[发明专利]具有分离的功能性颗粒的多相涂层及其制备和使用方法

说明书

一些变型提供包含化学上不同的第一聚合物材料和第二聚合物材料的多相聚合物组合物，其中第一聚合物材料和第二聚合物材料在从约0.1微米至约500微米的微相分离长度尺度上被微相分离，其中多相聚合物组合物包含选择性地分散在第一聚合物材料内的第一固体功能性颗粒，并且其中第一固体功能性颗粒化学上不同于第一聚合物材料和第二聚合物材料。一些实施例提供包含选择性地分散在第一聚合物材料内的第一腐蚀抑制剂颗粒或前体的抗腐蚀组合物，其中多相聚合物组合物任选地还包含选择性地分散在第二聚合物材料内的第二腐蚀抑制剂颗粒或前体。这些多相聚合物组合物可用于其他应用，诸如自清洁、自修复或阻燃涂层。披露了制备和使用这些多相聚合物组合物的方法。

优先权数据

本国际专利申请要求以下专利申请的优先权：2017年8月10日提交的美国临时专利申请号62/543,590、2017年12月19日提交的美国临时专利申请号62/607,402、2018年2月26日提交的美国临时专利申请号62/634,990以及2018年4月19日提交的美国专利申请号15/957,638，这些专利申请中的每一者特此通过援引并入本文。

技术领域

本发明整体涉及多相涂层和制备多相涂层的方法。

背景技术

涂层是施加至物体(通常称为基材)的表面的覆盖物。施加涂层的目的可以是装饰性的、功能性的，或两者兼而有之。实际上，每种制成品都需要涂层，通常用于保护性目的。涂层的主要用途是防止或抵消腐蚀的影响。

腐蚀是自然发生的过程，该过程引起材料(通常是金属)的物理结构的显著变化。当金属暴露于水、酸或气体时，这些变化可能是由化学反应引起的。腐蚀削弱了材料的物理结构，并最终可能导致受影响的部件失效。到腐蚀可见的时候，修复损坏的代价可能非常高。美国腐蚀工程师协会(NACE)估计，在美国，用于防止、缓解和修复腐蚀的直接成本每年为2760亿美元，而间接成本(诸如生产力损失、诉讼和环境缓解)可能将腐蚀总费用推高至超过5500亿美元(Lalgudi等人，“The Science of Corrosion-Busting Smart Coatings”[抗腐蚀智能涂层科学]，PaintCoatings Industry[涂料与涂层行业]，2016年3月1日)。

一般来讲，可以将各种颗粒引入到涂层中。然而，由于加工限制，商业涂层仅包括一种反应性颗粒、或多种非反应性颗粒。没有已知的方法来防止反应性物质在合成期间相互作用。许多涂层是在单个反应容器中通过循序添加各种组分而合成的。即使所得的涂层展示出期望的相分离形态，这些组分本身在相分离之前也发生接触。这种普通的工序不允许两种不同的反应性颗粒被分隔到某一相中。

需要一种新的能力来制造具有通常不能彼此混合或缔合的反应性颗粒的多功能涂层。鉴于本领域的缺点，需要改进的涂层材料和体系，以及适用于这些体系的组合物，尤其是为了保持涂层的机械完整性以用于耐腐蚀性和其他应用。特别地，商业上需要的是一种全新的平台，它能够以工业上可扩展的方法制造具有多种功能性添加剂的涂层和材料。

发明内容

本发明解决本领域中的上述需要，如现在将进行概述的以及然后在下文中进一步详细描述的。

一些变型提供包含化学上不同的第一聚合物材料和第二聚合物材料的多相聚合物组合物，其中第一聚合物材料和第二聚合物材料在从约0.1微米至约500微米的微相分离长度尺度上被微相分离，其中多相聚合物组合物包含选择性地分散在第一聚合物材料内的第一固体功能性颗粒，并且其中第一固体功能性颗粒化学上不同于第一聚合物材料和第二聚合物材料。

在一些实施例中，第一固体功能性颗粒能够响应于选自由紫外光、温度变化、压力变化、环境溶剂、湿度变化、pH变化及其组合组成的组的环境输入而与第二聚合物材料反应。

在一些实施例中，多相聚合物组合物被设置在表面上，并且第一固体功能性颗粒能够响应于选自由紫外光、温度变化、压力变化、环境溶剂、湿度变化、pH变化及其组合组成的组的环境输入而与该表面反应。