基于有机硅的材料制造技术

本发明专利技术公开了表面结构化的交联的基于有机硅的材料及其制备方法。本文中描述的基于有机硅的材料的实施例可用于例如光捕集、抗反射、光改向、光扩散、疏水表面、亲水表面、导光、光准直、聚光、菲涅耳透镜、回射、减阻、空气泄放粘合剂、防粘衬里、耐磨和防污等应用中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于有机硅的材料
技术介绍
结构化表面已被用于多种应用中以取得光学有益效果、表面能改性、粘合剂粘性控制和减阻。例如，光伏面板表面上的棱柱结构可减少反射并将更多的光引导向硅电池，从而增大功率输出。当应用于汽车、船等或应用于风轮机或水轮机叶片时，类似的棱柱结构将促进流体在表面上的流动，使得阻力减小。结构化表面还可用来使亲水表面变得疏水。有机硅弹性体以其在长期暴露于紫外光下的稳定性而著称，且它们可能在光学上透明并且坚韧，从而很适合户外使用。复制的结构化表面常常由有机硅制成，尤其是使用铂催化的加成固化有机硅。这产生非常好地复制的表面，但需要催化剂、加热处理工艺周期和较昂贵的乙烯基和氢化物官能的有机硅流体。可以使用缩合固化有机硅，但反应也需要催化剂和水分。水分通常取自环境空气，但在微复制过程中存在水分扩散的问题，因为有机硅常常部分或完全地被模具或基底所覆盖。因此，固化可能要花长时间。此外，金属催化剂价格昂贵，易于因污染物而失活，且有机硅中残余的催化剂可能是不可取的。过氧化物固化的有机硅也需要热处理工艺周期来引发交联并有过氧化物副产物的问题，所述过氧化物副产物例如有机酸或醇，这些副产物需要另外加热来移除。过氧化物固化的有机硅通常还伴随着一定的变色。一般来说，目前可得到的可交联有机硅，利用铂催化的加成固化体系、锡催化的水分/缩合固化体系和过氧化物夺氢固化体系，均可实现质量合格的微复制，但这些体系存在共有的限制：官能化有机硅、催化剂/引发剂、热处理工艺周期和副产物。在经济性上并基于加工观点，这些限制将不利地影响有机硅微复制。
技术实现思路
对于有机硅微复制而言，需要采用经济性好的改进的无催化剂/引发剂的工艺方法。在一个方面，本专利技术提供了一种制备表面结构化的交联的基于有机硅的材料的方法，所述方法包括：提供表面结构化的包含基于有机硅的材料的组合物，其中所述组合物基本上不含催化剂和引发剂；使所述表面结构化的组合物暴露于电子束以使所述基于有机硅的材料交联，以提供表面结构化的交联的基于有机硅的材料。在一些实施例中，该方法还包括：提供具有主表面的复制模具，所述主表面具有纳米级或微米级表面结构中的至少一者，以及向所述复制模具的主表面的至少一部分上施加基本上不含催化剂和引发剂的包含基于有机硅的材料的组合物，以形成表面结构化的基本上不含催化剂和引发剂的包含基于有机硅的材料的组合物。在一些实施例中，所述方法还包括：提供具有第一主表面的基底；在所述基底的主表面的至少一部分上涂布基本上不含催化剂和引发剂的包含基于有机硅的材料的组合物；以及使所涂布的组合物与在主表面上具有纳米级或微米级的表面结构中的至少一者的复制模具的主表面接触，以形成表面结构化的基本上不含催化剂和引发剂的包含基于有机硅的材料的组合物。在一些实施例中，所述方法还包括：在向其上涂布基本上不含催化剂和引发剂的包含基于有机硅的材料的组合物之前，向基底的主表面的至少一部分上施加底涂料组合物。在一些实施例中，表面结构包含微米级结构、纳米级结构或二者。在一些实施例中，表面结构化的交联的基于有机硅的材料具有两个通常相对的主表面，所述结构在该一个或两个主表面上。在一些实施例中，表面结构化的交联的基于有机硅的材料具有两个通常相对的主表面，一个主表面上具有第一交联密度，通常相对的主表面上具有第二交联密度，其中所述第一交联密度大于所述第二交联密度。如本文所用，如果组合物不包含任何催化剂和引发剂或不包含“有效量”的催化剂和/或引发剂，则说该组合物“基本上不含催化剂和引发剂”。如果特定的催化剂或引发剂的量使组合物的固化时间比缺少该催化剂或引发剂的相同组合物在相同固化条件下的固化时间缩短至少10%，则说该催化剂或引发剂以“有效量”存在。在另一方面，本专利技术还提供了一种包括基底的制品，所述基底具有第一主表面，在所述第一主表面的至少一部分上有本文所述的表面结构化的基于有机硅的材料。在一些实施例中，基底具有通常与所述第一主表面相对的第二主表面，并在所述第二主表面的至少一部分上有本文所述的表面结构化的基于有机硅的材料。在一些实施例中，在主表面与基于有机硅的材料之间有底涂层。在一些实施例中，基于有机硅的材料为非官能化的基于有机硅的材料。在一些实施例中，基于有机硅的材料包含硅氧烷主链和至少一个官能团。在一些实施例中，所有的官能团均为羟基。在一些实施例中，交联的基于有机硅的材料为有机硅压敏粘合剂。在一些实施例中，交联的基于有机硅的材料为泡沫（例如有机硅泡沫）。在一些实施例中，交联的基于有机硅的材料为非粘性泡沫。在一些实施例中，基于有机硅的材料为聚硅氧烷（例如聚(二烷基硅氧烷)或聚(二甲基硅氧烷)）。在一些实施例中，聚硅氧烷具有芳族基团。在一些实施例中，基于有机硅的材料还包含增粘剂（例如MQ树脂增粘剂）。在一些实施例中，基于有机硅的材料为非粘性膜。本文中描述的基于有机硅的材料的实施例可用于例如光捕集、抗反射、光改向、光扩散、疏水表面、亲水表面、导光、光准直、聚光、菲涅耳透镜、回射、减阻、泄放粘合剂、防粘衬里、耐磨和防污等应用中。附图说明图1为本文所述的示例性表面结构化的交联的有机硅制品的透视图；图2为本文所述的示例性表面结构化的交联的有机硅粘合剂层的透视图，其中所述粘合剂层附着于基底层；图3为本文所述的示例性表面结构化的交联的有机硅的透视图，其中所述有机硅附着于具有底涂层的基底；图4为本文所述的示例性结构表面模具膜在被移除而暴露出基底上的最终结构表面时的透视图；图5为本文所述的示例性表面结构化的交联的有机硅的示意图，其中所述有机硅由膜的相对表面上的底涂层和粘合剂层附着于膜上；图6为本文所述的示例性表面结构化的交联的有机硅的示意图，其中所述有机硅在用底涂层附着于基底的表面处具有更高的交联密度；和图7为本文所述的示例性表面结构化的交联的有机硅的示意图，其中所述有机硅在用底涂层附着于基底的表面附近具有更高的交联密度。具体实施方式通常，基于有机硅的材料的交联硅氧烷网络可由官能化或非官能化有机硅材料形成。一般来讲，基于有机硅的材料可以为油、流体、胶质、弹性体或树脂（例如脆性固体树脂）。在一些实施例中，非官能化的基于有机硅的材料可以是下式所描述的线性材料，该式示出了具有脂族和/或芳族取代基的硅氧烷主链：其中R1、R2、R3和R4独立地选自烷基或芳基，各个R5是烷基，n和m为整数，并且m或n中至少一个不为0。在一些实施例中，烷基或芳基中的至少一个可含卤素取代基（例如氟）。例如，在一些实施例中，烷基中的至少一个可为–CH2CH2C4F9。在一些实施例中，R5为甲基（即所述非官能化的有机硅材料由三甲基硅氧基封端）。在一些实施例中，R1和R2为烷基且n为零（即所述材料为聚(二烷基硅氧烷)）。在一些实施例中，烷基为甲基（即聚(二甲基硅氧烷)(“PDMS”)）。在一些实施例中，R1为烷基、R2为芳基、n为零（即所述材料为聚(烷基芳基硅氧烷)）。在一些实施例中，R1为甲基、R2为苯基（即所述材料为聚(甲基苯基硅氧烷)）。在一些实施例中，R1和R2为烷基、R3和R4为芳基（即所述材料为聚(二烷基二芳基硅氧烷)）。在一些实施例中，R1和R2为甲基、R3和R4为苯基（即所述材料为聚(二甲基二苯基硅氧烷)或聚(甲基苯基硅氧烷)）。在一些实施例中，非官本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.28 US 61/328,943;2010.10.06 US 61/390,4961.一种制备表面结构化的交联的基于有机硅的材料的方法，所述方法包括：提供表面结构化的包含基于有机硅的材料的组合物，其中所述表面结构化的材料基本上不含催化剂和引发剂；使所述表面结构化的基于有机硅的材料暴露于电子束以使所述基于有机硅的材料交联，以形成所述表面结构化的交联的基于有机硅的材料，该表面结构化的交联的基于有机硅的材料包含有机硅压敏粘合剂，其中所述交联在所述表面结构化的交联的基于有机硅的材料上提供非粘性表面，其中所述表面结构化的交联的基于有机硅的材料具有两个通常相对的主表面，一个主表面上具有第一交联密度，通常相对的主表面上具有第二交联密度，其中所述第一交联密度大于所述第二交联密度。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于有机硅的材料为非官能化的有机硅。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于有机硅的材料包含硅氧烷主链和至少一个官能团。4.根据权利要求3所述的方法，其中所有官能团均为羟基。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述基于有机硅的材料为聚硅氧烷。6.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：提供具有主表面的复制模具，所述主表面具有纳米级或微米级的表面结构中的至少一者，和向所述复制模具的所述主表面的至少一部分上施加基本上不含所述催化剂和引发剂的基于有机硅的材料，以形成所述表面结构化的基本上不含所述催化剂和引发剂的基于有机硅的材料。7.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：提供具有第一主表面的基底；在所述基底的主表面的至少一部分上涂布所述基本上不含所述催化剂和引发剂的基于有机硅的材料；和使所涂布的组合物与在主表...

【专利技术属性】
技术研发人员：托德·G·佩特，蒂莫西·J·赫布林克，景乃勇，贾斯汀·A·里德尔，大卫·斯科特·汤普森，安德鲁·K·哈策尔，刘军钪，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：
国别省市：