粘附促进剂及其用途制造技术

本公开以示例性具体例的方式涉及包含粘附促进剂的涂覆组合物以及包含所述组合物的制品。

Adhesion promoter and its application

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粘附促进剂及其用途基于35U.S.C.119，本申请主张1)2017年8月24日提交的美国专利临时申请62/549,764和2)2018年8月19日提交的美国专利临时申请62/____(快递邮件标签号EF079262694US)的优先权，两者均通过引用而以其整体并入本文。
本公开以示例性具体例的方式涉及包含粘附促进剂的涂覆组合物以及包含所述组合物的制品。
技术介绍
具有经处理的表面层的基板用于多个领域中。例如，在运输工业诸如汽车、轮船、航空器等中，所希望的是，外部部件的表面诸如外面板、窗玻璃、后视镜或镜玻璃或者内部部件诸如显示器表面材料、仪器面板或其它制品易于清洁并且维持其表面完整性。在电子工业中，经处理的表面被用于移动电话、电子装置显示器等中。在建筑构造和家居设计工业中，经处理的表面被用在窗、门、装饰面板、家具和家用电器诸如冰箱、烤箱、集成炉灶等上。在零售细分市场中，经处理的表面见于运动服、鞋等中。在所有上述示例性工业中，对于经处理的表面的需求已经导致研发某些技术来辅助保护制品或组分的表面。例如，对于玻璃表面，已经研发了多种作为粘附促进剂的有机硅化合物。可商购的有机硅粘附促进剂的示例包括但不限于，乙烯基三烷氧基硅烷诸如乙烯基三甲氧基硅烷(又名Z-6300)、胺基官能化的三烷氧基硅烷诸如(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷(又名Z-6011)、丙烯酰氧基三烷氧基硅烷诸如(3-丙烯酰氧基丙基)三甲氧基硅烷和甲基丙烯酸3-(三甲氧基硅基)丙酯(又名OFS-6030)、环氧官能化的三烷氧基硅烷诸如(3-脱水甘油基氧丙基)三甲氧基硅烷(又名OFS-6040)、烷基三烷氧基硅烷诸如辛基三甲氧基硅烷(又名OFS-6341)等。此类有机硅化合物可用于例如橡胶化合物和塑料中以提供无机表面诸如黏土、玻璃等之间的偶联，以及用于有机橡胶或玻璃中以改善图涂层诸如聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂等与玻璃和金属表面的粘附，作为颜料处理剂，作为粘附促进剂用于放射固化的、水性和溶剂性涂料中，以及用于多种其它应用中。使用有机硅烷技术来创建高性能底漆的一个示例是将富锌底漆用于铁基板的电化学保护中。将四乙氧基硅烷(TEOS)的水解物与锌金属粉组合。已经发现，原硅酸烷基酯的酯交换作用改善溶剂稳定性。另选地，一些表面处理应用已经施加基于异氰酸酯的粘合剂用于粘结玻璃、木材、复合物、橡胶、皮革等。异氰酸酯化合物通常分为芳香族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯。通常，芳香族异氰酸酯具有比脂肪族异氰酸酯更强的反应性，通常为后者的约2至10倍之间。可商购的异氰酸酯化学品的示例是亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HD1)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDT)等。这些化合物可作为涂料、粘合剂、密封剂和弹性体用于诸如油漆、胶水和耐候性材料的项目中。所希望的将是，具有可提供增强的基板与外涂层间的粘附的涂料。尤其希望的将是，具有具备光学透明特征、耐化学特征、机械耐久特征的涂料。
技术实现思路
我们现在提供新的有机硅烷组合物，其可作为粘附促进剂(例如，当作为涂层施加时)用于基板诸如塑料、聚合物材料、玻璃材料、陶瓷、玻璃-陶瓷等。本公开也涉及用于基板诸如玻璃材料、陶瓷、玻璃-陶瓷灯的有机和无机混成粘附促进剂。优选的组合物可提供增强的基板与外涂层间的粘附，并且具有基本上光学透明特征、耐化学特征、机械耐久特征、和自我修复特征。我们也提供经涂覆的基板，其适当地包括：a)基板；b)位于该基板上的如本文所公开的有机硅烷涂覆组合物；以及c)与该涂覆组合物相关的外涂层(饰面)组合物。此类外涂层组合物的一种或多种组分可合适地共价链接到下方有机硅烷组合物的一种或多种组分，并且层与层之间可存在很小的共价附接或不存在共价附接。在典型的具体例中，外涂层组合物将直接施加到有机硅烷组合物的涂层上，但一层或多层其它材料层也可按需要适当地夹在有机硅烷涂覆组合物层与作为饰面的外涂层组合物层之间。在第一方面，用于本专利技术组合物中的优选的有机硅烷聚合物可适当地获自或者获自一种或多种烷氧基-硅烷试剂；并且构成直链或支链结构。在这一方面，有机硅烷聚合物可适当地不包括环状成分诸如多面体Si-O基团。在一些具体例中，一种或多种有机硅烷聚合物具有约1000或更大的重均分子量。在另外的具体例中，一种或多种有机硅烷聚合物适当地具有约2000或更大的重均分子量，或约4000或更大的重均分子量。在优选的方面，一种或多种有机硅烷聚合物具有约8或更小的多分散度，包括约2至8或9，或者2或3至5、6、7、8或9。在一些具体例中，一种或多种有机硅烷聚合物可适当地从TEOS类型试剂获得。优选地，一种或多种有机硅烷聚合物可从一种或多种双(烷氧基硅基)试剂和/或叁(烷氧基硅基)试剂获得。在一些优选的具体例中，一种或多种有机硅烷结合物可包括具有下式(I)的单元：其中，在式(I)中：每个R是相同或不同的，并且可以是氢或非氢取代基；L1是链接基；以及y是正整数。在另外优选的具体例中，一种或多种有机硅烷结合物可包括具有下式(II)的单元：其中，在式(II)中：每个R是相同或不同的，并且可以是氢或非氢取代基；每个L1是相同或不同的链接基；以及y和z是相同或不同的，并且各自是正整数。在第二方面，一种或多种有机硅烷聚合物可包含环状结构或部分，尤其是一种或多种多面体结构。在这第二方面的特定具体例中，有机硅烷聚合物可包括具有下式(III)、(IV)和/或(y)的单元：其中在那些式(III)、(IV)和(V)中，R1、R2、R3、m、n、p、q、r、r1和r2如本文中定义。也提供包含至少一个经处理或涂覆的表面的制品，其中所述经处理或涂覆的表面包含：包含至少一种粘附促进剂和任选的一种或多种其它粘附促进剂的粘附层，以及共价附接到所述粘附层的外涂层。在另一方面，提供用于制备经涂覆的基板的方法，所述方法包括：a.用粘附促进剂涂覆基板的表面以提供粘合剂层，所述粘附促进剂包含至少一种粘附促进剂和任选地一种或多种其它粘附促进剂；以及b.令所述基板上的所述粘合剂层与外涂层接触。在具体的方面，提供用于制备经涂覆的基板的方法，所述方法包括获得涂覆在基板上的可水解基团系留(group-tethered)型粘附促进剂，所述方法包括：a)通过令基板的表面与选自Ar、He、N2、O2或H2O所组成组的气体的等离子体或它们的混合物的等离子体接触而活化该表面；b)用粘附促进剂涂覆基板表面以提供粘合剂层，所述粘附促进剂包含至少一种粘附促进剂以及任选地一种或多种其它粘附促进剂；以及c)令所述基板上的所述粘合剂层与外涂层接触。本专利技术的其它方面在后文中公开。附图说明附图公开示例性具体例或测试结果，其中：图1是显示有机硅烷的水解、缩合以及粘结到无机基板的机理的示意图。R和X是官能团和可水解基团。图2是显示从异氰酸酯和多元醇形成聚氨酯链接的机理的示意图。示例性说明的方法是TDI与聚环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涂覆的基板，所述基板包含：/na)基板；/nb)处于所述基板上的涂覆组合物，所述涂覆组合物包含一种或多种有机硅烷聚合物，所述有机硅烷聚合物：/n1)可从一种或多种烷氧基-硅烷试剂获得；并且/n2)包含直链或支链结构；以及/nc)与所述涂覆组合物相关的外涂层组合物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170824 US 62/549,764;20180819 US 62/765,2871.一种涂覆的基板，所述基板包含：
a)基板；
b)处于所述基板上的涂覆组合物，所述涂覆组合物包含一种或多种有机硅烷聚合物，所述有机硅烷聚合物：
1)可从一种或多种烷氧基-硅烷试剂获得；并且
2)包含直链或支链结构；以及
c)与所述涂覆组合物相关的外涂层组合物。


2.根据权利要求1所述的基板，其中所述一种或多种聚合物具有约1000或更大的重均分子量。


3.根据权利要求1所述的基板，其中所述一种或多种聚合物具有约2000或更大的重均分子量。


4.根据权利要求1所述的基板，其中所述一种或多种聚合物具有约4000或更大的重均分子量。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物具有约8或更小的多分散度。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物可从TEOS类型的试剂获得。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物可从一种或多种双(烷氧基硅基)和/或叁(烷氧基硅基)试剂获得。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物包含下式(I)的单元：



其中，在式(I)中：每个R是相同或不同的，并且可以是氢或非氢取代基；L1是链接基；以及y是正整数。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物包含下式(IA)的单元：



其中，在式(IA)中：每个R是相同或不同的，并且可以是氢或非氢取代基；L2是链接基；以及y是正整数。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物包含下式(IB)的单元：



其中，在式(IB)中：每个R是相同或不同的，并且可以是氢或非氢取代基；以及y是正整数。


11.根据权利要求1至10中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物包含下式(II)的单元：



其中，在式(II)中：每个R是相同或不同的，并且可以是氢或非氢取代基；每个L1是相同或不同的链接基；以及y和z是相同或不同的，并且各自是正整数。


12.根据权利要求1至11中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物包含下式(IIA)的单元：



其中，在式(IIA)中：每个R是相同或不同的，并且可以是氢或非氢取代基；每个X和X’是相同或不同的，并且可以是氢或非氢取代基；每个x是相同或不同的正整数；以及y和z是各自相同或不同的正整数。


13.根据权利要求1至12中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物包含下式(IIB)的单元：



其中，在式(IIB)中：每个R是相同或不同的，并且可以是氢或非氢取代基；每个x是相同或不同的正整数；以及y和z各自是相同或不同的正整数。


14.根据权利要求8至13中任一项所述的基板，其中每个R都不是氢。


15.根据权利要求8至13中任一项所述的基板，其中每个R是烷基。


16.根据权利要求8至13中任一项所述的基板，其中每个R是乙基。


17.根据权利要求1至16中任一项所述的基板，其中所述涂覆组合物包含独特的反应性组分。


18.根据权利要求17所述的基板，其中所述反应性组分包含丙烯酸羟酯化合物。


19.根据权利要求1至18中任一项所述的基板，其中所述一种或多种反应性有机硅烷不是氟取代的。


20.根据权利要求1至19中任一项所述的基板，其中所述涂层组合物至少基本上不含氟。


21.根据权利要求1至20中任一项所述的基板，其中所述涂层组合物不包含附加的溶剂组分。


22.一种涂覆的基板，所述基板包含：
a)基板；
b)处于所述基板上的涂覆组合物，所述涂覆组合物包含一种或多种有机硅烷聚合物；以及
c)与所述涂覆组合物相关的外涂层组合物，
其中所述一种或多种聚合物包含下式(III)、式(IV)和/或式(V)的单元：






其中在式(III)、式(IV)和式(V)中：
R1是长链烷基或长链氟化烷基；
R2和R3各自独立选自由以下所组成的组：C1-C15烷基、C2-C15烯基、-NCO、-CH(O)CH2、-NH2、-NHC1-C6烷基、-OC(O)NHC1-C6烷基、-OC(O)NH2、-P(O)(OC1-C6烷基)2、-C1-C6烷基Si(C1-C6烷基)3、-C1-C6烷基Si(C1-C6烷基)2(OC1-C6烷基)、-C1-C6烷基Si(C1-C6烷基)(OC1-C6烷基)2-C1-C6烷基Si(OC1-C6烷基)3、-Si(C1-C6烷基)2(OC1-C6烷基)、-Si(C1-C6烷基)(OC1-C6烷基)2和-Si(OC1-C6烷基)3，其中C1-C15烷基或C1-C6烷基中的一个或多个氢原子独立地任选经以下取代基取代：-OC(O)C1-C4烯基、-NCO、-(OC1-C4烷基)-CH(O)CH2、-CH(O)CH2、-NH2、-NHC1-C4烷基、-OC(O)NHC1-C4烷基、-OC(O)NH2、-P(O)(OC1-C4烷基)2、-Si(C1-C4烷基)2(OC1-C4烷基)、-Si(C1-C4烷基)(OC1-C4烷基)2或-Si(OC1-C4烷基)3；
m是0至7的整数；
n是0至7的整数；
p是0至6的整数；
q是0至6的整数；
r是0至6的整数；
r1是0至6的整数；
r2是0至6的整数；
其中n与m的和小于或等于7；并且p与q的和小于或等于6。


23.根据权利要求22所述的基板，其中R2是C1-C15烷基。


24.根据权利要求22或23所述的基板，其中R2是经-NCO取代的C1-C15烷基。


25.根据权利要求22至24中任一项所述的基板，其中R2是-CH2CH2CH2NCO。


26.一种提供经涂覆的基板的方法，所述方法包括：
a)将一层涂覆组合物施加到所述基板上，其中所述涂覆组合物包含一种或多种有机硅烷聚合物，所述有机硅烷聚合物：
1)可从一种或多种烷氧基-硅烷试剂获得；并且
2)包含直链或支链结构；以及
b)将外涂层组合物施加到所述涂覆组合物层上。


27.根据权利要求26所述的方法，其中所述一种或多种聚合物具有约1000或更大的重均分子量。


28.根据权利要求26或27所述的方法，还包括将顶部组合物施加到所述涂覆组合物层上。


29.根据权利要求26至28中任一项所述的方法，还包括硬化所施加的组合物涂覆层。


30.根据权利要求26至29中任一项所述的方法，其中所述一种或多种聚合物具有约8或更小的多分散度。


31.根据权利要求26至30中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物可从TEOS类型的试剂获得。


32.根据权利要求26至31中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物可从一种或多种双(烷氧基硅基)和/或叁(烷氧基硅基)试剂获得。


33.根据权利要求26至32中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物包含下式(I)的单元：



其中，在式(I)中：每个R是相同或不同的，并且可以是氢或非氢取代基；L1是链接基；以及y是正整数。


34.根据权利要求26至33中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物包含下式(IA)的单元：



其中，在式(IA)中：每个R是相同或不同的，并且可以是氢或非氢取代基；L2是链接基；以及y是正整数。


35.根据权利要求26至34中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物包含下式(IB)的单元：



其中，在式(IB)中：每个R是相同或不同的，并且可以是氢或非氢取代基；以及y是正整数。


36.根据权利要求26至35中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物包含下式(II)的单元：



其中，在式(II)中：每个R是相同或不同的，并且可以是氢或非氢取代基；每个L1是相同或不同的链接基；以及y和z是相同或不同的，并且各自是正整数。


37.根据权利要求26至36中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物包含下式(IIA)的单元：



其中，在式(IIA)中：每个R是相同或不同的，并且可以是氢或非氢取代基；每个X和X’是相同或不同的，并且可以是氢或非氢取代基；每个x是相同或不同的正整数；以及y和z是各自相同或不同的正整数。


38.根据权利要求26至37中任一项所述的基板，其中所述一种或多种聚合物包含下式(IIB)的单元：

【专利技术属性】
技术研发人员：B·J·张，E·阿尔特诺克，P·L·卡钦斯，
申请(专利权)人：NBD纳米技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US