隐形指纹涂料及其形成方法技术

一种在基材上形成耐指纹涂料的方法，其包括通过暴露于等离子体来活化基材，然后在活化的基材上沉积烷基硅烷、POSS或其混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】隐形指纹涂料及其形成方法专利技术人：M·维斯张俸准E·阿尔蒂纳克相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2018年5月24日提交的美国临时专利申请号62/676,052的优先权，其公开内容通过引用以其整体并入。
在示例性实施例中，本公开涉及用于涂覆基材以使指纹隐形或几乎隐形涂料组合物。
技术介绍
人从面部和指尖自然产生皮脂(来自皮脂腺)和其他油类。人会将这种油类沉积在手机(或其他物品)显示屏上，诸如玻璃(或屏幕保护器，通常为高分子塑料)、玻璃陶瓷、金属氧化物、树脂玻璃等材料或表面。通常，这种油类是可见的，并且会降低在设备上看到的图像的质量，并会(与污垢、灰尘等一起)降低屏幕的美观。隐形指纹(“IFP”)涂料通常为亲油性涂料，其通过使油类沿屏幕表面扩散而使得油类隐形或几乎隐形。油类可与屏幕材料(例如，玻璃)的折射率匹配，使得光通过，从而看起来没有指纹。这些指纹可能仍然存在，人只是看不到它们(至少在没有仔细检查表面的情况下看不到)。表现出IFP特性的涂料和涂料材料可能需要足够的疏水性，以使水形成水珠并蒸发。如果涂料太亲水，则可能能够看到指纹。然而，如果涂料太疏水，则表面可能无法显示出足够的特性。相反，“耐指纹”(“AFP”)涂料为疏油性涂料，可以防潮，并可以使确实形成的指纹更容易清洁，但不会阻止指纹的形成或降低确实形成的指纹的显著性。IFP涂料以与AFP涂料不同的方式起作用。期望具有能够提供光学透明性、机械耐久性和隐形指纹特性的涂料。
技术实现思路
以下给出简化的概述以便提供对各种专利技术实施例的一些方面的基本理解。该概述不是本专利技术的广泛概述。其既不旨在标识本专利技术的关键或重要元素，也不旨在描述本专利技术的范围。以下概述仅以简化形式呈现本专利技术的一些概念，作为下面更详细描述的序言。在示例性实施例中，本公开涉及用于提供IFP涂料的组合物和制剂。本公开还涉及用于在基材上形成疏水性和亲油性涂料的方法，该基材诸如，但不限于，由玻璃材料、陶瓷或金属氧化物表面制成的基材。在一个示例性实施例中，公开了一种在基材上形成耐指纹涂料的方法，其包括(a)通过将该基材暴露于至少一种气体的等离子体来活化基材，该气体选自由惰性气体、N2、O2和前述气体中至少两种的混合物组成的组；以及(b)第二沉积步骤，其中沉积用于耐指纹涂料的制剂，该耐指纹涂料包括烷基硅烷、POSS或其混合物。在另一个示例性实施例中，一种用于耐指纹涂料的制剂包括烷基硅烷、POSS或其混合物，其在质子或非质子溶剂中制备，并且还包括碱水溶液或酸水溶液。在另一个示例性实施例中，公开了一种通过上述方法获得的基材，其包括在底漆第一层上的涂料，其中涂料包括碱水溶液或酸水溶液中的烷基硅烷、亲水性OH-POSS或其混合物的混合物。在另一个示例性实施例中，公开了一种用于提供隐形指纹涂料的组合物，其包括烷基硅烷、POSS或其混合物，其水接触角在70-90度的范围内，而二碘甲烷接触角在30-40度的范围内。在另一个示例性实施例中，公开了一种隐形指纹涂料材料，其包括至少一种烷基硅烷材料、羟基化POSS或其混合物，该涂料材料的水接触角在75-85度的范围内，而二碘甲烷接触角在30-40度的范围内。当结合所附权利要求书来阅读特定示例性实施例的以下详细描述时，其他特征将变得显而易见。附图说明附图公开了示例性实施例或测试结果，其中：图1A为放置在两片Gorilla钢化玻璃之间的指纹照片，其示出了两种基材：左边的基材为根据示例1涂覆的，而右边的基材是未涂覆的。图1B为图1A的照片的详细视图。图2为显示根据示例5涂覆的基材在用异丙醇擦拭之前和之后的耐化学性的图。图3为显示根据示例3涂覆的基材用水和二碘甲烷油的机械磨损测试结果的图。具体实施方式根据本公开的耐指纹基材可包括涂覆有耐指纹涂料的表面。说明性地，耐指纹基材可通过包括将耐指纹涂料制剂施加到基材表面上的方法形成。在一些实施例中，用于耐指纹涂料的制剂包括烷基硅烷、POSS或其混合物。如本文所述，耐指纹表面可具有小于约2的ΔE值，并为表面提供耐磨性。在示例性实施例中，基材可为玻璃屏幕(例如用于电子显示器的玻璃屏幕(诸如，但不限于，手机屏幕、计算机监视器、电视屏幕、触摸屏))、电器、抬头显示器、眼镜(例如，眼镜和太阳眼镜)、面罩(例如，电焊面罩)、内墙涂料等。在示例性实施例中，基材可用于电器设备和装饰表面处理领域，例如用于电器的装饰面板，诸如家用电气设备(冰箱门、烤箱门、陈列柜等)。基材可由玻璃(或屏幕保护器，通常为高分子塑料)、玻璃陶瓷、金属氧化物、树脂玻璃或其他材料制成。在一些实施例中，基材包括玻璃、玻璃陶瓷、金属氧化物或塑料。应当理解，在本公开中，术语“隐形”包含不可见的、隐形、几乎隐形或不显眼的(例如，除非表面被仔细检查才可见)。应当理解，“隐形性”在一定程度上还取决于光的折射以及人们观察表面的方式。从一些角度来看，指纹可能是隐形，而在其他角度其可能是可辨别的。术语“可湿性”是指极性或非极性液体粘附到基材上，形成不希望的膜的特性，以及基材保留各种灰尘或污垢、指纹、昆虫等的趋势。在一些实施例中，可能充满油的液体的存在在电子显示器中可能是关键的，特别是对于降低表面上的指纹的可见性而言。基材的润湿性能可分为疏水性/疏油性和亲水性/亲油性。疏水性/疏油性基材是指防油(包含有机液体)和防水基材。通常，对于十六烷，全憎表面的接触角大于约60度，对于平坦表面，全憎表面的接触角大于约90度。亲水/亲油基材意味着油和水被吸引到表面。这样，液体将容易地铺展在表面上并具有低接触角(小于约50度)。在获得隐形指纹涂料的一种方法中，可以优化水和油的接触角，使得所得到的液体铺展在表面上，并且表面上的液体与来自玻璃基材的折射率匹配。在这种情况下，光将穿过指纹并产生隐形指纹的可见效果。为了获得该接触角，已证实需要具有疏水性和亲油性的表面。在一种优化效果的方法中，发现水接触角可在约70-90度或约70-85度的范围内，而二碘甲烷接触角可在约20-40度或约25-40度的范围内。本文公开的一些组合物的特征为使用疏水性烷基硅烷、OH-POSS或其混合物。烷基硅烷提供疏水性，但其自身可以具有约110度的水接触角并且太疏水。因此，为了减小水和二碘甲烷接触角，在一些实施例中，需要添加剂；然而，该添加剂在掺入涂料中时应当提供润湿性和IFP特性，并且还能够与烷基硅烷形成涂料。因此，现有添加剂不太可能是足够的。在本文公开的一些示例性实施例中，OH-POSS被用作添加剂，因为其是亲水性的。在基材(诸如玻璃基材)上结合本文所述的隐形指纹涂料有多种益处。这种涂料可以允许水滴从竖直或倾斜表面滑落，并且仍然容易清洁。这种涂料的亲油性表面可允许指纹油铺展在表面上，并产生液膜而非珠状油。在示例性实施例中，疏水性和亲油性的组合调节至与水至少约70度或至少约80度并且与二碘甲烷小于约40度的特定接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐指纹基材，其通过包括以下的方法制备：/n将用于耐指纹涂料的制剂施加到基材的表面上，/n其中所述耐指纹表面具有的ΔE小于2。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180524 US 62/676,0521.一种耐指纹基材，其通过包括以下的方法制备：
将用于耐指纹涂料的制剂施加到基材的表面上，
其中所述耐指纹表面具有的ΔE小于2。


2.根据权利要求1所述的耐指纹基材，其中所述耐指纹表面具有小于约40°的初始油角以及大于约65°的初始水角。


3.根据权利要求2所述的耐指纹基材，其中所述用于耐指纹涂料的制剂包括下式的烷基硅烷：
(RA)3SiRB，
其中每个RA独立地为-OC1-C6烷基、-OC2-C6烯基或-OC2-C6炔基；
RB为C1-C20烷基、C2-C20烯基或C2-C20炔基；其中-OC1-C6烷基、-OC2-C6烯基、-OC2-C6炔基、C1-C20烷基、C2-C20烯基或C2-C20炔基中的每个氢原子独立地任选地被氘、卤素、-OH、-CN、-OR1、-CO2H、-C(O)OR1、-C(O)OC1-C20-PO3H2、-C(O)NH2、-C(O)NH(C1-C6烷基)、-C(O)N(C1-C6烷基)2、-SC1-C6烷基、-S(O)C1-C6烷基、-S(O)2C1-C6烷基、-S(O)NH(C1-C6烷基)、-S(O)2NH(C1-C6烷基)、-S(O)N(C1-C6烷基)2、-S(O)2N(C1-C6烷基)2、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(H)C1-C6烷基-NH2、-N(H)C1-C6烷基-Si(-OC1-C6烷基)3、-N(R1)C1-C6烷基-N(R1)C1-C6烷基-Si(-OC1-C6烷基)3、-N(H)C1-C6烷基-OC1-C6烷基-Si(-OC1-C6烷基)3、-N(H)C1-C6烷基-N(H)C1-C6烷基-NH2、-P(C1-C6烷基)2、-P(O)(C1-C6烷基)2、-PO3H2或-Si(-OC1-C6烷基)3取代；并且其中-N(H)C1-C6烷基-O-C1-C6烷基-Si(-OC1-C6烷基)3的C1-C6烷基中的每个氢原子任选地被羟基取代；以及
R1独立地为氘、C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C3-C6环烷基或-C1-C6烷基-O-C1-C6烷基，其中C1-C6烷基中的每个氢原子任选地被羟基取代。


4.根据权利要求3所述的耐指纹基材，其中RA为-OC1-C6烷基。


5.根据权利要求3所述的耐指纹基材，其中RB为C6-C20烷基或C10-C20烷基。


6.根据权利要求5所述的耐指纹基材，其中RB为C6-C20烷基或C10-C20烷基，并且C6-C20烷基或C10-C20中的每个氢原子独立地任选地被卤素、-OH、-CN、-OR1、-CO2H、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、-P(C1-C6烷基)2、-P(O)(C1-C6烷基)2或-PO3H2取代，其中R1独立地为氘或-C1-C6烷基-O-C1-C6烷基。


7.根据权利要求6所述的耐指纹基材，其中所述烷基硅烷选自由以下组成的组：(氯十一烷基)(三乙氧基)硅烷、(氯十一烷基)(三甲氧基)硅烷、(氯己基)(三乙氧基)硅烷、(氯己基)(三甲氧基)硅烷、11-(2-甲氧基乙氧基)十一烷基三甲氧基硅烷、(氨基十一烷基)(三乙氧基)硅烷、(氨基十一烷基)(三甲氧基)硅烷、(羟基癸基)(三乙氧基)硅烷、(羟基癸基)(三甲氧基)硅烷、(11-十一碳烯酸)(三乙氧基)硅烷、(羟基庚基)(三乙氧基)硅烷、(羟基十一烷基)(三乙氧基)硅烷以及(11-磷酸基十一烷基)(三乙氧基)硅烷。


8.根据权利要求1所述的耐指纹基材，其中所述烷基硅烷不包含氟。


9.根据权利要求1所述的耐指纹基材，其中所述用于耐指纹涂料的制剂包括下式的POSS：



其中R为-C1-C6烷基、-AE-O-BF-CG-O-DH或-O-Si(C1-C6烷基)3，其中A为C1-C6烷基，B为-C1-C6烷基-O-，C为C1-C6烷基，D为C1-C6烷基，O为氧，E、G和H中的每一个至少为1，并且F为5至12的整数，并且其中-C1-C6烷基中的每个氢原子独立地任选地被氘、卤素、-OH、-CN、-OR2、-OC1-C6烷基、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-NH(C1-C6烷基)、-N(H)C1-C6烷基-NH2、-N(C1-C6烷基)2、-P(C1-C6烷基)2、-P(O)(C1-C6烷基)2或-OPO3H取代；以及
其中R2独立地为氘、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C3-C6环烷基或-C1-C6烷基-O-C1-C6烷基。


10.根据权利要求9所述的耐指纹基材，其中R为-AE-O-BF-CG-O-DH或-O-Si(C1-C6烷基)3。


11.根据权利要求9所述的耐指纹基材，其中R为-AE-O-BF-CG-O-DH。


12.根据权利要求11所述的耐指纹基材，其中R为-(CH2)3O(CH2CH2O)9CH2CH2OCH3。


13.根据权利要求1所述的耐指纹基材，其中所述耐指纹基材具有小于约0.2的摩擦系数。


14.根据权利要求13所述的耐指纹基材，其中所述耐指纹基材具有小于约0.13的摩擦系数。


15.根据权利要求1所述的耐指纹基材，其中所述基材包括选自由玻璃、金属氧化物和丙烯酸类聚合物组成的组中的至少一种材料。


16.根据权利要求1所述的耐指纹基材，其中所述耐指纹基材具有至少小于约50°的初始油角。


17.根据权利要求1所述的耐指纹基材，其中所述耐指纹基材具有至少小于约45°的初始油角。


18.根据权利要求1所述的耐指纹基材，其中所述耐指纹基材具有至少小于约35°的初始油角。


19.根据权利要求1所述的耐指纹基材，其中所述耐指纹基材具有大于约65°的初始水角。


20.根据权利要求1所述的耐指纹基材，其中所述耐指纹基材具有约70°至约90°的初始水角。


21.根据权利要求1所述的耐指纹基材，其中所述耐指纹基材基本上不含氟化物。


22.根据权利要求1所述的耐指纹基材，其中所述ΔE小于约0.7。


23.一种用于耐指纹涂料的制剂，所述制剂包括：
烷基硅烷，
POSS，以及
溶剂。


24.根据权利要求23所述的制剂，其中所述烷基硅烷具有下式：
(RA)3SiRB，
其中每个RA独立地为-OC1-C6烷基、-OC2-C6烯基或-OC2-C6炔基；
RB为C1-C20烷基、C2-C20烯基或C2-C20炔基；其中-OC1-C6烷基、-OC2-C6烯基、-OC2-C6炔基、C1-C20烷基、C2-C20烯基或C2-C20炔基中的每个氢原子独立地任选地被氘、卤素、-OH、-CN、-OR1、-CO2H、-C(O)OR1、-C(O)OC1-C20-PO3H2、-C(O)NH2、-C(O)NH(C1-C6烷基)、-C(O)N(C1-C6烷基)2、-SC1-C6烷基、-S(O)C1-C6烷基、-S(O)2C1-C6烷基、-S(O)NH(C1-C6烷基)、-S(O)2NH(C1-C6烷基)、-S(O)N(C1-C6烷基)2、-S(O)2N(C1-C6烷基)2、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(H)C1-C6烷基-NH2、-N(H)C1-C6烷基-Si(-OC1-C6烷基)3、-N(R1)C1-C6烷基-N(R1)C1-C6烷基-Si(-OC1-C6烷基)3、-N(H)C1-C6烷基-OC1-C6烷基-Si(-OC1-C6烷基)3、-N(H)C1-C6烷基-N(H)C1-C6烷基-NH2、-P(C1-C6烷基)2、-P(O)(C1-C6烷基)2、-PO3H2或-Si(-OC1-C6烷基)3取代；并且其中-N(H)C1-C6烷基-O-C1-C6烷基-Si(-OC1-C6烷基)3的C1-C6烷基中的每个氢原子任选地被羟基取代；以及
R1独立地为氘、C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C3-C6环烷基或-C1-C6烷基-O-C1-C6烷基，其中C1-C6烷基中的每个氢原子任选地被羟基取代。


25.根据权利要求24所述的制剂，其中RA为-OC1-C6烷基。


26.根据权利要求25所述的制剂，其中RB为C6-C20烷基或C10-C20烷基。


27.根据权利要求26所述的制剂，其中RB为C6-C20烷基或C10-C20烷基，并且C6-C20烷基或C10-C20中的每个氢原子独立地任选地被卤素、-OH、-CN、-OR1、-CO2H、-NH2、-NH(C1-C6烷基)、-N(C1-C6烷基)2、-P(C1-C6烷基)2、-P(O)(C1-C6烷基)2或-PO3H2取代，其中R1独立地为氘或-C1-C6烷基-O-C1-C6烷基。


28.根据权利要求27所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·格维斯，张俸准，E·阿尔蒂纳克，
申请(专利权)人：NBD纳米技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US