專利名稱：用于涂布和印刷基材的液體制劑的制作方法
相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2004年5月19日提交的臨時專利申請第60/572333號的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及用于施涂基材作為諸如涂料、印刷圖案等的液體制劑，更具體涉及包含液體和揮發(fā)性粘度調(diào)節(jié)組分的混合物的制劑，當(dāng)將混合物施涂到基材上并處理到其功能性干燥狀態(tài)(functionally dry state)時，揮發(fā)性組分基本上完全蒸發(fā)。
2.現(xiàn)有技術(shù)的說明用作涂料或印刷油墨的溶液和分散體最好以非常稀的狀態(tài)施涂，例如在水中或非水性介質(zhì)中。但是，在許多情況中，這些涂料或油墨的流變學(xué)性質(zhì)會導(dǎo)致它們流動得太過自由，而無法適當(dāng)?shù)乜刂扑鼈兊氖┩苛?。此外，如果小心?jǐn)慎地施涂，涂料或油墨會流動得太過自由，而無法維持它們的目標(biāo)位置。
存在許多流變控制劑，通常稱為“增稠劑”，可以將這些試劑結(jié)合到體系的連續(xù)液相中，以將體系的粘度調(diào)節(jié)到合適的水平(即，符合施涂方法要求的水平)。不幸的是，在隨后要干燥的體系中使用增稠劑時，留下的增稠劑的濃度通常非常高，足以對涂布或印刷的性能造成不良影響。
導(dǎo)電油墨的印刷和光學(xué)涂料的施涂是兩個非限制性例子，其中為了施涂目的而提高粘度的要求和功能性干燥狀態(tài)的純度之間存在矛盾。殘余增稠劑的介電性質(zhì)會不利地降低導(dǎo)電油墨沉積物的導(dǎo)電性，這類殘余增稠劑的不透明性會帶來混濁，對光學(xué)涂料所需的透明性造成不利影響。
因此，需要這種涂料和油墨制劑，該制劑的流變學(xué)性質(zhì)已經(jīng)通過加入增稠劑進(jìn)行了調(diào)節(jié)，達(dá)到了適合預(yù)期應(yīng)用模式的粘度，并且當(dāng)涂料或油墨被施涂到基材上并處于功能性干燥狀態(tài)時，增稠劑已經(jīng)基本上完全從所得涂層或油墨沉積物中除去。
文中所用的“功能性干燥狀態(tài)”是指液體混合物的揮發(fā)性組分已經(jīng)蒸發(fā)到足以使混合物符合其預(yù)期應(yīng)用情況的程度。
此外，如文中所述，當(dāng)液體混合物的組分的任何殘余物不會妨礙混合物在處于其功能性干燥狀態(tài)時實現(xiàn)其預(yù)期應(yīng)用時，該組分被認(rèn)為已經(jīng)“基本上完全除去”。
發(fā)明概述依據(jù)本發(fā)明，作為涂料或印刷沉積物施涂到基材上的制劑包括具有第一粘度的液體和胺-酸加合物的混合物，其中胺-酸加合物的用量應(yīng)適合所述液體和所述混合物的預(yù)期應(yīng)用，優(yōu)選超過混合物的10重量％。混合物具有比第一粘度大的第二粘度。在將混合物施涂到基材上并將其處理到功能性干燥狀態(tài)的過程中，胺-酸加合物已經(jīng)通過蒸發(fā)基本上完全被除去。以這樣施涂和處理的混合物為基準(zhǔn)計，胺-酸加合物的殘余量可以低至0.2重量％，通常小于約0.1重量％，優(yōu)選小于0.01重量％，最優(yōu)選小于0.001重量％。
詳細(xì)說明本發(fā)明使用胺氨基甲酸鹽作為用于從烴到醇到水的各種溶液/分散體的粘度控制劑。伯胺和仲胺是候選物質(zhì)；叔胺不適用。
當(dāng)用CO2處理胺時，形成胺氨基甲酸鹽(amine carbamate)(用水處理，形成胺碳酸鹽(amine carbonate))。如同脂肪酸酯和鹽的情況，形成的這種兩性離子鹽可以用來調(diào)節(jié)這種鹽在其中是相容的液體的流變性。
使用胺，特別是沸點約等于溶劑或液體混合物連續(xù)相的沸點溫度的胺，使氨基甲酸鹽(碳酸鹽)分解(釋放出CO2)，胺與混合物的其它揮發(fā)性組分一起蒸發(fā)除去。在將混合物施涂到基材上并且將其處理到功能性干燥狀態(tài)的過程中，氨基甲酸鹽(碳酸鹽)基本上完全除去，以這樣施涂和處理的混合物的重量為基準(zhǔn)計，任何殘余物的含量低至0.2重量％，通常小于0.1重量％，優(yōu)選小于0.01重量％，最優(yōu)選小于0.001重量％。
這類流變控制是有利的應(yīng)用包括，例如(a)納米技術(shù)，其中元件通常以非常稀的濃度涂布，但是涂料需要較高的粘度，以實現(xiàn)均勻的涂布。當(dāng)處理碳納米管時，這一點尤為重要，此時粘度控制不但有利于施涂，而且起到穩(wěn)定作用，防止納米管在載液中發(fā)生纏繞，從而防止納米管在涂布、不連續(xù)涂布或印刷前發(fā)生聚集和從載液中沉降。
(b)光學(xué)涂料的施涂，例如，膜基可視驅(qū)動用戶界面(顯示器，觸摸屏)、用于書畫的透明保護(hù)涂層等，在這些用途中功能性干燥沉積物的透明度是主要的要求。
(c)用在電子產(chǎn)品制造中的其它污染-敏感涂料。例如，在設(shè)置保護(hù)涂層中使用的“噴墨”類涂料(印刷)的應(yīng)用；或者對不連續(xù)設(shè)置電路中導(dǎo)電元件的粘合處理。
在以下實施例中，使用以下組分中的一種或多種來制備液體混合物從Franklin，MA的Eikos購得的CNT Ink Concentrate(3000ppm CNT)；從Wilmington，MA的Raffi & Swanson購得的Solvent Ink Concentrate#7633-41P；從Smyrna，GA的Surface Specialties UCB購得的Diluting Acrylate IBOA(丙烯酸異冰片酯)；從Ambler，PA的Cognis Corporation購得的UV Coating ECX 4019。
實施例1導(dǎo)電油墨WB氨基甲酸鹽
仲丁胺90克水10克CO2鼓泡通過(bubble through)，直到粘度為11500-12500cPCNT油墨配方CNT Ink Concentrate(3000ppm CNT) 1％水21％溶劑(IPA) 50％氨基甲酸鹽28％---------------100％油墨濃縮液的初始粘度為30-100cP混合物的最終粘度為1500-2000cP實施例2光學(xué)涂料氨基甲酸鹽正丁胺50克溶劑 50克CO2鼓泡通過，直到粘度為10000cP溶劑油墨配方Solvent Ink Concentrate 10％溶劑 70％氨基甲酸鹽20％--------------100％濃縮液的初始粘度為100-200cP混合物的最終粘度為1000-1200cP
實施例3光學(xué)涂料氨基甲酸鹽正丙胺 20克稀釋的丙烯酸酯 80克CO2鼓泡通過，直到粘度為10000cP紫外涂料配方紫外涂料 79％氨基甲酸鹽 21％---------------100％紫外涂料的初始粘度為200-250cP混合物的最終粘度為1500-1800cP使用邁耶(Meyer)刮涂棒將實施例1-3的混合物施涂到透明聚酯膜上，并在70℃的實驗室烘箱中處理1分鐘，達(dá)到功能性干燥狀態(tài)。使用pHydrionInsta-Check Surface pH Pencil(可從VWR International of West Chester，Pennsylvania，U.S.A.購得)測量所得干燥沉積物的殘余氨基甲酸鹽組分。在各情況中，pH讀數(shù)在5到6之間。
根據(jù)pH的定義(根據(jù)化學(xué)事實，pH是氫離子濃度的負(fù)對數(shù)函數(shù)，用等式pH＝-log[H+]表示，來自Holtzclaw等人，General Chemistry，第459頁，1984，D.C，Heath and Co.，Lexington，MA)，氫離子濃度越高，pH值越低。任何殘余的氨基甲酸鹽的胺組分會降低氫離子的濃度，從而提高pH值，如該測試中所測量的。
使用計算方法，根據(jù)上述pH讀數(shù)，確定實施例1-3中功能性干燥殘余物的殘余氨基甲酸鹽的濃度為7.3×10-6％。殘余含量降低至這種程度時，觀察到任何殘余的氨基甲酸鹽都不會對實施例1的油墨的導(dǎo)電性或?qū)嵤├?和3的涂料的透明性造成不利影響。
可用不同于CO2的材料形成胺的兩性離子加合物。二硫化碳(CS2)也可以形成穩(wěn)定的胺鹽，還可以使用氯化氫(HCl)和低沸點有機(jī)酸(例如，乙酸、甲酸、丙酸)。但是，CO2的優(yōu)點是毒性最小，并且是較弱的酸，對于一些要處理的涂層有利。
另一個優(yōu)點是幾乎沒有胺氨基甲酸鹽/碳酸鹽在高于100℃時是穩(wěn)定的。這樣，基于CO2的加合物容易分解，具有極佳的總逸性。
或者，除了制備胺加合物，然后將該結(jié)合物加入到涂料(或印刷)體系中外，胺可以直接加入到涂料中，然后加入CO2、CS2等，這樣原位形成胺加合物。在所有情況中，在干燥后，胺氨基甲酸鹽會脫掉羧基，然后除去胺。所需的溫度取決于胺，和再生胺是否是必須的，以對維持干燥處理過程中涂料的“潤濕”起作用。
本發(fā)明的印刷或涂布的混合物可以通過各種方法干燥到它們的功能性干燥狀態(tài)，例如，熱干燥、空氣干燥、紅外干燥、微波干燥和真空干燥。
可用于本發(fā)明的胺可以選自表1中所列的組。
表1胺 沸點℃嗎啉 129N-乙基正丁基胺 91正丁胺 78仲丁胺 63叔丁胺 46正丙胺 48正戊胺 104二正丁胺 129N-甲基正丁基胺 91乙二胺 117AMP(2氨基-2-甲基胺) 166DMEA(二甲基，乙醇胺) 13權(quán)利要求
1.一種用于施涂到基材上的制劑，所述制劑包含具有第一粘度的液體和胺-酸加合物的混合物，所述混合物具有比所述第一粘度大的第二粘度，所述胺-酸加合物是可蒸發(fā)的，并在所述混合物作為沉積物施涂到基材上時從處于功能性干燥狀態(tài)的所述混合物中基本上完全除去。
2.如權(quán)利要求1所述的制劑，其特征在于，所述胺-酸加合物在所述混合物中的含量大于10重量％。
3.如權(quán)利要求1所述的制劑，其特征在于，所述胺-酸加合物是可蒸發(fā)到降低的含量水平的，所述水平降低至小于所述沉積物的約0.2重量％。
4.如權(quán)利要求3所述的制劑，其特征在于，所述水平降低至小于所述沉積物的約0.1重量％。
5.如權(quán)利要求3所述的制劑，其特征在于，所述水平降低至小于所述沉積物的約0.01重量％。
6.如權(quán)利要求3所述的制劑，其特征在于，所述水平降低至小于所述沉積物的約0.001重量％。
7.如權(quán)利要求1所述的制劑，其特征在于，所述胺選自嗎啉、N-乙基正丁基胺、正丁胺、仲丁胺、叔丁胺、正丙胺、正戊胺、二正丁胺、N-甲基正丁基胺、乙二胺、AMP或DMEA。
8.如權(quán)利要求1所述的制劑，其特征在于，所述酸選自CO2、CS2、HCl或有機(jī)酸。
9.如權(quán)利要求8所述的制劑，其特征在于，所述有機(jī)酸選自乙酸、甲酸、丙酸或低沸點有機(jī)酸。
10.如權(quán)利要求1所述的制劑，其特征在于，所述液體包括納米顆粒的分散體。
11.如權(quán)利要求10所述的制劑，其特征在于，所述納米顆粒是碳納米管。
12.一種制備作為沉積物施涂到基材上的制劑的方法，所述方法包括提供具有第一粘度的液體；向所述液體中加入胺-酸加合物，形成具有第二粘度的混合物，所述第二粘度大于所述第一粘度，所述胺-酸加合物蒸發(fā)并基本上完全從功能性干燥狀態(tài)的所述沉積物中除去。
13.一種制備施涂到基材上的制劑的方法，所述方法包括提供具有第一粘度的液體；將胺和所述液體合并；向液體-胺合并物中加入酸以形成混合物，從而使所述胺和所述酸形成胺-酸加合物，其中所述胺-酸加合物在所述混合物中的含量大于10重量％，所述混合物具有比所述第一粘度大的第二粘度，所述胺-酸加合物在施涂到所述基材上時蒸發(fā)到含量降低至小于處于功能性干燥狀態(tài)的所述沉積物的約0.1重量％。
14.一種用液體涂布或印刷基材的方法，所述方法包括提供具有第一粘度的液體；提供胺-酸加合物；將所述液體與所述胺-酸加合物合并，形成具有第二粘度的混合物，所述第二粘度大于所述第一粘度；將所述混合物作為沉積物施涂在基材的表面上；和將所述沉積物干燥到功能性干燥狀態(tài)，其中所述胺-酸加合物基本上完全從所述沉積物中除去。
15.一種用液體涂布或印刷基材的方法，所述方法包括提供具有第一粘度的液體；提供胺；將所述液體和所述胺合并；向所述液體和胺中加入酸，形成具有第二粘度的混合物，所述第二粘度大于所述第一粘度，所述胺和酸形成胺-酸加合物；將所述混合物作為沉積物施涂到所述基材上；將所述沉積物干燥到功能性干燥狀態(tài)，其中所述胺-酸加合物基本上完全從所述沉積物中除去。
16.如權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述胺-酸加合物在所述混合物中的含量大于10重量％。
17.如權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述胺-酸加合物蒸發(fā)到降低的含量水平，所述水平降低至小于所述沉積物的約0.2重量％。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述水平降低至小于所述沉積物的約0.1重量％。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述水平降低至小于所述沉積物的約0.01重量％。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述水平降低至小于所述沉積物的約0.001重量％。
21.如權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，通過選自以下的方法來實現(xiàn)所述干燥熱干燥、空氣干燥、紅外干燥、微波干燥或真空干燥。
22.如權(quán)利要求12、13、14或15所述的方法，其特征在于，所述液體包括納米顆粒的分散體。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述納米顆粒是碳納米管。
全文摘要
一種用于施涂到基材上的制劑，所述制劑包含具有第一粘度的液體和胺－酸加合物的混合物。所述混合物具有比第一粘度大的第二粘度。所述胺－酸加合物可以蒸發(fā)，并基本上從作為沉積物施涂到基材上且處于功能性干燥狀態(tài)的所述混合物中完全除去。
文檔編號B05D3/02GK1957029SQ200580016111
公開日2007年5月2日 申請日期2005年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月19日
發(fā)明者Y·比萊克, P·埃米里 申請人:弗萊康股份有限公司