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CN1694918A - 高吸水性物质－疏水性聚合物的两相组合物 - Google Patents

高吸水性物质－疏水性聚合物的两相组合物 Download PDF

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CN1694918A CNA02822146XA CN02822146A CN1694918A CN 1694918 A CN1694918 A CN 1694918A CN A02822146X A CNA02822146X A CN A02822146XA CN 02822146 A CN02822146 A CN 02822146A CN 1694918 A CN1694918 A CN 1694918A
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Abstract

公开了含有疏水性聚合物相和水溶胀高吸水性聚合物相的组合物。还公开了用于制备含有疏水性聚合物相和水溶胀高吸水性聚合物相的组合物的双组分体系。第一组分为疏水性聚合物的乳液，第二组分含有高吸水性聚合物；第一和第二组分在混合时形成所述组合物。

Description

高吸水性物质-疏水性聚合物的两相组合物
相关申请
本申请要求2001年9月4日提交的美国临时申请号60/316,992所享有的权益，所述申请的全部技术内容通过引用而结合到本文中来。
发明背景
通常将聚合物材料转化成预定的、三维形状的有用制品。制造此类制品的方法通常包括首先提供低粘度的组合物(将其成型为预期形状)，然后增加所述组合物的粘度，以保持所述形状。这通常包括提供液体组合物，将其转化为预期形状，并转化为固体。此方法有多种变化。例如，所述液体组合物可为溶解于有机溶剂中的聚合物材料溶液，或为聚合物材料的分散液；将有机溶剂或水蒸发而将组合物从液体转化为固体。或者，可将液体的、活性单体和/或低聚物组合物成型为预期形状，然后通过化学反应转化成固体。在另一种变化中，将聚合物组合物加热，以将其转化成液体，然后在成型为预期形状后冷却。这些制造方法均有缺点，这在下文中有更详细的描述。
将溶剂(水或有机溶剂)从组合物中蒸发出来较为耗时，因此局限于薄层。此方法还依赖于温度和湿度，并导致体积损失，因此所述组合物的收缩会严重到导致开裂。此外，蒸发溶剂还产生与环境、健康及安全等有关的问题。尽管处理为单体和/或低聚物组合物的聚合物组合物对收缩和开裂问题不敏感，但这些材料通常有毒，且通常包含异氰酸酯、环氧树脂、胺、丙烯酸酯等活性官能团。这些体系的固化会放热，所释放的热量经常有不良效果。加热处理的聚合物组合物同样没有有机溶剂和水基材料的收缩问题，且相对没毒性。但是，热敏性材料不能用此方式处理。此外，加热处理聚合物材料将有损害材料性能的危险。
因此，研制出能成型为预期形状、没有前述缺点的新型组合物将能更高效地制造商业用途和工业用途的改进产品。
发明概述
现已发现，当将疏水性聚合物颗粒的水性乳液与高吸水性物质混合时可制得新型两相组合物。申请人还发现，所述组合物有很多独特而有用的性能。例如，具有预期的三维形状的制品、涂料、密封剂、胶粘剂和防水剂可通过使用各种方法，由所述组合物容易地制得，这样克服了采用现有技术公开的方法，由聚合物组合物制备这些物品所带来的各种问题。基于这些结果，本文公开了新型两相组合物、制备这些组合物的方法以及制备这些组合物的双组分体系。
本发明的一个实施方案为含有疏水性聚合物相和水溶胀高吸水性聚合物相的组合物。
本发明的另一实施方案为涂料、胶粘剂、密封剂、防水剂或经模塑、顶出制得的三维制品。所述涂料、胶粘剂、密封剂、型材、防水剂或制品含有疏水性聚合物相和水溶胀干燥剂相，或者，水溶胀高吸水性聚合物相。
本发明的另一实施方案为制备含有疏水性聚合物相和水溶胀高吸水性聚合物相的组合物的双组分体系。第一组分为疏水性聚合物的乳液，第二组分含有高吸水性聚合物。混合第一和第二组分得到所述组合物。
本发明的另一实施方案为水性乳液，所述乳液含有疏水性聚合物和另一种当将其上的酸性或碱性基团中和以生成盐或离子性官能团时，或者当将温度调节到高于或低于某一极限温度时，变为具有高吸水性或者能显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/或温度使得所述聚合物不具有高吸水性，或者通过改变所述乳液的pH值和温度而显著提高所述聚合物的吸水能力。可通过调节pH值和/或温度使所述聚合物变得具有高吸水性或显著提高其吸水能力来制备本发明的组合物。
本发明的另一实施方案为制备含有疏水性聚合物相和水溶胀高吸水性聚合物相的组合物的方法。所述方法包括将两种组分混合。第一组分为疏水性聚合物的乳液，第二组分包含高吸水性聚合物。
本发明的另一实施方案为用前述方法制备的组合物。
与由其它方法制备的聚合物组合物相比，本发明的组合物具有很多优点。一个主要的优点是有能力将含有水分散相的液体组合物快速处理为最终用途所预期的固体形状，而不需要去除水，即使是厚形材也是如此。在将液体组合物转化为固体时，至少在开始阶段，保留着水未作处理。从液体到固体的转化可在几分钟或甚至几秒钟内发生。另一个主要特征为从液体到固体的快速转化，同时很少或没有热量放出。此外，所公开的组合物和制品能较安全地制备，因为在制备中通常不采用有机溶剂和有毒活性化学品如异氰酸酯。而且，由于有水合的或吸收的水存在，它们本身便具有阻燃性。固化时，至少在开始阶段，所得到的厚的单层涂层和制品很少或无收缩。此外，当制备所公开的组合物时，不必将水或溶剂蒸发，因而简化了制备方法，并减少了废品。成品还可在稍微加热或不加热的方法制造。
附图简述
图1为本发明的含有疏水性聚合物连续相12和水溶胀高吸水性聚合物分散相14的组合物10的示意图。
图2为本发明的含有疏水性聚合物连续相20和水溶胀高吸水性聚合物连续相18的组合物16的示意图。
图3A-3C为用于制备本发明组合物的固化方法的示意图。图3A描述了将含有疏水性聚合物颗粒35在水中的乳液的第一组分和含有高吸水性聚合物颗粒37的第二组分进行混合后立即生成的组合物。图3B描述了高吸水性颗粒37吸收了水，由于连续水相膨胀而体积增大后的组合物。疏水性聚合物颗粒35已移动到互相靠近。图3C描述了在高吸水性颗粒37已吸收所有或大部分水且疏水性聚合物颗粒35已经聚结成连续相之后的组合物。
图4A-4D为当第二组分中有油存在时用于制备本发明的组合物的固化方法的示意图。图4A描述了将含有疏水性聚合物颗粒41在水中的乳液的第一组分和含有高吸水性聚合物颗粒43的第二组分进行混合后立即生成的组合物。疏水性聚合物颗粒41分散在聚合物乳液液滴的水相中，高吸水性颗粒43分散在油相中。图4B描述了高吸水性颗粒聚合物43已吸收水并因聚合物乳液的水相膨胀而体积增大、聚合物乳液液滴中的疏水性聚合物颗粒互相靠近并与油/水界面接触后的混合物。图4C描述了疏水性聚合物颗粒41开始吸收油并因油的膨胀而体积增大之后的组合物。高吸水性颗粒43还会继续吸收水，并因聚合物乳液的水相膨胀而体积增大。图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经吸收所有或大部分水之后基本上固化的组合物。
图5为双组分体系的示意图。第一组分2为疏水性聚合物6的水性乳液，第二组分4为干燥的粒状高吸水性聚合物。
图6为双组分体系的示意图。第一组分17为疏水性聚合物颗粒17A的乳液，第二组分19为高吸水性聚合物颗粒21的水性乳液。当进行中和时，高吸水性聚合物颗粒吸水，图中所述乳液的pH经调节使得高吸水性聚合物没有被中和。
图7为双组分体系的示意图。第一组分22为疏水性聚合物颗粒24和高吸水性聚合物颗粒26的水性乳液。仅当被中和时，高吸水性聚合物26才吸水，图中所述分散液22的pH经调节使得高吸水性聚合物没有被中和。第二组分为调节第一组分的pH，以中和高吸水性聚合物的溶液。
图8为双组分体系的示意图。第一组分23为疏水性聚合物颗粒29的水性乳液，第二组分25为高吸水性聚合物颗粒31在油27中的分散液。
图9为本发明的组合物的数字显微图象。图象浅色部分表示水溶胀高吸水性聚合物分散相；深色部分表示连续油溶胀疏水性聚合物连续相。
图10为当将浸入水中几天后本发明组合物的吸水量(单位cm3)的示意图。所述组合物已被预先干燥以除去“如此制得”的组合物中的水分。该图表示从同一组合物中选取的五个样品H-1到H-5的吸水量。
发明详述
“相”为物理和化学性能相同的组合物的一个均相部分。
“分散相”为物理和化学性能相同的组合物的均相部分，其中所述部分的所有成分之间没有联系。因此，某一组合物可含有两个或更多个同一分散相部分，它们互相之间被连续相物理隔离。
“连续相”为物理和化学性能相同的组合物的均相部分，其中所述部分的所有成分之间相互连接。
“疏水性聚合物”为水溶解度低于其重量的5％的聚合物，例如，当置于95克水中时，不超过5克疏水性聚合物能溶解。
“疏水性聚合物相”为含有聚结的疏水性聚合物的相。
“水溶胀高吸水性聚合物相”为含有已吸收水(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”为疏水性聚合物颗粒在含水介质中的乳液。
“高吸水性聚合物”为至少能吸收其重量的100％水的交联亲水性聚合物。本文所用的多种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，在某些情况下至少100倍其重量的水、某些情况下最高可达1000倍其重量的水。
“干燥剂”为能与水反应、吸收水或吸附水(如前述对高吸水性聚合物而言)的无机材料或其组合。干燥剂通常可吸收或与水反应，其中吸收或反应的水量占其重量至少10％、优选至少50％、更优选至少100％、某些情况下至少200％。
“交联”指在分子之间如聚合物分子之间形成共价或离子键。
用于本文时，“固化”指本文所述方法，其中高吸水性聚合物从疏水性聚合物乳液中吸收水，而基本排斥出疏水性聚合物颗粒，使其发生聚结。或者，当存在油和/或水交联剂时，“固化”还包括疏水性聚合物吸收油、或者疏水性聚合物与交联剂交联、或者两者均有。
用于本文时，“制品”指模塑件。当物体为可重复生产的、具有由空心型腔预先确定的三维形状时，则为“模塑”制品。术语“制品”用于本文时，还要求它可从空心型腔中物理分离出，例如通过顶出分离。在本文所用术语范围内，涂布到表面上并固化为涂层的混合物不认为是“三维的”。
“型材”指用连续方法将组合物通过模头挤出而得到的形状。
“涂料”指涂布到基材表面以用作所述表面的遮盖物的组合物。
“胶粘剂”指涂布到两种或多种基材上，以将一种基材连接到另一基材上的组合物。
“密封剂”指涂布到两种或多种基材上，以在两种基材之间形成密封的组合物。
本发明的一个实施方案为含有疏水性聚合物相和水溶胀高吸水性聚合物相的组合物。在一个优选实施方案中，疏水性聚合物相的含量不少于组合物总重量的30％(优选不少于60％)，不多于组合物总重量的99％(优选不多于90％)；水溶胀高吸水性聚合物相的含量不少于组合物总重量的1％(优选不少于10％)，不多于组合物总重量的70％(优选不多于40％)；高吸水性聚合物的含量不少于水溶胀高吸水性聚合物相重量的0.1％(优选不少于2.0％)，不多于水溶胀高吸水性聚合物相重量的90％(优选不多于20％)。
所公开的组合物如下制备：过将含有分散于水相中的疏水性聚合物颗粒的第一组分和含有高吸水性聚合物颗粒的第二组分混合，并将所述混合物固化，从而生成所述组合物。固化的特征在于高吸水性颗粒吸收水，而基本排斥出疏水性聚合物颗粒，因而增加了高吸水性颗粒的体积，消耗了聚合物乳液的水相。由于水被高吸水性聚合物颗粒吸收，疏水性聚合物颗粒互相接近并聚结，从而形成疏水性聚合物相。同时，高吸水性聚合物颗粒形成水溶胀高吸水性聚合物相。此过程在附图3A-3C中示意。
当用本文所公开的方法制备两相组合物时，每一组分的用量对应于最终两相组合物的预期量。
一方面，直到有启动或“触发”事件时，所述混合物才会开始固化。具体地讲，几乎不吸收或不吸收水的某一聚合物经触发后变成具有高吸水性。其它具有高吸水性的聚合物经触发后极大提高了其吸水能力(例如吸水能力至少提高两倍，优选至少五倍，更优选至少十倍)。触发事件可为温度变化或pH调整，从而引发固化过程。已被“触发”到具有高吸水性的聚合物或已被“触发”到显著提高其吸水能力的聚合物被称为“可水溶胀”和变为水溶胀的。在“触发”前，这些聚合物被称为“预水溶胀聚合物”。因此预水溶胀聚合物要么直到触发后才具有高吸水性，要么吸水能力明显低于触发后的吸水能力(例如比触发后的吸水能力低至少二倍、优选至少五倍、更优选至少十倍)。
pH调整之后变为有高吸水性或pH调整之后其吸水能力显著提高的聚合物包括不溶于水的含有酸官能团如羧酸的聚合物和含有碱官能团如叔胺的聚合物。当将酸或碱官能团中和时(指调整pH直到有足够的酸或碱官能团转化成盐或离子化合物，使所述聚合物变为可水溶胀)，这些聚合物变为有高吸水性或其吸水能力得到显著提高。有酸官能团的聚合物当其官能团被中和并阴离子化时水溶胀度增加；类似地，有碱官能团的聚合物当其官能团被中和并阳离子化时水溶胀度增加。当采用这些聚合物制备所公开的聚合物时，可在将所述聚合物与第一组分结合之前将其中和。或者，可在将第一和第二组分混合之后将所述聚合物中和。等到将所有组分混合后再中和，对所述聚合物较为有利，因为这样在没有“触发”之前混合物是稳定的，可在开始固化之前可进一步操作，例如运输、分装或测试。下文将详细讨论吸水之前需要触发的高吸水性聚合物、或当“触发”时吸水能力显著提高的高吸水性聚合物。
改变温度可触发其它类型的高吸水性物质。例如，聚合物如N-异丙基丙烯酰胺在低于37℃时比高于此温度下吸收更多水。因此，此高吸水性物质可与疏水性聚合物乳液在低于37℃的温度下混合，不会有“固化”发生。当温度降低时，高吸水性物质产生更大膨胀，固化过程开始。温度触发的含有N-异丙基丙烯酰胺的聚合物由Jartherm Industries Inc.of Newark，N.J.生产，商品名为JARTHERM。这些聚合物的转变温度为20℃到40℃。
此方法的产物可具有多种形态。例如，所述组合物可有含有疏水性聚合物的连续相和含有水溶胀高吸水性聚合物的分散相。此形态如附图1所示。当所述组合物中疏水性聚合物的重量百分比超过50％时，形成此形态的可能性增加。或者，所述组合物具有连续的疏水性聚合物相和连续的水溶胀高吸水性物质。此第二形态如附图2所示。当所述组合物中疏水性聚合物和水溶胀高吸水性聚合物两者的重量百分比超过50％时，形成此形态的可能性增加。
任选地，第一和第二组分的组合形成的混合物还含有能膨胀或溶解疏水性聚合物颗粒的油。所述油可作为第三组分而加入到混合物中。或者，第二组分为分散于所述油中的各种高吸水性聚合物颗粒的混合物。混合后，高吸水性聚合物从乳液中吸收水，基本排斥出疏水性聚合物颗粒，疏水性聚合物颗粒与油水界面接触，在该处疏水性聚合物颗粒可吸收油。在聚合物乳液的水相被消耗时，此实例中的疏水性聚合物相尺寸增大。所得产物为油溶胀聚合物的连续相和水溶胀高吸水性聚合物的分散相。此过程在附图4A-4D中进行描述。
当有油存在时，疏水性聚合物的存在量不少于疏水性聚合物相重量的1％(优选不少于30％)，不多于100％。
在另一任选方面，由第一和第二组分的组合形成的混合物还含有适于对疏水性聚合物进行交联的试剂。在一种实例中，交联剂为第一组分的成分，分散或溶解于水相中。在另一实例中，交联剂为第二组分的成分，当有油存在时所述交联剂为分散的或溶解的形态，或者无油存在时所述交联剂简单地与高吸水性聚合物混合。或者，交联剂可包含于另一不含油的组分中、包含于高吸水性物质中或包含于聚合物乳液中，并将其与第一、第二组分混合，这作为所述固化方法的一部分。交联剂还可交联油或油与疏水性聚合物的组合。交联剂还可交联高吸水性聚合物。
本发明的另一实施方案为制备所公开的组合物的双组分体系。第一组分为疏水性聚合物的乳液；第二组分含有高吸水性聚合物；在将所述双组分结合并将其固化后得到本文所公开的组合物。可将所述双组分分装在独立的容器中(如储罐或桶，作为“包”)运到应用地点。它们可方便地进行预先测量，以使它们在应用地点不经测量而结合。优选“包”为成套工具，即含有独立的置于箱子或纸箱内而以整体单元出售的容器。在本发明的优选实施方案中，第一组分可置于较小的容器内，例如塑料袋内，并置于还装有第二组分的较大容器内。在应用地点，打开较大的容器，得到塑料袋并打开，释放出第一组分，并在较大的容器内混合到第二组分中。
有多种选择可在混合和固化之前对双组分的成分进行分离。下文描述了多种实例。
在一种选择中，第一组分为疏水性聚合物的乳液，第二组分为干燥的颗粒状高吸水性聚合物。设定疏水性聚合物乳液的pH，以使两种组分混合时高吸水性物质会吸收水。该双组分体系如附图5所示。
在第二种选择中，第一组分为疏水性聚合物的水性乳液，第二组分为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使得所述颗粒很少或不吸收水，即为非高吸水性的，或者使所述聚合物的吸水能力显著低于其能力。设定两种组分的pH使在将两种组分混合时所述高吸水性颗粒得以中和并变为“高吸水性”，或在两种组分混合时明显变得更有吸水性。该双组分体系如附图6所示。
在另一种选择中，第一组分为疏水性聚合物和被中和时变为具有高吸水性的聚合物或被中和时显著提高其吸水能力的聚合物的乳液。所述乳液的pH使得聚合物颗粒没有高吸水性或明显低于其吸水能力。然后将第二组分与第一组分结合，第二组分含有酸或碱，当与第一组分结合时，调节pH使得所述聚合物得以中和，变得具有高吸水性或显著提高其吸水能力。该体系如附图7所示。
在另一种选择中，第一组分为疏水性聚合物的乳液，第二组分为油的混合物，所述油能膨胀或溶解分散于其中的疏水性聚合物颗粒和高吸水性聚合物颗粒。调节第一组分的pH以使当两组分混合时高吸水性聚合物颗粒吸水或显著提高其吸水能力。该双组分体系如附图8所示。
在另一种选择中，第一组分为疏水性聚合物水性乳液和油乳液/或增粘剂树脂乳液的混合物。第二组分为干燥的颗粒状高吸水性聚合物、高吸水性聚合物乳液或油和高吸水性物质的混合物。
任选本发明的制品含有代替高吸水性聚合物的干燥剂或与高吸水性聚合物一起施用的干燥剂。“干燥剂”为吸收水、吸附水或与水反应的材料。合适的干燥剂包括与水反应或吸收水的无机化合物，如氧化钙、波特兰水泥、氧化镁水硬水泥、高铝水泥、高菱镁水泥、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钠、硅酸钠[Na2SiO3]、磷酸镁、磷酸铝、氯化钙、硅胶、沸石、氧化铝及其混合物。
高吸水性聚合物通常为交联的、疏水性聚合物。通常，选择高吸水性聚合物的孔径(取决于受交联程度和吸水能力)小于疏水性聚合物颗粒的尺寸，以使在固化过程中是水而非疏水性颗粒被吸收。但是在某些方面，有些疏水性聚合物颗粒可能被高吸水性聚合物吸收。高吸水性聚合物可为带阴离子型，亦即，包括带阴离子或酸性基团的聚合单体，可为阳离子型，亦即包括带阳离子或碱性基团的聚合单体，可为中性的，亦即包括带中性聚合单体，或其组合。高吸水性聚合物的实例包括水解马来酸酐聚合物和共聚物，包括与乙烯基醚、苯乙烯、乙烯及其它烯烃的共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、磺化聚苯乙烯、polyfulethyl丙烯酸酯、聚(丙烯酸2-羟乙酯)、聚丙烯酰胺、聚(丙烯酸)及其碱金属盐、聚(丙烯酸碱金属盐)、淀粉改性聚丙烯酸及其碱金属盐、聚(淀粉改性丙烯酸碱金属盐)、水解聚丙烯腈及其碱金属盐、聚(水解丙烯腈碱金属盐)、聚(乙烯醇丙烯酸碱金属盐)、它们的盐及混合物。高吸水性材料的其它选择包括聚(丙烯酸碱金属盐)如聚(丙烯酸钠)、聚丙烯酸羟基烷基酯和甲基丙烯酸羟基烷基酯、聚乙烯内酰胺、聚乙烯醇、聚氧化烯、天然或或合成的改性多糖、蛋白质、藻酸盐、黄原胶、瓜耳胶以及纤维素。其它实例包括含有酸性或碱性官能团的前述聚合物的单价和多价无机和有机盐。对酸官能的聚合物来说，优选其碱金属盐。
优选的高吸水性聚合物包括马来酸酐/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-丙烯酸共聚物接枝侧链的淀粉)及前述聚合物的碱金属盐。
如前所论，某些特定的聚合物在中和时变得具有高吸水性或显著提高其吸水能力。因此，除非pH已达到或已被调节到聚合物中和的水平，否则聚合物在浸入水溶液时不具有高吸水性或显著低于其吸水能力。例如，丙烯酸、马来酸酐(例如马来酸酐/乙烯基醚共聚物)、淀粉改性的聚丙烯酸聚合物和共聚物在强酸性溶液中吸收的水明显比在碱性溶液中的要少，但当将酸性溶液碱化时则明显变得更具吸水性。类似地，胺聚合物和共聚物在强碱性溶液中明显吸收更少的水，但当将碱性溶液酸化时则明显提高了吸水性。
如前所示，许多聚合物在特定温度下更具有吸水性。例如，N-异丙基丙烯酰胺在低于37℃的温度下比高于此温度更具有吸水性。
适合于疏水性聚合物相的聚合物为那些能分散于水性介质中或能形成水性乳液的聚合物。实例包括天然橡胶、预硫化天然橡胶、丁基橡胶、异丁烯-异戊二烯共聚物、聚异戊二烯、聚丁二烯、丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、氯丁橡胶、聚乙酸乙烯酯、乙酸乙烯酯与一种或多种链烷酸乙烯酯、丙烯酸酯和/或烯烃的共聚物、丙烯酸类(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类的共聚物、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-丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-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。还适合的有活性低聚体乳液包括环氧树脂乳液、聚氨酯乳液、不饱和聚酯的乳液、胺官能树脂乳液、异氰酸酯乳液、羧酸官能树脂乳液、乙烯基官能树脂乳液、羟基官能树脂乳液以及丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯官能树脂乳液。
优选的疏水性聚合物包括天然橡胶、SBR和丙烯酸类。还可用沥青乳液和煤焦油乳液，任选与合成聚合物乳液联合使用。优选的与沥青乳液使用的合成聚合物乳液包括SBR、SBS、天然橡胶、异戊二烯、氯丁二烯和丁二烯。疏水性聚合物乳液还可为生物高聚物乳液如蛋白质乳液或脂质乳液。
前面所列聚合物可用其它能提供其它类型的活性官能团的共聚单体制备，所述活性官能团可与组合物中存在的试剂(例如能交联聚合物的交联剂)反应。活性官能团的实例包括乙烯基、环氧基、硫醇基、胺基、异氰酸酯基、羟基、羧酸基、titinate、硅氧基和丙烯酰基。
选择合适的交联剂取决于乳液中的疏水性聚合物的种类以及制备的组合物的最终用途。聚合物，包括含不饱和键的天然橡胶、预先硫化天然橡胶、丁基橡胶、异丁烯-异戊二烯共聚物、聚异戊二烯、聚丁二烯、丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、SBS、SIS，可用硫或给硫化合物交联。它们可与促进剂联合使用。对这些聚合物还可用过氧化物固化剂。
特别对苯乙烯-丁二烯共聚物而言，优选的硫化包含有单质硫作此体系的给硫体，氧化锌作硫化活化剂，异丙基黄原酸锌(ZIX)和二丁基二硫代氨基甲酸锌二丁胺络合物(ZDBCX)的混合物作促进剂。它们可在优选范围内使用，以橡胶份数为一百份计算(以下缩写为“phr”)，分别为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剂和/或包适用于本发明中。参见例如美国专利号5,159,980，Halliburton，其全部内容通过引用结合到本文中来。
含有羧酸官能团的聚合物，如羧化SBR和许多丙烯酸聚合物，通常用金属氧化物如氧化锌等固化。氯丁二烯也可用氧化锌固化。
如前所示，交联剂的选择和用量取决于聚合物中的官能团和所得组合物的最终用途。例如，1，ω-二氨基烷烃可用于交联有亲电子基团如异氰酸酯和环氧化物的聚合物。1，ω-二卤代烷烃可用于交联有亲核性基团如巯基、胺基、羟基的聚合物。许多其它合适的交联基团为本领域普通技术人员所知，他们能选择合适的基团及条件和数量以进行交联反应。
适用于制备所公开的组合物的油可膨胀和/或溶解第一组分的聚合物乳液的疏水性聚合物。所选择的油取决于制备的组合物的最终用途。本领域的普通技术人员能选择合适的赋予制备的组合物预期性能的油。可供选择的有石蜡油、环烷油、芳香油、低分子量酯(包括己二酸酯和邻苯二甲酸酯)。也可用植物油。
任选地，所公开的组合物可含有一种或多种其它成分以改性所述组合物的性能。这些成分的种类和数量取决于所述组合物的最终用途及所述组合物中的其它材料的性质。任选的成分包括增强和非增强填料、颜料、表面活性剂、抗氧化剂、紫外线稳定剂、纤维、织物、脱模剂或润滑剂、发泡剂(voids)、增粘剂、乳液促凝剂或coascervants、抗微生物剂、聚结剂和有机溶剂。通常，所公开的组合物含有0％到不多于90％重量的“任选”成分，优选不多于75％重量。
任选所公开的组合物(双组分体系和制品)基本不含水泥和/或其它无机干燥剂，尤其是当高吸水性聚合物为阳离子时更是如此。此外，所公开的组合物基本不含体液。“基本不含”是指至少99％重量不含，优选至少99.9％重量不含，更优选100％不含。因此，本发明不包括当将含水凝胶的绷带用于伤口后吸收伤口渗出液所形成的组合物。
如较早前所示，所公开的组合物可特别用于制备有装饰和/或功能目的的制品、型材、密封剂、胶粘剂以及涂料。从所公开的组合物制备的制品、型材、密封剂、胶粘剂以及涂料比从聚合物材料制备的先有技术的制品、型材、密封剂、胶粘剂以及涂料具有更多优越之处。这些组合物的一个重要优点是能够在很少或不放热下将含有水分散液的液体组合物快速处理为有最终用途的固体形状，而不需要去除水。在从液体组合物转化为固体时，至少是在开始时，水得以保留。此特点可将液体快速转化为固体，即使对厚型材也是如此。从所公开的组合物制备的制品、型材、密封剂、胶粘剂以及涂料具有阻燃性，可在不加热或不采用易燃和有毒的溶剂下制备，也不需除去溶剂。下文将更详细地描述制备包含所公开组合物的制品、型材、密封剂、胶粘剂以及涂料的方法。所公开的组合物特别适用于双组分液体注塑，此为生产模塑制品的一种方法。可在注塑到模具内之前即刻或注塑到模具内之后即刻用混合设备将所述成分混合。如前所述，在注塑之前将所述成分隔离为至少两个组分。固化后，将模塑件与模具分开。尽管溶剂可任选通过加热或真空去除，但固化通常不用这些操作而完成。
所公开的组合物还可用于其它模塑方法，例如注塑、压铸、压塑、铸封、封铸等。例如，可用所公开的组合物进行注塑，优选区分或分割成颗粒，采用通常用于热塑性塑料的往复螺杆式注塑机。对压铸或压塑而言，可用下文描述的从所公开的组合物制备的挤出料配混料、预制整体配混料或片状模塑配混料的预浸料坯。
对注塑、压铸或压塑而言，首先用独立的操作生产模塑配混料。对注塑而言，通常需要颗粒形态的模塑配混料。对压铸和压塑而言，通常需要预浸料坯(更大件的模塑配混料)。为用所公开的方法通过挤出配混制备模塑配混料，通常采用双螺杆挤出机。可将所述成分加入到一个或多个进料口。可以两股或更多股物料流(成分)将所述成分加入到挤出机内。混合、高吸水性聚合物(除需发泡外)的吸水、疏水性化合物的聚结以及吸油(如有用到油时)通常(尽管不需全部这样)在挤出机内进行。交联(如有用到交联剂)通常在模塑操作中发生。然后可在挤出机的末端通过模头挤出所述组合物。挤出物可切成片段或颗粒，然后将其用于模塑操作如注塑、压铸或压塑。
可用间歇式混合机制备模塑配混料。间歇式混合机包括捏合机，例如双西格玛浆叶式捏合机、密炼机、辊炼机等。就挤出配混而言，混合，高吸水性物质的吸水、疏水性聚合物颗粒的聚结以及疏水性聚合物的吸油通常(尽管不必完全如此)在配混步骤发生。交联通常在模塑操作中发生。
预制模塑配混料(BMC)为纤维增强的模塑配混料。除了还含有短切无机或有机纤维外，配混料成分类似于挤出模塑配混料。可用间歇式混合机。通常，先将其它所有成分混合，但纤维在混合过程的后期加入，以避免纤维断裂和纤维束过量解体。混合的BMC必须足够柔软以成型为预浸料坯，然后压缩或压铸。混合过程中高吸水性聚合物完全吸水、聚结、吸油(如有用到油的话)可导致配混料太硬。因此，最好在混合过程中使高吸水性聚合物只部分吸水或不吸水、部分聚结或不聚结、部分吸油或不吸油(如有用到油的话)。相反，优选这些固化机理在模塑过程中发生。其它作为选择的制备可模塑混合物的方法包括采用高级别的油，例如活性油。交联通常在压铸或压塑操作中发生。
片状模塑配混料(SMC)为另一种纤维增强的模塑配混料。片状模塑配混料含有与BMC相同的基础成分，但制造方法不同。除短切纤维外将所有成分混合并涂布到基片上，例如涂布到连续涂布操作中的脱模衬里或带上。涂布可用任何合适的方法进行，如下文所述。将短切纤维称量到被涂布的基片上，并嵌入到配混料中。任选将另一层配混料称量到短切纤维上以将其包埋。然后将所述配混料切成预浸料坏并压铸或压塑。
任选可在前述任何模塑过程中将制品进行发泡。例如，当未固化的模塑材料的体积小于模具的体积时，可进行发泡。固化放热导致的水蒸发、抽真空和/或简单将模具外部加热，都可能导致发泡。在注射之前将空气和空气夹带剂混入到所述组合物中也可发泡。
型材可用挤出方法制备。可用双螺杆挤出机将所述组合物配混并挤出成型材。混合、高吸水性聚合物的吸水(需发泡除外)、疏水性聚合物的聚结、吸油(如有用到油的话)完全或部分在挤出机中进行。挤出物，通过模头挤出配混料而形成的型材，可在热空气或某些加热液体介质如水、甘油或油中交联。此方法可为连续或间歇式方法。或者可在间歇式混合机中进行配混，用挤出机生产型材。
所公开的组合物还可特别用作涂料。可将所述涂料涂布到表面或其它基片上以制备聚合物膜、片、纤维等。合适的基片包括纸、塑料膜、无机织物、聚合物织物和流延钢带。当用作涂料时，可将所述组合物用刷子、辊筒、橡胶滚子、抹子、辊涂机上的刮刀、辊涂机、凹板涂布机、绕线式刮漆棒涂布或作单组分喷涂或双组分喷涂。多数应用中最好减少混合和涂布之间的时间。为达此目的，可用静电双组分混合机将双组分直接喂料到表面、辊筒或绕线式刮漆棒型涂布机上。例如可用双螺杆挤出机混合并涂布，因而急剧减小从混合到涂布的时间。
当用作涂料时，每种成分的用量如上描述。一种或多种任选成分(包括油)可不采用。最好将所公开的组合物用作防水涂料。防水组合物描述如下。
所公开的组合物有很多其它用途，包括作为防水剂、防水膜、封铸配混料、胶粘剂、密封剂、吸水剂、蒸汽渗透膜、缓冲材料以及用于化妆品、食品和用作药物的缓释载体。成分种类、每种成分的用量和制造方法根据应用和预期的最终使用性能而变化。下文将更详细地描述所公开的组合物的用途和其制备方法。
当用作压敏胶粘剂时，所公开的组合物通常含有弹性体、增粘剂、和油(也称为“增塑剂”)。某些弹性体，如在酯成分中含有四个或更多碳原子的丙烯酸类弹性体，本身即具有压敏性，可不需用增塑剂和/或增粘剂进行改性。其它弹性体包括SBR、聚丁二烯、聚异戊二烯、丁基橡胶、聚异丁烯和聚氯丁二烯需要与增塑剂和/或增粘剂配混以产生压敏性。任选的成分包括交联剂、表面活性剂、增强和非增强填料、抗氧化剂、UV稳定剂。
含有所公开组合物的压敏胶粘剂通常从弹性体乳液、增粘剂乳液和纯增塑剂制备，尽管增塑剂也可任选作成乳液。增粘剂和增塑剂应与所选择的橡胶相容。合适的增粘剂包括沥青、煤焦油、脂肪烃、芳香烃、多萜、香豆酮-茚树脂等；合适的增塑剂包括乳液或纯净形态的石蜡油、环烷油、芳香油、液态聚酯、液态聚丁烯等。
对基于异戊二烯、丁二烯、SBR、丁基橡胶、聚异丁烯和氯丁二烯的压敏胶粘剂而言，疏水性聚合物相含有疏水性聚合物、增粘剂和油。疏水性聚合物占疏水性聚合物相重量的20％到90％；增粘剂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。
对基于丙烯酸类的压敏胶粘剂而言，疏水性聚合物相含有疏水性聚合物和油。优选疏水性聚合物占疏水性聚合物相重量的65％到100％。其余为油。其它成分的重量如前所述。
含有所公开组合物的压敏胶粘剂从双组分组合物制备。例如，胶粘剂从含有弹性体乳液与增粘剂乳液的混合液的第一组分和含有增塑剂和高吸水性聚合物的第二组分制备。第一和第二组分在使用之前混合。在另一实例中，第一组分为含有弹性体和任选增粘剂的乳液，第二组分为干燥的固体干燥剂。而在另一实施例中，第一组分为聚合物乳液，第二组分为油和高吸水性物质。在还有一实施例中，第一组分为聚合物乳液，以及任选增粘剂乳液和/或增塑剂乳液，第二组分为pH保持在很少或不发生膨胀下的高吸水性物质的水性分散液。将两种组分结合，通过调节pH触发固化。
含有所公开组合物的压敏胶粘剂可通过前述连续基料涂布方法用于生产胶带和层压材料。对生产胶带而言，所述组合物可涂布到脱模衬里上，并层压到支撑片如塑料膜上，反之亦然。当用作层压胶粘剂时，所述组合物可涂布到一层基料上并层压到另一层上，因而将一层基料粘结到另一层上。最后步骤通常是收卷。
可用本发明的压敏胶粘剂将两种基材粘结到一起。本发明的压敏胶粘剂的优选涂布方法为双组分喷涂，其中将压敏性胶粘剂组合物涂布到基材上。在相转变且组合物表面干燥后，可在压力下将第二种基材涂布到压敏胶粘剂的裸露表面上。或者，可在压敏胶粘剂发生相转变之前将两种基材粘结在一起。在此实例中，相转变在粘结后发生。
任选可将胶带或层压材料加热，以更快固化。但是通常不必加热，实际上，本发明的一个优点是这些方法可在不加热下进行。因此，由于制备时所述组合物不必完全干燥，因此有可能在高生产速率下运行这些方法。可在卷料时完全固化。另一优点是现在有可能加工通常难于用熔融或溶剂涂布技术处理的胶粘剂。压敏胶粘剂还可用于组装以将产品粘合在一起。
所公开的组合物还可用作防水组合物或涂料。例如，可将第一和第二组分包装在两个独立的容器内，将其混合并涂布，例如，如前所述，用手工或通过喷涂设备涂布。用作防水剂或涂料的优选组合物含有疏水性聚合物的乳液作为第一组分，高吸水性聚合物和油的混合物作为第二组分。优选疏水性聚合物的乳液包括以丙烯酸类、异戊二烯、丁二烯、丁基橡胶、聚异丁烯和氯丁二烯为基础的乳液。更优选疏水性聚合物的乳液包括以天然橡胶、SBR为基础的乳液。用于含有天然橡胶和SBR的组合物的优选油包括石蜡油、环烷油和芳香油。优选的高吸水性物质包括马来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)的共聚物和含接枝侧链(由2-丙烯酰胺-2-丙烯酸共聚物组成)的淀粉，以及前述聚合物的碱金属盐。优选的商用高吸水性物质产品包括GrainProcessing Corp.的WATERLOCK系列产品，Noveon的CARBOPOL系列产品，International Specialty Products的STABILEZE QM及其它高吸水性聚合物产品。
就丙烯酸类、异戊二烯、丁二烯、SBR、丁基橡胶、聚异丁烯和氯丁二烯防水和涂料组合物而言，疏水性聚合物相含有疏水性聚合物、增粘剂和油。疏水性聚合物占疏水性聚合物相重量的20％到100％；增粘剂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％。组合物中其它成分的含量如前所述。
所公开组合物还特别适合用作混凝土建筑中的冷接防水剂。可将所述组合物设计成具有压敏性和/或吸水性。前述压敏性胶粘剂组合物可用作防水剂。在一种优选防水剂组合物中，疏水性聚合物为连续相，水膨胀高吸水性聚合物为分散相，或者疏水性聚合物和水溶胀性高吸水性物质都是连续相。
防水剂可在工厂或工地制造。在工厂中，将所述组合物混合并挤出成预期形状的型材。将型材置于坚硬混凝土表面的冷接中，并例如用机械或胶固定。然后将混凝土浇注到其上固定挤出型材的坚硬的混凝土表面。或者可将双组分组合物原位混合，作液体涂布到坚硬的混凝土表面，在将混凝土浇注到坚硬的混凝土表面之前停留一段时间以进行固化。或者，所述双组分可使用双组分喷涂设备喷涂，或作为珠粒或型材，采用组分混合器、量器或挤出设备进行应用。还可将两个组合物用双组分、弹夹式填缝枪涂布。
即为亲水性又为压敏性的防水剂至少以两种方式为冷接提供了防水保护。防水剂在有外来水源存在下会膨胀，以阻塞并对冷接施压。此外，由于所述材料为压敏性的，故会粘附到混凝土冷接的两个表面。压敏性的防水剂由各种成分制得，用量如前述压敏胶粘剂的量。非压敏性的防水剂还可用各种成分和数量(如前对防水组合物和涂料的描述)制备。
在另一实施中，压敏胶粘剂防水剂中的疏水性聚合物相为连续相，并含有SBR、增粘剂固体和油如环烷油。连续相占整个组合物重量的55％到80％。连续相含有25％到90％重量SBR、10％到65％重量增粘剂、0％到50％重量油。所述组合物的其余成分为分散相(含有0.5％到10％重量高吸水性聚合物如聚乙烯基醚-马来酸酐共聚物的水溶胀高吸水性相)。在另一特定实例中，压敏胶粘剂防水剂从下述液态施用的双组分体系制得：组分A含有70％固体SBR乳液和50％固体增粘剂乳液。组分A的其它成分为水。组分B含有环烷油和聚乙烯基醚-马来酸酐共聚物。
在另一实例中，丙烯酸压敏胶粘剂防水剂的疏水性聚合物相为连续相，含有压敏性丙烯酸和聚酯油如己二酸酯或邻苯二甲酸酯。连续相占整个组合物重量的70％到80％；连续相含有65％到100％重量丙烯酸，其余为油。分散相为水溶胀高吸水性聚合物相，它含有0.5％到10％重量高吸水性聚合物如聚乙烯基醚-马来酸酐共聚物。
本发明的组合物可用作密封剂，例如前述防水和涂料组合物。可用类似前述对防水剂而言的方法应用密封剂。
所公开组合物还用作缓冲材料。此种材料通常含有高含量的增塑剂，以及任选的交联剂。缓冲材料可被模塑、注塑或浇铸。优选交联(如有的话)在当所述组合物成型为制品时或在所述组合物成型为制品后进行。在缓冲材料的另一实例中，疏水性聚合物相为连续相，含有1％到50％重量的疏水性聚合物，其余为合适的油。所述组合物中其它成分的含量如前所述。
所公开组合物的另一个重要的用途是用作吸水剂。任选的成分包括增塑剂和交联剂。还可加入其它成分。当用作吸水剂时，优选疏水性聚合物在固化的两相组合物中为连续相。可用前面已描述的各种混合方法将聚合物乳液与干燥的颗粒状高吸水性物质、高吸水性乳液或分散于油中的高吸水性物质混合。重要的是在混合后立即涂布或生成所述组合物。此文中，所混合的组合物可在混合后通过浇注到浇注带上形成片材。另一选择是涂布到带状塑料膜、纤维或脱模衬里以生产有衬结构。还有另一选择是挤成型材，用挤出机混合并将所述组合物成型。
所公开组合物还有另一用途为作受控输送和/或释放生物活性试剂(如药物、抗微生物剂、肥料等)的医疗设备。所述组合物的亲水相和疏水相减轻了溶解析出(与输送这些试剂(包括小分子和蛋白质基试剂、药物活性试剂)相伴生)。就药物而言，试剂的释放可通过调配所述组合物以使其在预期pH下被侵蚀而控制。因此，通过选择正确的制剂，有可能在身体的不同部位并以预期速率控制试剂的释放。例如，通过以对酸性降解有抵抗力、但在中性pH下敏感而降解的药丸或胶囊的形式调制，药物活性试剂将通过胃而在消化管道的下部释放。此种体系特别适合于输送蛋白质基试剂。此外，还可将所述设备制成皮肤上的碎片，以控制药剂的释放。
通过以下实施例阐述本发明，其目的不在于以任何方式进行限制。
                         实施例1
制备双组分制剂。每一组分采用的成分和数量示于下表。
                 成分         实施例1
商品名   种类   组分A(g)     组分(B)(g)
INTEX 132   SBR乳液(70％重量固体分)     110.9
SHELLFLEX 6212   环烷油   77.64
STABILEZE QM   马来酸酐乙烯基醚共聚物高吸水性物质硫氧化锌异丙基黄原酸锌二丁基二硫代氨基甲酸锌二丁胺   1.71.173.912.342.34
成分总计   89.1     110.9
组分总计           200
可从上表看出，组分A中的成分为油、高吸水性树脂、交联剂；组分B含有疏水性聚合物乳液。
组分A用Silverson高速转子-定子型混合器制备。除高吸水性物质外，将所有成分装入容器内并以4000rpm搅拌15分钟。用单轴、浆叶型(约200rpm)、真空混合器将所述高吸水性物质加入到油和交联剂的混合物内。此混合步骤在真空下进行一分钟。立即将组分B加入到组分A中，将所述组合物在真空混合器内混合。一分钟内粘度显著升高。此点下所述组合物为橡胶态。将所述样品压成60mil的片材。然后将所述组合物在室温下交联一个星期。在20”/分钟的十字头速度下测定拉伸强度和伸长率。结果如下。
         拉伸强度                    伸长率
          (psi)                       (％)
          151.2                       274.4
                         实施例2
按实施例1所描述的方法制备不含油的双组分制剂并混合。每种组分中的成分示于下表。
               成分         实施例2
商品名 种类     组分A(g)     组分(B)(g)
HARTEX 101 天然橡胶乳液(60％重量固体分)     166
环烷油     50
STABILEZE QM 马来酸酐乙烯基醚共聚物高吸水性物质硫氧化锌异丙基黄原酸锌丁基二硫代氨基甲酸锌二丁胺     3.31.5533
成分总计     65.8     166.0
组合物总计          231.8
由混合双组分制备的组合物的拉伸强度和伸长率测试结果如下。
          拉伸强度                 伸长率
            (psi)                   (％)
            563.1                   264.9
                         实施例3
按如下所述制备双组分混合物。每种组分中的成分和所用含量示于下表。
               成分           实施例3
商品名   种类     组分A(g)   组分(B)(g)
UCAR 123   丙烯酸乳液   125
STABILEZE QM   马来酸酐乙烯基醚共聚物高吸水性物质水     3.2621.74
成分总计     25   125
组分总计             150
组分A为分散于水中的高吸水性聚合物。其它组分为丙烯酸丁酯苯乙烯共聚物的水性乳液，所述共聚物具有压敏性。
用高速Cowels溶解器制备组分A。需混合几分钟后得到稠性、糊状物料。将组分A和组分B装入真空混合器内，混合2分钟。此处粘性显著增加，所述混合物具有可涂开的、糊状稠度。在两片PET脱模衬里之间压成60mil的片材。放置一天后，所述材料转化成橡胶状的稠度。一星期后测量拉伸强度。结果如下所示。
               拉伸强度           伸长率
                (psi)              (％)
                 5.3               155.2
这些结果表明，本发明组合物可在没有油下制备。
                         实施例4
与实施例1相比，除对某些制剂而言在组分A中加入水外，按类似的方式制备并测量各种制剂。评估拉伸强度和伸长率，为所述组合物中的聚合物和油的体积份数的函数。
                              1         4         5         6
聚合物和油的重量份            0.78      0.7       0.64      0.22
高吸水性物质和水的重量份      0.22      0.3       0.36      0.78
拉伸强度(psi)                 151       44        未测       NA
伸长率         274       202       未测      NA
对所有样品而言，组分B中均采用INTEX 132
对所有样品而言，组分A中均采用SHELLFLEX 6212环烷油
对所有样品而言，油/橡胶比率均为1
通过添加水调节聚合物和水的重量份数
所有样品中，组分A均含有5份STABILEZE QM高吸水性物质/100份水
对所有样品而言，组分A均采用1.5phr硫、5phr异丙基黄原酸锌、3phr二丁基二硫代氨基甲酸锌二丁胺。
制剂1的性能(即拉伸强度和伸长率)类似于实施例1中制备的组合物的性能。混合后立即得到固体橡胶状团块。制剂4的性能类似于制剂1。制剂5混合后粘度显著增加，得到连续的橡胶相。从制剂5的组合物得到的拉伸强度低于从制剂1的组合物得到的拉伸强度。制剂6混合后粘度没有显著增加，放置几个小时后为低粘度的液体。
含有高体积份的聚合物和油的制剂表现出很好的性能，由组合物的橡胶态性能以及可测量的拉伸强度和伸长率可作为发生目的“固化”过程及吸水所导致的疏水性聚合物聚结的证据。
这些结果表明，与含有高重量份的水溶胀高吸水性物质的组合物相比，含有高重量份的疏水性聚合物和油的组合物表现出有用的机械性能。这些结果与含有高重量份疏水性聚合物和油的组合物含有连续的油溶胀橡胶相的结论一致，因为油溶胀疏水性聚合物相有高的机械强度，水溶胀高吸水性相的机械强度低。
                         实施例5
从含有下表所示成分的双组分体系制备防水剂组合物：
    成分       实施例5
  商品名   种类   组分A(g)   组分(B)(g)
  UCAR 123   丙烯酸乳液     200
  STABILEZE QM   马来酸酐乙烯基醚共聚物高吸水性物质     8
  PLASTILIT 3060   增塑剂     26
  成分总计     34     200
  组分总计         234
将组分A用Cowels溶解器在中速下搅拌两分钟。往A中加入组分B，并用Cowels溶解器搅拌两分钟。此时所述组合物为稠糊。将其进行静液压试验。程序描述如下。
首先浇注装有金属杆的混凝土板，在其表面上用刮刀涂布防水剂组合物，平均厚度为1/8″。将所述防水剂固化4天。然后在样板的防水剂之上安装试管。在防水剂上浇注另一块混凝土。通过用水充填试管并接到有校准的加压水线。压力每天增加5psi。高达40psi下样板不掉落。
                         实施例6
用显微镜测试确认所公开组合物的形态。具体而言，将含有疏水性聚合物乳液的第一组分和含有分散于油中的高吸水性聚合物的第二组分混合。第一组分还含有水溶性荧光染料。混合后，水溶胀性高吸水性聚合物相含有荧光染料，这样有利于共焦检验。
用于此测试的制剂如下所示。
  重量
PtA
环烷油   70
乙烯基醚-马来酸酐高吸水性物质   1.5
PtB
SBR胶乳(70％固体)   100
Propidium iodide   2*
*1mg/ml(水中)
上表中第一组分指“PtB”，包括荧光染料 Propidium iodide，并预先与SBR胶乳混合。所述荧光染料为水溶性的，在疏水性聚合物中不溶。加入此染料以在混合双组分后使水溶胀高吸水性聚合物显影。第二组分含有分散于油中的高吸水性聚合物，在上表中称为“PtA”，用高剪切转子-定子混合机以3000rpm混合15分钟而制得。
将双组分装入真空混合器内并在真空下搅拌30分钟。固化完成后，迅速在涂有PET的2片聚硅氧烷之间用手压成30mil的片材。
用20x物镜在LSM410共焦显微镜上将样品显影。显微图象如图9所示。从图9中可以看出，分散相发荧光，为水溶胀高吸水性物质。连续相阴暗，为油溶胀疏水聚合物。这些结果与从混合本发明的双组分组合物制得两相形态一致。
                         实施例7
本发明的组合物为吸水剂。这可用由下面所列制剂制备的组合物说明。
成分   含量(g)
组分A
环烷油   81.5
氧化铁   0.6
硫   1.0
氧化锌   3.2
异丙基黄原酸锌   1.6
二丁基二硫代氨基甲酸锌   1.6
丁二胺   0.5
粘土增粘剂的2-丙烯酰胺浓缩物和环烷油的共聚物接枝改性的淀粉   10.0
合计   100.0
组分B
天然橡胶乳液(60％固体份)   100
用双组分喷涂设备将所示双组分涂布到涂有聚硅氧烷的剥离纸上。将所述纸张在160°F下加热2天，以硫化并除去包含在“如此制备的”组合物中的水溶胀高吸水性聚合物相中的水。用部分充满水的量筒测量干燥组合物的体积。将干燥组合物的样品浸没在量筒所装的水中。液面位移为干燥样品的体积。使干燥样品在水中浸泡，测量体积对浸泡时间的函数。浸泡后，将样品用纸毛巾轻拍，以除去表面水份，按前述方法测量体积。结果示于下表10中。一个组合物测量五个样品。9天后平均吸水率为16.9％体积。
                         实施例8
所有制剂均从双组分组合物制备。对所有组合物而言，一种组分为天然橡胶乳液，HARTEX101。第二组分含有环烷油，SHELLFLEX6212，高吸水性聚合物，以及与实施例例1相同的硫化包。对所有制剂而言，高吸水性物质含量为3％(水中)，油/干燥橡胶的比率为0.5。除了将样品在机械测试之前于160°F下固化2天外，制剂和测试样品均按实施例1所述制备。对所有三个样品而言，相转化均发生在将两种组分开始混合起一分钟内。所有样品拉伸强度和伸长率相似。
参见下面结果。
高吸水性物质        拉伸psi        伸长率％
STABILEZE QM        600            1017
CARBOPOL 674        596            1055
WATERLOCK A100      676            1105
这些结果表明相转变可以用一系列的高吸水性物质进行。
尽管本发明已通过参考其优选实施例进行详细说明和描述，但可以理解的是对本领域的技术人员而言，在不脱离包含了附加权利要求书的本发明的范围内，在形式和细节上可作出不同的变化。

Claims (39)

1.一种含有疏水性聚合物相和水溶胀高吸水性聚合物相的组合物，其中当所述高吸水性聚合物为阳离子型时所述组合物基本上不含水泥，且其中所述组合物基本上不含来自体液的水。
2.权利要求1的组合物，其中所述疏水性聚合物相为连续相、所述水溶胀高吸水性聚合物相为分散相。
3.权利要求1的组合物，其中所述疏水性聚合物相占所述组合物重量的至少30％。
4.权利要求3的组合物，其中所述疏水性聚合物相含有溶解于油或增塑剂中的疏水性聚合物。
5.权利要求3的组合物，其中所述高吸水性聚合物为马来酸酐/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碱金属盐。
6.权利要求3的组合物，其中所述高吸水性聚合物为含有2-丙烯酰胺-2-丙烯酸共聚物接枝侧链的淀粉。
7.权利要求3的组合物，其中所述疏水性聚合物为天然橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶或丙烯酸类聚合物。
8.权利要求3的组合物，其中所述高吸水性聚合物含有酸性或碱性官能团。
9.权利要求3的组合物，其中所述组合物还含有一种或多种选自以下的组分：增强填料、非增强填料、颜料、表面活性剂、抗氧化剂、UV稳定剂、纤维、脱模剂、润滑剂、发泡剂、增粘剂、促凝剂、乳液coascervant、抗微生物剂、聚结剂或有机溶剂。
10.一种含有两相组合物的型材、胶粘剂组合物、涂料、密封剂或制品，其中所述两相组合物含有疏水性聚合物相和水溶胀高吸水性聚合物相。
11.权利要求10的型材、胶粘剂组合物、涂料、密封剂或制品，其中所述疏水性聚合物相占制品重量的至少30％。
12.权利要求11的制品，其中两相组合物为水蒸汽可渗透性的。
13.权利要求10的型材或涂料，其中所述型材或涂料为防水剂。
14.一种用于制备含有疏水性聚合物相和水溶胀高吸水性聚合物相的双组分体系，其中第一组分为疏水性聚合物的乳液，第二组分含有高吸水性聚合物，第一和第二组分在混合时形成所述组合物。
15.权利要求14的双组分体系，其中所述体系为含有第一和第二容器的组合件，第一容器含有第一组分，第二容器含有第二组分。
16.权利要求14的双组分体系，其中第二组分由高吸水性聚合物组成。
17.权利要求14的双组分体系，其中第二组分为分散于油或增塑剂中的高吸水性聚合物分散液。
18.权利要求17的双组分体系，其中油或增塑剂还含有交联剂以将第一相中的疏水性聚合物交联。
19.权利要求14的双组分体系，其中在将第一和第二组分混合后所述疏水性聚合物相占所述组合物重量的至少30％。
20.权利要求14的双组分体系，其中所述高吸水性聚合物含有酸性或碱性官能团，且其中所述高吸水性聚合物在中和后变得具有高吸水性，或者在中和后比中和前可吸收至少两倍水。
21.权利要求20的双组分体系，其中第二组分为高吸水性聚合物的水分散液，其中水分散液的pH使得所述聚合物为非高吸水性的或预水溶胀的。
22.权利要求16的双组分体系，其中所述高吸水性聚合物为马来酸酐/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碱金属盐。
23.权利要求22的方法，其中所述高吸水性聚合物为含有2-丙烯酰胺-2-丙烯酸共聚物接枝侧链的淀粉。
24.权利要求16的双组分体系，其中所述疏水性聚合物为天然橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶或丙烯酸类聚合物。
25.权利要求16的双组分体系，其中所述第一组分或第二组分还含有一种或多种选自以下的组分：增强填料、非增强填料、颜料、表面活性剂、抗氧化剂、UV稳定剂、纤维、脱模剂、润滑剂、发泡剂、增粘剂、促凝剂、乳液coascervant、抗微生物剂、聚结剂或有机溶剂。
26.一种含有疏水性聚合物和当中和时或将当温度调节到高于或低于阈温度时变得具有高吸水性或其吸水能力增加至少两倍的聚合物的水性乳液，其中所述乳液的pH和/或温度使得所述聚合物为非高吸性的或预水溶胀的。
27.一种制备含有疏水性聚合物相和水溶胀高吸水性聚合物相的组合物的方法，所述组合物由双组分体系制备，其中第一组分为疏水性聚合物的乳液，第二组分含有高吸水性聚合物，所述方法包括将第一组分与第二组合混合的步骤。
28.权利要求27的方法，其中第二组分由高吸水性聚合物组成。
29.权利要求27的方法，其中第二组分为高吸水性聚合物在油或增塑剂中的分散液。
30.权利要求29的方法，其中第二组分还含有疏水性聚合物的交联剂，且其中第一组分和第二组分是在适合于所述疏水性聚合物交联的条件下混合，因此生成所述组合物并将疏水性聚合物交联。
31.权利要求27的方法，其中所述高吸水性聚合物含有酸性或碱性官能团，当中和时变得具有高吸水性或其吸水能力增加，其中第二组分的pH使得高吸水性聚合物为非高吸水性的或预水溶胀的，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调节到使得所述高吸水性聚合物被中和的pH下。
32.权利要求27的方法，其中所述高吸水性聚合物为丙烯酸的聚合物或共聚物，马来酸酐的聚合物或共聚物，淀粉改性的丙烯酸或其碱金属盐。
33.权利要求27的方法，其中在将第一和第二组分混合后所述疏水性聚合物相占所述组合物重量的至少30％。
34.权利要求27的方法，其中所述高吸水性聚合物为马来酸酐/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碱金属盐。
35.权利要求34的方法，其中所述高吸水性聚合物为含有2-丙烯酰胺-2-丙烯酸共聚物接枝侧链的淀粉。
36.权利要求27的方法，其中所述疏水性聚合物为天然橡胶、苯乙烯改性的丁二烯或丙烯酸类聚合物。
37.权利要求27的方法，其中所述第一组分和/或第二组分还含有一种或多种选自以下的组分：增强填料、非增强填料、颜料、表面活性剂、抗氧化剂、UV稳定剂、纤维、脱模剂、润滑剂、发泡剂、促凝剂、乳液coascervant、抗微生物剂、聚结剂或有机溶剂。
38.一种从含有疏水性聚合物和在高于或低于阈温度下变得具有高吸水性或水溶胀性的聚合物的水性乳液制备含有疏水性聚合物相和水溶胀高吸水性聚合物相的组合物的方法，其中所述乳液的温度使得所述聚合物为非高吸水性的或预水溶胀的，所述方法包括调节所述乳液的温度以使所述聚合物变为具有高吸水性的或水溶胀的的步骤。
39.一种由权利要求27的方法制备的组合物。
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