用于形成疏水涂层的含水组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及制造用于施加到表面W在其上产生疏水涂层的组合物。特别地，本发 明设及基于水的且包含经水解的硅烷的此种组合物。
【背景技术】
[0002] 干旱，贫乏的灌概和不足的管道系统仅是导致在某些地区水短缺的部分原因。水 短缺可产生严重的社会问题，例如健康问题，其为不存在足够量的水的情况下的不充分的 清洁应用的直接结果。
[0003] 已经对用有限量的水来清洁表面付出了努力。实际上，已经研究了对试图模拟莲 叶表面的表面的清洁。例如，芋叶已经作为用于聚苯乙締结构的模板使用，其可显示莲叶效 应。此类结构可用于拥有超疏水性质的涂层。因此具有难W润湿的表面的制品，即具有疏水 表面的制品是所需要的，运是因为当水在低体积下存在时，它们拥有自清洁性质。此外，后 续施加的此类涂层生成使得对消费者来说清洁变得更容易和更快速的表面。
[0004] 尽管疏水的，且尤其是超疏水的表面是所需要的，然而导致此类表面的组合物会 是难W制造的且其可导致表现出较差自清洁的表面，例如，直接的结果是它们的特征接触 角过低和/或它们的特征滑动角（sliding angle)过高。此外，用于生成超疏水涂层的、不改 变经处理的表面的外观的可靠方法是未知的。
[0005] 对开发导致对水表现出高接触角和/或低滑动角的表面的疏水涂层的兴趣在增 加。
[0006] US 6,210,750 (SAMSUNG CORNING CO LTD)公开了通过W下方法制备的斥水玻 璃，其包括:（a)通过在有机溶剂中在水的存在下在碱性条件下水解和缩聚烷氧基硅烷来制 备胶态二氧化娃悬浮液，并然后在酸性条件下处理胶态二氧化娃悬浮液，W获得含有交联 的球状二氧化娃颗粒和线状聚硅氧烷的二氧化娃分散体，（b)使二氧化娃分散体与由醋酸 和醇构成的混合溶剂结合W获得涂料组合物，（C)将所述涂料组合物施加到玻璃基材的表 面上W从那里形成二氧化娃层，（d)对二氧化娃层进行热处理W在玻璃基材上提供二氧化 娃膜，W及(e)在二氧化娃膜上施加斥水剂W提供斥水玻璃。
[0007] 在上面的出版物中，教导了在用二氧化娃膜涂覆之后应用热和表面改性处理（例 如通过氣碳化合物的表面缩合)的另外的步骤W实现所需的斥水性。
[000引本发明人已经意识到存在对产生不改变其上施加它们的表面的外观的涂层的需 求。此外本发明人已经意识到对于产生此种涂层且可由容易得到的和/或安全的材料配制 使得所述组合物可被消费者居家使用的组合物的需求。
[0009] 测试和定义 疏水性 "疏水"就本发明而言用于描述被油所吸引，且趋向于被油溶解(优先于水)的分子或分 子的部分，或对水的接触角大于90°和/或滑动角小于45°的表面。如在此使用的"过疏水 (叫化ahyhwhobic)"表示对水的接触角大于110°且滑动角小于45°。如在此使用的"超疏 水(Superhy化ophobic)"表示对水的接触角至少140°且滑动角小于20°。如在此使用的接触 角表示在25°C的溫度下水/蒸气界面与固体表面相交所处的角度。可用测角器或其他水滴 形状分析系统来测量此种角度。如在此使用的滑动角表示在25°C下10 的水的液滴滑动 所处的表面的倾斜角。
[0010] 低聚物 "低聚物"就本发明而言表示由若干单体单元(例如，2-100个，更优选2-60个单体单元） 组成的分子。
[0011] 水解 "水角^本发明而言指与水的反应。"可水解的"在此表示化合物可与水反应。"经水解 的"表示化合物是另一种化合物(前体)与水的反应产物。可水解的硅烷的水解的程度可使 用光谱学例如傅里叶变换红外(FTIR)和/或核磁共振(NMR)光谱学(见例如A. Beganskiene 等，（'FTIR, TEM and NMR I investigations of Steber Silica Nanoparticles", Materials Science (M抓ZIAGOTYRA), 2004, 10, pp. 287-290;或D.L. Green 等， ('Chemical reaction kinetics leading to the first Stober silica nanoparticles -NMR and SAXS investigation", Journal of Non-Crystalline Solids, 2003, 315, pp. 166-179;通过引用它们的全部内容来将两者的文件并入于此)来便利地测定。
[0012] 曲 在此提到的pH值在25 °C的溫度下测量。
[OOU] 透光率 在此引用的透光率的值在550 nm的波长下测定且如下测量： -取透光率为89.0%的未经涂覆的玻璃片作为基材。
[0014]-使组合物散布到片的一面上W给出约2.86 X 1(T4 mg/mm2的均匀涂层。
[00巧]-使涂层固化0分钟或直到其形成内聚的膜。
[0016] -将经涂覆的片放置于UV可见分光光度计（例如Perkin-Elmer Lambda 650S)中 并在25 °C测量透光率。
[0017] 透光率在此作为透明度的量度使用，且因此应在不存在于550 nm具有可感知的吸 光度的任何的发色团的情况下进行测定。
[001引 雾度 雾度透光率相似的方式进行测量，除了使用具有D65照度的W总透光率模式操作 的比色计例如叫traScan? PR0(来自化nterLab)。
[0019] 折射率 引用在25°C的溫度和589 nm的波长下的折射率。
[0020] 杂项 除了^施例中，或另外明确说明的地方，可任选地将在该说明书中的说明材料的量 或反应条件，材料的物理性质和/或用途的全部数字理解为被词语"约"所修饰。
[0021] 除非另外指定，全部的量都W占总的组合物的重量计算。
[0022] 应注意的是在指定的任何范围的值中，任何特定的较高值可与任何特定的较低值 联合。
[0023] 为消除疑惑，词语"包含"旨在表示"包括"，但不必然是"由…组成"或"由…构成"。 换句话说，列出的步骤或选项不需要是穷举的。
[0024] 将存在于此的本发明的公开视作覆盖如在多项从属于彼此的权利要求中存在的 全部的实施方式，不考虑权利要求可在没有多项从属或冗余的情况下存在的事实。
[0025] 当相对于本发明的一个特定的方面(例如本发明的组合物)公开了特征时，该公开 还被视作必要修正后应用于本发明的任何其他方面(例如本发明的方法）。
[0026] 发明概述 在第一个方面，本发明提供了用于制造涂料组合物的方法，其中所述方法包括W下步 骤： (i)形成包含水和第一季硅烷的反应混合物，其中所述第一季硅烷具有下式(I)， Si(Ri)4 (I), 其中每个Ri独立地选自烷氧基和面素;和 (i i )在碱性条件下水解反应混合物;并然后 (i i i )在酸性条件下继续水解;并然后 (iv)用含水液体稀释反应混合物W生成包含占涂料组合物的至少50wt%的水的涂料组 合物。
[0027] 在第二个方面，本发明提供可通过第一个方面的任何实施方式的方法获得的涂料 组合物。
[0028] 在第=个方面，本发明提供用于在表面上形成疏水涂层的方法，所述方法包括将 第二个方面的任何实施方式的组合物施加到表面，并干燥所述组合物W生成疏水涂层。
[0029] 在第四个方面，本发明提供用于处理硬表面的方法，其包括： I. 通过第=个方面的任何实施方式的方法来在表面上形成疏水涂层； II. 使污物和/或污溃沉积在涂层上;并然后 III. 清洁表面W去除污物和/或污溃。
[0030] 在第五个方面，本发明提供获自和/或可获自第=个方面的任何实施方式的方法 的疏水涂层。
[0031] 当考虑下面的详细说明和实施例时，本发明的全部的其他方面将更加容易地得W 明确。
[0032] 发明详述 在本发明中采用的第一季硅烷是其中全部的四个配体可水解为径基配体的硅烷。因 此，所述第一季硅烷具有式(I): (Ri)4Si (I)， 其中Ri代表可被水解为径