[发明专利]可热固化涂层体系

说明书

本发明涉及可固化涂层组合物、用于使可固化涂层组合物固化的方法以及包含经固化组合物的制品。本发明的可固化涂层组合物包含可热固化组分和等离子体激元颗粒。本发明的方法涉及使包含等离子体激元颗粒的可固化涂层组合物固化的方法并且包括：将可固化涂层组合物暴露于包含至少部分由等离子体激元颗粒聚集的电磁波的光。

本发明涉及可固化涂层组合物、用于使可固化涂层组合物固化的方法以及包含经固化组合物的制品。

可热固化涂层组合物需要在升高的温度下热处理以固化涂层。例如，溶胶-凝胶涂层可能需要400℃或更高或者甚至450℃或更高的典型固化温度。为了改善所得涂层的品质、涂层和固化过程的能量效率，为了缩短固化所需的循环时间并且能够将这种涂层施用于热不稳定基底(例如，聚合物膜)上，已经探究了多种方法来降低固化温度。解决这些限制的方法包括添加固化催化剂、在溶胶-凝胶涂层固化期间添加水蒸气、微波辅助固化、离子束处理和与UV辐射组合的真空。在这些方法中，体相基底和涂层两者仍然经受升高的温度一段相对较长的时间。此外，它们通常需要昂贵的设备和/或对于工业规模上的使用不实际。

经热固化涂层如溶胶-凝胶SiO₂涂层通常表现出优异的机械和化学稳定性。另外，例如可以通过向涂层组合物中添加功能性组分来加入特定的涂层特性，例如特定水平的电导率或在可见光中特定水平的透明度。

本发明人发现等离子体激元可有利地用于涂层组合物的热固化。将光波引导至导电材料(例如，金属)与电介质之间的界面处可以引起导电材料表面处的波与流动电子之间的共振相互作用。在导电金属中，电子没有强烈附着于单个原子或分子。换言之，电子在表面处的振动与导电材料之外的电磁场的振动匹配。结果是产生了电子的表面等离子体激元密度波，所述波像将石头投掷到水中之后通过池塘表面扩展的波纹一样沿着界面传播。

Park的WO-A-2004/083319描述了用于产生热-射线切割膜(heat-ray cut-offfilm)的组合物，所述组合物包含均匀分散在两性溶剂中的导电纳米颗粒、分散剂和树脂粘合剂。该文献并没有提出颗粒有助于固化。在实施例3中，UV硬化树脂用汞灯来固化。

Vo-Dinh的WO-A-2010/107720描述了用于能量上转换和/或下转换的系统。该发明使用经光活化的固化聚合物。该文献没有公开可热固化材料。

Graham的US-A-2009/0 304 905公开了具有分散的纳米颗粒前体的包含树脂的涂层组合物。在对已固化的涂层进行热冲击事件期间可以形成纳米颗粒。因此，纳米颗粒仅存在于经固化涂层中。

Lin的US-A-2010/0 166 976描述了用于制备核-壳纳米结构的方法。提供热固性材料前体并且在其上施用纳米颗粒，然后用热固性材料前体进行涂覆，此后用光对纳米颗粒进行辐射，使光能转换为热能，并且使每个纳米颗粒周围的热固性材料前体固化以形成厚度仅为1nm至100nm，例如10nm至20nm的壳。图8显示至少10⁴W/cm²的光通量对于水中Au纳米颗粒的表面温度增加10K是必要的。相比之下，本发明的实施方案提供了任选在较低光通量下对整个涂层进行固化。

近年来，报道了等离子体激元颗粒作为用于化学过程的热源的用途。Adleman等描述了使用金纳米颗粒的等离子体激元加热对微通道内乙醇进行的蒸汽重整(Nano Letters2009，9，4418-4423)。在约20nm金纳米颗粒的等离子体共振带(以约532nm为中心)频率之内或附近的激光(50mW，10±2μm直径)聚焦在玻璃支持物上，并随后将纳米颗粒中生成的热转移至周围流体，形成蒸气。使蒸气相组分反应，从而形成气泡，所述气泡被携带至微流体40μm高的玻璃/聚二甲基硅氧烷(PDMS)通道下游。