一种涂层组合物，包含至少一种式（Ⅰ）Ｒ↑［ａ］Ｓｉ（Ｒ↑［１］）↓［ｎ］（Ｘ↑［１］）↓［３－ｎ］的化合物以及任选地至少一种式（Ⅱ）Ｒ↑［ｂ］Ｓｉ（Ｒ↑［２］）↓［ｍ］（Ｘ↑［２］）↓［３－ｍ］的化合物，其中Ｒ↑［ａ］是直链或支链的Ｃ↓［１－２４］烃基，Ｒ↑［ｂ］是芳基，例如取代或未取代的、包含五元、六元或十元环系的碳环和杂环基团，它通过一个共价键或间隔单元如１－８个碳原子的直链或支链的烃基与Ｓｉ原子连接，Ｒ↑［１］和Ｒ↑［２］彼此独立地为低级烃基，例如１－６个碳原子的直链和支链的烃基，Ｘ↑［１］和Ｘ↑［２］彼此独立地为可水解基团，例如卤素或烃氧基，并且ｎ、ｍ彼此独立地为０或１，前提是如果ｎ和ｍ彼此独立地为０或１，Ｘ可以表示相同或不同的基团。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能够在表面上形成超疏水涂层的组合物，具有由这样的组合物形成的超疏水涂层的基底，以及制备这样的超疏水涂层的方法。优选所述涂层是透明的。具有特殊润湿特性的表面即拒水表面被广泛地用于各种工业，例如纺织工业、建筑工业如防腐或防污、汽车工业、医药技术以及卫生制品，并且是各种工业非常感兴趣的。同样地，利用表面改性技术使各种天然或合成的基底如金属、玻璃、木材、陶瓷、纸、聚合物、织物、建筑材料如石头、混凝土、大理石、砖、瓦等的表面具有这样的性能以达到所需特性，也是一个被广泛研究的领域。材料的疏水性即其拒水趋势，可以通过水滴与表面的接触角来确定。通常，疏水性是通过降低表面能来实现的。因此，可以通过涂布低表面能材料的表面涂层来使非疏水性材料变得疏水。从化学角度看，这可以通过例如在表面上结合非极性部分如甲基或三氟甲基来实现。超疏水性能还要求高的表面粗糙度，所谓超疏水性通常指接触角大于约150°，理论上最高达180°。在粗糙且疏水的表面上，空气能够被夹在水滴下面，而空气大大降低了实际的液/固接触面积，由此使接触角增加。在较高接触角的情况下，例如在大于约150°的接触角的情况下，可以得到其它重要的效果如自清洁性能或提高的水滑动性(Yoshimitsu，Z等，Langmuir 18，5818(2002))。然而，如果表面粗糙度太高并且达到亚微米级，光就会在表面上被散射，涂层看起来就不再透明。因此，为了得到光学上中性的涂层，粗糙度必须限制为大大低于可见光的波长。文献中描述了许多使表面超疏水的技术(Nakajima，A等，Monatsh.Chem.132，31(2002)；L.Feng等，Adv.Mater.14，1857(2002))。最常用的是非极性聚合物如聚丙烯或聚四氟乙烯的等离子聚合或蚀刻，甲基或含氟硅烷的等离子增强化学气相沉积，熔融聚合物或蜡、升华材料和涂料或含疏水化的微珠的喷雾的固化，或挥发性化合物的蒸发(Miwa，M等，Langmuir 16，5754(2000))。为了增加粗糙度，涂覆步骤之前或之后，更常用的其它步骤如机械处理、化学或等离子蚀刻或阳极氧化是必要的。然而，这些方法存在若干缺点，如复杂和因此耗时的程序、昂贵的原料如氟化硅烷和/或苛刻的反应条件，这将所述应用限制于很少的具有抵抗性的材料。另外，仅有很少的涂层是光学透明的。因此，考虑到日常生活中非常需要透明和拒水涂层的材料种类繁多，显然存在对超疏水性的透明表面以及这样的表面的简单和经济的制备方法的需求，所述的表面和方法将克服上述缺陷。因此，本专利技术的一个目的是提供能够在表面上形成超疏水性涂层的组合物，所述超疏水性涂层的特征在于接触角高于约140°，优选高于150°，更优选高于160°。本专利技术的另一个目的是提供具有由这样的组合物形成的超疏水性涂层的基底。用这样的表面涂层处理的基底具有更高的疏水性，并因此表现出拒水性以及优异的耐久性和耐污性。另外，本专利技术的超疏水性涂层是光学透明的。本专利技术的又一个目的是提供制备由本专利技术组合物形成的所述超疏水性涂层的方法，其特征在于简单、高效和低价。将硅烷用作表面涂层在本领域是已知的。然而，在气相中用硅烷如三氯甲基甲硅烷(TCMS)或(3-苯基丙基)-甲基二氯甲硅烷(PMDS)硅烷化所得到的接触角分别为95°或约60°。更具体地说，对于在干燥气氛下的气相中用三氯甲基甲硅烷(TCMS)的硅烷化，并且仅仅考虑在基底表面上冷凝的水汽用于与所述硅烷反应来说，文献中报导了前进接触角为88°和104°(A.Y.Fadeev等，Langmuir 16，7268(2000)；M.Trau等，J.Colloid Interface Sci.148，182，(1992))。对于在湿润气氛中用三氯甲基甲硅烷(TCMS)和类似硅烷的硅烷化，文献(WO 02/28956)报导了接触角低于120°。因此，在这些已报导的条件下，所测角度明显位于上述需要的超疏水性范围之外。然而，申请人现已惊讶地发现，用例如TCMS在气相中在一定条件下的硅烷化产生具有超疏水性能，即具有在超疏水范围内的接触角的聚硅氧烷涂层，优选得到的接触角高于约140°，优选高于150°，更优选高于160°。而且，这些涂层显示出具有对于10μl水滴来说低于20°的滑动角，并且是光学透明的。对于多种应用来说，这种透明涂层在透明基底如玻璃上是有用的，接触角最高达155°。因此，申请人现已惊讶地发现，用包含至少一种式I的化合物和任选地至少一种式II的化合物的组合物硅烷化，产生具有超疏水性能，即具有在超疏水范围内的接触角的聚硅氧烷涂层，优选得到的接触角高于约140°，优选高于150°，更优选高于160°，RaSi(R1)n(X1)3-nIRbSi(R2)m(X2)3-mII其中，Ra是直链或支链的C1-24烃基，Rb是芳基，它通过一个共价键或间隔单元与Si原子连接，R1和R2彼此独立地为低级烃基，X1和X2彼此独立地为可水解基团，并且n、m彼此独立地为0或1，前提是如果n和m彼此独立地为0或1，X可以表示相同或不同的基团。而且，这些涂层显示出具有对于10μl水滴来说低于20°的滑动角，并且是光学透明的。应当理解，术语“直链或支链的C1-24烃基”优选包括具有1-16个碳原子，更优选1-12个碳原子，更优选1-8个碳原子，最优选1-4个碳原子的直链和支链的烃基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基和异丁基。应当理解，术语“芳基”包括取代或未取代的、包含五元、六元或十元环系的碳环和杂环基团，如呋喃、苯基、吡啶、嘧啶或萘，优选苯基，它未被取代或者被下列基团取代任选被取代的低级烃基如甲基、乙基或三氟甲基，卤素如氟、氯、溴，优选氯，氰基或硝基。应当理解，术语“间隔单元”包括具有1-8个碳原子，优选1-6个，更优选1、2或3个碳原子的直链或支链烃基。应当理解，术语“低级烃基”包括具有1-6个碳原子，优选1-3个碳原子的直链和支链的烃基。甲基、乙基、丙基和异丙基是特别优选的。应当理解，术语“可水解基团”包括卤素如氟或氯，优选氯，或者烃氧基如具有1-6个碳原子，优选1-3个碳原子的直链和支链的烃氧基，其中甲氧基、乙氧基、丙氧基和异丙氧基是特别优选的。式I化合物的特别优选的实例包括三氯甲基甲硅烷(TCMS)、三氯乙基甲硅烷、三氯(正丙基)甲硅烷、三甲氧基甲基甲硅烷和三乙氧基甲基甲硅烷，式II化合物的特别优选的实例包括(3-苯基丙基)-甲基二氯甲硅烷(PMDS)、苄基三氯甲硅烷、甲基苄基三氯甲硅烷和三氟甲基苄基三氯甲硅烷。在对酸敏感的基底的情况下，优选使用烃氧基硅烷如甲基三乙氧基甲硅烷、(3-苯基丙基)-甲基二甲氧基甲硅烷或(3-苯基丙基)-甲基二乙氧基甲硅烷，以避免在硅烷与水分子的水解过程中在反应体积或基底表面上形成氢氯酸。如果涂层组合物包含式II的化合物，那么根据化合物的性质和基底的性质，式I的化合物与式II的化合物的体积比在1∶100-100∶1的范围内，优选在1∶50-50∶1的范围内，更优选在1∶10-10∶1的范围内，最优选在1∶1-5∶1的范围内。例如，在玻璃载片上，使用以3∶1的体积比包含TCMS和PMDS的组合物，观察到最高达165°的最高接触角。本专利技术的组合物可以在一个涂层反应本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种涂层组合物，包含至少一种式Ⅰ的化合物以及任选地至少一种式Ⅱ的化合物， Ｒ↑［ａ］Ｓｉ（Ｒ↑［１］）↓［ｎ］（Ｘ↑［１］）↓［３－ｎ］ Ⅰ Ｒ↑［ｂ］Ｓｉ（Ｒ↑［２］）↓［ｍ］（Ｘ↑［２］）↓［３－ｍ］ Ⅱ 其中， Ｒ↑［ａ］是直链或支链的Ｃ↓［１－２４］烃基， Ｒ↑［ｂ］是芳基，例如取代或未取代的、包含五元、六元或十元环系的碳环和杂环基团，它通过一个共价键或间隔单元如１－８个碳原子的直链或支链的烃基与Ｓｉ原子连接， Ｒ↑［１］和Ｒ↑［２］彼此独立地为低级烃基，例如１－６个碳原子的直链和支链的烃基， Ｘ↑［１］和Ｘ↑［２］彼此独立地为可水解基团，例如卤素或烃氧基，并且 ｎ、ｍ彼此独立地为０或１， 前提是如果ｎ和ｍ彼此独立地为０或１，Ｘ可以表示相同或不同的基团。
【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：J齐默尔曼，S西格，G阿图斯，S容，
申请(专利权)人：苏黎世大学，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]
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