疏水性烃涂层制造技术

本发明专利技术提供了具有疏水性涂层的制品。更具体地讲，所述制品包括基材、酸烧结的二氧化硅纳米粒子的底漆层以及附接至所述底漆层的疏水性烃层。所述疏水性烃层通过所述底漆层与具有反应性甲硅烷基和疏水性烃基的硅烷化合物的反应而形成。由于所述底漆层的存在，所述硅烷化合物可附接至多种基材。所述制品通常具有易清洁、耐污和耐指纹的表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】疏水性烃涂层相关专利申请的交叉引用本申请要求2011年6月15日提交的美国临时专利申请N0.61/497362的权益，该专利的公开内容以引用方式全文并入本文。
本专利技术提供具有疏水性烃涂层的制品及其制备方法。
技术介绍
疏水性材料的各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)。例如，硅烷化合物已用于将疏水性涂料组合物提供至诸如玻璃和陶瓷材料的基材。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
提供了具有疏水性烃涂层的制品。更具体地讲，所述制品包括基材、与基材表面相邻的酸烧结的二氧化硅纳米粒子的底漆层，以及附接至底漆层的疏水性烃层。疏水性烃层通过底漆层与具有反应性甲硅烷基和疏水性烃基的硅烷化合物的反应而形成。由于底漆层的存在，硅烷化合物可间接地附接至多种基材。所述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，所述制品包括(a)基材，(b)附接至基材表面的底漆层，以及(C)附接至底漆层的疏水性烃层。底漆层含有多个酸烧结的二氧化硅纳米粒子，所述多个酸烧结纳米粒子被布置为形成连续的三维多孔网络。疏水性烃层含有硅烷化合物与底漆层中的酸烧结的二氧化硅纳米粒子表面的反应产物。硅烷化合物含有至少一个反应性甲硅烷基以及疏水性烃基。在许多实施例中，用于形成疏水性烃层的硅烷化合物具有式(I)。R1-[Si (R2)3_x (R3)Jy(I)在式⑴中，基团R1为烷基、亚烷基、芳基、亚芳基、或它们的组合。每个R2独立地为羟基或可水解的基团。每个R3独立地为不可水解的基团。每个变量X为等于0、1、或2的整数。变量I为等于I或2的整数。在第二方面，本专利技术提供一种制备制品的方法。该方法包括提供基材以及在该基材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。所述方法还包括，通过使底漆层中的酸烧结的二氧化硅纳米粒子的表面与硅烷化合物反应而将疏水性烃层附接至底漆层。硅烷化合物含有反应性甲硅烷基和疏水性烃基两者。在许多实施例中，用于形成疏水性烃层的硅烷化合物具有式(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。【具体实施方式】本专利技术提供具有疏水性涂层的制品。更具体地讲，所述制品包括基材、与基材相邻的酸烧结的二氧化硅纳米粒子的底漆层，以及附接至底漆层的疏水性烃层。底漆层设置在基材与疏水性烃层之间。疏水性烃层由含有反应性甲硅烷基和疏水性烃基两者的硅烷化合物形成。硅烷化合物通过如下方式共价键合至底漆层:反应性甲硅烷基与底漆层中的酸烧结的二氧化硅纳米粒子的表面反应，从而导致在底漆层与疏水性烃层之间形成-S1-O-S1-键。可使用多种基材，包括由于不含能够与硅烷化合物的甲硅烷基反应的基团而传统上未与硅烷化合物一起使用的那些基材。通过用底漆层处理以及硅烷化合物与底漆层的反应，基材的表面可变成疏水性的或更疏水性的。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”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”指为烷烃的基团的一价基团，包括直链基团、支链基团、环状基团、双环基团或它们的组合。烷基基团通常具有1-30个碳原子。在一些实施例中，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”是指为烷烃的基团的二价基团，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“烷氧基”是指具有直接键合到烷基基团的氧基基团的一价基团。术语“芳基”是指芳族的和碳环的一价基团。芳基具有至少一个芳环，并可具有一个或多个稠合到该芳环的另外的碳环。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”是指芳族的和碳环的二价基团。亚芳基具有至少一个芳环，并可具有一个或多个稠合到该芳环的另外的碳环。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基基团的一价基团。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。芳基部分通常为苯基。术语“芳烷基氧基”是指具有直接键合到芳烷基基团的氧基基团的一价基团。换句话讲，其可被视为被芳基基团取代的烷氧基基团。术语“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Rb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“卤素”是指例如氟、溴、碘或氯的卤素原子。如果作为反应性甲硅烷基的一部分，卤素基团通常为氯。术语“甲硅烷基”是指式-Si (R%的一价基团，其中IT为羟基、可水解基团或不可水解基团。在许多实施例中，甲硅烷基团为“反应性甲硅烷基”基团，其意指该甲硅烷基团包含至少一个为羟基基团或可水解基团的基团。一些反应性甲硅烷基团具有式-Si (R2) 3_x (R3) x，其中每个基团R2独立地为羟基或可水解基团，并且每个基团R3独立地为不可水解基团。变量X为等于0、1、或2的整数。术语“可水解基团”是指可在大气压条件下与pH为I至10的水反应的基团。可水解基团通常在其发生反应时转化成羟基基团。羟基基团通常会经历进一步的反应。典型的可水解基团包括但不限于烷氧基、芳氧基、芳烷基氧基、酰氧基或卤素。如本文所用，该术语通常用来指键合到甲硅烷基团中的硅原子上的多个基团中的一个。术语“不可水解基团”是指不能在大气压条件下与pH为I至10的水反应的基团。典型的不可水解基团包括但不限于烷基、芳基和芳烷基。如本文所用，该术语通常用来指涉键合到甲硅烷基团中的硅原子上的多个基团中的一个。术语“烃层”和“疏水性烃层”可互换使用，指通过底漆层中的酸烧结的二氧化硅纳米粒子的表面与具有反应性甲硅烷基和疏水性烃基的硅烷化合物的反应而附接至底漆层的疏水层。在第一方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制品，包括：(a)基材；(b)附接至所述基材的表面的底漆层，所述底漆层包含多个酸烧结的二氧化硅纳米粒子，所述多个酸烧结的二氧化硅纳米粒子被布置为形成连续的三维多孔网络；和(c)附接至所述底漆层的疏水性烃层，所述疏水性烃层包含硅烷化合物与所述底漆层中的所述酸烧结的二氧化硅纳米粒子的表面的反应产物，其中所述硅烷化合物具有至少一个反应性甲硅烷基以及疏水性烃基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.15 US 61/497,3621.一种制品，包括: (a)基材； (b)附接至所述基材的表面的底漆层，所述底漆层包含多个酸烧结的二氧化硅纳米粒子，所述多个酸烧结的二氧化硅纳米粒子被布置为形成连续的三维多孔网络；和 (c)附接至所述底漆层的疏水性烃层，所述疏水性烃层包含硅烷化合物与所述底漆层中的所述酸烧结的二氧化硅纳米粒子的表面的反应产物，其中所述硅烷化合物具有至少一个反应性甲硅烷基以及疏水性烃基。2.根据权利要求1所述的制品，其中所述硅烷化合物具有式(I) R1-[Si (R2)3_x (R3)Jy (I) 其中 R1为烷基、亚烷基、芳基、亚芳基、或它们的组合； 每个R2独立地为羟基或可水解基团； 每个R3独立地为不可水解基团； 每个X为等于0、1、或2的整数；并且 y为等于I或2的整数。3.根据权利要求1或2所述·的制品，其中所述反应产物为交联的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制品，其中所述基材为聚合物材料或金属。5.根据权利要求1至4中任一项所述的制品，其中所述二氧化硅纳米粒子为球形和针状纳米粒子的混合物。6.根据权利要求1至5中任一项所述的制品，其中所述底漆层包含二氧化硅纳米粒子与具有至少两个反应性甲硅烷基的交联剂的反应产物。7.根据权利要求1至6中任一项所述的制品，其中所述底漆层由二氧化硅溶胶形成，所述二氧化硅溶胶用PKa小于3.5的酸酸化至在2至5范围内的pH。8.根据权利要求1至7中任一项所述的制品，其中所述可水...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·里德尔，景乃勇，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：
国别省市：