【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、疏水和疏油涂层在多个领域有着广泛的应用，如纺织品整理、电子防护、防污、除冰、汽车、电器和建筑涂料、家用产品和个人护理产品。这些涂层的有助于拒水性和/或拒油性的活性成分通常是低表面能材料，如蜡、硅酮和氟碳化合物。
2、美国专利第us7501471b2号描述了一种水性疏水涂层调配物，所述水性疏水涂层调配物包括聚(乙酸乙烯酯-乙烯)和石蜡乳液的共混物。美国专利第us6169066b1号公开了一种具有组合的硅酮树脂的水性疏水清洁涂层组合物。美国专利第us8900673b2号公开了一种基于含聚二甲基硅氧烷的聚氨酯的耐用拒水纺织物涂层。美国专利第us8354480b2号公开了用于拒水性应用的含羟基和氨基官能聚硅氧烷的水性硅酮乳液。美国专利第us6140414a号公开了一种具有良好柔性和阻燃性的基于硅酮的水性乳液组合物。美国专利第us20150275437a1号公开了一种含氨基和酸酐有机烷氧基硅烷的有机聚硅氧烷拒水乳液涂层。美国专利第us7544734b2号描述了可用于拒水应用的硅酮乳液组合物。美国专利第us20060130990a1号提供了一种用于软化面巾纸和其它纤维素的反应性硅酮乳液组合物。
3、虽然先前基于长链烷基化合物和常规硅酮的疏水涂层表现出拒水性，但由于油的表面能(通常低于38毫牛顿每米(mn/m))比水的表面能低得多(～73mn/m)，它们可能无法拒油。因此，目前的疏油涂层是基于具有极低表面能的氟化化合物。美国专利第us9382441b2号公开了通过聚丙烯酸树脂和氟硅氧烷的组合的疏水和疏油
4、纺织业面临着从其产品和供应链中去除所有危险化学品的巨大压力。在这份化学品清单上排名靠前的是含氟化合物。由于全氟和多氟化物质对水和油两者的耐受性，它们在许多工业应用和消费品中极具吸引力，如地毯、服装和室内装潢。多氟化化合物具有抗降解性，并能在环境中持久存在。所述多氟化化合物生物累积，并且至少在实验室动物中，一些多氟化化合物与不良健康影响有关。
5、寻找基于氟的化合物的替代品的同时保持相同水平的性能和耐用性并不容易。拒油涂层可用于多种消费品和工业应用，如抗润湿和自清洁。虽然有许多超疏水涂层的实例，但在高度疏油涂层方面取得的进展有限。许多超疏水涂层证明是亲油的。另外，与超疏水状态相比，疏油性可能因油的类型而不同。对某种油的超疏油表面(接触角>150°)对另一种表面张力较低的油可能是亲油的。
6、工程化疏油涂层的挑战源于材料的基本限制。由于碳氢化合物油的典型表面张力在20-36mn/m的范围内，根据杨氏方程(young's equation)，平滑拒油基材的表面张力必须小于20mn/m2。具体而言，橄榄油的表面能为～32mn/m，并且根据其类型，植物油的表面能通常在30s mn/m以下。矿物油是疏油性标准测试中使用的第一种油(1级油)，其表面能为31.5mn/m。对低表面能的要求表明，最常用的材料本质上并不疏油。只有少数氟化材料能够满足疏油性的这一前提条件。事实上，迄今为止开发的所谓超疏油涂层使用具有丰富-cf2-和-cf3基团的氟化化合物，如ptfe、全氟硅烷和全氟聚合物。考虑到材料固有表面张力的限制，基本上所有在先开发的高度疏油涂层都是基于低表面能氟化材料。
7、使用最广泛的氟化化合物，全氟辛酸(pfoa)、全氟辛烷磺酸(pfos)和其衍生物，在环境中具有持久性和生物累积性。它们与许多不良健康影响有关，如甲状腺功能障碍、免疫紊乱和肝病。它们的替代品genx(主要是六氟环氧丙烷二聚酸和其铵盐)和全氟丁烷磺酸(pfbs)也被发现具有剧毒。美国专利第us20200079974a1号描述了基于特殊结构的聚二甲基硅氧烷的无氟疏油涂层组合物以及通过溶剂型系统涂覆所述涂层。
技术实现思路
1、一方面，本公开提供了制备包括(例如，本公开的)一个或多个疏油和/或疏水层的涂层的方法。在各个实例中，使用一种方法来制备本公开的一个或多个疏油和/或疏水层。在各个实例中，形成疏油和/或疏水层的方法包括：用包含(例如，本专利技术的)多个聚合物颗粒的水性分散体涂覆基材的一个或多个外表面的一部分、基本上全部或全部。在各个实例中，每个单独的聚合物颗粒包含一种或多种疏油和/或疏水聚合物和/或一种或多种疏油和/或疏水共聚物。在各个实例中，所述聚合物和/或所述共聚物包含一个或多个侧基，所述侧基包含以下结构：
2、
3、其中r1、r2和r3在每次出现时独立地选自烷基、烷氧基、芳基、羟基、卤素基团、其经取代的衍生物和类似物以及-o-sir'3基团，其中r'在每次出现时独立地选自烷基、芳基以及其经取代的衍生物和类似物，其中对于每一所述聚合物和/或每一所述共聚物中的所述侧基中的至少一个或多个侧基，r1、r2和r3中的至少一者在每次出现时独立地选自所述-o-sir'3基团，其中l是连接基团，并且其中所述侧基在每次出现时独立地经由所述聚合物和/或所述共聚物的一个或多个主链和/或一个或多个取代基与所述聚合物和/或所述共聚物共价键合；并且其中所述疏油和/或疏水层在所述基材的一个或多个外表面的一部分、基本上全部或全部上形成；以及任选地，使所述疏油和/或疏水层固化。在各个实例中，所述聚合物颗粒的至少一部分、基本上全部或全部是(例如，本公开的)复合聚合物颗粒。在各个实例中，所述聚合物颗粒的大小独立地为约3nm至约1000微米。
4、在各个实例中，所述主链在每次出现时独立地选自聚二甲基硅氧烷主链、烃聚合物主链、聚(氯乙烯)主链、聚四氟乙烯主链、聚丙烯酸酯主链、聚甲基丙烯酸酯主链、聚苯乙烯主链、聚亚芳基主链、聚醚主链、聚(乙烯基酯)主链、聚(烯丙基醚)主链、聚酯主链、聚氨酯主链、聚脲主链、聚酰胺主链、聚酰亚胺主链、聚砜主链、聚碳酸酯主链和其共聚物。在各个实例中，所述侧基包含三(三烷基甲硅烷氧基)甲硅烷基、烷氧基硅烷基团或其任何组合，并且所述烷基在每次出现时独立地选自c1至c40烷基。在各个实例中，所述侧基独立地包含以下结构：
5、
6、
7、在各个实例中，所述涂覆包括喷涂、浸涂、浮刀式涂覆、直接辊涂、填充、压延涂覆、泡沫涂覆、旋涂、流动涂覆或其任何组合。在各个实例中，方法进一步包括在所述涂覆之前形成包含所述多个聚合物颗粒的所述水性分散体。在各个实例中，所述形成包括：形成反应混合物，所述反应混合物本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种形成疏油和/或疏水层的方法，所述疏油和/或疏水层设置在基材的一个或多个外表面的一部分、基本上全部或全部上，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物颗粒的至少一部分、基本上全部或全部是复合聚合物颗粒。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物颗粒独立地具有约3nm至约1000微米的尺寸。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述主链在每次出现时独立地选自聚二甲基硅氧烷主链、烃聚合物主链、聚(氯乙烯)主链、聚四氟乙烯主链、聚丙烯酸酯主链、聚甲基丙烯酸酯主链、聚苯乙烯主链、聚亚芳基主链、聚醚主链、聚(乙烯基酯)主链、聚(烯丙基醚)主链、聚酯主链、聚氨酯主链、聚脲主链、聚酰胺主链、聚酰亚胺主链、聚砜主链、聚碳酸酯主链和其共聚物。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述侧基包含三(三烷基甲硅烷氧基)甲硅烷基、烷氧基硅烷基团或其任何组合，并且其中所述烷基在每次出现时独立地选自C1至C40烷基。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述侧基独立地包含以下结构：
7.根据权利要求1所述的方法，其中
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述涂覆之前形成包含所述多个聚合物颗粒的所述水性分散体，所述形成包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述单体包括三(三烷基甲硅烷氧基)甲硅烷基乙烯基单体、烷氧基硅烷乙烯基单体或其任何组合，并且其中所述烷基在每次出现时独立地选自C1至C40烷基。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述单体包括摩尔比为约1或更大的所述(三烷基甲硅烷氧基)甲硅烷基单体与所述烷氧基硅烷单体。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述反应混合物包含约40摩尔百分比(mol％)至约100mol％的所述单体，以所述单体和所述共聚单体的总摩尔数计。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂和其任何组合。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述反应混合物包含约0.01重量百分比(wt.％)至约40wt.％的所述表面活性剂。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述引发剂选自热引发剂、光引发剂、氧化还原引发剂、可逆失活自由基引发剂、阴离子引发剂、阳离子引发剂、齐格勒-纳塔催化剂和其任何组合。
15.根据权利要求8所述的方法，其中所述反应混合物包含约0.01重量百分比(wt.％)至约20wt.％的所述引发剂。
16.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法包括乳液聚合、细乳液聚合、微乳液聚合、分散聚合、界面聚合或悬浮聚合。
17.根据权利要求8所述的方法，所述方法进一步包括将所述聚合物和/或所述共聚物聚合后官能化以形成所述侧基中的一个或多个，其中所述侧基是第二侧基。
18.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述涂覆之前对所述基材进行预处理。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述预处理包括用包含一个或多个官能团的底漆层涂覆所述基材，所述一个或多个官能团增加所述基材与所述疏油和/或疏水层之间的交联密度。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述底漆层包含一种或多种非金属氧化物的溶胶、一种或多种金属氧化物的溶胶或其任何组合。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述基材包括多个设置在所述底漆层之中或之上的纳米颗粒。
22.根据权利要求1所述的方法，其中所述疏油和/或疏水层进一步包括多个纳米颗粒。
23.根据权利要求1所述的方法，其中所述固化包括将所述涂层维持在约-30摄氏度(℃)至约200℃的温度下，和/或持续约1秒至约2周的时间。
24.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括向所述疏油和/或疏水层添加另外的表面粗糙度。
25.根据权利要求1所述的方法，其中所述涂覆和任选的所述固化重复1次至100次。
26.根据权利要求1所述的方法，其中所述疏油和/或疏水层的厚度为约2nm至约1000微米。
27.一种疏油和/或疏水层，其中所述疏油和/或疏水层设置在基材的一个或多个外表面的一部分、基本上全部或全部上，其中所述疏油和/或疏水层包括多个聚合物颗粒，其中每个单独的聚合物颗粒包含一种或多种疏油和/或疏水聚合物和/或一种或多种疏油和/或疏水共聚物，并且其中所述聚合物和/或所述共聚物包含一个或多个侧基，所述一...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种形成疏油和/或疏水层的方法，所述疏油和/或疏水层设置在基材的一个或多个外表面的一部分、基本上全部或全部上，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物颗粒的至少一部分、基本上全部或全部是复合聚合物颗粒。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物颗粒独立地具有约3nm至约1000微米的尺寸。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述主链在每次出现时独立地选自聚二甲基硅氧烷主链、烃聚合物主链、聚(氯乙烯)主链、聚四氟乙烯主链、聚丙烯酸酯主链、聚甲基丙烯酸酯主链、聚苯乙烯主链、聚亚芳基主链、聚醚主链、聚(乙烯基酯)主链、聚(烯丙基醚)主链、聚酯主链、聚氨酯主链、聚脲主链、聚酰胺主链、聚酰亚胺主链、聚砜主链、聚碳酸酯主链和其共聚物。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述侧基包含三(三烷基甲硅烷氧基)甲硅烷基、烷氧基硅烷基团或其任何组合，并且其中所述烷基在每次出现时独立地选自c1至c40烷基。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述侧基独立地包含以下结构：
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述涂覆包括喷涂、浸涂、浮刀式涂覆、直接辊涂、填充、压延涂覆、泡沫涂覆、旋涂、流动涂覆或其任何组合。
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述涂覆之前形成包含所述多个聚合物颗粒的所述水性分散体，所述形成包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述单体包括三(三烷基甲硅烷氧基)甲硅烷基乙烯基单体、烷氧基硅烷乙烯基单体或其任何组合，并且其中所述烷基在每次出现时独立地选自c1至c40烷基。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述单体包括摩尔比为约1或更大的所述(三烷基甲硅烷氧基)甲硅烷基单体与所述烷氧基硅烷单体。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述反应混合物包含约40摩尔百分比(mol％)至约100mol％的所述单体，以所述单体和所述共聚单体的总摩尔数计。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂和其任何组合。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述反应混合物包含约0.01重量百分比(wt.％)至约40wt.％的所述表面活性剂。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述引发剂选自热引发剂、光引发剂、氧化还原引发剂、可逆失活自由基引发剂、阴离子引发剂、阳离子引发剂、齐格勒-纳塔催化剂和其任何组合。
15.根据权利要求8所述的方法，其中所述反应混合物包含约0.01重量百分比(wt.％)至约20wt.％的所述引发剂。
16.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法包括乳液聚合、细乳液聚合、微乳液聚合、分散聚合、界面聚合或悬浮聚合。
17.根据权利要求8所述的方法，所述方法进一步包括将所述聚合物和/或所述共聚物聚合后官能化以形成所述侧基中的一个或多个，其中所述侧基是第二侧基。
18.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述涂覆之前对所述基材进行预处理。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述预处理包括用包含一个或多个官能团的底漆层涂覆所述基材，所述一个或多个官能团增加所述基材与所述疏油和/或疏水层之间的交联密度。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述底漆层包含一种或多种非金属氧化物的溶胶、一种或多种金属氧化物的溶胶或其任何组合。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述基材包括多个设置在所述底漆层之中或之上的纳米颗粒。
22.根据权利要求1所述的方法，其中所述疏油和/或疏水层进一步包括多个纳米颗粒。
23.根据权利要求1所述的方法，其中所述固化包括将所述涂层维持在约-30摄氏度(℃)至约200℃的温度下，和/或持续约1秒至约2周的时间。
24.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括向所述疏油和/或疏水层添加另外的表面粗糙度。
25.根据权利要求1所述的方法，其中所述涂覆和任选的所述固化重复1次至100次。
26.根据权利要求1所述的方法，其中所述疏油和/或疏水层的厚度为约2nm至约1000微米。
27.一种疏油和/或疏水层，其中所述疏油和/或疏水层设置在基材的一个或多个外表面的一部分、基本上全部或全部上，其中所述疏油和/或疏水层包括多个聚合物颗粒，其中每个单独的聚合物颗粒包含一种或多种疏油和/或疏水聚合物和/或一种或多种疏油和/或疏水共聚物，并且其中所述聚合物和/或所述共聚物包含一个或多个侧基，所述一个或多个侧基包含以下结构：
28.根据权利要求27所述的层，其中所述聚合物颗粒的至少一部分、基本上全部或全部是复合聚合物颗粒。
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