專(zhuān)利名稱(chēng)：包含用于聚合物涂層的基于納米二氧化硅的底漆的制品和方法
包含用于聚合物涂層的基于納米二氧化硅的底漆的制品和方法
背景技術(shù)：
有機(jī)硅基材料常被用于我們的日常生活中。例如，有機(jī)硅彈性體以其在長(zhǎng)期暴露于紫外光下的穩(wěn)定性而著稱(chēng)。其可能是光學(xué)透明并堅(jiān)韌的，這使得它們很適合戶外使用。伴隨這類(lèi)材料的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題是對(duì)基底表面的粘附力。因此，存在對(duì)有效粘附有機(jī)硅基材料于廣泛的基底上的底漆的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了在經(jīng)含二氧化硅納米粒子的底漆涂層打底的基底上包聚合物涂層的制品及涂布方法。所述聚合物涂層優(yōu)選基于有機(jī)硅的聚合物材料。
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種涂布制品，所述制品包含基底表面、設(shè)置在所述基底表面上的含納米粒子的底漆、和與所述含納米粒子的底漆粘結(jié)的有機(jī)硅基材料，其中所述含納米粒子的底漆包含二氧化硅納米粒子的聚集體，所述聚集體包含二氧化硅納米粒子的三維多孔網(wǎng)絡(luò)，且所述二氧化硅納米粒子與相鄰的二氧化硅納米粒子鍵合。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種涂布制品，所述制品包含基底表面、設(shè)置在所述基底表面上的含納米粒子的底漆、設(shè)置在所述含納米粒子的底漆上的有機(jī)硅粘結(jié)層、和與所述有機(jī)硅粘結(jié)層粘結(jié)的有機(jī)硅基材料，其中所述粘結(jié)層進(jìn)行UV固化或熱固化中的至少一者，并且其中所述含納米粒子的底漆包含二氧化硅納米粒子的聚集體，所述聚集體包含二氧化硅納米粒子的三維多孔網(wǎng)絡(luò)，且所述二氧化硅納米粒子與相鄰的二氧化硅納米粒子鍵
口 O在一些實(shí)施例中，二氧化硅納米粒子為球形，且平均粒徑小于40納米(優(yōu)選小于20納米、更優(yōu)選小于10納米、甚至更優(yōu)選小于5納米)。在一些實(shí)施例中，涂布制品的基底表面包括金屬表面、玻璃表面、陶瓷表面、有機(jī)聚合物表面、UV穩(wěn)定的聚合物表面、UV穩(wěn)定的聚合物反射鏡膜表面、含氟聚合物膜表面、PVDF/PMMA聚合物共混物膜表面、紙表面、織物表面或它們的組合。在一些實(shí)施例中,有機(jī)娃基材料為表面結(jié)構(gòu)化的有機(jī)娃基材料。在一些實(shí)施例中，表面結(jié)構(gòu)包括微米尺寸的結(jié)構(gòu)、納米尺寸的結(jié)構(gòu)或二者。在一些實(shí)施例中，有機(jī)硅基材料具有平滑的表面。在一些實(shí)施例中，有機(jī)硅基材料基本上不含催化劑和引發(fā)劑。如本文所用，如果組合物不包含任何催化劑和引發(fā)劑或不包含“有效量”的催化劑和/或引發(fā)劑，則說(shuō)該組合物“基本上不含催化劑和引發(fā)劑”。如果特定的催化劑或引發(fā)劑的量使組合物的固化時(shí)間相對(duì)于缺少該催化劑或引發(fā)劑的相同組合物在相同固化條件下的固化時(shí)間縮短至少10%，則說(shuō)該催化劑或弓I發(fā)劑以“有效量”存在。在一些實(shí)施例中，有機(jī)硅基材料為非官能化的有機(jī)硅基材料。在一些實(shí)施例中，有機(jī)硅基材料包含硅氧烷主鏈和至少一個(gè)官能團(tuán)。在一些實(shí)施例中，所有的官能團(tuán)均為羥基。在一些實(shí)施例中，交聯(lián)的有機(jī)娃基材料為有機(jī)娃壓敏粘合劑。在一些實(shí)施例中，交聯(lián)的有機(jī)硅基材料為泡沫(例如有機(jī)硅泡沫)。在一些實(shí)施例中，交聯(lián)的有機(jī)硅基材料為非粘性泡沫。在一些實(shí)施例中，有機(jī)硅基材料為聚硅氧烷(例如聚(二烷基硅氧烷)或聚(二甲基硅氧烷))。在一些實(shí)施例中，聚硅氧烷具有芳族基團(tuán)。在一些實(shí)施例中，有機(jī)硅基材料還包含增粘劑(例如MQ樹(shù)脂增粘劑)。在一些實(shí)施例中，有機(jī)硅基材料為非粘性膜。在一些實(shí)施例中,有機(jī)娃基材料為共混物。在一些實(shí)施例中,有機(jī)娃基材料為含氟有機(jī)娃和非氟化有機(jī)娃的共混物。在一些實(shí)施例中，有機(jī)娃基材料為防粘材料。在一些實(shí)施例中，有機(jī)硅基材料為壓敏粘合劑。本發(fā)明還提供了一種層合制品，所述制品包含兩個(gè)基底、設(shè)置在兩個(gè)基底中的每一個(gè)的一個(gè)表面上的含納米粒子的底漆層和粘結(jié)在所述含納米粒子的底漆層之間的有機(jī)硅基材料，從而形成層合物。本文中描述的有機(jī)娃基材料的實(shí)施例可用于例如光捕集、抗反射、光改向、光擴(kuò) 散、疏水表面、親水表面、導(dǎo)光、光準(zhǔn)直、聚光、菲涅耳透鏡、回射、減阻、放氣粘合劑、防粘襯里、耐磨和防污的應(yīng)用中。本發(fā)明還提供了涂布方法。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種涂布基底表面的方法，所述方法包括向基底表面施加底漆涂料組合物以形成涂有底漆的表面；其中所述向基底表面施加底漆涂料組合物包括使基底表面與含納米粒子的涂料組合物接觸，其中所述含納米粒子的涂料組合物包含PH低于5且包含二氧化硅納米粒子(優(yōu)選平均粒徑小于40納米的球形顆粒)的水性分散體和PKa ^ 3. 5的酸；和干燥所述含納米粒子的涂料組合物以在基底表面上提供二氧化硅納米粒子底漆涂層。所述方法還包括使所述涂有底漆的表面(優(yōu)選其上具有Si-OH基團(tuán))與含有機(jī)硅的涂料組合物接觸；和固化所述含有機(jī)硅的涂料組合物以形成含交聯(lián)的有機(jī)硅的涂層。在某些實(shí)施例中，含納米粒子的底漆涂料組合物包括pH低于5且包含平均粒徑小于20納米(更優(yōu)選小于10納米、甚至更優(yōu)選小于5納米)的球形二氧化硅納米粒子的水性分散體和PKa ( 3. 5 (優(yōu)選〈2. 5、更優(yōu)選小于I、甚至更優(yōu)選小于O)的酸。優(yōu)選的含納米粒子的底漆包含二氧化硅納米粒子的聚集體，所述聚集體包含二氧化硅納米粒子的三維多孔網(wǎng)絡(luò)，且所述二氧化硅納米粒子與相鄰的二氧化硅納米粒子鍵合。當(dāng)術(shù)語(yǔ)“包含”及其變型形式出現(xiàn)在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中時(shí)，這些術(shù)語(yǔ)不具有限制性含義。詞語(yǔ)“優(yōu)選的”和“優(yōu)選地”是指在某些情況下可以提供某些有益效果的本發(fā)明的實(shí)施例。然而，在相同的情況或其他情況下，其他實(shí)施例也可以是優(yōu)選的。此外，對(duì)一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的表述并不暗示其他實(shí)施例是不可用的，且并非意圖將其他實(shí)施例排除在本發(fā)明范圍之外。本文所用的“一種(個(gè))”、“所述(該)”、“至少一種(個(gè))”以及“一種或多種(一個(gè)或多個(gè))”可互換使用。因此，舉例來(lái)說(shuō)，包含“ 一種”酸的底漆組合物可理解為指該底漆組合物包含“一種或多種”酸。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“或”通常是以其包括“和/或”的含義使用，除非所述內(nèi)容另外明確指出。術(shù)語(yǔ)“和/或”意指所列要素的一個(gè)或全部，或所列要素的任何兩個(gè)或更多個(gè)的組合。在本文中，所有數(shù)均假定由術(shù)語(yǔ)“約”修飾并優(yōu)選由術(shù)語(yǔ)“精確地”修飾。盡管闡述本發(fā)明的寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)為近似值，但仍盡可能精確地報(bào)道具體實(shí)例中給出的數(shù)值。但所有數(shù)值均固有地含有某些必然由其各自的試驗(yàn)測(cè)量中所存在的標(biāo)準(zhǔn)偏差所導(dǎo)致的誤差。還有,本文通過(guò)端點(diǎn)表述的數(shù)值范圍包括該范圍內(nèi)的所有數(shù)值(比如，I到5包含1,1.5、2、2· 75,3,3. 80、4、5 等)。本發(fā)明的上述發(fā)明內(nèi)容并非意圖描述本發(fā)明的每一個(gè)公開(kāi)的實(shí)施例或每種實(shí)施方式。以下具體實(shí)施方式
更具體地舉例說(shuō)明了示例性實(shí)施例。在整個(gè)專(zhuān)利申請(qǐng)的若干地方，通過(guò)實(shí)例列表提供了導(dǎo)引，其中可以按多種組合方式來(lái)使用實(shí)例。在每一種情形下，所列舉的列表僅僅作為代表性群組，而不應(yīng)被理解為排他性列表。


圖I為透視圖，示出了附接到具有底漆層的基底的示例性的本文所述表面結(jié)構(gòu)化的交聯(lián)有機(jī)娃。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了在經(jīng)含二氧化硅納米粒子的底漆涂層打底的基底上包含聚合物涂層的制品及涂布方法。在一個(gè)方面，本發(fā)明還提供了一種制品，所述制品包含基底，所述基底具有第一主表面，在所述第一主表面的至少一部分上有本文所述的有機(jī)硅基材料。例如，圖I示出了示例性膜30的透視圖，膜30具有設(shè)置在基底33上的表面結(jié)構(gòu)化的交聯(lián)的有機(jī)硅基材料31，在所述交聯(lián)的有機(jī)硅基材料和所述基底表面之間有本發(fā)明的底漆涂層32。在一些實(shí)施例中，基底具有通常與所述第一主表面相對(duì)的第二主表面，并所述第二主表面的至少一部分與上本文所述的有機(jī)娃基材料相對(duì)。有機(jī)娃基材料的表面可以是平滑的或結(jié)構(gòu)化的。在一些實(shí)施例中，提供了兩個(gè)在表面上帶底漆(本發(fā)明的底漆)的基底，這兩個(gè)基底由一層交聯(lián)的有機(jī)硅基材料粘結(jié)在一起，如此形成層合制品。在一些實(shí)施例中，所述制品為粘合劑，其中本文所述的有機(jī)娃基材料為壓敏粘合齊U，其粘附于基底涂有底漆的第一主表面的至少一部分上。在一些實(shí)施例中，所述制品為防粘襯里，其中本文所述的有機(jī)硅基材料為防粘材料，其粘附于基底涂有底漆的第一主表面的至少一部分上。聚合物涂料本發(fā)明的聚合物涂料優(yōu)選包含有機(jī)硅基材料。有機(jī)硅為很大程度上惰性的合成化合物，其形式和用途廣泛。通常，它們耐熱、非粘性并呈橡膠樣，常用于炊具、醫(yī)療應(yīng)用、密封 齊U、粘合劑、潤(rùn)滑劑、絕緣和乳房植入物中。有機(jī)硅的一些常見(jiàn)形式包括油、流體、膠質(zhì)、油月旨、彈性體(例如有機(jī)硅橡膠)和樹(shù)脂。有機(jī)硅彈性體以其在長(zhǎng)期暴露于紫外光下的穩(wěn)定性而著稱(chēng)，且其可能是光學(xué)透明并堅(jiān)韌的，這使得它們很適合戶外使用。有機(jī)硅通常具有化學(xué)式(RmSi (0)4-m/2)n，其中m=l - 3，n=2。最常見(jiàn)的是聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)。通常采用若干反應(yīng)類(lèi)型來(lái)形成有機(jī)硅三維網(wǎng)絡(luò)(即交聯(lián)的有機(jī)硅)過(guò)氧化物引起的自由基過(guò)程(其通常還需要熱循環(huán))、氫化硅烷化加成反應(yīng)(其通常需要催化劑和熱循環(huán))和縮合反應(yīng)(通常需要催化劑和水分)。有機(jī)硅還已用輻射(例如電子束、Y、UV)交聯(lián)以產(chǎn)生自由基或引起光引發(fā)的反應(yīng)。通常，有機(jī)娃基材料的交聯(lián)娃氧燒網(wǎng)絡(luò)可自有官能或無(wú)官能的有機(jī)娃材料形成。可用的有機(jī)硅材料的實(shí)例包括前面段落中列出的一般有機(jī)硅材料以及其他的，例如如美國(guó)專(zhuān)利 No. 6，376，569、No. 6，046，250、No. 5，145，886 和 No. 4，916，169 中所公開(kāi)的UV-固化有機(jī)硅；如美國(guó)專(zhuān)利No. 6，573，328中所公開(kāi)的熱固化有機(jī)硅(以及該專(zhuān)利的背景技術(shù)中所述的有機(jī)硅材料)；如美國(guó)專(zhuān)利No. 5，858，468中所公開(kāi)的低表面能有機(jī)硅基保護(hù)性材料；以及市售的有機(jī)硅基材料，如來(lái)自位于密歇根州米德蘭的道康寧公司(Dow Corning Corporation, Midland, MI)的 “SYLGARD 184”、來(lái)自道康寧的“SYLGARD 182”、來(lái)自位于紐約州沃特敦的邁圖高新材料公司(Momentive PerformanceMaterials, Inc, Watertown, NY)的 “RTV615”、來(lái)自位于俄亥俄州特溫斯堡的 SiliconeSolutions 公司(Silicone Solutions, Inc. Twinsburg, OH)的 UV 雙固化有機(jī)娃粘性密封劑“SS-5088”、來(lái)自道康寧公司的“3112 RTV RUBBER”、來(lái)自道康寧公司的“734 FLOffABLESEALANT”。
在一些實(shí)施例中，有機(jī)硅基材料可以是非官能化的并可通過(guò)使用過(guò)氧化物引發(fā)劑或高能輻射(例如電子束輻照)交聯(lián)，這將在下面描述。非官能化的有機(jī)硅基材料可以是下面的化學(xué)式所描述的線性材料，該化學(xué)式示出了具有脂族和/或芳族取代基的硅氧烷主鏈
R5 RlR3 R5
I I I r I I
RS-Si-O——Si-O---Si-O--Si-RSn、
II 」mL I Jn I(I)
R5 R2R4 R 5其中R1、R2、R3和R4獨(dú)立地選自烷基或芳基，各個(gè)R5是烷基，η和m為整數(shù)，并且m或η中至少一個(gè)不為O。在一些實(shí)施例中，烷基或芳基中的至少一個(gè)可含鹵素取代基(例如氟)。例如，在一些實(shí)施例中，烷基中的至少一個(gè)可為-CH2CH2C4F915在一些實(shí)施例中，R5為甲基(即所述非官能化的有機(jī)硅材料由三甲基硅氧基封端)。在一些實(shí)施例中，Rl和R2為烷基且η為零(即所述材料為聚(二烷基硅氧烷))。在一些實(shí)施例中，烷基為甲基(即聚(二甲基硅氧烷)(“PDMS”))。在一些實(shí)施例中，Rl為烷基、R2為芳基、η為零(即所述材料為聚(烷基芳基硅氧烷))。在一些實(shí)施例中，Rl為甲基、R2為苯基(即所述材料為聚(甲基苯基硅氧烷))。在一些實(shí)施例中，Rl和R2為烷基、R3和R4為芳基(即所述材料為聚(二烷基二芳基硅氧烷))。在一些實(shí)施例中，Rl和R2為甲基、R3和R4為苯基(即所述材料為聚(二甲基二苯基硅氧烷)或聚(甲基苯基硅氧烷))。在一些實(shí)施例中，非官能化的有機(jī)硅材料可以是支化的。例如，RU R2、R3和/或R4基團(tuán)中的至少一個(gè)可以是具有烷基或芳基(包括鹵代的烷基或芳基)取代基和R5端基的線性或支化硅氧烷。如本文所用，“無(wú)官能基團(tuán)”為由碳、氫組成的烷基或芳基，在一些實(shí)施例中為由碳、氫和鹵素(例如氟)原子組成的烷基或芳基。如本文所用，“非官能化的有機(jī)硅材料”為其中R1、R2、R3、R4、和R5基團(tuán)為無(wú)官能基團(tuán)的材料。一般來(lái)講，有官能的有機(jī)硅體系包含附接到起始原料的硅氧烷主鏈的特定反應(yīng)性基團(tuán)(例如氫、羥基、乙烯基、烯丙基或丙烯酸類(lèi)基團(tuán))。如本文所用，“官能化的有機(jī)硅材料”為其中化學(xué)式2的R基團(tuán)中的至少一個(gè)為官能團(tuán)的材料。
權(quán)利要求
1.一種涂布制品，所述涂布制品包含基底表面、設(shè)置在所述基底表面上的含納米粒子的底漆、和與所述含納米粒子的底漆粘結(jié)的有機(jī)硅基材料，其中所述含納米粒子的底漆包含二氧化硅納米粒子的聚集體，所述聚集體包含二氧化硅納米粒子的三維多孔網(wǎng)絡(luò)，且所述二氧化硅納米粒子與相鄰的二氧化硅納米粒子鍵合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的涂布制品，其中所述二氧化硅納米粒子為球形，且平均粒徑小于40納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的涂布制品，其中所述含納米粒子的底漆厚100\至I ο,οοοΑ ο
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任一項(xiàng)所述的涂布制品，其中所述有機(jī)硅基材料基本上不含催化劑和引發(fā)劑。
5.一種層合制品，所述層合制品包含兩個(gè)基底、設(shè)置在所述兩個(gè)基底中的每一個(gè)的一個(gè)表面上的含納米粒子的底漆層和粘結(jié)在所述含納米粒子的底漆層之間的有機(jī)硅基材料，從而形成層合物。
6.一種涂布基底表面的方法，所述方法包括 向所述基底表面施加底漆涂料組合物，以形成涂有底漆的表面；其中向所述基底表面施加底漆涂料組合物包括 使所述基底表面與含納米粒子的涂料組合物接觸，其中所述含納米粒子的涂料組合物包含 PH低于5且包含二氧化硅納米粒子的水性分散體和pKa ( 3. 5的酸；和 干燥所述含納米粒子的涂料組合物，以在所述基底表面上提供二氧化硅納米粒子底漆涂層; 使所述涂有底漆的表面與含有機(jī)硅的涂料組合物接觸；和 固化所述含有機(jī)硅的涂料組合物，以形成含交聯(lián)的有機(jī)硅的涂層。
7.一種層合兩個(gè)基底的方法，所述方法包括 向兩個(gè)基底中的每一個(gè)的一個(gè)表面上施加底漆涂料組合物，其中向所述兩個(gè)基底中的每一個(gè)的一個(gè)表面上施加底漆涂料組合物包括 使所述基底表面與含納米粒子的涂料組合物接觸，其中所述含納米粒子的涂料組合物包含pH低于5且包含二氧化硅納米粒子的水性分散體和pKa ( 3. 5的酸； 干燥所述含納米粒子的涂料組合物，以在所述基底表面上提供二氧化硅納米粒子底漆涂層; 在上述兩個(gè)涂有底漆的表面之間涂布有機(jī)娃基材料；和固化所述有機(jī)娃基材料以形成層合物，其中交聯(lián)的有機(jī)硅粘附所述兩個(gè)基底的所述涂有底漆的表面。
8.一種涂布制品，所述涂布制品包含基底表面、設(shè)置在所述基底表面上的含納米粒子的底漆、設(shè)置在所述含納米粒子的底漆上的有機(jī)硅粘結(jié)層、和與所述有機(jī)硅粘結(jié)層粘結(jié)的有機(jī)硅基材料，其中所述粘結(jié)層進(jìn)行UV固化或熱固化中的至少一者，并且其中所述含納米粒子的底漆包含二氧化硅納米粒子的聚集體，所述聚集體包含二氧化硅納米粒子的三維多孔網(wǎng)絡(luò)，且所述二氧化硅納米粒子與相鄰的二氧化硅納米粒子鍵合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的涂布制品，其中所述二氧化硅納米粒子為球形，且平均粒徑小于40納米，并且其中所述含納米粒子的底漆厚IOOA至I Ο,ΟΟΟΑ。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的涂布制品，其中所述有機(jī)硅基材料基本上不含催化劑和引發(fā)劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了在經(jīng)含二氧化硅納米粒子的底漆涂層打底的基底上包含聚合物涂層的制品及涂布方法。所述聚合物涂層優(yōu)選基于有機(jī)硅的聚合物材料。
文檔編號(hào)C09D1/00GK102858887SQ201180021506
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者托德·G·佩特, 蒂莫西·J·赫布林克, 景乃勇, 賈斯汀·A·里德?tīng)? 大衛(wèi)·斯科特·湯普森, 安德魯·K·哈策爾 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司