水性亲水化表面处理剂、亲水性皮膜和亲水化表面处理方法_2

文档序号:9438242阅读:来源:国知局
反 应,但并不限定于该方法,可w采用加热、揽拌等公知的方法。需要说明的是,通过水分与有 机烷氧基硅烷值)的水解而产生醇(G),该醇(G)能够在涂布水性亲水化表面处理剂后的干 燥时挥发。
[0042] 有机无机娃化合物(A)的平均粒径与下述的胶体二氧化娃似的平均粒径大致相 同,没有特别的限制,优选在3nmW上且500nmW下的范围内。若为该范围,则能够得到具 有亲水性、耐水性、耐湿性、密合性、持续性的亲水性皮膜。平均粒径小于3nm是亲水性皮膜 的性能变得不稳定的情况,W平均粒径大于500nm的粗大的粒子成膜时,容易发生皮膜缺 陷。另外,平均粒径的更优选的范围是4nmW上且lOOnmW下,特别优选的范围是4nmW上 且30nmW下。需要说明的是,平均粒径利用粒度分布测定装置(型号名:NanotracEX150, 日机装株式会社制)测定。
[0043] 用于形成有机无机娃化合物(A)而混合的胶体二氧化娃似的质量M。与有机烧氧 基硅烷做的质量Md之比(Md/Mc)没有特别的限制,优选在0. 1W上且9.0W下的范围内, 更优选在0.5W上且4.0W下的范围内,特别优选在1.0W上且3.0W下的范围内。若质 量比(Md/M。)在上述的优选范围内,则亲水性皮膜与金属材料表面的密合性进一步提高。另 夕F,若质量比(Md/Mc)在1. 0W上且2. 0W下的范围内,则亲水性进一步提高,若在1. 5W上 且3.0W下的范围内,则耐湿性进一步提高。需要说明的是,若质量比(Md/Mc)在1.0W上 且4. 0W下的范围内,则能够得到优异的亲水性、亲水持续性、耐腐蚀性和密合性。
[0044] 有机无机娃化合物(A)其自身不是胶体二氧化娃(C),也不是有机烷氧基硅烷 值),通过总有机碳(T0C)测定(例如LEC0公司的碳分析装置等)来测定碳。该碳的原因 是,有机无机娃化合物(A)中存在来自有机烷氧基硅烷的碳。另外,胶体二氧化娃的C电 位强而带负电,与此相对,有机无机娃化合物(A)的C电位还来自于使用的有机烷氧基娃 烧值),通常带弱负电至正电,因此能够区分。
[0045] (胶体二氧化娃)
[0046] 胶体二氧化娃(C)是Si〇2或其水合物的胶体,是用于与有机烷氧基硅烷值)一同 形成有机无机娃化合物(A)的物质。胶体二氧化娃(C)通常是使稀盐酸作用于娃酸盐后进 行透析而得到的,是在常溫下不容易沉淀的溶胶状。
[0047] 胶体二氧化娃似没有特别的限定,例如可W使用SnowtexC、SnowtexCS、 SnowtexCM、Snowtex0、SnowtexOS、SnowtexOM、SnowtexNS、SnowtexN、SnowtexNM、 SnowtexS、Snowtex20、Snowtex30、Snowtex40(均为日产化学工业株式会社的商品名) 等。另外,可W使用加工成特殊的链状形状的SnowtexUP、Snowtex0UP、SnowtexPS-S、 SnowtexPS-S0、SnowtexPS-M、SnowtexPS-M0、SnowtexPS-L、SnowtexPS-LO(均 为日产化学工业株式会社的商品名)等。另外,也可W使用AdeliteAT-20N、Adelite AT- 20A、AdeliteAT- 20Q(均为株式会社ADEKA公司的商品名)等。
[004引胶体二氧化娃似的平均粒径与上述的有机无机娃化合物(A)的平均粒径大致相 同,优选在3nmW上且500nmW下的范围内,从提高各特性的观点出发,更优选在4nmW上 且lOOnmW下的范围内,从进一步提高亲水持续性的观点出发,特别优选在4nmW上且60nm W下的范围内。需要说明的是,平均粒径利用与上述的方法相同的方法进行评价。
[0049] (有机烷氧基硅烷)
[0050] 有机烷氧基硅烷值)是用于与胶体二氧化娃(A) -同形成有机无机娃化合物(A) 的物质具有烷氧基娃烷基团。若该烷氧基娃烷基团与水接触则水解而形成娃醇基(Si-OH),随后交联形成硅氧烷化合物。
[0051] 有机烷氧基硅烷值)的种类没有特别的限定,例如可列举四甲氧基硅烷、四乙氧 基硅烷、二甲基甲氧基硅烷、二甲基乙氧基硅烷、^甲基^甲氧基硅烷、^甲基^乙氧基娃 烧、甲基=甲氧基硅烷、甲基=乙氧基硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、正己基=甲氧基娃 烧、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、苯基=甲氧基硅烷、苯基=乙氧基硅烷、癸 基=甲氧基硅烷、十八烷基=甲氧基硅烷、十八烷基=乙氧基硅烷、异下基=甲氧基硅烷、 乙締基=氯硅烷、乙締基=甲氧基硅烷、乙締基=乙氧基硅烷、P- (3, 4-环氧基环己基) 乙基=甲氧基硅烷、丫一缩水甘油氧基丙基=甲氧基硅烷、丫一缩水甘油氧基丙基甲基二 乙氧基硅烷、丫一缩水甘油氧基丙基=乙氧基硅烷、N-P(氨基乙基)丫一氨基丙基甲基 二甲氧基硅烷、丫 一氨基丙基=甲氧基硅烷、丫一氨基丙基=乙氧基硅烷、丫一甲基丙締 酷氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、丫一甲基丙締酷氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、丫一琉基丙 基甲基二甲氧基硅烷、对苯乙締基=甲氧基硅烷、丫一丙締酷氧基丙基=甲氧基硅烷、N-苯基一丫一氨基丙基=甲氧基硅烷、丫一脈基丙基=乙氧基硅烷、丫一氯丙基=甲氧基娃 烧、双乙氧基甲娃烷基丙基)四硫酸、丫 一异氯酸醋基丙基=乙氧基硅烷、丫 一=乙氧 基甲娃烷基一N- (1, 3 -二甲基一亚下基)丙基胺、N-(乙締基苄基胺)一P-氨基 乙基一丫一氨基丙基S甲氧基硅烷等。其中,优选具有3mol活性的烷氧基的S烷氧基娃 烧。
[0052] 作为有机烷氧基硅烷值),可列举由W下的通式(I)表示的化合物。
[0053][化学式1]
[0054]
(I )
[00巧]通式(I)中,作为有机烷氧基硅烷值)的末端基的X优选为选自环氧基、氨基、琉 基、丙締酷氧基、脈基、异氯酸醋基和乙締基中的1种或2种W上的官能团。其中,优选为环 氧基和/或氨基。需要说明的是,n为2W上的情况下,X可W相同也可W不同。L表示2价 的连结基团或仅为键合键。作为L所表示的连结基团,例如可列举亚烷基(优选碳数1~ 20)、_ 0 _、_S_、亚芳基、_C0 _、_ 畑 _、_S〇2_、_C00 _、_C0NH_或将它们组 合的基团。其中,优选为亚烷基。仅为键合键的情况下,是指通式(I)的X与Si(娃原子) 直接连结。需要说明的是,n为2W上的情况下,L可W相同也可W不同。R分别独立地表 示芳基(优选为碳数1~4)或氨原子。n表示1~3的整数。其中,n优选为1。
[0056]有机烷氧基硅烷值)所具有的官能团没有限制,优选具有选自氨基和环氧基中的 1种或2种W上的官能团,进一步优选具有选自例如氨基、缩水甘油氧基和N-氨基乙基氨 基中的1种或2种W上的官能团。由于有机烷氧基硅烷值)具有运些官能团,因此形成亲 水性皮膜时,得到亲水性皮膜的阻挡性进一步提高,耐水性、耐湿性、密合性和密封性更优 异的亲水性皮膜。运被认为是由于,胶体二氧化娃(C)与有机烷氧基硅烷值)的硅氧烷键 被进一步促进,致形成密的亲水性皮膜。需要说明的是,有机烷氧基硅烷值)可W是烷氧基 的一部分水解后的水解物和/或缩合物。
[0057](醇)
[0058] 醇是通过有机烷氧基硅烷值)的水解而产生的物质,包含于水性亲水化表面处理 剂中。需要说明的是,醇能够在将水性亲水化表面处理剂涂布于金属材料的表面并干燥而 形成亲水性皮膜的过程中挥发。因此,能够使得醇实质上不包含于形成的亲水性皮膜中。作 为醇的种类,由使用的有机烷氧基硅烷值)的烷氧基的种类决定,例如可列举甲醇、乙醇、 丙醇等。
[0059] 水性亲水化表面处理剂中包含的醇的摩尔浓度(mol/L) (Ca)与有机烷氧基硅烷 值)中包含的烷氧基全部水解情况下得到水性亲水化表面处理剂中的醇的摩尔浓度(mol/ L) (Cd)之摩尔比(Ca/Cd)被调整到0. 05W上且0. 9W下的范围内。
[0060] 摩尔比(Ca/Cd)小于0. 05的情况下,胶体二氧化娃似与有机烷氧基硅烷做形成 硅氧烷键所必要的反应性官能团的效果由有机烷氧基硅烷值)而丧失。因此,W包含有机 无机娃化合物(A)的水性亲水化表面处理剂形成的亲水性皮膜变得不连续,耐水性差。另 夕F,摩尔比(Ca/Cd)大于0.9的情况下,胶体二氧化娃(C)与有机烷氧基硅烷值)形成娃氧 烧键所必要的反应性官能团的效果高,因此,使得有机烷氧基硅烷值)彼此形成硅氧烷键。 其结果是,亲水性皮膜变得不致密,容易造成具有胶体二氧化娃(C)与有机烷氧基硅烷值) 的致密的键合的亲水性皮膜难W形成,有时得到亲水性皮膜的密合性差。
[0061] 调整来自于有机烷氧基硅烷值)的烷氧基的醇的摩尔浓度(mol/L)的方法没有特 别限定,例如可列举:在有机烷氧基硅烷值)中混合有娃醇缩合催化剂和水的溶液中,控制 副产的醇量而调整浓度的方法,除去副产的醇和水而调整浓度的方法等。需要说明的是,醇 浓度的测定方法没有特别限定,可列举气相色谱法、和核磁共振分光法等。
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