超亲水涂层组合物的制作方法

文档序号:9457218阅读:823来源:国知局
超亲水涂层组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种亲水涂层,并且尤其一种具有优良污垢拾取耐性的透明亲水涂 层。
【背景技术】
[0002] 衬底的表面特征可以通过多种方式,可能最容易通过涂覆透明涂层来改变。举例 来说,材料的透水性、污垢粘附耐性、可湿性以及透明特性可以通过适合处理其表面来改 性。已经研发用于改变衬底的表面特性的多种组合物。拒水、拒油、抗污染、抗菌、抗静电、 防雾、抗刮痕以及吸水表面处理和涂料是众所周知的商业产品。
[0003] 抗污染性、拒水性以及对污垢粘附的耐性是透明涂料油漆组合物中的重要特征。 在暴露于日光之后常规涂层组合物具有粉化和增白问题。常规涂层组合物的另一个问题是 涂层的相容性和稳定性,其不利地影响透明涂层于其使用期内能够保持其透明度的能力。 举例来说,由微米尺寸粒子组成的透明涂层组合物倾向于絮凝,这可以不利地改变粒径分 布,并且因此在膜干燥过程期间粒子的组装。这最终引起涂膜增白和粉化。尽管现有技术 方法和涂层组合物工作得相当好,但仍然希望有所改进。
[0004] 因此,需要改进的亲水透明涂层组合物,其具有改进的抗污染性、改进的拒水性以 及对污垢粘附的改进的耐性,同时保持透明特性。

【发明内容】

[0005] 本发明通过在至少一个实施例中提供用于形成亲水涂层的组合物,解决现有技术 的一个或多个问题。所述组合物包括平均粒径是约Inm到约IOOnm的有机粘合剂和平均粒 径是约Inm到约40nm的无机粘合剂。所述组合物进一步包括催化氧化还原反应的无机光 催化剂。典型地,所述光催化剂包括平均粒径是约Inm到约50nm的光催化性金属氧化物。 有利地,由所述组合物形成的涂层具有改进的抗污染性、改进的拒水性以及对污垢粘附的 改进的耐性,同时在暴露于日光之后保持透明光学特性。
[0006] 在另一个实施例中,提供用由以上阐述的组合物形成的层来涂敷的物件。所述物 件包括衬底和安置在衬底上的涂层。涂层包括平均粒径是约Inm到约IOOnm的有机粘合剂、 平均粒径是约Inm到约40nm的无机粘合剂以及催化氧化还原反应的无机光催化剂。光催 化剂具有平均粒径是约Inm到约50nm的光催化性金属氧化物。典型地,涂层的接触角小于 约10度。
【附图说明】
[0007] 图IA提供现有技术透明涂层在日光暴露之后的光透射率曲线,用于展示透明度 损失;
[0008] 图IB提供本发明的一个实施例的透明涂层在日光暴露之后的光透射率曲线,用 以展示透明涂层的透明度损失;
[0009] 图2提供接触涂敷有超亲水涂层的衬底(即,显微镜玻璃载片)的水的图像;
[0010] 图3提供涂敷有超亲水涂层的衬底上的污垢拾取和污垢耐性的图像;以及
[0011] 图4提供由具有纳米尺寸组分的组合物形成的透明涂层表面的扫描电子显微照 片。
【具体实施方式】
[0012] 现将详细参考本发明的目前优选组合物、实施例以及方法,所述组合物、实施例以 及方法构成了目前发明者已知的实践本发明的最佳模式。图式未必按比例绘制。然而,应 理解,所公开的实施例仅是本发明的示例性实施例,其可以按不同的并且替代性的形式实 施。因此,本文所公开的具体细节不解释为限制性的,而仅作为本发明的任何方面的代表性 基础和/或作为用于传授本领域普通技术人员以不同地利用本发明的代表性基础。
[0013] 除了在实例中,或以其它方式明确指示时,在描述本发明的最广范围时,在本说明 书中指示反应和/或使用的材料的量或条件的所有数值数量应理解为由字"约"来修饰。在 所述数值界限内的实践通常是优选的。此外,除非明确相反陈述,否则:百分比、"份数"以及 比率值是以重量计;术语"聚合物"包括"寡聚物"、"共聚物" "三元共聚物"等;对于关于本 发明的一个既定目的适合或优选的一组或一类材料的描述意味着所述组或类中的成员中 的任何两个或更多个的混合物同样是适合或优选的;关于任何聚合物提供的分子量是指数 量平均分子量;化学术语中成分的描述是指在添加到描述中所规定的任何组合时的成分, 并且不必排除混合物的成分之间在混合后的化学相互作用;首字母缩写词或其它缩写的第 一定义适用于本文对相同缩写的所有后续使用,并且加以必要修正适用于最初定义的缩写 的正常语法变化形式;并且除非明确相反陈述,否则特性的测量通过与先前或后来关于相 同特性所参考相同的技术测定。
[0014] 还应理解,本发明不限于下文描述的特定实施例和方法,因为特定的组件和/或 条件当然可以发生变化。此外,本文使用的术语仅出于描述本发明的特定实施例的目的而 使用,并且不打算以任何方式为限制性。
[0015] 还必须指出,除非上下文另外清楚地指示,否则如在本说明书和所附权利要求书 中所使用,单数形式"一个/ 一种(a/an)"和"所述"包含多个指示物。举例来说,以单数形 式提及的组件打算包含多个组件。
[0016] 在整个参考公开的本申请中,这些公开的公开内容特此以全文引用的方式并入本 申请中,以更加完整地描述本发明所涉及的目前最先进的水平。
[0017] 如在至少一个实施例中所用,术语"粘合剂"指具有用以形成膜并且有助于膜完整 性和机械特性的粘合能力的物质。
[0018] 如在至少一个实施例中所用,术语"空气空隙"指用于形成亲水涂层的组合物内含 有的空隙或自由空间的体积。
[0019] 如在至少一个实施例中所用,术语"空气空隙密度"是指每体积的空气空隙数量, 或在截面的情况下是每面积的空气空隙数量。
[0020] 如在至少一个实施例中所用,术语"粒径"指每个粒子的平均尺寸。
[0021] 如在至少一个实施例中所用,术语"弗雷特直径(Feret diameter) "指与粒子或孔 的相对侧平行的两个切线之间的距离。
[0022] 如在至少一个实施例中所用,术语"纵横比"指作为孔、粒子或空气空隙的最小与 最大弗雷特直径的比率的比率。举例来说,球形孔的纵横比是1。完全压缩的孔的纵横比在 理想化的情况下接近零。
[0023] 如在至少一个实施例中所用,术语"光催化剂"指通过光照射来催化氧化还原反应 的物质。
[0024] 如在至少一个实施例中所用,术语"高亲水性"指在室温下接触角小于5度的涂层 或膜。
[0025] 在本发明的一个实施例中,提供一种用于形成亲水涂层的组合物。确切地说,提供 一种用于形成透明涂层的油漆组合物。所述组合物包括有机粘合剂、无机粘合剂以及无机 光催化剂,其中的每一个均包括纳米尺寸的粒子。在一个优化中,这些组分中的每一个的纳 米尺寸的粒子的纵横比是〇. 1到1。典型地,这些组分中的每一个的平均粒径小于约l〇〇nm。 在一个优化中,这些组分中的每一个的最大弗雷特直径小于约l〇〇nm。在另一个优化中,所 述组合物还包括重量百分比占所述组合物的总重量的约0%到50%的水。在另一个优化 中,水占所述组合物的总重量的5%到40%。所述组合物适用于以低接触角在衬底上形成 涂层。在一个优化中,在25°C下这类涂层的接触角在室温(即,25°C)下小于30度。在另 一个优化中,在25°C下这类涂层的接触角在室温下小于10度。在再一个优化中,在25°C下 这类涂层的接触角小于5度。有利地,即使在日光暴露之后,由所述组合物形成的低接触角 涂层也拥有优异的抗污染性、污垢粘附耐性、透明度以及
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