本发明专利技术描述了涂料组合物，所述涂料组合物包含用以下物质官能化的二氧化硅纳米粒子：烯基硅烷、分散剂、以及包含含有至少一个羟基基团的聚环氧乙烷链段、至少一个硅烷以及任选的疏水基团的化合物。所述涂料组合物还包含至少两种多官能(甲基)丙烯酸酯单体。还描述了制品，所述制品包括置于基材上的干燥且固化的涂料组合物。所述制品表现出防雾特性并且常常还表现出机械耐久性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含官能化二氧化硅纳米粒子和多官能(甲基)丙烯酸酯单体的防雾涂料组合物
本公开涉及防雾涂料组合物。
技术介绍
如例如美国专利号7,008,979中所述，在高湿度和高温度条件下，或在存在较大温度和湿度差的界面边界处，发生雾的形成。已提出报导可降低表面“起雾”趋势的涂料(即防起雾涂料)。为防止该起雾，已知通过将亲水性试剂加入聚合物组合物中以赋予防雾特性，使用各种表面活性剂以向制品提供防雾特性。例如，已提出用于透明表面的防雾涂料组合物，该防雾涂料组合物包含三维交联的聚氨酯，其交联结构的开放域内设有游离的表面活性剂。通过使异氰酸酯与多官能多元醇反应，获得聚氨酯，随后使由此制备的聚氨酯与亲水性表面活性剂接触以使表面活性剂的分子扩散至涂料的内部，来制备涂料组合物。(参见例如授予Radisch等人的美国专利4,551,484和4,609,688。)然而，表面活性剂不经由化学反应进入聚氨酯中，而是物理设置在聚合结构内。因此，固化涂料易发生不可取的表面活性剂浸出和溶蚀，从而降低涂料组合物的防雾特性。相似地，授予Chen等人的EP0399441公开了一种防雾涂料组合物，其包含高度交联的丙烯酸涂料或包含纳米二氧化硅的硬质涂膜以及游离的表面活性剂。授予Ko等人的WO1997/043668公开了包括在基材表面上的涂料的制品，其中该涂料包含含氟聚合物和含氟化学表面活性剂。还已提出，使表面活性剂经由反应进入聚合物涂料组合物中，从而向涂料组合物赋予防雾特性。例如，已提出向聚氨酯中加入磺化“树脂”以制备具有各种特性(包括防雾特征)的涂料。所述树脂通过二醇或二胺与二羧酸酯反应，随后使双键磺化或使胺季化而制得。所述树脂旨在通过以首尾相连方式反应进入聚氨酯主链中而非作为侧基，来提高聚氨酯涂料的亲水特征和吸水性。以首尾相连方式反应而非保持侧接在聚氨酯链的末端的此类树脂不能提供亲水性基团与疏水性基团的明确划分，并且在该方面不能作为表面活性剂起作用，即它们不提供不同亲水性部分和疏水性部分之间的合作来减小界面张力。(参见例如授予Blair等人的美国专利3,822,238。)此外，授予Kato等人的US7,776,937公开了一种可光致固化的两部分涂料组合物，其包含多官能含丙烯酰的聚氨酯化合物和具有至少两个游离羟基基团的多官能丙烯酸酯。授予Chang等人的Langmuir，第28卷，第49期，第17193-17201页(2012年)公开了一种双层构造，其具有在底部作为支承层的有机-无机复合丙烯酸硬涂层，有机在支承层上含有丙烯酰基官能表面活性剂共聚物的防雾涂层。然而，这些组合物既不提供永久抗雾特性(即在反覆洗涤或在水中长时间浸泡后维持的抗雾特性)，也不在使用超过数小时时仍有效。
技术实现思路
尽管已描述各种防雾涂料，但工业上将发现可提供有机械强度的、防水且持续耐久防雾特性的替代性组合物的优点。在第一方面，提供一种涂料组合物，其包含用烯基硅烷、分散剂、以及包含聚环氧乙烷(聚羟基乙烯氧)链段的化合物官能化的二氧化硅纳米粒子，所述聚环氧乙烷链段含有至少一个羟基基团、至少一个硅烷、以及任选的疏水基团。涂料组合物还包含至少两种多官能(甲基)丙烯酸酯单体。在第二方面，提供一种涂料组合物，其包含两组官能化二氧化硅纳米粒子：第一多官能(甲基)丙烯酸酯单体、以及第二多官能(甲基)丙烯酸酯单体。第一组二氧化硅纳米粒子用分散剂以及包含聚环氧乙烷链段的化合物官能化，该聚环氧乙烷链段含有至少一个羟基基团、至少一个官能硅烷、以及任选的疏水基团。第二组二氧化硅纳米粒子用分散剂和烯基硅烷官能化。在第三方面，提供一种制品，其包含置于基材上的干燥且固化的涂料组合物。该涂料组合物为第一方面的或第二方面的。该制品表现出防雾特性并且常常还表现出机械耐久性。附图说明图1为根据本公开的示例性制品的剖视图。具体实施方式具有附接和/或接枝到聚合物上的高亲水基团或表面活性剂趋于导致聚合物表现出不佳的机械特性和防水性。纳米材料，尤其是一些无机纳米材料，为亲水性的，但是又是防水的。它们为高亲水或超亲水涂层的良好构件。然而，发现重大挑战在于在粒子之间以及粒子和粘合剂之间形成键和网络，从而提供涂层耐久性。本文描述的涂料组合物适于赋予防雾特征。在本文所述的涂料组合物的至少某些实施方案中，也赋予了机械耐久性。根据本公开的至少一个实施方案，提供了耐磨和/或光学透明的复合材料硬质涂膜。此类组合物可用于保护性涂层，尤其可用于在光学表面上具有足够机械强度且持续耐久的防雾涂层。耐久的涂料组合物一般包含至少两种多官能(甲基)丙烯酸单体和一组或多组二氧化硅纳米粒子，其中多个官能部分结合到纳米粒子表面上。官能部分包含一个或多个增容基团和烯烃或丙烯酸基团，它们用于形成聚合物网络。更具体地，二氧化硅纳米粒子的表面通常共价附接到一个或多个分散剂、硅烷官能化表面活性剂化合物和丙烯酸硅烷。为了实现防水、防磨损且持续耐久的防雾涂层性能，已发现表面活性剂部分应共价附接到二氧化硅纳米粒子的表面上。相比之下，非共价附接的游离表面活性剂已经显示导致所得涂层破裂、溶胀、并且变成层离的(尤其是浸泡在水中后)。涂料组合物为可UV固化的并且适用于诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚碳酸酯(PC)的基材，通常提供优异的防雾性能和强机械耐久性。该涂料可用于例如窗用膜和面罩。术语表术语“脂族基团”和“脂族部分”是指直链的、支链的、或环状的取代或未取代非极性烃，其具有4至20个碳原子。术语“丙烯酸”包括丙烯酸、甲基丙烯酸、这些酸的酯、或丙烯腈的任何聚合物或共聚物。术语“(甲基)丙烯酸酯”既指甲基丙烯酸酯又指丙烯酸酯。术语“多官能(甲基)丙烯酸酯单体”是指包含至少两个丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯基团的任何单体。术语“可水解基团”是指通过pH值为1到10的液体水和大气压的作用而容易地从所键合的原子上裂解或去除的基团。术语“疏水的”是指具有水不溶性的非极性部分的材料，诸如脂族基团。术语“亲水的”是指具有至少60重量％的水不溶性部分的材料。术语“链段”是指具有至少一个官能团的任何聚合物材料的主链的一部分。例如，聚(亚烷氧基)链段包含至少两个(例如，“多个”)亚烷氧基官能主链部分。术语“分散剂”是指具有至少一个亲水链段的化合物。术语“分子量”对于单体和化合物是指克/摩尔，其可简单地基于单体或化合物的化学式进行计算。术语“光学雾度”是指偏离法向大于4度的透射光与总透射光的比率。雾度值可例如用Haze-guardPlus雾度计(马里兰州银泉市毕克-加特纳公司(BYK-Gardiner,SilverSprings,Md.))按照ASTMD1003中所述的工序测量。术语“光透射值”是指一个百分比，其表示既不向着光源反射、也不被膜吸收的光为550nm波长的总入射光的百分比(射出光/光源×100)。术语“烷基”包括直链、支链和环状烷基基团并且包括未取代和取代的烷基基团两者。除非另外指明，否则烷基基团通常包含1至20个碳原子。如本文所用，“烷基”的示例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、异丁基、叔丁基、异丙基、正辛基、正庚基、乙基己基、环戊基、环己基、环庚基、金刚烷基和降冰片基等。除非另有说明，否则烷基基团可为一价或多价的。术语“杂烷基”包括具有一个或多个独立地选自S本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种涂料组合物，所述涂料组合物包含：A)多个用以下物质官能化的二氧化硅纳米粒子：i)包含含有至少一个羟基基团的聚(乙烯氧基)链段、至少一个官能硅烷以及任选的疏水基团的化合物，其中所述化合物具有500克/摩尔至25,000克/摩尔范围内的分子量，包括端值在内；ii)烯基硅烷；以及iii)分散剂；B)第一多官能(甲基)丙烯酸酯单体；以及C)第二多官能(甲基)丙烯酸酯单体。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种涂料组合物，所述涂料组合物包含：A)多个用以下物质官能化的二氧化硅纳米粒子：i)包含含有至少一个羟基基团的聚(乙烯氧基)链段、至少一个官能硅烷以及任选的疏水基团的化合物，其中所述化合物具有500克/摩尔至25,000克/摩尔范围内的分子量，包括端值在内；ii)烯基硅烷；以及iii)分散剂；B)第一多官能(甲基)丙烯酸酯单体；以及C)第二多官能(甲基)丙烯酸酯单体。2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述第一多官能(甲基)丙烯酸酯单体包括6至10的丙烯酸酯官能度，包括端值在内。3.根据权利要求1或权利要求2所述的涂料组合物，其中所述化合物包含聚环氧乙烷链段，所述聚环氧乙烷链段具有选自以下的至少一个基团：酚、丙氧基、酯、氨基多元醇、油、季铵、或它们的组合。4.根据权利要求1至3中任一项所述的涂料组合物，其中所述化合物包含乙氧基化酯。5.根据权利要求1至4中任一项所述的涂料组合物，其中所述化合物包含至少一个呋喃糖环和/或至少一个吡喃糖环，并且所述聚(乙烯氧基)链段为羟基封端的。6.根据权利要求1至5中任一项所述的涂料组合物，其中所述分散剂包含以下中的至少一种：聚环氧乙烷烷氧基硅烷、羟基羰基烷基三烷氧基硅烷、两性离子烷氧基硅烷、或丙烯酸烷氧基硅烷。7.根据权利要求1至6中任一项所述的涂料组合物，其中所述烯基硅烷包含甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酯。8.根据权利要求1至7中任一项所述的涂料组合物，其中在多个二氧化硅纳米粒子之上，所述化合物与组合的分散剂和烯基硅烷的覆盖率比为10:90至50:50，包括端值在内。9.根据权利要求1至8中任一项所述的涂料组合物，其中所述第一多官能(甲基)丙烯酸酯单体包含多官能脂族丙烯酸酯、多官能聚氨酯丙烯酸酯、多官能聚醚丙烯酸酯、多官能聚酯丙烯酸酯、多官能环氧丙烯酸酯、或它们的组合。10.根据权利要求1至...
【专利技术属性】
技术研发人员：景乃勇，田雪，盛小海，汪正军，盖扎亨·D·达姆蒂，喻志刚，
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
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