组合物、制备组合物的方法以及制品技术

本发明专利技术公开了一种具有6或更小的pH的组合物，所述组合物包含分散于水性连续液相中的复合粒子。每个复合粒子包含由二氧化硅外壳包围的非阳离子聚合物核，所述二氧化硅外壳基本上由具有3.2纳米或更小的平均粒径的二氧化硅粒子组成。所述组合物中的所述二氧化硅的总量与总聚合物的重量比在0.2至2.2的范围内。所述组合物可用于制备各种制品。还公开了一种用于制备所述组合物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】组合物、制备组合物的方法以及制品
本公开广义地涉及可用于涂覆基底的组合物、制备它们的方法和由此制备的制品。
技术介绍
研究者已付出了许多努力去开发可施加至基底以提供具有所需特性的有益保护层或功能层的组合物，该所需特性诸如为易于清洁、防污、抗反射等中的一种或多种。开发用于此类应用的许多组合物依赖于材料(例如，挥发性有机溶剂)，该材料可能存在环境问题和/或涉及复杂的施加过程。另外，与货架期不长相关的问题持续困扰着此类组合物的产品开发人员。就包括光必须透过的透明材料(例如，玻璃或塑料)的窗户的制品而言，对透射通过透明片材的入射光的任何反射或阻挡通常是不可取的。在此类制品组装期间，来自用于制品制造的粘合剂和/或密封剂的残余物可积聚在窗户上，从而导致通过窗户的透光率减小。因此，期望窗户被制成耐久的、抗反射的、防污/防垢(抗污)且易于清洁的。
技术实现思路
有利地，根据本公开的组合物提供在施加至具有硬质表面的基底时长期持久可用水平的可清洁性、抗污性、耐久性和/或抗反射特性。在一个优选的实施方案中，基底包括光伏电池。此外，组合物可被配制成含有极少或不含挥发性有机溶剂，通常易于施加，并且可表现出延长的架藏稳定性。在一个方面，本公开提供了一种组合物，该组合物包含：水性连续液相；以及分散于水性连续液相中的复合粒子，每个复合粒子包含非阳离子聚合物核，该非阳离子聚合物核由设置在聚合物核上的二氧化硅外壳包围，其中外壳基本上由具有3.2纳米(nm)或更小的平均粒径的二氧化硅粒子组成，并且其中聚合物核包含至少一种聚合物，其中组合物中的二氧化硅的总量与至少一种聚合物的总量的重量比在0.2至2.2的范围内，并且其中组合物具有6或更小的pH。根据本公开的组合物是可用的；例如，用于制备涂覆的制品。因此，在另一个方面，本公开提供了一种制备制品的方法，该方法包括将根据本公开的组合物施加至基底的表面，以及至少部分地干燥组合物。在另一个方面，本公开提供了通过该方法制备的制品。在另一个方面，本公开提供了一种制备组合物的方法，该方法包括以下步骤：a)提供包含二氧化硅粒子和聚合物粒子的水性分散体以提供具有大于7的pH值的碱性分散体；以及b)逐渐酸化碱性分散体，使得大部分的聚合物粒子转化为复合粒子，从而提供复合粒子分散体，每个复合粒子包含由外壳包围的非阳离子聚合物核，该外壳基本上由设置在聚合物核上的二氧化硅粒子组成，其中聚合物核包含至少一种聚合物，其中二氧化硅粒子具有3.2纳米或更小的平均粒径，并且其中组合物中的二氧化硅粒子的总量与组合物中的至少一种聚合物的总量的重量比在0.2至2.2的范围内。如本文所用：术语“水性”意指含有至少5重量％的水；术语“聚氨酯”包括具有至少一个聚氨酯链段的任何聚合物材料；以及术语“聚氨酯链段”是指通过有机基团连接的至少两个氨基甲酸酯和/或脲基团。在考虑具体实施方式以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。附图说明图1为根据本公开制备的制品100的示意性侧视图。应当理解，本领域的技术人员可以设计出许多落入本公开原理的范围内及符合本公开原理的实质的其它修改形式和实施方案。具体实施方式根据本公开的组合物包含具有复合粒子分散于其中的水性连续液相。水性连续液相优选地包含至少5重量％的水；例如，水性连续液相可包含至少50重量％、60重量％、70重量％、80重量％、或90重量％、或更多的水。尽管水性连续液相优选地基本上不含(即含有基于水性连续液相的总重量计小于10重量％的)有机溶剂，尤其是挥发性有机溶剂，如果需要，有机溶剂可任选地以少量被包含。如果存在，所用量的有机溶剂应优选地为水混溶性的，或至少水溶性的，但这不是一个必要条件。有机溶剂的示例包括丙酮和较低分子量的醚和/或醇，诸如甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、丙三醇、乙二醇、三甘醇、丙二醇、乙二醇单甲醚或乙二醇单乙醚或者丙二醇单甲醚或丙二醇单乙醚、二乙二醇甲醚或二乙二醇乙醚或者二丙二醇甲醚或二丙二醇乙醚、乙二醇二甲醚或丙二醇二甲醚、和三乙二醇单甲醚或三乙二醇单乙醚或者三丙二醇单甲醚或三丙二醇单乙醚、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇以及乙酸甲酯。应该认识到，一些有机溶剂(例如，乙醇或甲醇)将通常在有机硅酸酯水解期间原位生成。这种量不被前述段落中的术语“加入的溶剂”包括。一般来讲，如果需要，可除去的这种量小于10重量％，优选地小于7重量％。复合粒子中的每个包含非阳离子聚合物核，该非阳离子聚合物核由设置在聚合物核上的二氧化硅外壳包围。如本文所用，术语“外壳”是指设置在聚合物核的表面上并覆盖(例如，密集覆盖)聚合物核的表面的二氧化硅粒子的聚集体。在一些优选的实施方案中，二氧化硅粒子是无孔且球形的；然而，这不是一个必要条件。二氧化硅粒子可任选地在组合物中彼此共价键合，但这通常不是优选的。然而，一旦施加至基底并干燥，优选二氧化硅粒子就形成共价键，该共价键将其彼此连接(例如，通过酸烧结)并且任选地连接到基底。所谓术语“非阳离子聚合物核”，是指核不含具有永久性带正电荷基团的聚合物，诸如例如四烷基铵、吡啶鎓、胍鎓或季鏻鎓。容易在水中解离的质子化基团(例如，响应于pH)可包含在聚合物核中；然而，在许多实施方案中，其不被包含在聚合物核中。聚合物核包含至少一种聚合物。聚合物核可包含任何非阳离子聚合物，通常包含可作为胶乳(更通常地作为碱性pH稳定的胶乳)制备的聚合物。通常，聚合物核包含一种或多种水不溶性聚合物，但这不是一个必要条件。示例性的聚合物包括丙烯酸类聚合物、苯乙烯类聚合物、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物、聚乙酸乙烯酯、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚氨酯(包括氨基甲酸酯-丙烯酸类聚合物)、聚酯和聚酰胺。优选地，聚合物为成膜性聚合物。聚合物可为热固性或热塑性的。优选地，在聚氨酯或氨基甲酸酯-丙烯酸类聚合物(其通常具有聚氨酯和聚丙烯酸类链段)的情况下，聚合物包含聚氨酯链段。合适的聚合物胶乳及其制备方法是本领域公知的，并且许多可商购获得。通常，在聚合物胶乳中的粒子的形状基本上为球形，但这不是一个必要条件。可商购获得的聚合物胶乳的示例包括以NEOCRYLA612和NEOCRYLA1049购自马萨诸塞州威尔明顿的帝斯曼利康树脂公司(DSMNeoresins，Wilmington，Massachusetts)的丙烯酸类乳液聚合物，以及购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany，Saint.Paul，Minnesota)的3MFASTTACK1000NF丙烯酸类乳液；以NEOREZR-960、NEOREZR-966、NEOREZR-967、NEOREZR-9036和NEOREZR-9699购自马萨诸塞州威尔明顿的帝斯曼利康树脂公司(DSMNeoresins，Wilmington，Massachusetts)的水性脂族聚氨酯乳液。以ESSENTIALCC4520、ESSENTIALCC4560、ESSENTIALR4100和ESSENTIALR4188购自威斯康星州默顿的基础工业公司(EssentialIndustries，Inc.，Merton，Wisconsin)的水性阴离子型聚氨酯分散体；以SANCURE843、SANCURE898和SANCURE12929购自俄亥俄州克利夫兰的路博润公司(Lubrizol，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合物，所述组合物包含：水性连续液相；以及分散于所述水性连续液相中的复合粒子，每个复合粒子包含非阳离子聚合物核，所述非阳离子聚合物核由设置在所述聚合物核上的二氧化硅外壳包围，其中所述外壳基本上由具有3.2纳米或更小的平均粒径的二氧化硅粒子组成，并且其中所述聚合物核包含至少一种聚合物，其中所述组合物中的所述二氧化硅的总量与所述至少一种聚合物的总量的重量比在0.2至2.2的范围内，并且其中所述组合物具有6或更小的pH。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种组合物，所述组合物包含：水性连续液相；以及分散于所述水性连续液相中的复合粒子，每个复合粒子包含非阳离子聚合物核，所述非阳离子聚合物核由设置在所述聚合物核上的二氧化硅外壳包围，其中所述外壳基本上由具有3.2纳米或更小的平均粒径的二氧化硅粒子组成，并且其中所述聚合物核包含至少一种聚合物，其中所述组合物中的所述二氧化硅的总量与所述至少一种聚合物的总量的重量比在0.2至2.2的范围内，并且其中所述组合物具有6或更小的pH。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物中的所述二氧化硅的总量与所述至少一种聚合物的总量的重量比在0.4至2.0的范围内。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述组合物还包含有机正硅酸酯或其部分水解的低聚物中的至少一种。4.根据权利要求1至3所述的组合物，其中所述组合物还包含水溶性聚合物。5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述组合物还包含1重量％至10重量％的由下式表示的可水解硅烷：R1Si(OR2)3其中R1表示一价有机基团；并且每个R2独立地表示H、具有1至4个碳原子的烷基基团、或具有1至4个碳原子的酰基基团。6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中所述组合物还包含具有至少+2的电荷的至少一种金属阳离子。7.一种制备制品的方法，所述方法包括将权利要求1至6中任一项所述的组合物施加至基底的表面，以及至少部分地干燥所述组合物。8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括将至少部分地经干燥的组合物加热至足以烧尽所述复合粒子中的至少一部分的所述聚合物核的温度，从而留下对应的中空二氧化硅外壳。9.根据权利要求7所述的方法，其中所述基底选自透镜、滤光器、挡风玻璃、电子照明显示器和太阳能电池板。10.一种制品，所述制品通...

【专利技术属性】
技术研发人员：景乃勇，蒋轩，吴书鹏，喻志刚，刘家丰，熊明娜，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US