交联聚(乙烯醇)和二氧化硅纳米颗粒多层涂层以及方法_5

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含具有双峰尺寸分布的二氧化硅纳米颗粒,和/或含有二氧化硅纳米颗粒的分散体包含平 均粒径为至多20纳米的二氧化硅纳米颗粒。
[0103] 优选地,该方法包括根据上文所描述制品的实施例的层。例如,通过该方法所形成 的第一中间层可包含多个二氧化硅纳米颗粒,并且通过该方法所形成的第二中间层(如果 存在的话)也可包含多个二氧化硅纳米颗粒。相似地,通过该方法所形成的中间二氧化硅 层中的至少一个可包含PVA。
[0104] 多层涂料组合物可利用任何合适的施加方法来施加。施加方法通常涉及通过浸 涂、旋涂、喷'涂、涂搭、$昆涂、刷涂、摊开、流涂、气相丨几积、槽式涂布、坡流涂布等或它们的组 合形成涂层。
[0105] 通常,可将每种涂料组合物施加至基底,使得在固化之后形成多层涂覆制品。艮P, 除第一二氧化硅层之外,至少一个中间层也定位在基底和顶部交联PVA层之间。每个层的 湿厚度例如可独立地在〇. 1微米至100微米的范围内、在〇. 1微米至50微米的范围内、或 在0. 1微米至10微米的范围内。
[0106] 在施加至基底之后,涂料组合物可通过暴露于热和/或湿气而固化。如果交联剂 包含于多层涂料组合物中,则这些材料可与PVA或硅烷改性的PVA反应以交联PVA。湿固化 可在从室温(例如,20°C至25°C)至多达约80°C或以上的范围内的温度下实现。湿固化时 间可在从数分钟(例如,在较高的温度下,诸如80°C或更高)至数小时(例如,在较低的温 度下,诸如室温)的范围内。
[0107] 下文所描述的多个项为制品或制品的制备方法。
[0108] 项1为一种制品,所述制品包括a)基底和b)与所述基底相邻的多层涂层。所述 多层涂层包括(i)第一交联聚(乙烯醇)(PVA)层,所述第一交联聚(乙烯醇)层为所述多 层涂层的最外层;和(ii)第一二氧化硅层,所述第一二氧化硅层设置在所述基底的表面和 所述最外侧交联PVA层之间。所述第一二氧化硅层包含被布置为形成连续的三维多孔网络 的多个酸烧结互连二氧化硅纳米颗粒。
[0109] 项2为根据项1所述的制品,所述制品还包括一个或多个第二PVA层,所述一个或 多个第二PVA层设置在所述第一交联PVA层和所述第一二氧化硅层之间、所述第一二氧化 硅层和所述基底之间、或两者。
[0110] 项3为根据项1或项2所述的制品,其中所述第二PVA层包含交联PVA。
[0111] 项4为根据项1至3中任一项所述的制品,其中所述第一二氧化硅层还包含PVA。
[0112] 项5为根据项1至4中任一项所述的制品,其中所述第一交联PVA层还包含多个 二氧化娃纳米颗粒。
[0113] 项6为根据项1至5中任一项所述的制品,其中所述二氧化娃纳米颗粒具有双峰 尺寸分布。
[0114] 项7为根据项1至6中任一项所述的制品,其中所述二氧化硅纳米颗粒的平均粒 径为至多20纳米。
[0115] 项8为根据项1至7中任一项所述的制品,其中所述多个酸烧结互连二氧化硅纳 米颗粒由包含所述二氧化娃纳米颗粒的分散体形成,所述二氧化娃纳米颗粒被pKa小于 3. 5的酸酸化到2至5范围内的pH。
[0116] 项9为根据项1至8中任一项所述的制品,其中所述第一交联PVA层、所述第二 PVA层、或两者包含硅烷改性的PVA。
[0117] 项10为根据项1至9中任一项所述的制品,所述制品还包括设置在所述第一二氧 化硅层和所述第一交联PVA层之间的一个或多个第二二氧化硅层。
[0118] 项11为根据项10所述的制品,其中所述第二二氧化硅层包含被布置为形成连续 的三维多孔网络的多个酸烧结互连二氧化硅纳米颗粒。
[0119] 项12为根据项11所述的制品,其中所述第二二氧化硅层还包含PVA。
[0120] 项13为根据项1至12中任一项所述的制品,其中所述第一交联PVA层包含至少 一种交联剂,所述交联剂选自硅烷、多官能醛、和酸。
[0121] 项14为根据项1至13中任一项所述的制品,其中所述第一交联PVA层包含至少 一种交联剂,所述交联剂选自四乙氧基硅烷、三聚氰胺甲醛、和硼酸。
[0122] 项15为根据项1至14中任一项所述的制品,其中所述第一交联PVA层还包含多 个二氧化娃纳米颗粒。
[0123] 项16为根据项2所述的制品,其中所述一个或多个第二PVA层还包含多个二氧化 娃纳米颗粒。
[0124] 项17为根据项1至16中任一项所述的制品,其中所述二氧化硅纳米颗粒的平均 粒径为至多500纳米。
[0125] 项18为根据项6所述的制品,其中第一分布二氧化硅纳米颗粒与第二分布二氧化 硅纳米颗粒的重量比在20:80至80:20的范围内。
[0126] 项19为根据项1至18中任一项所述的制品,其中所述第一二氧化硅层还包含至 少85重量%的二氧化硅纳米颗粒。
[0127] 项20为根据项1至19中任一项所述的制品,其中所述第一二氧化硅层还包含表 面活性剂。
[0128] 项21为根据项1至20中任一项所述的制品,其中所述二氧化硅纳米颗粒包括针 状二氧化硅颗粒。
[0129] 项22为根据项1至21中任一项所述的制品,其中所述基底为聚合物膜、聚合物片 材、模制聚合物部件、金属、纸材、UV镜、UV稳定基底、玻璃基底、镜、显示器、窗口、或隔离衬 件中的至少一种。
[0130] 项23为根据项1至22中任一项所述的制品,其中所述基底包含聚对苯二甲酸乙 二酯(PET)。
[0131] 项24为一种制备制品的方法,所述方法包括(a)提供基底;以及(b)将多层涂层 附接至所述基底的表面。所述附接包括(i)形成与所述基底相邻的第一二氧化硅层;以及 (ii)形成第一交联PVA层。所述第一二氧化硅层包含被布置为形成连续的三维多孔网络的 多个酸烧结互连二氧化硅纳米颗粒,并且所述第一交联PVA层为所述多层涂层的最外层。
[0132] 项25为根据项24所述的方法,所述方法还包括形成第二PVA层,所述第二PVA层 设置在所述第一二氧化硅层和所述第一交联PVA层之间。
[0133] 项26为根据项24或项25所述的方法,其中所述第一交联PVA层还包含多个二氧 化娃纳米颗粒。
[0134] 项27为根据项24至26中任一项所述的方法,其中形成所述第一二氧化硅层包括 制备含有所述二氧化硅纳米颗粒的分散体,所述二氧化硅纳米颗粒被pKa小于3. 5的酸酸 化到2至5范围内的pH ;将所述分散体涂布于所述基底上;以及干燥所述涂层以形成所述 多个酸烧结二氧化硅纳米颗粒。
[0135] 项28为根据项24至27中任一项所述的方法,其中所述第一二氧化硅层还包含 PVA〇
[0136] 项29为根据项24至28中任一项所述的方法,其中所述第一交联PVA层包含硅烷 改性的PVA。
[0137] 项30为根据项25所述的方法,所述方法还包括交联所述第二PVA层。
[0138] 项31为根据项30所述的方法,其中所述交联利用交联剂执行,所述交联剂选自硅 烷、多官能醛、和酸。
[0139] 项32为根据项30或项31所述的方法,其中所述交联利用交联剂执行,所述交联 剂选自四乙氧基硅烷、三聚氰胺甲醛、和硼酸。
[0140] 项33为根据项25所述的方法,其中所述第二PVA层还包含多个二氧化硅纳米颗 粒。
[0141] 项34为根据项24至33中任一项所述的方法,其中所述二氧化硅纳米颗粒的平均 粒径为至多500纳米。
[0142] 项35为根据项24至34中任一项所述的方法,其中所述第一二氧化硅层还包含至 少85重量%的二氧化硅纳米颗粒。
[0143] 项36为根据项24至35中任一项所述的方法,其中所述第一二氧化硅层还包含表 面活性剂。
[0144]
[0145] 下面的实例进一步说明了本发明的目的和优点,但这些实例中列举的具体物质和 用量以及其它条件和细节不应当解释为是对本发明的不适限制。这些实例仅为了进行示意 性的说明,并非旨在限制所附权利要求的范围。
[0146] 材料
[0147] "PET"为聚对苯二甲酸乙二酯(50微米(μm)或100μm厚)膜,由SC0TCHPAR制 备,可购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany,St.Paul,MN)。
[0148] "NALCODVSZN004 "是指可从伊利诺伊州内珀维尔纳尔科化学公司(NALCO ChemicalCompany,Naperville,IL)商购获得的具有41. 2重量%固体(标称41重量%固 体,和约45纳米的平均粒径)的水性胶态球形二氧化硅分散体的商品名。
[0149] "SILCOLI-0830"是指可购自俄勒冈州波特兰的斯科国际公司(SILC0 InternationalLLC,Portland, 0R)的具有30. 5重量%固体(标称30重量%固体,和约8 纳米的平均粒径)的水性胶态球形二氧化硅分散体的商品名。
[0150] "POLYSTEPB430-S"是指可从伊利诺伊州诺斯菲尔德的斯泰潘公司(St印an Company,Northfield,IL)商购获得的具有29重量%固体的水性表面活性剂溶液的商品 名。
[0151] "KURARAYR-2105"是指可从日本的可乐刚株式会社(KurarayCo.LTD,Japan)商 购获得的硅烷改性的聚乙烯醇聚合物的商品名。
[0152] "KURARAYPVA235"是指可从日本的可乐丽株式会社(KurarayCo.LTD,Japan)商 购获得的聚乙烯醇聚合物的商品名。
[0153] "RESHffiNE730"是指可从佐治亚州玛丽埃塔的英力士三聚氰胺公司(Ineos Melamines, Inc.,Marietta,GA)商购获得的甲基化三聚氰胺甲醛树脂的商品名。
[0154] "SN0WTEXST-0-40"是指可购自德克萨斯州帕萨迪纳的日产化学公司(Nissan ChemicalCompany,Pasadena,TX)的具有40. 8重量%固体(标称41重量%固体,和约40 纳米的平均粒径)的水性胶态球形二氧化硅分散体的商品名。
[0155] "TE0S"为可购自马萨诸塞州沃德希尔的阿法埃莎公司(Alfa Aesar,Ward Hill, ΜΑ)的四乙氧基硅烷。
[0156] 测试方法
[0157] 防雾测试方法
[0158] 在1000毫升(mL)的带盖烧杯中,将400mL的水加热至80°C。盖包括4厘米(cm) 直径的圆形切口,该切口覆盖有金属板。在移除板之后,将下文所描述的实例和比较例的膜 样品立即以涂布侧向下放置于开口上。在60秒之后记录膜上观察到的起雾程度。通过指 定下述等级中的一者,将起雾程度分级:P=合格(膜保持完全透明),SF=略不合格(水 滴略微地降低通过膜的可见度),F=不合格(显著损失通过膜的可见度),或BF=严重不 合格(膜由于雾保持不透明)。
[0159] 湿磨耗测试方法
[0160] 使用由下文所描述的实例和比较例所制备并根据防雾测试方法所测试的样品。将 样品在60秒的湿气暴露之后从开口移除,并替换金属板。将样品立即用折叠KIMWIPE薄纸 (可从威斯康星州宁那的金佰利克拉克公司(Kimberly-ClarkCorporation,Neenah,WI) 商购获得)摩擦5次。磨耗度以1-5的等级进行分级,其中级别根据下述标准制定:1 =严 重不合格(涂层的层易于擦掉),2 =不合格(涂层的层仅在多次擦拭之后擦掉),3 =略微 不合格(涂层有刮痕,但层保持完整),4 =极轻微不合格(最小限度的涂层刮痕),和5 = 合格(无可视损伤)。
[0161] 磨耗测试方法
[0162] TABER5155转台磨耗测试仪(可购自纽约州北托纳旺达的泰伯尔工业公司 (TaberIndustries,NorthTonawanda,NY))配有CS-10FCalibrase轮(可购自纽约州北 托纳旺达的泰伯尔工业公司(TaberIndustries,NorthTonawanda,NY))。将得自下文所描 述实例和比较例的样品根据ASTMD0460以500g的负载磨耗500个循环。透射度和雾度测 量利用配有泰伯尔轮样本夹持器的BYK-GarnerHaze-GardPlus(马里兰州哥伦比亚的毕 克-加特纳公司(BYK-Gardner,Columbia,MD))来执行。
[0163] 振荡砂测试方法
[0164] 根据下文所描述实例和比较例制备的样品利用CircleButtonmakerl806761 (可 购自内华达州奥马哈的爱酷卡公司(AccuCut,Omaha,NE))和冲切机(可购自内华达 州奥马哈的爱酷卡公司(AccuCut,Omaha,NE))进行冲切。样品的初始光泽度、透射度 和雾度利用Micro-Tri-Gloss4528光泽计(可购自马里兰州哥伦比亚的毕克-加特 纳公司(BYK-Gardner,Columbia,MD))和BYK-GarnerHaze-GardPlus(可购自马里 兰州哥伦比亚的毕克-加特
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