專利名稱：防水表面處理和處理過(guò)的制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及表面處理領(lǐng)域，和更特別地涉及在各種基底上生產(chǎn)防水表面的方法和由此制備的基底。
背景技術(shù)：
防水表面處理是本領(lǐng)域已知的。例如，美國(guó)專利Nos.5707740和5980990公開(kāi)了防水涂料組合物，其具有全氟烷基烷基硅烷和任選的多合涂底劑(integral primer)，如完全可水解的硅烷或硅氧烷。這些參考文獻(xiàn)還公開(kāi)了在基底上形成防水涂層之前，用酸活化該基底。
美國(guó)專利No.6025025公開(kāi)了通過(guò)首先施加磨蝕材料在酸溶液內(nèi)的分散液，以暴露在表面上的增加數(shù)量的粘接位點(diǎn)，從而改進(jìn)在基底表面上的防水涂層的耐久性的方法。
例如在美國(guó)專利No s.5523161、5674967、5328768和5688864中公開(kāi)了其它防水涂層。
這些已知組合物和方法提供具有優(yōu)良防水性能的耐久涂層。典型地，這些已知的防水涂層提供100度或更高的與水的接觸角。這種高的水接觸角促進(jìn)水滴在涂布的表面上形成珠狀。然而，高的接觸角單獨(dú)不可能直接與水珠如何快速?gòu)耐坎嫉谋砻婊湎嚓P(guān)。熟練本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解到，希望水珠盡可能快速地從涂布的表面滑落。對(duì)于機(jī)動(dòng)車的透明玻璃(transparency)來(lái)說(shuō)，例如，水珠越快地從涂布的透明玻璃滑落，則可越快速地恢復(fù)通過(guò)該制品的可接受的視覺(jué)。
表征水滴如何快速?gòu)幕谆涞囊环N常規(guī)方法是借助常規(guī)的“水滑動(dòng)角”測(cè)量。水滑動(dòng)角越低，水底越快速地從該表面滑落。已知的防水涂層典型地具有2 2度或更高的水滑動(dòng)角。
因此，希望提供防水涂料組合物和/或涂布方法，其不僅提供商業(yè)上可接受的耐久性，例如類似于已知防水涂層的耐久性，而且還提供比已知防水涂層低的水滑動(dòng)角。
發(fā)明概述 根據(jù)本發(fā)明，施加防水涂料到基底表面上的方法包括使該表面與至少一種涂料組合物接觸，該涂料組合物包括至少一種全氟烷基烷基硅烷，至少一種多合涂底劑(如可水解的硅烷或硅氧烷)，和至少一種基本上非鹵化(例如基本上非氟化)的烷基硅烷。該方法可包括使該表面與含至少一種全氟烷基烷基硅烷的第一涂料組合物接觸，并使該表面與含基本上非氟化烷基硅烷的第二涂料組合物接觸。第一和/或第二涂料組合物也可包括至少一種多合涂底劑，如可水解的硅烷或硅氧烷。合適的非氟化烷基硅烷包括支化或直鏈烷基硅烷?？蛇x擇非氟化烷基硅烷，以便非氟化烷基硅烷的有效鏈長(zhǎng)等于或大于全氟烷基烷基硅烷的有效鏈長(zhǎng)。
本發(fā)明的涂布的制品包括具有至少一個(gè)表面的基底和在該表面的至少一部分上施加的涂層?？捎杀景l(fā)明的至少一種涂料組合物形成該涂層，所述涂料組合物包含至少一種具有通式R4tSiR5uY4-t-u的基本上非鹵化，例如基本上非氟化的烷基硅烷，其中R4可以是具有通式CpH2p+1的烷基部分，Y可以是可水解部分，例如一個(gè)或多個(gè)鹵素、酰氧基和/或烷氧基部分，和R5可以是具有通式CnH2n+1的烷基部分，例如甲基、乙基、丙基、丁基等，或具有通式CnH2n-1的鏈烯基部分，如乙烯基部分。在一方面中，t可以是1、2或3；u可以是0、1或2；和t+u小于4。該涂層可包括下述物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物(1)至少一種基本上非鹵化的烷基硅烷，(2)至少一種具有通式(R1R2)mSiR3nX4-m-n的全氟烷基烷基硅烷，其中R1是具有通式CqF2q+1的全氟烷基部分，R2是具有通式·(CsH2s)·的雙取代的有機(jī)基團(tuán)，R3是具有通式CnH2n+1的烷基部分，如甲基、乙基、丙基、丁基等，或具有通式CnH2n-1的鏈烯基部分，如乙烯基部分，和X可以是一個(gè)或多個(gè)可水解部分，如鹵素、酰氧基和/或烷氧基部分，和(3)至少一種多合涂底劑，如至少一種具有通式SiZ4的可水解，例如完全可水解的硅烷，和/或例如具有通式SivOwZ(4v-2w)的硅氧烷。在以上(3)中，對(duì)于式SiZ4來(lái)說(shuō)，Z可以是一個(gè)或多個(gè)鹵素、烷氧基和/或酰氧基部分的可水解基團(tuán)。合適的硅烷可選自其中Z是例如氯、溴、碘、甲氧基、乙氧基和乙酰氧基的那些?？伤夤柰榈暮线m實(shí)例包括四氯硅烷、四甲氧基硅烷和四乙酰氧基硅烷。在以上(3)中，對(duì)于式SivOwZ(4v-2w)來(lái)說(shuō)，Z選自鹵素、烷氧基和酰氧基，v是2或或更大，和w是1或更大，和(4v-2w)大于0。合適的可水解硅氧烷包括六氯二硅氧烷、八氯三硅氧烷和更高的低聚氯代硅氧烷。在美國(guó)專利6025025中公開(kāi)了這些硅烷和硅氧烷，在此通過(guò)參考將其引入。在對(duì)于以上(2)來(lái)說(shuō)的一個(gè)實(shí)施方案中，m可以是1、2或3；n可以是0、1或2；和m+n小于4。該防水涂層可給涂布的制品提供小于22度，例如小于20度，如小于15度，如在大于0度到15度范圍內(nèi)的水滑動(dòng)角。
另一涂布的制品包括具有至少一個(gè)表面的基底和在該表面的至少一部分上施加的涂層。可由下述涂料組合物形成該涂層，所述涂料組合物包括至少一種具有第一有效鏈長(zhǎng)的全氟烷基烷基硅烷和至少一種具有第二有效鏈長(zhǎng)的基本上非鹵化，例如基本上非氟化的烷基硅烷。第二有效鏈長(zhǎng)可以長(zhǎng)于第一有效鏈長(zhǎng)。該涂料組合物也可包括至少一種多合涂底劑，如至少一種可水解，例如完全可水解的硅烷或硅氧烷。
在基底上施加防水涂料的本發(fā)明的涂布體系，如涂布試劑盒，包括至少一種涂料組合物，所述涂料組合物包括至少一種全氟烷基烷基硅烷，至少一種涂底劑，如至少一種可水解的硅烷或硅氧烷，和至少一種基本上非鹵化，例如基本上非氟化的烷基硅烷。例如，該涂布體系可包括含至少一種全氟烷基烷基硅烷的第一涂料組合物，和含至少一種基本上非鹵化，例如基本上非氟化的烷基硅烷的第二涂料組合物。第一或第二涂料組合物任何一個(gè)也可包括多合涂底劑，如可水解的硅烷或硅氧烷。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是引入本發(fā)明特征的涂布的制品的部分截面?zhèn)纫晥D(未按比例作出)。
圖2是在基底上施加本發(fā)明的防水涂料用試劑盒形式的涂布體系的主視圖。

發(fā)明內(nèi)容
此處所使用的空間或方向術(shù)語(yǔ)，例如“內(nèi)部”、“外部”、“以上(上方)”、“以下(下方)”、“頂部”、“底部”和類似術(shù)語(yǔ)涉及本發(fā)明，如同它們?cè)诟綀D中所示的一樣。然而，要理解，本發(fā)明可假設(shè)各種替代的取向和因此這種術(shù)語(yǔ)不認(rèn)為是限制。此外，在說(shuō)明書與權(quán)利要求中使用的表達(dá)尺寸、物理特征、加工參數(shù)、各成分用量、反應(yīng)條件等等的所有數(shù)字在所有情況下應(yīng)理解為用術(shù)語(yǔ)“約”來(lái)修正。因此，除非另有相反的指示，在下述說(shuō)明書和權(quán)利要求中列出的數(shù)值是可隨本發(fā)明將要尋求獲得的所需性能而變化的近似值。最低限度地，不試圖限制本發(fā)明的原則到權(quán)利要求范圍的等價(jià)物上，每一數(shù)值應(yīng)當(dāng)至少根據(jù)所報(bào)道的有效數(shù)字和通過(guò)采用普通的近似技術(shù)來(lái)解釋。此外，此處披露的所有范圍要理解為包括此處包含的任何和所有子范圍。例如，“1-10”的所述范圍應(yīng)當(dāng)認(rèn)為包括在最小值1和最大值10之間的任何和所有子范圍(且包括1和10)；也就是說(shuō)，所有子范圍始于1或更大和止于最大值10或更低，例如5.5-10。此外，此處所使用的術(shù)語(yǔ)“在...上沉積的”、“在...上施加的”或“在...上提供的”是指在支持表面上，但不一定接觸該支持表面而沉積、施加或提供。例如，在基底上沉積的涂層不排除在所沉積的涂層和基底之間存在相同或不同組合物的一或多層其它涂層或膜。另外，此處所披露的所有百分?jǐn)?shù)是基于所討論的組合物的總重量以重量為單位的，除非另有相反的指示?！按颂幰搿钡娜魏螀⒖嘉墨I(xiàn)應(yīng)理解為全文引入。此處所使用的術(shù)語(yǔ)“防水涂層”是指提供水接觸角大于50度，例如大于70度，如大于90度，如大于100度的涂層。此處所披露的所有水滑動(dòng)角值是通過(guò)下述實(shí)施例中描述的常規(guī)的水滑動(dòng)角試驗(yàn)方法測(cè)定的那些。
要理解，本發(fā)明的防水涂層和/或方法不限于在任何特定領(lǐng)域中使用，而是可與任何所需的基底一起使用，所述基底例如但不限于建筑窗、絕緣玻璃單元，和航空、航?；蜿懙貦C(jī)動(dòng)車用透明玻璃(如機(jī)動(dòng)車的擋風(fēng)玻璃、后燈、側(cè)燈、天窗等)，以上僅僅列舉了一些。
參考圖1，示出了一部分制品10，其具有帶第一主表面14和第二主表面16的基底12。防水涂層18可施加到至少一部分基底12上，例如施加到一個(gè)或多個(gè)主表面14和/或16的至少一部分上。正如以下所詳細(xì)討論的，可在至少一部分基底12上提供一層或多層任選的底涂層20和/或一層或多層任選的功能涂層22。
基底12不限到本發(fā)明和可以是具有任何所需特征，如對(duì)可見(jiàn)光不透明、半透明或透明的任何所需的材料。“透明”是指通過(guò)該基底的透光率大于0％一直到100％。“可見(jiàn)光”或“可見(jiàn)光區(qū)”是指在395nm-800nm范圍內(nèi)的電磁能?；蛘撸卓梢允前胪该骰虿煌该鞯?。“半透明”是指使電磁能(例如可見(jiàn)光)穿過(guò)基底但這一能量擴(kuò)散，結(jié)果在與觀察者相反的基底一側(cè)上的物體不是清晰可見(jiàn)的?！安煌该鳌笔侵缚梢?jiàn)光的透光率為0％。合適的基底的實(shí)例包括但不限于塑料基底(如丙烯酸聚合物，如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸烷酯，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丙酯，和類似物；聚氨酯；聚碳酸酯；聚對(duì)苯二甲酸烷酯，如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯和類似物；含聚硅氧烷的聚合物；或制備這些的任何單體的共聚物；或它的任何混合物)；金屬基底，例如但不限于鍍鋅鋼、不銹鋼和鋁；陶瓷基底；瓷磚基底；玻璃基底；或上述任何一種的混合物或結(jié)合物。例如，基底可以是常規(guī)的未染色的鈉鈣玻璃，即“凈色玻璃”，或者可以是染色或者著色的玻璃、硅酸硼玻璃、加鉛玻璃、回火或未回火、退火或熱加強(qiáng)的玻璃。玻璃可以屬于任何類型，如常規(guī)的浮法玻璃或平面玻璃，和可以是具有任何光學(xué)性能，例如任何數(shù)值的可見(jiàn)光輻射透光率、紫外輻射透光率、紅外輻射透光率和/或總的太陽(yáng)能透光率的任何組成。例如在美國(guó)專利Nos.4746347、4792536、5240886、5385872和5393593中公開(kāi)了適于本發(fā)明實(shí)踐的玻璃類型，但不認(rèn)為這是限制。
在施加防水涂層18到基底12上之前，可任選地清洗、拋光和/或預(yù)處理防水涂層18將要沉積在其上的表面(或至少一部分表面)，例如除去灰塵和/或表面污染物。在例如美國(guó)專利Nos.5707740和5980990中公開(kāi)了這種預(yù)處理的實(shí)例，但不認(rèn)為這是限制，在此將其通過(guò)參考引入。
例如，可通過(guò)施加酸溶液，活化至少一部分的基底表面，以延長(zhǎng)隨后施加的防水涂層18的耐久性?？苫谠诓粨p壞基底12的情況下，酸溶液增加防水涂層18耐久性的能力來(lái)選擇所使用的酸溶液。盡管不限制本發(fā)明，但可使用的酸溶液包括鹽酸、硫酸和有機(jī)酸的溶液。在一個(gè)實(shí)施方案中，可使用有機(jī)酸溶液，如pH小于約5，如小于約3的強(qiáng)有機(jī)酸溶液。可使用的其它酸包括但不限于磷酸、氫溴酸、硝酸、乙酸、三氟乙酸和/或檸檬酸。
在酸是鹽酸的情況下，可使用溶解在去離子水內(nèi)的鹽酸的酸溶液，其濃度范圍為0.5-30wt％的鹽酸，例如0.5-20wt％，如0.5-10wt％。在酸是硫酸的情況下，可使用溶解在去離子水內(nèi)的硫酸的酸溶液，其濃度范圍為0.5-30wt％的硫酸，例如0.5-20wt％，如0.5-10wt％。在酸是酒石酸的情況下，可使用溶解在去離子水內(nèi)的酒石酸的酸溶液，其中酸濃度范圍為1-40wt％溶解在平衡量去離子水內(nèi)的酒石酸，例如2-20wt％。可以理解，可使用較低和較高的酸濃度，然而，采用該濃度可要求相應(yīng)地在基底上的或多或少的活化時(shí)間以改進(jìn)防水膜的耐久性。
可通過(guò)任何常規(guī)技術(shù)，例如但不限于浸涂、流動(dòng)、噴涂或擦涂，施加酸溶液到基底上，從而實(shí)現(xiàn)基底表面的酸活化。盡管不要求設(shè)定數(shù)量的擦涂，但已發(fā)現(xiàn)，接觸基底約2分鐘提供可接受的結(jié)果?？赏ㄟ^(guò)施加中等的手動(dòng)壓力到含酸溶液的吸收耐酸墊，如棉墊上，從而進(jìn)行擦涂。
在酸溶液具有揮發(fā)性且在沒(méi)有留下殘?jiān)那闆r下從基底上蒸發(fā)的情況下，可將酸溶液施加到基底上并使之蒸發(fā)，從而在基底上施加防水組合物。此處定義“揮發(fā)性酸溶液”為在施加到基底上之后能在短的時(shí)間段內(nèi)(例如在約10分鐘內(nèi)或更少)在環(huán)境條件下?lián)]發(fā)的那些。揮發(fā)性酸溶液的實(shí)例包括但不限于鹽酸、氫溴酸、乙酸、硝酸和三氟乙酸溶液。
在酸溶液是非揮發(fā)性酸，或者是揮發(fā)性酸，但蒸發(fā)時(shí)留下殘?jiān)那闆r下，可在酸活化步驟之后，用蒸餾水或去離子水漂洗基底，以除去酸溶液或其殘?jiān)?。在漂洗之后，可干燥基底并在該基底上施加防水組合物?！胺菗]發(fā)性酸溶液”在此處定義為在施加到基底上之后在短的時(shí)間段內(nèi)(例如在約10分鐘內(nèi)或更少)在環(huán)境條件下不能揮發(fā)的那些。非揮發(fā)性酸的實(shí)例包括但不限于硫酸、酒石酸、檸檬酸和磷酸。漂洗溶液可包括水，如蒸餾水或去離子水，或與水混合的醇。
或者或另外，在防水涂層18沉積之前，可以任選地同時(shí)磨蝕地和化學(xué)地制備涂層18將要施加到其上的表面(或它的至少一部分)，正如例如但不限于美國(guó)專利No.6025025中所述的，在此通過(guò)參考將其引入。例如，在施加防水涂層18之前，可使包括至少一種磨蝕化合物和至少一種溶液形式的酸的分散液施加到至少一部分基底12上，例如其中防水涂層18將要沉積到其上的那部分基底12上。
影響在酸溶液內(nèi)包括的酸的選擇因素包括但不限于被處理的基底，所選擇的酸或酸的結(jié)合，在酸溶液內(nèi)分散的磨蝕化合物，和在要除去的材料與基底之間的化學(xué)粘接的強(qiáng)度與類型。例如，可選擇酸溶液，以在沒(méi)有完全溶解在其內(nèi)分散的磨蝕化合物且沒(méi)有破壞要處理的基底表面的情況下，從基底表面上除去材料?？蛇x擇酸，以便從基底表面上除去的物質(zhì)，例如包括但不限于Na、Ca、Sn、Fe和Al離子保持溶解在酸溶液內(nèi)，以防止它們從酸溶液中沉淀并在基底表面上再沉積。
適于與許多基底一起使用的酸包括但不限于鹽酸、硫酸、磷酸、氫溴酸、硝酸和有機(jī)酸或其混合物。在選擇有機(jī)酸的情況下，可使用強(qiáng)有機(jī)酸溶液，包括pH小于約5，例如小于約3的酸溶液(例如酒石酸、乙酸、草酸、三氟乙酸和檸檬酸)。
在酸溶液內(nèi)酸的濃度很大程度上取決于所選的一種或多種酸，酸溶液溶劑，和酸溶液與基底之間的相互作用。然而，對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，酸濃度的范圍通?？梢允羌s1-5wt％。在酸是鹽酸(“HCl”)的情況下，可使用溶解在水內(nèi)的鹽酸的酸溶液，其濃度范圍為0.1-30wt％的鹽酸，如0.1-20wt％，如0.5-10wt％，如1-5wt％。前述范圍和討論也適用于硫酸。在酸是酒石酸的情況下，可使用的酒石酸的酸濃度范圍為1-40wt％，如2-20wt％?？梢岳斫獾氖牵墒褂幂^低和較高的酸濃度；然而，使用這種濃度可要求在基底上相應(yīng)地或多或少的活化時(shí)間，以改進(jìn)防水膜的耐久性。
影響合適的磨蝕化合物的選擇因素包括但不限于要處理的基底，磨蝕化合物耐受酸溶液的酸性環(huán)境的能力，磨蝕化合物的砂粒尺寸或其它磨蝕參數(shù)，用磨蝕化合物處理基底表面的方法，要處理的材料與基底之間的粘接強(qiáng)度與類型，和與特定的磨蝕化合物相關(guān)的獲取成本、使用的容易程度、安全和處置成本。在通過(guò)于基底表面上擦涂磨蝕化合物/酸溶液分散液，從而處理基底表面的情況下，當(dāng)選擇磨蝕化合物時(shí)，可考慮向著基底的力的大小和在基底表面上施加的次數(shù)。磨蝕化合物可以以足夠的濃度存在且具有充足的磨蝕性，以使使粘接位點(diǎn)結(jié)塊的材料經(jīng)所施加的壓力的施加次數(shù)而松散和移位，同時(shí)能耐受酸溶液的酸性環(huán)境且沒(méi)有實(shí)質(zhì)上影響表面的機(jī)械或光學(xué)性能，例如由于劃傷表面使基底對(duì)于所打算的用途來(lái)說(shuō)是不可接受的。對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，除去約2埃-約10埃的基底表面可暴露充足數(shù)量的粘接位點(diǎn)，以可測(cè)量的程度改進(jìn)防水膜的耐久性。適于與許多酸溶液一起使用的磨蝕化合物包括但不限于氧化鋁、鈰土、氧化鐵、石榴石、氧化鋯、二氧化硅、碳化硅、氧化鉻、浮石，和金剛石基磨蝕化合物及其結(jié)合。
在一個(gè)實(shí)施方案中，磨蝕化合物的砂粒尺寸范圍可以是約0.1-20微米，如0.5-5微米，例如1-3微米。磨蝕化合物可以為干燥粒狀形式或者可以作為在液體載體內(nèi)的分散液形式存在。盡管本發(fā)明沒(méi)有限制，但可使用的一類磨蝕材料是Microgrit WCA精研粉末，該精研粉末是可得自Micro AbrasiveCorporation，Westfield，Massachusetts的氧化鋁磨蝕劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，可添加范圍為約5-30wt％的磨蝕化合物到酸溶液中，形成如前所述的磨蝕化合物/酸溶液分散液。作為非限制性實(shí)例，在基底為玻璃基底的情況下，合適的磨蝕化合物包括但不限于平均粒度為約1-3微米的氧化鋁或鈰土，它們?cè)?-5wt％的鹽酸/去離子水溶液中以約15-20wt％的總濃度存在。
可通過(guò)本領(lǐng)域已知的任何常規(guī)技術(shù)，在基底表面上施加并擦涂磨蝕化合物/酸溶液分散液，從而實(shí)現(xiàn)基底的活化。例如，可在基底表面上直接施加分散液并用手擦涂，從而施加中等的手動(dòng)壓力到吸收的耐酸墊上。也可將分散液直接施加到墊上，隨后在基底表面上擦涂?；蛘撸墒褂梅刍O(shè)備，如具有非磨蝕墊的軌道磨光機(jī)，以施加磨蝕化合物/酸溶液分散液?？芍辽俨潦没妆砻?，直到磨蝕化合物/酸溶液的分散液“潤(rùn)濕”基底表面，即直到它不再“離開(kāi)”基底表面的任何部分。在一個(gè)實(shí)施方案中，可施加磨蝕化合物/酸溶液的分散液經(jīng)約1-5分鐘，如約1-2分鐘范圍內(nèi)的停留時(shí)間，所述停留時(shí)間即磨蝕化合物/酸溶液的分散液在被除去之前保留在基底表面上的時(shí)間。
不管是否進(jìn)行以上所述的任選的預(yù)處理步驟之一，防水涂層18可施加到所有或至少一部分基底12上，例如在所有或部分表面14和/或表面16上?？赏ㄟ^(guò)施加至少一種本發(fā)明的防水涂料組合物到至少一部分基底上，從而形成防水涂層18。正如以下詳述的，至少一種涂料組合物可包括(1)全氟烷基烷基硅烷；(2)多合涂底劑，如硅烷或硅氧烷；和(3)基本上非鹵化，例如基本上非氟化的烷基硅烷?！盎旧戏躯u化”和“基本上非氟化”是指任何鹵素或氟原子(如果存在的話)不是以使涂層的滑動(dòng)角升高到不大于22度，如不大于20度，例如不大于15度，和優(yōu)選不大于10度的量存在。在以下所述的一個(gè)特別的非限制性實(shí)施方案中，可使用兩部分的施加工藝來(lái)沉積涂層18，其中使包括一種或多種上述成分的第一涂料組合物施加在基底12上，然后使含一種或多種其余成分的第二涂料組合物施加在基底12上，形成涂層18。
在一個(gè)實(shí)施方案中，第一涂料組合物可包括至少一種全氟烷基烷基硅烷和至少一種多合涂底劑，例如但不限于可水解，例如完全可水解的硅烷或硅氧烷。在例如，Nos.5328768和5523162中公開(kāi)了可接受的全氟烷基烷基硅烷和涂底劑的非限制性實(shí)例，在此通過(guò)參考引入。這些公開(kāi)的全氟烷基烷基硅烷具有通式RmR`nSiX4-m-n，其中Rm是全氟烷基烷基部分，m是1、2或3，n是0、1或2；和m+n小于4；R`是乙烯基或烷基，如甲基、乙基、乙烯基或丙基；和X是可水解基團(tuán)如鹵素、酰氧基和/或烷氧基。
表達(dá)可接受的全氟烷基烷基硅烷的另一方式是使用通式(R1R2)mSiR3nX4-m-n，其中R1是具有通式CqF2q+1的全氟烷基部分，R2是優(yōu)選具有通式·(CsH2s)·的雙取代的有機(jī)基團(tuán)，R3是具有通式CnH2n+1的烷基部分，如甲基、乙基、丙基、丁基等，或具有通式CnH2n-1的鏈烯基部分，如乙烯基部分，和X可以是一個(gè)或多個(gè)可水解部分，如一個(gè)或多個(gè)鹵素、酰氧基和/或烷氧基部分。“雙取代的有機(jī)基團(tuán)”是指在兩個(gè)位置上取代的有機(jī)部分，即具有在兩個(gè)位置上連接的其它組分。要理解，對(duì)于特定的全氟烷基烷基硅烷來(lái)說(shuō)，“X”取代基不需要全部是相同的部分。例如，一個(gè)取代基可以是鹵素，一個(gè)取代基可以是酰氧基部分，和一個(gè)取代基可以是烷氧基部分。在一個(gè)實(shí)施方案中，m可以是1、2或3，n可以是0、1或2；和m+n小于4。
可接受的全氟烷基部分(R1)的實(shí)例包括q的范圍為1-30，例如6-18，如8-12的那些，例如CF3-C30F61，C6F13-C18F37，C8F17-C12F25。全氟烷基烷基硅烷中的全氟烷基組分可以是支鏈或直鏈，即正常鏈?？山邮艿碾p取代的有機(jī)部分(R2)的實(shí)例包括具有支鏈或正常碳鏈且s范圍為2-10，如2-5，如2-3的那些。在一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，R2可以是取代的烷基，如乙基、丙基、丁基和戊基，對(duì)于X來(lái)說(shuō)，其成分的實(shí)例包括可水解的氯、溴、碘、甲氧基、乙氧基和乙酰氧基。用于本發(fā)明實(shí)踐的合適的全氟烷基烷基硅烷的實(shí)例包括但不限于全氟烷基乙基三氯硅烷、全氟烷基乙基三甲氧基硅烷、全氟烷基乙基三乙酰氧基硅烷、全氟烷基乙基二氯(甲基)硅烷、全氟辛基乙基三氯硅烷和全氟烷基乙基二乙氧基(甲基)硅烷。在一個(gè)實(shí)施方案中，基于第一組合物的總重量，全氟烷基烷基硅烷組分以大于0wt％-15wt％，例如0.25wt％-3wt％的用量范圍存在于第一組合物內(nèi)。在一個(gè)特別的實(shí)施方案中，基于第一組合物的總重量，全氟烷基烷基硅烷組分以大于0.5wt％-1wt％的用量存在于第一組合物內(nèi)。
作為實(shí)例，其中R1是C8F17，R2是C2H4，R3是CH3，和X是Cl且m＝1和n＝1的全氟烷基烷基硅烷可用如下通式表示 其中R1是C8F17，R2是C2H4，R3是鏈烯基部分，和X是Cl且m＝2和n＝1的另一例舉的全氟烷基烷基硅烷可用如下通式表示 熟練本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，式I和II的全氟烷基烷基硅烷簡(jiǎn)單地以合適的結(jié)構(gòu)的實(shí)例形式列出，和本發(fā)明不限于這些具體公開(kāi)的結(jié)構(gòu)。
熟練本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，全氟烷基烷基硅烷可具有第一鏈長(zhǎng)(例如有效鏈長(zhǎng))。對(duì)于全氟烷基烷基硅烷來(lái)說(shuō)，“有效鏈長(zhǎng)”是指R1和R2成分的結(jié)合長(zhǎng)度。對(duì)于正常，即非支化的鏈來(lái)說(shuō)，這種第一有效鏈長(zhǎng)可定義為長(zhǎng)度為(q+s)個(gè)碳原子。例如，對(duì)于上式I來(lái)說(shuō)，第一有效鏈長(zhǎng)是長(zhǎng)度為10個(gè)碳單元。對(duì)于支鏈來(lái)說(shuō)，這種第一有效鏈長(zhǎng)可定義為從R2成分的近端(即連接到Si上的碳)到R1成分的遠(yuǎn)端(即離Si最遠(yuǎn)的-CF3部分)的距離。
在例如美國(guó)專利Nos.5707740和5523161中公開(kāi)了適合于本發(fā)明的多合涂底劑的實(shí)例，在此通過(guò)參考將其引入。多合涂底劑盡管在本發(fā)明中沒(méi)有限制，但可以是能水解縮合形成硅膠的可水解的硅烷或硅氧烷。能水解成硅膠的合適的硅烷可具有通式SiZ4，其中Z可以是可水解基團(tuán)，如一個(gè)或多個(gè)鹵素、烷氧基和/或酰氧基。合適的Z部分的實(shí)例包括但不限于氯、溴、碘、甲氧基、乙氧基和乙酰氧基。合適的可水解硅烷的實(shí)例包括但不限于四氯硅烷、四甲氧基硅烷和四乙酰氧基硅烷。
合適的硅氧烷可具有通式SiyOzX4y-2z，其中X可以是一個(gè)或多個(gè)鹵素、烷氧基和/或酰氧基，y可以是2或更大，z可以是1或更大，和4y-2z大于0。合適的可水解硅氧烷包括但不限于六氯二硅氧烷、八氯三硅氧烷和高級(jí)低聚氯代硅氧烷。
在一個(gè)實(shí)施方案中，涂底劑組分可以以大于0wt％-5wt％，例如0.05wt％-2wt％的用量范圍存在于至少一種涂料組合物，例如第一組合物中，基于第一組合物的總重量。在一個(gè)特別的實(shí)施方案中，涂底劑組分可以以1.25wt％的用量存在于第一組合物中，基于第一組合物的總重量。該用量可以大于1.25wt％，1.25wt％的用量可能略微降低滑動(dòng)角，但可增加涂層的耐久性，這通過(guò)法蘭絨磨蝕測(cè)試來(lái)測(cè)量。該試驗(yàn)是熟練本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員公知的。
第一組合物可包括第一溶劑，如非質(zhì)子溶劑，例如烷烴或烷烴的混合物，或者氟化溶劑?？赏ㄟ^(guò)本領(lǐng)域已知的任何常規(guī)的技術(shù)，例如但不限于浸涂、流動(dòng)或擦涂，來(lái)施加第一組合物到基底上。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一溶劑可以不含或基本上不含醚和/或羥基?！盎旧喜缓押?或羥基”是指若存在的話，這種基團(tuán)以足夠低的含量存在，以便不負(fù)面干擾硅烷。例如，若存在的話，羥基官能團(tuán)的摩爾數(shù)不超過(guò)任何硅烷的摩爾數(shù)。
第二涂料組合物可包括至少一種非鹵化或基本上非鹵化，例如非氟化的烷基硅烷。例舉的烷基硅烷可用通式R4tSiR5uY4-t-u表示，其中R4可以是具有通式CpH2p+1的烷基部分，如甲基、乙基、丙基、丁基等，或具有通式CnH2n-1的鏈烯基部分，如乙烯基部分。在一方面中，t可以是1、2或3；u可以是0、1或2；和t+u小于4，和Y可以是可水解部分，例如對(duì)于以上全氟烷基烷基硅烷中“X”所述的那些。在一個(gè)實(shí)施方案中，p的范圍可以是1-30，例如5-20，如10-20，如15-20。R4可以是具有第二有效鏈長(zhǎng)的支鏈烷基或直鏈(即正常)基團(tuán)。熟練本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，非氟化烷基硅烷的“有效鏈長(zhǎng)”可定義為從烷基鏈的近端(例如，連接到Si上的碳)到該鏈的遠(yuǎn)端(即離近端最遠(yuǎn)的碳)的距離。對(duì)于具有通式CpF2p+1的正常烷基鏈來(lái)說(shuō)，鏈長(zhǎng)可定義為長(zhǎng)度為p個(gè)碳原子。合適的非氟化烷基硅烷的實(shí)例包括正癸基三氯硅烷、正十二烷基三氯硅烷和正十八烷基三氯硅烷，以上僅僅列舉了一些。在一個(gè)實(shí)施方案中，非氟化烷基硅烷組分以大于0wt％-20wt％，例如0.1wt％-20wt％，例如0.1wt％-10wt％，例如0.5wt％-3wt％，例如1wt％-2wt％范圍內(nèi)的用量存在于第二組合物內(nèi)，基于第一組合物的總重量。在一個(gè)特別的實(shí)施方案中，非氟化烷基硅烷組分以1.75wt％的用量存在于第二組合物內(nèi)，基于第一組合物的總重量。
第二組合物可包括第二溶劑，如非質(zhì)子溶劑，例如烷烴或烷烴混合物?？赏ㄟ^(guò)本領(lǐng)域已知的任何常規(guī)技術(shù)，例如但不限于浸涂、流動(dòng)或擦涂，來(lái)施加第二組合物到基底上。如上所述，第二溶劑可以不含或基本上不含醚和/或羥基。盡管不限制本發(fā)明，但第二溶劑可以與第一溶劑相同。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)踐中，可選擇全氟烷基烷基硅烷和非氟化烷基硅烷，以便非氟化烷基硅烷組分的有效鏈長(zhǎng)大于或等于全氟烷基烷基硅烷組分的有效鏈長(zhǎng)。使用上述通式，這意味著對(duì)于正常的烷基鏈來(lái)說(shuō)，p大于或等于(q+s)之和。對(duì)于支鏈來(lái)說(shuō)，這意味著對(duì)于非氟化烷基硅烷而言從Si原子到位于離Si原子最大距離的烷基鏈上的碳原子的距離大于對(duì)全氟烷基烷基硅烷而言。認(rèn)為非氟化烷基硅烷的有效鏈長(zhǎng)大于全氟烷基烷基硅烷部分的有效鏈長(zhǎng)使得非氟化烷基硅烷的烷基鏈的外部部分折疊或者遮掩全氟烷基烷基硅烷鏈的至少一部分且輸助降低涂層18的滑動(dòng)角。存在全氟烷基烷基硅烷改進(jìn)涂層18的耐候性。
在施加之后，全氟烷基烷基硅烷，多合涂底劑和非氟化烷基硅烷反應(yīng)，形成涂層18。盡管對(duì)形成涂層18沒(méi)有要求，但可通過(guò)經(jīng)30分鐘或更多，例如1小時(shí)或更多的時(shí)間加熱涂布的基底到高于150°F(65℃)的溫度，來(lái)固化所施加的涂料組合物。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)固化溫度增加時(shí)，固化時(shí)間可縮短。例如，可經(jīng)1分鐘或更長(zhǎng)加熱涂布基底到450°F(232℃)的溫度。
第一或第二涂料組合物也可任選地包括氟化烯烴調(diào)聚物，例如但不限于在美國(guó)專利Nos.4983459、4997684、5328768和5523162中所公開(kāi)的那些，在此通過(guò)參考將其引入，以提供潤(rùn)滑性，促進(jìn)防水表面的防塵。在一個(gè)實(shí)施方案中，可從通式CmF2m+1CH＝CH2中選擇烯烴調(diào)聚物，其中m是1-30，如1-16，例如4-10。
盡管在以上例舉的組合物中多合涂底劑存在于第一涂料組合物內(nèi)，但要理解，涂底劑可位于第一組合物內(nèi)或者第二組合物內(nèi)或者這兩種組合物內(nèi)。
另外，不需要使用以上所述的兩步工藝施加涂層18。例如，可由單一的涂料組合物沉積涂層18，所述單一的涂料組合物包括溶解在溶劑(例如以上所述的第一或第二溶劑)中的至少一種全氟烷基烷基硅烷、至少一種多合涂底劑和至少一種基本上非鹵化的烷基硅烷，如以上所述的那些。
本發(fā)明防水涂層可給涂布的表面提供小于22度，例如小于20度，例如小于15度，例如小于13度，例如在大于0度到15度范圍內(nèi)的水滑動(dòng)角。
在一個(gè)替代實(shí)施方案中，可在至少一部分基底12上提供離散的涂底劑層20，如二氧化硅層，和可在涂底劑層20上沉積本發(fā)明的防水涂層18。在例如但不限于美國(guó)專利Nos.5328768、5523162和5707740中公開(kāi)了合適的涂底劑層和涂底劑沉積方法的實(shí)例，在此通過(guò)參考將其引入。
如圖1所示，也可在基底12上，如在一個(gè)或多個(gè)表面14、16的全部或部分上沉積一層或多層任選的功能涂層22?？稍诜浪繉?8與基底12之間，或者如圖1所示，在不同于防水涂層18的不同表面上，提供功能涂層22。功能涂層22可具有任何所需的類型。此處所使用的術(shù)語(yǔ)“涂層”包括一層或多層涂布層和/或涂布膜。功能涂層22可具有組成或功能相同或不同的一層或多層功能涂布層或涂布膜。此處所使用的術(shù)語(yǔ)“層”或“膜”是指所需或選擇的涂料組合物的涂布區(qū)域。盡管不限制本發(fā)明，但功能涂層22可以是影響功能涂布的基底的太陽(yáng)能控制性能，例如輻射率、遮蔽系數(shù)、透射、吸收、反射等，或傳導(dǎo)性能，例如導(dǎo)熱或?qū)щ?，或物理性能，如親水度的涂層。例如，但不解釋為限制，功能涂層22可以是導(dǎo)電涂層、可加熱涂層、天線涂層、親水涂層、光活性涂層(例如光致親水和/或光催化涂層)，或太陽(yáng)能控制涂層，例如低輻射率涂層。此處所使用的術(shù)語(yǔ)“太陽(yáng)能控制涂層”是指影響涂布的制品的太陽(yáng)能性能的涂層，所述太陽(yáng)能性能例如但不限于遮蔽系數(shù)和/或輻射率和/或被涂布的制品反射和/或吸收和/或透射的太陽(yáng)能輻射量，例如紅外或紫外吸收或反射。太陽(yáng)能控制涂層可以阻止、吸收或過(guò)濾太陽(yáng)能光譜的選擇部分，例如但不限于可見(jiàn)光光譜。在美國(guó)專利Nos.4898789、5821001、4716086、4610771、4902580、4716086、4806220、4898790、4834857、4948677、5059295和5028579中公開(kāi)了太陽(yáng)能控制和天線涂層的非限制性實(shí)例，這些專利在此通過(guò)參考引入。在美國(guó)專利Nos.5653903和5028759中公開(kāi)了導(dǎo)電涂層的非限制性實(shí)例，在此通過(guò)參考將其引入。
在一個(gè)例舉的實(shí)施方案中，功能涂層22可以是低透射率的涂層。熟練本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，“低透射率”涂層可具有不同的透射值，這取決于如何沉積涂層。例如，低透射率的濺射施加涂層的透射率范圍典型地為0.01-0.06，這取決于在涂層內(nèi)存在的反射金屬層數(shù)。低透射率的熱解施加涂層的透射率范圍典型地小于0.03。因此，此處通常使用的術(shù)語(yǔ)“低透射率”是指透射率小于0.1，例如小于0.05。在例如美國(guó)專利Nos.4952423和4504109中可找到低透射率涂層的實(shí)例。功能涂層22可以是單層或多層涂層和可包括一種或多種金屬、非金屬、半金屬、半導(dǎo)體和/或其合金、化合物、復(fù)合材料、結(jié)合或共混物。例如，功能涂層22可以是單層金屬氧化物涂層，多層金屬氧化物涂層，非金屬氧化物涂層或多層涂層。
可與本發(fā)明一起使用的功能涂層22的非限制性實(shí)例可以以SUNGATA和SOLARBAN系列涂層商購(gòu)于PPGIndustries，Inc.，Pittsburgh，Pennsylvania。這種功能涂層典型地包括一層或多層抗反射的涂布膜，所述涂布膜包括透可見(jiàn)光或基本上透可見(jiàn)光的介電或抗反射材料，例如金屬氧化物或金屬合金的氧化物。功能涂層22也可包括具有反射金屬，例如貴金屬，如金、銅或銀或其結(jié)合或合金的紅外反射膜，和可進(jìn)一步包括位于金屬反射層之上和/或之下的涂底劑膜或阻擋膜，如鈦，這是本領(lǐng)域公知的。
或者，功能涂層22可以是親水或光活性(例如光致親水和/或光活性)涂層。在美國(guó)專利Nos.5873203、5854169、6027766、6054227、6603363、6077492和6013372中公開(kāi)了光活性涂層的非限制性實(shí)例，在此通過(guò)參考引入。
圖2示出了試劑盒30形式的本發(fā)明的涂布體系。試劑盒30可含有如上所述的本發(fā)明的至少一種涂料組合物。在所示的實(shí)施方案中，試劑盒30包括含如上所述的第一涂料組合物的第一容器32，和含如上所述的第二涂料組合物的第二容器34。試劑盒30也可包括一個(gè)或多個(gè)涂布器40用來(lái)施加涂料組合物，任選地含有如上所述的酸溶液以便在施加該涂料組合物之前預(yù)處理或活化基底表面的容器36，和/或任選地含有如上所述的酸/磨蝕化合物分散液的容器38?？梢砸詳y帶式儀器箱、袋子或類似器件的形式提供試劑盒的各組分。
參考系數(shù)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明的一般概念。然而，要理解，下述實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一般概念的例舉和不打算為限制。
實(shí)施例 下述實(shí)施例1-3說(shuō)明了在第一次非氟化處理之后施加長(zhǎng)鏈非氟化烷基硅烷溶液導(dǎo)致第二次處理比如果省去第二次處理時(shí)將要出現(xiàn)的水的滑動(dòng)角低。實(shí)施例4說(shuō)明了在單一處理步驟中使用長(zhǎng)鏈、非氟化烷基硅烷與沒(méi)有該硅烷觀察到的相比時(shí)滑動(dòng)角降低。
熟練本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，滑動(dòng)角是水滴滾落玻璃的容易程度的指示。對(duì)于下述實(shí)施例來(lái)說(shuō)，滑動(dòng)角的測(cè)定包括用乙醇洗滌樣品表面，和尼龍清潔抹布擦拭3次，以確保表面清潔，將該樣品放置在配有能分辨0.1度的數(shù)字水平儀的可傾斜板上，和在實(shí)施例1-3中使用商購(gòu)于Discwasher，Inc.的Zerostat抗靜電儀，以降低在樣品和注射針上的靜電充電。傾斜可傾斜板到5-9度的起始傾斜度(計(jì)劃低于預(yù)期結(jié)果5-10度)。將來(lái)自校正移液管的5滴水放置在該表面上；每一滴具有約48.7微升的估計(jì)體積。在液滴托尾的情況下，將該液滴對(duì)著在玻璃樣品下面放置的紙張上的1mm黑線的向上邊緣放置。以4度/分鐘的速度傾斜該板，直到液滴托尾的邊緣向板下移動(dòng)1mm，這通過(guò)托尾邊緣碰到1mm線的向下的斜邊來(lái)確定。每一液滴完成1mm行進(jìn)路程時(shí)的角度被記錄為滑動(dòng)角，然后對(duì)5次讀數(shù)取平均。
實(shí)施例1 使用紙巾，用2-丙醇和去離子水的50vol％混合物清洗商購(gòu)于PPG Industries，Inc.的2.3mm厚的凈色浮法玻璃樣品的錫側(cè)表面。然后使用具有酸化的氧化鋁拋光介質(zhì)的軌道磨光機(jī)，機(jī)械拋光該表面。通過(guò)用5wt％鹽酸洗滌該表面，從而除去拋光殘?jiān)?，然后使玻璃表面與5wt％HCl接觸2分鐘。在2分鐘之后，用去離子水洗滌該表面。通過(guò)用纖維素墊擦拭該表面，來(lái)處理兩個(gè)玻璃樣品(樣品A和B)，其中所述纖維素墊含有2ml在異烷屬烴溶劑(商購(gòu)于Exxon Corporation的ISOPARL溶劑)內(nèi)的1.75wt％四氯化硅和0.75wt％C8F17CH2CH2SiCl3的混合物。通過(guò)用下述纖維素墊擦拭來(lái)進(jìn)一步處理樣品B，所述纖維素墊含有3ml在相同溶劑內(nèi)的1.75wt％CH3(CH2)17SiCl3的混合物。在每次用氯代硅烷溶液處理之后，用紙巾干燥擦拭表面。樣品A顯示出13.5度的滑動(dòng)角和樣品B顯示出10.9度下降的滑動(dòng)角。
實(shí)施例2 類似于實(shí)施例1中所述的那些制備兩個(gè)樣品(樣品C和D)，所不同的是改變氯代硅烷溶液。均通過(guò)用下述纖維素墊擦拭來(lái)處理這兩個(gè)樣品C和D，所述纖維素墊含有2ml在與實(shí)施例1相同溶劑內(nèi)的0.75wt％四氯化硅和0.75wt％C8F17CH2CH2SiCl3的混合物。通過(guò)用下述纖維素墊擦拭來(lái)進(jìn)一步處理樣品D，所述纖維素墊含有3ml在相同溶劑內(nèi)的1.25wt％CH3(CH2)17SiCl3的混合物。在每次用氯代硅烷溶液處理之后，用紙巾干燥擦拭表面。樣品C顯示出17.4度的滑動(dòng)角和樣品D顯示出15.0度下降的滑動(dòng)角。
實(shí)施例3 類似于實(shí)施例1中所述的那些制備兩個(gè)樣品(樣品E和F)，所不同的是改變氯代硅烷溶液。通過(guò)用下述纖維素墊擦拭來(lái)處理這兩個(gè)樣品E和F，所述纖維素墊含有2ml在異烷屬烴溶劑內(nèi)的1.25wt％四氯化硅和0.75wt％C8F17CH2CH2SiCl3的混合物。通過(guò)用下述纖維素墊擦拭來(lái)進(jìn)一步處理樣品F，所述纖維素墊含有3ml在相同溶劑內(nèi)的1.75wt％CH3(CH2)17SiCl3的混合物。在每次用氯代硅烷溶液處理之后，用紙巾干燥擦拭表面。樣品E顯示出15.9度的滑動(dòng)角和樣品F顯示出12.5度下降的滑動(dòng)角。
實(shí)施例4 用2-丙醇和去離子水的50vol％溶液清洗兩塊4mm厚的凈色浮法玻璃樣品(樣品G和H)的錫側(cè)表面。然后使用具有酸化的氧化鋁拋光介質(zhì)的軌道磨光機(jī)，在氈墊上機(jī)械拋光該表面。使拋光殘?jiān)谠摫砻嫔响o置2分鐘，然后通過(guò)用去離子水洗滌表面而除去。通過(guò)用下述纖維素墊擦拭來(lái)處理樣品G，所述纖維素墊含有4ml在以上所述的異烷屬烴溶劑內(nèi)的0.8wt％四氯化硅和0.8wt％C8F17CH2CH2SiCl3的混合物。通過(guò)用下述纖維素墊擦拭來(lái)處理樣品H，所述纖維素墊含有4ml在相同溶劑內(nèi)的0.5wt％C8F17CH2CH2SiCl3和0.5wt％CH3(CH2)17SiCl3的混合物。在每次用氯代硅烷溶液處理之后，用紙巾干燥擦拭表面。樣品G的兩個(gè)玻璃試樣具有17.5度的平均滑動(dòng)角，和樣品H的兩個(gè)試樣具有14.2度下降的平均滑動(dòng)角。
熟練本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解的是，可在沒(méi)有脫離前述說(shuō)明披露的概念的情況下對(duì)本發(fā)明作出改性。因此，此處詳述的特定實(shí)施方案僅僅是例舉和不限制到本發(fā)明的范圍上，通過(guò)所附權(quán)利要求及其任何與所有等價(jià)物的全部寬度給出本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種在基底表面上施加防水涂層的方法，該方法包括使表面與含至少一種全氟烷基烷基硅烷的第一涂料組合物接觸；和使該表面與含至少一種基本上非鹵化的烷基硅烷的第二涂料組合物接觸。
2.權(quán)利要求1的方法，其中第一和第二涂料組合物中的至少一種包括至少一種可水解的涂底劑。
3.權(quán)利要求1的方法，其中全氟烷基烷基硅烷選自具有通式(R1R2)mSiR3nX4-m-n的化合物，其中R1是具有通式CqF2q+1的全氟烷基部分，R2是具有通式·(CsH2s)·的雙取代的有機(jī)基團(tuán)，R3是烷基、乙烯基或鏈烯基部分，X是一個(gè)或多個(gè)可水解基團(tuán)，其中m是1、2或3，n是0、1或2，m+n小于4，且m、n、q和s是整數(shù)。
4.權(quán)利要求3的方法，其中q的范圍為1-30。
5.權(quán)利要求4的方法，其中q的范圍為6-18。
6.權(quán)利要求5的方法，其中q的范圍為8-12。
7.權(quán)利要求3的方法，其中s的范圍為2-10。
8.權(quán)利要求3的方法，其中s的范圍為2-5。
9.權(quán)利要求3的方法，其中s的范圍為2-3。
10.權(quán)利要求2的方法，其中X選自氯、溴、碘、甲氧基、乙氧基和乙酰氧基。
11.權(quán)利要求1的方法，其中全氟烷基烷基硅烷選自全氟烷基乙基三氯硅烷、全氟烷基乙基三甲氧基硅烷、全氟烷基乙基三乙酰氧基硅烷、全氟烷基乙基二氯(甲基)硅烷和全氟烷基乙基二乙氧基(甲基)硅烷。
12.權(quán)利要求2的方法，其中可水解涂底劑包括具有通式SiZ4的硅烷，其中Z是鹵素、烷氧基和酰氧基中的一種或多種。
13.權(quán)利要求1的方法，其中第一組合物包括范圍大于0wt％到15wt％的全氟烷基烷基硅烷。
14.權(quán)利要求1的方法，其中第一組合物包括范圍大于0.25wt％到2wt％的全氟烷基烷基硅烷。
15.權(quán)利要求2的方法，其中第一組合物包括范圍大于0wt％到5wt％的可水解涂底劑。
16.權(quán)利要求2的方法，其中第一組合物包括范圍為0.05wt％到2wt％的可水解涂底劑。
17.權(quán)利要求1的方法，其中第一組合物包括第一溶劑，所述第一溶劑基本上不含醚基和羥基中的至少一種。
18.權(quán)利要求14的方法，其中第一溶劑包括烷烴的混合物。
19.權(quán)利要求1的方法，其中非鹵化烷基硅烷是非氟化烷基硅烷。
20.權(quán)利要求1的方法，其中非鹵化烷基硅烷具有通式R4tSiR5uY4-t-u，其中R4是烷基，R5是烷基、乙烯基或鏈烯基，Y是一種或多種可水解基團(tuán)，其中t為1、2或3，u為0、1或2，和t+u小于4。
21.權(quán)利要求20的方法，其中R4是具有通式CpH2p+1的烷基，其p的范圍為1-30。
22.權(quán)利要求21的方法其中p的范圍為5-20。
23.權(quán)利要求21的方法，其中p為18和Y是Cl。
24.權(quán)利要求21的方法，其中R4是直鏈烷基。
25.權(quán)利要求1的方法，其中第二組合物包括范圍為0.1wt％-20wt％的非鹵化的烷基硅烷。
26.權(quán)利要求1的方法，其中第二組合物包括范圍為0.5wt％-3wt％的非鹵化的烷基硅烷。
27.權(quán)利要求1的方法，其中第二組合物包括范圍為1wt％-2wt％的非鹵化的烷基硅烷。
28.權(quán)利要求1的方法，其中第二組合物包括第二溶劑，所述第二溶劑基本上不含醚基和羥基中的至少一種。
29.權(quán)利要求1的方法，其中包括施加第一和第二涂料組合物，以使所得防水涂層的厚度范圍為大于0埃到100埃。
30.權(quán)利要求29的方法，其中防水涂層的厚度范圍為20埃-100埃。
31.權(quán)利要求29的方法，其中防水涂層的厚度小于或等于50埃。
32.權(quán)利要求1的方法，其中包括施加第一和第二涂料組合物，以使所得防水涂層提供小于或等于22度的水滑動(dòng)角。
33.權(quán)利要求1的方法，其中包括施加第一和第二涂料組合物，以使所得防水涂層提供小于20度的水滑動(dòng)角。
34.權(quán)利要求1的方法，其中包括施加第一和第二涂料組合物，以使所得防水涂層提供小于15度的水滑動(dòng)角。
35.權(quán)利要求1的方法，其中全氟烷基烷基硅烷具有第一有效鏈長(zhǎng)，非鹵化烷基硅烷具有第二有效鏈長(zhǎng)，和其中第二有效鏈長(zhǎng)大于或等于第一有效鏈長(zhǎng)。
36.權(quán)利要求1的方法，其中包括使所述表面與酸溶液接觸。
37.權(quán)利要求36的方法，其中酸溶液選自鹽酸、硫酸、硝酸和酒石酸、
38.權(quán)利要求1的方法，其中包括通過(guò)施加含酸溶液和磨蝕材料的分散液到所述表面上，來(lái)同時(shí)磨蝕地且化學(xué)地制備表面。
39.權(quán)利要求38的方法，其中磨蝕材料選自氧化鋁、鈰土、氧化鐵、石榴石、氧化鋯、二氧化硅、碳化硅、氧化鉻、浮石和金剛石。
40.一種在至少一部分基底表面上施加防水涂層的方法，該方法包括使基底表面與至少一種涂料組合物接觸，所述涂料組合物包括至少一種全氟烷基烷基硅烷、至少一種可水解硅烷和至少一種基本上非鹵化的烷基硅烷。
41.權(quán)利要求40的方法，其中全氟烷基烷基硅烷具有第一有效鏈長(zhǎng)，非鹵化烷基硅烷具有第二有效鏈長(zhǎng)，和其中第二有效鏈長(zhǎng)大于或等于第一有效鏈長(zhǎng)。
42.一種根據(jù)權(quán)利要求1的方法制備的涂布的制品。
43.一種涂布的制品，它包括具有至少一個(gè)表面的基底；和在該表面的至少一部分上施加的涂層，所述涂層包括下述物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物具有通式(R1R2)mSiR3nX4-m-n的全氟烷基烷基硅烷，其中R1是全氟烷基，R2是雙取代的有機(jī)基團(tuán)，R3是烷基、乙烯基或鏈烯基，和X是至少一種可水解基團(tuán)；具有通式SiZ4的可水解硅烷，其中Z是一種或多種可水解基團(tuán)；和具有通式R4tSiR5uY4-t-u的基本上非氟化的烷基硅烷，其中R4是烷基，R5是烷基、乙烯基或鏈烯基，Y是至少一種可水解基團(tuán)，其中t為1、2或3，u為0、1或2，t+u小于4，和m、n、t和u是整數(shù)。
44.權(quán)利要求43的涂布的制品，其中非氟化的烷基硅烷的有效鏈長(zhǎng)大于或等于全氟烷基烷基硅烷的有效鏈長(zhǎng)。
45.權(quán)利要求43的涂布的制品，其中該涂布的制品的水接觸角小于或等于22度。
46.權(quán)利要求43的涂布的制品，其中該涂布的制品的水接觸角小于或等于20度。
47.權(quán)利要求43的涂布的制品，其中該涂布的制品的水接觸角小于或等于15度。
48.一種涂布的制品，它包括具有至少一個(gè)表面的基底；和在該表面的至少一部分上施加的涂層，所述涂層包括具有通式R4tSiR5uY4-t-u的基本上非氟化的烷基硅烷，其中R4是烷基，R5是烷基、乙烯基或鏈烯基，Y是至少一種可水解基團(tuán)，其中t為1、2或3，u為0、1或2，t+u小于4，t和u是整數(shù)，和其中該涂布的制品具有小于22度的水接觸角。
49.一種涂布的制品，它包括具有至少一個(gè)表面的基底；和在該表面的至少一部分上施加的涂層，所述涂層包括具有第一有效鏈長(zhǎng)的全氟烷基烷基硅烷；和具有第二有效鏈長(zhǎng)的基本上非氟化的烷基硅烷，其中第二有效鏈長(zhǎng)長(zhǎng)于第一有效鏈長(zhǎng)。
50.一種在基底上施加防水涂層的涂料試劑盒，它包括含至少一種全氟烷基烷基硅烷的第一組合物；和含非氟化烷基硅烷的第二組合物，其中第一和第二組合物中的至少一種進(jìn)一步包括至少一種可水解的硅烷。
51.權(quán)利要求50的涂料試劑盒，其中全氟烷基烷基硅烷具有第一有效鏈長(zhǎng)，非氟化烷基硅烷具有第二有效鏈長(zhǎng)，和第二有效鏈長(zhǎng)長(zhǎng)于第一有效鏈長(zhǎng)。
52.一種涂料試劑盒，它包括至少一種涂料組合物，所述涂料組合物包括至少一種全氟烷基烷基硅烷，至少一種可水解涂底劑和至少一種基本上非氟化的烷基硅烷。
53.權(quán)利要求52的涂料試劑盒，其中涂底劑包括硅烷和硅氧烷中的至少一種。
全文摘要
提供一種在基底表面上施加防水涂層的方法。使該表面與至少一種涂料組合物接觸，所述涂料組合物包括至少一種全氟烷基烷基硅烷，至少一種可水解涂底劑，例如硅烷和/或硅氧烷，和至少一種非鹵化，例如非氟化的烷基硅烷?？蛇x擇全氟烷基烷基硅烷和非氟化烷基硅烷，以使非氟化烷基硅烷的有效鏈長(zhǎng)等于或長(zhǎng)于全氟烷基烷基硅烷的有效鏈長(zhǎng)。
文檔編號(hào)B05D3/12GK1738686SQ200380108693
公開(kāi)日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2003年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月24日
發(fā)明者G·B·古德溫, 林嘉正 申請(qǐng)人:Ppg工業(yè)俄亥俄公司