制造具有含氟硅烷类涂层的物品的方法

文档序号:3794046阅读:397来源:国知局
制造具有含氟硅烷类涂层的物品的方法
【专利摘要】本发明提供制造物品的方法,该物品包括基材和涂布该基材表面的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层,其中该方法可形成具有增强的磨擦耐久性的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层。该方法包括以下步骤:(a)在基材表面上形成包括具有键合至Si的可水解基团的含全氟聚醚基团的硅烷化合物的前体涂层;(b)供给水分至该前体涂层;然后(c)在超过60℃的干燥氛围下加热基材表面上的前体涂层,以在基材表面上形成衍生自该前体涂层的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层。
【专利说明】制造具有含氟硅烷类涂层的物品的方法
[0001] 本申请要求于2012年2月28日提交的美国临时申请第61/604,431号的优先权 和权益,其全部内容并入本文以供参考。

【技术领域】
[0002] 本发明涉及制造具有含全氟聚醚基团的硅烷类涂层的物品的方法和通过该方法 制造的物品。

【背景技术】
[0003] 已知某些含氟硅烷类化合物在用于基材表面处理时能够提供优异的防水性、防油 性、防污性、表面平滑性等。由含氟硅烷类化合物形成的涂层(即含氟硅烷类涂层)作为所 谓的功能薄涂层应用于各种基材,如玻璃、塑料、纤维和建筑材料(参见专利文献1和2)。
[0004] 含氟硅烷类涂层可通过如下方法在基材的表面形成:湿法涂覆如浸渍和喷雾、干 法涂覆如真空沉积和溅射、或常压等离子体法等(参见专利文献2)。
[0005] 已知在用包含硅烷化合物的组合物涂覆基材表面后向形成的涂层供应水以促进 反应,因为含氟硅烷类涂层花费较长时间才充分发挥上述作用(参见专利文献1)。另外还 已知在玻璃表面的防水处理过程中向高温烧成炉提供过热的水蒸气以提高耐碱性(参见 专利文献3)。
[0006] 引用列表
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献 I JP 357〇l:34B
[0009] 专利文献 2 JP 2008-534696A
[0010] 专利文献 3 JP 2〇10_227883A


【发明内容】

[0011] 为了提供长时间保有上述功能的基材而要求含氟硅烷类涂层具有高耐久性。因为 含氟硅烷类涂层即使是薄涂层的形式也能发挥此等功能,所以其适合用于要求具有光学透 明度或透明度的光学部件诸如眼镜和触控面板。特别地,在这些用途中,进一步要求增加磨 擦耐久性。然而,形成含氟硅烷类涂层的常规方法不再足以满足不断增加的增强磨擦耐久 性的需求。
[0012] 另外,因为上述用途中也要求优异的表面平滑特性,所以能提供优异的表面平滑 特性的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层是适合的。然而,发现在形成涂层期间进行加热干燥 的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层比接受自然干燥者具有更差的磨擦耐久性。
[0013] 本发明的目的是提供制造如下物品的方法,该物品包括基材和涂布该基材表面的 含全氟聚醚基团的硅烷类涂层,其中该方法可形成具有增强的磨擦耐久性的含全氟聚醚基 团的硅烷类涂层。
[0014] 根据本发明的第一方面,提供一种制造物品的方法,该物品包括基材和涂布该基 材表面的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层,其中该方法包括以下步骤:
[0015] (a)在基材表面形成前体涂层,其中该前体涂层包括具有键合到Si的可水解基团 的含全氟聚醚基团的硅烷化合物;
[0016] (b)对前体涂层提供水;且然后
[0017] (C)在超过60°C的干燥氛围下加热基材表面上的前体涂层,从而在基材表面上形 成得自该前体涂层的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层。
[0018] 根据上述本发明制造物品的方法,与常用制造物品的方法(更具体地,形成含全 氟聚醚基团的硅烷类涂层的方法)相比,可形成具有较高磨擦耐久性的含全氟聚醚基团的 硅烷类涂层。虽然本发明不受任何理论约束,但可认为增加磨擦耐久性的原因如下。根据本 发明制造物品的方法,在步骤(a)中,在基材表面上形成包括具有键合至Si的可水解基团 的含全氟聚醚基团的硅烷化合物的前体涂层,然后在步骤(b)中供应水分至该前体涂层。 由此,水作用于存在于含全氟聚醚基团的硅烷化合物中的键合至Si的可水解基团,从而使 含全氟聚醚基团的硅烷化合物快速水解。然后,在步骤(c)中于超过60°C的干燥氛围下在 基材表面上加热此前体涂层,从而使含全氟聚醚基团的硅烷化合物间的键合至Si的可水 解基团快速脱水缩合,并使含全氟聚醚基团的硅烷化合物中键合至Si的可水解基团与存 在于基材表面的反应基团(例如,羟基等)快速反应(例如,脱水缩合)。结果,在形成于基 材表面的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层中,含全氟聚醚基团的硅烷化合物彼此结合,同时 含全氟聚醚基团的硅烷化合物结合至基材。因此,含全氟聚醚基团的硅烷类涂层本身的涂 布强度以及含全氟聚醚基团的硅烷类涂层与基材表面间的粘附强度提高,从而获得高的磨 擦耐久性。
[0019] 通过本发明制造物品的方法而形成的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层除磨擦耐久 性之外可以具有防水性、防油性、防污特性(例如,防止粘附污垢诸如指印)、表面平滑特性 (或润滑性,例如擦拭污垢诸如指印的特性)等,因此,可适当地用作功能性薄涂层。
[0020] 在本发明中,可在温度0?500°C的氛围下进行步骤(b)中的水供应。经由在此温 度范围下供给水分,而使水解继续进行。
[0021] 在本发明的实施方式中,可通过将步骤(a)中前体涂层形成于其上的基材暴露于 过热水蒸气而循序进行步骤(b)和步骤(c)。该"过热水蒸气"也称为"过热蒸气",表示其 是经由加热饱和水蒸气至超过沸点(常压下IO(TC)的温度而得到的。将有前体涂层形成于 其上的基材暴露于过热水蒸气,首先,前体涂层表面出现水珠冷凝,从而对前体涂层提供水 分。随即,在由于过热水蒸气所造成的干燥氛围下,前体涂层表面上的水分量逐渐减少。再 者,前体涂层在干燥氛围期间,基材表面上的前体涂层经由接触过热水蒸气而加热。因此, 使用过热水蒸气,简单地通过将有前体涂层形成于其上的基材暴露于过热水蒸气而使水供 应和干燥加热可以循序进行。
[0022] 可使用除了键合至Si的可水解基团之外还具有全氟聚醚基团的化合物作为用于 本发明中的含全氟聚醚基团的硅烷化合物。
[0023] 具有键合至Si的可水解基团的含全氟聚醚基团的硅烷化合物的实例包含一种或 多种任何下列通式(Ia)和(Ib)所示的化合物:
[0024]

【权利要求】
1. 一种制造物品的方法,所述物品包括基材和涂覆所述基材的表面的含全氟聚醚基团 的硅烷类涂层,其中所述方法包括以下步骤: (a) 在所述基材的表面上形成前体涂层,其中所述前体涂层包括具有键合到Si的可水 解基团的含全氟聚醚基团的硅烷化合物; (b) 对所述前体涂层提供水;且然后 (c) 在温度超过60°C的干燥氛围下加热所述基材的表面上的前体涂层,从而在所述基 材的表面上形成得自所述前体涂层的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层。
2. 根据权利要求1所述的制造物品的方法,其中在(TC至500°C温度的氛围下进行步骤 (b)中的水提供。
3. 根据权利要求1或2所述的制造物品的方法,其中通过将步骤(a)中其上形成有所 述前体涂层的基材暴露于过热水蒸气,使步骤(b)和(C)循序进行。
4. 根据权利要求1所述的制造物品的方法,其中所述具有键合到Si的可水解基团的含 全氟聚醚基团的硅烷化合物包括一种或多种任何下列通式(Ia)和通式(Ib)的化合物:
其中: Rf1为具有1至16个碳原子的烷基,其可以被或可以未被一个或多个氟原子取代;a、b、c和s各自独立地为O至200的整数,其中a、b、c和s之和至少为1,且通式中括 号内有下标符号a、b、c或s的各个重复单元的发生顺序并无限制; d和f各自独立地为0或1 ; e和g各自独立地为0至2的整数; m和1各自独立地为1至10的整数; X为氢原子或卤素原子; Y为氢原子或低级烧基; Z为氟原子或低级氟烷基; T为可水解基团; R1为氢原子或具有1至22个碳原子的烷基;且η为1至3的整数。
5. 根据权利要求1所述的制造物品的方法,其中所述具有键合到Si的可水解基团的含 全氟聚醚基团的硅烷化合物包括一种或多种任何下列通式(2a)和通式(2b)的化合物:
其中: Rf2为具有1至16个碳原子的烷基,其可以被或可以未被一个或多个氟原子取代; а、b、c和s各自独立地为O至200的整数,其中a、b、c和s之和至少为1,且通式中括 号内有下标符号a、b、c或s的各个重复单元的发生顺序并无限制; d和f各自独立地为0或1 ;h和j为1或2 ; i和k各自独立地为2至20的整数; Z为氟原子或低级氟烷基; T为可水解基团; R2为氢原子或具有1至22个碳原子的烷基;且η为1至3的整数。 б. 根据权利要求1所述的制造物品的方法,其中所述具有键合到Si的可水解基团的含 全氟聚醚基团的硅烷化合物包括一种或多种下列通式(3)的化合物: Rf3 [-L3p-X-R31-Si(OR32) 3] q· ·· (3) 其中: Rf3为全氟聚醚基团,条件是连接至末端碳原子的全部或部分氟原子可以是或者可以 不是氢原子; P为0或1 ;q为1或2 ; R31为亚烷基; R32为烷基; L3 为-CO-; X为选自-〇_、-NR33-、-S-、-S02-、-SO2NR33-和-NR33CO-的基团;其中R33为氢原子或具 有3个或更少的碳原子的烷基。
7. -种物品,其通过根据权利要求1-6中任一项所述的方法制造。
8. 根据权利要求7所述的物品,其中所述基材的表面由具有羟基的材料制成。
9. 根据权利要求7或8所述的物品,其中所述基材的表面由选自玻璃、树脂、金属和陶 瓷的材料制成。
10. 根据权利要求7-9中任一项所述的物品,其为光学部件。
【文档编号】C09D183/12GK104321393SQ201380011189
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年2月27日 优先权日:2012年2月28日
【发明者】本多义昭, 福田晃之, 中井康裕 申请人:大金工业株式会社
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