所示成分的雙組分體系制備防水劑組合物
將組分A用Cowels溶解器在中速下攪拌兩分鐘。往A中加入組分B，并用Cowels溶解器攪拌兩分鐘。此時所述組合物為稠糊。將其進行靜液壓試驗。程序描述如下。
首先澆注裝有金屬桿的混凝土板，在其表面上用刮刀涂布防水劑組合物，平均厚度為1/8″。將所述防水劑固化4天。然后在樣板的防水劑之上安裝試管。在防水劑上澆注另一塊混凝土。通過用水充填試管并接到有校準的加壓水線。壓力每天增加5psi。高達40psi下樣板不掉落。
實施例6用顯微鏡測試確認所公開組合物的形態。具體而言，將含有疏水性聚合物乳液的第一組分和含有分散于油中的高吸水性聚合物的第二組分混合。第一組分還含有水溶性熒光染料。混合后，水溶脹性高吸水性聚合物相含有熒光染料，這樣有利于共焦檢驗。
用于此測試的制劑如下所示。
上表中第一組分指“PtB”，包括熒光染料Propidium iodide，并預先與SBR膠乳混合。所述熒光染料為水溶性的，在疏水性聚合物中不溶。加入此染料以在混合雙組分后使水溶脹高吸水性聚合物顯影。第二組分含有分散于油中的高吸水性聚合物，在上表中稱為“PtA”，用高剪切轉子-定子混合機以3000rpm混合15分鐘而制得。
將雙組分裝入真空混合器內并在真空下攪拌30分鐘。固化完成后，迅速在涂有PET的2片聚硅氧烷之間用手壓成30mil的片材。
用20x物鏡在LSM410共焦顯微鏡上將樣品顯影。顯微圖象如圖9所示。從圖9中可以看出，分散相發熒光，為水溶脹高吸水性物質。連續相陰暗，為油溶脹疏水聚合物。這些結果與從混合本發明的雙組分組合物制得兩相形態一致。
實施例7本發明的組合物為吸水劑。這可用由下面所列制劑制備的組合物說明。
用雙組分噴涂設備將所示雙組分涂布到涂有聚硅氧烷的剝離紙上。將所述紙張在160°F下加熱2天，以硫化并除去包含在“如此制備的”組合物中的水溶脹高吸水性聚合物相中的水。用部分充滿水的量筒測量干燥組合物的體積。將干燥組合物的樣品浸沒在量筒所裝的水中。液面位移為干燥樣品的體積。使干燥樣品在水中浸泡，測量體積對浸泡時間的函數。浸泡后，將樣品用紙毛巾輕拍，以除去表面水份，按前述方法測量體積。結果示于下表10中。一個組合物測量五個樣品。9天后平均吸水率為16.9％體積。
實施例8所有制劑均從雙組分組合物制備。對所有組合物而言，一種組分為天然橡膠乳液，HARTEX101。第二組分含有環烷油，SHELLFLEX6212，高吸水性聚合物，以及與實施例例1相同的硫化包。對所有制劑而言，高吸水性物質含量為3％(水中)，油/干燥橡膠的比率為0.5。除了將樣品在機械測試之前于160°F下固化2天外，制劑和測試樣品均按實施例1所述制備。對所有三個樣品而言，相轉化均發生在將兩種組分開始混合起一分鐘內。所有樣品拉伸強度和伸長率相似。
參見下面結果。
高吸水性物質拉伸psi伸長率％STABILEZE QM6001017CARBOPOL 6745961055WATERLOCK A100 6761105這些結果表明相轉變可以用一系列的高吸水性物質進行。
盡管本發明已通過參考其優選實施例進行詳細說明和描述，但可以理解的是對本領域的技術人員而言，在不脫離包含了附加權利要求書的本發明的范圍內，在形式和細節上可作出不同的變化。
權利要求
1.一種含有疏水性聚合物相和水溶脹高吸水性聚合物相的組合物，其中當所述高吸水性聚合物為陽離子型時所述組合物基本上不含水泥，且其中所述組合物基本上不含來自體液的水。
2.權利要求1的組合物，其中所述疏水性聚合物相為連續相、所述水溶脹高吸水性聚合物相為分散相。
3.權利要求1的組合物，其中所述疏水性聚合物相占所述組合物重量的至少30％。
4.權利要求3的組合物，其中所述疏水性聚合物相含有溶解于油或增塑劑中的疏水性聚合物。
5.權利要求3的組合物，其中所述高吸水性聚合物為馬來酸酐/乙烯基醚共聚物、聚(丙烯酸)、聚(丙烯酸)的共聚物、聚(甲基丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)的共聚物、淀粉改性的聚丙烯酸或其堿金屬鹽。
6.權利要求3的組合物，其中所述高吸水性聚合物為含有2-丙烯酰胺-2-丙烯酸共聚物接枝側鏈的淀粉。
7.權利要求3的組合物，其中所述疏水性聚合物為天然橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠或丙烯酸類聚合物。
8.權利要求3的組合物，其中所述高吸水性聚合物含有酸性或堿性官能團。
9.權利要求3的組合物，其中所述組合物還含有一種或多種選自以下的組分增強填料、非增強填料、顏料、表面活性劑、抗氧化劑、UV穩定劑、纖維、脫模劑、潤滑劑、發泡劑、增粘劑、促凝劑、乳液coascervant、抗微生物劑、聚結劑或有機溶劑。
10.一種含有兩相組合物的型材、膠粘劑組合物、涂料、密封劑或制品，其中所述兩相組合物含有疏水性聚合物相和水溶脹高吸水性聚合物相。
11.權利要求10的型材、膠粘劑組合物、涂料、密封劑或制品，其中所述疏水性聚合物相占制品重量的至少30％。
12.權利要求11的制品，其中兩相組合物為水蒸汽可滲透性的。
13.權利要求10的型材或涂料，其中所述型材或涂料為防水劑。
14.一種用于制備含有疏水性聚合物相和水溶脹高吸水性聚合物相的雙組分體系，其中第一組分為疏水性聚合物的乳液，第二組分含有高吸水性聚合物，第一和第二組分在混合時形成所述組合物。
15.權利要求14的雙組分體系，其中所述體系為含有第一和第二容器的組合件，第一容器含有第一組分，第二容器含有第二組分。
16.權利要求14的雙組分體系，其中第二組分由高吸水性聚合物組成。
17.權利要求14的雙組分體系，其中第二組分為分散于油或增塑劑中的高吸水性聚合物分散液。
18.權利要求17的雙組分體系，其中油或增塑劑還含有交聯劑以將第一相中的疏水性聚合物交聯。
19.權利要求14的雙組分體系，其中在將第一和第二組分混合后所述疏水性聚合物相占所述組合物重量的至少30％。
20.權利要求14的雙組分體系，其中所述高吸水性聚合物含有酸性或堿性官能團，且其中所述高吸水性聚合物在中和后變得具有高吸水性，或者在中和后比中和前可吸收至少兩倍水。
21.權利要求20的雙組分體系，其中第二組分為高吸水性聚合物的水分散液，其中水分散液的pH使得所述聚合物為非高吸水性的或預水溶脹的。
22.權利要求16的雙組分體系，其中所述高吸水性聚合物為馬來酸酐/乙烯基醚共聚物、聚(丙烯酸)、聚(丙烯酸)的共聚物、聚(甲基丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)的共聚物、淀粉改性的聚丙烯酸或其堿金屬鹽。
23.權利要求22的方法，其中所述高吸水性聚合物為含有2-丙烯酰胺-2-丙烯酸共聚物接枝側鏈的淀粉。
24.權利要求16的雙組分體系，其中所述疏水性聚合物為天然橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠或丙烯酸類聚合物。
25.權利要求16的雙組分體系，其中所述第一組分或第二組分還含有一種或多種選自以下的組分增強填料、非增強填料、顏料、表面活性劑、抗氧化劑、UV穩定劑、纖維、脫模劑、潤滑劑、發泡劑、增粘劑、促凝劑、乳液coascervant、抗微生物劑、聚結劑或有機溶劑。
26.一種含有疏水性聚合物和當中和時或將當溫度調節到高于或低于閾溫度時變得具有高吸水性或其吸水能力增加至少兩倍的聚合物的水性乳液，其中所述乳液的pH和/或溫度使得所述聚合物為非高吸性的或預水溶脹的。
27.一種制備含有疏水性聚合物相和水溶脹高吸水性聚合物相的組合物的方法，所述組合物由雙組分體系制備，其中第一組分為疏水性聚合物的乳液，第二組分含有高吸水性聚合物，所述方法包括將第一組分與第二組合混合的步驟。
28.權利要求27的方法，其中第二組分由高吸水性聚合物組成。
29.權利要求27的方法，其中第二組分為高吸水性聚合物在油或增塑劑中的分散液。
30.權利要求29的方法，其中第二組分還含有疏水性聚合物的交聯劑，且其中第一組分和第二組分是在適合于所述疏水性聚合物交聯的條件下混合，因此生成所述組合物并將疏水性聚合物交聯。
31.權利要求27的方法，其中所述高吸水性聚合物含有酸性或堿性官能團，當中和時變得具有高吸水性或其吸水能力增加，其中第二組分的pH使得高吸水性聚合物為非高吸水性的或預水溶脹的，并且其中所述混合物的pH使得所述高吸水性聚合物被中和或調節到使得所述高吸水性聚合物被中和的pH下。
32.權利要求27的方法，其中所述高吸水性聚合物為丙烯酸的聚合物或共聚物，馬來酸酐的聚合物或共聚物，淀粉改性的丙烯酸或其堿金屬鹽。
33.權利要求27的方法，其中在將第一和第二組分混合后所述疏水性聚合物相占所述組合物重量的至少30％。
34.權利要求27的方法，其中所述高吸水性聚合物為馬來酸酐/乙烯基醚共聚物、聚(丙烯酸)、聚(丙烯酸)的共聚物、聚(甲基丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)的共聚物、淀粉改性的聚丙烯酸或其堿金屬鹽。
35.權利要求34的方法，其中所述高吸水性聚合物為含有2-丙烯酰胺-2-丙烯酸共聚物接枝側鏈的淀粉。
36.權利要求27的方法，其中所述疏水性聚合物為天然橡膠、苯乙烯改性的丁二烯或丙烯酸類聚合物。
37.權利要求27的方法，其中所述第一組分和/或第二組分還含有一種或多種選自以下的組分增強填料、非增強填料、顏料、表面活性劑、抗氧化劑、UV穩定劑、纖維、脫模劑、潤滑劑、發泡劑、促凝劑、乳液coascervant、抗微生物劑、聚結劑或有機溶劑。
38.一種從含有疏水性聚合物和在高于或低于閾溫度下變得具有高吸水性或水溶脹性的聚合物的水性乳液制備含有疏水性聚合物相和水溶脹高吸水性聚合物相的組合物的方法，其中所述乳液的溫度使得所述聚合物為非高吸水性的或預水溶脹的，所述方法包括調節所述乳液的溫度以使所述聚合物變為具有高吸水性的或水溶脹的的步驟。
39.一種由權利要求27的方法制備的組合物。
全文摘要
公開了含有疏水性聚合物相和水溶脹高吸水性聚合物相的組合物。還公開了用于制備含有疏水性聚合物相和水溶脹高吸水性聚合物相的組合物的雙組分體系。第一組分為疏水性聚合物的乳液，第二組分含有高吸水性聚合物；第一和第二組分在混合時形成所述組合物。
文檔編號C08L33/08GK1694918SQ02822146
公開日2005年11月9日 申請日期2002年9月3日 優先權日2001年9月4日
發明者R·A·維爾欽斯基, X·孫 申請人:格雷斯公司