[发明专利]用于纤维增强制品的超吸收防水涂料

说明书

本申请为分案申请，其母案申请的申请号为99813226.8，申请日为1999年11月3日，发明名称为“用于纤维增强制品的超吸收防水涂料”。 

发明的技术领域和工业应用

本发明涉及能迅速吸收水分的高强度超吸收涂料，此涂料适用于涂布增强纤维或涂布含增强纤维的制品如增强棒条和电缆。更具体地说，此涂料由含超吸收聚合物前体和成膜聚合物的组合物形成，该聚合物前体固化时形成高水溶胀能力的聚合物。作为使涂料适用于拉伸制品而进行的调整，涂料组合物也可包括粘度调节剂。 

本发明也涉及以超吸收涂料组合物涂布的制品如玻璃棒条和使用这些涂料的方法。本发明的新型涂料在淡水和盐水环境中表现出高吸水性并在用于底物上时表现出优异的铺展和涂布能力。 

发明背景

由水分侵入用于室外环境中制品的暴露表面底下导致的损坏是广为人知的问题。这种损坏包括用于这些制品中增强纤维的表面与水反应导致的氧化性损坏和水诱导腐蚀。在海水环境中，与水浸透有关的问题受环境盐度的影响很大。在这样的水溶液环境下盐的存在加速了氧化分解。 

受上述损坏影响的制品包括由玻璃、碳、聚合物及其混合物制备的增强纤维或含这些增强纤维的物品。用于此处的术语“制品”具体确定为，包括本领域所知的增强纤维材料和使用一种或共同使用多种这些纤维制备的或分散在任何类型基质中的产品。此术语也包括使用增强纤维产品如结构材料制造的制品或在设备中制造的制品。这些制品的例子包括如增强棒条和电缆，如光纤或通讯电缆。这些通讯电缆常常埋在地下或浸在水中长期使用。因此，保护电缆免遭水损害对于保持电缆的完整结构和成功履行其功能十分重要。例如，通讯电缆可包括含玻璃棒条作为加固和增强元的芯，棒条保证电缆的刚性。当水 渗入与电缆芯相接触时，会导致电缆基础结构腐蚀或发生化学损坏。 

为了解决与水浸损坏相关的问题，已想出几种对策试图给电缆和其它增强制品提供防水性并保护它们敏感的内表面以免接触存在于周围环境的水或水蒸汽。制造防水制品的技术包括将制品包覆在保护性外壳材料内；或密封要保护的表面。密封技术可包括从化学上控制制品的表面层以抑制其吸收水或使用防水涂料。 

传统上采用保护性外壳材料包覆表面的技术，它包括例如，使用由具有隔水能力的不透水聚合物制成的卷或带，或以隔水聚合物的乳液或溶液处理包覆材料。包覆方法不要求对制品表面施用化合物或进行处理，相反这种保护仅仅来源于外壳材料的包覆。 

用于防水的涂料传统上由不溶于水且不透水的物质组成，由此对水侵入形成物理隔离。这样的隔离涂料包括诸如润滑脂或凝胶之类的材料。就电缆而言，例如，在压力下通过挤出加入这些涂料。不过，存在某些与这类涂料相关的缺点。由于润滑脂或凝胶的滑溜，它们难于控制，并且它们给涂布制品带来不愉快的感觉。在制造方法中，这是一个需要考虑的重要因素，特别是因为在拼接操作过程中它影响电缆加工的难易程度。润滑脂或凝胶的粘度在低温或高温时也发生变化。这些粘度变化会影响冷冻/融化性能，进而影响涂料的稳定性。这些方面的不良表现因此影响电缆的稳定运行。 

近来，已设计出无润滑脂干燥防水涂料，它们本身有一定程度的吸水能力。这种吸水能力使涂料可吸收与制品接触的水分，同时防止水与敏感表面直接接触。这些干燥隔水涂料中的吸收组分为干燥的粒状超吸收聚合物，该聚合物与水接触时溶胀并吸水。超吸收聚合物常常以溶胀速率、溶胀量和胶凝强度表征。这些干燥超吸收聚合物的传统用途主要包括个人卫生用品、食品包装制品和清除泄漏化学品的组合物，但是最近的实验方法已包括使用这些干燥聚合物形成用于其它制品如增强电缆的涂料。例如，Hager发明的美国专利5,689,601(在此通过引用并入本文)通过使用嵌入外壳聚合物的一个或多个薄层中的粉状或粒状水溶性干燥阻隔成分，公开了一种用于增强纤维制品的 干燥隔水涂料。这种嵌入限制了可由粒状聚合物得到的吸水度，由此限制了此涂料的溶胀量。