快速膜形成水基屏障塗層的製作方法

2023-05-12 20:46:56 4

專利名稱：快速膜形成水基屏障塗層的製作方法
技術領域：
本發明涉及新穎的組合物，其用於在非常快速的固化速度且無需熱能的情況下形 成連續且粘性的膜，所述膜提供抗水性、抗脂性和抗油性、疏水性、抗水蒸汽性，所述膜將用 作蠟代替物處理和用於軟包裝的外塗層。本發明還涉及從這種塗層材料形成的包裝、容器 (container)、食品包裝、容器(receptacle)等。本發明也涉及用於製備這些的方法。本發 明還涉及表面處理，其中所述表面例如是金屬、織物、木材、水泥以及相關的建築產品。
背景技術：
必須除去應用於含水紙張和紙板的水基屏障塗層，以形成連續膜。連續膜的質量 和無缺點對實現最理想的屏障性能非常重要。乾燥過程通常能除去水。通常乾燥過程是熱量過程(傳導、對流、輻射)，其中向液 體提供熱量以使水蒸發。乾燥條件是影響塗層性能的最重要的因素之一。質量問題例如氣泡、水泡、針孔或 裂縫可能在不適當的乾燥條件下產生。生產條件必須適應機器的種類、所使用的塗層和塗層量。乾燥的成本佔加工成本的主要部分，並且隨著能源成本增加，乾燥效率變得越來
越重要。因此，考慮到能源環境和石油資源時，能夠用水基屏障塗層塗覆紙張，無需熱量或 乾燥機，但仍具有高速的塗覆速度將是有益的。

發明內容
本發明力求提供一種組合物，其含有聚合物組合物，使得迅速形成幹膜。本發明還力求提供將抗水蒸汽性、抗油性和抗脂性賦予一種材料的方法。進一步，本發明力求提供形成塗層或膜的組合物的用途。更進一步，本發明力求提供含有膜塗層的基質材料。本發明的一方面涉及一種組合物，當其與一種聚合物組合物混合時，能夠用於形 成一種連續和粘性的膜。該膜的特徵在於，它提供抗水、抗脂和抗油性、提供水蒸汽屏障，並 且可以用作蠟代替物處理和用於軟包裝和其他基質上的外塗層。該膜在非常快的固化速度 形成，且不需要熱能。本發明的另一方面涉及以下物質的用途i)肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或 幾種鹽；和ii)金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為3的氧化態。所述鹽和脂肪酸絡合物可以單獨加入上述聚合物組合物，或作為分散體部分加入 上述聚合物組合物。因此，本發明的另一方面涉及催化組合物，其含有i)肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸 的一種或幾種金屬鹽；和ii)金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為3 的氧化態。
本發明的另一個方面涉及用於形成膜的水基聚合物組合物，其含有i)肉豆蔻酸、 棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種二元鹽；ii)金屬離子的C9-CliJg肪酸絡合物，所述金屬離子 具有至少為3的氧化態；和iii)聚合物組合物，其含有聚合物、共聚物或聚合物或共聚物的 混合物。本發明的另一個方面涉及一種預混合組合物，其含有以下任意兩種i)肉豆蔻 酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種二元鹽；ii)金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬 離子具有至少為3的氧化態；和iii)聚合物組合物，其含有聚合物、共聚物或聚合物或共聚 物的混合物。本發明的又一方面涉及基質，其含有用本發明的聚合物組合物形成的膜塗覆的表本發明還涉及纖維素基表面，其含有本發明的聚合物膜形成組合物形成的膜。本 發明還涉及金屬表面，其含有本發明的聚合物膜形成組合物形成的膜。本發明還涉及織物， 其含有本發明的聚合物膜形成組合物形成的膜。本發明還涉及玻璃，其含有本發明的聚合 物膜形成組合物形成的膜。本發明還涉及用於塗覆表面的方法，包括使用水基聚合物組合物而不使用熱能或 微波能。本發明的一個具體實施方式
提供了一種塗層薄片材料，其是容易生物降解的，並 且是可循環的和再生的，基於所使用組分的種類。本發明提供塗層薄片材料，例如纖維素基 材料，包括牛皮紙，其是抗脂和油滲透的，而且也是抗水氣滲透的。因此，本發明的具體實施 方式涉及用於食品、冷凍食品的容器和包裝，如可烘容器、食品包裝紙、容器和貯藏容器。本發明的另一個方面是提供一種上述組合物i)和iii)，用於形成本發明的膜塗 層。優選實施方式的詳述本發明涉及水基無蠟塗層，其在非常快的速度且不需要引入熱量的情況下形成 膜。其提供優異的抗水性(不剝落)、抗脂和抗油性以及良好的屏障水蒸氣的性質。功能性塗層的成功通常依賴於具有均勻的塗層。對屏障性能而言，連續膜和無缺 點尤其重要。塗層中形成膜包括從液態到固態的變化。這是由於水的蒸發和分散體顆粒的 併合而完成的。聚合物起初以分離的球存在，所述分離的球通過連續水相分離。水通過蒸 發和滲入多孔的基質除去。隨著濃度增加，聚合物顆粒一起移動並靠近。在這種特殊的情 況下，水由基質快速吸收，球或顆粒被迫靠近接觸。最後，球變得緊靠因而緻密，它們之間的間距產生毛細作用力。由於密堆積的出 現，水的毛細作用力將球或顆粒拉到一起形成連續且粘性的膜。膜形成的解除取決於聚合物的玻璃轉變溫度(通常被稱為Tg)、粒徑、配方組成和 乾燥過程中的所達溫度。本發明涉及一種完全不同的方法，其中鹽例如硬脂酸鈣影響膜形成的速率。通過 降低最小膜形成溫度，鹽例如硬脂酸鈣用作結合劑。鹽例如硬脂酸鈣也用作乳化劑並減少 混合物的表面張力；這使得塗層徹底潤溼表面，且存在於塗層中的水通過滲透入多孔紙基 質而迅速除去。金屬離子例如鉻的脂肪酸絡合物的存在提高膜形成的速率，同時有助於得到更好的膜性質，包括抗釋放性、疏水性、抗水性、抗水蒸汽性、抗脂和抗油性。因此，本發明的水基屏障塗層迅速形成連續且粘性的無缺點的膜，而不需要熱量。 這種新穎的水基屏障塗層組合物的快速凝固乾燥膜形成概念使得屏障塗層技術得以延伸 應用至熱源不足或缺乏的非常規設備，例如施膠壓榨塗布機、噴霧塗布機、幕簾式塗布機和 彈性凸版(flexo)。術語催化組合物在本發明中指以下成分的預混合物i)肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂 酸的一種或幾種鹽；和ii)金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為3的 氧化態。術語聚合物膜形成組合物在本發明中指一種組合物，包含i)肉豆蔻酸、棕櫚酸和 硬脂酸的一種或幾種鹽；ii)金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為3 的氧化態；和iii)聚合物組合物，其含有聚合物、共聚物或聚合物或共聚物的混合物。已經發現，將本發明的聚合物的膜形成組合物曝露於空氣將導致組合物形成膜， 例如在其表面形成膜。因此，本發明的一方面涉及預混合物，其含有不超過以下兩種i)肉 豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽；ii)金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬 離子具有至少為3的氧化態；和iii)聚合物組合物，其含有聚合物、共聚物或聚合物或共聚 物的混合物。肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽通常是這些酸的二元金屬鹽，其可以 選自，例如，硬脂酸鈉、硬脂酸鉀、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅；肉豆蔻酸鈉、肉豆蔻酸鉀、肉豆蔻酸 鈣或肉豆蔻酸鋅；棕櫚酸鈉、棕櫚酸鉀、棕櫚酸鈣和棕櫚酸鋅。所述鹽可以是乳劑、分散體形 式，或處於無溶劑狀態。在合適的實施方式中，肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽是硬脂酸的金 屬鹽，即金屬硬脂酸鹽。更典型地，金屬硬脂酸鹽是硬脂酸的二元金屬鹽，例如硬脂酸鈉、硬 脂酸鈣、硬脂酸鋰或硬脂酸鋅。硬脂酸鈣或硬脂酸鋅分散體以Devflo 50LPH、Devflo 50C和Devf lo40RZl商標商 業銷售。商業的硬脂酸鹽分散體或者乳劑，例如來自BASF或Rohm&Haas的那些也很適合。金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為3的氧化態，是催化組 合物和聚合物的膜形成組合物的優選組分。已經發現脂肪酸的Quilon ""金屬絡合物特別 合適。其他合適的釋放塗層材料包括，例如，鐵(+3)-脂肪酸絡合物和鈦(+4)-脂肪酸絡合 物。用脂肪酸的三價金屬絡合物，例如上述的那些已經獲得了很好的結果。因此，金屬離子 的C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為3的氧化態，可以選自下組=Werner絡合 物、C9-C18脂肪酸的三價金屬絡合物、C9-C18脂肪酸的四價金屬絡合物，例如鉻-C9-C18脂肪 酸絡合物、鐵(+3)-C9-C18脂肪酸絡合物或鈦(+4)-C9-C18脂肪酸絡合物。不願受特殊理論束縛，金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為 3的氧化態，在某些實施方式中可以是以下結構
其中M是金屬離子的金屬，R'是溶劑，所述金屬絡合物分散或乳化在其中，且X是滷素，例如氯。合適地，金屬離子是鉻，例如五羥(十四烷酸)二鉻、氫氧化十四烷酸氯化鉻和氧 氧化十八烷酸鉻酸。這些通常被稱為QuilonTMC或C-9，QUilonTMM和QUilonTMS。其他合適 的金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物是QUilonTML、Quilon L-ll和QUilonTMH，包括以上任何 的混合物。因此，Quilon絡合物可以是Quilon C,Quilon L,Quilon M、QuilonH或Quilon S, 以提供特殊性能。脂肪酸的Quilon 金屬絡合物是脂肪酸的Werner鉻絡合物。本發明的合適的實 施方式包括，例如金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為3的氧化態， Werner絡合物，例如Werner鉻絡合物。已經發現具有至少為3的氧化穩態的金屬離子的C11-C18脂肪酸絡合物，例如鉻，是 合適的。金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為3的氧化態，可以是分 散體、懸浮液、乳劑或合適溶劑中的溶液形式。該溶劑可以是水、醇、水可混溶的有機溶劑、 醇可混溶的有機溶劑，及其組合。合適的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、戊醇、己醇、 庚醇和環己醇。合適的水或醇可混溶的有機溶劑包括乙腈、乙酸乙酯、戊烷、己烷、庚烷和石 油醚。本發明的一個重要的方面涉及將肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽；和 金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為3的氧化態，用於製備表面上的 膜。這些組分可以單獨加入，或作為混合物加入，例如以分散體、懸浮液、乳劑或溶液形式力口 入。本發明的一個重要方面涉及肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽；和金屬 離子的C9-C18脂肪酸絡合物(所述金屬離子具有至少為3的氧化態)的水基混合物。本發 明的催化組分可以是分散體、懸浮液、乳劑或溶液形式。本發明的一個優點是本發明的催化 組分可以是水基的，並在表面上提供快速的膜形成。術語水基混合物指一種分散體、懸浮 液、乳劑或溶液，其中至少30% (ν/ν)的溶劑是水，例如至少40%，更優選至少50%的溶劑 是水。在肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽；和金屬離子WC9-C18脂肪酸絡合 物(所述金屬離子具有至少為3的氧化態)的水基混合物的非常合適的實施方式中，肉豆 蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽選自硬脂酸鈣或硬脂酸鋅。在肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽；和金屬離子WC9-C18脂肪酸絡合
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CN 101970561 A
說 明 書4/11頁物(所述金屬離子具有至少為3的氧化態)的水基混合物的其他非常合適的實施方式中， 金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物是鉻-C9-C18脂肪酸絡合物，例如含有QUilonTMC化學組合 物的絡合物。在非常合適的實施方式中，本發明的催化組合物包含硬脂酸鈣和QuilonTMC。i)肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽和ii)金屬離子的C9-C18脂肪酸絡 合物在本發明水基催化組合物中的比例將隨著聚合物組合物(催化組合物將最終與之混 合)的性質以及將被塗覆的表面的性質而改變。通常，i)肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種 或幾種鹽和ii)金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物在本發明水基催化組合物中的比例在大約 5 1到20 1，例如大約7 1到20 1，例如大約5 1到15 1，更優選大約7 1 到15 1的範圍內。在本發明非常合適的實施方式中，本發明催化組合物包含硬脂酸鈣和Qui lonTMC， 其重量比為5 1到15 1，例如大約7 1到15 1。在一個實施方式中，硬脂酸鈣和 Quilon C以17到1. 5的比例混合。本發明的催化組合物可以包含i)肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽和 ii)金屬離子的C9-C1Jg肪酸絡合物的無溶劑組合。或者，本發明的催化組合物可以包含i) 肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽和ii)金屬離子的C9-C1Jg肪酸絡合物的組合， 所述金屬離子分散、溶解或懸浮在金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物分散或懸浮的溶劑中。再 或者，本發明的催化組合物包含i)肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽和ii)金屬 離子的C9-C18脂肪酸絡合物的組合，所述金屬離子可以分散、溶解或懸浮在水中或水性混合 物中，這種水性混合物通常含有水和一種或多種溶劑，每一種i)肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂 酸的一種或幾種鹽和ii)金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物分散、溶解或懸浮在其中。本發明的一個實施方式包含i)硬脂酸鈣或硬脂酸鋅和ii)鉻-C9-C18脂肪酸絡合 物例如QuilonTMC，和水，所述組分以15-20比1-2比1-2，例如17比1. 5比1. 5的比例存 在。本發明的催化組合物與iii)含有聚合物、共聚物或聚合物或共聚物的混合物的 聚合物組合物混合，以形成聚合物的膜形成組合物。因此，本發明的另一方面涉及聚合物 的膜形成組合物，其包含i)肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽；ii)金屬離子的 C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為3的氧化態；和iii)聚合物組合物，其含有 聚合物、共聚物或聚合物或共聚物的混合物。在一個典型的實施方式中，該聚合物的膜形成 組合物是水基聚合物膜形成組合物。在一個非常典型的實施方式中，該水基聚合物膜形成 組合物包含硬脂酸鈣或硬脂酸鋅、鉻-C9-C18脂肪酸絡合物例如QuilonTMC、水和聚合物組合 物，所述聚合物組合物含有聚合物、共聚物或聚合物或共聚物的混合物。該聚合物、共聚物或聚合物或共聚物的混合物通常是水可分散的聚合物或共聚 物，且是膜形成聚合物或共聚物。在優選的實施方式中，水可分散的膜形成聚合物或共聚物 的玻璃轉變溫度為約-60到105°C，並且適當地選擇以形成非阻滯膜。可以用作抗屏障塗層組合物中的水汽的交聯聚合物的聚合物包括但不限於 聚(二烯)的聚合物和共聚物，例如聚(丁二烯)、聚(異戊二烯)和聚(ι-亞戊烯) (Ι-penetenylene)；-聚(丙烯酸脂類)例如聚(丙烯酸苄酯)、聚(丙烯酸丁酯)、聚(丙烯酸2-氰基 丁基酯)、聚(丙烯酸2-乙氧基乙基酯)、聚(丙烯酸乙酯)、聚(丙烯酸2-乙基己基酯)、聚(丙烯酸氟基甲基酯)、聚(丙烯酸5，5，6，6，7，7，7_七氟基-3-氧庚基酯)、聚(丙烯酸 七氟基-2-丙基酯)、聚(丙烯酸庚基酯)、聚(丙烯酸己基酯)、聚(丙烯酸異冰片基酯)、 聚(丙烯酸異丙基酯)、聚(丙烯酸3-甲氧丁基酯)、聚(丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸壬基 酯)、聚(丙烯酸辛基酯)、聚(丙烯酸丙基酯)和聚(丙烯酸P-甲苯基酯)；-聚丙烯酸乙烯基酯、氟烴和氟聚合物；-聚(丙烯醯胺)例如聚(丙烯醯胺)、聚(N-丁基丙烯醯胺)、聚(N，N- 二丁基 丙烯醯胺)、聚(N-十二烷基丙烯醯胺)和聚(嗎啉基丙烯醯胺)；-聚(甲基丙烯酸)和聚(異丁烯酸酯)例如各種形式例如不規則、全同立構、間 規立構和地層變位的聚(異丁烯酸苯甲基酯)、聚(異丁烯酸辛基酯)、聚(甲基丙烯酸丁 酯)、聚(異丁烯酸2-氯乙烷基酯)、聚(異丁烯酸2-氰乙基酯)、聚(異丁烯酸十二烷基 酯)、聚(異丁烯酸2-乙基己基酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(異丁烯酸1，1，1_三氟 醚-2-丙基酯)、聚(異丁烯酸己基酯)、聚(甲基丙烯酸2-羥乙酯)、聚(異丁烯酸2-羥 基丙基酯)、聚(異丁烯酸異丙基酯)、聚(甲基丙烯酸)、聚(異丁烯酸甲酯)；和聚(異丁 烯酸丙基酯)；-聚(甲基丙烯醯胺)例如聚(4-羧基苯基甲基丙烯醯胺)；-其他alpha-和beta-取代的聚(丙烯酸酯)和聚(甲基丙烯酸酯)例如聚(氯 丙烯酸丁基酯)、聚(乙氧基羰基甲基丙烯酸乙基酯)、聚(氟化丙烯酸甲基酯)和聚(苯 基丙烯酸甲基酯)；-聚(乙烯醚)例如聚(丁氧基乙烯)、聚(乙氧基乙烯)、聚(乙基硫代乙烯)，-(十二烷基氟基丁氧基乙烯)、聚聚(2，2，2-三氟基乙氧基三氟基乙烯)、聚(己 基氧乙烯)、聚(甲氧基乙烯)和聚(2-甲氧基丙烯)；-聚(滷乙烯)和聚(乙烯基腈)例如聚(丙烯腈)、聚(1，1-二氯乙烯)、聚(三 氟氯乙烯)、聚(1，1-二氯_2-氟乙烯)、聚(1，1_ 二氟乙烯)、聚(甲基丙烯腈)、聚(氯乙 烯)和聚(偏二氯乙烯)；-聚(乙烯基酯)例如聚(醋酸乙烯酯)、聚(苯甲醯基氧乙烯)、聚(4-丁醯氧苯 甲醯基氧乙烯)、聚(4-乙基苯甲醯基氧乙烯)、聚[(三氟乙醯氧基)乙烯]、聚[(七氟丁 醯氧基)乙烯]、聚(甲醯基氧乙烯)、聚[(2-甲氧基苯甲醯基氧)乙烯]、聚(特戊醯基氧 乙烯)和聚(丙醯氧基乙烯)；聚(苯乙烯)例如，聚(4-乙醯基苯乙烯)、聚[3-(4_聯苯基)苯乙烯]、聚 (4-[(2_ 丁氧基乙氧基)甲基]苯乙烯)、聚(4-丁氧基甲基苯乙烯)、聚(4-丁氧基苯乙 烯)、聚(4-丁基苯乙烯)、聚(4-氯-2-甲基苯乙烯)、聚(2-氯苯乙烯)、聚(2，4-二氯苯 乙烯)、聚(2-乙氧基甲基苯乙烯)、聚(4-乙氧基苯乙烯)、聚(3-乙基苯乙烯)、聚(4-氟 基苯乙烯)、聚(全氟基苯乙烯)、聚(4-己基苯乙烯)、聚[4-(2_羥基乙氧基甲基)苯乙 烯]、聚[4-(1-羥基-1-甲基丙基)苯乙烯]、聚(2-甲氧基甲基苯乙烯)、聚(2-甲氧基苯 乙烯)、聚(alpha-甲基苯乙烯)、聚(2-甲基苯乙烯)、聚(4-甲氧基苯乙烯)、聚(4_辛醯 基苯乙烯)、聚(4-苯氧基苯乙烯)、聚(4-苯基苯乙烯)、聚(4-丙氧基苯乙烯)和聚(苯 乙烯)；-聚(氧化物)例如聚(環氧乙烷)、聚(四氫呋喃)、聚(環氧丙烷)、聚(氧丁 二烯)、聚[氧氯甲基)乙烯]、聚(氧-2-羥基三亞甲基氧-1，4-亞苯基亞甲基-1，4-亞苯基)、聚(氧-2，6_ 二甲氧基-1，4-亞苯基)和聚(氧-1，3-亞苯基)；-聚(碳酸鹽)例如雙酚A的聚碳酸酯和聚[氧羰基氧-4，6-二甲基]-1，2-亞苯 基亞甲基-3，5-二甲基-1，2-亞苯基]；-聚(酯)例如聚(對苯二甲酸乙二酯)、聚[(1，2_二乙氧基羰基)乙烯]，-聚[(1，2_二甲氧基羰基)乙烯]、聚(氧-2-亞丁烯基氧基癸二醯)、聚[二 (環氧乙烷)氧己二醯]、聚(氧乙烯氧羰基-1，4-環己烯基羰基)、聚(氧乙烯氧基異酞 醯)、聚[二(環氧乙烷)氧乙二醯]、聚[二(環氧乙烷)氧琥珀醯]、聚(氧乙烯氧對苯 二醯)、聚(氧-1，4-亞苯基異亞丙基-1，4-亞苯基氧癸二醯)和聚(氧-1，3-亞苯基氧基 異酞醯)；-聚(酐)例如聚(氧羰基-1，4-亞苯基亞甲基-1，4-亞苯基烯羰基)和聚(氧 異酞醯)；-聚(尿烷)例如聚(氧羰基亞氨基六亞甲基亞氨基羰基氧十亞甲基)、聚(氧 乙烯氧羰基亞氨基六亞甲基亞氨基羰基)、聚(氧乙烯氧羰基亞氨基-1，4-亞苯基三亞甲 基-1，4-亞苯基亞氨基羰基)、聚(氧十二亞甲基氧羰基亞氨基十亞甲基亞氨基羰基)和聚 (氧四亞甲基氧羰基亞氨基-1，4-亞苯基亞甲基-1，4-亞苯基亞氨基羰基)；-聚(矽氧烷)例如，聚(聚二甲基矽氧烷)、聚[氧(甲基)苯基亞甲矽基]和 聚(氧二苯基亞甲矽基-1，3-亞苯基)；-聚(碸)和聚(磺醯胺)例如聚[氧羰基二(氧-1，4-亞苯基)磺醯-1，4-亞 苯基氧-1，4-亞苯基]、聚[氧-1，4-亞苯基亞磺醯-1，4-亞苯基氧-1，4-亞苯基羰基-1， 4-亞苯基)、聚(氧-1，4-亞苯基磺醯-1，4-亞苯基)和聚(磺醯-1，3-亞環已基)；-聚(醯胺)例如尼龍-6、尼龍-6，6、尼龍-3、尼龍_4，6、尼龍_5，6、尼龍_6，3、尼 龍_6，2、尼龍-6，12和尼龍-12 ；-聚(亞胺)例如聚(乙醯基亞氨基乙烯)和聚(戊醯基亞氨基乙烯)；-聚(苯並咪唑)例如聚(2，6-苯並咪唑二基-6，2-苯並咪唑二基辛亞甲基)；_碳水化合物，例如三乙酸直鏈澱粉、三乙酸纖維素、三癸酸纖維素、乙基纖維素和 甲基纖維素；-及其聚合物混合物和共聚物，例如聚(丙烯腈-共_苯乙烯)和聚(e-己內酯)， 或聚(甲基丙烯酸乙酯)或聚(異丁烯酸甲酯)。-聚(丙烯腈-共-偏二氯乙烯)和聚(對酞酸六亞甲基酯)；-聚(烯丙醇-共_苯乙烯)和聚(己二酸丁烯酯)，或聚(癸二酸丁烯酯)；聚 (η-異丁烯酸戊基酯)和聚(氯乙烯)；-雙酚A型聚碳酸酯和聚(e_己內酯)，或聚(己二酸乙烯酯)，或聚(對苯二甲酸 乙二酯)，或酚醛清漆樹脂；-聚(丁二烯)和聚(異戊二烯)；-聚(丁二烯_共-苯乙烯)和氫化松香甘油酯；-聚(丙烯酸丁酯)和聚(氯化乙烯)，或聚(氯乙烯)；-聚(丙烯酸丁酯-共-異丁烯酸甲酯)和聚(氯乙烯)；-聚(甲基丙烯酸丁酯)和聚(氯乙烯)；-聚(對酞酸丁烯酯)和聚(對苯二甲酸乙二酯)，或聚(醋酸乙烯酯-共-偏二氯乙烯)；-聚(e_己內酯)和聚(氯苯乙烯)，或聚(醋酸乙烯酯-共-偏二氯乙烯)；-醋酸纖維素和聚(偏二氯乙烯-共-苯乙烯)；-醋酸纖維素_丁酸鹽和聚(乙烯-共-醋酸乙烯酯)；-聚(氯化乙烯)和聚(異丁烯酸甲酯)；-聚(氯化氯乙烯)和聚(η-甲基丙烯酸丁酯)，或聚(異丁烯酸乙基酯)，或聚 (戊內醌)；-聚(氯丁二烯)和聚(乙烯-共-丙烯酸甲酯)；-聚(2，6_二甲基-1，4-亞苯基氧化物)和聚(a-甲基苯乙烯-共-苯乙烯苯乙 烯)，或聚(苯乙烯)；-聚(丙烯酸乙酯)和聚(氯乙烯-共-偏二氯乙烯)，或聚(氯乙烯)；-聚(甲基丙烯酸乙酯)和聚(氯乙烯)；-聚(環氧乙烷)和聚(異丁烯酸甲酯)；-聚(苯乙烯)和聚(乙烯基甲基醚)；和-聚(戊內醌)和聚(醋酸乙烯酯-共-偏二氯乙烯)。水分散膜形成通常選自下組-苯乙烯丁二烯共聚物，通常在分散體中；-改性苯乙烯丁二烯共聚物，通常在分散體內；_苯乙烯/丙烯酸酯共聚物，通常在分散體內；_羧化的聚苯乙烯，通常在分散體內；_丙烯酸/聚丙烯聚合物，通常在乳劑內；-聚醋酸乙烯酯；-聚聚乙烯基醇，_聚乙酸乙烯酯_乙烯，-聚乙烯丙烯酸；_大豆蛋白質聚合物；-Corn Zein(蛋白質)或澱粉，通常在分散體內；_聚烯烴分散體如改性丙烯基分散體；-松香酯分散體，和_聚偏氯乙烯。本發明涉及新穎的組合物，其用於形成連續且粘性的膜，所述膜在非常快速的固 化速度且無需熱能的情況下提供抗水性、抗脂和抗油性、抗水蒸汽性，所述膜將用作蠟代替 物處理和用於軟包裝的外塗層。從工業、商業、工廠製造業和經濟學立場來看，不需要施加 熱能具有顯著的優點。在不存在蠟的情況下，提供連續且粘性並具有抗水性、抗脂性和抗油 性、抗水蒸汽滲透性的膜的能力具有顯著的環境影響，以及對於石油基產品的易變成本的 經濟利益。術語沒有熱能，或需要施加熱能指本發明的膜形成過程中不需要加熱器、烘箱或 其他直接加熱裝置。該過程在無直接加熱的情況下發生。除非另有說明，該膜成形過程在 大約0到50°C的溫度下，優選大約10到45°C，例如15到40°C，更優選在15到35°C的室溫下發生。催化組合物使得水基聚合物組合物在不引入熱量的情況下以第一速率形成膜。催 化組合物使得水基聚合物組合物在不引入熱量的情況下形成膜，從將該組合物塗覆到表面 開始，該膜在小於1分鐘內形成。催化組合物使得水基聚合物組合物在不引入熱量且不使 用蠟的情況下形成膜。術語無蠟組合物、沒有蠟、不含蠟是指一種聚合物組合物和生成的 膜，其含有小於0.1 %的蠟，典型地含有0 %的蠟。本發明的膜形成聚合物組合物可以任選含有增粘劑樹脂，例如氫化松香的甘油酯 水分散體。本發明的膜形成聚合物組合物可以任選含有選自下組的填充劑塗布粘土、高嶺 土、雲母、滑石或混合物，矽酸鹽、矽酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鋁及其混合物。本發明的膜形成聚合物組合物可以任選含有分散劑、增稠劑、消泡劑、滑爽劑、防 滑劑、流變改性劑、顏料、基座材料、交聯劑、催化劑、阻燃劑、殺生物劑和潤溼劑。可以在膜形成組合物中加入顏料，以賦予塗層基材或板材的表面所需要的外觀。 例如，可能需要塗層薄片的食品接觸面是白色。如果棕色牛皮紙用作基材片材，當使用屏障 塗層組合物時，可在屏障塗層組合物中加入二氧化鈦，以使其呈白色並使片材的食品接觸 面呈白色。顏料例如TI-PURE 900，由DuPont生成的二氧化鈦顏料，是屏障塗層合適的 顏料。其他的顏料或分散體也可能是合適的，只要它們沒有顯著降低屏障塗層組合物的性 能。可以應用前在膜形成組合物中加入分散劑以幫助分散並懸浮任何組分，包括填充 劑和顏料顆粒，並使懸浮液穩定。可以使用任何種類的分散劑。例如，為此目的，分散劑如 四焦磷酸鈉(「TSPP「)和六偏磷酸鈉是合適的。可能需要在屏障塗層組合物或釋放塗層 組合物中加入少量精煉純金屬粉末或薄片，例如鋁粉或薄片，作為基座材料。快速乾燥的膜形成屏障塗層組合物優選含有重量％到總計100%的以下組分-硬脂酸鈣、硬脂酸鋁或硬脂酸鋅分散體5到30%，優選17到27%-金屬離子(QuilonL、C或S)的C11-C18脂肪酸絡合物0. 5到3%，優選1到3%-聚合物或混合物的分散體25到80%，優選80到50 %-粉末填充劑或漿料分散體0到30%-添加劑0到5%，優選0到3%。本發明的膜形成組合物在無需引入熱能的情況下，以溶液、分散體、乳劑、懸浮液 或以無溶劑形式施加於需要膜形成的材料表面。該材料可以是纖維素基的、金屬的、織物、 水泥、砂、石或玻璃。纖維素基材料包括各種紙張、卡片、木材，包括紙板、牛皮紙。這些眾多 用途中的一些包括使用在冷凍食品、食品包裝、烘焙紙、波紋紙板、紙板盒、可消耗和非可消 耗商品的包裝材料，例如漢堡包和三明治，例如用於快速食品供應商。也可預期金屬表面， 例如鍋、壺和焙烤淺盤，各自包含由本發明膜形成組合物製備的膜。也可預期家具和木材基 建築材料各自包含由本發明膜形成組合物製備的膜。也可預期水泥、戶外瓷磚、馬路等各自 包含由本發明膜形成組合物製備的膜。使用上述組分ii)，即金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物是優選的。根據本發明，發 現可接受的膜形成組合物由上述組分i)和iii)提供，特別是當組分i)處於比較高的濃度 時。通常這些組合物將採用20到40%重量的組分i)和80到60%重量的組分iii)以使總和為100%。
具體實施方式
為了說明上述新穎的組合物，提供了以下實施例，來進一步教導本發明的優選實施方式。所述新穎的水基屏障塗層組合物以重量％表示，總計100%。
實施例1
Devflo 50C 18. 0%
Quilon C 2. 0%
Styronal 4606X 80. 0% (一種苯乙烯_ 丁二烯水分散體的商標)
實施例2
Devflo 50C 17. 5%
Quilon C 2. 5%
Styronal 4606X 40. 0%
Acronal S728 40. 0% (--種苯乙烯η-丙烯酸丁酯的水分散體的商標)
實施例3
Devflo 50C 17. 5%
Quilon C 2. 5%
Styronal 4606X 50. 0%
Alsibronz 39 10. 0%
Polyplate P 10. 0%
Polygloss 90 19. 6%
Tamol 850 0. 2% (一種萘磺酸濃縮產品的商標)
Defoamer colloid 963..0. 2%
實施例4
Devflo50LPH 18. 0%
Quilon C 2. 0%
Styronal 4606X 80. 0%
實施例5
Devflo 50LPH 17. 5%
Quilon C 2. 5%
Styronal 4606X 40. 0%
Acronal S728 40. 0%
實施例6
Devflo 50LPH 17. 5%
Quilon C 2. 5%
Styronal 4606X 50. 0%
Alsibronz39 10. 0%
Polyplate P 10. 0%
Polygloss90 19. 6%
Tamol 850 0. 2%
Defoamer colloid963 0. 2%
實施例7.
Devflo 40RZ1 18. 0%
Quilon C 2. 0%
Styronal 4606X 80. 0%
除非另有說明，此處所有百分!紋為重量百分
權利要求
i)肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽；和ii)金屬離子的C9 C18脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為3的氧化態，在形成無蠟塗層或膜中的用途。
2.一種組合物，含有肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽；和ii)金屬離子的 C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為3的氧化態。
3 .根據權利要求2所述的組合物，其為分散體、乳劑、溶液或懸浮液形式。
4.根據權利要求2所述的組合物，其中肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽選 自硬脂酸鈣或硬脂酸鋅。
5.根據權利要求2至4中任一所述的組合物，其中金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物是 鉻-C9-C18脂肪酸絡合物。
6.一種組合物，含有a)肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽；和b)聚合物組合 物，其含有聚合物、共聚物或聚合物或共聚物的混合物。
7.根據權利要求6所述的組合物，還含有c)金屬離子的C9-CliJg肪酸絡合物，所述金 屬離子具有至少為3的氧化態。
8.根據權利要求6或7的組合物，其為分散體、乳劑、溶液或懸浮液形式。
9.根據權利要求6至8中任一所述的組合物，其中所述聚合物組合物含有聚合物、共聚 物或聚合物或共聚物的混合物，所述聚合物或共聚物選自下組苯乙烯丁二烯共聚物、改性 的苯乙烯丁二烯共聚物、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、羧化的聚苯乙烯、丙烯酸/聚丙烯聚合 物、聚乙酸乙烯酯；聚聚乙烯基醇、聚乙酸乙烯酯-乙烯、聚乙烯丙烯酸、大豆蛋白聚合物； 玉米蛋白(蛋白質)、澱粉、聚烯烴分散體如改性的丙烯基分散體；和聚偏氯乙烯。
10.根據權利要求6所述的組合物，含有20到40%重量的a)和80到60%重量的b)。
11.用於將抗水性、抗水蒸氣性、抗油性和抗脂性賦予材料的方法，包括I.混合a)肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽；ii)金屬離子的C9-C18脂肪酸 絡合物，所述金屬離子具有至少為3的氧化態；和b)聚合物組合物，其含有聚合物、共聚物 或聚合物或共聚物的混合物，以及 II.在低於50°C的溫度下在材料上形成膜。
12.根據權利要求11所述的方法，其中步驟I)還包括混合a)、b)和c)金屬離子的 C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為3的氧化態。
13.根據權利要求11所述的方法，其中步驟I)，a)含有20到40%重量和b)含有80到60%重量。
14.根據權利要求12所述的方法，其中a)中所述鹽是硬脂酸鈣，c)中所述金屬離子是鉻離子。
15.根據權利要求12所述的方法，其中a)和c)的比例為5 1至20 1。
16.用於將抗水性、抗水蒸氣性、抗油性和抗脂性賦予材料的方法，包括a.混合i)肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽；ii)金屬離子的C9-C18脂肪酸 絡合物，所述金屬離子具有至少為3的氧化態；和iii)聚合物組合物，其含有聚合物、共聚 物或聚合物或共聚物的混合物，以及b.在不引入熱能和微波能的情況下形成膜。
17.—種材料，其含有基材，所述基材具有表面，該表面帶有膜塗層，所述膜塗層通過用 膜形成組合物塗覆表面形成，所述膜形成組合物包含a)肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽；和b)聚合物組合物，其含有聚合物、共聚物或聚合物或共聚物的混合物；並使得 所述膜塗層在低於50°C的溫度下形成。
18.根據權利要求17所述的材料，其中所述膜形成組合物還含有c)金屬離子的C9-C18 脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為3的氧化態。
19.根據權利要求17所述的材料，其中所述膜形成組合物含有20到40%重量的a)和 80到60%重量的b)。
20.根據權利要求17-19任一所述的材料，其中所述基材選自下組纖維素基資料、金 屬基材料、玻璃基材料、織物基材料、水泥材料、木材和建築產品材料。
全文摘要
本發明涉及一種組合物，當該組合物與聚合物組合物混合時，能形成連續且粘性的膜。該膜的特徵在於，其提供抗水性、抗脂性和抗油性，提供水蒸汽屏障，可用作蠟替代處理和軟包裝以及其他基材的外塗層。該膜在在非常快速的固化速度且無需熱能的情況下形成。所述組合物含有i)肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的一種或幾種鹽；和ii)金屬離子的C9-C18脂肪酸絡合物，所述金屬離子具有至少為3的氧化態。本發明還提供方法和塗層基材。
文檔編號C09D5/38GK101970561SQ200880120165
公開日2011年2月9日 申請日期2008年12月4日 優先權日2007年12月6日
發明者塞爾日·貝魯貝, 弗朗索瓦·當德諾爾特, 賈邁勒·巴格達德-戴德斯 申請人:雷泰克F3技術有限合夥公司