透明的疏水性混合氧化物涂料和方法技术

疏水涂料和将这种涂料涂覆到基材表面的方法。该方法包括将涂料组合物涂覆到表面，并在约300℃至约600℃的固化温度下加热被涂覆的表面约2小时至约48小时的时间。通过选自流动、浸渍和喷涂的涂覆方法将涂料组合物涂覆到表面。涂料组合物包含钇化合物、选自铈化合物和氧化钇纳米颗粒的分散体的添加剂、水溶性聚合物、和去离子水与水溶性醇的溶剂溶液。

Transparent Hydrophobic Mixed Oxide Coatings and Methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】透明的疏水性混合氧化物涂料和方法相关申请的交叉参考本申请是2017年8月18日提交的美国专利申请号15/681,140的部分延续案，并且是2016年8月19日提交的美国专利申请号15/242,372的部分延续案，其通过引用以其全部内容并入本文。
本专利技术总体上涉及透明的疏水涂料，并且更具体地，涉及包含稀土氧化物的疏水涂料和将这种涂料涂覆(施加，applying)到基材(基底材料，substrate)(诸如玻璃)的表面的方法。
技术介绍
控制表面的润湿性已成为科学研究的主题。大多数现有的疏水表面依赖于低表面能聚合物，如氟烷基硅烷(fluoroalkylsilane)，或低长度尺度(标度，scale)的图案化粗糙度。两种策略都有明显的缺点。例如，氟化聚合物缺乏耐磨性并且容易被紫外光降解。类似地，高粗糙度涂料通常易碎并且较差地适合恶劣环境。此外，这些涂料通常依赖于不易被规模化的复杂制造技术。飞机、汽车和其他透明性应用提供了另外的挑战。对于这些应用，疏水涂料应保持高的硬度、光学透明性以及耐酸和耐碱侵蚀性。此外，由于这些应用通常涉及热回火玻璃和化学回火玻璃(thermallyandchemicallytemperedglass)，所述回火玻璃在500℃或更高的温度下迅速失去其强度，期望具有固化温度在玻璃基材熔化或去回火(de-tempering)的安全限度内的涂料配制物。应当理解，需要一种应用具有环境上稳健的疏水性的改进疏水涂料的可规模化方法。改进的涂料应该对环境降解、机械磨损和重复应力具有稳健性，同时展现出固有的低表面能而无另外的表面图案化(patterning)。对于涉及例如透明的回火玻璃的应用，涂料应保持硬度、光学透明性以及耐酸和耐碱侵蚀性，同时具有在玻璃基材熔化或去回火的安全限度内的固化温度。本专利技术满足了这些需求并提供了进一步的相关优点。
技术实现思路
本专利技术体现在疏水涂料和将疏水涂料涂覆到基材表面的方法中。在一个实施方式中，该方法包括将涂料组合物涂覆到表面并在约300℃至约600℃的固化温度下加热被涂覆的表面约2小时至约48小时的时间。通过选自流动、浸渍和喷涂的涂覆方法将涂料组合物涂覆到表面。涂料组合物包含钇化合物、选自铈化合物和氧化钇纳米颗粒的分散体的添加剂、水溶性聚合物、以及去离子水与水溶性醇的溶剂溶液。每个特征或概念都是独立的，但可以与本申请中公开的任何其他特征或概念相结合。在一个实施方式中，基材是玻璃。在另一个实施方式中，对玻璃进行回火，并且可以进行热回火和化学回火两者。在进一步的实施方式中，玻璃可以是透明的。在又另一个实施方式中，基材是透明回火玻璃。每个特征或概念都是独立的，但可以与本申请中公开的任何其他特征或概念相结合。在一个实施方式中，固化温度是约450℃至约500℃。在另一个实施方式中，时间可以是约12小时至约24小时。在进一步的实施方式中，固化温度是约450℃，并且时间是约24小时。在更详细的实施方式中，方法进一步包括在加热之前允许基材的表面上的涂料组合物干燥的步骤。在可选的实施方式中，方法包括在加热之前干燥基材的表面上的涂料组合物的步骤。在又另一个实施方式中，加热步骤可包括以一种或多种变温速率(斜坡速率、缓变率，ramprates)从起始温度变温至固化温度。每个特征或概念都是独立的，但可以与本申请中公开的任何其他特征或概念相结合。在一个实施方式中，钇化合物选自乙酸钇、碳酸钇、氯化钇、氟化钇、氢氧化钇、金属钇、硝酸钇、草酸钇和硫酸钇。在进一步的实施方式中，钇化合物是乙酸钇。每个特征或概念都是独立的，但可以与本申请中公开的任何其他特征或概念相结合。在一个实施方式中，添加剂是铈化合物。在另外的实施方式中，铈化合物是铈化合物和乙酸钇的重量的约18％至约32％。在进一步的实施方式中，铈化合物是铈化合物和乙酸钇的重量的约26％。在另一个实施方式中，铈化合物是涂料组合物的重量的约0.3％至约0.6％。在进一步的实施方式中，铈化合物是涂料组合物的重量的约0.4％至约0.5％。在一个实施方式中，铈化合物是水溶性的。在另一个实施方式中，铈化合物选自溴化铈、氯化铈和硝酸铈。在进一步的实施方式中，铈化合物是微溶于水的(难溶于水的，sparinglywater-soluble)。在又另一个实施方式中，铈化合物选自乙酸铈和硫酸铈。每个特征或概念都是独立的，但可以与本申请中公开的任何其他特征或概念相结合。在一个实施方式中，添加剂是氧化钇纳米颗粒的分散体。在另外的实施方式中，氧化钇纳米颗粒的分散体是涂料组合物的重量的约0.1％至约5％。在进一步的实施方式中，氧化钇纳米颗粒的分散体是涂料组合物的重量的约0.5％至约1％。在一个实施方式中，固化温度是约300℃至约500℃。在进一步的实施方式中，固化温度是约300℃至约400℃。在一个实施方式中，固化时间可以是约2小时至约5小时。在进一步的实施方式中，固化时间可以是约2小时至约4小时。在进一步优选的实施方式中，固化温度可以是约300℃，并且时间可以是约2小时。每个特征或概念都是独立的，但可以与本申请中公开的任何其他特征或概念相结合。在一个实施方式中，水溶性聚合物选自聚(n-乙烯基吡咯烷酮)(poly(n-vinylpyrrolidone))、聚(乙烯胺)盐酸盐、聚甲基丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚(环氧乙烷-b-氧化丙烯)(poly(ethyleneoxide-b-propyleneoxide))、聚(甲基丙烯酸)、聚(环氧乙烷)、聚(n-异丙基丙烯酰胺)(poly(n-iso-propylacrylamide))和聚(2-乙烯基吡啶)。在另一个实施方式中，水溶性聚合物是聚乙烯醇。在又另一个实施方式中，水溶性聚合物是涂料组合物的重量的约1％至约10％。在进一步的实施方式中，水溶性聚合物是涂料组合物的重量的约1％至约5％。每个特征或概念都是独立的，但可以与本申请中公开的任何其他特征或概念相结合。在一个实施方式中，水溶性醇选自异丙醇、甲醇、乙醇、丙醇和丁醇。在另一个实施方式中，水溶性醇是异丙醇。在进一步的实施方式中，去离子水和水溶性醇以约2：1的比存在于溶剂溶液中。每个特征或概念都是独立的，但可以与本申请中公开的任何其他特征或概念相结合。更详细的实例体现在将疏水涂料涂覆到玻璃表面的方法中。在一个实施方式中，该方法包括将涂料组合物涂覆到表面并在约450℃至约600℃的固化温度下加热被涂覆的表面约12小时至约48小时的时间。通过选自流动、浸渍和喷涂的涂覆方法将涂料组合物涂覆到表面。涂料组合物包含钇化合物、铈化合物、水溶性聚合物、以及去离子水与水溶性醇的溶剂溶液。铈化合物是涂料组合物的重量的约0.3％至约0.6％，水溶性聚合物是涂料组合物的重量的约1％至约5％；以及去离子水与水溶性醇以约2：1的比存在于溶剂溶液中。每个特征或概念都是独立的，但可以与本申请中公开的任何其他特征或概念相结合。在其他实施方式中，钇化合物选自乙酸钇、碳酸钇、氯化钇、氟化钇、氢氧化钇、金属钇、硝酸钇、草酸钇和硫酸钇；铈化合物选自乙酸铈、溴化铈、氯化铈、硝酸铈和硫酸铈；水溶性聚合物选自聚(n-乙烯基吡咯烷酮)、聚(乙烯胺)盐酸盐、聚甲基丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚(环氧乙烷-b-氧化丙烯)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将疏水涂料涂覆到基材的表面的方法，所述方法包括以下步骤：通过选自流动、浸渍和喷涂的涂覆方法将涂料组合物涂覆到所述表面；和在约300℃至约600℃的固化温度下加热被涂覆的所述表面约2小时至约48小时的时间；并且其中所述涂料组合物包含：钇化合物，添加剂，所述添加剂选自铈化合物和氧化钇纳米颗粒的分散体，水溶性聚合物，和去离子水与水溶性醇的溶剂溶液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.19 US 15/242,3721.一种将疏水涂料涂覆到基材的表面的方法，所述方法包括以下步骤：通过选自流动、浸渍和喷涂的涂覆方法将涂料组合物涂覆到所述表面；和在约300℃至约600℃的固化温度下加热被涂覆的所述表面约2小时至约48小时的时间；并且其中所述涂料组合物包含：钇化合物，添加剂，所述添加剂选自铈化合物和氧化钇纳米颗粒的分散体，水溶性聚合物，和去离子水与水溶性醇的溶剂溶液。2.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述基材是玻璃。3.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述水溶性聚合物选自聚(n-乙烯基吡咯烷酮)、聚(乙烯胺)盐酸盐、聚甲基丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚(环氧乙烷-b-氧化丙烯)、聚(甲基丙烯酸)、聚(环氧乙烷)、聚(n-异丙基丙烯酰胺)和聚(2-乙烯基吡啶)。4.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述水溶性聚合物是聚乙烯醇。5.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述水溶性聚合物是所述涂料组合物的重量的约1％至约5％。6.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述水溶性醇选自异丙醇、甲醇、乙醇、丙醇和丁醇。7.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述水溶性醇是异丙醇。8.前述权利要求中任一项所述的方法，其中去离子水和水溶性醇以约2：1的比存在于所述溶剂溶液中。9.前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括在加热之前干燥所述基材的表面上的所述涂料组合物的步骤。10.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述加热步骤包括以一个或多个变温速率从起始温度变温至所述固化温度。11.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述钇化合物选自乙酸钇、碳酸钇、氯化钇、氟化钇、氢氧化钇、金属钇、硝酸钇、草酸钇和硫酸钇。12.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述钇化合物是乙酸钇。13.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述固化温度是约300℃至约500℃。14.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述固化温度是约300℃至约400℃。15.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述时间是约2小时至约24小时。16.前述权利要求中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·蒙克，C·兰金，
申请(专利权)人：吉凯恩航空透明系统有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US