[发明专利]复合材料

说明书

在本文中公开了复合材料及其形成方法。在一个实施方案中，复合材料包含含聚烯亚胺的打底层，和含粘合剂和金属有机骨架(MOF)的活性层，其中所述MOF包含配位到金属离子上的双齿有机化合物，且其中活性层形成在打底层上的涂层。

领域

复合材料、被复合材料涂布的制品以及制造和使用复合材料的方法。根据各种示例性方面，复合材料包括打底层和由粘合剂和金属有机骨架形成的活性层。活性层可形成在打底层上的涂层。

背景

金属有机骨架(“MOFs”)是通过用有机连接剂组装金属离子或簇形成的一类多孔结晶三维网络材料。金属和连接剂的选择对MOFs的结构和性质具有显著影响。MOFs具有明确的孔隙大小、形状和官能度并适合许多用途。

MOF材料是许多用途中需要的，例如在包装中的用于气候控制或受控释放的塑料表面上、具有聚合物防腐蚀底涂层的热交换板、和在热泵和建筑物空调中的铝板热交换器中的金属表面上。MOF材料可增强传热装置和部件，如冷却机、热泵、采暖通风和空调(HVAC)系统、散热器和冷冻机的性能。MOF材料确实具有各种用途，包括例如气体吸附、储存、材料分离、催化、传感器、药物递送和物质的化学反应。另外，MOFs可用作催化剂的载体或用作催化剂材料。

为了改进MOFs的性质，已经检验了金属离子和至少双齿有机化合物的各种组合。还已经检验了其中金属离子是周期表的主族元素的MOFs，如多孔对苯二甲酸铝MOFs。

目前，MOF涂层通常以极低沉积速率(直接生长法)或通过使用在有机溶剂或水-溶剂混合物中的无机和/或聚合粘合剂制造。除较高工艺成本外，溶剂基MOF涂层还具有大约20-30％的降低吸附容量。另一方面，含水基粘合剂的MOF涂层的附着力对涉及在潮湿环境中的热循环的传热应用不足。

因此仍然需要与现有技术中已知的MOF材料相比具有优异性质的MOF材料，特别是用于传热应用那些。这样的MOF材料应具有与基底的良好附着力、良好耐久性(例如90°剥离试验5N/m)、几乎没有或没有吸附容量降低和低工艺成本(例如在绿色溶剂中的快速沉积速率、可加工性等)和涂布基底的润湿行为。因此本公开的一个目的是提供包含具有一个或多个上述性质的MOFs的复合材料。

概述

下面给出本公开的各种方面的简化概述以提供这些方面的基本理解。这一概述不是本公开的全面综述。其既无意指定本公开的关键或重要要素，也无意描绘本公开的特定实施方案的任何范围或权利要求书的范围。其唯一目的是作为稍后给出的更详细描述的前序以简化形式给出本公开的一些概念。

在本公开的一个方面中，一种复合材料包含含聚烯亚胺的打底层，和含粘合剂和金属有机骨架(MOF)的活性层。在某些实施方案中，所述MOF包含配位到金属离子上的至少双齿有机化合物。在某些实施方案中，活性层形成在打底层上的涂层。

在某些实施方案中，所述复合材料包含支化聚烯亚胺、直链聚烯亚胺或它们的组合。在某些实施方案中，所述复合材料包含支化聚烯亚胺。在某些实施方案中，所述聚烯亚胺具有大约1至大约35meq/g的电荷密度。在某些实施方案中，烯(alkylene)结构部分包含乙烯亚胺、1,2-丙烯亚胺、1,2-丁烯亚胺、2,3-丁烯亚胺或它们的组合。在某些实施方案中，所述聚烯亚胺的分子量为大约20,000道尔顿至大约3,000,000道尔顿。在某些实施方案中，所述聚烯亚胺的分子量为大约500,000道尔顿至大约1,000,000道尔顿。在某些实施方案中，所述聚烯亚胺是聚乙烯亚胺。在某些实施方案中，所述聚烯亚胺是支化聚乙烯亚胺。

在某些实施方案中，所述打底层进一步包含粘合剂组分。在某些实施方案中，所述粘合剂组分包含聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚四氟乙烯和聚偏二氟乙烯的至少一种。在某些实施方案中，所述粘合剂组分是水基的。在某些实施方案中，所述粘合剂组分是溶剂基的。