用于生产用于生产抗反射涂层的包含基于硅化合物的缩合物的水性组合物的方法
【专利说明】用于生产用于生产抗反射涂层的包含基于硅化合物的缩合物的水性组合物的方法
[0001]本发明涉及用于生产包含基于硅化合物的缩合物的水性组合物的方法以及通过本发明方法获得的组合物。所述组合物可特别地用于生产抗反射涂层。
[0002]当光通过具有不同折射指数的两种介质的边界面时，反射部分辐射。光在具有η=1.5的折射指数的玻璃片上的垂直入射角将导致约8%的总反射部分。如果光以一定角度碰撞边界面，则一般反射更大的部分。对于很多应用，高度的反射是不合需要的，因为这导致透射的减少。
[0003]因此已尝试使这种反射减至最低。例如，表面已设置有高孔隙度的涂层以努力实现该目标。这种类型的涂层公开于例如DE 196 42 419 A1、DE 199 18 811 A1、DE 10 2004027842 A1、DE 10 2006 001078 AUWO 03/027034 A2、DE 100 51 724 A1、DE 100 51 725A1和 WO 2008/14523 Al。
[0004]文件DE 196 42 419 Al描述了特定聚合物用于生产组合物的用途，可利用该组合物获得抗反射涂层，但是这些涂层含有大量有机溶剂。
[0005]文件DE 199 18 811 A1同样公开了用于生产抗反射涂层的含有特定聚合物的组合物。这些组合物可特别地用于涂覆安全玻璃。
[0006]未经审查的公布的专利申请DE 10 2004 027842 A1中描述的抗反射层含有高比例的MgF2。在这种情况下的具体缺点是MgFd^成本。而且，如果经涂覆的基板未经妥善处置，则可形成危害环境的毒性氢氟酸(HF)。
[0007]多层抗反射涂层公开于DE 10 2006 001078 A1中，其中涂层包含致密层和多孔层。致密层一般包含氟化物，因此该涂层具有上文列出的缺点。所述文件描述了可使用“棒涂覆法”施加多孔层。但是，在该文件中没有提供其特定实施方案实例。未使用聚合物生产组合物。
[0008]未经审查的公布的专利申请W0 03/027034 A2描述了具有特别高的机械稳定性的抗反射涂层。该性质通过使用具有特定颗粒大小分布的Si02颗粒实现。
[0009]此外，文件DE 100 51 724 A1和EP 0 130 801 A1公开了用于生产抗反射层的涂层溶液。而且，公布DE 100 51 725 A1公开了用于生产含有高比例的表面活性剂的抗反射层的组合物。
[0010]适用于生产抗反射涂层的可丝网印刷的3丨02溶胶公开于例如W0 2008/14523 A1。
[0011]上文引用的文件教示了使用有机溶剂是必要的，且至少在实施例中可未发现实施方案，其中未使用高比例的这些溶剂。
[0012]该教义的缺点是，高比例的有机溶剂需要大量安全测量，使得处理涂层组合物是昂贵的。例如，取决于所用有机溶剂的性质和比例，组合物是可燃的。特别有问题的是溶剂蒸汽，其可以是可易燃的或爆炸的。有机溶剂也可导致臭气污染，使过滤系统成为必需。而且，在一定程度上再循环或重新利用溶剂。该程序同样与成本相关。
[0013]可在不使用有机溶剂下获得的涂层组合物尤其描述于文件DE 40 20 316 Al、DE196 49 953 A1和EP 0 675 128 A1中。然而，这些涂层组合物不适用于生产抗反射涂层。此外，对于这些组合物需要相对昂贵的水混溶性硅化合物。
[0014]鉴于现有技术，本发明的目的是提供用于生产包含基于硅化合物的缩合物的水性组合物的方法，通过所述方法，可特别容易且有成本效益地获得可用于在基板、特别是无机基板上生产抗反射涂层的组合物。特别地，应该可能在无昂贵的安全测量的情况下进行用于涂覆基板的方法，只要有可能就使用不可易燃的组合物。另一目的是提供用于生产抗反射层的组合物，其可转化为具有特别良好的粘结强度和机械稳定性的涂层。而且，应该可能在无昂贵的后处理和纯化所得反应混合物的情况下进行用于生产组合物的方法。
[0015]未明确阐述但可从其序言部分中讨论的上下文容易得到或推导的这些和其它目标通过具有权利要求1所述的所有特征的方法而获得。根据本发明的方法的有用修改在从属权利要求2至9中得以保护。关于组合物，权利要求10所述的主题提供用于获得所述目标的溶液。
[0016]本发明的主题是用于生产含有基于硅化合物的缩合物的水性组合物的方法，所述方法包括下列步骤:
[0017]i)将至少一种聚合物流变学控制剂引入水中；
[0018]ii)添加至少一种酸性催化剂；
[0019]iii)添加至少一种通式(I)硅化合物
[0020]RnSiX4n ⑴，
[0021]其中残基X相同或不同且表示可水解基团或羟基，残基R相同或不同且表示不可水解基团或轻基且η为0、1、2或3 ;以及
[0022]iv)在水解反应中转化于步骤iii)中加入的通式⑴硅化合物的至少一部分。
[0023]令人惊讶地，组合物由此可以特别简单且有效的方式获得，其可用于生产抗反射涂层。可在基本上无昂贵的安全测量的情况下将该组合物施加至基板。此外，当使用组合物时可省去昂贵的防火措施。而且，可在无昂贵的纯化或后处理反应混合物的情况下进行用于生产组合物的方法。
[0024]可使用根据本发明的组合物获得的涂层在很多基板上展示高的机械稳定性和高粘结强度。此外，根据本发明的组合物可以有成本效益地且以环境安全方式生产且处理。同时，经涂覆的基板展示令人惊讶高的透明度。
[0025]在根据本发明的方法的步骤i)中，将至少一种聚合物流变学控制剂引入水中。在本发明的上下文中，流变学控制剂为强烈影响组合物的粘度的化合物。通过使用流变学控制剂，可令人惊讶地防止形成较大的高度缩合的絮凝硅酸。优选的流变学控制剂可在高于约500°C的温度下被完全烧尽。
[0026]流变学控制剂的分子量优选在50000g/mol至20000000g/mol范围内，尤其优选在100000g/mol 至 2000000g/mol 范围内且特别优选在 200000g/mol 至 1000000g/mol 范围内。分子量在这种情况下是指重均分子量且可例如通过凝胶渗透色谱(GPC)来确定。
[0027]优选的流变学控制剂包含羟基。根据特定方面，特别地纤维素、纤维素衍生物且特别优选纤维素醚和/或纤维素酯可用作流变学控制剂。这些特别包括羟丙基甲基纤维素。
[0028]聚丙烯酸、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺也可用作优选的流变学控制剂，其中上文所述的纤维素和/或纤维素衍生物优于聚丙烯酰胺。
[0029]基于步骤i)中获得的混合物的重量，流变学控制剂的量优选在0.1重量％至40重量％范围内，尤其优选在0.5重量％至15重量％范围内，且特别优选1重量％至5重量％。
[0030]虽然步骤i)中使用的水不经受任何特定限制，但是水的纯度不应妨碍随后所获得的组合物的使用。基于步骤i)中获得的混合物的重量，步骤i)中获得的混合物优选包含70重量％至99.9重量%，尤其优选85重量％至99.5重量%且特别优选95重量％至99
重量％水。
[0031]聚合物流变学控制剂可以任何常规方式引入水中。例如，流变学控制剂可作为固体物质或作为水性溶液添加至水中。水也可添加至流变学控制剂。然后，所得混合物可例如通过机械作用来混合。该混合步骤的温度可在0°C至100°C，例如优选10至60°C的范围内，因此预期没有限制。
[0032]根据本发明，在步骤ii)中添加酸性催化剂。该催化剂优选可添加至步骤i)中获得的混合物。酸性催化剂也可添加至步骤i)中使用的水和/或至步骤i)中使用的流变学控制剂。
[0033]酸性催化剂在专业领域中广泛已知，并且可例如使用有机酸和/或无机酸。优选的酸包括乙酸、草酸盐酸(HC1)、硫酸(H2S04)、磷酸(Η3Ρ04)和/或硝酸(順03)。
[0034]酸性催化剂的量取决催化剂的性质和于步骤iv)中执行的水解反应的所需反应速率。
[0035]令人惊讶的优势可以是，基于步骤ii)中获得的混合物，酸性催化剂的量优选在0.01至5重量％，优选0.05至4重量％、尤其优选0.1至3重量％且特别优选0.2至1重量％的范围内。
[0036]步骤ii)中获得的混合物优选包含70重量％至99.89重量％、尤其优选80重量％至99.45重量％且特别优选95重量％至99重量％水。
[0037]基于步骤ii)中获得的混合物的重量，流变学控制剂的量优选在0.1重量％至40重量％范围内，尤其优选在0.5重量％至15重量％范围内且特别优选1重量％至5重量％。
[0038]在本发明方法的步骤iii)中，加入通式RnSiX4n(I)硅化合物，其中残基X相同或不同且表示可水解基团或羟基，残基R相同或不同且表示不可水解基团且η为0、1、2或3。
[0039]在此，可将通式⑴硅化合物添加至步骤i)和/或步骤ii)