疏油性涂料的制作方法
【专利摘要】本发明提供了用于玻璃基底的聚合物涂料，其包含六氟环氧丙烷衍生的硅烷聚合物。所述六氟环氧丙烷衍生的硅烷聚合物具有大于约5500的分子量、介于约2和约15纳米之间的厚度和小于约0.35的摩擦系数常数。在经历10000次磨蚀循环后，所述聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂层的水接触角减小了小于约27％。
【专利说明】疏油性涂料
【技术领域】
[0001] 本发明大体涉及疏油性涂料领域。具体地，本发明是六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂 层，其随着分子量的增加而具有降低的摩擦系数和增加的耐磨性。
【背景技术】
[0002] 含氟化合物材料的多种组合物已施用于表面以赋予低表面能特性，例如拒油性和 /或拒水性（疏油性和/或疏水性）。这些含氟化合物材料中的一些是氟化硅烷。已知使 用氟化硅烷，即具有一个或多个氟化基团的硅烷化合物，使诸如玻璃和陶瓷之类的基底具 有拒油性和拒水性。各种氟化硅烷描述于例如美国专利7, 294, 731B1 (Flynn等人）、美国专 利申请公开2006/0014895 (Shiono)、美国专利申请公开2009/0208728 (Itami等人）和美国 专利 3, 250, 808 (Moore 等人）中。
[0003] 此外，美国专利6, 200, 884公开了固化到膜中的全氟聚醚改性的氨基硅烷的组合 物，所述组合物具有改善的拒水性和拒油性以及抗污特性。EP789050公开了氟化聚醚硅烷 用于制备复合膜涂层的用途。美国专利3, 646, 085提出了用氟化聚醚硅烷使玻璃或金属表 面具有拒油性和拒水性。W0 99/37720公开了用氟化聚醚硅烷对诸如玻璃或塑料之类的基 底上的抗反射表面提供抗污涂层。美国专利3, 950, 588公开了使用氟化聚醚硅烷使诸如浴 室瓷砖或炊具之类的陶瓷表面具有拒水性和/或拒油性。
【发明内容】
[0004] 在一个实施例中，本发明是用于玻璃基底的聚合物涂料。所述聚合物涂料包含六 氟环氧丙烷衍生的硅烷聚合物。所述六氟环氧丙烷衍生的硅烷聚合物具有大于约5500的 分子量，约2至约15纳米的厚度和小于约0. 35的摩擦系数常数。在经历10000次磨蚀循 环后，聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂层的水接触角减小了小于约27 %。
【具体实施方式】
[0005] 本发明提供了涂料组合物，其包含具有约5500克/摩尔或更大的数均分子量的六 氟环氧丙烷衍生的硅烷聚合物。所述涂料组合物可施用于硅质基底以形成制品。聚六氟环 氧丙烧衍生的娃烧具有甲娃烧基基团，该甲娃烧基基团可与娃质基底的表面反应，从而形 成-Si-0-Si-键。所得制品可用于提供表面，所述表面具有耐磨性、易于清洁特性、良好的 触觉响应（即手指可易于在所述表面上滑动）、或它们的组合。已经发现涂料组合物的分子 量与耐磨性之间有一种奇妙的关系。另外，惊奇地发现，可通过改变所述涂料组合物的分子 量来改变和改善摩擦系数。随着涂料组合物的分子量的增加，耐磨性增加。随着涂料的分 子量的增加，摩擦系数降低，从而导致改善的摩擦系数。
[0006] 由端点表述的任何数值范围旨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。
[0007] 术语"一个/ 一种"和"所述"可互换地使用，其中"至少一个"是指所述要素中的 一个或多个。
[0008] 术语"和/或"意指任一者或两者。例如，表达"A和/或B"意指A、B、或A和B的 组合。
[0009] 术语"氟化"是指含有至少一个附接到碳原子的氟原子的基团或化合物。
[0010] 术语"全氟化的"是指所有C-H键均被C-F键取代的基团或化合物。例子包括全 氟聚醚基团或化合物、全氟醚基团或化合物、和全氟烷烃基团或化合物。全氟化基团或化合 物是氟化基团或化合物的子集。
[0011] 术语"醚"是指两个碳原子之间具有氧基的基团或化合物。醚基通常是二价基团， 诸如-CH2-〇-CH2-或-CF2-〇-CF 2-。
[0012] 术语"聚醚"是指具有多个醚基的基团或化合物。
[0013] 术语"硫醚"是指两个碳原子之间具有巯基的基团或化合物。硫醚基团是二价基 团-CH 2_S_CH2_。
[0014] 术语"六氟环氧丙烷衍生的硅烷"是指被硅烷官能团官能化的六氟环氧丙烷的聚 合物。
[0015] 涂料组合物包含六氟环氧丙烷衍生的硅烷聚合物，所述六氟环氧丙烷衍生的硅烷 聚合物具有约5500克/摩尔或更大，具体地约9000克/摩尔或更大，并且更具体地约20000 克/摩尔或更大的数均分子量。在小于5500克/摩尔的数均分子量下，聚合物涂料不显示 出有效的耐磨性并具有较高的摩擦系数。六氟环氧丙烷衍生的硅烷聚合物的数均分子量可 以是单个分子量或分子量的组合。例如，六氟环氧丙烷衍生的硅烷聚合物可以是一种或多 种较高分子量材料的共混物，前提条件是共混的六氟环氧丙烷衍生的硅烷聚合物的数均分 子量为约5500克/摩尔或更大。合适的聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷的例子包括但不限于具 有约5500或更大分子量的六氟环氧丙烷衍生的硫醚硅烷和六氟环氧丙烷衍生的醚硅烷。
[0016] 水和十六烷接触角提供了对聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂层的耐久性的指示。随 着聚合物涂料的磨蚀和下面基底的暴露，十六烷和水接触角与它们在初始涂覆基底上测定 的值相比均减小。聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂层的接触角应优选地通过多个磨蚀循环保 持基本上相同。在一个实施例中，在10000次磨蚀循环后，聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂层 的水接触角与其初始接触角相比减小了小于约27 %，具体地小于约25 %，并且更具体地小 于约22%。
[0017] 在一个实施例中，在10000次磨蚀循环后，聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂层的 十六烷接触角与其初始接触角相比减小了小于约8 %，具体地小于约6 %，并且更具体地小 于约4%。
[0018] 在一个实施例中，施用于一块浮法玻璃上的聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂层具有 小于约0. 35,具体地小于约0. 32,并且更具体地小于约0. 30的摩擦系数常数。
[0019] 1纳米或更小的极薄涂层不具有足够的磨蚀耐久性；相反，比约1000纳米更厚的 涂层具有非常差的磨蚀耐久性。在一个实施例中，聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂层具有介 于约2和约15纳米之间，具体地介于约2和约10纳米之间，并且更具体地介于约4和约10 纳米之间的厚度。
[0020] 聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂层包含式（I)的氟化硅烷。
[0021]
【权利要求】
1. 一种用于玻璃基底的聚合物涂料，包含： 六氟环氧丙烷衍生的硅烷聚合物； 其中所述六氟环氧丙烷衍生的硅烷聚合物具有大于约5500的分子量； 其中在10000次磨蚀循环后，聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂层的水接触角减小了小于 约 27% ; 其中所述聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂层具有介于约2和约15纳米之间的厚度；并且 其中所述聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂层具有小于约〇. 35的摩擦系数常数。
2. 根据权利要求1所述的聚合物涂料，其中在10000次磨蚀循环后，所述聚六氟环氧丙 烷衍生的硅烷涂层的水接触角减小了小于约25%。
3. 根据权利要求1所述的聚合物涂料，其中在10000次磨蚀循环后，所述聚六氟环氧丙 烷衍生的硅烷涂层的十六烷接触角减小了小于约8%。
4. 根据权利要求3所述的聚合物涂料，其中在10000次磨蚀循环后，所述聚六氟环氧丙 烷衍生的硅烷涂层的十六烷接触角减小了小于约6%。
5. 根据权利要求1所述的聚合物涂料，其中所述聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂层具有 小于约0.32的摩擦系数常数。
6. 根据权利要求1所述的聚合物涂料，其中所述聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂层的分 子量是基于单个分子量计的。
7. 根据权利要求1所述的聚合物涂料，其中所述聚六氟环氧丙烷衍生的硅烷涂层的分 子量是基于多个分子量计的。
8. 根据权利要求1所述的聚合物涂料，其中所述聚合物涂料设置在消费电子设备上。
【文档编号】C09D7/12GK104245865SQ201380010009
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年2月6日 优先权日:2012年2月20日
【发明者】埃里克·D·奥尔森, 理查德·M·弗兰, 丹尼尔·R·维特克, 卡尔·J·曼斯克, 凯文·J·贝奇托尔德, 琏·S·谭 申请人:3M创新有限公司