[发明专利]用于提高亲水性/透射率的二氧化硅涂层

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化硅纳米粒子涂层、在其上带有纳米粒子二氧化硅涂层的制品，例如光学装置或图形媒体，和用于制备这样的制品的方法。

背景技术

多种应用都需要具有能够铺展水的表面的制品并因此防止在该制品的表面上形成水滴。例如，在有雾或潮湿环境中使用的透明塑料，例如温室的窗户，应当避免形成反射光的水滴，其会降低光透射。在这些材料上的水铺展表面有助于保持其透明性并使不希望的斑纹形成最小化。

对于使用反光膜的交通标志，也需要水铺展性质。反光膜具有大量入射光返回到光源的能力。粘着雨滴和/或露水会损害光透射进入反光膜并由其反射出。

水影响光透射率的主要形式是形成露水。因为露水主要出现在反光膜工作时的夜间，它尤其成问题。当以小珠状的水滴的形式存在于交通标志上时，露水会破坏入射和反射光光路。这会使路过的行车者非常难以识别该标志上的信息。相反，当该露水在反光交通标志的表面上平稳铺展成透明层时，标志上的信息就较易识别，因为形成的薄的平滑水层不会明显把入射和反射光路误导到很强的程度。

水铺展表面涂层、特别是二氧化硅基涂层的问题是胶体二氧化硅和胶体二氧化硅膜的表面化学、反应化学和溶液化学的高度复杂性。例如，尽管进行了深入的研究，但离子与二氧化硅表面的相互作用还不能完全了解(参见Iler，″The Chemistry of Silica，″John Wiley，1979p.656)。尽管有这样的困难，但依照下述的本发明，提供了一种耐久性提高的二氧化硅基水铺展膜。

发明内容

本公开涉及一种涂料组合物，其包括含有平均一次粒度为40纳米或更小的二氧化硅纳米粒子的分散体和pKa＜3.5的酸，以及一种用于涂覆基体的方法，其包括用该涂料组合物涂覆基体并干燥该涂层。

本公开进一步提供了一种包含基体、特别是聚合基体的涂层制品，所述基体在其上具有二氧化硅纳米粒子涂层。该涂层包括平均一次粒度40纳米或更小的凝聚的二氧化硅纳米粒子的连续涂层。该涂层的厚度是实质上均匀的，且持久粘合在该基体上。

该涂层对各种基体的粘合都非常好，特别是对聚合物基体，并且可以为这样的基体提供出色的平均镜面反射率降低，例如至少2％。当该基体是透明的时，该涂层可以提供为400～700nm波长范围内的法向入射光比透射通过未涂层的相同材料的基体的透射率提高。该透射优选提高至少2％，且直至多达10％或更高。此处所用的“透明的”是指在选定部分的可见光谱(约400～700nm波长)中，入射光透射至少85％。对UV区和近IR区的透明度也可以提高。对于任意选定波长的光，对应减反射层也将具有最佳的厚度。

该涂层可以进一步为基体提供亲水表面，特别适用于为疏水聚合物基体提供亲水表面。该涂层也可以提供防雾性质，并为受到静电堆积的聚合物膜和片材提供抗静电性质。该涂层还可以优选为聚合物材料例如膜和片材提供耐磨损性，由此提高其操作性能。

由这些酸化的纳米粒子组合物产生的涂层可以进一步为表面例如玻璃和PET基体提供防水和机械耐久的亲水表面，和在各种温度和高湿度条件下良好的防雾性质。此外，该涂层可以提供保护层，并表现出冲洗去除有机污染物，包括食物和机油、涂料、灰尘和污垢，因为该涂层的纳米孔结构倾向于防止低聚和聚合分子的渗透。

本发明的方法不需要用于在基体上涂覆的溶剂或表面活性剂，因此危害更小，并且不会为空气增添挥发性有机化合物(VOC)。其它优点包括涂层更均匀、对基体的粘合更好、涂层的耐久性更好、减反射性更高和透射率提高，且在污染物可以冲洗掉的情况下提供易于清洁的表面。

附图说明

图1是实施例78中制备的制品的透射电镜照片；

图2是对比例12的制品的透射电镜照片。

图3～5是本发明的制品的透射率图。

具体实施方式

本公开提供了一种用于涂覆基体的方法，包括用包含pKa(H₂O)≤3.5、优选＜2.5、最优选小于1的酸和平均一次粒度为40纳米或更小的二氧化硅纳米粒子的溶液涂覆基体，以及干燥该涂层。