用于表面处理的组合物、制备表面处理的制品的方法及表面处理的制品的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种包含硅氧烷聚合物和溶剂的用于表面处理的组合物。所述组合物形成易于清洁且具有包括耐沾污性的优异物理特性的层。此外，所述层的耐久性和摩擦系数可以根据所述组合物而选择性地进行控制。本发明还公开了表面处理的制品和利用所述组合物制备所述表面处理的制品的方法。
【专利说明】用于表面处理的组合物、制备表面处理的制品的方法及表面处理的制品
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及一种组合物，并且更具体而言涉及一种用于表面处理的组合物且涉及一种利用该组合物制备表面处理的制品的方法。
【背景技术】
[0002]电子和光学装置/部件的表面常常由于来自手和手指的油而易被沾污和弄脏。例如，包括交互式触摸屏显示器的电子装置(如智能手机)通常在使用时被指纹、皮肤油、汗水、化妆品等弄脏。一旦这些污溃和/或污迹附着到这些装置的表面，污溃和/或污迹就不容易被移除。此外，此类污溃和/或污迹降低了这些装置的可用性。
[0003]在最小化此类污溃和污迹的外观和发生率的尝试中，常规的表面处理组合物已施加到各种装置/部件的表面上以形成常规的层。此类常规表面处理组合物通常由氟化聚合物和溶剂组成。然而，此类氟化聚合物通常是制造或获取成本高昂的。另外，对于某些应用来说，由此类常规 表面处理组合物形成的常规的层具有不期望的高滑动摩擦系数。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种用于基底的表面处理的组合物。该组合物包含具有重复的R2Si02/2单元的硅氧烷聚合物，其中R为独立地选择的取代或未取代的烃基。该组合物还包括不同于硅氧烷聚合物的溶剂。硅氧烷聚合物以从0.0) I至0.5重量％的量存在于组合物中，并且溶剂以从90.0至99.99重量％的量存在于组合物中，两者均按组合物的总重量计。
[0005]本发明还提供一种制备表面处理的制品的方法。该方法包括在制品的表面上施加用于表面处理的组合物以在制品的表面上形成层。
[0006]最后，本发明提供根据该方法形成的表面处理的制品。
[0007]该组合物形成易于清洁且具有包括耐沾污性的优异物理特性的层。此外，由该组合物形成的层可具有选择性地控制的摩擦系数，该摩擦系数取决于组合物中所用硅氧烷聚合物的类型。此外，层和组合物可以以比由常规组合物形成的常规层显著更低的成本制备，同时仍然保持这样优异的物理特性并且提供附加有益效果。
【具体实施方式】
[0008]本发明提供用于表面处理的组合物、制备表面处理的制品的方法以及根据该方法形成的表面处理的制品。该组合物形成易于清洁且具有包括耐沾污性的优异物理特性的层。此外，相对于由包括氟化聚合物的常规组合物形成的常规层，由组合物形成的层具有理想的摩擦系数和显著降低的成本。
[0009]该组合物包含硅氧烷聚合物。硅氧烷聚合物包括重复的R2Si02/2单元，其中R为独立地选择的取代或未取代的烃基。例如，R可以是脂族烃、芳族烃、环状烃、脂环族烃等。此外，R可包括烯属不饱和基团。所谓“取代的”是指烃的一个或多个氢原子可用除氢之外的原子(如卤素原子，例如氯、氟、溴等)代替，或者R的链内的碳原子可用除碳之外的原子代替，即，R可包括在链内的一个或多个杂原子，例如氧、硫、氮等。R通常具有从I至10个碳原子，或者从I至6个碳原子。包含至少3个碳原子的取代或未取代的烃基可具有支链或非支链的结构。由R表示的烃基的例子包括但不限于:烷基，例如甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1，1-二甲基乙基、戊基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、
2-甲基丁基、3-甲基丁基、1，2_ 二甲基丙基、2，2_ 二甲基丙基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基；烯基，例如乙烯基；环烷基，例如环戍基、环己基和甲基环己基；芳基，例如苯基和奈基；烷芳基，例如甲苯基和二甲苯基；以及芳烷基，例如苄基和苯乙基。由R表示的卤代烃基的例子包括但不限于3，3，3-三氟丙基、3-氯丙基、氯苯基、二氯苯基、2，2，2-三氟乙基、2，2，
3,3-四氟丙基和2，2，3，3，4，4，5，5_八氟戊基。
[0010]除了由R表示的基团之外，硅氧烷聚合物可包括在任何末端或侧基位置处的附加的取代基或官能团。例如，硅氧烷聚合物可包括硅键合的羟基、氢原子、胺基团、硅氮烷基团、(甲基)丙烯酸基团、环氧基团等。此类基团或原子可存在于重复的D单元(如下所述)中或末端M单元(其 通常具有化学式R3SiOv3,除非R中的一个或多个被这些附加取代基或官能团中的一个代替)中。最典型地，如果存在，则此类基团在硅氧烷聚合物中为端基。
[0011]由于硅氧烷聚合物包括重复的R2Si02/2单元，硅氧烷聚合物具有直链部分。然而，硅氧烷聚合物可以任选地为支链的、部分支链的，和/或可包括具有三维网络结构的树脂部分。在这样的实施例中，硅氧烷聚合物还包括RSiOv2单元和/或Si04/2单元。R2Si02/2单元通常被称为D单元，RSiO372单元通常被称为T单元，并且Si04/2单元通常被称为Q单元。硅氧烷聚合物自身或硅氧烷聚合物的树脂部分(如存在)的支化可归因于T和/或Q单元的存在。
[0012]硅氧烷聚合物可由硅氧烷聚合物的主链内的硅氧烷键(S1-O-Si)组成。作为另外一种选择，硅氧烷聚合物可包括由诸如CH2连接基的一个或多个二价基团分隔的硅氧烷键，其中CH2可以重复最多例如10次。此类二价基团的存在或不存在通常可归因于形成硅氧烷聚合物的反应机理，其中由硅氧烷键组成的硅氧烷聚合物由缩合形成，并且包含一个或多个二价基团的硅氧烷聚合物由硅氢加成形成。
[0013]硅氧烷聚合物可以任选地具有官能团，例如硅键合的烯基、硅键合的羟基、硅键合的烷氧基等。在包括此类官能团的各种实施例中，官能团可以是端基、侧基或端基和侧基两者。通常，官能团为端基。例如，硅氧烷聚合物可以是二甲基乙烯基封端的、二乙烯基甲基封端的、二甲基羟基封端的、二羟基甲基封端的等。在某些实施例中，硅氧烷聚合物包括选自能水解基团、烯基、或它们的组合的端基。一般地，当硅氧烷聚合物包括此类端基时，由组合物形成的层的物理特性得到改善。
[0014]在其中硅氧烷聚合物为直链的各种实施例中，硅氧烷聚合物具有以下通式(A):
[0015](X) 3_a (R) a-S1- (CH2) b- (O) c- ((SiR2-O) d_SiR2) e_ (CH2) f- [ ((SiR2-O) g_SiR2) h- (CH2) Jj- ((SiR2-O) k-SiR2) f (0) m- (CH2) n-S1-(X) 3_p (R) p ；
[0016]其中X为独立地选择的能水解基团；R定义如上；a和P各自为独立地选自O至3的整数；b、f、i和η各自为独立地选自O至10的整数；c和m各自独立地为O或I ;d、g和k各自为独立地选自O或I至200的整数，前提条件是d、g和k不同时为O ;e、h和I各自为独立地选自O和I的整数，前提条件是e、h和I不同时为O ;并且j为选自O至5的整数；前提条件是当下标d为O时，下标e也为O ;当下标d大于O时，下标e为I ;当下标g为O时,下标h、i和j也为O ;当下标g大于I时,下标h为I,并且下标j为至少I ;当下标k为O时,下标I也为O ;并且当下标k大于O时,下标I为I。
[0017]在通式(A)中由X表示的能水解基团独立地选自H、卤化物基团、-OR3、-NHR3、-NR3R4、-OOC-R3、O-N = CR3R4、O-C ( = CR3R4) R5 和-NR3COR4,其中 R3、R4 和 R5各自独立地选自H和C1-C22烃基，并且其中R3和R4任选地可形成烷基氨基中的环胺。
[0018]在以上通式⑷中，下标d、g和k表示硅氧烷聚合物的重复R2Si02/2单元。
[0019]在各种实施例中，下标c和m为O,并且下标b、d、e、f、g、h、1、j、k、I和η各自为I或以上的整数。当下标j为I时，所得硅氧烷聚合物包括均由二价连接基隔开的三个重复硅氧烷键的链段，该二价连接基分别由下标b、f、i和η表示。在这些实施例中，硅氧烷聚合物通常由硅氢加成形成，并且可由以下通式表示:
[0020](X) 3_a (R) a-S1- (CH2) b- ((SiR2-O) d_SiR2) e_ (CH2) f- [ ((SiR2-O) g_SiR2) h_ (CH2) Jj- ((SiR2-O) k-SiR2) f (CH2) n-S1- (X) 3_p (R)p0
[0021]通常，当下标d、g和k为I或以上时，下标j为I (并且如上文所定义的，因为下标d大于0，所以下标e为1，并且因为下标g大于0，所以下标h为I)。在这些实施例中，硅氧烷聚合物具有以下通式:
[0022](X) 3_a (R) a-S1-(CH2) b- (SiR2-O) ,-SiR2- (CH2) f- (SiR2-O) g_SiR2- (CH2) - (SiR2-O),-SiR2-(CH2)n-S1-⑴ 3_p (R) p。
[0023]最典型地，下标d和k各自为I，并且下标g为大于I的整数，使得由下标g表示的嵌段在硅氧烷聚合物中提供重复的R2Si02/2单元。在这些实施例中，硅氧烷聚合物具有以下通式:
[0024](X) 3_a(R) ,-S1-(CH2) b-Si R2-O-Si R2- (CH2) f- (SiR2-O) g-SiR2- (CH2)-SiR2-O-SiR2- (CH2) n-S1- (X) 3_p (R)p0
[0025]在以上介绍的某些实施例中，下标a和P各自为0，使得硅氧烷聚合物在每个末端处用三个硅键合的能水解基团(由X表示)封端。然而，如上所述，硅氧烷聚合物不必要具有任何硅键合的能水解基团，因为下标a和P均可以为3。在其中下标a和P各自为O的实施例中，硅氧烷聚合物具有以下通式:
[0026](X) 3-S1-(CH2) b-SiR2-0-SiR2- (CH2) f- (SiR2-O) g_SiR2_ (CH2) -SiR2-O-SiR2- (CH2)n-S1-⑴ 3。
[0027]在这些实施例中，下标b、f、i和n各自为2。相应地，当由X表示的能水解基团各自为诸如甲氧基的烷氧基时，硅氧烷聚合物具有以下通式:
[0028](OCH3) 3-S1-CH2CH2-SiR2-0-SIR2-CH2CH2- (SiR2-O) g-SiR2-CH2CH2-SiR2-O-SiR2-CH2CH
2-S1-(OCH3) 3。
[0029]以上通式内的硅氧烷聚合物的具体物质在下面仅为了进行示意性的说明而阐述，其中每个R独立地为甲基或CH2CH2CF3:
【权利要求】
1.一种用于基底的表面处理的组合物，所述组合物包含: 硅氧烷聚合物，按所述组合物的总重量计，所述硅氧烷聚合物在所述组合物中以从0.01至0.5重量％的量存在且包括重复的R2SiO2iZ2单元，其中R为独立地选择的取代或未取代的烃基；以及 溶剂，所述溶剂不同于所述硅氧烷聚合物，并且按所述组合物的总重量计，在所述组合物中以从90.0至99.99重量％的量存在。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述硅氧烷聚合物还包括RSiOv2单元和/或SiO472 单元。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的组合物，其中所述硅氧烷聚合物包括选自能水解基团、烯基、或它们的组合的端基。
4.根据权利要求1和2中任一项所述的组合物，其中所述硅氧烷聚合物具有以下通式(A):
(X) 3_a (R) ,-S1-(CH2) b- (O) c- ((SiR2-O) d-SiR2) e- (CH2) f- [ ((SiR2-O) g_SiR2) h- (CH2) Jj- ((SiR2-O) k-SiR2) f (0) m- (CH2) n-S1-(X) 3_p (R) p ； 其中X为独立地选择的能水解基团；R定义如上；a和P各自为独立地选自O至3的整数；b、f、i和η各自为独立地选自O至10的整数；c和m各自独立地为O或I ;d、g和k各自为独立地选自O至200的整数，前提条件是d、g和k不同时为O ;e、h和I各自为独立地选自O和I的整数，前提条件是e、h和I不同时为O ;并且j为选自O至5的整数； 前提条件是当下标d为O时，下标e也为O ;当下标d大于O时，下标e为I ;当下标g为O时,下标h、i和j也为O ;当下标g大于I时,下标h为I,并且下标j为至少I ;当下标k为O时,下标I也为O ;并且当下标k大于O时,下标I为I。
5.根据权利要求4所述的组合物，其中所述硅氧烷聚合物的通式(A)中由X表示的所述能水解基团独立地选自H、卤化物基团、-0R3、-NHR3、-NR3R4、-00C-R3、0-N = CR3R4,0-C (=CR3R4) R5和-NR3COR4,其中R3、R4和R5各自独立地选自H和C1-C22烃基，并且其中R3和R4任选地可形成烷基氨基中的环胺。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中所述溶剂包括挥发性甲基硅氧烷流体。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中所述挥发性甲基硅氧烷流体选自六甲基二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、以及它们的组合。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的组合物，所述组合物基本上由所述硅氧烷聚合物和所述溶剂组成。
9.一种制备表面处理的制品的方法，所述方法包括将权利要求1所述的组合物施加到制品的表面上以在所述制品的所述表面上形成层的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其中施加所述组合物的所述步骤选自由浸涂、旋涂、流涂、喷涂、辊涂、凹面涂布、溅射、槽式涂布、以及它们的组合组成的组。
11.一种根据权利要求9和10中的一项所述的方法形成的表面处理的制品。
12.根据权利要求11所述的表面处理的制品，其中所述层具有从75至125的水接触角和小于0.1 μ的滑动(动态)摩擦系数。
13.一种制备表面处理的制品的方法，所述方法包括以下步骤:提供用于表面处理的组合物，所述组合物包含硅氧烷聚合物，所述硅氧烷聚合物包括重复的R2Si02/2单元，其中R为独立地选择的取代或未取代的烃基；以及不同于所述硅氧烷聚合物的溶剂； 将所述组合物与颗粒材料结合以形成浸溃的颗粒材料； 从所述浸溃的颗粒材料中除去所述溶剂以形成净颗粒材料；以及 通过沉积设备用所述净颗粒材料在制品的表面上形成层。
14.一种根据权利要求13所述的方法形成的表面处理的制品。
15.根据权利要求14所述的表面处理的制品，其中所述层具有从75至125的水接触角和小于0.1 μ的滑动(动态)摩擦系数。
16.根据权利要求14和15中任一项所述的表面处理的制品，其中所述层具有从I至IOOnm的厚度。
【文档编号】C09D183/06GK103965771SQ201310325296
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年1月30日
【发明者】布赖恩·R·哈克尼斯, 小达埃苏普·铉, 雷方, 小威廉姆·J·舒尔茨 申请人:道康宁公司, 道康宁韩国有限公司, 道康宁(中国)投资有限公司