FR2913687A1 - Methode de sulfonation d'un substrat polymere et article prepare par ladite methode. - Google Patents

Abstract

Méthode de sulfonation pour traiter un substrat polymère afin de donner une couche hydrophile résultant en l'amélioration d'au moins une des propriétés anti-brouillard, anti-statique, de mouillabilité, anti-friction, anti-microbienne et/ou de transparence. Les articles formés grâce à celle-ci trouvent une excellente application dans un grand nombre de domaines.

Description

I, Méthode de sulfonation d'un substrat polymère et article préparé par

ladite méthode Arrière-plan technologique de l'invention 1. Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une méthode de sulfonation de substrats polymères visant à donner audit substrat une couche hydrophile résultant en l'amélioration d'au moins une de ses propriétés anti-brouillard, antistatique, de mouillabilité, anti-friction et/ou anti-microbienne. La présente invention se rapporte en outre aux substrats polymères ayant une couche hydrophile obtenue par sulfonation résultant en l'amélioration d'au moins une des propriétés anti-brouillard, anti-statique, de mouillabilité, anti- friction et/ou anti-microbienne de ces substrats polymères. La présente invention concerne en outre une méthode de sulfonation de substrats polymères transparents visant à donner audit substrat une couche hydrophile, résultant en l'amélioration d'au moins une des propriétés anti-brouillard, anti-statique, de mouillabilité, anti-friction et/ou antimicrobienne sans affecter sensiblement la transparence dudit substrat polymère traité. La présente invention concerne en outre des articles fabriqués à partir de substrats polymères transparents traités par un processus de sulfonation visant à donner une couche hydrophile audit substrat résultant en l'amélioration d'au moins une des propriétés anti-brouillard, anti-statique, de mouillabilité, anti-friction et/ou anti-microbienne sans affecter sensiblement la transparence desdits articles. 130 2. Description de l'art apparenté Les substrats et les articles polymères fabriqués à partir de ceux-ci montrent couramment des propriétés statique et de formation. de brouillard qui affectent leur utilisation dans de nombreuses applications pour lesquelles ils sont utilisés. De plus, dans certaines conditions, les propriétés anti- friction et anti-microbienne des polymères utilisés à des fins médicales et de conditionnement peuvent être améliorées pour augmenter leur capacités d'utilisation dans les domaines médical et du conditionnement. De plus, la mouillabilité devient un problème dans de nombreuses applications et a un effet sur de nombreuses propriétés du polymère. Par exemple, le phénomène couramment dénommé formation de brouillard est observé largement dans différentes applications de films ou de feuillets polymères transparents. Le terme formation de brouillard décrit la condensation de vapeur d'eau de l'air, sous la. forme de gouttelettes d'eau discrètes, sur une surface de polymère. Dans ces situations, la lumière transmise à travers les polymères qui subissent la "formation de brouillard" est dispersée par les gouttelettes d'eau accumulées sur la surface du polymère, ce qui provoque un obstacle à la vision. Les polymères sont, de manière générale, des composés non polaires qui refoulent l'eau jusqu'à un certain degré, selon leur tension de surface.

Lorsque l'affinité du condensat pour le substrat est élevée, les angles de contact entre les gouttelettes et la surface des substrats sont faibles et une très faible formation de brouillard se produit. De plus, deux autres facteurs-clés influençant le phénomène de formation de brouillard sont le niveau d'humidité dans l'air et la différence de température entre l'air et la partie en polymère. Une voie qui a été largement utilisée pour aider à réduire au minimum la formation de brouillard consiste à améliorer les performances de mouillabilité du polymère. Des surfaces mouillables permettent aux films liquides de se former au niveau de leurs surfaces, au lieu de gouttelettes. Dans ce cas, les angles de contact sont très faibles et la transmittance de la lumière et la formation d'images ne sont pas empêchées. Des additifs anti-brouillard typiques contiennent des molécules composées à la fois d'une partie hydrophile qui est attirée par l'eau, et d'une longue partie hydrophobe, telle qu'une partie lipophile adaptée au substrat de polymère, tels que les esters d'acide gras. Une autre méthode courante employée pour combattre la formation de brouillard consiste en l'utilisation de revêtements permanents ou temporaires. Alors que l'on sait que les polymères peuvent être sulfonés pour obtenir une amélioration des propriétés anti-statiques, il n'existe pas d'études concernant l'utilisation de la sulfonation pour obtenir des couches transparentes antibrouillard mouillables qui présentent une propriété antistatique améliorée, une propriété anti-brouillard, antimicrobienne et une mouillabilité améliorées et une propriété anti-friction améliorée. De plus, lorsque les polymères, sous une forme de poudres, sont utilisés dans des peintures ou d'autres mélanges, ils doivent révéler un certain degré de mouillabilité pour pouvoir être utilisés. Dans certaines applications telles que les peintures et les additifs retardants de prise pour les ciments, les poudres de polymère sont ajoutées, puis une quantité substantielle d'agents tensioactifs doit être ajoutée pour permettre que les polymères soient suffisamment mouillés pour former une composition utile. La mouillabilité améliorée des poudres sulfonées dans la présente invention réduit sensiblement la quantité d'agents tensioactifs dans ces compositions pour résulter en l'obtention des mêmes propriétés, voire de propriétés améliorées.

Patchen, dans le brevet américain n 6 923 997 divulgue des compositions anti-brouillard et des méthodes d'utilisation de celles-ci. Différentes compositions destinées au conditionnement de produits alimentaires sont divulguées. Par exemple, une composition de la composition anti-brouillard est (i) un mélange d'agents tensioactifs non ioniques comprenant un ester d'acide gras et un composé éthoxylé et (ii) de l'acétone. Un autre exemple est un mélange d'agents tensioactifs non ioniques anti-brouillard comprenant un ester d'acide gras et un composé éthoxylé et (ii) un solvant choisi parmi l'acétate de méthyle, l'alcool isopropylique, l'éthanol, et des mélanges de ceux-ci. La méthode de suppression de la formation de brouillard des surfaces de conditionnement de produits alimentaires suppose la sélection d'un agent tensioactif, fournissant (i) un mélange d'agents tensioactifs non ioniques anti-brouillard comprenant un ester d'acide gras et un composé éthoxylé et appliquant la composition anti-brouillard sur la surface. Une autre méthode divulguée comprend la sélection d'une surface, fournissant un mélange d'agents tensioactifs non ioniques anti-brouillard comprenant un ester d'acide gras et un composé éthoxylé et (ii) un solvant sélectionné parmi l'acétate de méthyle, l'alcool isopropylique, l'éthanol et des mélanges de ceux-ci pour former une composition anti-brouillard, et l'application de la composition anti-brouillard sur la surface. Bates, dans le brevet américain n 6 706 389 divulgue un film de conditionnement qui inclut une couche thermo-soudable revêtue d'un ou de plusieurs agents anti-brouillard disposé(s) sur un liant ; un agent anti-bloquant et pas plus d'environ 800 ppm d'agent de glissance. La couche thermo- soudable inclut un polymère qui inclut des unités mère dérivées de l'éthylène, alors que le liant inclut un polymère qui inclut des unités mère dérivées d'un ester d'acide (méth)acrylique et/ou des mères d'acétate de vinyle. L'agent anti-bloquant peut se trouver dans n'importe quelle couche du film où il fournit l'effet anti-brouillard souhaité. Un tel film, ainsi que le conditionnement fabriqué à partir de celui-ci peut être utilisé pour conditionner une variété de produits, ayant une utilité particulière par rapport à la plupart des produits. Dixon, dans le brevet américain n 2 272 831 divulgue une sulfonation d'un polystyrène transparent résultant en des propriétés anti-statiques sur une surface d'un substrat traité sans affecter sensiblement l'apparence de surface et la transparence du substrat de polystyrène. La sulfonation s'obtient grâce à l'exposition de la surface d'un substrat de polystyrène à des solutions d'acide sulfurique concentrées.

Walles, dans le brevet américain n 3 959 561 divulgue une méthode destinée à rendre astatique rapidement des articles en polymère transparent en traitant des articles avec un trioxyde de soufre gazeux (SO3) suivi d'un traitement avec une base telle que de l'ammoniaque et de l'eau ou de l'ammoniaque aqueuse diluée. Les articles sont rendus astatiques de manière permanente, sans que cela affecte leur transparence.

Résumé de l'invention Selon un aspect, la présente invention est une méthode destinée à la préparation d'un substrat de polymère résultant en l'amélioration d'au moins une de ses propriétés anti- brouillard, anti-statique, de mouillabilité, anti-friction et/ou anti-microbienne, comprenant le traitement d'un substrat de polymère dans une atmosphère sèche avec une concentration suffisante de SO3r pendant une durée suffisante pour former une couche hydrophile sur ledit substrat, et l'élimination substantielle du contact dudit SO3 avec ledit substrat lorsqu'un traitement souhaité dudit substrat de polymère a eu lieu pour former une couche hydrophile résultant en l'amélioration d'au moins une desdits propriétés.

Selon un autre aspect, la présente invention est une couche de substrat de polymère hydrophile obtenue par sulfonation, ayant la formule suivant : P-X où P est un polymère ; et X est un groupe fonctionnel polaire ; dans laquelle ladite couche résulte en l'amélioration d'au moins une des propriétés anti-brouillard, anti-statique, anti-friction, de mouillabilité et/ou anti-microbienne. Aux fins de la présente demande, les groupes sulfoniques sont inclus dans la définition des groupes fonctionnels polaires telle qu'utilisée dans les présentes. La couche formée dans un polymère selon la présente invention peut être appliquée selon une variété de substrats polymères sans affecter la transparence des substrats. En conséquence, le processus et les articles formés selon la présente invention trouvent une applicabilité dans tous les domaines tels que les lunettes solaires, les lunettes de ski et autres lunettes de protection, telles que les lunettes de vue ou les lunettes de sécurité, les lentilles de feux arrière, les lentilles de phare, les visières de casques, les lentilles, les lentilles de contact, les couvertures en polymère transparents, les couvercles et les films. De plus, l'invention trouve une application dans la médecine, puisque les substrats traités selon la présente invention peuvent se transformer en articles tels que des cathéters, des poches intraveineuses, des tubages, des lentilles de contact et des valves qui doivent être implantées dans le corps ; les articles fabriqués avec une couche hydrophile obtenue par sulfonation selon la présente invention présentent une amélioration d'au moins une des propriétés anti-friction, de mouillabilité et anti-microbienne. La présente invention peut être utilisée pour former des pastilles de polymère et des poudres de polymère qui peuvent être utilisées pour créer d'autres substrats polymères qui ont la couche hydrophile obtenue par sulfonation infusée sur l'ensemble de celle-ci. De plus, une poudre polymère telle qu'une poudre acrylique avec une couche hydrophile obtenue par sulfonation peut être utilisée dans les peintures ou les compositions retardant la prise du béton. La mouillabilité améliorée présentée par ces poudres polymères traitées peut réduire sensiblement la quantité d'agents tensioactifs dans ces peintures ou des solutions retardant la prise du béton. Ces aspects de l'invention ainsi que d'autres paraîtront évidents à la lecture de la description et des exemples 30 suivants.

Description détaillée du(des) mode(s) de réalisation préféré(s) Selon un aspect, la présente invention est une méthode de préparation d'un substrat polymère résultant en l'amélioration d'au moins une de ses propriétés antibrouillard, anti-statique, de mouillabilité, anti-friction et anti-microbienne. L'invention inclut le traitement d'un substrat polymère avec une concentration suffisante de SO3 pendant une durée suffisante pour former une couche hydrophile dans ledit substrat et l'élimination substantielle du contact dudit SO3 avec ledit substrat lorsqu'un traitement souhaité dudit substrat polymère a eu lieu pour former une couche hydrophile résultant en l'amélioration d'au moins une desdites propriétés.

La sulfonation du substrat polymère peut être réalisée dans un processus par lot ou en continu. A cet égard, il est fait référence à la demande de brevet américain en instance n 11/672 332 intitulée Method of Sulfonating an Article and Related Apparatus (méthode de sulfonation d'un article et appareil relatif à cette méthode), déposée le 7 février 2007, attribuée au dépositaire de la présente demande et intégrée dans les présentes en référence dans son intégralité. Plus particulièrement dans un processus par lot, une chambre de sulfonation est fournie, dans laquelle est placé un substrat polymère. Des gaz nobles tels que l'argon ou l'azote ou de l'air sec sont utilisés pour purger la chambre et le substrat polymère, afin de réduire l'humidité dans la chambre. Une source de sulfonation qui peut être gazeuse ou liquide est introduite dans la chambre et le substrat à l'intérieur de celle-ci. La source de sulfonation est de préférence du SO3 et peut être produite par l'oxydation de SO2 en présence d'au moins un catalyseur tel que, mais sans s'y limiter, V5O2 et/ou un rayonnement ultraviolet (UV). Les réactifs de sulfonation incluent également : l'acide sulfurique fumant, le SO3 stabilisé, tel que l'amine stabilisée, la pyridine stabilisée, le chlorure de triméthylsilyle sulfonyle, la pyrolyse de bisulfate de sodium, le SO3 commercial et des mélanges de ceux-ci. S'il se trouve sous une forme gazeuse, le SO3 est introduit dans ledit substrat en une quantité allant d'environ 0,5 % en volume à environ 20 % en volume pendant une durée d'environ 5 secondes à environ 30 minutes, pour former ladite couche hydrophile. S'il se trouve sous une forme liquide, le SO3 est introduit dans le substrat polymère pendant une durée allant d'environ 1 seconde à environ 10 minutes pour former ladite couche hydrophile. La réaction peut se produire à la température et à la pression ambiantes. Si on le souhaite, une chaleur suffisante ou un rayonnement UV suffisant peuvent être introduits pour faciliter le processus de sulfonation pour former une couche hydrophile dans ledit substrat. A cet égard, on considère que la température pourrait atteindre la température de transition vitreuse du substrat polymère. Afin d'améliorer le traitement du substrat polymère, celui-ci peut être exposé à des solvants organiques avant la sulfonation pour permettre un contact et une réaction plus faciles entre le substrat et le SO3 pour permettre que la couche hydrophile soit ensuite donnée au dit substrat polymère. Les exemples de solvants peuvent inclure, mais sans s'y limiter, l'acétone, les hexanes et le dichlorométhane. La méthode peut en outre inclure la neutralisation du substrat polymère traité par sulfonation avec une base, afin de neutraliser tous les groupes d'acide sulfonique résiduels ou autres espèces protiques. Une base appropriée peut être sélectionnée dans le groupe consistant en l'alanine, l'ammoniaque, la diméthylamine, l'éthylamine, la glycine, l'hydrazine, la méthylamine, la triéthylamine, l'hydroxyde de lithium, l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium, l'hydroxyde de rubidium, l'hydroxyde de césium, l'hydroxyde de magnésium, l'hydroxyde de calcium, l'hydroxyde de strontium, l'hydroxyde de baryum, des sels d'acides organiques et inorganiques faibles, des bicarbonates métalliques, des phosphates d'acide métallique et des phosphates diacides, des citrates métalliques, des acétates métalliques, des ascorbates métalliques et leurs dérivés, et des mélanges de ceux-ci. Bien que les avantages des méthodes et articles de la présente invention ne soient pas liés à une théorie particulière, on émet l'hypothèse qu'au cours de la sulfonation, les atomes d'hydrogène et leurs dérivés qui sont liés aux atomes de carbone dans les hydrocarbures sont remplacés par des groupes d'acide sulfonique, où ils se lient et forment une couche barrière. On peut dire que la couche de substrat polymère hydrophile obtenue par sulfonation peut être exprimée par la formule : P-X où P est un polymère ; et X est un groupe fonctionnel polaire ; dans laquelle la couche résulte en l'amélioration d'au moins une des propriétés anti-brouillard, anti-statique, antifriction, de mouillabilité et/ou anti-microbienne. Aux fins de la présente demande, des groupes sulfoniques sont inclus dans la définition des groupes fonctionnels polaires, telle qu'utilisée dans les présentes.

Les liaisons du matériau de la nouvelle couche sont plus polaires, et par conséquent sont moins susceptibles de permettre la perméation d'hydrocarbure. Dans une variante, cet avantage est obtenu en utilisant des matériaux polymères qui peuvent être sulfonés grâce aux méthodes de la présente invention. Des polymères appropriés pour la sulfonation peuvent être sélectionnés dans le groupe consistant en les polycarbonates, les dérivés des polycarbonates, les acrylates d'alkyle, les méthacrylates d'alkyle, les dérivés des méthacrylates d'alkyle, les polyamides, les polyimides, les polyamidoéthers, les copolymères amides, les polyamidoéthers, les copolymères imides, les dérivés des copolymères imides, les celluloses, les dérivés des celluloses, les polysulfones, les dérivés des polysulfones, les polyesters, les copolymères des polyesters, les carbamates diglycol allyle, les polystyrènes, les copolymères de polystyrène, les dérivés des copolymères de polystyrène, les polymères vinyliques, les copolymères vinyliques, les dérivés des copolymères vinyliques et des mélanges de ceux-ci.

On envisage que la méthode décrite ci-dessus puisse être utilisée pour donner une couche hydrophile obtenue par sulfonation à des articles tels que des cathéters, des poches intraveineuses, des tubages, des lentilles de contact et des valves afin de résulter en l'amélioration d'au moins une des propriétés anti-friction et anti-microbienne desdits articles traités. Cette méthode peut également être utilisée pour donner une couche hydrophile obtenue par sulfonation à des articles tels que les CD, les DVD, les DVD haute définition, les lunettes de sécurité, les lunettes, les lunettes de soleil, les lunettes de ski, et autres articles d'optique, l'emballage, les lentilles de contact, les lentilles de phare d'automobile, les tableaux de bord d'instrument, les vitres arrières de toits décapotables, les lentilles de feux arrière et les pare-brise de voiturette de golf, afin de résulter en l'amélioration d'au moins une des propriétés anti-statique et anti-brouillard desdits articles. De plus, la méthode peut être utilisée pour donner une couche hydrophile obtenue par sulfonation aux pastilles de polymère et aux poudres de polymère afin de résulter en l'amélioration d'au moins la mouillabilité. Lorsque les poudres sont des poudres acryliques utilisées dans les peintures, l'utilisation de poudres traitées réduit sensiblement l'utilisation de tensioactifs dans ladite peinture. De plus, l'utilisation de poudres acryliques traitées comme agent retardant la prise du béton réduit sensiblement la quantité d'agents tensioactifs utilisés dans les applications du béton, telles que les applications pour les puits de pétrole. Lorsque les pastilles de polymère sont traitées par sulfonation et ensuite transformées en articles, la couche hydrophile est répartie sur l'intégralité du substrat polymère formé. Les objectifs et avantages de la présente invention sont encore illustrés par les exemples suivants. Les matériaux et quantités particuliers de ceux-ci ainsi que d'autres conditions et détails cités dans les présents exemples ne doivent pas être utilisés pour limiter la présente invention. Exemples Des substrats de polycarbonate ont été traités en utilisant du SO3 créé à partir d'un produit de départ de SO2 à 20 % en volume pendant 30 secondes à l'air sec jusqu'à environ 10 minutes avec un produit de départ de SO2 à 2 % en volume à l'air sec. La chambre de sulfonation a été purgée avec de l'air sec avant, entre et après les étapes de sulfonation.

Les échantillons ont été neutralisés par rinçage à eau, neutralisation in situ ou des agents de neutralisation consistant en des solutions diluées de réactifs basiques faibles (sels d'acides inorganiques et organiques faibles, tels que le bicarbonate de sodium, le citrate de sodium et l'acétate de sodium), des bases plus fortes telles que des hydroxydes métalliques du groupe I, de l'ammoniaque et de l'eau ammoniaquée. Les échantillons ont été soumis à des tests pour déterminer les propriétés anti-brouillard, de mouillabilité, anti-statique et visuelle du substrat polymère avec une couche hydrophile obtenue par sulfonation. Pour déterminer les propriétés anti-brouillard, la couche hydrophile obtenue par sulfonation a été soumise à une formation de brouillard par un test du brouillard chaud ou de respiration , et l'angle de contact des gouttes individuelles d'eau condensée a été mesuré. La mouillabilité a été mesurée grâce à la formation de feuilles d'eau plutôt que à la formation de gouttes, lorsque de l'eau a été appliquée sur les échantillons. La propriété anti-statique a été déterminée par examen visuel pour déterminer si les échantillons traités attiraient la poussière. Les propriétés visuelles ont été déterminées par examen visuel des échantillons après différents laps de temps ou différents traitements. Tous les pourcentages sont en volume. Les résultats sont indiqués dans le tableau suivant. 14 TABLEAU 1 Mesure de l'angle de contact sur des échantillons de polycarbonate pur (PC) (Toutes les valeurs de pH sont mesurées à la surface de l'échantillon) Echantillon Sulfonation Neutralisation Traitement/essai Visuel Propriétés Angles de antibrouillard contact (moyenne) PC pur N/A N/A pH 7,0 Transparent Aucun/brouillard en 73,5 < 1 minute 01 3 minutes, produit de N/A ; rinçage à l'eau 1 semaine à 95 C en Transparent avec des Initialement bonne, 45,6 départ SO2 à 5 % à 7,0 légères piqûres avant faible après passage en l'air sec passage en étuve ; étuve perte de transparence après passage en étuve uniquement étuve ; pH 02 3 minutes, volume 5 %, N/A ; rinçage à l'eau N/A Transparent avec Bonne > 60 secondes 30,6 S02 uniquement légères piqûres test de brouillard chaud produit de départ à l'air sec 03 6 minutes, produit de Acétate de sodium à N/A Transparent avec Excellente > 60 seconde 5,4 départ S02 à 5 % à 0,1M 10 légères piqûres s test du brouillard l'air sec chaud minutes, température ambiante 04 6 minutes, produit de Acétate de sodium à N/A Transparent avec Excellente > 60 seconde 8,0 départ SO2 à 5 % à 0,1M 60 légères piqûres s test de brouillard l'air sec chaud minutes, température ambiante 05 6 minutes, produit de Acétate de sodium à N/A Transparent avec Excellente > 60 seconde 5,0 départ S02 à 5 % à 0,1M 10 légères piqûres s test de brouillard l'air sec chaud minutes, température ambiante 06 6 minutes, produit de Acétate de sodium à N/A Transparent avec Excellente > 60 seconde 7,0 départ SO2 0,1M 60 légères piqûres s test de brouillard l'air sec chaud à 5 % à minutes, température ambiante 07 5,5 minutes, produit Acétate de sodium à N/A Transparent avec Bonne > 60 secondes 30,9 0,1M 10 légères piqûres test de brouillard chaud de départ SO2 à 2 % à minutes, l'air sec température ambiante 08 5,5 minutes, produit Acétate de sodium à N/A Transparent avec Bonne > 60 secondes 31,8 à 2 % à 0,1M 10 légères piqûres test de brouillard chaud de départ S02 minutes, l'air sec température ambiante 09 5 minutes, produit de Acétate de sodium à N/A Transparent, pas de Excellente > 60 seconde 11,1 CC départ SO2 à 2 % à 0,1M 10 piqûres, brume ou s test de brouillard CC minutes, 15 l'air sec température ambiante taches chaud 10 10 minutes, produit de Acétate de sodium à N/A Brume Bonne > 60 secondes 7,9 test de brouillard chaud départ S02 à 2 % à 0,1M 10 minutes, l'air sec température ambiante 11 30 secondes, produit % à Acétate de sodium à 1 semaine à 95 C dans Transparent, pas de Bonne > 60 secondes 24,7 de départ SO2 à 20 un fermé piqûres, brume ou test de brouillard pH taches chaud 0,lM 10 minutes, conteneur l'air sec température ambiante 7,0 12 3 x 20 secondes, SO2 Acétate de sodium à 1 semaine à 95 C dans Transparent, pas de Très bonne > 60 secondes 8,0 un fermé piqûres, brume ou test pH taches produit de départ 0,1M 10 minutes, conteneur de brouillard chaud à 13 % à l'air sec température ambiante 7,0 13 3 x 10 secondes, S02 Acétate de sodium à 1 semaine à 95 C dans Transparent, pas de Bonne 29,5 un fermé piqûres, brume ou pH taches produit de départ 0,1M 10 minutes, conteneur à 13 % à l'air sec température ambiante 7,0 14 3 x 20 secondes, Solution de bicarbonate 1 semaine à 95 C dans Transparent, pas de Bonne 18,8 produit de départ SO2 à 0,lM 10 minutes, un conteneur fermé piqûres, brume ou à l'air sec pH taches à 13 % température ambiante 7,0 15 3 minutes, produit de Solution de bicarbonate 1 semaine à 95 C dans Transparent, pas de Bonne 16,5 à 0,1M 6 fermé piqûres, brume ou départ S02 à 5 % à minutes, un conteneur l'air sec température ambiante pH 7,0 taches 16 2 minutes, produit de Solution de bicarbonate N/A Transparent, pas de Améliorée mais pas 34,1 à 0,1M 10 piqûres, brume ou excellente taches départ SO2 à 5 % à minutes, l'air sec température ambiante 17 1 minute, produit à 13 % de Solution de bicarbonate N/A Transparent, pas de Bonne 31,0 départ SO2 à à 0,lM 10 l'air sec minutes, piqûres, brume ou taches température ambiante 18 4 minutes, produit de Solution de bicarbonate N/A Transparent pas de Améliorée mais pas 34,6 à 0,1M 10 piqûres, brume ou excellente taches départ SO2 à 2 % à minutes, l'air sec température ambiante 19 5 minutes, produit de Solution de bicarbonate N/A Transparent légère Excellente 2-4 départ SO2 à 2 % à à 0,lM 10 minutes, brume à certains l'air sec endroits température ambiante 20 4 minutes, produit de Solution de bicarbonate Trempage dans l'eau Transparent pas de Améliorée mais pas N/A à 2 % à à 0,1M 10 pendant excellente départ S02 minutes, une semaine à piqûre, brume ou l'air sec température ambiante la température ambiante taches avant/après UV 21 4 minutes, produit de Solution de bicarbonate L'exposition extérieure Transparent pas de à Améliorée mais pas N/A à 2 % à à 0,1M 10 piqûres. Un peu de excellente départ S02 minutes, aux UV (pas de pluie, l'air sec température ambiante temps ensoleillé, plage brume en taches de températures entre avant/après l'effet 40 et 75 F) l'eau Comme on peut le voir en faisant référence au tableau 1, l'hydrophilie de la surface a augmenté considérablement pour les échantillons de polycarbonate au moment de la sulfonation. Les échantillons de polycarbonate traités par sulfonation peuvent avoir des angles de contact qui approchent 0 alors que les échantillons non traités ont des angles de contact supérieurs à 70 . Le test de la respiration, le test du brouillard chaud et le test de mouillabilité montrent la formation de pellicules d'eau au lieu de formation de goutte et constituent une preuve supplémentaire de l'amélioration de l'hydrophilie et des propriétés antibrouillard des polycarbonates traités par sulfonation. De plus, on a pu observer que la poussière et autres particules chargées électrostatiquement ne s'accumulent pas sur lessurfaces de polycarbonate traitées par sulfonation comme elles le font sur les surfaces de polycarbonate non traitées. La durabilité de la couche hydrophile obtenue par sulfonation a également été démontrée. L'exposition des échantillons de polycarbonate traités par sulfonation à la chaleur dans des conteneurs ouverts ou fermés pendant jusqu'à une semaine n'a pas détérioré l'aspect visuel ou réduit les propriétés antibrouillard de l'échantillon traité par sulfonation s'ils étaient rincés avec une solution neutralisante après la sulfonation.

L'exposition à la lumière UV extérieure pendant 6 jours n'a pas amené une réduction des propriétés antibrouillard comme établi par le test de mouillabilité, de brouillard chaud et de respiration. Enfin, le trempage dans l'eau à la température ambiante pendant 6 jours n'a pas conduit à une réduction des propriétés antibrouillard, tel qu'établi par les essais de mouillabilité, de brouillard chaud et de respiration.

Alors que les modes de réalisation de la présente invention ont été décrits et illustrés, ils n'ont pas pour but d'illustrer et de décrire toutes les formes possibles de l'invention. Au contraire, les mots utilisés dans la description sont des mots descriptifs et non limitatifs. Il faut comprendre que différents changements et modifications peuvent être apportés sans qu'on s'éloigne du cadre ni de l'esprit de l'invention telle qu'elle est décrite dans les revendications jointes.10

Claims (31)

REVENDICATIONS

1. Méthode de préparation d'un substrat polymère résultant en l'amélioration d'au moins une de ses propriétés antibrouillard, anti-statique, de mouillabilité, anti- friction et/ou anti-microbienne comprenant : le traitement d'un substrat polymère avec une concentration suffisante de SO3 pendant une durée suffisante pour former une couche hydrophile dans ledit substrat ; l'élimination substantielle du contact dudit SO3 avec ledit substrat lorsqu'un traitement souhaité dudit substrat polymère a eu lieu pour former une couche hydrophile résultant en l'amélioration d'au moins une desdites propriétés.

2. Méthode selon la revendication 1, incluant en outre la neutralisation dudit substrat polymère avec une base afin de neutraliser tous les groupes d'acide sulfonique résiduels et autres espèces protiques.

3. Méthode selon la revendication 2, dans laquelle ladite base sélectionnée dans le groupe consistant en l'alanine, l'ammoniaque, la diméthylamine, l'éthylamine, la glycine, l'hydrazine, la méthylamine, la triéthylamine, l'hydroxyde de lithium, l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium, l'hydroxyde de rubidium, l'hydroxyde de césium, l'hydroxyde de magnésium, l'hydroxyde de calcium, l'hydroxyde de strontium, l'hydroxyde de baryum, des sels d'acides organiques et inorganiques faibles, des bicarbonates métalliques, des phosphates d'acide métallique et des phosphates diacides, des citrates métalliques, des acétates métalliques, des ascorbates métalliques et leurs dérivés, et des mélanges de ceux-ci.

4. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ledit substrat de polymère est sensiblement transparent, ledit polymère étant sélectionné dans le groupe consistant en les polycarbonates, les dérivés des polycarbonates, les acrylates d'alkyle, les méthacrylates d'alkyle, les dérivés des méthacrylates d'alkyle, les polyamides, les polyimides, les polyamidoéthers, les copolymères amides, les polyimidoéthers, les copolymères imides, les dérivés des copolymères imides, les celluloses, les dérivés des celluloses, les polysulfones, les dérivés des polysulfones, les polyesters, les copolymères des polyesters, les carbamates diglycol allyle, les polystyrènes, les copolymères de polystyrène, les dérivés des copolymères de polystyrène, les polymères vinyliques, les copolymères vinyliques, les dérivés des copolymères vinyliques et des mélanges de ceux-ci.

5. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ledit SO3 est gazeux ou liquide.

6. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle la sulfonation se produit dans une atmosphère sèche avec suffisamment de SO3 pour former une couche hydrophile dans le substrat.

7. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ledit SO3 est produit par oxydation de SO2 en présence d'au moins un catalyseur et/ou de rayonnement UV. Les réactifs de sulfonation incluent également : l'acide sulfurique fumant, le SO3 stabilisé, tel que l'amine stabilisée, la pyridine stabilisée, le chlorure sulphurique de triméthylsilyle, la pyrolyse de bisulfate de sodium, le SO3 commercial et des mélanges de ceux-ci.

8. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ledit SO3 est introduit dans ledit substrat en une quantité allant d'environ 0,5 en volume à environ 20 en volume.

9. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ledit substrat est exposé à du SO3 gazeux pendant une durée d'environ 5 secondes à environ 30 minutes pour former ladite couche hydrophile.

10. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ledit substrat est exposé à du SO3 liquide pendant une durée allant d'environ 1 seconde à environ 10 minutes pour former ladite couche hydrophile.

11. Méthode selon la revendication 1, incluant en outre l'utilisation de chaleur ou de rayonnement UV suffisant pour faciliter ledit processus de sulfonation afin de former une couche hydrophile dans ledit substrat.

12. Méthode selon la revendication 1, incluant en outre l'étape d'exposition du substrat polymère à des solvants organiques avant la sulfonation pour permettre un contact et une réaction plus facile entre le substrat et le SO3 pour permettre que la couche hydrophile soit encore améliorée dans ledit substrat de polymère.

13. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ladite couche hydrophile obtenue par sulfonation est donnée à des articles tels que les cathéters, les poches intraveineuses, les tubages, les lentilles de contact, et les valves afin de résulter en l'amélioration d'au moins une des propriétés anti-friction et anti-microbienne desdits articles traités.

14. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ladite couche sulfonée hydrophile est donnée à des articles tels que les CD, les DVD, les DVD haute définition, les lunettes desécurité, les lunettes, les lunettes de soleil, les lunettes de ski et autres articles optiques, l'emballage, les lentilles de contact, les lentilles de phares d'automobile, les tableaux de bord d'instrument, les vitres arrières de toits décapotables, les lentilles de feux arrière et les pare-brise de voiturette de golf afin de résulter en l'amélioration d'au moins une des propriétés anti-statique et anti-brouillard desdits articles.

15. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ladite couche hydrophile obtenue par sulfonation est donnée aux pastilles et aux poudres de polymère afin de résulter en l'amélioration d'au moins la mouillabilité.

16. Méthode selon la revendication 15, dans laquelle lesdites poudres sont des poudres acryliques utilisées dans les peintures ; lesdites poudres traitées réduisant sensiblement l'utilisation d'agents tensioactifs dans les peintures.

17. Méthode selon la revendication 15, dans laquelle ladite poudre est une poudre acrylique utilisée comme agent retardant la prise du béton afin de réduire sensiblement l'utilisation d'agents tensioactifs dans ledit béton.

18. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ladite préparation peut être en lot ou continue.

19. Couche de substrat polymère hydrophile ayant la formule suivante : P-X où P est un polymère ; et X est n'importe quel groupe fonctionnel polaire ;dans laquelle la couche résulte en l'amélioration d'au moins une des propriétés anti-brouillard, anti-statique, antifriction, de mouillabilité et/ou anti-microbienne.

20. Couche de substrat polymère hydrophile selon la revendication 19, dans laquelle X est un groupe sulfonique.

21. Couche de substrat polymère hydrophile selon la revendication 19, dans laquelle la sulfonation de ladite couche de substrat se produit en présence de chaleur ou de rayonnement UV.

22. Couche de substrat polymère hydrophile obtenue par sulfonation selon la revendication 19, dans laquelle ledit substrat de polymère est choisi dans le groupe consistant en les polycarbonates, les dérivés des polycarbonates, les acrylates d'alkyle, les méthacrylates d'alkyle, les dérivés des méthacrylates d'alkyle, les polyamides, les polyimides, les polyamidoéthers, les copolymères amides, les polyimidoéthers, les copolymères imides, les dérivés des copolymères imides, les celluloses, les dérivés des celluloses, les polysulfones, les dérivés des polysulfones, les polyesters, les copolymères des polyesters, les carbamates diglycol allyle, les polystyrènes, les copolymères de polystyrène, les dérivés des copolymères de polystyrène, les polymères vinyliques, les copolymères vinyliques, les dérivés des copolymères vinyliques et des mélanges de ceux- ci.

23. Couche de substrat polymère hydrophile obtenue par sulfonation selon la revendication 19, dans laquelle ladite couche de substrat polymère traitée est encore traitée avec une base pour neutraliser tous les groupes d'acide sulfonique résiduels et/ou autres espèces protiques.

24. Couche de substrat polymère hydrophile obtenue par sulfonation selon la revendication 22, ladite base étant sélectionnée dans le groupe consistant en l'alanine, l'ammoniaque, la diméthylamine, l'éthylamine, la glycine, l'hydrazine, la méthylamine, la triéthylamine, l'hydroxyde de lithium, l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium, l'hydroxyde de rubidium, l'hydroxyde de césium, l'hydroxyde de magnésium, l'hydroxyde de calcium, l'hydroxyde de strontium, l'hydroxyde de baryum, des sels d'acides organiques et inorganiques faibles, des bicarbonates métalliques, des phosphates d'acide métallique et des phosphates diacides, des citrates métalliques, des acétates métalliques, des ascorbates métalliques, et des mélanges de ceux-ci.

25. Couche de substrat polymère hydrophile obtenue par sulfonation selon la revendication 19, dans laquelle ledit S03 est produit par oxydation de S02 en présence d'au moins un catalyseur et/ou rayonnement UV. Les réactifs de sulfonation incluent également : l'acide sulfurique fumant, le S03 stabilisé, tel que l'amine stabilisée, la pyridine stabilisée, le chlorure de triméthylsilyle sulfonyle, la pyrolyse de bisulfate de sodium, le S03 commercial et des mélanges de ceux-ci.

26. Couche de substrat polymère hydrophile obtenue par sulfonation selon la revendication 19, dans laquelle ladite couche est donnée à des articles tels que les cathéters, les poches intraveineuses, les lentilles de contact et les valves afin de résulter en l'amélioration d'au moins une des propriétés anti-friction, anti-brouillard et anti-microbienne desdits articles.

27. Couche de substrat hydrophile obtenue par sulfonation selon la revendication 19, dans laquelle ladite couche estdonnée à des articles tels que les CD, les DVD, les DVD haute définition, et les articles optiques afin de résulter en l'amélioration d'au moins une des propriétés anti-statiques desdits articles.

28. Couche de substrat hydrophile obtenue par sulfonation selon la revendication 19, dans laquelle ladite couche est donnée à des articles tels que les lunettes de sécurité, les lunettes, les lunettes de soleil, les emballages, les lentilles de phares d'automobile, les tableaux de bord d'instrument, les vitres arrières de toits décapotables, les lentilles de feux arrière et les pare-brise de voiturette de golf afin de résulter en l'amélioration d'au moins une propriété anti-brouillard desdits articles.

29. Couche de substrat hydrophile obtenue par sulfonation selon la revendication 19, dans laquelle ladite couche est donnée aux pastilles et poudres de polymère afin de résulter en l'amélioration d'au moins la mouillabilité desdites pastilles et poudres.

30. Couche de substrat hydrophile obtenue par sulfonation selon la revendication 28, dans laquelle lesdites poudres sont des poudres acryliques utilisées dans les peintures afin de réduire sensiblement l'utilisation d'agents tensioactifs dans lesdites peintures.

31. Couche de substrat hydrophile obtenue par sulfonation selon la revendication 28, dans laquelle lesdites poudres sont des poudres acryliques utilisées dans le béton comme agent retardant la prise afin de réduire l'utilisation d'agents tensioactifs dans ledit béton.