亲水性表面的制作方法

专利名称：亲水性表面的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有亲水性质的表面，其制备方法及用途。
背景技术：
在表面科学中，多种表面处理的方法已为人所熟知，使得处理后的表面具有防尘和防水功能。例如，众所周知，具有一定粗糙度同时又高度疏水的表面具有良好的自清洁性能。表面结构和疏水性恰当的组合甚至可以使少量的水在表面上滚动，以捕集附着的尘土颗粒并清洗表面(WO 96/04123，US 3354022)。众所周知，荷叶效应就是利用了疏水性以及高度组织化的表面，使得水滴从这些表面能够有效地流走。
但是，疏水性表面存在以下缺点如果结构十分复杂，例如浮雕结构或多孔性结构，如海绵，则水不能进入其孔穴，结果起不到清洁的作用。此外，在这些表面上水珠呈球形，如果水珠不能从表面上滚落，例如当表面处于水平状态时，这些水珠会造成视觉障碍。在这些情况中，高度可润湿的表面是优选的，因为水滴差不多分布于整个表面之上并形成厚度最小的液膜。如果采用适当方法，如果用表面活性剂和/或亲水性表面降低水的表面张力，则容易达到这一效果。
为保护环境需要持续不断地降低表面活性剂的消费量。可以采用多种方法制备亲水性表面。一种通过常用的方法是采用等离子体处理聚合物表面。此时所采用的等离子体可以是微波等离子体或低压等离子体。操作中所采用的气体不同，则所产生的效果也不同。为获得亲水性表面，特别适用的等离子体有氧气等离子体，CO2等离子体，NO等离子体和NO2等离子体。如果使用氧气，聚合物表面被修饰而生成官能团，如羟基，羰基，羧基或过氧基。采用氮气或氨气则促进胺基和亚氨基的形成。这些极性的亲水性基团明显改变了表面的化学性质并且改善了可润湿性。亲水性表面的接触角仅为几度。
但是，等离子体处理法复杂并且仅能够用于聚合物表面。此外，所产生的亲水性表面不是很稳定。因此，本发明的一个目的是提供一种亲水性表面及其制备方法。该方法不必采用等离子体，对于表面材料的限制也能够被克服。
令人吃惊的是现已发现如果在这些表面上添加亲水性颗粒并将其固定，则可以方便地制备出亲水性表面。可以采用多种方法进行固定，例如采用粘合剂等作为载体，仅利用粘合力实现固定，或者将表面溶剂化或溶胀，植入颗粒，然后将表面固化。

发明内容
因此，本发明提出了具有亲水性质的表面，其特征在于其表面包含具有亲水性质的颗粒。
本发明还提供该亲水性表面的制备方法，其特征在于在表面上涂覆具有亲水性质的颗粒并固定该颗粒。
本发明还提供至少一个表面为本发明亲水性表面的物品。
本发明还提供至少一个表面为本发明的亲水性表面的清洗用织物和纤维，以及包含这些纤维的织物。
本发明表面的优点在于非常容易被水润湿，甚至在水中未添加表面活性剂的情况下。对于清洗用织物，清洗用海绵或清洗用泡沫而言这种情况特别有利，因为在这些清洗辅助工具中，通过简单的润湿过程，水的吸收被明显易化和促进。
本发明表面的制备也非常简单。特别地，有可能利用这些亲水性表面制作三维结构非常复杂的物品。
本发明的方法以及本发明的表面通过实施例的方式加以描述，这些实施例不起定界作用。
本发明具有亲水性质的表面中含有亲水性颗粒。这些颗粒优选为亲水性二氧化硅颗粒。为了使本发明表面的亲水性达到有效水平，亲水性颗粒优选构成本发明表面的10至100％，优选为50至95％，特别优选为75至85％。
表面本身可以是由金属，塑料，聚合物，木材，陶瓷或玻璃制成的物品的表面。特别地，这些表面为涂布有塑料或聚合物的，由金属，木材，陶瓷或玻璃制成的表面。
亲水性颗粒的存在形式优选为初级粒子，粒径为1nm至20μm，优选为5nm至5μm，特别优选为12nm至1μm。这些初级粒子也可以以附聚体或聚集体的形式存在，这些附聚体或聚集体的粒径为20nm至100μm。根据DIN 53 206的规定，聚集体中(初级)颗粒间通过边或面相接触，而在附聚体中(初级)颗粒间通过点相接触。优选地，亲水性颗粒的BET表面积为50至600m2/g。特别优选使用BET表面积为50至380m2/g的亲水性颗粒。
本发明亲水性二氧化硅的实例购自Cabot公司，商品名为CAP-O-Sil。例如，本发明的表面中可包含LM150、M-5、H-5、EH-5、M-7D级二氧化硅。从Cabot公司购进的这些亲水性二氧化硅的BET表面积为150至380m2/g。这些二氧化硅分级在流变学中常用。购自Degussa公司，级别为Aerosil级的气相法亲水性二氧化硅也同样适用。因此，本发明的表面也包括这些亲水性Aerosil级二氧化硅，如商品名为Aerosil ox50、90、130、150、200、300和/或380的Aerosil二氧化硅。
可以通过化学或机械粘附力将亲水性颗粒方便地粘附于表面之上。特别优选地，亲水性颗粒被固定于表面之上，例如通过一种载体进行固定。优选存在于本发明表面之上的载体为粘合剂系统或漆系统。载体的实例有热熔性粘合剂，其中包含至少一种选自乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、聚酰胺、聚醚砜、聚异丁烯和聚乙烯醇缩丁醛的化合物；或者漆，其中至少包含由单体和/或聚合不饱和丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯和/或聚氨酯构成的混合物。优选地，载体层的厚度不超过所用颗粒初级粒径的一半。
亲水性颗粒也可以锚定于表面之上。在这种固定颗粒的方法中，颗粒至少在某种程度上嵌入表面之中。只有在表面由聚合物或塑料制成或表面涂层为聚合物或塑料的情况中，这种固定颗粒的方法才可行。
优选采用本发明制备亲水性表面的方法制备本发明的表面。其中包括将亲水性颗粒添加于表面之上，然后将其固定。
优选使用的亲水性颗粒初级粒子的粒径为1nm至20μm，优选为5nm至5μm，特别优选为12nm至1μm。这些初级粒子也可以以附聚体或聚集体的形式存在，这些附聚体或聚集体的粒径为20nm至100μm。根据DIN 53 206的规定，聚集体中(初级)颗粒间通过边或面相接触，而在附聚体中(初级)颗粒间通过点相接触。优选地，亲水性颗粒的BET表面积为50至600m2/g。特别优选使用BET表面积为50至380m2/g的亲水性颗粒。
本发明方法者使用的亲水性颗粒优选包括亲水性二氧化硅。本发明亲水性二氧化硅的实例购自Cabot公司，商品名为CAP-O-Sil。例如，本发明的方法可使用LM150、M-5、H-5、EH-5、M-70级二氧化硅。从Cabot公司购进的这些亲水性二氧化硅的BET表面积为150至380m2/g。这些二氧化硅分级在流变学中常用。购自Degussa公司，级别为Aerosil级的气相法亲水性二氧化硅也同样适用。本发明的方法可使用例如商品名为Aerosil ox50、90、130、150、200、300和/或380的特定的亲水性Aerosil二氧化硅。
在本发明方法的一个实施方案中，利用一种包含亲水性颗粒和溶剂的混悬液将亲水性颗粒添加于表面之上并固定，然后除去溶剂。向物品至少一个表面上使用混悬液的一种方法是将物品浸入混悬液中，或者通过喷雾器，涂布器或刮刀将混悬液涂布于物品之上。优选地，混悬液包含一种溶解于溶剂中的聚合物。优选地，溶剂包含小于10重量％溶解的聚合物，优选为0.1至5重量％，特别优为0.5至2.5重量％。
可以采用本领域技术人员已知的方法制备混悬液，例如，将二氧化硅直接混入溶剂中。优选地以溶剂计，本发明所采用的混悬液中亲水性颗粒的含量为0.1至50重量％，优选为0.5至25重量％，更优选为0.5至5重量％，5至10重量％，15至20重量％，20至25重量％，特别优为1至2.5％。
在物品表面不被溶剂溶剂化的情况下，固定颗粒的方法包括在除去溶剂之后，将颗粒作为一个涂层粘附于物品表面。如果混悬液中存在溶解的聚合物，颗粒可以通过所形成的聚合物薄膜固定于表面之上，其中聚合物薄膜是通过去除溶剂而形成的。
所用溶剂包含至少一种适用的化合物，选自醇、二醇、醚、二醇醚、酮、酰胺、硝基化合物、卤代烃及其混合物，这些化合物不溶剂化被涂布的物品。需要根据被处理表面以及溶解于混悬液中的聚合物的性质来选择溶剂。
当表面由金属、玻璃、陶瓷或木材构成时，适用溶剂的一个实例是四氢呋喃。存在于该溶剂中的溶解的聚合物的一个实例是聚苯乙烯。对于塑料构成的表面也可以找到适当的材料搭配方法。例如对于高压聚乙烯(LDPE)制成的表面而言，可以采用以四氢呋喃作为溶剂的混悬液进行类似的处理。在这种情况下，混悬液又可以包含作为溶解的聚合物聚苯乙烯。对于聚氯乙烯表面而言，可以采用以环己酮为溶剂的混悬液。
在本发明方法的另一实施方案中，物品的表面被溶剂溶胀或溶剂化，除去溶剂后，颗粒被锚定于物品表面之上。
可以被溶剂化或溶胀的表面的实例为含有聚合物的表面，该聚合物基于聚碳酸酯。聚(甲基)丙烯酸酯、聚酰胺、PVC、聚乙烯、聚丙烯、脂肪族直链或支链聚烯烃、环型聚烯烃、聚苯乙烯、聚酯、聚醚砜、聚丙烯腈、聚亚烷基对苯二甲酸酯，或其混合物或共聚物。如果物品全部由这种材料组成，上述由聚合物制成的物品的表面可以是固有的。此外，也可将聚合物作为一种涂层涂布于其它材料的表面之上。例如，由玻璃或金属制成的物品的一个表面可以完全或部分由上述聚合物构成，例如将物品浸入聚合物的熔体中，然后将熔体固化，或者涂布反应型聚合物的粘合剂或粉末涂料，然后将物品上的粘合剂/涂料固化。
优选地，适用于作为目标表面的溶剂或溶胀剂的化合物选自醇、二醇、醚、二醇醚、酮、酰胺、硝基化合物、卤代烃及其混合物。
优选地，特别适用于作用适用表面溶剂的溶剂甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、辛醇、环己醇、苯酚、甲基酚、乙二醇、二乙二醇、二氧六环、二氧戊环、四氢呋喃、乙二醇醚、二乙二醇醚、三乙二醇醚、聚乙二醇醚、丙酮、丁酮、环己酮、二醇酯、二甲基甲酰胺、吡啶、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基己内酯、乙腈、二甲亚砜、环丁砜、硝基苯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、1，2-二氯乙烷、氯酚、氯氟烃及其混合物。
表面溶剂化时，在表面上形成含高浓度溶解聚合物的液体区域。除去溶剂后，聚合物固化(沉积)，使得着床于该区域内的颗粒被固定于表面之上。在本发明方法的这一实施方案中，优选地，混悬液中也含有溶解聚合物。特别优选的情况是溶解的聚合物与表面聚合物一样。
为避免较为强烈地破坏表面，注意避免表面与混悬液的接触时间不要过长是重要的。在本发明方法的这一方面中，本发明优选的表面处理方法是将物品/表面浸入含有颗粒的溶剂中。浸渍时间根据聚合物在溶剂中溶剂化的速度而定，优选地，时间小于5min，优选为1s至5min，特别优选为1至20s，或20s至1.5min，或1.5至2min。特别优选地，表面浸入溶剂的时间为5至15s。一旦物品浸入溶剂后，将其取出并干燥。
本发明方法的另一方面包括使表面溶胀。适用的溶胀剂不使聚合物表面溶剂化。从严格意义上讲，通过溶剂分子的植入，表面变得模糊并且变软。如本专利权利要求所述，这样使得至少一部分颗粒以及溶剂分子渗入表面中。作为溶胀剂的化合物为被处理聚合物的不良溶剂，因此与溶液法中所采用的溶剂相比，该处理方法需要更长的时间，或者是那些通过添加非溶剂使溶解力降低的溶剂。结果唯一肉眼可见的作用是仅最上层聚合物发生溶胀。这种方法避免了塑料或聚合物表面的全部或部分被破坏。
获得适用溶胀剂的另一方法是与非溶剂混合。例如，无规立构聚苯乙烯既不溶于丙酮又不溶于环己烷。但是当这二种非溶剂被混合后，可迅速得到能溶涨聚苯乙烯的混合比例。事实上，混合比范围内无规立构聚苯乙烯可以溶解。
在溶胀处理或溶胀步骤以及随后的干燥步骤完成后，用于形成具有突起结构的表面的颗粒被固定在与溶胀剂接触的上层聚合物中。随后除去溶胀剂，使溶胀过程逆转，颗粒被牢固地锚定于聚合物表面之上。因此，表面溶胀是本发明的用于制作带有自清洁表面物品的方法中不可或缺的特征，其中自清洁表面上没有任何载体层。
本发明所采用溶胀剂包括至少一种化合物，选自适用于作为适用表面溶胀剂的醇、二醇、醚、二醇醚、酮、酰胺、硝基化合物、卤代烃及其混合物。也可以使用上述溶胀剂和疏水性溶剂，如脂肪烃构成的混合物。优选地，所用溶胀剂包含至少一种适用于适宜表面的化合物，选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、辛醇、环己醇、苯酚、甲基酚、乙二醇、二乙二醇、二氧六环、二氧戊环、四氢呋喃、乙二醇醚、二乙二醇醚、三乙二醇醚、聚乙二醇醚、丙酮、丁酮、环己酮、二醇酯、二甲基甲酰胺、吡啶、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基己内酯、乙腈、二甲亚砜、环丁砜、硝基苯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、1，2-二氯乙烷、氯酚、氯氟烃及其混合物，以及该溶涨剂与选自于以下组中的化合物的混合物石油精、石油醚、环己烷、甲基环己烷、十氢萘、四氢化葵萜类、苯、甲苯和二甲苯。
对于无定形聚合物，根据聚合物和溶剂的溶解度参数可以对溶胀剂作预测。在Hans-Georg Elias的“Makromoleküle”，Hüthig & Wepf VerlagBasel-Heidelberg-New York(1981)一书中列出了溶解度参数。还给出帮助预测溶解过程的方法。在溶液与非溶液之间的边界区域发生了溶胀。对于结晶或半结晶聚合物而言，在温度低于结晶的熔点时不能利用溶解度参数的概念去寻找溶胀剂。此时，为寻找溶胀剂，可以根据溶剂的性质和温度的作用通过简单试验的方式进行寻找。
例如，下表列出了一些适用于本发明的溶胀剂和聚合物的组合。对于本领域技术人员而言，其他组合是显而易见的。

以所使用聚合物材料为参数，本领域技术人员简单试验可以寻找到适用的溶胀剂。
在本发明方法的所有实施方案中，优选地，在涂布于表面之前，含有亲水性颗粒的混悬液或溶剂的温度为-30至150℃，优选为25至100℃，特别优选为25至49℃，或50至85℃，或86至100℃。
除溶剂，或干燥过程可以在室温或更高温度下进行。优选地，干燥或除溶剂过程在30至70℃，优选为40至60℃的加热条件下进行。
在本发明方法的另一方面中，采用本发明方法将颗粒固定于表面之上，其中包括步骤a)向表面上涂布一层液体或糊状可固化物质作为载体，b)向载体中添加亲水性颗粒，和c)通过载体的固化固定颗粒。
涂布可固化物质的方法的实例为采用喷雾器，刮刀，涂布器或喷头进行涂布。被涂布的可固化物质的厚度优选为1至100μm，优选为5至50μm。依据可固化物质的粘度，在添加颗粒之前，优选分别进行初步干燥或初步干燥。理想的情况下，选择可固化物质的粘度使得所用颗粒部分沉入可固化物质内，同时当表面处于垂直状态时，又不造成可固化物质和所添加的颗粒流失。
可以采用常见方法，如喷雾或扑粉添加亲水性颗粒。特别地，采用静电喷枪对颗粒进行喷涂。一旦完成颗粒的添加，过量颗粒，即未和可固化物质粘附的颗粒可以通过振动，刷或吹的方法从表面去除，收集这些颗粒并重新使用。
所用可固化物质可包含一种作为载体的漆，其中漆至少包含由单体和/或聚合不饱和丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯构成的混合物。混合比可在宽范围内变动。特别优选为通过热能或化学能和/或光能固化的漆。
优选地，所用可固化物质包含一种具有疏水性质的漆或一种漆系统。
优选地，用作漆的混合物包含具有官能团如羟基、环氧基或胺基的化合物，其实例有2，3-环氧丙基甲基丙烯酸酯和2-羟乙基丙烯酸酯。特别优选地，漆和亲水性颗粒(具有亲水性质)，如Aerosil 200的相容性可以通过亲水性漆成分得以相互适应。所用可固化物质不仅为丙烯酸树脂基漆，也可以是聚氨酯基漆，以及聚氨酯-丙烯酸酯或硅酮-丙烯酸酯漆。可采用的其他可固化物质为二元漆系统以及其它活性漆系统。优选地，作为载体本身，漆系统或粘合剂系统中包含亲水性颗粒。
依据所采用的漆系统，通过载体的固化，优选通过热能和/或化学能和/或光能诱导载体固化将颗粒固定与载体之上。通过热能和/或化学能和/或光能诱导载体固化的实例为漆或漆系统中的成分分别发生聚合或交联。特别优选地，载体通过光能固化，特别优选地，载体通过中压汞灯的紫外区光照发生固化。优选地，载体在惰性气体中固化，特别优选为氮气。
依据可固化物质涂布的厚度以及所用颗粒的直径，有必要对添加颗粒以及固化可固化物之间的时间进行限制，以避免颗粒完全没入可固化物质中。优选地，在添加颗粒以后可固化物质在0.1至10min内固化，优选1至5min。
在本发明方法该实施方案的一个方面中，载体体系中包含形态为固体颗粒的固定颗粒。这些颗粒部分或完全熔化，随着部分熔化载体的固化或硬化，亲水性颗粒被固定于表面之上。因此，这一方法优选包括以下步骤I)向表面上添加固定颗粒和构成表面结构的颗粒，和II)固定颗粒部分熔化，然后由固定颗粒形成的载体固化，使得表面上的构成表面结构的颗粒和载体被固定。
固定颗粒和亲水性颗粒可顺序使用或同时使用。通常，首先将固定颗粒添加至表面上，然后再添加亲水性颗粒。优选地，在添加构成表面结构的颗粒之前，固定颗粒在表面上部分熔化。此处部分熔化(或部分烧结)指固定颗粒与接触点间实现粘合。
在本发明方法的一个特别优选的实施方案中，制备固定颗粒和构成表面结构的颗粒的混合物并将其添加于表面之上。为制备构成表面结构的颗粒和固定颗粒的混合物，优选使用其亲水性质与固定颗粒性质相似的构成表面结构的颗粒。
可以采用本领域技术人员已知的方法如喷雾或扑粉将颗粒添加于表面之上。依据所需制备含有亲水性表面的物品的用途，此时表面可以含有防腐蚀涂层，漆层或警示涂层。表面或物品可同样包含任何可以想到的材料，如聚合物、塑料、金属、木材、天然材料、陶瓷或玻璃。使用中唯一的限制条件是物品或表面的耐热性能。因此，在本发明方法的这一实施方案中，被处理的物品在固定颗粒的熔点区域内必须是热稳定的。
通过简短的加热实现本发明的初步熔化，初步熔化(或初步烧结)指固定颗粒以这样一种方式软化，即冷却后固定颗粒的表面至少部分粘附于邻近固定颗粒和/或亲水性颗粒表面，以及要形成自清洁表面的物体表面之上。粘附可以通过化学键合或物理力形成。
选择温度使初期熔化得以出现，对初期熔化过程持续的时间也要进行选择，优选地，应使固定颗粒仅部分熔化，从而使亲水性颗粒保留于表面之上。
所用加热方法可以是本领域技术人员已知的方法，例如，使用烘箱或任何其它热源。优选的加热方法是红外辐射加热。但同样优选将至少含有固定颗粒和亲水性颗粒的混合物，或仅固定颗粒涂覆到热的表面上，涂覆完成后再行冷却。当物品本身表面的性质造成所使用混合物不能以稳定的方式保留于表面之上时，这种操作是特别优选的。例如，当物品的几何形状或其它因素使得粉沫涂布剂(固定颗粒或亲水性颗粒)与基底材料粘附力不足时，需要采用这一方法。
用于本发明优选实施方案并且至少含有固定颗粒和亲水性颗粒的混合物优选包含10至90重量％的亲水性颗粒、和90至10重量％的固定颗粒。特别优选地，混合物包含25至75重量％的亲水性颗粒、和25至75重量％的固定颗粒。可简单地将固体混合制备混合物。但也可以采用本领域技术人员已知的混合器完成混合。优选地，在加热条件下进行混合，同时监测所消耗的电量。当团聚开始出现时，电消耗升高，以此可以方便地实现监测，此后再将混合物冷却。此时轻微加热的结果使得亲水性颗粒和固定颗粒间至少产生一定程度的连接，同时不出现固定颗粒熔融体将亲水性颗粒包裹而使亲水性颗粒亲水性下降的情况。混合过程中对颗粒进行加热的优点在于团聚使得上述混合物中产生更大的颗粒，使得操作更加容易，这是因为当通过喷涂或扑粉操作向表面施加混合物时，可以明显降低粉尘，同时可以避免固定颗粒和亲水性颗粒密度不同时，由于机械力的作用所导致的分层。
本发明使用的固定颗粒的平均粒径优选为小于50μm。固定颗粒的平均粒径优选为与亲水性颗粒的粒径一致。同样优选地，固定颗粒的平均粒径比亲水性颗粒小10至70％，优选为小25至50％。
优选地，作为固定颗粒的固定剂为选自热熔性粘合剂和粉末涂料的化合物。优选地，这些热熔性粘合剂和/或粉末涂料包含至少一种选自乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚酰胺、聚醚砜、聚异丁烯、环氧树脂和聚乙烯醇缩丁醛的化合物。
本发明的方法可以制作至少一个面或表面为本发明表面的物品。至少一个表面上具有本发明亲水性表面的物品可以是例如纤维或清洗用织物，以及采用这些纤维制成的织物。特别地，具有本发明表面的清洗用织物或具有本发明表面的纤维具有明显更好的吸水性，因此也明显地更易于使用。
可以在海绵或泡沫中添加本发明的表面，其中，本发明的表面处于其外部以及开孔中。这些泡沫或海绵作为清洗辅助工具的优点与上述清洗用织物相同。这些泡沫或海绵的其它用途是作为盛水容器，如用于插花的容器，或例如另外作为吸收剂。
亲水性表面的其它用途是作为蒸馏柱、反应器或除湿器的内部。含有本发明亲水性表面的内部所具有的良好的可润湿性可以改善水蒸汽在内部的冷凝，因而提高了效率。


利用附图1a至3b描述本发明，但本发明并不仅局限于此。
图1a和1b显示了不同放大倍率下，涂布有亲水性二氧化硅的聚碳酸酯薄片的扫描电镜图(SEM)。
图2a和2b显示了不同放大倍率下聚氯乙烯(PVC)海绵的SEM。图2a清楚地显示了海绵的孔结构。
图3a和3b显示了不同分辩率下实施例2中的具有亲水性二氧化硅的PVC海绵。特别地，在图3b中可以看到亲水性二氧化硅植于孔表面之上的情况。
具体实施例方式
以下实施例为本发明方法的实施例，但本发明并不仅仅局限于此。
实施例1将聚碳酸酯薄片浸入亲水性二氧化硅和丙酮所构成的混悬液中，其中亲水性二氧化硅的平均粒径为12nm，BET表面积为200m2/g(Aerosil 200，Degussa AG)，按二氧化硅的重量计算，其含量为1重量％。处理过程中初级粒子植入溶剂化的聚合物基质中，丙酮挥发后即被牢固锚定于表面之上。这种涂层具有抗擦除性。由于液滴(水)在该表面上立即铺展，其接触角不能被测出。
图1a和1b显示了不同放大倍率下实施例1表面的SEM。
实施例2将商品PVC(聚氯乙烯)海绵浸入亲水性二氧化硅和己烷所构成的混悬液中，其中亲水性二氧化硅的平均粒径为12nm，BET表面积为200m2/g(Aerosil 200，Degussa AG)，按二氧化硅的重量计算，其含量为1重量％。处理过程中初级粒子植入溶剂化的聚合物基质中，己烷挥发后即被牢固锚定于表面之上。图2a和2b显示了用于实施例2所用的海绵的SEM。图3a和3b显示了实施例2中经处理的PVC海绵的SEM。可以清楚地看出溶剂没有破坏孔洞的结构，初级粒子植入到聚合物中。
与未被涂布的海绵相比，亲水性海绵吸收液体的速度更快。本发明制造的亲水性海绵自发吸收足够量的水并完全浸入水浴中的时间为10s，而未经处理的商品PVC海绵则需耗时1.5h。
权利要求
1.一种具有亲水性质的表面，其特征在于该表面含有具有亲水性质的颗粒。
2.如权利要求1所述的表面，其中所述颗粒为亲水性二氧化硅颗粒。
3.如权利要求1或2所述的表面，其中以初级粒子形式存在的颗粒的平均粒径为1nm至20μm。
4.如权利要求1至3之一所述的表面，其中所述亲水性颗粒上通过载体固定于所述表面上的。
5.如权利要求1至3之一所述的表面，其中所述亲水性颗粒被锚定于所述表面之上。
6.一种制备具有亲水性质的表面的方法，其特征在于将具有亲水性质的颗粒涂覆于表面之上并将其固定。
7.如权利要求6所述的方法，其中通过涂布含有在溶剂中的亲水性颗粒的混悬液，然后除去溶剂进行固定，以实现亲水性颗粒的涂覆。
8.如权利要求7所述的方法，其中把物品浸入混悬液中，由此将混悬液涂布于物品的至少一个表面之上。
9.如权利要求7所述的方法，其中通过喷涂的方法将混悬液涂布于物品的至少一个表面之上。
10.如权利要求7至9之一所述的方法，其中混悬液中包含溶解于溶剂中的聚合物。
11.如权利要求7至10之一所述的方法，其中物品的表面未被溶剂溶剂化，而且颗粒在除去溶剂后作为涂层粘附于物品表面之上。
12.如权利要求11所述的方法，其中所用溶剂包含至少一种选自于以下组中的适用化合物醇、二醇、醚、二醇醚、酮、酰胺、硝基化合物、卤代烃及其混合物，这些化合物不溶剂化被涂布的物品。
13.如权利要求7至10之一所述的方法，其中物品的表面被溶剂溶胀或溶剂化，而且颗粒在除去溶剂后被锚定于物品的表面之上。
14.如权利要求13所述的方法，其中被溶剂化或溶胀的表面包含基于以下物质的聚合物聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚酰胺、PVC、聚乙烯、聚丙烯、脂肪族直链或支链聚烯烃、环型聚烯烃、聚苯乙烯、聚酯、聚醚砜、聚丙烯腈、聚亚烷基对苯二甲酸酯、或包含其混合物或共聚物的聚合物。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中适用于作为适宜表面溶剂的所用溶剂包括至少一种选自于以下组中的化合物醇、二醇、醚、二醇醚、酮、酰胺、硝基化合物、卤代烃及其混合物。
16.如权利要求15所述的方法，其中用于适宜表面的适用溶剂选自于以下组中甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、辛醇、环己醇、苯酚、甲基酚、乙二醇、二乙二醇、二氧六环、二氧戊环、四氢呋喃、乙二醇醚、二乙二醇醚、三乙二醇醚、聚乙二醇醚、丙酮、丁酮、环己酮、二甲基甲酰胺、吡啶、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基己内酯、乙腈、二甲亚砜、环丁砜、硝基苯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、1，2-二氯乙烷、氯酚及其混合物。
17.如权利要求7至16之一所述的方法，其中在涂布于表面之前，含有亲水性颗粒的溶剂的温度为-30至150℃，优选为25至100℃。
18.如权利要求6所述的方法，其中包括步骤a)向表面上涂布可固化物质作为载体，b)向载体中添加亲水性颗粒，和c)通过载体的固化固定颗粒。
19.如权利要求18所述的方法，其中载体通过热能和/或光能进行固化。
20.如权利要求18或19所述的方法，其中所用可固化载体包含一种漆，该漆包含一种由单体和/或聚合不饱和丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯和/或聚氨酯构成的混合物，或者包含一种热熔性粘合剂，其包含至少一种选自乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚酰胺、聚醚砜、聚异丁烯和聚乙烯醇缩丁醛的化合物。
21.如权利要求18至20之一所述的方法，其中载体包含亲水性颗粒。
22.如权利要求6至21之一所述的方法，其中所用亲水性颗粒粒径为1nm至20μm，优选为5nm至5μm。
23.如权利要求6至21之一所述的方法，其中所用亲水性颗粒包含亲水性二氧化硅。
24.一种物品，其至少一个表面上具有如权利要求1至5之一所述的表面。
25.一种清洗用织物，其至少一个表面上具有如权利要求1至5之一所述的表面。
26.一种纤维，其至少一个表面上具有如权利要求1至5之一所述的表面。
27.一种织物，其含有如权利要求26所述的纤维。
全文摘要
本发明涉及具有亲水性质的表面，其特征在于其表面包含具有亲水性质的颗粒。还涉及该亲水性表面的制备方法，其特征在于在表面上涂覆具有亲水性质的颗粒并固定该颗粒。还涉及至少一个表面为本发明亲水性表面的物品，以及至少一个表面为本发明的亲水性表面的清洗用织物和纤维，以及包含这些纤维的织物。本发明表面的优点在于非常容易被水润湿，甚至在水中未添加表面活性剂的情况下。对于清洗用织物，清洗用海绵或清洗用泡沫而言这种情况特别有利，因为在这些清洗辅助工具中，通过简单的润湿过程，水的吸收被明显易化和促进。具有亲水性的表面以及制备该表面的方法。
文档编号B05D1/18GK1639296SQ03805456
公开日2005年7月13日 申请日期2003年1月23日 优先权日2002年3月7日
发明者马库斯·奥勒斯, 埃德温·努恩 申请人:德古萨股份公司