涂料组合物、制品以及涂覆制品的方法

专利名称：涂料组合物、制品以及涂覆制品的方法
技术领域：
本发明涉及涂料组合物、制品以及涂覆制品的方法。更具体地讲，本发明涉及当在底材上固化时提供耐磨性可成型涂层的稳定的涂料组合物。
背景技术：
玻璃窗可用不破裂或比玻璃更耐破裂的透明材料(例如塑料)代替。例如由合成的有机聚合物制成的透明材料用于公共交通工具，例如火车、公共汽车、出租车和飞机。眼镜和其他光学仪器的镜片以及大建筑物的玻璃也可使用耐破裂的透明塑料。此外，与玻璃相比，这些塑料的重量轻也是另一个优点，特别是在交通行业，交通工具的重量为节省燃料的一个主要的因素。
虽然透明塑料的主要优点为耐破裂、比玻璃轻和具有设计的挠性，但严重的缺点为由于每日与磨料(例如灰尘或清洁设备)接触，使这些塑料易擦伤和划伤。擦伤导致可见度下降和外观差，并通常需要替换玻璃或镜片等。
为了改进塑料的耐磨性，开发了耐擦伤涂料。这些耐磨组合物的主要缺点为在固化后不能成型。可成型性差是指弯曲或操作涂覆制品通常会导致涂层裂纹或银纹。因此，制品在成型后必须涂覆，可引起延时，且未涂覆制品在运输中会不可避免地发生磨损。因此，本领域仍需要具有良好耐磨性和可成型性的涂料。
发明概述本发明的实施方案提供了组合物，当涂覆于底材并固化时，在底材上提供了耐磨性可成型涂层。所述组合物可包含含有环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中所述多官能的交联剂包括甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解环氧官能的硅烷、二醇官能的有机聚硅氧烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水。
在一个实施例中，所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约2∶1-1∶2。在另一个实施例中，可在聚碳酸酯底材上形成半径为约1英寸至小于约10英寸的涂层。在另一个实施例中，可在聚碳酸酯底材上形成半径为约3英寸-约5英寸的涂层。
在另一个实施例中，在50转泰伯轮后涂层的泰伯值小于约10％或在50转泰伯轮后泰伯值小于约2％。在另一个实施例中，在200转泰伯轮后涂层的泰伯值小于约45％或在200转泰伯轮后泰伯值小于约15％。
在一个实施例中，所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种为所述组合物固体重量的约5-约93％，多官能的交联剂为所述组合物固体重量的约7-约95％。在另一个实施例中，所述环氧官能的硅烷和二醇官能的硅烷中的至少一种为所述组合物固体重量的约30-约70％，多官能的交联剂为所述组合物固体重量的约30-约70％。在另一个实施例中，水-有机溶剂混合物的溶剂组分为所述组合物重量的约40-约98％。在再一个实施例中，水-有机溶剂混合物的溶剂组分为所述组合物重量的约65-约95％。
在一个实施例中，水-有机溶剂混合物的溶剂组分选自醚、二醇或二醇醚、酮、酯、二醇醚乙酸酯及其组合。在另一个实施例中，水-有机溶剂混合物的溶剂组分选自具有式ROH的醇，其中R为包含1-约10个碳原子的烷基。在另一个实施例中，水-有机溶剂混合物的溶剂组分选自具有式R1-(OR2)x-OR1的二醇、醚、二醇醚，其中x为0、1、2、3或4，R1为氢或包含1-约10个碳原子的烷基，R2为包含1-约10个碳原子的亚烷基及其组合。
在一个实施例中，环氧官能的硅烷用式R3xSi(OR4)4-x表示，其中x为整数1、2或3；R3为H、包含1-约10个碳原子且具有至少一个环氧官能团的烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、烷基醚及其组合；R4为H、包含1-约5个碳原子的烷基、乙酰基、-Si(OR5)3-yR6y基团及其组合，其中y为整数0、1、2或3；R5为H、包含1-约5个碳原子的烷基、乙酰基或另一个-Si(OR5)3-yR6y基团及其组合；R6为H、包含1-约10个碳原子的烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、烷基醚及其组合。
在一个实施例中，水-有机溶剂混合物还包含有效量的流平剂以将水-有机溶剂混合物铺展在底材上，使水-有机溶剂混合物与底材基本均匀接触，在另一个实施例中，所述组合物还包含至少一种催化剂、至少一种紫外稳定剂或至少一种表面活性剂及其组合。
本发明的其他实施方案提供了组合物，当涂覆于底材并固化时，在底材上提供了耐磨性可成型涂层。所述组合物可包含含有二醇官能的有机聚硅氧烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述二醇官能的有机聚硅氧烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解二醇官能的有机聚硅氧烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水。在一个实施例中，水-有机溶剂混合物还包含环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物。
本发明的其他实施方案提供了组合物，当涂覆于底材并固化时，在底材上提供了耐磨性可成型涂层。所述组合物可包含含有环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述至少一种环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水，其中所述组合物包含其量不足以使底材上的涂层具有刚性的四官能的硅烷、二硅烷和烷基硅烷中的至少一种。在一个实施例中，水-有机溶剂混合物还包含二醇官能的有机聚硅氧烷与多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物。
本发明的实施方案提供了组合物，当涂覆于底材并固化时，在底材上提供了耐磨性可成型涂层。所述组合物可包含含有环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-约1∶10；其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水；和四官能的硅烷和二硅烷中的至少一种，其中所述环氧官能的硅烷与所述四官能的硅烷和二硅烷中的至少一种的摩尔比率为至少约5.5∶1。在一个实施例中，水-有机溶剂混合物还包含二醇官能的有机聚硅氧烷与多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物。
在另一个实施例中，四官能的硅烷具有式Si(OR9)4，其中R9为H、包含1-约5个碳原子的烷基及其醚、(OR9)羧酸基(carboxylate)、-Si(OR10)3基团(其中R10为H、包含1-约5个碳原子的烷基及其醚、(OR10)羧酸基或另一个-Si(OR10)3基团)及其组合。在另一个实施例中，二硅烷具有式(R11O)xR123-xSi-R13y-SiR143-x(OR15)x；其中x为0、1、2或3，y为0或1；其中R12和R14包括H、包含约1-约10个碳原子的烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、烷基聚醚基及其组合；其中R11和R15包括H、包含约1-约10个碳原子的烷基、乙酰基及其组合；其中如果y为1，则R13包括包含约1-约12个碳原子的亚烷基、包含约1-约12个碳原子的亚烷基聚醚(alkylenepolyether)、芳基、亚烷基取代的芳基、可包含一个或多个烯键、S或O的亚烷基；其中如果x为0，则R12和R14包括Cl或Br；且其中如果y为0，则存在直接Si-Si键。
本发明的实施方案提供了组合物，当涂覆于底材并固化时，在底材上提供了耐磨性可成型涂层。所述组合物可包含含有环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-约1∶10；其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水；和至少一种烷基硅烷，其中所述环氧官能的硅烷与所述至少一种烷基硅烷的摩尔比率为至少约2.5∶1。
在一个实施例中，水-有机溶剂混合物还包含二醇官能的有机聚硅氧烷与多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物。在另一个实施例中，烷基硅烷具有式R16xSi(OR17)4-x，其中x为数1、2或3；R16为H或包含1-约10个碳原子的烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、烷氧基聚醚(alkoxypolyether)基及其组合；R17为H、包含1-约10个碳原子的烷基、乙酰基；及其组合。
本发明的其他实施方案提供了组合物，当涂覆于底材并固化时，在底材上提供了耐磨性和可成型的涂层。所述组合物可包含含有至少一种环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述至少一种环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水，其中所述组合物不包含四官能的硅烷、二硅烷和烷基硅烷。在一个实施例中，水-有机溶剂混合物还包含二醇官能的有机聚硅氧烷与多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物。
本发明的实施方案提供了制品。所述制品可包括底材和通过固化涂料组合物存在于底材的至少一个表面上的耐磨性可成型涂层，所述组合物包含含有环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂包括甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解环氧官能的硅烷、二醇官能的有机聚硅氧烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水。在一个实施例中，至少一种底漆分布在底材和涂层之间的底材的至少一个表面上。
本发明的其他实施方案提供了制品。所述制品可包括底材和通过固化涂料组合物存在于底材的至少一个表面上的耐磨性可成型涂层，所述组合物包含含有二醇官能的有机聚硅氧烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述至少一种二醇官能的有机聚硅氧烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解二醇官能的有机聚硅氧烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水。
本发明的其他实施方案提供了制品。所述制品可包括底材和通过固化涂料组合物存在于底材的至少一个表面上的耐磨性可成型涂层，所述组合物包含含有环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述至少一种环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水，其中所述组合物包含其量不足以使底材上的涂层具有刚性的四官能的硅烷、二硅烷和烷基硅烷中的至少一种。
本发明的实施方案提供了制品。所述制品可包括底材和通过固化涂料组合物存在于底材的至少一个表面上的耐磨性可成型涂层，所述组合物包含含有环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-约1∶10；其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水；和四官能的硅烷和二硅烷中的至少一种，其中所述环氧官能的硅烷与所述四官能的硅烷和二硅烷中的至少一种的摩尔比率为至少约5.5∶1。
本发明的其他实施方案提供了制品。所述制品可包括底材和通过固化涂料组合物存在于底材的至少一个表面上的耐磨性可成型涂层，所述组合物包含含有环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-约1∶10；其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水；和至少一种烷基硅烷，其中所述环氧官能的硅烷与所述至少一种烷基硅烷的摩尔比率为至少约2.5∶1。
本发明的实施方案提供了制品。所述制品可包括底材和通过固化涂料组合物存在于底材的至少一个表面上的耐磨性可成型涂层，所述组合物包含含有至少一种环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述至少一种环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水，其中所述组合物不包含四官能的硅烷、二硅烷和烷基硅烷。
本发明的实施方案提供了成型制品。所述制品可包括成型底材和存在于底材的至少一个表面上的耐磨性可成型涂层，做法是，涂覆涂料组合物，固化涂料组合物，随后使底材成型，其中所述涂料组合物包含含有环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂包括甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解环氧官能的硅烷、二醇官能的有机聚硅氧烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水。在一个实施例中，成型制品还包含至少一种分布在底材和涂层之间的底材的至少一个表面上的底漆。
本发明的其他实施方案提供了成型制品。所述成型制品可包括成型底材和存在于底材的至少一个表面上的耐磨性可成型涂层，做法是，涂覆涂料组合物，固化涂料组合物，随后使底材成型，其中所述涂料组合物包含含有二醇官能的有机聚硅氧烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述至少一种二醇官能的有机聚硅氧烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解二醇官能的有机聚硅氧烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水。
本发明的其他实施方案提供了成型制品。所述成型制品可包括成型底材和存在于底材的至少一个表面上的耐磨性可成型涂层，做法是，涂覆涂料组合物，固化涂料组合物，随后使底材成型，其中所述涂料组合物包含含有环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述至少一种环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水，其中所述组合物包含其量不足以使底材上的涂层具有刚性的四官能的硅烷、二硅烷和烷基硅烷中的至少一种。
本发明的实施方案提供了成型制品。所述制品可包括成型底材和存在于底材的至少一个表面上的耐磨性可成型涂层，做法是，涂覆涂料组合物，固化涂料组合物，随后使底材成型，其中所述涂料组合物包含含有环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-约1∶10；其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水；和四官能的硅烷和二硅烷中的至少一种，其中所述环氧官能的硅烷与所述四官能的硅烷和二硅烷中的至少一种的摩尔比率为至少约5.5∶1。
本发明的其他实施方案提供了成型制品。所述成型制品包括成型底材和存在于底材的至少一个表面上的耐磨性可成型涂层，做法是，涂覆涂料组合物，固化涂料组合物，随后使底材成型，其中所述涂料组合物包含含有环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-约1∶10；其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水；和至少一种烷基硅烷，其中所述环氧官能的硅烷与所述至少一种烷基硅烷的摩尔比率为至少约2.5∶1。
本发明的实施方案提供了成型制品。所述成型制品可包括成型底材和存在于底材的至少一个表面上的耐磨性可成型涂层，做法是，涂覆涂料组合物，固化涂料组合物，随后使底材成型，其中所述涂料组合物包含含有至少一种环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述至少一种环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水，其中所述组合物不包含四官能的硅烷、二硅烷和烷基硅烷。
本发明的实施方案提供了提供耐磨性可成型涂层的方法。所述方法可包括将涂料组合物涂覆于底材；随后固化所述涂料组合物，其中所述涂料组合物包含含有环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂包括甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解环氧官能的硅烷、二醇官能的有机聚硅氧烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水。在一个实施例中，所述方法还包括使涂覆底材成型的步骤。在另一个实施例中，所述方法还包括将底漆涂覆于底材上，随后在底漆上将涂料组合物涂覆于底材。
本发明的实施方案提供了提供耐磨性可成型涂层的方法。所述方法包括将涂料组合物涂覆于底材；随后固化所述涂料组合物，其中所述涂料组合物包含含有二醇官能的有机聚硅氧烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述至少一种二醇官能的有机聚硅氧烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解二醇官能的有机聚硅氧烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水。
本发明的实施方案提供了提供耐磨性可成型涂层的方法。所述方法可包括将涂料组合物涂覆于底材；随后固化所述涂料组合物，其中所述涂料组合物包含含有环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述至少一种环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水，其中所述组合物包含其量不足以使底材上的涂层具有刚性的四官能的硅烷、二硅烷和烷基硅烷中的至少一种。
本发明的实施方案提供了提供耐磨性可成型涂层的方法。所述方法包括将涂料组合物涂覆于底材；随后固化所述涂料组合物，其中所述涂料组合物包含含有环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-约1∶10；其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水；和四官能的硅烷和二硅烷中的至少一种，其中所述环氧官能的硅烷与所述四官能的硅烷和二硅烷中的至少一种的摩尔比率为至少约5.5∶1。
本发明的实施方案提供了提供耐磨性可成型涂层的方法。所述方法包括将涂料组合物涂覆于底材；随后固化所述涂料组合物，其中所述涂料组合物包含含有环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-约1∶0；其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水；和至少一种烷基硅烷，其中所述环氧官能的硅烷与所述至少一种烷基硅烷的摩尔比率为至少约2.5∶1。
本发明的实施方案提供了提供耐磨性可成型涂层的方法。所述方法包括将涂料组合物涂覆于底材；随后固化所述涂料组合物，其中所述涂料组合物包含含有至少一种环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述至少一种环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解环氧官能的硅烷和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水，其中所述组合物不包含四官能的硅烷、二硅烷和烷基硅烷。
应理解的是，在不偏离本发明范围的情况下可进行各种变化，不认为局限于在说明书中所描述的情况。
本发明实施方案详述现在偶尔参考本发明的具体的实施方案来描述本发明。但是，本发明可包括不同的形式，不应该认为局限于本文所述的实施方案。而是提供了这些实施方案使得本公开详尽和完整。
除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域普通技术人员通常理解的含义。在本发明的说明书中使用的术语仅用于描述具体的实施方案，不是要局限本发明。除非上下文明确说明，否则本发明的说明书和附加的权利要求书中使用的单数形式同时包括复数形式。本文提及的所有的出版物、专利申请、专利和其他参考文献通过全文引用结合到本文中来。
除非另外说明，否则说明书和权利要求书中使用的表示各组分的量、性能(例如分子量)、反应条件等的所有数值应理解为在所有的情况下用词“约”修饰。因此，除非另外说明，否则在以下的说明书和权利要求书中所述的数字性能为近似值，可根据在本发明的实施方案中待得到的所需性能而变。虽然说明本发明宽范围的数字范围和参数为近似值，但在具体的实施例中所述数值尽可能记录精确。但是，任何数值本身可因在相应的测量方法中的误差而具有误差。
本发明涉及稳定的涂料组合物，当涂覆于各种底材并固化时，形成耐磨性可成型涂层。就定义和描述本发明的目的而言，术语“稳定的”应理解为是指在涂料组合物一定的时间里适用于具体的用途。此外，本发明涉及涂覆制品、成型的涂覆制品以及使涂覆制品成型的方法。可采用任何合适的方式形成涂覆制品。例如可将涂覆制品热成型。“热成型”为塑料领域描述使热塑性片材成型的方法公知的术语，将其加热直至软化，随后使用任何合适的方法(例如模塑、簸析法(jigging)或真空成型)将软化的片材成型为所需的形状。
本发明的实施方案提供了形成耐磨性可成型涂层的稳定的涂料组合物。将涂料组合物固化，在底材上形成透明的涂层。所述涂料组合物包含含有至少一种环氧官能的硅烷和至少一种二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种或其组合与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，在底材上形成固化的有机聚硅氧烷涂层。所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-约1∶10。在一个实施例中，所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约2∶1-约1∶2。
在一个实施例中，多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐、甲硅烷基化的多官能的羧酸和甲硅烷基化的多官能的酸酐及其组合。在另一个实施例中，多官能的交联剂为至少一种甲硅烷基化的多官能的酸酐或至少一种甲硅烷基化的多官能的羧酸。涂料组合物还包含其量足以水解所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种和甲硅烷基化的多官能的交联剂的水。
水-有机溶剂混合物的溶剂组分可以任何合适的量存在。例如水-有机溶剂混合物的溶剂组分为所述涂料组合物重量的约40-约98％。在另一个实施例中，水-有机溶剂混合物的溶剂组分为所述涂料组合物重量的约65-约95％。本领域技术人员应理解的是，作为涂料组合物反应的水解副产物可形成至少一部分水-有机溶剂混合物的溶剂组分。所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种可以任何合适的量存在。例如所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种为所述组合物固体总重量的约5-约93％。在另一个实施例中，所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种为所述涂料组合物固体总重量的约30-约70％。多官能的交联剂可以任何合适的量存在。在一个实施例中，多官能的交联剂为所述组合物固体总重量的约7-约95％，在另一个实施例中，多官能的交联剂为所述涂料组合物固体总重量的约30-约70％。
在本发明的另一个实施方案中，所述涂料组合物可包含非环氧官能的四官能的硅烷、二硅烷或其他烷基硅烷。但是，四官能的硅烷、二硅烷和其他烷基硅烷存在的量不足以使固化涂层具有刚性。就定义和描述本发明的目的而言，术语“刚性”应理解为是指不能如本文所定义的可成型的涂层。在一个实施例中，涂料组合物的所述至少一种环氧官能的硅烷与四官能的硅烷的摩尔比率为至少约5.5∶1。在另一个实施例中，涂料组合物的至少一种环氧官能的硅烷与二硅烷的摩尔比率为至少约5.5∶1。在另一个实施例中，涂料组合物的所述至少一种环氧官能的硅烷与所述烷基硅烷的摩尔比率为至少约2.5∶1。掺入本发明的涂料组合物的非环氧官能的四官能的硅烷、二硅烷和其他烷基硅烷的量可在宽范围内变化，通常取决于由涂料组合物制备的固化涂层所需的性能以及涂料组合物所需的稳定性。非环氧官能的四官能的硅烷、二硅烷和烷基硅烷可改进固化涂层的耐磨性、耐化学性和光学性能。在本发明的其他实施方案中，涂料组合物可包含其他添加剂，例如防雾组分、流平剂、催化剂等，这点在本文中将进一步描述。
为了测试涂覆底材的耐磨性，可使用任一种定量测试方法，包括泰伯测试(ASTM D-4060)、磨蚀试验和Oscillating Sand测试(ASTMF735-81)。此外，存在各种定量测试方法可用于测定耐磨性，包括钢丝棉测试和橡皮测试。在钢丝棉测试和橡皮测试中，在可重复的条件(恒定的负载、频率等)下将涂覆底材试样划伤。随后比较划伤的测试试样，根据标准试样评级。这些测试方法的半定量应用包括使用仪器，例如分光光度计或比色计，测定在涂覆底材上划伤的雾度增量。
无论通过泰伯测试、钢丝棉测试、橡皮测试、磨蚀试验等测定，测得的在底材上固化涂层的耐磨性部分随固化温度和固化时间而变。通常较高的温度和较长的固化时间使测得的耐磨性较高。通常选择与底材相匹配的固化温度和固化时间。但是，由于加工和/或设备的限制，有时低于最佳固化温度和固化时间。本领域技术人员认识到，其他变量(例如涂层厚度和底材的性质)也影响测得的耐磨性。通常对于每种类型的底材和每种涂料组合物，具有最佳涂层厚度。本领域技术人员可容易地根据经验确定最佳固化温度、固化时间、涂层厚度等。
使用配有500g附属荷重和CS-10F轮(Taber Industries，NorthTonawanda，N.Y.)的Teledyne型5150泰伯耐磨试验机(TaberIndustries，North Tonawanda，N.Y.)进行泰伯磨耗测试。在测量前，使用ST-11修面石(Taber Industries，North Tonawanda，N.Y.)将轮修面。在修面石上25转CS-10F轮进行修面。使用配备泰伯磨耗架(BYK-Gardner，Columbia，MD)的Haze-gard Plus(BYK-Gardner，Columbia，MD)记录试样的初始雾度4次。CS-10F轮在试样上50转后，使用配备泰伯磨耗架(BYK-Gardner，Columbia，MD)的Haze-gard Plus(BYK-Gardner，Columbia，MD)记录雾度4次。使用至少早至2003年7月可得的新的CS-10F轮确定初始雾度读数、50转和200转后的雾度读数的平均雾度。随后记录50和200转的平均雾度读数与初始雾度读数的差值。
认为泰伯法为测定耐磨性的半定量法。该方法的精密度和准确度取决于各种因素，包括CS-10F测试轮的状况。变化CS-10F测试轮的状况可显著影响耐磨性测试结果。例如近来Taber Industries对CS-10F轮组成进行的变化，使得标准试样在100和500转后的雾度增量分别为1％雾度和5％雾度(记录为1％/5％)变为分别为7％和25％。在本文进行的整个测试中，使用同组新CS-10F泰伯轮测试所有的试样。根据本发明的实施方案，涂层经50转后的泰伯值小于约30％，小于约10％或小于约5％。根据本发明的其他实施方案，涂层经50转后的泰伯值小于约2％，在其他实施例中，涂层经200转后的泰伯值小于约45％，小于约30％或小于约15％。
可采用以下方法测试涂层的可成型性。将装有玻璃板的烘箱预热至165℃。将2英寸×7英寸涂覆1/4英寸Lexan聚碳酸酯(1/4英寸Lexan PC，Regal Plastics，Santa Fe Springs，CA)的测试试样平放在玻璃板上，于165℃下加热18分钟。涂层的厚度可为约1-20微米或约2-10微米。将试样从烘箱中移走，随后立即放置在圆柱形心轴上。通过确定观察到涂层未裂纹、剥落或脱粘的心轴最小半径来评定试样的可成型性。就定义和描述本发明的目的而言，术语“可成型的”和“可成型性”应理解为是指根据上述方法可在小于约10英寸的半径弯曲的固化涂层。在一个实施例中，根据上述方法，可在约3-约5英寸半径弯曲固化涂层，涂层不产生裂纹或银纹。
在水-有机溶剂混合物中需要存在水，以形成混合物的硅烷组分的水解产物。水的实际用量可在宽范围内变化。需要足够的水提供涂料组合物的硅烷组分与其他加入的组分的水解产物和部分缩合物的适当均匀的涂料混合物。本领域技术人员认识到，可根据经验确定水量。
本发明的涂料组合物的水-有机溶剂混合物的溶剂组分可为与涂料组合物的各组分(包括但不局限于环氧官能的硅烷、二醇官能的有机聚硅氧烷、非环氧官能的硅烷、四官能的硅烷、二硅烷和多官能的交联剂或其任何组合)相容的任何溶剂或溶剂组合。例如水-有机溶剂混合物的溶剂组分可为水、醇、醚、二醇或二醇醚、酮、酯、二醇醚乙酸酯及其组合。合适的醇可用式ROH表示，其中R为包含1-约10个碳原子的烷基。用于本发明的醇的某些实例有甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、环己醇、戊醇、辛醇、癸醇及其混合物。
合适的二醇、醚、二醇醚可用式R1-(OR2)x-OR1表示，其中x为0、1、2、3或4，R1为氢或包含1-约10个碳原子的烷基，R2为包含1-约10个碳原子的亚烷基及其组合。
具有上述定义式的二醇、醚和二醇醚的实例包括但不局限于二正丁基醚、乙二醇二甲基醚、丙二醇二甲基醚、丙二醇甲基醚、二丙二醇甲基醚、三丙二醇甲基醚、二丙二醇二甲基醚、三丙二醇二甲基醚、乙二醇丁基醚、二甘醇丁基醚、乙二醇二丁基醚、乙二醇甲基醚、二甘醇乙基醚、二甘醇二甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、丁二醇、二丁二醇、三丁二醇及其组合。除了上述物质以外，环状醚例如四氢呋喃和二烷也是适用于水-有机溶剂混合物的醚。
适用于水-有机溶剂混合物的酮的实例包括但不局限于丙酮、双丙酮醇、甲基乙基酮、环己酮、甲基异丁基酮及其组合。适用于水-有机溶剂混合物的酯的实例包括但不局限于乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯及其组合。适用于水-有机溶剂混合物的二醇醚乙酸酯的实例包括但不局限于丙二醇甲基醚乙酸酯、二丙二醇甲基醚乙酸酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙二醇乙基醚乙酸酯及其组合。
任何合适的环氧官能的硅烷、得自水解的环氧官能的硅烷的二醇官能的有机聚硅氧烷或其组合可用于本发明的涂料组合物。例如环氧官能的硅烷或二醇官能的有机聚硅氧烷可为与多官能的羧酸相容的任何环氧官能的硅烷或二醇官能的有机聚硅氧烷。例如此类环氧官能的硅烷用式R3xSi(OR4)4-x表示，其中x为整数1、2或3，R3为H、包含1-约10个碳原子且具有至少一个环氧官能团的烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、烷基醚及其组合，R4为H、包含1-约5个碳原子的烷基、乙酰基、-Si(OR5)3-yR6y基团(其中y为整数0、1、2或3)及其组合，其中R5为H、包含1-约5个碳原子的烷基、乙酰基或另一个-Si(OR5)3-yR6y基团及其组合，R6为H、还可包含环氧官能团的包含1-约10个碳原子的烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、烷基醚及其组合。
在另一个实施例中，二醇官能的有机聚硅氧烷为环氧官能的硅烷与水的开环反应产物。通过烷氧基的水解和缩合完成开环反应。该开环反应图示如下 其中R为任何合适的基团。在另一个实施例中，二醇官能的有机聚硅氧烷HS2926的商品来源可得自DEGUSSA Corp.(Piscataway，New Jersey)。HS2926可无需进一步纯化“原样”使用。可通过将环氧官能的硅烷与用酸将pH调节至3的过量的水混合，随后回流数小时制备二醇官能的有机聚硅氧烷。可通过蒸馏除去在烷氧基硅烷基团的水解过程中形成的醇。
合适的环氧官能的硅烷的实例包括但不局限于环氧丙氧基甲基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三羟基硅烷、3-环氧丙氧基丙基二甲基羟基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基二甲氧基甲基硅烷、3-环氧丙氧基丙基二甲基甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三丁氧基硅烷、1，3-双(环氧丙氧基丙基)四甲基二硅氧烷、1，3-双(环氧丙氧基丙基)四甲氧基二硅氧烷、1，3-双(环氧丙氧基丙基)-1，3-二甲基-1，3-二甲氧基二硅氧烷、2，3-环氧丙基三甲氧基硅烷、3，4-环氧丁基三甲氧基硅烷、6，7-环氧庚基三甲氧基硅烷、9，10-环氧癸基三甲氧基硅烷、1，3-双(2，3-环氧丙基)四甲氧基二硅氧烷、1，3-双(6，7-环氧-庚基)四甲氧基二硅氧烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷等。
任何合适的多官能的交联剂或多官能的交联剂的组合可用于本发明。多官能的交联剂可为与涂料组合物的环氧官能的硅烷、二醇官能的有机聚硅氧烷或其他组分相容的任何多官能的羧酸、多官能的酸酐、甲硅烷基化的多官能的酸酐、甲硅烷基化的多官能的羧酸及其组合。甲硅烷基化的多官能的酸酐和羧酸具有-Si(OR′)基团，能与环氧官能的硅烷、二醇官能的有机聚硅氧烷、四官能的硅烷、二硅烷和烷基硅烷的水解产物和部分缩合物相互反应。
多官能的交联剂可包括但不局限于多官能的羧酸以及产生多官能的羧酸的酸酐。羧酸官能的化合物可用式R7(COOR8)x表示，其中x为整数1、2、3或4，其中R7选自H、烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、官能化的芳基、烷基醚及其组合，其中各烷基、亚烷基、芳基、官能化的烷基和烷基醚的其他特征为包含1-约10个碳原子，且其中R8选自H、甲酰基、羰基或酰基，其中酰基可被烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、官能化的芳基、烷基醚及其组合官能化，其中所述各烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、官能化的芳基和烷基醚的其他特征为包含1-约10个碳原子。
可用于制备本发明的涂料组合物的多官能的羧酸的实例包括但不局限于苹果酸、乌头酸(顺式、反式)、衣康酸、琥珀酸、丙二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、环己基琥珀酸、1，3，5-苯三酸、1，2，4，5-苯四酸、1，4-环己烷二甲酸、1，3-环己烷二甲酸、1，1-环己烷二乙酸、1，3-环己烷二甲酸、1，1-环己烷二乙酸、1，3-环己烷二乙酸、1，3，5-环己烷三甲酸以及不饱和的二元酸例如富马酸和马来酸及其组合。
可用于本发明的涂料组合物的多官能的酸酐的实例包括但不局限于上述羧酸的酸酐，例如上述二元酸的环状酸酐，例如琥珀酸酐、衣康酸酐、戊二酸酐、1，2，4-苯三酸酐、1，2，4，5-苯四酸酐、邻苯二甲酸酐、马来酸酐及其组合。
多官能的交联剂还可包括但不局限于包含-Si(OR′)基团的羧酸或酸酐。此类材料的一个实例为3-三乙氧基甲硅烷基丙基琥珀酸酐。
除了涂料组合物的多官能的交联剂以外，任选无机酸例如盐酸或硝酸可用作水解本文所述的硅烷化合物的助水解催化剂。
其量不足以使涂层具有刚性的任何合适的四官能的硅烷或四官能的硅烷的组合可用于本发明。例如四官能的硅烷可具有式Si(OR9)4，其中R9为H、包含1-约5个碳原子的烷基及其醚、-Si(OR10)3基团(其中R10为H、包含1-约5个碳原子的烷基及其醚或另一个-Si(OR10)3基团)及其组合。式Si(OR9)4表示的四官能的硅烷的实例有原硅酸四甲酯、原硅酸四乙酯、原硅酸四丙酯、原硅酸四异丙酯、原硅酸四丁酯、原硅酸四异丁酯、四(甲氧基乙氧基)硅烷、四(甲氧基丙氧基)硅烷、四(乙氧基乙氧基)硅烷、四(甲氧基乙氧基乙氧基)硅烷、三甲氧基乙氧基-硅烷、二甲氧基二乙氧基硅烷、三乙氧基甲氧基硅烷、聚(二甲氧基硅氧烷)、聚(二乙氧基硅氧烷)、聚(二甲氧基-二乙氧基硅氧烷)、四(三甲氧基甲硅烷氧基)硅烷、四(三乙氧基甲硅烷氧基)硅烷等。除了上述四官能的硅烷的R9和R10取代基以外，R9和R10与氧一起(OR9)和(OR10)可为羧酸基。含有羧酸基官能团的四官能的硅烷的实例有四乙酸硅、四丙酸硅和四丁酸硅。
所述组合物可包含其量不足以使涂层具有刚性的任何合适的二硅烷。例如二硅烷可用式(R11O)xR123-xSi-R13y-SiR143-x(OR15)x表示；其中x为0、1、2或3，y为0或1；R12和R14为H、包含约1-约10个碳原子的烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、烷基聚醚基及其组合；R11和R15为H、包含约1-约10个碳原子的烷基、乙酰基及其组合。如果y为1，则R13可为包含约1-约12个碳原子的亚烷基、包含约1-约12个碳原子的亚烷基聚醚、芳基、亚烷基取代的芳基、可包含一个或多个烯键、S或O的亚烷基。如果x为0，则R12、R14为Cl或Br。如果y为0，则存在直接Si-Si键。此类二硅烷的实例包括但不局限于双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷、双(三乙氧基甲硅烷基)甲烷；双(三氯甲硅烷基)甲烷、双(三乙氧基甲硅烷基)乙烯、1，3-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷、六乙氧基二硅氧烷和六乙氧基二硅烷。二硅烷的选择以及掺入涂料组合物的此类二硅烷的量取决于待增强或赋予涂料组合物或固化的涂料组合物的具体性能。
所述组合物可包含其量不足以使涂层具有刚性的任何其他合适的烷基硅烷(即三官能的硅烷、二官能的硅烷、单官能的硅烷及其混合物，下文中称为硅烷添加剂)。可掺入本发明的涂料组合物的烷基硅烷添加剂可具有式R16xSi(OR17)4-x，其中x为数1、2或3；R16为H或包含1-约10个碳原子的烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、烷氧基聚醚基及其组合；R17为H、包含1-约10个碳原子的烷基、乙酰基及其组合。上述定义式表示的硅烷添加剂的实例有甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、环己基甲基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、2-(3-环己烯基)乙基三甲氧基硅烷、3-氰基丙基-三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、2-氯乙基三甲氧基硅烷、苯乙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、3-异氰基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、4-(2-氨基乙基氨基甲基)苯乙基三甲氧基硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、2-氯乙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、环己基三乙氧基硅烷、环己基甲基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、2-(3-环己烯基)乙基三乙氧基硅烷、3-氰基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氨基丙基三乙氧基硅烷、3-甲氧基丙基三甲氧基硅烷、3-乙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲氧基乙基三甲氧基硅烷、3-乙氧基乙基三甲氧基硅烷、3-丙氧基乙基三甲氧基硅烷。硅烷添加剂的选择以及掺入涂料组合物的此类硅烷添加剂的量取决于待增强或赋予涂料组合物或固化的涂料组合物的具体性能。
在某些应用中，可向涂料组合物中加入不足以使固化涂层具有刚性量的胶态二氧化硅。胶态二氧化硅得自各种不同的商品名，包括Nalco(Nalco Chemical Co.，Naperville，IL)；Nyacol(NyacolProducts，Inc.，Ashland，MA)；Snowtex(Nissan Chemical Industries，LTD.，Tokyo，Japan)；Ludox(DuPont Company，Wilmington，Delaware)；和Highlink OG(Clariant，Charlotte，NC)。胶态二氧化硅为粒状二氧化硅的水或有机溶剂分散体，各种产品主要的区别在于粒径、二氧化硅浓度、pH、存在稳定离子、溶剂组成等。本领域技术人员应理解的是，可通过选择不同的胶态二氧化硅得到显著不同的产品性能。
当向涂料组合物中加入胶态二氧化硅时，认为胶态二氧化硅为活性材料。二氧化硅的表面覆盖与硅键合的羟基，其中某些脱质子化，可与涂料组合物中的物质相互作用。这些相互作用的程度取决于各种因素，包括溶剂体系、pH、浓度和离子强度。加工方法也影响这些相互作用。本领域技术人员认识到，可以不同的方式向涂料制剂中加入胶态二氧化硅，得到不同的结果。可在任何合适的时候向涂料组合物中加入胶态二氧化硅。
向本发明的涂料组合物中加入胶态二氧化硅还可增强固化的涂料组合物的耐磨性，且还可对涂料组合物的整体稳定性起作用。采用相同的方式，可将其他金属氧化物加至本发明的涂料组合物中。可代替加入任何胶态二氧化硅或在加入任何胶态二氧化硅之外加入其他金属氧化物。可将金属氧化物加至本发明的涂料中，以提供或增强固化涂层的特定的性能，例如耐磨性、折光指数、抗静电性、抗反射性、耐候性等。本领域技术人员认识到，在本发明的组合物中加入胶态二氧化硅的同类型的原因还更通常应用于加入金属氧化物。可用于本发明的涂料组合物的金属氧化物的实例有二氧化硅、氧化锆、二氧化钛、二氧化铈、氧化锡及其组合。
掺入本发明的涂料组合物的胶态二氧化硅的量可在宽范围内变化，通常取决于由涂料组合物制备的固化涂层所需的性能以及涂料组合物所需的稳定性。同样，掺入本发明的涂料组合物的金属氧化物的量可在宽范围内变化，通常取决于由涂料组合物制备的固化涂层所需的性能以及涂料组合物所需的稳定性。通常胶态二氧化硅和/或金属氧化物的粒径为2-150毫微米，更希望粒径为约2-50毫微米。
虽然催化剂不是本发明的必需组分，但加入催化剂可影响涂层的耐磨性和其他性能，包括稳定性、孔隙率、美观性(cosmetics)、耐腐蚀性、防水性等。催化剂的用量可在宽范围内变化，但是当存在催化剂时，其量通常足以为所述涂料组合物固体总重量的约0.1-约10％。
可掺入本发明的涂料组合物的催化剂的实例包括但不局限于(i)金属乙酰丙酮化物、(ii)二酰胺、(iii)咪唑、(iv)胺和铵盐、(v)有机磺酸及其胺盐、(vi)羧酸的碱金属盐、(vii)碱金属氢氧化物和(viii)氟化物盐。因此，此类催化剂的实例包括(i)类化合物例如乙酰丙酮化铝、乙酰丙酮化锌、乙酰丙酮化铁和乙酰丙酮化钴；(ii)类化合物例如双氰胺；(iii)类化合物例如2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和1-氰基乙基-2-丙基咪唑；(iv)类化合物例如苄基二甲基胺和1，2-二氨基环己烷；(v)类化合物例如三氟甲磺酸；(vi)类化合物例如乙酸钠；(vii)，类化合物例如氢氧化钠和氢氧化钾；和(viii)类化合物例如氟化四正丁基铵等。
有效量的流平剂或流动控制剂可掺入所述组合物中，以更均匀地铺展或流平底材表面上的组合物，使得与底材基本均匀接触。流平剂或流动控制剂的量可在宽范围内变化，但流平剂或流量控动剂的量可足以为涂料组合物的约10-约5,000ppm。可使用与涂料组合物和底材相容，能在底材上流平涂料组合物且增强涂料组合物与底材之间的润湿性的任何常规的商品流平剂或流动控制剂。流平剂和流动控制剂的用途为本领域公知的，见述于“Handbook of CoatingAdditives(涂料添加剂手册)”(Leonard J.Calbo编辑，Marcel Dekker出版)，第119-145页，其全部内容通过全文引用结合到本文中来。
可掺入本发明的涂料组合物的此类流平剂或流量控动剂的实例包括但不局限于有机聚醚，例如TRITON X-100、X-405和N-57(得自Rohm and Haas)；聚硅氧烷，例如Paint Additive 3、Paint Additive 29和Paint Additive 57(得自Dow Corning)；SILWET L-77和SILWETL-7600(得自OSi Specialties)；和氟代表面活性剂，例如FLUORADFC-4430(得自3M Corporation)。
此外，可将其他添加剂加至本发明的涂料组合物中，以增强涂料组合物或通过固化所述涂料组合物制备的涂层的实用性。例如如果需要，可将紫外吸收剂、抗氧化剂等掺入本发明的涂料组合物中。
在一个实施方案中，可将紫外稳定剂加至涂料组合物中。有效保护底材免受光降解影响的任何浓度的任何合适的紫外稳定剂和自由基清除剂可用于本发明。这些添加剂的用途见述于“Handbook ofCoating Additives(涂料添加剂手册)”(Leonard J.Calbo编辑，MarcelDekker出版)，第225-269页。在另一个实施方案中，可将紫外稳定剂加至底漆组合物中。
在另一个实施方案中，表面活性剂或表面活性剂的混合物可包含在涂料组合物中，使得涂覆制品具有防雾性能。包含表面活性剂导致干涂层的表面润湿张力高，且润湿张力高防止在涂料表面上形成细滴(即雾)。表面活性剂还增强水的浸湿，以保持透明非雾化的表面。合适的表面活性剂的实例为二辛基磺基琥珀酸盐，商品名AerosolOT 75，得自Cytec Industries Inc.West Patterson，NJ。表面活性剂组分存在的量可为涂料组合物重量的约0.4-15％。可使用较高水平的表面活性剂，但是，可导致雾度增加，这点在许多应用中是不希望的。可通过将表面含有固化涂层的制品在20℃下储存，随后将涂覆制品置于60℃的饱和水蒸汽中，测定涂层的防雾效果。如果涂覆制品在10秒后变得透明，保持透明至少1分钟，则该涂层防雾。
可采用任何合适的方式制备涂料组合物。例如可将所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种和所述多官能的交联剂加至溶剂和水中，随后于室温下反应过夜。随后可加入其他添加剂，例如流平剂。可将涂料组合物涂覆于底材并固化，形成涂层。
本发明的实施方案可提供制品。所述制品可包括底材和通过固化本发明的涂料组合物在底材的至少一个表面上形成的涂层。可使用本发明的涂料组合物涂覆任何合适的底材。例如可涂覆塑料材料、木材、金属、印刷的表面和皮革。所述组合物特别用作片材或薄膜形式的合成的有机聚合物底材的涂层，所述聚合物底材例如丙烯酸类聚合物、聚(对苯二甲酸乙二酯)、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、丙烯腈-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物、聚氯乙稀、丁酸酯等。涂覆这些组合物的透明的聚合物材料用作平面或曲面罩，例如窗户、天窗和防风罩，特别用于交通设备。塑料镜片，例如丙烯酸类、聚(二甘醇-双-碳酸烯丙酯)(ADC)或聚碳酸酯镜片也可使用本发明的组合物涂覆。
可采用任何合适的方式在底材上涂覆涂料组合物。例如可通过常规的方法(例如流涂、喷涂、幕涂、浸涂、旋涂、辊涂等)将本发明的组合物涂覆于固体底材，形成连续的表面薄膜。
通过选择适当的涂料组合物、涂覆条件和预处理(包括使用底漆)底材，本发明的涂料组合物可粘附于基本所有的固体表面。将本发明的涂料组合物涂覆于固体底材后，可在任何合适的温度下热固化涂层任何合适的时间。例如可在50-200℃或更高的温度下热固化涂层数秒至18小时或更长的时间。应理解的是，可采用任何其他合适的方式固化涂层。例如可加入能引发阳离子固化的紫外活化的光引发剂，使得通过紫外光可至少部分固化涂层。应理解的是，可随后通过另一种方法(例如热固化)固化涂层。可使用任何合适的光引发剂。例如可使用芳族盐或芳烃铁盐络合物，得自Ciba SpecialtyChemicals Corp.，Terrytown，NY。
可通过具体的涂覆技术改变涂层厚度，但是涂层厚度可为约0-5-20微米或为约1-约10微米。应理解的是，涂层可为基本透明的。
根据本发明的一个实施方案，可将涂料组合物涂覆于在其上分布底漆的底材上。可使用任何合适的底漆。例如可使用聚氨酯分散体类底漆。此类合适的底漆的实例详述于美国专利5,316,791，该专利的全部内容通过引用结合到本文中来。此类合适的底漆的实例为PR1180，得自SDC Technologies，Inc.，Anaheim，CA。在另一个实施例中，为了提高涂覆底材的耐候性，可使用紫外光吸收物质和/或自由基清除剂改性底漆。可将底漆涂覆于底材，随后空气干燥或加热干燥，例如空气干燥少于约2小时，可随后涂覆涂料组合物并固化，此时可形成涂覆底材。
本发明的其他实施方案提供了成型制品。所述成型制品在至少一个表面上包括具有本发明涂层的成型底材。将所述涂料涂覆于成型制品，随后使所述制品成型。
实施例以下实施例仅用于说明，不是要局限附加的权利要求书的范围。本文引用的所有参考文献通过引用具体结合到本文中来。
实施例1制备二醇官能的有机聚硅氧烷将1000g 3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷环氧官能的硅烷(A-187，Witco Corporation，Greenwich，CT)加至装配蒸馏装置的5升玻璃烧瓶中。随后向5升烧瓶中加入40g HCl(0.05N)和2960g去离子水的混合物。随后将溶液加热至回流。回流3小时后，通过蒸馏除去743g溶剂。产物“原样”使用，无需进一步纯化。
实施例2涂料组合物和底漆将7.5g去离子(DI)水滴加至15.0g A-187、19.3g二氢-3-(3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基)-2，5-呋喃二酮甲硅烷基化的多官能的酸酐(GF20，Wacker chemical corporation，Adrian，MI)和140.0g异丙醇溶剂的搅拌的溶液中。将该混合物于室温下搅拌过夜。加入0.18g 10％重量的流平剂PA-57(Dow Corning corporation，Midland，MI)的丙二醇单甲基醚(PM醚，Ashland Chemical，Columbus，OH)溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。
通过流涂到涂PR-1180(SDC Technologies，Inc.，Anaheim，CA)底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。根据本文所列的方法，使用CS-10F轮，由泰伯测试得到得雾度增量为50转后雾度为1.7％，200转后雾度为7.5％。面漆厚度为3.5微米。如本文所述评价在圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为5英寸时未观察到裂纹。
实施例3涂料组合物和底漆将8.0g去离子水滴加至17.7g A-187、15.2g GF20和140.0g异丙醇的搅拌的溶液中。将该混合物于室温下搅拌过夜。加入0.18g 10％重量的PA-57的PM乙二醇醚溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。
通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为2.3％，200转后雾度为11.4％。面漆的厚度为3.5微米。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为4英寸时未观察到裂纹。
实施例4涂料组合物和底漆将17.0g去离子水滴加至45.0g A-187、29.0g GF20和280.0g异丙醇的搅拌的溶液中。将该混合物于室温下搅拌过夜。加入0.37g 10％重量的PA-57的PM乙二醇醚溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。
通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为3.1％，200转后雾度为17.2％。面漆的厚度为3.2微米。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为3英寸时未观察到裂纹。
实施例5涂料组合物和底漆将16.0g去离子水滴加至47.0g A-187、20.0g GF20和280.0g异丙醇的搅拌的溶液中。将该混合物于室温下搅拌过夜。加入0.36g 10％重量的PA-57的PM乙二醇醚溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。
通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为5.3％，200转后雾度为38.1％。面漆的厚度为3.1微米。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为3英寸时未观察到裂纹。
实施例6涂料组合物和底漆将15.0g去离子水滴加至47.0g A-187、15.0g GF20和260.0g异丙醇的搅拌的溶液中。将该混合物于室温下搅拌过夜。加入0.34g 10％重量的PA-57的PM乙二醇醚溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。
通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为6.0％，200转后雾度为59.1％。面漆的厚度为3.2微米。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为3英寸时未观察到裂纹。
实施例7涂料组合物和底漆将14.3g去离子水滴加至30.0g A-187、38.6g GF20和300.0g PM乙二醇醚(PMOH)溶剂的搅拌的溶液中。将该混合物于室温下搅拌三天。加入0.38g 10％重量的PA-57的PMOH溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。
通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为3.0％，200转后雾度为14.0％。面漆的厚度为3.0微米。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为3英寸时未观察到裂纹。
实施例8涂料组合物和底漆将16.2g去离子水滴加至45.0g A-187、29.0g GF20和300.0g PM乙二醇醚(PMOH)的搅拌的溶液中。将该混合物于室温下搅拌三天。加入0.39g 10％重量的PA-57的PMOH溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。
通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为4.7％，200转后雾度为26.7％。面漆的厚度为3.0微米。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为3英寸时未观察到裂纹。
实施例9涂料组合物和底漆将15.8g去离子水滴加至47.2g A-187、20.3g GF20和300.0g PM乙二醇醚(PMOH)的搅拌的溶液中。将该混合物于室温下搅拌三天。加入0.38g 10％重量的PA-57的PMOH溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。
通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为5.8％，200转后雾度为34.5％。面漆的厚度为3.0微米。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为3英寸时未观察到裂纹。
实施例10涂料组合物和底漆将15.0g去离子水滴加至47.2g A-187、15.2g GF20和265.0g PM乙二醇醚(PMOH)的搅拌的溶液中。将该混合物于室温下搅拌三天。加入0.34g 10％重量的PA-57的PMOH溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。
通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转雾度为6.4％，200转后雾度为57.2％。面漆的厚度为3.0微米。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为3英寸时未观察到裂纹。
实施例11涂料组合物和底漆将2.7g去离子水滴加至3.8g A-187、9.7g GF20和55g异丙醇/PM乙二醇醚(1∶1)的搅拌的溶液中。将该混合物于室温下搅拌三天。加入0.08g 10％重量的PA-57的PM乙二醇醚溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。
通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为1.6％，200转后雾度为5.6％。面漆的厚度为3.2微米。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为6英寸时未观察到裂纹。
实施例12涂料组合物和底漆将4.0g去离子水滴加至15.0g A-187、1.8g衣康酸交联剂和75.0g异丙醇的搅拌的悬浮液中。将该混合物于室温下搅拌过夜。加入0.10g10％重量的PA-57的PMOH溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。
通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为13.3％，200转后雾度为67.2％。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为3英寸时未观察到裂纹。
实施例13涂料组合物和底漆将4.0g去离子水滴加至15.0g A-187、1.4g琥珀酸酐交联剂和70.0g异丙醇的搅拌的悬浮液中。将该混合物于室温下搅拌过夜。加入0.10g 10％重量的PA-57的PMOH溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。
通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为36.2％。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为3英寸时未观察到裂纹。
实施例14涂料组合物和底漆将4.0g去离子水滴加至15.0g A-187、1.4g琥珀酸酐和70.0g PM乙二醇醚(PMOH)的搅拌的悬浮液中。将该混合物于室温下搅拌三天。加入0.10g 10％重量的PA-57的PMOH溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。
通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为42.0％。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为3英寸时未观察到裂纹。
实施例15涂料组合物和底漆将15.0g三甲氧基(3-环氧乙烷基甲氧基)丙基硅烷水解的水溶液HS2926(SIVENTO Inc，Piscataway，NJ)、9.66g GF20和70.0g异丙醇的混合物于室温下搅拌过夜。加入0.10g 10％重量的PA-57的PM乙二醇醚溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为1.0％，200转后雾度为3.0％。面漆的厚度为3.0微米。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为7英寸时未观察到裂纹。
实施例16涂料组合物和底漆将15.0g HS2926、9.66g GF20和70.0g PM乙二醇醚的混合物于室温下搅拌过夜。加入0.10g 10％重量的PA-57的PM乙二醇醚溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。将该组合物于室温下老化5天，随后涂覆涂料。通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为1.34％，200转后雾度为4.19％。面漆的厚度为3.0微米。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为7英寸时未观察到裂纹。
实施例17涂料组合物和底漆将15.0g HS2926、0.7g琥珀酸酐和30.0g异丙醇的混合物于室温下搅拌过夜。加入0.05g 10％重量的PA-57的PMOH溶液。加入PA-57后，将该组合物再搅拌20分钟，以保证混合。通过流涂在涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为25转后雾度为26.0％。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为3英寸时未观察到裂纹。
实施例18比较实施例涂料组合物和底漆通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板，涂覆商品SDC MP1154D(SDC Technologies，Inc.，Anaheim，CA)，一种在美国专利6,001,163中所述的有代表性的涂料。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为0.39％，200转后雾度为0.78％。面漆的厚度为3.0微米。根据本文所列的热成型法，将该涂覆的试样放置在烘箱中。于165℃下，在可放置在圆柱形心轴上之前涂层出现裂纹。
实施例19比较实施例涂料组合物和底漆通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板，涂覆商品SDC MP1193A1(SDC Technologies，Inc.，Anaheim，CA)，一种在美国专利6,348,269中所述的有代表性的涂料。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为0.22％，200转后雾度为0.47％。面漆的厚度为5.0微米。根据本文所列的热成型法，将该涂覆的试样放置在烘箱中。于165℃下，在可放置在圆柱形心轴上之前涂层出现裂纹。
实施例20比较实施例涂料组合物和底漆通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板，涂覆商品SDC TC332(SDC Technologies，Inc.，Anaheim，CA)，一种在美国专利5,013,608中所述的有代表性的涂料。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为1.48％，200转后雾度为3.57％。面漆的厚度为3.5微米。根据本文所列的热成型法，将该涂覆的试样放置在烘箱中。于165℃下，在可放置在圆柱形心轴上之前涂层出现裂纹。
实施例21防雾涂料组合物和底漆将1.91g去离子水滴加至4.0g A-187、5.15g GF20和40g PM乙二醇醚的搅拌的溶液中。将该混合物于室温下搅拌过夜。加入0.74g表面活性剂二辛基磺基琥珀酸钠的乙醇和水的混合物溶液(OT-75，Van Waters & Rogers Inc.，Kirkland，WA)(75％固体)。将该组合物于室温下搅拌2小时，随后于100温室中老化3周，随后涂覆涂料。
通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。将表面上的涂层储存于20℃下，随后将涂覆制品置于60℃的饱和水蒸汽中。10秒后涂覆制品变得透明，保持透明至少1分钟。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为1.6％，200转后雾度为9.0％。面漆的厚度为3.2微米。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为4英寸时未观察到裂纹。
实施例22防雾涂料组合物和底漆将2.11g去离子水滴加至5.88g A-187、3.79g GF20和39.2g PM乙二醇醚的搅拌的溶液中。将该混合物于室温下搅拌过夜。加入0.74gOT-75(75％固体)。将该组合物于室温下搅拌2小时，随后于100下老化3周，随后涂覆涂料。
通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆该涂料组合物。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。将表面上的涂层储存于20℃下，随后将涂覆制品置于60℃的饱和水蒸汽中。10秒后涂覆制品变得透明，保持透明至少1分钟。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为4.8％，200转后雾度为33％。面漆的厚度为3.2微米。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为4英寸时未观察到裂纹。
实施例23比较实施例防雾涂料组合物和底漆通过流涂到涂PR-1180底漆的1/4英寸厚的聚碳酸酯板，涂覆商品SDC AF1140(SDC Technologies，Inc.，Anaheim，CA)。空气干燥30分钟后，将涂层于130℃下固化2小时。将表面上的涂层储存于20℃下，随后将涂覆制品置于60℃的饱和水蒸汽中。10秒后涂覆制品变得透明，保持透明至少1分钟。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为3.20％，200转后雾度为14.3％。面漆的厚度为3.1微米。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，在小于10英寸半径时观察到裂纹。
实施例24涂料和耐候的底漆将30-45％重量的聚(氧-1，2-乙烷二基)，α-[3-[3-(2H-苯并三唑(-2-基)-5-(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯基)-1-氧代丙基]-Ω-[3-[3[(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]-1-氧代丙氧基]与40-55％重量的聚(氧-1，2-乙烷二基)，α-[3-[3-(2H-苯并三唑(-2-基)-5-(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯基)-1-氧代丙基]-Ω-羟基-，(Tinuvin 1130，Ciba SpecialtyChemicals Corporation，Tarrytown，NY)混合成商品PR1180底漆，制备耐候的底漆。因此，将6.42g Tinuvin 1130加至150g PR1180中。将所得到的组合物搅拌4小时，随后涂覆涂料。
通过流涂于1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆作为底漆的该组合物。将底漆空气干燥1小时，随后涂覆实施例7的面漆。最终的涂层于130℃下固化2小时。使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为2.0％，200转后雾度为11％。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为3英寸时未观察到裂纹。
使用QUV和Weather-O-Meter评价涂层的耐候性。在两种加速耐候老化测试机中，在暴露于紫外光下200小时后涂层未显示粘附失效和裂纹。QUV的操作条件为于70℃下UV循环8小时，随后于50℃下冷凝循环4小时。根据ASTM 155-1操作Weather-O-Meter。
实施例25涂料和耐候的底漆将3.0g Tinuvin1130加至150g PR1180中。将所得到的组合物搅拌4小时，随后涂覆涂料。通过流涂于1/4英寸厚的聚碳酸酯板涂覆作为底漆的该组合物。将底漆空气干燥1小时，随后涂覆实施例7的面漆。最终的涂层于130℃下固化2小时。
使用CS-10F轮，由泰伯测试得到的雾度增量为50转后雾度为2.7％，200转后雾度为12％。评价圆柱形心轴上的涂层的可成型性，半径为3英寸时未观察到裂纹。
使用QUV和Weather-O-Meter评价涂层的耐候性。在两种加速耐候老化测试机中，在暴露于紫外光下200小时后涂层未显示粘附失效和裂纹。QUV的操作条件为于70℃下UV循环8小时，随后于50℃下冷凝循环4小时。根据ASTM 155-1操作Weather-O-Meter。
应理解的是，在不偏离本发明范围的情况下可进行各种变化，不认为局限于在说明书中所描述的情况。
权利要求
1.一种组合物，当将所述组合物涂覆于底材并固化时，在所述底材上提供了耐磨性可成型涂层，所述组合物包含含有环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中所述多官能的交联剂包括甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解所述环氧官能的硅烷、所述二醇官能的有机聚硅氧烷和所述甲硅烷基化的多官能的交联剂的水。
2.权利要求1的组合物，其中所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约2∶1-1∶2。
3.权利要求1的组合物，其中在聚碳酸酯底材上可形成半径为约1英寸至小于约10英寸的所述涂层。
4.权利要求1的组合物，其中在聚碳酸酯底材上可形成半径为约3英寸-约5英寸的所述涂层。
5.权利要求1的组合物，其中在泰伯轮50转后，所述涂层的泰伯值小于约10％至小于约2％。
6.权利要求1的组合物，其中在泰伯轮200转后，所述涂层的泰伯值小于约45％至小于约15％。
7.权利要求1的组合物，其中所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种为所述组合物固体重量的约5-约90％，且其中所述多官能的交联剂为所述组合物固体重量的约10-约95％。
8.权利要求1的组合物，其中所述水-有机溶剂混合物的溶剂组分为所述组合物重量的约40-约98％。
9.权利要求1的组合物，其中所述水-有机溶剂混合物的溶剂组分选自醚、二醇或二醇醚、酮、酯、二醇醚乙酸酯、具有式ROH的醇及其混合物，其中R为包含1-约10个碳原子的烷基。
10.权利要求1的组合物，其中所述水-有机溶剂混合物的溶剂组分选自具有式R1-(OR2)x-OR1的二醇、醚、二醇醚及其组合，其中x为0、1、2、3或4，R1为氢或包含1-约10个碳原子的烷基，R2为包含1-约10个碳原子的亚烷基。
11.权利要求1的组合物，其中所述环氧官能的硅烷用式R3xSi(OR4)4-x表示，其中x为整数1、2或3；R3为H、包含1-约10个碳原子且具有至少一个环氧官能团的烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、烷基醚及其组合；R4为H、包含1-约5个碳原子的烷基、乙酰基、-Si(OR5)3-yR6y基团及其组合，其中y为整数0、1、2或3；R5为H、包含1-约5个碳原子的烷基、乙酰基或另一个-Si(OR5)3-yR6y基团及其组合；和R6为H、包含1-约10个碳原子的烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、烷基醚及其组合。
12.一种组合物，当将所述组合物涂覆于底材并固化时，在所述底材上提供了耐磨性可成型涂层，所述组合物包含含有二醇官能的有机聚硅氧烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中所述多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述二醇官能的有机聚硅氧烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解所述二醇官能的有机聚硅氧烷和所述甲硅烷基化的多官能的交联剂的水。
13.权利要求12的组合物，其中所述水-有机溶剂混合物还包含环氧官能的硅烷与所述至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物。
14.一种组合物，当将所述组合物涂覆于底材并固化时，在所述底材上提供了耐磨性可成型涂层，所述组合物包含含有环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中所述多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述至少一种所述环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解环氧官能的硅烷和多官能的交联剂的水，其中所述组合物包含其量不足以使所述底材上的所述涂层具有刚性的四官能的硅烷、二硅烷和烷基硅烷中的至少一种。
15.权利要求14的组合物，其中所述组合物包含四官能的硅烷和二硅烷中的至少一种，且其中所述环氧官能的硅烷与所述四官能的硅烷和二硅烷中的至少一种的摩尔比率为至少约5.5∶1。
16.权利要求14的组合物，其中所述水-有机溶剂混合物还包含二醇官能的有机聚硅氧烷与所述多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物。
17.权利要求14的组合物，其中所述四官能的硅烷具有式Si(OR9)4，其中R9为H、包含1-约5个碳原子的烷基及其醚、(OR9)羧酸基、-Si(OR10)3基团及其组合，其中R10为H、包含1-约5个碳原子的烷基及其醚、(OR10)羧酸基或另一个-Si(OR10)3基团，其中所述二硅烷具有式(R11O)xR123-xSi-R13y-SiR143-x(OR15)x；其中x为0、1、2或3，y为0或1；其中R12和R14包括H、包含约1-约10个碳原子的烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、烷基聚醚基及其组合；其中R11和R15包括H、包含约1-约10个碳原子的烷基、乙酰基及其组合；其中如果y为1，则R13包括包含约1-约12个碳原子的亚烷基、包含约1-约12个碳原子的亚烷基聚醚、芳基、亚烷基取代的芳基、可包含一个或多个烯键、S或O的亚烷基；其中如果x为0，则R12和R14包括Cl或Br；且其中如果y为0，则存在直接Si-Si键，且其中所述烷基硅烷具有式R16xSi(OR17)4-x，其中x为数1、2或3；R16为H或包含1-约10个碳原子的烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、烷氧基聚醚基及其组合；R17为H、包含1-约10个碳原子的烷基、乙酰基及其组合。
18.权利要求14的组合物，其中所述组合物包含至少一种烷基硅烷，且其中所述环氧官能的硅烷与所述至少一种烷基硅烷的摩尔比率为至少约2.5∶1。
19.一种制品，所述制品包括底材和通过固化涂料组合物在所述底材的至少一个表面上形成的耐磨性可成型涂层，所述组合物包含含有环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中所述多官能的交联剂包括甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解所述环氧官能的硅烷、所述二醇官能的有机聚硅氧烷和所述甲硅烷基化的多官能的交联剂的水。
20.权利要求19的制品，其中所述制品包括包含成型底材和在所述底材的至少一个表面上形成的所述耐磨性可成型涂层的成型制品，向底材涂覆所述涂料组合物，固化所述涂料组合物，随后使所述底材成型，从而形成所述成型底材。
21.权利要求19的制品，所述制品还包含分布在所述底材和所述涂层之间的所述底材的至少一个表面上的至少一种底漆。
22.一种制品，所述制品包括底材和通过固化涂料组合物在所述底材的至少一个表面上形成的耐磨性可成型涂层，所述涂料组合物包含含有二醇官能的有机聚硅氧烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中所述多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述二醇官能的有机聚硅氧烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解所述二醇官能的有机聚硅氧烷和所述甲硅烷基化的多官能的交联剂的水。
23.一种制品，所述制品包括底材和通过固化涂料组合物在所述底材的至少一个表面上形成的耐磨性可成型涂层，所述涂料组合物包含含有环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中所述多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解所述环氧官能的硅烷和所述甲硅烷基化的多官能的交联剂的水，其中所述组合物包含其量不足以使所述底材上的所述涂层具有刚性的四官能的硅烷、二硅烷和烷基硅烷中的至少一种。
24.权利要求23的制品，其中所述涂料组合物包含四官能的硅烷和二硅烷中的至少一种，且其中所述环氧官能的硅烷与所述四官能的硅烷和二硅烷中的至少一种的摩尔比率为至少约5.5∶1。
25.权利要求23的制品，其中所述涂料组合物包含至少一种烷基硅烷，其中所述环氧官能的硅烷与所述至少一种烷基硅烷的摩尔比率为至少约2.5∶1。
26.一种提供基本透明的耐磨性可成型涂层的方法，所述方法包括向底材涂覆涂料组合物；和固化所述涂料组合物，其中所述涂料组合物包含含有环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中所述多官能的交联剂包括甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷和二醇官能的有机聚硅氧烷中的至少一种与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解所述环氧官能的硅烷、所述二醇官能的有机聚硅氧烷和所述甲硅烷基化的多官能的交联剂的水。
27.权利要求26的方法，所述方法还包括使所述涂覆底材成型的步骤。
28.权利要求26的方法，所述方法还包括向所述底材涂覆底漆，随后在所述底漆上向所述底材涂覆所述涂料组合物。
29.一种提供耐磨性可成型涂层的方法，所述方法包括向底材涂覆涂料组合物；和固化所述涂料组合物，其中所述涂料组合物包含含有二醇官能的有机聚硅氧烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物的水-有机溶剂混合物，其中所述多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述二醇官能的有机聚硅氧烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解所述二醇官能的有机聚硅氧烷和所述甲硅烷基化的多官能的交联剂的水。
30.一种提供耐磨性可成型涂层的方法，所述方法包括向底材涂覆涂料组合物；和固化所述涂料组合物，其中所述涂料组合物包含含有环氧官能的硅烷与至少一种多官能的交联剂的水解产物和部分缩合物水-有机溶剂混合物，其中所述多官能的交联剂选自多官能的羧酸、多官能的酸酐和甲硅烷基化的多官能的酸酐，且其中所述环氧官能的硅烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1-1∶10；和其量足以水解所述环氧官能的硅烷和所述甲硅烷基化的多官能的交联剂的水，其中所述组合物包含其量不足以使所述底材上的所述涂层具有刚性的四官能的硅烷、二硅烷和烷基硅烷中的至少一种。
31.权利要求30的方法，其中所述组合物包含四官能的硅烷和二硅烷中的至少一种，且其中所述环氧官能的硅烷与所述四官能的硅烷和二硅烷中的至少一种的摩尔比率为至少约5.5∶1。
32.权利要求30的方法，其中所述组合物包含至少一种烷基硅烷，且其中所述环氧官能的硅烷与所述至少一种烷基硅烷的摩尔比率为至少约2.5∶1。
全文摘要
本发明提供了具有耐磨性和可成型性的透明塑料涂层、包含含有环氧官能的硅烷和/或二醇官能的有机聚硅氧烷与选自多官能的羧酸、酸酐或甲硅烷基化的酸酐的多官能的交联剂混合的水解产物和部分缩合物的水－有机溶剂混合物和其量足以水解各组分的水的组合物，其中所述环氧官能的硅烷和/或二醇官能的有机聚硅氧烷与所述多官能的交联剂的摩尔比率为约10∶1－1∶10。
文档编号C08G77/38GK101072812SQ200580042106
公开日2007年11月14日 申请日期2005年10月12日 优先权日2004年10月12日
发明者A·施奈德, R·－Z·金 申请人:Sdc涂料有限公司