聚合物表面上的抗划伤和磨损的涂层制造技术

本发明专利技术涉及一种组合物，其包含ａ）至少一种右面的反应产物ａ１）通式（Ⅰ）的硅烷，其中Ｙ↑［（１）］＝３－缩水甘油基氧基丙基－，和Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］、Ｒ↓［３］＝具有１－６个碳原子的相同的或不同的烷基基团，和ａ２）通式（Ⅱ）的硅烷，其中Ｙ↑［（２）］＝Ｎ－２－氨乙基－３－氨丙基－或ＮＨ↓［２］（ＣＨ↓［２］）↓［２］ＮＨ（ＣＨ↓［２］）↓［２］ＮＨ（ＣＨ）↓［３］－，和Ｒ′↓［１］、Ｒ′↓［２］、Ｒ′↓［３］＝具有１－６个碳原子的相同的或不同的烷基基团，和ｂ）至少一种无机填料，和ｃ）沸点≤８５℃的溶剂，和ｄ）水，和ｅ）选自有机的和无机酸的催化剂，本发明专利技术涉及通过在聚合物表面施加本发明专利技术的组合物制备表面涂层的方法，和含有本发明专利技术的表面涂层的至少一种聚合物表面的制品及它们的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及通过在各式各样的聚合物上采用溶胶-凝胶工艺制造抗划伤的硬质表面涂层的方法。在钢或聚合物上制备玻璃状涂层已被知晓很长时间，并被多次描述。抗划伤性在这里或以下意思是材料表面涂层对划伤负担的抵抗力，其通过耐划伤性测试仪()测定。限定形状和尺寸的盘以限定的力(压力以牛顿(N)计量)压制在具有表面涂层的材料上，并且在维持该压力情况下以限定的倾角和流畅的运动被引导通过表面涂层的表面。这种运动以逐步增大的压力重复进行，直到可观察到在表面的线条状变化。在本专利技术的上下文中，此时设定的压力是抗划伤性的量度。在本专利技术的上下文中，使用ERICHSEN GmbH & Co KG，Am Iserbach 14，D-58675 Hemer的型号435的耐划伤性测试仪。这里和以下的抗磨损性意思是由于在限定条件下产生的磨损而使材料的表面涂层遭受重量损失。该磨损是由两个磨损轮引起的，磨损轮的端面具有限定的粗糙度，其以限定转数和以通过磨损轮的质量限定的施加力磨损地移动通过表面涂层。在这种情况下使用的仪器被描述并可获得于TABER INDUSTRIES(455 Bryant Street，North Tonawanda，NewYork14120，USA；http://www.taberindustries.com)。DE3828098A1描述了开始于有机官能硅烷和至少一种烷氧基铝的抗划伤性材料的制备。由至少一种铝化合物和至少一种有机官能硅烷水解缩聚获得的组合物被施加于基材并通过加热固化。在该组合物的制备中特别的步骤被视为必须在将组合物施加到基材之前通过以亚化学计量比添加水进行预缩合。水必须分多个阶段添加以避免不期望的沉淀。DE 3917535 A1也描述了以可水解硅化合物为基础的用于抗划伤涂层的组合物的制备。除有机官能硅烷之外，还使用了烷氧基铝、烷氧基钛和/或烷氧基锆。为实现抗划伤性，蒸发除去水解化合物的易挥发性部分。此外，在该方法中同样以亚化学计量比添加水引起可水解的硅化合物的混合物预缩合，这使得需要一个单独的方法步骤。该预缩合可通过使用缩合催化剂来促进。在预缩合和蒸发除去易挥发性水解化合物以-->后，才将组合物施加到基材上和随后通过加热固化几分钟至两小时。在US 4,746,366中描述了Al、Ti和/或Zr的醇盐和至少一种有机官能硅烷的结合。这种结合通过分阶段地添加水而预缩合。水解产物在减压条件下从该结合中被除去。由此得到的产物被施加到基材上并通过加热几分钟直到两小时而固化。在DE19952040A1和DE10245725A1中描述了用于在由塑料组成的基材上制备抗磨损的保护涂层的涂层材料。在这些文献中公开了漆料必须分两层施加，即一层所谓的抗划伤涂层或底层和一层覆层，预缩合和然后至少部分固化。预缩合的时间可以通过添加缩合加速剂来缩短。为了在130℃温度下固化由这些涂料形成的涂层至少需要30分钟。DE4011045A1描述了添加了可商购获得的光引发剂的抗划伤性漆料的制备。在施加到塑料的基材上以后，所述漆料可以通过加热或紫外线照射来固化。通过这种光化学处理实现120秒的短固化时间。所有这些出版物的一个共有特性是涂料和/或漆料的制备包括耗时的预缩合步骤。现有技术的另一个缺点是，为了获得所需的抗划伤性或抗磨损性，必须被多次施加涂层，直到涂层厚度超过15μm。因此，对于这类涂层必须消耗相对高水平的时间和成本，直到经涂覆塑料表面是坚固(belastbar)的或者耐用的。在现有技术中通常高达2小时的长的固化时间仅通过使用通过紫外线照射影响固化的光引发剂来缩短。在已知文献中，没有关于通过溶胶-凝胶技术和可在最多5分钟内热固化的涂料或者漆料的信息。本专利技术的目的是提供一种在聚合物表面制备抗划伤和抗磨损的涂层的方法，该方法改善了现有技术，不具有现有技术的一个或多个缺点。该目的令人惊讶地通过一种组合物实现，该组合物包括a)至少一种下面的反应产物a1)下面通式的硅烷-->其中Y(1)＝3-缩水甘油基氧基丙基-，和R1、R2、R3＝具有1-6个碳原子的相同的或不同的烷基基团，和a2)下面通式的硅烷其中Y(2)＝N-2-氨乙基-3-氨丙基-或NH2(CH2)2NH(CH2)2NH(CH)3-，和R′1、R′2、R′3＝具有1-6个碳原子的相同的或不同的烷基基团，和b)至少一种无机填料，和c)沸点≤85℃的溶剂，和d)水，和e)选自有机酸或无机酸的催化剂。本专利技术的主题还在于一种组合物，该组合物包括a)至少一种下面的反应产物a1)下面通式的硅烷其中Y(1)＝3-缩水甘油基氧基丙基-，和R1、R2、R3＝具有1-6个碳原子的相同的或不同的烷基基团，和-->a2)下面通式的硅烷其中Y(2)＝N-2-氨乙基-3-氨丙基-或NH2(CH2)2NH(CH2)2NH(CH)3-，和R′1、R′2、R′3＝具有1-6个碳原子的相同的或不同的烷基基团，和b)至少一种无机填料，和c)沸点≤85℃的溶剂，和d)水，和e)选自有机酸或无机酸的催化剂。本专利技术的主题还在于一种在聚合物表面制备表面涂层的方法，其特征在于本专利技术的组合物通过浸涂、铺展、刀涂、刷涂、辊滚、滚筒涂覆或喷涂施加至聚合物的表面并固化在其上。本专利技术的主题还在于一种包含硅的表面涂层，其特征在于该表面涂层具有3N-20N的抗划伤性。本专利技术的主题还在于一种具有至少一个聚合物表面的制品，该表面具有根据本专利技术的表面涂层。另外，本专利技术的主题还在于本专利技术的制品用于内衬设备、配件、仪器、测量仪器、卫浴装置、厨房用具、家用电器、交通工具内部、驾驶舱、显示器、观察窗或者家具的用途。另外，本专利技术的主题还在于本专利技术的制品作为盘子、碟子、成型件、外壳、按钮、把手、底座、门、盖、底板、侧壁、把柄、内饰或者挡泥板的用途。本专利技术的主题还在于本专利技术的制品的用途，用作家用物品、家用工具箱和其中的部件，用作装置主体或者装置边缘、炊具，聚会餐具、托盘、厨具、花瓶、挂钟的外罩、立体声设备、家用电器的外壳、圣诞树挂球、手表带、首饰、灯光、用于游戏、运动和休闲的装备、装置和辅-->助工具、园艺设施、园艺装置、公园或游乐场的座位、用于医疗目的和患者的装置、辅助工具与器件、眼镜框、医院装置或者其中部件。本专利技术的方法的优点是本专利技术的表面涂层于150℃温度下仅仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其包含　ａ）至少一种下面的反应产物　ａ１）下面通式的硅烷　Ｙ↑［（１）］－＊－ＯＲ↓［２］　其中　Ｙ↑［（１）］＝３－缩水甘油基氧基丙基－，和　Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］、Ｒ↓［３］＝具有１－６个 碳原子的相同的或不同的烷基基团，和　ａ２）下面通式的硅烷　Ｙ↑［（２）］－＊－ＯＲ’↓［２］　其中　Ｙ↑［（２）］＝Ｎ－２－氨乙基－３－氨丙基－或ＮＨ↓［２］（ＣＨ↓［２］）↓［２］ＮＨ（ＣＨ↓［２］）↓［２］ＮＨ（ ＣＨ）↓［３］－，和　Ｒ′↓［１］、Ｒ′↓［２］、Ｒ′↓［３］＝具有１－６个碳原子的相同的或不同的烷基基团，和　ｂ）至少一种无机填料，和　ｃ）沸点≤８５℃的溶剂，和　ｄ）水，和　ｅ）选自有机酸或无机酸的催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2006-6-14 102006027480.61.一种组合物，其包含
a)至少一种下面的反应产物
a1)下面通式的硅烷
其中
Y(1)＝3-缩水甘油基氧基丙基-，和
R1、R2、R3＝具有1-6个碳原子的相同的或不同的烷基基团，和
a2)下面通式的硅烷
其中
Y(2)＝N-2-氨乙基-3-氨丙基-或NH2(CH2)2NH(CH2)2NH(CH)3-，和
R′1、R′2、R′3＝具有1-6个碳原子的相同的或不同的烷基基团，
和
b)至少一种无机填料，和
c)沸点≤85℃的溶剂，和
d)水，和
e)选自有机酸或无机酸的催化剂。
2.根据权利要求1的组合物，其特征在于R1、R2、R3和/或R′1、R′2、
R′3至少两两相同。
3.根据权利要求1或2的组合物，其特征在于，所述无机填料选自
SiO2、TiO2、ZnO、Al2O3、BaSO4、CeO2、ZrO2或这些填料的混合物。
4.根据权利要求1-3中至少一项的组合物，其特征在于，所述无机
填料的中值粒度d50％为10-200nm。
5.根据权利要求1-4中至少一项的组合物，其特征在于，所述组分
c)选自通式CnH2n+1OH的醇或这些醇的混合物，其中n＝1-4，或选自
酮或这些酮的混合物，所述酮选自丙酮和甲基乙基酮。
6.根据权利要求5的组合物，其特征在于，所述组分c)选自乙醇、
1-丙醇、2-丙醇或这些醇的混合物。
7.根据权利要求1-6中至少一项的组合物，其特征在于，所述组分
e)选自硝酸水溶液。
8.根据权利要求1-7中至少一项的组合物，其特征在于，所述组合
物包含额外的组分
a3)其是至少一种下面的额外的硅烷的反应产物
其中Y(3)选自氟、氟烷基、甲基丙烯酰基、乙烯基、巯基，和
R″1、R″2、R″3＝具有1-6个碳原子的相同的或不同的烷基基团。
9.一种在聚合物表面制备表面涂层的方法，其特征在于，根据权利
要求1-8中至少一项的组合物通过浸涂、铺展、刀涂、刷涂、辊滚、
滚筒涂覆或喷涂被施加在聚合物的表面上并固化在其上。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，向该组合物混入下列组
分
a1)按重量计算5％-40％的量，和
a2)按重量计算5％-50％的量，和
b)按重量计算2％-20％的量，和
c)按重量计算20％-60％的量，和
d)按重量计算0.5％-5％的量，和
e)按重量计算0.02％-0.5％的量，
上述数量数据在所有情况下均基于所述组合物，前提是重量分数的
总和为100％。
11.根据权利要求9或10的方法，其特征在于，向所述组合物以
1:3-3:1的摩尔比混入组分a1)和a2)。
12.根据权利要求9-11中至少一项的方法，其特征在于，向所述
组合物以重量计算0.5％-10％的量混入组分a3)，上述数量数据基于
组合物，前提是组分a1)、a2)、a3)和b)至e)的重量分数的总和
为100％。
13.根据权利要求9-12中至少一项的方法，其特征在于，向所述
组合物混入下列作为额外的组分，
f)漆料粘合剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：H伯根特，L乌尔里克，MT威尔克斯，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]