用于疏水性涂層的組合物的制作方法
【專利說明】用于疏水性涂層的組合物 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于施加于表面W在其上形成疏水性涂層的組合物。具體地，本發(fā)明 設(shè)及包含膠體顆粒、第一水解季硅烷和溶劑的組合物，所述膠體顆粒為部分疏水性和部分 親水性的。
[000引發(fā)明背景 干旱、不良灌概和不足的管道系統(tǒng)恰是導(dǎo)致某些地區(qū)水短缺的一些原因。水短缺能夠 造成嚴(yán)重的社會問題，例如健康問題，其是在不存在足夠量水的情況下不充分的清潔應(yīng)用 的直接結(jié)果。
[0003] 已經(jīng)對用有限量的水清潔表面作出努力。事實(shí)上，已經(jīng)研究了試圖模擬荷葉表面 的表面清潔。例如，芋頭葉已經(jīng)用作可W起到荷葉作用的聚苯己締結(jié)構(gòu)的模板。此類結(jié)構(gòu) 可W用于具有超疏水性的涂層。因此，需要具有難于潤濕的表面的制品，即具有疏水性表面 的制品，因?yàn)楫?dāng)存在低體積水時它們具有自清潔性。此外，施加之后，此類涂層獲得對于消 費(fèi)者而言使清潔更容易且更快的表面。
[0004] 盡管需要疏水性和特別是超疏水性表面，但導(dǎo)致形成此類表面的組合物可能難于 制造并且能夠?qū)е滦纬删哂胁畹淖郧鍧嵭缘谋砻妫缡瞧溥^低的特征接觸角的直接結(jié) 果。此外，沒有提供用于形成不改變處理過的表面的外觀的超疏水性涂層的可行方法。
[0005] 對于開發(fā)導(dǎo)致針對水表現(xiàn)出高接觸角的表面的疏水性涂層的興趣越來越大。例如 W0 2007/102960A2(ASHLANDLICENSINGANDINTCLLECTUALPROPERTYUX)公開了一種 涂料組合物，其包含尺寸為1000至4, 000納米的疏水性鍛制二氧化娃、溶劑或溶劑混合物， 其選自具有2至14個碳原子的直鏈或支鏈、線性或環(huán)狀脂族、或芳族姪、具有1至6個碳原 子的一價線性或支鏈醇、具有1至6個碳原子的酬或醒、具有2至8個碳原子的離或醋、或 基于所述組合物總重量計(jì)最多50重量％的有效量的具有2至10個二甲基硅氧烷單元的線 性或環(huán)狀聚二甲基硅氧烷。據(jù)說所述涂料組合物能夠獲得超疏水性涂料。
[0006] 然而，配制具有相對高濃度的水的相當(dāng)多的消費(fèi)產(chǎn)品。因此，本發(fā)明人已經(jīng)意識到 存在用于形成此類涂層的組合物的需要并且其可W配制成具有高濃度水的組合物。另外， 本發(fā)明人已經(jīng)意識到形成不改變它們施加在其上的表面外觀的涂層的需要和改善該涂層 持久性的需要。因此，本發(fā)明設(shè)及用于獲得疏水性涂層的組合物，其包含為部分疏水性和部 分親水性的膠體顆粒、第一水解季硅烷和溶劑。此類組合物可W包含大量的水，并通常能夠 固化W獲得至少半透明并且通常透明和/或持久性的涂層。
[0007] 定義 疏水忡 出于本發(fā)明的目的，"疏水性"用于描述被吸引到并傾向于被油(優(yōu)先于水）溶解的分 子或分子的部分，或具有針對水的大于9〇0的接觸角的表面。本文所使用的"高疏水性 (Ultr址y化ophobic)"是指具有針對水的至少120°的接觸角。本文所使用的"超疏水性 (Superhy化ophobic)"是指具有針對水的至少140°的接觸角。本文使用的接觸角是指水 /蒸汽界面在25°C溫度下遇到固體表面的角。該樣的角可W采用測角器或其他水滴形狀分 析系統(tǒng)測量。本文使用的滑動角是指在25°C下5 水滴滑動的表面的傾斜角。
[0008] 化聚物 出于本發(fā)明的目的，"低聚物"是指由幾個單體單元，例如2至100個，更優(yōu)選2至60個 單體單元構(gòu)成的分子。
[0009] 水解 出于本發(fā)明的目的，"水解"是指與水反應(yīng)。本文中的"可水解的"是指可W與水反應(yīng)的 化合物。"水解的"是指所述化合物是另一化合物(前體）與水的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0010] 為了清楚起見，本文使用的水解硅烷的重量是指水解硅烷和其一種或多種低聚物 設(shè)曰果有的話）的重量。
[0011]迎 本文中提及的抑值在25°c的溫度下測量。
[0012]透射率 本文中引用的透射率的值在550nm波長下測定并如下測量： -將透射率為89.0%的未涂布載玻片當(dāng)作基材。 -將組合物涂抹在所述載玻片的一側(cè)上W提供約2.86Xl(T4mg/mm2的均勻涂層。 -將所述涂層固化10min或直到其形成粘結(jié)薄膜。 -將所述涂布的載玻片放置在紫外可見光分光儀（例如化rkin-ElmerLambda650巧 中并在25°C下測量透射率。
[0013] 透射率在本文中用作透明度的量度，并因此應(yīng)該在550nm下不存在任何可評估吸 光度的發(fā)色團(tuán)的情況下測定。
[0014]粒麼 本文使用的粒度是指顆粒直徑，除非另外指明。對于具有直徑不大于1化的微粒 的多分散樣品，直徑是指例如使用動態(tài)光散射(參見國際標(biāo)準(zhǔn)ISO13321)采用儀器例如 ZetasizerNano?(MalvernInstrumentsLtd,UK)測量的Z-平均粒度。對于具有直徑 大于1化的微粒的多分散樣品，直徑是指例如通過激光衍射使用滿足ISO13320中設(shè)定的 要求的系統(tǒng)（例如可獲自MalvernInstrumentsLtd的Mastersizer? 2000)可測量的顆 粒的表觀體積中值直徑值50，還稱為x50或有時d(0. 5))。
[0015]"一級粒度"是指在非附聚狀態(tài)下的顆粒直徑。
[001引 析化指撒 折光指數(shù)在25°c的溫度和589皿的波長下引用。
[0017] 雜巧 除了在實(shí)施例中，或在W其它方式明確表示的情況下，本說明書中表示材料的量或反 應(yīng)條件、材料的物理性質(zhì)和/或用途的全部數(shù)字都可W任選地理解為被詞語"約"修飾。
[0018] 除非另外說明，否則所有的量都W總組合物的重量計(jì)。
[0019] 應(yīng)該注意的是在規(guī)定任何值的范圍時，可W將任何特定的上限值與任何特定的下 限值結(jié)合。
[0020] 為了避免疑惑，詞語"包含"是指"包括"而非必須是指"由…構(gòu)成"或"由…組成"。 換言之，所列舉的步驟或選項(xiàng)不需要是窮舉的。
[0021] 盡管可能出現(xiàn)的權(quán)利要求并非多項(xiàng)從屬或具有冗余性（re化ndancy)的事實(shí)，但 在本文中出現(xiàn)的本發(fā)明的公開內(nèi)容被認(rèn)為w彼此多項(xiàng)從屬的方式涵蓋權(quán)利要求中出現(xiàn)的 全部實(shí)施方案。
[0022] 在某一特征針對本發(fā)明的特定方面公開(例如本發(fā)明的組合物）時，此類公開也被 認(rèn)為適用于本發(fā)明的任何其他方面(例如本發(fā)明的方法)，加上必要的變更。
[002引發(fā)明概述 在第一方面，本發(fā)明提供一種組合物，其包含： a) 膠體顆粒； b) 具有至少兩個哲基配體的第一水解季硅烷和/或其低聚物；和 C)溶劑， 其中所述膠體顆粒為部分疏水性和部分親水性的，并且所述組合物能夠在基材上獲得 疏水性涂層。
[0024] 在第二方面，本發(fā)明提供用于在表面上形成疏水性涂層的方法，該方法包括將第 一方面的任何實(shí)施方案的組合物施加到所述表面并干燥所述組合物W獲得所述疏水性涂 層。
[00巧]在第=方面，本發(fā)明提供通過第二方面的方法的任何實(shí)施方案獲得和/或可獲得 的疏水性涂層。
[0026] 在第四方面，本發(fā)明提供用于制備第一方面的任何實(shí)施方案的組合物的方法，其 中所述方法包括如下步驟： i. 形成包含水和第一季硅烷前體的反應(yīng)混合物； ii. 水解所述反應(yīng)混合物中的第一季硅烷前體W提供第一水解季硅烷和/或其低聚 物訊 iii. 合并所述反應(yīng)混合物和膠體顆粒，其中所述膠體顆粒為部分疏水性和部分親水 性的。
[0027] 在考慮下文的具體描述和實(shí)施例之后會更容易地看出本發(fā)明的所有其他方面。 [002引具體描述 膠體顆粒通常是指一級粒度不大于1微粒的單一顆粒或制品聚集體。適合用于本發(fā) 明的膠體顆粒為部分疏水性和部分親水性的。所述膠體顆粒的疏水性或親水性可W源自 膠體顆粒本身的表面特征。然而，優(yōu)選的是所述膠體顆粒為部分疏水改性和部分親水改性 的。無論怎樣獲得部分疏水性和部分親水性膠體顆粒，所述膠體顆粒優(yōu)選包含選自一價、線 性或支鏈的、飽和或不飽和姪基、一價氣取代的線性或支鏈的、