用于控制表面润湿性的组合物和方法技术

本发明专利技术涉及包含刺猬状颗粒、至少一种粘结剂、以及至少一种疏水剂和/或至少一种亲水剂的组合物，涉及使用这些组合物用于控制基材表面润湿性的方法以及包含这些组合物的材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及包含刺猬状颗粒、至少一种粘结剂、以及至少一种疏水剂和/或至少一种亲水剂的组合物，涉及使用这些组合物用于控制基材表面润湿性的方法以及包含这些组合物的材料。【专利说明】
本专利技术涉及用于控制表面润湿性的组合物，包含其的涂布制剂，使用该组合物或 相应涂布制剂用于控制表面润湿性的方法，以及其用途。
技术介绍
通过控制材料的表面结构特性而赋予材料定制特性的兴趣持续存在。一种公知的 这种例子是莲花效应（lotus effect),其涉及某些植物叶片的极高水排斥性（超疏水性）， 其中由于表面复杂的微观结构和纳米观结构而通过水滴将脏颗粒带走，这使附着最小化。 由于它们的高表面张力，水滴倾向于使其表面最小化从而试图形成球形。在与表 面接触时，附着力导致了表面的润湿。 在自然界中，自洁性能是由于特征表皮和包覆的蜡形成的叶表面的疏水性的水排 斥双层结构引起的。莲植物的表皮具有ΙΟμπι到20μπι高和ΙΟμπι到15μπι宽的突起，其 上包覆所谓的表皮蜡质。这些叠加的蜡是疏水性的并且形成双层结构的第二层，使得表面 和液滴之间的接触面积和附着力能够显著降低从而产生自洁过程。 蜡的表面自由能相对低，这种蜡材料的平滑表面上的水滴将显示> 90°但可能 <120°的接触角。结构效果源自突起的暴露顶端和边缘，这使得固/液接触面积最小化， 导致试图形成球形液滴的内聚力占据优势（Cassie和Baxter, Trans. Faraday Soc. 1944， 40,546)。 结果，在接触角接近180°时可观察到完全排斥，液滴不留痕迹地滚离表面。在 固有接触角相对低例如<45°时对比现象也是已知的。设计过的纹理表面可用来增强润 湿性，表观接触角变成0°，这种现象被称为超润湿性（Wenzel，Ind. Eng. Chem. 1936, 28， 988)。 特别地，已经从理论角度深入研究了莲花效应（参见例如Narhe等，Water Condensation on a super-hydrophobic spike surface, Europhys. Lett. 2006,75(1), 98-104 ;Wier 等，Langmuir 2006, 22, 2433-2436 ;Gao 等，Langmuir 2007, 23, 3762-3765)以 及有关它们在技术应用中的实际用途，例如处理、涂布、油漆、屋瓦、织物以及其它表面，它 们能够以与荷叶同样的方式自身保持干燥和清洁。 在这方面，所需表面结构通过相当复杂的技术改性表面本身而获得，例如通过 在PET箔上在真空中施加248 nmKrF准分子激光福照（Heitz等，Dendritic Surface Structures on Excimer-Laser Irradiated PET Foils ；Appl.Phys.A 1993,56,329-333), 基材上的等离子体聚合，氦等离子蚀刻，娃晶片的娃烧化等（Chen等，Ultrahydrophobic and Ultralyophobic Surfaces ：Some Comments and Examples ；Langmuir 1999,15, 3395-3399 ； Oner 等，Ultrahydrophobic surfaces。 Effects of Topography Length Scales on Wettability，Langmuir 2000,16, 7777-7782);使用受控的籽晶生长以及选择 性地在ZnO基面上吸附的柠檬酸盐阴离子作为结构导向剂而制备复杂的定向ZnO纳米结 构（Tian 等，Complex and oriented ZnO nanostructures， nature materials 2003,2， 821-826)。 然而，在工业应用方面产生机械不稳定性的问题，因为人工表面不象植物结构，它 们不能自我更新，仍然存在提供控制不同材料表面特性的可能性的进一步创新材料的需 求。 此外，存在对即用制剂的需求，即，可以以极易操作和可获得的方式直接施涂到基 材表面上的制剂。 在这方面，已有一些方法通过涂布制剂来给基材提供莲花效应。因此，例如EP 1 144 332 B1公开了由粘结剂分散剂组成的涂布制剂，其包含至少一种疏水性树脂、树脂制 作的材料和/或蜡、填料以及任选的常规添加剂，其中所含的填料具有至少双峰的粒径分 布，由此一种颗粒大小区域（A)具有至少5μπι的平均粒径，而另一颗粒大小区域（B)具有 不大于3μπι的粒径，第一颗粒大小区域（Α)的颗粒与后者颗粒大小区域（Β)的颗粒的重量 比等于0.01 : 1到12 : 1，并且其中以使得初始的静态接触角在三分钟平衡后大于130° 的方式选择分散剂组分的亲水性特征。 然而，涉及莲花效应的所述技术方案都没有提供通过某些制剂来控制润湿性（即 在期望的超疏水性到超润湿性的范围控制润湿性）的方法。 现在已发现，通过使用粘结剂将刺猬状颗粒以表面在SEM显微镜下仍然显示露出 来的刺突以及尖端的方式嵌入涂层中，刺猬状颗粒可被有利地用在表面改性应用中。如果 与这样的刺猬状颗粒组合，将涂布制剂、疏水剂和/或亲水剂以薄层（单层到多层）加入和 /或施涂到顶部，则能够将润湿性从极端疏水性到极端亲水性进行精确地控制。 也已经发现可有利地使用预先疏水化的刺猬状颗粒和预先亲水化的刺猬状颗粒 的混合物。当疏水化颗粒的量超过逾渗阈值时，体系可具有莲花效应例如液滴的滚离，同 时仍然保持亲水位点，其经吸附而收集水并允许液滴生长到其中重力克服附着力的给定大 小。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及一种组合物，包含 _刺猜状颗粒， -至少一种粘结剂，以及 -至少一种疏水剂和/或至少一种亲水剂。 本专利技术上下文中的"刺猬状颗粒"意指具有刺猬形状的颗粒，这意味着颗粒是刺突 和/或尖端基本上从核心径向延伸出来的形状。这种形状可以归因于相应的晶体生长或者 可以通过本领域技术人员已知的技术经成型或制模而获得。 刺猬形状也可能是由于针状晶体的簇的附聚或成型从而形成刺猬样形状所引起 的。 通常，刺猬状颗粒可以由任何合适材料构成。在优选实施方案中，刺猬状颗粒由选 自以下的材料构成：含有碳酸钙的材料，特别是含有沉淀碳酸钙、天然碳酸钙的物质，缎光 白，以及其混合物。 如果刺猬状颗粒由沉淀碳酸钙（PCC)构成，则特别优选刺猬状颗粒由含有文石 质、方解石质、球霰石质沉淀碳酸钙或其混合物的材料构成。 本专利技术中特别有用的是，刺猬状颗粒由含有偏三角面体或者斜方双锥体沉淀碳酸 钙晶体的簇和/或聚集体的材料构成。 本专利技术中可特别有用的PCC通过未公布的欧洲专利申请No. 10188840. 2中描述的 方法而获得，其中可将低品质的碳酸盐转化成非常纯的具有优良亮度和确定结构的沉淀碳 酸钙。 这通过如下步骤来实现： a)提供并煅烧含有碳酸钙的材料； b)用氯化铵水溶液熟化从步骤a)获得的反应产物； c)从步骤b)获得的氯化钙溶液中分离不溶成分；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，包含‑刺猬状颗粒，‑至少一种粘结剂，以及‑至少一种疏水剂和/或至少一种亲水剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约阿希姆·舍尔科普夫，汉斯约阿希姆·魏策尔已逝，
申请(专利权)人：欧米亚国际集团，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH