[发明专利]制造具有含氟硅烷类涂层的物品的方法

说明书

本申请要求于2012年2月28日提交的美国临时申请第61/604,431号的优先权和权益，其全部内容并入本文以供参考。

技术领域

本发明涉及制造具有含全氟聚醚基团的硅烷类涂层的物品的方法和通过该方法制造的物品。

背景技术

已知某些含氟硅烷类化合物在用于基材表面处理时能够提供优异的防水性、防油性、防污性、表面平滑性等。由含氟硅烷类化合物形成的涂层(即含氟硅烷类涂层)作为所谓的功能薄涂层应用于各种基材，如玻璃、塑料、纤维和建筑材料(参见专利文献1和2)。

含氟硅烷类涂层可通过如下方法在基材的表面形成：湿法涂覆如浸渍和喷雾、干法涂覆如真空沉积和溅射、或常压等离子体法等(参见专利文献2)。

已知在用包含硅烷化合物的组合物涂覆基材表面后向形成的涂层供应水以促进反应，因为含氟硅烷类涂层花费较长时间才充分发挥上述作用(参见专利文献1)。另外还已知在玻璃表面的防水处理过程中向高温烧成炉提供过热的水蒸气以提高耐碱性(参见专利文献3)。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP 3570134B

专利文献2：JP 2008-534696A

专利文献3：JP 2010-227883A

发明内容

为了提供长时间保有上述功能的基材而要求含氟硅烷类涂层具有高耐久性。因为含氟硅烷类涂层即使是薄涂层的形式也能发挥此等功能，所以其适合用于要求具有光学透明度或透明度的光学部件诸如眼镜和触控面板。特别地，在这些用途中，进一步要求增加磨擦耐久性。然而，形成含氟硅烷类涂层的常规方法不再足以满足不断增加的增强磨擦耐久性的需求。

另外，因为上述用途中也要求优异的表面平滑特性，所以能提供优异的表面平滑特性的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层是适合的。然而，发现在形成涂层期间进行加热干燥的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层比接受自然干燥者具有更差的磨擦耐久性。

本发明的目的是提供制造如下物品的方法，该物品包括基材和涂布该基材表面的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层，其中该方法可形成具有增强的磨擦耐久性的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层。

根据本发明的第一方面，提供一种制造物品的方法，该物品包括基材和涂布该基材表面的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层，其中该方法包括以下步骤：

(a)在基材表面形成前体涂层，其中该前体涂层包括具有键合到Si的可水解基团的含全氟聚醚基团的硅烷化合物；

(b)对前体涂层提供水；且然后

(c)在超过60℃的干燥氛围下加热基材表面上的前体涂层，从而在基材表面上形成得自该前体涂层的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层。

根据上述本发明制造物品的方法，与常用制造物品的方法(更具体地，形成含全氟聚醚基团的硅烷类涂层的方法)相比，可形成具有较高磨擦耐久性的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层。虽然本发明不受任何理论约束，但可认为增加磨擦耐久性的原因如下。根据本发明制造物品的方法，在步骤(a)中，在基材表面上形成包括具有键合至Si的可水解基团的含全氟聚醚基团的硅烷化合物的前体涂层，然后在步骤(b)中供应水分至该前体涂层。由此，水作用于存在于含全氟聚醚基团的硅烷化合物中的键合至Si的可水解基团，从而使含全氟聚醚基团的硅烷化合物快速水解。然后，在步骤(c)中于超过60℃的干燥氛围下在基材表面上加热此前体涂层，从而使含全氟聚醚基团的硅烷化合物间的键合至Si的可水解基团快速脱水缩合，并使含全氟聚醚基团的硅烷化合物中键合至Si的可水解基团与存在于基材表面的反应基团(例如，羟基等)快速反应(例如，脱水缩合)。结果，在形成于基材表面的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层中，含全氟聚醚基团的硅烷化合物彼此结合，同时含全氟聚醚基团的硅烷化合物结合至基材。因此，含全氟聚醚基团的硅烷类涂层本身的涂布强度以及含全氟聚醚基团的硅烷类涂层与基材表面间的粘附强度提高，从而获得高的磨擦耐久性。

通过本发明制造物品的方法而形成的含全氟聚醚基团的硅烷类涂层除磨擦耐久性之外可以具有防水性、防油性、防污特性(例如，防止粘附污垢诸如指印)、表面平滑特性(或润滑性，例如擦拭污垢诸如指印的特性)等，因此，可适当地用作功能性薄涂层。

在本发明中，可在温度0～500℃的氛围下进行步骤(b)中的水供应。经由在此温度范围下供给水分，而使水解继续进行。