[发明专利]表面处理方法、用于其中的组合物及处理过的制品

说明书

技术领域

本发明涉及处理基材(尤其是具有硬表面的基材，例如陶瓷或玻璃)以赋予其表面斥水性、斥油性、斥污性和/或斥垢性的方法，在其它方面，本发明涉及用于所述方法中的组合物及由此处理的基材。

背景技术

有许多含氟化合物组合物已被用作涂料组合物供施加于基材(例如，硬表面基材和纤维基材)以赋予低表面能特性如斥油性和/或斥水性(疏油性和/或疏水性)。但是，当用于涂层或膜中时，许多含氟化合物材料往往会扩散到涂层或膜的表面，并且随时间推移而减损(例如，由于对表面的反复清洁造成)。这已引起使用具有反应性基团或官能团的含氟化合物衍生物(例如，全氟聚醚硫醇、硅烷、磷酸酯和丙烯酸酯)，以允许共价附接至涂层、膜或基材表面。

已(单独地或与其他材料组合地)使用具有一个或多个含氟化合物基团的硅烷化合物来制备用于基材如玻璃和陶瓷的表面处理组合物。这样的硅烷化合物通常包含一个或多个可水解基团和至少一个多氟化烷基或聚醚基团。

已开发众多含氟化合物表面处理，并且在其施加于基材的容易性方面(例如，由于粘度和/或在溶剂中的溶解度的差异造成，一些处理甚至需要昂贵的气相沉积或多个施加步骤)、在其必需的固化条件方面(例如，一些需要相当高的固化温度并持续相当长的时间)、在其排斥程度方面、在其清洁的容易性方面、在其光学清晰度方面和/或在其耐久性方面(例如，在其耐化学性、耐磨性和/或耐溶剂性方面)不同。有许多含氟表面处理剂还至少有一定的基材专用性，这要求生产出多种组合物以确保附着于不同的基材。

发明内容

因此，我们认识到，对于能满足多种不同的表面处理应用的性能要求的表面处理方法(以及用于其中的含氟化合物组合物)，存在着持续的需求。这类方法优选将是简单的、成本效益性高的、与现有的制造方法相容和/或能够赋予多种不同的基材排斥性(优选耐久、定制的排斥性)。

简单地讲，在一个方面，本发明提供一种表面处理方法。

所述方法包括

(a)提供至少一种具有至少一个主表面的基材；

(b)提供可固化的表面处理组合物，所述组合物包含

(1)至少一种氟化有机硅烷化合物，其包含(i)选自多氟烷基、多氟醚、多氟聚醚以及它们的组合的单价链段(优选地，多氟聚醚)和(ii)包含至少一个甲硅烷基部分的单价端基，所述甲硅烷基部分包含至少一个选自羟基、可水解基团以及它们的组合的基团(在下文中，由于单个端基(包含一个或多个甲硅烷基部分)的存在，故称为“单齿”氟化有机硅烷化合物)，

(2)任选地，至少一种氟化有机硅烷化合物，其包含(i)选自多氟烷烃(优选地，多氟亚烷基)、多氟醚、多氟聚醚以及它们的组合的多价(优选地，二价)链段(优选地，多氟聚醚)和(ii)至少两个单价端基，每个单价端基独立地包含至少一个甲硅烷基部分，所述甲硅烷基部分包含至少一个选自羟基、可水解基团以及它们的组合的基团(在下文中，由于多个端基(每个包含一个或多个甲硅烷基部分)的存在，故称为“多齿”氟化有机硅烷化合物)，和

(3)至少一种有机硅烷化合物，其包含(i)多价(优选地，二价)非氟化链段(例如氧基、烃基、含杂原子的烃基、硅氧烷基或它们的组合)和(ii)至少两个单价端基，每个单价端基独立地包含至少一个甲硅烷基部分，所述甲硅烷基部分包含至少一个选自羟基、可水解基团以及它们的组合的基团，和/或至少一种有机硅氮烷化合物(在下文中，称为“多齿”有机硅烷和有机硅氮烷化合物)；

(c)施加所述可固化的表面处理组合物至基材的至少一个主表面的至少一部分；和

(d)固化所施加的可固化表面处理组合物以形成表面处理。

优选地，氟化有机硅烷化合物的单价链段包含全氟烷基、全氟醚、全氟聚醚或它们的组合(更优选地，全氟聚醚)。

已发现，有效的表面处理组合物可通过将氟化单齿有机硅烷与多齿(优选地，二齿)有机硅烷和/或有机硅氮烷合并来制备。所得组合物可固化以形成具有低表面能特性的交联网络。单齿和多齿组分可顺序地(以任一顺序)施加至表面并然后固化，但优选地，可合并单齿和多齿组分以形成混合物，然后将该混合物施加至基材表面。令人惊奇的是，相对于通过顺序施加所述组分或通过单施加氟化组分所形成的交联网络，通过此类预先形成的混合物的施加和固化所形成的交联网络可具有协同增强的低表面能特性(例如，显著更高的水接触角)。