含有表面改性的纳米粒子的溶液制造技术

本发明专利技术提供一种涂覆溶液，其含有表面改性的纳米粒子，蒸汽压为ＶＰ１的第一液体，和蒸汽压为小于ＶＰ１的ＶＰ２并与第一液体混溶的第二液体，其中与第二液体相比，纳米粒子与第一液体更相容。本发明专利技术还提供涂覆和干燥这些溶液的方法，和包括用这些溶液涂覆的基底的制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景本专利技术涉及含有表面改性的纳米粒子的涂覆溶液。通过将溶液涂覆到基底上，可以制造各种产品。这些溶液包括至少一种在涂覆条件下是液体的材料和任选一种或多种在涂覆条件是固体的材料。常用的液体材料包括例如溶剂(例如，水，有机溶剂和无机溶剂)和浆料(例如，单体，低聚物，和聚合物)。常用的固体材料包括例如树脂(例如，聚合物)和填充剂(例如，粒子和纤维)。在一些应用中，使用后续的干燥步骤来蒸发至少一部分一种或多种液体材料，从而使固体材料在基底的涂覆的表面上形成薄膜。此外或任选，一种或多种液体材料可通过例如固化和/或交联来硬化，从而有助于形成薄膜。通常，需要在基底上形成均匀的薄膜，例如，平坦的薄膜。为最小化薄膜变化(例如，薄膜厚度)，需要最小化各种缺陷。在涂覆和干燥过程中都可以产生缺陷。影响缺陷形成的各种因素包括涂覆方法(例如，辊涂，抹涂，和喷涂)；干燥方法(例如，通风和辐射能)；处理条件(例如，线速度，温度梯度，和涂覆厚度)；涂覆组合物；和涂覆性能(例如，密度，表面张力，粘度，和固体含量)。为减小缺陷所作的努力包括将表面活性剂加到涂覆溶液中，调节涂覆溶液的固体含量，和使用不极端的干燥条件。这些技术中的每一种都有缺点。加入表面活性剂会危及到过涂覆或内层粘合，并引入可能通过干燥的涂覆层迁移的物质。改变固体含量会限制涂覆过程的操作窗口(即，最小化干燥过程中产生的缺陷的最优固体含量可能非常不同于所需的涂覆操作用的最优固体含量)。不极端的干燥条件通常需要降低线速度，这样会影响涂覆操作，并提高生产成本。概述简言之，在一个方面中，本专利技术提供一种涂覆溶液，其含有表面改性的纳米粒子，蒸汽压为VP1的第一液体，和蒸汽压为小于VP1的VP2并与第一液体混溶的第二液体，其中与第二液体相比，纳米粒子与第一液体更相容。在一些实施方案中，第二液体通过例如，热量，光化射线，电子束射线，湿气，或其组合来固化。在一些实施方案中，第二液体选自丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，环氧树脂，聚酯，多元醇，异氰酸酯，聚苯乙烯，聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯，乙烯基醚，聚氨酯，和其组合。在一些实施方案中，第一液体和/或第二液体选自水，有机溶剂(例如，醇，酮，甲苯，和其组合)，无机溶剂，和其组合。在一些实施方案中，第二液体是乙酸1-甲氧基-2-丙醇酯。在一些实施方案中，涂覆溶液还包括选自如下的材料染料，颜料，填充剂，导电材料，导热材料，纤维，成膜聚合物(例如，聚甲基丙烯酸甲酯)，粘土，氧化硅，抗氧化剂，催化剂，引发剂，微球(例如，陶瓷或聚合微球)，和其组合。在另一个方面中，本专利技术提供一种增强涂覆均匀性的方法，包括将涂覆溶液涂覆到基底表面上，其中涂覆溶液含有表面改性的纳米粒子，蒸汽压为VP1的第一液体，和蒸汽压为小于VP1的VP2并与第一液体混溶的第二液体，其中与第二液体相比，纳米粒子与第一液体更相容，和除去至少一部分第一液体。在一些实施方案中，通过蒸发除去第一液体。在另一个方面中，本专利技术提供一种增强涂覆均匀性的方法，包括将涂覆溶液涂覆到基底表面上，其中涂覆溶液含有表面改性的纳米粒子，蒸汽压为VP1的第一液体，和蒸汽压为小于VP1的VP2并与第一液体混溶的第二液体，其中与第二液体相比，纳米粒子与第一液体更相容，和除去至少一部分第一液体和除去至少一部分第二液体。在另一个方面中，本专利技术提供一种增强涂覆均匀性的方法，包括将涂覆溶液涂覆到基底表面上，其中涂覆溶液含有表面改性的纳米粒子，蒸汽压为VP1的第一液体，和蒸汽压为小于VP1的VP2并与第一液体混溶的第二液体，其中与第二液体相比，纳米粒子与第一液体更相容，和除去至少一部分第一液体和固化第二液体。在另一个方面中，本专利技术提供一种涂覆的基底，包括具有表面的基底，和涂覆到该表面的涂覆溶液，其中涂覆溶液含有表面改性的纳米粒子，蒸汽压为VP1的第一液体，和蒸汽压为小于VP1的VP2并与第一液体混溶的第二液体，其中与第二液体相比，纳米粒子与第一液体更相容，和其中至少一部分第一液体已被除去。在另一个方面中，本专利技术提供一种涂覆的基底，包括具有表面的基底，和涂覆到该表面的涂覆溶液，其中涂覆溶液含有表面改性的纳米粒子，蒸汽压为VP1的第一液体，和蒸汽压为小于VP1的VP2并与第一液体混溶的第二液体，其中与第二液体相比，纳米粒子与第一液体更相容，其中至少一部分第一液体已被除去，和其中第二液体已被固化。在一些实施方案中，涂覆的基底选自玻璃，金属，聚合物，陶瓷，纸，木材，织物，和其组合。在一些实施方案中，本专利技术能够更大程度地控制干燥薄膜的表面形状。在一些实施方案中，本专利技术能够使用更严格的干燥条件，并允许提高线速度。在一些实施方案中，本专利技术在涂覆操作中可以使用更厚的湿薄膜，而不会产生干燥缺陷，如斑点。下面的说明书中阐明了本专利技术一个或多个详细实施方案。从说明书和权利要求书中可以很清楚本专利技术的其他特征，目的，和优点。附图详细说明附图说明图1表明各种液体中粘度对纳米粒子的重量百分比的理想图表，从中可以确定表面改性的纳米粒子的相对相容性。图2是比较例C1-C4和实施例1，3和5的Ra和Rq值的图。图3是比较例C1-C3和C5和实施例7，11和13的Ra和Rq值的图。图4是比较例C2和实施例8-12的Ra和Rq值的图。图5是对于甲苯，丙烯酸异辛基酯(IOA)，和乙酸1-甲氧基-2-丙醇酯(PM乙酸酯)中溶液粘度对纳米粒子的重量百分比的图。图6是溶液粘度对纳米粒子的重量百分比，甲苯，和IOA的三元图。详细说明本专利技术人发现，通过将表面改性的纳米粒子加到涂覆溶液中可以抑制缺陷形成，而对涂覆和干燥过程没有不利影响。纳米粒子可以是有机纳米粒子，无机纳米粒子，或其组合。本专利技术的涂覆溶液包括至少两种液体材料，且在涂覆溶液被涂覆到基底上之后，至少一种液体材料基本上通过例如蒸发除去。液体材料分散纳米粒子，并有助于处理和应用(例如，涂覆)溶液。在一些实施方案中，在涂覆溶液被涂覆到基底上之后，多于一种液体材料基本上通过例如蒸发除去。在一些实施方案中，在涂覆溶液被涂覆到基底上之后，至少一种液体材料被硬化(例如，固化和/或交联)。涂覆后被除去的液体材料通常在干燥条件下(例如，温度，压力，和气相组成)的蒸汽压足以使液体蒸发。在一些实施方案中，在干燥中除去至少约80wt.％的液体(例如，至少约90％，或至少约95％)。在一些实施方案中，在干燥中除去基本上所有的液体，即，至少约98wt.％(例如，至少约99％)的液体被除去。通常，在干燥条件具有较高蒸汽压的液体相对于具有较低蒸汽压的液体更易除去。在一些实施方案中，多于一种液体将被同时除去；然而，较高蒸汽压的液体相对于较低蒸汽压的液体以更高速率除去。在一些实施方案中，在基本上所有第一液体已被除去之后，一部分第二液体将保留在涂覆溶液中。最慢蒸发(即，最低蒸汽压)的液体被称作″尾端溶剂″。通常，在基本上所有待除去的其他液体已被除去之后，至少一部分尾端溶剂保留在涂覆溶液中。适合的可除去液体包括例如有机溶剂，无机溶剂，和其组合。适合的有机溶剂包括例如脂肪族，脂环族，和芳香族溶剂，包括例如烃(例如，甲苯)，醇，酮，醛，胺，酰胺，酯，二醇，醚，卤代烃，烷基和芳基硝基化合物，部分或完全氟化的化合物，和其组合。适合的无机溶剂包括例如水，二氧化碳，二硫化碳，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂覆溶液，其包括：　　　　（ａ）表面改性的纳米粒子；　　　　（ｂ）蒸汽压为ＶＰ１的第一液体；和　　　　（ｃ）蒸汽压为小于ＶＰ１的ＶＰ２并与第一液体混溶的第二液体，其中与第二液体相比，纳米粒子与第一液体更相容。

【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：小吉米R巴兰，威廉J亨特，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]