[发明专利]包含无机氧化物纳米粒子和有机碱的碱性组合物、涂布基底、制品和方法

说明书

背景技术

具有包括无机氧化物纳米粒子涂层(即，膜)的表面的基底可用于广泛范围的应用中。此类氧化物涂层通常为连续的涂层并且可帮助保护有机聚合物基底，因为此类涂层通常比有机聚合物更硬，诸如聚酯和聚碳酸酯。此类涂层也可赋予相比于其基底更低或更高的表面能，并且因此提供所需的表面特性。例如，此类涂层能够使水铺展(当表面能高时)，并且因此防止制品的表面上水滴的形成，制品为诸如用于有雾或潮湿环境中的透明塑料、温室的玻璃窗、或采用逆向反射片材的交通标志。另一方面，当表面能低时，水和其它液体将不润湿表面，并且因此，其拥有防涂鸦和/或易于清洁的特性。

发明内容

本公开涉及形成涂料组合物的碱性膜以及方法和涂布基底，该涂料组合物包含无机氧化物纳米粒子和有机碱。优选地，这些制剂为水性组合物。优选地，它们不包含有机聚合物粘结剂或成膜剂。不包括这些有机材料(粘结剂和成膜剂)优选地使得由本公开的涂料组合物形成的涂层(即，膜)在恶劣的室外天气条件下是耐用的。

在一个实施例中，本公开提供了一种涂料组合物(优选地，一种水性涂料组合物)，该涂料组合物包含具有40纳米或更小平均原生粒度的无机氧化物纳米粒子和有机碱。某些实施例还包含表面活性剂。某些实施例还包含水。涂料组合物优选为具有大于8的pH的水性分散体。

在另一个实施例中，本公开提供了一种水性涂料组合物，所述水性涂料组合物包含：0.5至99重量％的水，基于组合物的总重量计；0.1至20重量％的具有40nm或更小平均原生粒度的无机氧化物纳米粒子，基于组合物的总重量计；0.1重量％至20重量％的有机碱，基于干燥无机氧化物纳米粒子的总重量计；和0至10重量％的表面活性剂，基于无机氧化物纳米粒子的干燥重量计。涂料组合物优选具有大于8的pH。

在另一个实施例中，本公开提供了一种水性涂料组合物，所述水性涂料组合物包含：0.5至99重量％的水，基于组合物的总重量计；0.1至20重量％的具有40nm或更小平均原生粒度的无机氧化物纳米粒子，基于组合物的总重量计；0至20重量％的具有40nm或更大平均原生粒度的无机氧化物纳米粒子；其中无机氧化物纳米粒子的总量为0.1至40重量％，基于涂料组合物的总重量计；0.1重量％至20重量％的有机碱，基于干燥无机氧化物纳米粒子的总重量计；和0.1重量％至10重量％的表面活性剂，基于无机氧化物纳米粒子的干燥重量计。涂料组合物优选具有大于8的pH。

本公开还提供了涂布方法。在一个实施例中，提供了一种涂布基底的方法，其中所述方法包括：使基底的表面与涂料组合物接触，所述涂料组合物包含：具有40纳米或更小平均原生粒度的无机氧化物纳米粒子；和有机碱。所述方法还包括干燥基底上的涂料组合物以提供浓缩的无机氧化物纳米粒子涂层。

如上文所提及，涂料组合物还可包含水。对于此类组合物，优选涂料组合物为具有大于8的pH的水性分散体。对于涂布水性组合物的方法，方法优选包括：使基底的表面与如本文所描述的水性涂料组合物接触，其中表面活性剂在与水性涂料组合物接触之前存在于该水性涂料组合物中，设置在基底表面上，或在与该水性涂料组合物接触之前既存在于水性涂料组合物中又设置在基底表面上；以及干燥基底上的水性涂料组合物以提供浓缩的无机氧化物纳米粒子涂层。

本公开还提供了涂布基底和包括基底的制品，具体地聚合物基底，在基底上具有无机氧化物纳米粒子涂层。该涂层包括浓缩(即，附聚)的无机氧化物纳米粒子的连续涂层，所述纳米粒子具有40纳米或更小的平均原生粒度。涂层的厚度是大体上均匀的并且可持久地粘附到基底。

当术语“包括”和其变型在说明书和权利要求书中出现时，这些术语不具有限制性含义。

词语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些有益效果的本公开实施例。然而，在相同的情况或其它情况下，其它实施例也可以是优选的。此外，对一个或多个优选实施例的叙述不暗示其它实施例是不可用的，并且并非意图将其它实施例排除在本公开的范围之外。

如本文所用，“一种”、“一个”“所述”、“至少一种”和“一种或多种”可互换使用。因此，例如，包含“一种”碱的水性涂料组合物可解释为意指包含“一种或多种”碱的水性涂料组合物。类似地，包含“一种”表面活性剂的水性涂料组合物可解释为意指包含“一种或多种”表面活性剂的水性涂料组合物。

如本文所用，术语“或”一般以其包括“和/或”在内的常用意义来采用，除非上下文另外清楚地表明。术语“和/或”是指所列出要素之一或全部或者所列出要素中的任两者或更多者的组合。