[发明专利]用于疏水性涂层的组合物

说明书

发明领域

本发明涉及用于施加于表面以在其上形成疏水性涂层的组合物。具体地，本发明涉及包含胶体颗粒、第一水解季硅烷和溶剂的组合物，所述胶体颗粒为部分疏水性和部分亲水性的。

发明背景

干旱、不良灌溉和不足的管道系统恰是导致某些地区水短缺的一些原因。水短缺能够造成严重的社会问题，例如健康问题，其是在不存在足够量水的情况下不充分的清洁应用的直接结果。

已经对用有限量的水清洁表面作出努力。事实上，已经研究了试图模拟荷叶表面的表面清洁。例如，芋头叶已经用作可以起到荷叶作用的聚苯乙烯结构的模板。此类结构可以用于具有超疏水性的涂层。因此，需要具有难于润湿的表面的制品，即具有疏水性表面的制品，因为当存在低体积水时它们具有自清洁性。此外，施加之后，此类涂层获得对于消费者而言使清洁更容易且更快的表面。

尽管需要疏水性和特别是超疏水性表面，但导致形成此类表面的组合物可能难于制造并且能够导致形成具有差的自清洁性的表面，例如是其过低的特征接触角的直接结果。此外，没有提供用于形成不改变处理过的表面的外观的超疏水性涂层的可行方法。

对于开发导致针对水表现出高接触角的表面的疏水性涂层的兴趣越来越大。例如WO 2007/102960 A2 (ASHLAND LICENSING AND INTELLECTUAL PROPERTY LLC)公开了一种涂料组合物，其包含尺寸为1000至4,000纳米的疏水性锻制二氧化硅、溶剂或溶剂混合物，其选自具有2至14个碳原子的直链或支链、线性或环状脂族、或芳族烃、具有1至6个碳原子的一价线性或支链醇、具有1至6个碳原子的酮或醛、具有2至8个碳原子的醚或酯、或基于所述组合物总重量计最多50重量%的有效量的具有2至10个二甲基硅氧烷单元的线性或环状聚二甲基硅氧烷。据说所述涂料组合物能够获得超疏水性涂料。

然而，配制具有相对高浓度的水的相当多的消费产品。因此，本发明人已经意识到存在用于形成此类涂层的组合物的需要并且其可以配制成具有高浓度水的组合物。另外，本发明人已经意识到形成不改变它们施加在其上的表面外观的涂层的需要和改善该涂层持久性的需要。因此，本发明涉及用于获得疏水性涂层的组合物，其包含为部分疏水性和部分亲水性的胶体颗粒、第一水解季硅烷和溶剂。此类组合物可以包含大量的水，并通常能够固化以获得至少半透明并且通常透明和/或持久性的涂层。

定义

疏水性

出于本发明的目的，“疏水性”用于描述被吸引到并倾向于被油（优先于水）溶解的分子或分子的部分，或具有针对水的大于90o的接触角的表面。本文所使用的“高疏水性(Ultrahydrophobic)”是指具有针对水的至少120°的接触角。本文所使用的“超疏水性(Superhydrophobic)”是指具有针对水的至少140°的接触角。本文使用的接触角是指水/蒸汽界面在25℃温度下遇到固体表面的角。这样的角可以采用测角器或其他水滴形状分析系统测量。本文使用的滑动角是指在25℃下5 μl水滴滑动的表面的倾斜角。

低聚物

出于本发明的目的，“低聚物”是指由几个单体单元，例如2至100个，更优选2至60个单体单元构成的分子。

水解

出于本发明的目的，“水解”是指与水反应。本文中的“可水解的”是指可以与水反应的化合物。“水解的”是指所述化合物是另一化合物（前体）与水的反应产物。

为了清楚起见，本文使用的水解硅烷的重量是指水解硅烷和其一种或多种低聚物（如果有的话）的重量。

pH

本文中提及的pH值在25℃的温度下测量。

透射率

本文中引用的透射率的值在550 nm波长下测定并如下测量：

- 将透射率为89.0%的未涂布载玻片当作基材。

- 将组合物涂抹在所述载玻片的一侧上以提供约2.86 × 10^-4 mg/mm²的均匀涂层。

- 将所述涂层固化10 min或直到其形成粘结薄膜。

- 将所述涂布的载玻片放置在紫外可见光分光仪(例如Perkin-Elmer Lambda 650S)中并在25℃下测量透射率。