基材涂料组合物和方法
【专利说明】基材涂料组合物和方法 发明领域
[0001] 本发明涉及包含涂布剂和涂布剂的溶剂或载体的涂料组合物、方法和体系。通常 由于以预期方式施用该组合物，涂布剂在或相关于除去(通常通过蒸发）溶剂或载体时变成 有效的。
[0002] 发明背景 许多应用涉及使用充当一种或多种活性组分的载体、分散剂、稀释剂、加工助剂和/或 溶剂的材料。该载体/分散剂/稀释剂/加工助剂/溶剂(为方便起见，下文中有时称为"载 体"）促进和优选增强至少一种活性组分在预期使用的位置处的递送和/或功能，并且同时 这样的载体不应该负面地干扰活性组分的作用（operation)。由于当使用时，在这样的情况 下该载体将频繁地被释放到开放的大气中，随着对人造材料和活动的环境影响的关注已经 上升，载体材料的环境特性已经变得日益重要。例如在过去几年期间，大量的努力已经致力 于研发制冷领域中对全球变暖和对臭氧层的损耗具有小得多的影响的材料。此外，材料释 放入大气中可以对低层大气条件具有负面影响，例如雾和霾。
[0003] 除有利的环境特性之外，取决于具体应用，用做载体的材料优选还具有所需的但 难以实现的其它特性的组合，例如除其它特性之外，相对于一种或多种活性成分的惰性、低 毒性和低可燃性。在许多应用中，还需要或必要的是载体具有使活性成分至少部分乳化和 /或优选至少部分溶剂化的能力。
[0004] 一个具体应用涉及表面处理基材，例如玻璃和陶瓷以使这样的基材防油和防水。 许多基材的表面，包括例如触摸板显示屏、光学透镜、镜面等易受被指纹、皮肤油脂、污垢、 汗水、化妆品等等污染的影响。使用氟化硅烷，即具有一个或多个氟化基团的硅烷化合物用 于使基材，例如玻璃和陶瓷防油和防水是已知的。例如美国专利8, 211，544描述了用包含 含有全氟聚醚聚合物链嵌段的有机硅酮化合物的表面改性剂来处理基材表面的方法。美国 专利7, 294, 731描述了包含全氟聚醚硅烷的涂料组合物。美国专利7, 196, 212描述了包含 全氟聚醚改性的硅烷的表面处理剂。
[0005] 通过湿涂布方法来沉积这样的涂布剂需要溶剂，例如全氟化碳(例如全氟己烷、全 氟庚烷和全氟辛烷)、氟改性的芳族烃溶剂(例如双-三氟甲苯)、部分氟化的烃溶剂(例如 2H，3H-全氟戊烷）和氢氟醚。典型地，将溶解于氟化溶剂中的涂料聚合物的非常稀的溶液 涂布到基材上以产生非常薄的涂料的层。因此，大量的溶剂释放到大气环境中。然而，这样 的溶剂具有相对高的全球变暖潜能（GWP)(例如全氟己烷具有9, 300的GWP ;2H，3H-全氟戊 烷具有1，640的GWP ;全氟丁基甲基醚具有297的GWP ;和1，1，2, 2-四氟乙基-2, 2, 2-三氟 乙基醚具有580的GWP)。随着全球变暖变得越来越受关注，在本领域存在对能够充分地溶 解涂料聚合物并用这样的聚合物来涂布基材的显示低GWP的溶剂的需要。
[0006] 通过本发明来满足这些和其它需要。
[0007] 发明概述 本发明的一个方面提供了包含涂布剂和载体的涂料组合物，其中以有效使涂布剂 至少部分溶剂化或至少部分乳化的量提供该载体。该载体包括一氯三氟丙烯，并且优选 1-氯-3, 3, 3-三氟丙烯（(HCF0-1233zd)，并且甚至更优选反式-1-氯-3, 3, 3-三氟丙 烯（反式-!〇70-12332(1或!〇70-12332(1伍)）和/或顺式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯（顺 式-HCF0-1233zd 或 HCF0-1233zd (Z))。
[0008] 涂布剂包括至少一种被烷氧基硅烷改性的全氟聚醚（"PFPE"）聚合物。在某些实 施方案中，PFPE改性的烷氧基硅烷聚合物具有通式I、通式II或通式III : R1i-Si(RUXUI) Si ⑵a⑴3 a- R2i-Si ⑵a⑴3 a (II) R1 - Si (R) z (X) 2 a- 0- Si (R1,) (R) a (X)! a- 0- Si (R) a (X) 2 - R1/ (III) 其中 R是一价烷基或芳基基团； X是可水解的基团； a是0至2的整数； R1，是 F - (CF2) J -Rf- - (CH2)mY(CH2)n -;和 R% 是-(CH2)J(CH2)ni-Ri- (CH丄Y (CH2)n-； 其中 1是1至6的整数； m是1或2 ; η是2至20的整数； Y是〇或二价有机基团；和 R/是包含选自-(OC3F6) x-、-(OC2F4) y-、-(OCF2)z-或其组合的全氟化的重复单元的全氟 聚醚基团，其中x、y和z各自独立地为1至200,优选1至100,更优选5至50,并且甚至更 优选10至30的整数。
[0009] 在某些实施方案中，涂料组合物包含共载体（co-carrier)。该共载体可以是碳氟 化合物或不含氟的共载体。某些优选的碳氟化合物共载体包括但不限于全氟化碳、氢氟烃、 氟氯烃、氟醚、氟酮和这些的两种或更多种的组合。某些优选的不含氟的共载体包括但不限 于醇、酮、酯、醚、烃和这些的两种或更多种的组合。优选的共载体的实例包括但不限于全氟 己烷、全氟庚烷、全氟辛烷、1，1，1，3, 3-五氟丁烷、全氟丁基醚、全氟异丁基醚、全氟丁基甲 基醚、全氟丁基乙基醚、1，1，2, 2-四氟乙基-2, 2, 2-三氟乙基醚、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙 酯、己烷、庚烷、甲苯、二甲苯、甲基环己烷、氯仿、环己烷、2, 2-二氯丙烷、二氯甲烷、d-柠檬 烯、异戊二烯、苯乙烯液体、二异丁基酮、二异丙基酮、甲基异丁基酮、甲基异丙基酮、甲基环 己酮、环己酮、乙酸异丁酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸丙酯、乙酸乙酯、二乙醚、二甲醚、二 甘醇、2-乙基己醇和这些的两种或更多种的组合。
[0010] 在另一方面，本发明提供了包含含有涂布剂和载体的涂料组合物的可喷涂组 合物，其中以有效使涂布剂至少部分溶剂化或至少部分乳化的量提供该载体。该载体 包括一氯三氟丙烯，并且优选1-氯-3, 3, 3-三氟丙烯（(HCF0-1233zd)，并且甚至更优 选反式-1-氯-3, 3, 3-三氟丙烯（反式-HCF0-1233zd或HCF0-1233zd (E))和/或顺 式-1-氯-3, 3, 3-三氟丙烯（顺式-HCF0-1233zd或HCF0-1233zd (Z))。涂布剂包括至少一 种被烷氧基硅烷改性的全氟聚醚聚合物。在某些实施方案中，PFPE改性的烷氧基硅烷聚合 物具有如上定义的通式I、通式Π 或通式III。 toon] 在又另一方面，本发明提供了用于将涂布剂施用至基材表面的方法。该方法包括 提供包含至少一种涂布剂和有效使涂布剂至少部分溶剂化或至少部分乳化的量的载体的 组合物。合适的载体包括一氯三氟丙烯，并且优选1-氯-3, 3, 3-三氟丙烯（(HCF0-1233zd)， 并且甚至更优选反式-1-氯-3, 3, 3-三氟丙烯（反式-HCF0-1233zd或HCF0-1233zd (E)) 和/或顺式-1-氯-3, 3, 3-三氟丙烯（顺式-HCF0-1233zd或HCF0-1233zd (Z))。合适的涂 布剂包括被烷氧基硅烷改性的全氟聚醚聚合物。在某些实施方案中，PFPE改性的烷氧基硅 烷聚合物具有如上定义的通式I、通式II或通式III。在某些实施方案中，从涂布剂中除去 载体的步骤通过蒸发来进行。合适的施用步骤包括喷涂、浸涂、旋涂、倾注、刷涂和浸渍。
[0012] 优选实施方案的详细描述 本发明提供了包含一种或多种涂布剂和用作载体的一氯三氟丙烯，并且优选 1-氯-3, 3, 3-三氟丙烯（(HCF0-1233zd)，并且甚至更优选反式-1-氯-3, 3, 3-三氟丙 烯（反式-!〇70-12332(1或!〇70-12332(1伍)）和/或顺式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯（顺 式-HCF0-1233zd或HCF0-1233zd(Z))的组合物、方法和体系。如本文中所用的术语"涂布 剂"指的是一旦组合物已经形成为涂层，其提供、有助于和/或增强该组合物、方法或体系的 预期功能的组合物的任何一种或多种组分。在某些优选的实施方案中，一旦形成，涂层意在 履行防水和/或防油功能。本文中使用的术语"载体" 一般指的是其主要功能是提供用于 优选在相对稀释的条件下包含涂布剂和/或用于帮助或有助于涂料组合物在预期使用位 置的容易施用和/或有效性的方法的该组合物、体系或