疏水性氟化涂层制造技术

本发明专利技术提供了具有疏水性氟化涂层的制品。更具体地讲，所述制品包括基底、酸烧结二氧化硅纳米粒子的底漆层，以及疏水性氟化层。所述疏水性氟化涂层可用在许多基底上并且甚至在经受反复擦刷和/或清洁时也往往相当耐用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供了具有疏水性氟化涂层的制品及其制备方法。
技术介绍
含氟化合物材料的多种组合物已应用于表面以赋予低表面能特性，例如斥油性和/或斥水性(疏油性和/或疏水性)。然而，当用于涂层中时，许多含氟化合物材料往往会随时间推移而耗尽，尤其是当表面经受反复清洁或擦刷时。具有一个或多个氟化基团(如全氟烷基、全氟醚和全氟聚醚基团)的硅烷化合物已经用于为例如玻璃和陶瓷材料的基底提供涂层组合物。此类硅烷化合物包括例如在美国专利N0.3，950，588 (McDougal)、美国专利N0.7，335，786 (Iyer等人)、美国专利N0.7，745，653 (Iyer等人)和美国专利申请公开N0.2010/0167978 (Iyer等人)中所述的那些。
技术实现思路
本专利技术提供了具有疏水性氟化涂层的制品。更具体地讲，该制品包括基底、附接到基底表面的酸烧结二氧化硅纳米粒子的底漆层，以及附接到底漆层的疏水性氟化层。由于存在底漆层，疏水性氟化层可间接附接到多种基底上。底漆层和疏水性氟化层相结合提供了一种疏水性涂层，这种 涂层即使经过反复擦刷和/或清洁仍然十分耐用。该制品通常具有易清洁、耐污和耐指纹的表面。在第一方面，提供了一种制品，该制品包括(a)基底，(b)附接到基底表面的底漆层，以及(C)附接到底漆层的疏水性氟化层。底漆层包含多个酸烧结的二氧化硅纳米粒子，这些纳米粒子被布置为形成连续的三维多孔网。疏水性氟化层包含氟化硅烷与底漆层中酸烧结二氧化硅纳米粒子表面间的反应产物。氟化硅烷同时包含反应性甲硅烷基团和疏水性氟化基团(如疏水性全氟化基团)。在许多实施例中，用于形成制品的疏水性氟化层的氟化硅烷具有式(I)。Rf- z(I)在式(I)中，基团Rf为全氟醚、全氟聚醚或全氟烷烃的z价自由基。基团Q为单键、二价连接基团或三价连接基团。每个基团R1独立地为氢或烷基。每个基团R2独立地为羟基或可水解的基团。每个基团R3独立地为不可水解的基团。变量X为等于0、1或2的整数。变量I为等于I或2的整数。变量z为等于I或2的整数。在第二方面，本专利技术提供了一种制备制品的方法。该方法包括提供基底以及在该基底的表面上形成底漆层。底漆层包含多个酸烧结的二氧化硅纳米粒子，这些纳米粒子被布置为形成连续的三维多孔网。该方法还包括将疏水性氟化层共价键合到底漆层，方式是使底漆层中的酸烧结的二氧化硅纳米粒子的表面与氟化硅烷反应。氟化硅烷同时包含反应性甲硅烷基团和氟化基团(如全氟化基团)。在许多实施例中，用于形成疏水性氟化层的氟化硅烷具有式(I)。附图说明图1A是未进行二氧化硅纳米粒子酸烧结而形成的比较例底漆层的透射电子显微图。图1B是使用酸烧结的二氧化硅纳米粒子形成的示例性底漆层的透射电子显微图。具体实施例方式本专利技术提供了具有疏水性涂层的制品。更具体地讲，该制品包括基底、酸烧结二氧化硅纳米粒子的底漆层，以及共价键合到底漆层的疏水性氟化层。底漆层设置在基底与疏水性氟化层之间。疏水性氟化层由氟化硅烷形成，氟化硅烷同时包含反应性甲硅烷基团和氟化基团(如全氟化基团)。氟化硅烷与底漆层共价键合，原理是通过反应性甲硅烷基团与底漆层中的酸烧结二氧化硅纳米粒子表面发生反应，从而导致在底漆层与疏水性氟化层之间形成-S1-O-S1-键。疏水性涂层为底漆层和 疏水性氟化层的组合，即使在经受反复擦刷和/或清洁时往往仍然十分耐用。可使用多种基底，包括由于不含能够与氟化硅烷的甲硅烷基团反应的基团而通常未与氟化硅烷一起使用的那些基底。通过使用底漆层处理以及氟化硅烷与底漆层的反应，基底的表面可变成疏水或更疏水的。疏水性涂层往往提供易清洁、耐污和耐指纹的表面。由端点表述的任何数值范围意在包括所述范围的端点、所述范围内的所有数以及所述范围内的任何更窄的范围。术语“一个”和“该”可互换地使用，“至少一个”意指一个或多个所述要素。术语“和/或”意指两者之一或两者。例如，表达“A和/或B”指A、B或A和B的组合。术语“烷基”指为烷烃的原子团的一价基团并包括直链基团、支链基团、环状基团、双环基团或它们的组合。所述烷基基团通常具有1-30个碳原子。在一些实施例中，所述烷基基团含1-20个碳原子、1-10个碳原子、1-6个碳原子、1-4个碳原子或1-3个碳原子。术语“亚烷基”是指为烷烃的自由基的二价基团，包括直链基团、支链基团、环状基团、双环基团或它们的组合。亚烷基基团通常具有I至30个碳原子。在一些实施例中，亚烷基基团具有I至20个碳原子、I至10个碳原子、I至6个碳原子或I至4个碳原子。 术语“亚烷氧基”是指为直接键合到亚烷基基团的氧代基团的二价基团。术语“烷氧基”是指具有直接键合到烷基基团的氧代基团的一价基团。术语“芳基”指芳香碳环的一价基团。芳基具有至少一个芳环，并可具有稠合到该芳环的一个或多个另外的碳环。任何另外的环可以为不饱和的、部分饱和的或饱和的。芳基基团通常具有6至20个碳原子、6至18个碳原子、6至16个碳原子、6至12个碳原子或6至10个碳原子。术语“亚芳基”是指为芳香碳环的二价基团。亚芳基具有至少一个芳环，并可具有稠合到该芳环的一个或多个另外的碳环。任何另外的环可以为不饱和的、部分饱和的或饱和的。亚芳基基团通常具有6至20个碳原子、6至18个碳原子、6至16个碳原子、6至12个碳原子或6至10个碳原子。术语“芳氧基”是指具有直接键合到芳基基团的氧代基团的一价基团。术语“芳烷基”指为被芳基基团所取代的烷基基团的一价基团。芳烷基基团通常具有含I至10个碳原子、I至6个碳原子或I至4个碳原子的烷基部分和含6至20个碳原子、6至18个碳原子、6至16个碳原子、6至12个碳原子或6至10个碳原子的芳基部分。术语“芳烷氧基”是指具有直接键合到芳烷基基团的氧代基团的一价基团。换句话讲，其可被视为被芳基基团取代的烷氧基基团。术语“亚芳烷基”是指为被芳基基团取代的亚烷基基团或附接到亚芳基基团的亚烷基基团的二价基团。亚芳烷基基团通常具有含1至10个碳原子、I至6个碳原子或I至4个碳原子的亚烧基部分和含6至20个碳原子、6至18个碳原子、6至16个碳原子、6至12个碳原子或6至10个碳原子的芳基或亚芳基部分。术语“酰氧基”是指为式-O(CO)Rb的一价基团，其中Rb为烷基、芳基或芳烷基。合适的烷基Rb基团通常具有I至10个碳原子、I至6个碳原子或I至4个碳原子。合适的芳基Rb基团通常具有6至12个碳原子，例如苯基。合适的芳烷基R基团通常具有含I至10个碳原子、I至6个碳原子或I至4个碳原子，并且被具有6至12个碳原子的芳基例如苯基取代的烧基基团。术语“链中杂原子”是指取代了碳链中的至少一个碳原子的杂原子(如，氧、硫或氮)。例如，醚基包含一个链中氧原子，在链中氧原子的每一侧上具有至少一个碳原子 ’聚醚基团包含不止一个链中氧原子，在所述不止一个链中氧原子的每一侧上都具有碳原子。 术语“羰基”意指式-(CO)-的二价基团，其中碳原子以双键键合到氧。术语“羰基亚氨基”意指式-(CO)NRa-的二价基团，其中Ra为氢、烷基、芳基或芳烷基。合适的烷基Ra基团通常具有I至10个碳原子、I至6个碳原子或I至4个碳原子。合适的芳基Ra基团通常具有6至12个碳原子，例如苯基。合适的芳烷基Ra基团通常具有含I至1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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·里德尔，景乃勇，E·D·奥尔森，K·J·曼斯科，R·M·弗林，S·S·伊耶，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：
国别省市：