專利名稱：疏水材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及涂層技術。具體地說，本發(fā)明涉及疏水的涂層材料和由這些材料形成涂層的方法。
背景技術：
疏水涂層是防水涂層，它直接應用于降低其它表面結冰和結垢。這種涂層還能夠保護表面防止由于水不溶電解質(zhì)例如酸和堿和微生物的侵蝕。
過去，通過含有聚合物膜、疏水固體填料和疏水液體的涂層來防止表面結殼、腐蝕、結冰和結垢。使用這種涂層的缺點之一在于由于它們通常不足以多用到抵制多種原因引起的破壞，因此它們不能實現(xiàn)多目的防護。
多種物質(zhì)的濕潤性既取決于該材料的物理多相性又取決于其化學多相性，這一點是廣為公認的。長時間以來，用一滴液體在固體物質(zhì)表面的接觸角θ作為特定固體濕潤性的量化測試，這一點是被廣為認可的。如果液體完全分散在表面上形成膜，接觸角θ為0、如果物質(zhì)表面上的液珠存在一定角度，該表面被認為是不濕潤的。對于水，如果接觸角大于90°，通常就認為該物質(zhì)表面是疏水的。
液滴具有大的接觸角的材料的實例包括水在蠟上，其接觸角大約為107°。多種應用中需要接觸角至少為150°，優(yōu)選至少165°的疏水涂層。
“凝膠”是含有圍繞連續(xù)的液體相的連續(xù)固體骨架的物質(zhì)。該液體防止固體塌陷，而該固體防止液體逃逸。固體骨架能夠通過將膠粒連接在一起形成。
現(xiàn)在，本發(fā)明人開發(fā)了一種制備一種材料的方法，其中當將該材料在表面上涂覆時能夠賦予該表面以疏水性。
發(fā)明的簡述第一方面，本發(fā)明提供一種能夠涂覆到表面上的材料的制備方法，該方法包括如下步驟(a)提供能夠反應形成凝膠的前體，(b)將前體反應在一起形成凝膠，(c)將顆粒物質(zhì)加入到凝膠中形成一種混合物，該顆粒物質(zhì)能夠化學結合到凝膠上，和(d)處理該混合物以形成改性凝膠，其中顆粒物質(zhì)結合到凝膠上，并且改性凝膠能夠形成其上水接觸角至少為150°的疏水表面。
第二方面，本發(fā)明提供在基質(zhì)上形成涂層的方法，該方法包括本發(fā)明第一方面的步驟(a)-(d)，此外還包括如下步驟(e)將改性凝膠涂覆到基質(zhì)上，和(f)處理涂覆了的改性凝膠以在基質(zhì)上形成涂層，該涂層具有其上水接觸角至少為150°的疏水表面。
優(yōu)選地是，本發(fā)明第一或第二方面定義的“疏水表面”是其上水接觸角至少為155°的表面。更優(yōu)選地是，接觸角至少為160°。甚至更優(yōu)選地是，接觸角至少為165°。
當涂覆到表面上時疏水材料的疏水性優(yōu)選既是由于改性凝膠的化學性也是由于材料的物理粗糙度引起的?？梢韵胂蟮氖?，本發(fā)明第一方面的改性凝膠可以用于多種形式的固體物質(zhì)，包括膨松材料、厚涂層和薄膜。
凝膠作為結合顆粒物質(zhì)的交聯(lián)劑，并將改性凝膠與需要的基質(zhì)結合。任何形成凝膠的公知方法都可以使用。通常，在本發(fā)明第一和第二方面中的步驟(a)中定義的前體至少包括水、溶劑和金屬醇鹽例如下面中的一種-四甲氧基硅烷(縮寫為TMOS)，Si(OCH3)4；-四乙氧基硅烷(縮寫為TEOS)，Si(OCH2CH3)4；-四異丙氧基鈦，Ti(O-iso-C3H7)4；-四甲氧基鈦，Ti(OCH3)4；-四乙氧基鈦，Si(OCH2CH3)4；-四丁氧基鈦，Ti[O(CH2)3CH3]4-正丁氧基鋯，Zr(O-n-C4H9)4。
溶劑可以含有一種醇例如甲醇、乙醇、異丙醇或丁醇。另外，溶劑還可以含有己烷或二乙基醚。
舉例說明，硅酸鹽凝膠可以用無機酸或無機堿或有機酸或有機堿水解溶解在醇中的醇鹽來合成。最終產(chǎn)物是二氧化硅網(wǎng)絡。
本發(fā)明第一和第二方面中將前體反應在一起的步驟(b)可以通過長時間例如4-24小時回流前體來完成。
本發(fā)明第一和第二方面的步驟(c)中定義的顆粒物質(zhì)可以由基本上相同直徑的顆粒組成，或者由一系列不同直徑的顆粒組成。優(yōu)選的是，至少某些顆粒的直徑為1nm-500μm。更優(yōu)選地是，該范圍為1nm-100μm。甚至更優(yōu)選地是，該范圍為1nm-1μm。甚至更優(yōu)選地是，該范圍為1nm-100nm，甚至更優(yōu)選地是，該范圍為5nm-50nm。一個實施方式中，顆粒物質(zhì)由直徑范圍在1nm-500μm的顆粒組成。在另一個實施方式中，顆粒組分的主要顆粒直徑為5nm-50nm。在又一個實施方式中，平均顆粒大小為5nm-20nm。在又一個實施方式中，平均顆粒大小大約為15nm。
本發(fā)明第一和第二方面的步驟(d)可以通過首先在例如超聲浴中充分混合混合物完成的。視具體情況而定，該步驟進行的過程中，可以向混合物中加入一種醇例如異丙醇來輔助顆粒物質(zhì)的分散。其次，將該混合物回流以便于在顆粒物質(zhì)和凝膠中間形成化學結合。
將改性凝膠涂覆到基質(zhì)上的步驟(e)可以通過由液體形成涂層的任何公知技術來實現(xiàn)，例如旋涂、浸涂或噴涂。
步驟(f)可以包括干燥涂覆的改性凝膠直到固體涂層的形成?？赡艽嬖谛枰獜母男阅z中除去的溶劑，如果是這樣的話，干燥可以包括將涂覆的改性凝膠加熱到至少足以蒸發(fā)溶劑的溫度。應當理解的是，干燥溫度取決于基質(zhì)的熔點和凝膠的類型。顆粒涂層的干燥時間通常取決于使用的溫度，并且某些程度上取決于涂層的厚度。對于硅石涂層，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，如果基質(zhì)能夠承受的話，合適的加熱溫度為120℃-400℃，時間為10-30分鐘。當基質(zhì)的熔點低時，優(yōu)選的是真空干燥或真空干燥結合加熱。
涂層的彈性和柔韌性可以通過在步驟(c)中向凝膠中加入一種聚合物組分來提高。另外，聚合物組分可以在步驟(c)之前或之后直接加入到凝膠中。聚合物組分優(yōu)選與凝膠結合，并且在步驟(d)中與顆粒物質(zhì)結合，優(yōu)選是疏水性的，或者通過步驟(d)賦予疏水性。
當聚合物組分被混入凝膠中時，制備方法中還應當在步驟(d)之前包括向凝膠中加入表面改性劑來提高疏水表面的固有化學疏水性的步驟。另外，表面改性劑可以提高凝膠和顆粒物質(zhì)中間的結合。表面改性劑可以是含有一個或多個縮合固化基團(condensation cure group)和一個或多個疏水基團的化合物。一個或多個縮合固化基團可以包括下述基團中的一個或多個乙酸基、烯酰氧基(enoxy)、肟、烷氧基或胺。表面改性劑還可以包括SiR(OAc)3，其中R是疏水基團例如甲基、乙基、乙烯基、或三氟丙基，Ac是乙酰基。在優(yōu)選實施方式中，顆粒物質(zhì)包括硅石，凝膠包括硅酸鹽凝膠，表面改性劑包括甲基三乙酸基硅烷。加入表面改性劑的步驟可以剛好在步驟(c)之前、步驟(c)過程中，或者步驟(c)之后馬上進行。
凝膠、顆粒物質(zhì)、和任選的聚合物組分優(yōu)選在混合時形成淤漿并在本發(fā)明第一和第二方面的步驟(d)中反應在一起。
在優(yōu)選實施方式中，顆粒物質(zhì)由火焰水解的硅石粉末組成，并且凝膠前體含有能夠形成二氧化硅凝膠的化合物，例如TMOS或TEOS。此時合適的聚合物組分是聚二甲基硅氧烷(PDMS)，每個鏈的末端帶有羥基封端的聚合物。所得改性的凝膠由化學結合到硅氧烷網(wǎng)絡上并被液體圍繞的硅石顆粒組成。
火焰水解的硅石粉末相對便宜，可以購自Degussa limited的AerosilTM硅石粉末，其主要的顆粒大小為5-50nm。盡管火焰水解的硅石顆粒開始是親水的，但是在步驟(d)中通過將顆粒表面的硅醇官能團(≡Si-OH)轉變?yōu)楣柩跬殒I(≡Si-O-Si≡)而使表面的化學性發(fā)生了改變。這種相互作用通過與PDMS或表面改性劑的反應而賦予顆粒疏水性的優(yōu)點。通過這種方法制備的改性凝膠由于兩個原因而特別疏水。第一個，硅氧烷鍵的化學性能使其本身疏水。第二個，火焰水解硅石中，顆粒小使改性凝膠具有小數(shù)量級的粗糙度，這增加了二氧化硅的疏水性。
盡管硅石和硅石基顆粒是優(yōu)選的，但是可以由非常小的顆粒制成的疏水性的其它物質(zhì)可以與能夠結合到顆粒上的疏水凝膠結合使用。其實例包括由金屬氧化物形成的顆粒和凝膠，例如二氧化鈦。舉例說明，二氧化鈦顆?？梢酝伤漠惐趸佇纬傻亩趸伳z反應。
現(xiàn)在，描述本發(fā)明第一和第二方面中的具體實施方式
。步驟(a)中，前體是5g TEOS，1.7g用HCl酸化到pH值大約為4的水，和2.7g乙醇。在步驟(b)中，將混合物回流6-36小時形成硅石凝膠。步驟(c)中，加入到凝膠中的顆粒物質(zhì)是0.5g-2.5g火焰水解的硅石粉末，形成混合物。然后，將大約0.5g-5g PDMS和大約50g異丙醇加入到混合物中。步驟(d)中，將反應物充分混合并在超聲浴中振動15-30分鐘，形成均勻的淤漿。然后將淤漿再回流6-24小時形成與硅石粉末和PDMS化學結合的硅石凝膠。該淤漿就是根據(jù)本發(fā)明第二方面能夠用于形成涂層的改性凝膠。在優(yōu)選實施方式中，步驟(e)包括在基質(zhì)旋轉的過程中將淤漿滴沉淀在基質(zhì)上。通?；|(zhì)是金屬、玻璃和陶瓷。基質(zhì)旋轉的速率為1000-2000rpm。步驟(f)中，涂覆的基質(zhì)是被放置在溫度大約400℃的烘箱中10-30分鐘。
第三方面，本發(fā)明提供一種根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法制備的改性凝膠。
第三方面，本發(fā)明提供具有一表面的物體，其中至少部分所述表面上涂覆有根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法制備的改性凝膠形成的疏水涂層。
第五方面本發(fā)明提供一種根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法制備的疏水涂層。
第六方面，本發(fā)明提供一種具有一表面的物體，其中至少部分所述表面上涂覆有根據(jù)本發(fā)明第二方面的方法制備的疏水涂層。
第七方面，本發(fā)明提供一種使用本發(fā)明第二方面的方法涂覆至少一部分物體表面的應用。
可以用疏水涂層處理的表面包括金屬、合金、玻璃、陶瓷、復合材料，但也可以包括其它材料。表面處理可以用于防止腐蝕或形成結晶中心。該處理可以用于防止表面的結冰，為地面以上固定設施例如建筑物和其它結構形成防結合(anti-griping)疏水涂層，為飛機提供防結冰和防腐涂層，或者為潛水艇和內(nèi)陸水道交通工具提供防結冰、防污和防腐蝕涂層。由硅石形成的疏水防污涂層的優(yōu)點在于，它比大多數(shù)目前應用的涂層對海洋環(huán)境的毒害更小。
其它應用包括增加屋頂對微生植物從的抵制。該疏水涂層還可以用于延長裝置和設備的壽命、性能和可靠性。
設想的其它應用包括減少船只例如獨木舟、快艇、船、和其它船舶的摩擦，提高使用封閉的熱交換器(含有液體熱交換劑)的內(nèi)燃機中冷卻系統(tǒng)的防腐，為機械的底盤例如拖拉機和聯(lián)合收割機和通用農(nóng)業(yè)機械提供防腐和防結冰涂層。
根據(jù)本發(fā)明的疏水涂層還可以用于防水建筑地基和結構和輻射廢物存儲設備，延長水冷卻塔的操作使用壽命，保護鐵路枕木抵制微生植物從，為冷卻室、冰箱和冷卻裝置提供防結冰涂層，延長水電站大壩的生存期，并提高風驅動馬達的效率。疏水涂層中涂覆的金屬部分更不易于生銹，這是由于水將從金屬表面上被驅趕。如果疏水涂層對可見光非常透明的話，還可以用在窗戶上，例如汽車的擋風玻璃。
本說明書中，除非另外需要，術語“含有”或其它表述形式例如“包括”應當理解為隱含包含所述的元素、整數(shù)或步驟，或元素、整數(shù)或步驟的組，但不排除任何其它元素、整數(shù)或步驟，或元素、整數(shù)或步驟的組。
為了使本發(fā)明可以被更清楚地理解，下面將參考實施例和附圖進行描述。
附圖的簡要說明

圖1是掃描電子顯微鏡在放大5000倍時對硅石疏水涂層的照片；圖2是對圖1中表述的相同疏水涂層所作的更大放大倍數(shù)的掃描電子顯微鏡照片(×100000)。
實施本發(fā)明的模式現(xiàn)在描述制備硅石基疏水涂層的方法。此時，溶膠方法的兩個基本化學反應為(1)水解；和(2)縮合(生成醇)和(生成水)。
水解和縮合反應通常是同時發(fā)生的。
用于制備凝膠的前體是四乙氧基硅烷(Si(OCH2CH3)4)，顆粒物質(zhì)是含有水解的硅石粉末(AerosilTM硅石)。硅石粉末的主要顆粒大小為5-50nm，粉末的比表面積大約為50-600m2/g。由于大的比表面積影響涂層的表面粗糙度并由此與涂層的疏水性有關，因此它是硅石的重要特征。
聚合物組分是聚二甲基硅氧烷(PDMS) PDMS是不尋常的耐熱聚合物，能夠經(jīng)受高達大約400℃的溫度而不變形。它也具有高的電阻，能夠經(jīng)受戶外UV輻射，至少10年具有極小的變形或沒有變形或降解。PDMS是羥基封端的，該羥基的作用是PDMS鏈能夠與硅膠或硅石顆粒反應和結合的位置點。當羥基去掉了時，PDMS變成疏水。該實施方式中使用的PDMS的粘度大約為90-20,000cSt。
改性凝膠優(yōu)選形成為隨后能夠涂覆到基質(zhì)上形成涂層的淤漿。可以使用形成常規(guī)凝膠涂層的公知技術。一種技術是將淤漿涂覆到基質(zhì)上，但所得涂層的均勻性是改變的。第二種技術是浸涂。將基質(zhì)浸漬在淤漿中并以特定速率拉出。第三種技術是旋涂。該技術中，將基質(zhì)連接到能夠高速例如幾千rpm旋轉的水平平臺上。將淤漿以液滴形式沉淀到同時旋轉的基質(zhì)上，產(chǎn)生高度均勻的涂層。涂層厚度可以通過調(diào)整旋轉速率或沉淀的淤漿的體積來控制。另一種涂覆方法是噴涂。將淤漿噴涂溶液以合適的距離、流速和瞬間噴涂到基質(zhì)上，以形成合適厚度的均勻涂層。
實施例1按照下述步驟制備硅石疏水涂層●將下述成分混合在一起5g TEOS；1.7g用HCl酸化到pH值大約為4的水；和2.7g乙醇。
將該混合物回流大約6-36小時形成硅石凝膠。
●將下述成分加入到混合物中0.5-5g粘度大約為90-150cSt的PDMS；0.5-2.5g購自Degussa Limited的AerosilTM200(火焰水解的硅石粉末，平均顆粒大小為15nm)；和大約50g異丙醇。
●將反應物充分混合并在超聲浴中振動15-30分鐘來分散顆粒并形成均勻的淤漿。典型的振動頻率大約為40KHz就足夠了。
●從超聲浴中取出反應物，并回流大約6小時?，F(xiàn)在所得的淤漿就適合來制備疏水涂層。
●利用旋涂方法將淤漿滴沉淀在基質(zhì)表面。盡管旋轉速率取決于淤漿的粘度、需要的涂層厚度和基質(zhì)的表面，但是發(fā)現(xiàn)旋轉速率為1000-2000rpm就足夠了。一系列基質(zhì)可以使用，包括金屬、玻璃、硅、陶瓷、聚合物和復合材料。然而，基質(zhì)應當相當平。
●將涂覆了的基質(zhì)放在溫度大約400℃的烘箱中10-30分鐘。
圖1和圖2表示用上述技術制備的疏水涂層表面的掃描電子顯微鏡照片。該表面是被放大了5,000倍(圖1)和100,000倍(圖2)。從照片可以清楚地看出，涂層具有極為粗糙的表面。此外，旋涂的表面粗糙度的量綱至少為十幾納米至十幾微米大小的三個數(shù)量級。
實施例2在該對比實施例中，除了Aerosil 200的用量變?yōu)?.5g之外，重復實施例1。隨著PDMS/Aerosil比增加，硅石顆粒之間結合力增加而不降低疏水性。
實施例3該對比實施例中，除了TEOS用量由5g降低到2.5g之外，重復實施例1。發(fā)現(xiàn)，隨著作為交聯(lián)劑的TEOS的減少，涂層的疏水性沒有降低。該涂層中隨著PDMS相應地增加，涂層的柔韌性應當增加。然而，由于硅石顆粒之間和顆粒與基質(zhì)之間結合力降低，涂層的耐久性可能降低。
實施例4該對比實施例中，除了TEOS的用量由5g降低到2.5之外，重復實施例2。發(fā)現(xiàn)，隨著TEOS/Aerosil比和PDMS/Aerosil比的減少，最終涂層具有好的耐久性和柔韌性。
實施例5在對比實施例中，除了PDMS粘度由90-150cSt增加到2,000cSt之外，重復實施例1。隨著涂層中PDMS鏈的變長，涂層的柔韌性應當增加。
實施例6該對比實施例中，除了PDMS粘度由90-150cSt增加到2,000cSt之外，重復實施例2。
實施例7該對比實施例中，除了PDMS粘度由90-150cSt增加到2,000cSt之外，重復實施例3。
實施例8該對比實施例中，除了PDMS粘度由90-150cSt增加到2,000cSt之外，重復實施例4。
實施例9該對比實施例中，除了PDMS粘度由90-150cSt增加到20,000cSt或更高之外，重復實施例1。隨著涂層中PDMS鏈進一步變長，涂層的柔韌性應當進一步增加。
實施例10該對比實施例中，除了使用的PDMS粘度增加到20,000cSt之外，重復實施例2。
實施例11該對比實施例中，除了使用的PDMS粘度增加到20,000cSt之外，重復實施例3。
實施例12該對比實施例中，除了使用的PDMS粘度增加到20,000cSt之外，重復實施例4。
實施例13該對比實施例中，除了Aerosil 200被Aerosil 8202(也購自DegussaLimited，平均顆粒大小為17nm)代替之外，重復實施例1。發(fā)現(xiàn)，使用這些顆粒，所得涂層的疏水性沒有實質(zhì)性地降低。
實施例14該對比實施例中，除了Aerosil200被平均顆粒大小大約300-500nm的氧化錫粉末代替之外，重復實施例1。發(fā)現(xiàn)，隨著顆粒大小的明顯增加，涂層的疏水性降低，但基本上沒有降低。這可能說明，疏水性受表面粗糙度的影響，并且較小程度地受顆粒大小的影響。
實施例15該對比實施例中，除了Aerosil200被平均顆粒大小大約為5,000nm的氧化銻(III)粉末代替之外，重復實施例1。發(fā)現(xiàn)，顆粒大小的這種顯著增加實質(zhì)性地降低了涂層的疏水性。
下面表1表示了實施例1-14中制備的涂層上測試的接觸角。
實施例16該實施例中，使用己烷代替乙醇并包括一表面改性劑來制備硅石疏水涂層。
將含有1.5g原硅酸四乙酯(TEOS)、150mg水(用HCl酸化到pH值為4)和50ml己烷的混合物回流4小時。向該反應體系中加入下述物質(zhì)2g用羥基封端的PDMS(粘度變?yōu)?0,000cSt)，0.5g普通Aerosil硅石粉末(沒有經(jīng)過疏水性處理)，1.5g甲基三乙酸基硅烷和大約50ml己烷。將反應物充分混合并在頻率大約40kHz的超聲浴中振動15-30分鐘，以使顆粒分散并形成均勻淤漿。將反應混合物從超聲浴中取出，并將所得淤漿利用噴涂法形成疏水涂層。噴涂過程中，將淤漿以合適的距離、流速和時間噴涂在基質(zhì)上形成均勻的涂層。將基質(zhì)用淤漿涂覆后，將如此形成的疏水涂層加熱處理除去殘余溶劑。在120-400℃固化爐中固化10-30分鐘。涂層的接觸角為155°。
表1實施例編號接觸角(°)1 1672 1643 1674 1535 1586 1747 1698 1459 16410 15811 17212 17013 15914 15115 11516 155本領域技術人員應當知道，在不偏離本發(fā)明廣泛描述的精神或范圍的前提下，可以按照具體實施方式
的描述對本發(fā)明作出多種改變和/或改進。因此，從任何意義上說，本發(fā)明的實施方式應當理解為說明性的而不是限制性的。
權利要求
1.一種能夠涂覆到表面上的物質(zhì)的制備方法，包括如下步驟(a)提供能夠反應形成凝膠的前體，(b)將前體反應在一起形成凝膠，(c)將顆粒物質(zhì)加入到凝膠中形成一種混合物，該顆粒物質(zhì)能夠化學結合到凝膠上，和(d)處理該混合物以形成改性凝膠，其中顆粒物質(zhì)結合到凝膠上，并且改性凝膠能夠形成其上水接觸角至少為150°的疏水表面。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中改性凝膠能夠形成其上接觸角至少為155°的疏水表面。
3.根據(jù)權利要求1或2的方法，其中改性凝膠能夠形成其上接觸角至少為160°的疏水表面。
4.根據(jù)上述權利要求中任一項的方法，其中改性凝膠能夠形成其上接觸角至少為165°的疏水表面。
5.根據(jù)上述權利要求中任一項的方法，其中步驟(a)中提供的前體至少包括水、溶劑和金屬醇鹽。
6.根據(jù)權利要求5的方法，其中溶劑包括一種醇。
7.根據(jù)權利要求6的方法，其中的醇選自甲醇、乙醇、異丙醇和丁醇。
8.根據(jù)權利要求5的方法，其中溶劑選自己烷和二乙基醚。
9.根據(jù)權利要求5-8中任一項的方法，其中金屬醇鹽選自四甲氧基硅烷，四乙氧基硅烷，四異丙氧基鈦，四甲氧基鈦，四乙氧基鈦，四丁氧基鈦，正丁氧基鋯。
10.根據(jù)上述權利要求中任一項的方法，其中將前體反應在一起的步驟(b)包括長時間回流該前體。
11.根據(jù)上述權利要求中任一項的方法，其中顆粒物質(zhì)含有直徑基本上相同的顆粒。
12.根據(jù)權利要求1-10中任一項的方法，其中顆粒物質(zhì)含有具有一系列直徑的顆粒。
13.根據(jù)權利要求11或12的方法，其中至少某些顆粒的直徑為
14.根據(jù)權利要求11或12的方法，其中至少某些顆粒的直徑為1nm-100nm。
15.根據(jù)權利要求11的方法，其中基本上所有顆粒的直徑為1nm-500μm。
16.根據(jù)權利要求11或12的方法，其中顆粒的主要顆粒直徑為5nm-50nm。
17.根據(jù)權利要求11或12的方法，其中顆粒的平均顆粒大小為5nm-20nm。
18.根據(jù)權利要求11或12的方法，其中平均顆粒大小大約為15nm。
19.根據(jù)上述權利要求中任一項的方法，其中該方法在步驟(d)之前還包括其它步驟，該步驟包括將聚合物組分混入凝膠，其中步驟(d)過程中聚合物組分能夠與凝膠和顆粒物質(zhì)結合。
20.根據(jù)權利要求19的方法，其中聚合物材料是疏水的或在步驟(d)過程中賦予疏水性。
21.根據(jù)上述權利要求中任一項的方法，其中該方法在步驟(d)之前還包括其它步驟，該其它步驟包括向凝膠中加入表面改性劑，表面改性劑能夠增加由改性凝膠形成的疏水表面的固有化學疏水性。
22.根據(jù)權利要求22的方法，其中表面改性劑進一步提高了顆粒物質(zhì)和凝膠之間的結合。
23.根據(jù)權利要求21或22的方法，其中表面改性劑是含有一個或多個疏水基團和一個或多個縮合固化基團的化合物。
24.根據(jù)權利要求23的方法，其中一種或多種疏水基團包括甲基、乙基、乙烯基、三氟丙基中的一個或多個。
25.根據(jù)權利要求23或24的方法，其中一個或多個縮合固化基團包括乙酸基、烯酰氧基(enoxy)、肟、烷氧基或胺中的一個或多個。
26.根據(jù)上述權利要求中任一項的方法，其中顆粒物質(zhì)含有火焰水解的硅石粉末、凝膠含有二氧化硅凝膠。
27.根據(jù)上述權利要求中任一項與權利要求19的組合的方法，其中聚合物組分含有聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
28.一種在基質(zhì)上形成涂層的方法，包括如下步驟-根據(jù)上述權利要求中任一項的方法形成改性凝膠；-將改性凝膠涂覆到基質(zhì)上，和-處理涂覆的改性凝膠以在基質(zhì)上形成涂層，該涂層具有其上水接觸角至少為150°的疏水表面。
29.根據(jù)權利要求28的方法，其中涂層的疏水表面為水接觸角至少為155°的疏水表面。
30.根據(jù)權利要求28的方法，其中疏水表面是水接觸角至少為160°的疏水表面。
31.根據(jù)權利要求28的方法，其中疏水表面是水接觸角至少為165°的疏水表面。
32.根據(jù)權利要求1-31中任一項的方法，其中改性凝膠是淤漿形式的。
33.根據(jù)權利要求28-32中任一項的方法，其中將改性凝膠涂覆到基質(zhì)上的步驟包括使用下述技術旋涂、浸涂或噴涂。
34.根據(jù)權利要求28-33中任一項的方法，其中處理混合物的步驟包括干燥涂覆了的改性凝膠以形成固體涂層。
35.根據(jù)權利要求34的方法，其中干燥步驟包括將涂覆了的改性凝膠加熱到足以蒸發(fā)任何溶劑的溫度。
36.根據(jù)權利要求34或35的方法，其中干燥涂層的步驟包括加熱涂層到120-400℃的溫度。
37.根據(jù)權利要求1-27中任一項的方法制備的改性凝膠。
38.具有一個表面的物體，其中至少部分所述表面涂覆有由權利要求1-27中任一項的方法制備的改性凝膠形成的疏水涂層。
39.根據(jù)權利要求28-36中任一項的方法制備的疏水涂層。
40.具有一個表面的物體，其中至少部分所述表面涂覆有由權利要求28-36的方法制備的疏水涂層。
41.一種能夠涂覆到表面上的物質(zhì)的制備方法，基本上與本文的實施例和附圖描述的一樣。
42.一種在基質(zhì)上形成涂層的方法，基本上與本文的實施例和附圖描述的一樣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備能夠形成疏水表面的改性凝膠的方法,其中所述疏水表面上水的接觸角至少為150°。本發(fā)明還涉及由改性凝膠形成疏水涂層的方法。在某些實施方式中,疏水涂層具有接觸角超過165°的極高的疏水性和好的基質(zhì)結合力。該方法包括將凝膠與顆粒物質(zhì)結合。據(jù)認為,凝膠的化學疏水性由顆粒物質(zhì)的物理粗糙度而得到提高。
文檔編號C09D201/00GK1378581SQ00813986
公開日2002年11月6日 申請日期2000年8月21日 優(yōu)先權日1999年8月20日
發(fā)明者阿什利·W·瓊斯, 羅伯特·N·拉姆, 張華 申請人:尤尼瑟奇有限公司