用于形成疏水涂层的含水组合物的制作方法_2

文档序号:9932279阅读:来源:国知局
基基团的配体。因此Ri选自烷氧基,面素等。
[0033] 在本发明中采用的第一季硅烷的例子包括包含四乙氧基硅烷(也称作原娃酸四乙 醋(tetraethyl orthosilicate)或TEOS),四甲氧基硅烷(也称作原娃酸四甲醋或TMOS),四 丙氧基硅烷(也称作原娃酸四丙醋或TPOS),四下氧基硅烷(也称作原娃酸四下醋或TBOS), 四漠硅烷(16化日131'01]103;[1日]16),四氯硅烷(16化日油1〇1'03;[1日]16)或它们的混合物的那些。在 一种更优选的实施方式中,第一季硅烷包括TEOS,TBOS或它们的混合物。
[0034] 例如,适合在本发明中使用的第一季硅烷包括来自化an曲ai化emical Reagent Co. Ltd (Qiina)的TEOS和/或来自Si卵a-Al化ich (Germany)的TB0S。
[0035] 令人惊讶地,本发明人已经发现本发明的方法能够制备生成具有低滑动角的涂层 的组合物,即使当所使用的仅有的硅烷是可彻底水解的例如为所述第一季硅烷时。然而,当 另外采用第二种更为疏水的季硅烷时,可改进最终涂层的疏水性。
[0036] 在本发明中任选地使用的第二季硅烷是具有至少一个可水解为径基的配体和至 少一个疏水配体的硅烷。因此第二季硅烷具有式(II): (Rl)4-m Si(R2)m (II), 其中: -每个Ri独立地选自烷氧基和面素; -R2包含至少2个碳原子且选自烷基,締基,氣烷基,氣締基,芳基,氣芳基和它们的组 合;和 -1=1-3O
[0037] 为了提供最大疏水性,优选R2包含至少3个碳原子,更优选至少4个碳原子,还更优 选至少5个碳原子,甚至更优选至少6个碳原子且最优选至少7个碳原子。然而较长的碳链可 不利地影响硅烷的稳定性和/或可损害其在水解过程中与第一季硅烷反应的能力。因此优 选R 2包含少于30个碳原子,更优选少于25,还更优选少于20且最优选少于18。由于相似的原 因,另外地或可选地优选在第二季硅烷上的仅一个或两个配体是疏水的,即m=l或2,最优选 m=l O
[003引在一种最优选的实施方式中,R2是烷基,尤其是C5-C20烷基。
[0039] 在本发明中采用的第二季硅烷的例子包括包含苯基=甲氧基硅烷,苯基=乙氧基 硅烷,苯基=氯硅烷,苯甲基=甲氧基硅烷,苯甲基=乙氧基硅烷,苯甲基=氯硅烷,苯乙基 二甲氧基硅烷,苯乙基二乙氧基硅烷,苯乙基二氯硅烷,了基二甲氧基硅烷,了基二乙氧基 硅烷,下基=氯硅烷,环己基=甲氧基硅烷,环己基=乙氧基硅烷,环己基=氯硅烷,十六烧 基=甲氧基硅烷,十六烷基=乙氧基硅烷,十六烷基=氯硅烷,(十=氣-1,1,2,2,-四氨-辛 基)S甲氧基硅烷,(十S氣-1,1,2,2,-四氨-辛基)S乙氧基硅烷,(十S氣-1,1,2,2,-四 氨-辛基)=氯硅烷,戊基=甲氧基硅烷,戊基=乙氧基硅烷,=氯戊基硅烷,己基=甲氧基 硅烷,己基=乙氧基硅烷,=氯己基硅烷,庚基=甲氧基硅烷,庚基=乙氧基硅烷,=氯庚基 硅烷,辛基=甲氧基硅烷,辛基=乙氧基硅烷,=氯辛基硅烷,癸基=甲氧基硅烷,癸基=乙 氧基硅烷,二氯癸基硅烷,十^烷基二甲氧基硅烷,十^烷基二乙氧基硅烷,二氯十^烷基 硅烷,十八烷基=甲氧基硅烷,十八烷基=乙氧基硅烷,=氯十八烷基硅烷,或它们的混合 物的那些。
[0040] 更优选地,第二季硅烷选自戊基=甲氧基硅烷,戊基=乙氧基硅烷,=氯戊基娃 烧,己基=甲氧基硅烷,己基=乙氧基硅烷,=氯己基硅烷,庚基=甲氧基硅烷,庚基=乙氧 基硅烷,=氯庚基硅烷,辛基=甲氧基硅烷,辛基=乙氧基硅烷,=氯辛基硅烷,癸基=甲氧 基硅烷,癸基=乙氧基硅烷,=氯癸基硅烷,十二烷基=甲氧基硅烷,十二烷基=乙氧基娃 烧,二氯十^烷基硅烷,十六烷基二甲氧基硅烷,十六烷基二乙氧基硅烷,十六烷基二氯娃 烧,十八烷基=甲氧基硅烷,十八烷基=乙氧基硅烷,=氯十八烷基硅烷,或它们的混合物。
[0041] 例如,适合在本发明中使用的第二季硅烷包括:己基=甲氧基硅烷,十二烷基=甲 氧基硅烷,=氯十二烷基硅烷,和/或十八烷基=乙氧基硅烷,其全部在商业上可获自Tokyo Chemicsl Industry Co., Ltd (Japsn)O
[0042] 在本发明的方法中,在反应混合物中包含第一和任选地第二季硅烷。本发明人已 经发现在本发明的组合物中包含第一季硅烷可提供具有优异的稳健性(例如在耐划伤性 和/或耐摩擦性方面)的涂层。然而,第一季硅烷是相对亲水的,且因此本发明人已经发现引 入第二季硅烷是有益的,所述第二季硅烷由于疏水配体(一个或多个)的存在是相对更加疏 水的。此外,第二季硅烷可增加最终涂层的初性。不希望被任何理论束缚,本发明人相信在 第二季硅烷中的疏水基团有助于降低最终涂层的密度,其进而降低脆性并增加初性。
[0043] 当采用第二季硅烷时,本发明人已经发现即使相对小的量也能够是有益的。例如, 在反应混合物中第一季硅烷与第二季硅烷的重量比率可为至少1: 1,更优选至少2 : 1,还更 优选至少3:1,且最优选至少4:1。然而,为了最大化最终涂层的疏水性,优选在反应混合物 中第一季硅烷与第二季硅烷的重量比率不大于100:1,更优选不大于50:1,还更优选不大于 30:1,且最优选不大于20:1。
[0044] 本发明人也已经发现需求相对低的硅烷的总量W提供能够生成既疏水又稳健的 涂层的组合物。此外,在反应混合物中过量的硅烷可加快反应动力学,使得难W保证至少一 些水解在碱性步骤(ii)之后的酸性步骤(iii)中发生。因此优选反应混合物W不大于混合 物的20wt%,更优选不大于15wt%,还更优选不大于12wt%,甚至更优选不大于lOwt%,甚至还 更优选不大于9wt%,且最优选不大于7wt%的总量包含第一季硅烷和(当存在时)第二季娃 烧。总的硅烷(第一季硅烷的量加上第二季硅烷的量)的最小量优选为反应混合物的至少 0.1 wt%,更优选至少0.5wt%,还更优选至少Iwt%,且最优选至少2wt〇/〇。
[0045] 反应混合物还包含水。需要用于水解的水的量不大,且实际上过多的水可在碱性 水解步骤(ii)过程中不需要地加快反应动力学。例如,通常,反应混合物W混合物的20wt% 或更小,更优选小于lOwt%,还更优选小于7wt%,且最优选小于5wt%的量包含水。通常,混合 物包含占反应混合物的至少0.1 wt%,更优选至少0.5wt%,还更优选至少Iwt%,且最优选至少 2wt%的水。
[0046] 当形成包含水和季硅烷的反应混合物时,不存在对关于混合水和季硅烷的顺序的 限制。或者将水添加到季硅烷中,或者将季硅烷添加到水中。通常,使用揽拌W使得水和季 硅烷良好地混合。
[0047] 除了季硅烷和水之外,反应混合物还可包含其他物质。特别是反应混合物可包含 非水溶剂。通常非水溶剂将补足反应混合物的剩余部分,但任选的成分例如着色剂,防腐剂 等也可存在于混合物中。例如,混合物可W50-99.9wt%,更优选70-99wt%,还更优选80-97wt%,且最优选82-92wt%的量包含非水溶剂。
[0048] 优选的非水溶剂为挥发性溶剂(即在25°C下具有可测量的蒸气压的溶剂)。更优选 的是在25°C下具有至少等于纯水的蒸气压的溶剂。挥发性溶剂是优选的,运是因为它们倾 向于快速蒸发,并由此留下由第一经水解的硅烷和第二经水解的硅烷组成(或至少基本上 组成)的涂层。
[0049] 有时,一些溶剂可保留在涂层中,且因此在此类情况下为了防止不需要的不透明 性,优选采用折射率接近于硅烷的非水溶剂。因此优选非水溶剂(当使用时)的折射率为 1.2-1.6,更优选 1.3-1.5。
[0050] 特别优选的非水溶剂(由于它们的相对安全性和高挥发性)其为极性有机溶剂,更 优选C1-C4醇。最优选地非水溶剂包括甲醇,乙醇,丙醇,异丙醇,或它们的混合物。
[0051] 所述方法的步骤(ii)包括在碱性条件下水解反应混合物。在该步骤过程中第一和 第二季硅烷的一部分经历缩聚反应W形成低聚物和聚硅氧烷。由于碱性条件,缩聚反应导 致硅烷单体之间高度的交联,可获得交联的球状聚硅氧烷颗粒。
[0052] 用来催化该水解步骤的碱是不受限制的,但优选的碱是氨
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