基于Pickering乳液的活性涂料的制作方法

本发明属于pickering乳液领域。

背景技术：

1、pickering乳液通常被称为是通过固体颗粒代替表面活性剂来稳定的任意类型(例如水包油或油包水)的乳液。pickering乳液通过纳米颗粒(np)来稳定，这些纳米颗粒通常在油-水界面处自组装并充当物理屏障。

技术实现思路

1、一方面，提供组合物，其包括分散在疏水溶剂中的核-壳颗粒，其中：核-壳颗粒的核包括水溶液；核-壳颗粒的壳包括与硅基聚合物(silicon-based polymer)接触的非卤化疏水纳米颗粒；壳内硅基聚合物与非卤化疏水纳米颗粒的w/w比在3:1和1:3之间；并且疏水非卤化纳米颗粒包括化学修饰的金属氧化物纳米颗粒。

2、在一个实施方式中，金属氧化物包括纳米粘土(nanoclay)、sio2、tio2、al2o3、fe2o3、zno和zro或其任意组合。

3、在一个实施方式中，化学修饰包括(c1-c20)烷基、(c1-c20)烷基硅烷基、乙烯基、环氧基、环烷烃、烯烃、炔烃、醚、甲硅烷基和硅氧烷基中的任一种，或其任意组合。

4、在一个实施方式中，硅基聚合物由式：[sir1r2-o]n表示，其中：n是范围从100至150000的整数；r1、r2或两者选自氢、(c1-c20)烷基、(c1-c20)烷氧基、芳基、环烷基或其任意组合。

5、在一个实施方式中，硅基聚合物包括pdms。

6、在一个实施方式中，组合物内核-壳颗粒的w/w浓度在30％和90％之间。

7、在一个实施方式中，组合物内硅基聚合物的w/w浓度在0.1％和10％之间。

8、在一个实施方式中，组合物内非卤化疏水纳米颗粒的w/w浓度在0.1％和20％之间。

9、在一个实施方式中，组合物内水溶液与疏水溶剂的w/w比为0.5:1至1:0.5。

10、在一个实施方式中，组合物的特征在于增强的稳定性。

11、在一个实施方式中，核-壳颗粒的平均直径在1μm和50μm之间。

12、在一个实施方式中，壳的厚度为10nm至500nm。

13、在一个实施方式中，核-壳颗粒是球的形式。

14、在一个实施方式中，核-壳颗粒是胶体体(colloidosome)的形式。

15、在一个实施方式中，组合物选自乳液、分散体或其任意组合。

16、在一个实施方式中，乳液选自油包水pickering乳液和水包油pickering乳液。

17、在一个实施方式中，疏水溶剂选自芳族烃、脂族烃或两者。

18、在一个实施方式中，芳族烃选自甲苯、乙苯、二甲苯、氯苯、苯乙烯、二氯苯、硝基苯、三甲基苯、三氯苯或其任意组合。

19、另一方面，提供制品，其包括：基材(substrate)，其与包括多个干核-壳颗粒的涂料(coating)接触，其中干核-壳颗粒的核是空的(void)，并且其中干核-壳颗粒的壳包括与硅基聚合物接触的非卤化疏水纳米颗粒。

20、在一个实施方式中，涂料包括结合至基材的多个干核-壳颗粒。

21、在一个实施方式中，金属氧化物包括纳米粘土、sio2、tio2、al2o3、fe2o3、zno和zro或其任意组合。

22、在一个实施方式中，化学修饰包括(c1-c20)烷基、(c1-c20)烷基硅烷基、乙烯基、环氧基、环烷烃、烯烃、炔烃、醚、甲硅烷基和硅氧烷基中的任一种，或其任意组合。

23、在一个实施方式中，硅基聚合物由式：[sir1r2-o]n表示，其中：n是范围从100至150000的整数；r1、r2或两者选自氢、(c1-c20)烷基、(c1-c20)烷氧基、芳基、环烷基或其任意组合。

24、在一个实施方式中，硅基聚合物包括pdms。

25、在一个实施方式中，所述多个干核-壳颗粒的形状是中空球、凹坑(crater)、类球(quasi-sphere)、类椭球(quasi-elliptical sphere)或其任意组合的形式。

26、在一个实施方式中，涂料是涂层的形式。

27、在一个实施方式中，基材选自聚合物基材、玻璃基材、金属基材、纤维、纸基材、砖墙、海绵、纺织品、织造织物、非织造织物或木材。

28、在一个实施方式中，聚合物基材包括聚烯烃。

29、在一个实施方式中，涂料是抗微生物涂料。

30、在一个实施方式中，与对照相比，抗微生物涂料能够将(i)生物膜形成和(ii)微生物负载(microbial load)中的至少一项减少至少10％。

31、在一个实施方式中，涂料的特征在于平均厚度为100nm至500μm。

32、在一个实施方式中，涂料的特征在于水接触角(wca)为至少130°。

33、在一个实施方式中，涂料的特征在于滚动(roll-off,ra)角在0°和10°之间。

34、在一个实施方式中，制品在-100℃至200℃的温度范围是稳定的

35、在一个实施方式中，制品的特征在于透明度为30％至100％。

36、在一个实施方式中，涂层的表面粗糙度小于500nm。

37、另一方面，提供制造本发明制品的方法，其包括以下步骤：提供本发明的组合物；将组合物施加到基材的至少一部分上，从而获得层；将所述层提供在适于干燥所述层的条件下，从而获得制品。

38、在一个实施方式中，适于干燥的条件包括将所述层暴露于真空、热辐射、微波辐射、红外辐射和紫外-可见辐射中的任一种，或其任意组合。

39、除非另有定义，否则本文使用的所有技术和/或科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管在本发明的实施方式的实践或测试中可使用与本文描述的方法和材料类似或等同的方法和材料，但是示例性方法和/或材料在下文描述。如有冲突，则将以专利说明书(包括定义)为准。此外，材料、方法和实例仅仅是说明性的，并不意味着必须是限制性的。

40、通过下文给出的详细描述，本发明的其它实施方式和全部适用范围将变得显而易见。然而，应当理解的是详细描述和具体实例，虽然指示了本发明的优选实施方式，但是仅仅是以说明的方式给出的，因为通过此详细描述，在本发明的精神和范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员来说都将变得显而易见。

技术特征：

1.组合物，其包括分散在疏水溶剂中的核-壳颗粒，其中：

2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述金属氧化物包括纳米粘土、sio2、tio2、al2o3、fe2o3、zno和zro或其任意组合。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述化学修饰的金属氧化物纳米颗粒包括共价结合至所述金属氧化物纳米颗粒的取代基，其中所述取代基选自(c1-c20)烷基、(c1-c20)卤代烷基、卤基、(c1-c20)卤代烷基甲硅烷基、(c1-c20)烷基甲硅烷基、乙烯基、环氧基、环烷烃、烯烃、炔烃、醚、烷基-卤代甲硅烷基、烷基-羟基甲硅烷基、卤代烷基-羟基甲硅烷基、卤代-羟基甲硅烷基和硅氧烷基，或其任意组合；并且其中卤基选自cl、br和i。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中所述硅基聚合物由式：[si(r1r2)-o-]n表示，其中：

5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述硅基聚合物是烷基化硅氧烷聚合物，任选地包括pdms。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中所述组合物内所述核-壳颗粒的w/w浓度在30％和90％之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的组合物，其中所述组合物内所述硅基聚合物的w/w浓度在0.1％和10％之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的组合物，其中所述组合物内所述非氟化纳米颗粒的w/w浓度在0.1％和20％之间。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的组合物，其中所述组合物内所述水溶液与所述疏水溶剂的w/w比在0.5:1和1:0.5之间。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的组合物，其中所述组合物的特征在于增强的稳定性。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的组合物，其中所述核-壳颗粒的平均直径在1μm和50μm之间。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的组合物，其中所述壳的厚度为10nm至500nm。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的组合物，其中所述核-壳颗粒是球的形式。

14.根据权利要求13所述的组合物，其中所述核-壳颗粒是胶体体的形式。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的组合物，其中所述组合物选自乳液、分散体或其任意组合。

16.根据权利要求15所述的组合物，其中所述乳液选自油包水pickering乳液和水包油pickering乳液。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的组合物，其中所述疏水溶剂选自芳族烃、脂族烃或两者。

18.根据权利要求17所述的组合物，其中所述芳族烃选自甲苯、乙苯、二甲苯、氯苯、苯乙烯、二氯苯、硝基苯、三甲基苯、三氯苯或其任意组合。

19.制品，其包括：基材，所述基材与包括多个微结构的涂料接触，并且其中每个微结构包括与硅基聚合物接触的非氟化纳米颗粒；并且其中每个所述非氟化纳米颗粒包括化学修饰的金属氧化物纳米颗粒。

20.根据权利要求19所述的制品，其中所述涂料是特征在于厚度基本均匀的涂层的形式。

21.根据权利要求19或20所述的制品，其中所述金属氧化物包括纳米粘土、sio2、tio2、al2o3、fe2o3、zno和zro或其任意组合。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的制品，其中所述化学修饰的金属氧化物纳米颗粒包括共价结合至所述金属氧化物纳米颗粒的取代基，其中所述取代基选自(c1-c20)烷基、(c1-c20)卤代烷基、卤基、(c1-c20)卤代烷基甲硅烷基、(c1-c20)烷基甲硅烷基、乙烯基、环氧基、环烷烃、烯烃、炔烃、醚、烷基-卤代甲硅烷基、烷基-羟基甲硅烷基、卤代烷基-羟基甲硅烷基、卤代-羟基甲硅烷基和硅氧烷基，或其任意组合；并且其中卤基选自cl、br和i。

23.根据权利要求19至22中任一项所述的制品，其中所述硅基聚合物由式：[sir1r2-o]n表示，其中：

24.根据权利要求19至23中任一项所述的制品，其中所述硅基聚合物是烷基化硅氧烷聚合物，任选地包括pdms，并且其中所述涂料内pdms和所述非氟化纳米颗粒之间的w/w比在3:1和1:3之间。

25.根据权利要求19至24中任一项所述的制品，其中所述多个微结构的形状是中空球、中空半球、凹坑、类球、类椭球或其任意组合的形式。

26.根据权利要求19至25中任一项所述的制品，任选地其中所述微结构以致密层的形式或以蜂窝的形式分布在所述涂料内。

27.根据权利要求19至26中任一项所述的制品，其中所述基材选自聚合物基材、玻璃基材、金属基材、纤维、纸基材、砖墙、海绵、纺织品、织造织物、非织造织物和木材，或其任意组合。

28.根据权利要求27所述的制品，其中所述聚合物基材包括聚烯烃。

29.根据权利要求19至28中任一项所述的制品，其中所述涂料是抗微生物涂料。

30.根据权利要求19至29中任一项所述的制品，其中与对照相比，所述抗微生物涂料能够将(i)生物膜形成和(ii)微生物负载中的至少一项减少至少10％。

31.根据权利要求19至30中任一项所述的制品，其中所述涂料的特征在于平均厚度为100nm至500μm；并且其特征还在于减少的(i)生物膜形成，(ii)微生物负载(以cfu计)，或(i)和(ii)两者，其中减少是与对照相比减少至少10％。

32.根据权利要求19至31中任一项所述的制品，其中所述涂料的特征在于水接触角(wca)是至少130°。

33.根据权利要求19至32中任一项所述的制品，其中所述涂料的特征在于滚动(ra)角在0°和10°之间。

34.根据权利要求19至33中任一项所述的制品，其中所述制品在-100℃至200℃的温度范围内是稳定的。

35.根据权利要求19至34中任一项所述的制品，其中所述制品的特征在于透明度是30％至100％。

36.根据权利要求19至35中任一项所述的制品，其中所述涂层的表面粗糙度小于500nm。

37.用于制造权利要求19至36中任一项的制品的方法，其包括以下步骤：

38.根据权利要求37所述的方法，其中所述适于干燥的条件包括将所述层暴露于真空、热辐射、微波辐射、红外辐射和紫外-可见辐射中的任一种，或其任意组合。

39.根据权利要求37或38所述的方法，其中所述基材选自聚合物基材、玻璃基材、金属基材、纤维、纸基材、砖墙、海绵、纺织品、织造织物、非织造织物和木材，或其任意组合。

技术总结
提供包括乳液的组合物，所述乳液包括多个颗粒。提供制品，所述制品包括基材，和包括核和壳的多个颗粒，其中所述多个颗粒是所述基材上涂层的形式。此外，提供用于涂布基材的方法。

技术研发人员：G·梅奇雷兹,K·A·曼尼,M·玛扬,E·巴宁
受保护的技术使用者：以色列农业和农村发展部农业研究组织（范卡尼研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5