本公開(kāi)涉及承載涂層的基底及其制備方法。
背景技術(shù)：
：已引入在基底上使用的各種疏油性涂層。此類(lèi)涂層在例如美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布2011/0129665和歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)公布1300433中有所描述。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：在一些實(shí)施方案中，提供了涂覆制品。該涂覆制品包括基底和涂層，基底具有包含藍(lán)寶石的主表面，涂層設(shè)置在主表面上。涂層包括結(jié)合到主表面的氟化聚合物，氟化聚合物具有以下通式(i)在一些實(shí)施方案中，提供了電子設(shè)備。該電子設(shè)備包括觸敏用戶(hù)輸入裝置。觸敏用戶(hù)輸入屏包括上述涂覆制品。本公開(kāi)的以上
發(fā)明內(nèi)容不旨在描述本公開(kāi)的每個(gè)實(shí)施方案。本公開(kāi)中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)也闡述在以下說(shuō)明中。依據(jù)具體實(shí)施方式和權(quán)利要求書(shū)，本公開(kāi)的其它特征結(jié)構(gòu)、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)。附圖說(shuō)明結(jié)合附圖來(lái)考慮本公開(kāi)的以下各種實(shí)施方案的詳細(xì)描述可以更完全地理解本公開(kāi)，其中：圖1為可具有承載本公開(kāi)涂層的表面的電子設(shè)備的透視圖。圖2為根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施方案的承載涂層的基底的剖視圖。圖3為隨著實(shí)施例1以及比較例1和2的研磨循環(huán)而變化的靜態(tài)水接觸角的曲線(xiàn)圖。圖4為隨著實(shí)施例1以及比較例1和2的研磨循環(huán)而變化的靜態(tài)十六烷接觸角的曲線(xiàn)圖。具體實(shí)施方式電子設(shè)備可包括多個(gè)不同的觸敏輸入裝置(例如顯示器、觸控板、鍵盤(pán))。在使用中，引入到觸敏裝置的輸入表面上的油和其它污染物可對(duì)外觀和性能造成不利影響，尤其是在信息還顯示在觸敏裝置上的情況下。為了緩解該問(wèn)題，已采用許多不同的表面處理，具體取決于基底設(shè)計(jì)和期望的組合物。就藍(lán)寶石基底而言，采用疏油性涂層(例如硅烷官能化疏油性涂層)。然而，考慮到藍(lán)寶石是高惰性表面，它需要在藍(lán)寶石與疏油性涂層之間設(shè)置中間層或過(guò)渡層以便制備足夠耐用的涂層。雖然此類(lèi)涂層可為耐用的并且提供期望的性能，但由于需要的附加層(過(guò)渡層)通常通過(guò)化學(xué)氣相沉積或其它類(lèi)似的沉積技術(shù)沉積，因而在制造工藝方面增加了額外的處理復(fù)雜性。因此，希望疏油性涂層的性能與已知涂層一樣好，但直接沉積在藍(lán)寶石上而無(wú)需過(guò)渡層。如本文所用，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)說(shuō)層(或涂層)“形成到”或“設(shè)置到”另一個(gè)層(或基底)上時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解層大致平行于彼此，但這些層之間可形成或設(shè)置居間層。相比之下，“直接設(shè)置在...上”或“直接形成在...上”是指層(或?qū)雍突?彼此直接接觸，無(wú)居間層(除了可能的原生氧化物層)。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“疏油性”是指這樣的材料(例如為涂層形式)：排斥油或油脂或傾向于不與其結(jié)合，并且當(dāng)沉積在基底上時(shí)，形成產(chǎn)生至少30°、至少35°或至少40°的靜態(tài)正十六烷接觸角的表面，該角度是在涂層干燥和固化后測(cè)量的。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“疏水性”是指這樣的材料(例如為涂層形式)：排斥水或傾向于不與水結(jié)合，并且當(dāng)沉積在基底上時(shí)，形成產(chǎn)生大于70°或大于90°的靜態(tài)水接觸角的表面。如本文所用，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“所述”包括復(fù)數(shù)指代，除非所述內(nèi)容清楚地表示其它含義。如本說(shuō)明書(shū)和所附實(shí)施方案中所用，除非內(nèi)容清楚指示其它含義，否則術(shù)語(yǔ)“或”的含義一般來(lái)講包括“和/或”的含義。如本文所用，通過(guò)端點(diǎn)表述的數(shù)值范圍包括該范圍內(nèi)所包括的所有數(shù)值(如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5)。除非另外指明，否則在說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方案中所使用的所有表達(dá)數(shù)量或成分、特性測(cè)量等的數(shù)值在一切情況下均應(yīng)理解成由術(shù)語(yǔ)“約”修飾。因此，除非有相反的說(shuō)明，否則前述說(shuō)明書(shū)和所附實(shí)施方案列表中示出的數(shù)值參數(shù)可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員使用本公開(kāi)的教導(dǎo)內(nèi)容尋求獲得的期望特性而變化。在最低程度上且不試圖將等同原則的應(yīng)用限制到受權(quán)利要求書(shū)保護(hù)的實(shí)施方案的范圍的前提下，至少應(yīng)當(dāng)根據(jù)所報(bào)告的數(shù)值的有效數(shù)位并通過(guò)應(yīng)用普通四舍五入法來(lái)解釋每個(gè)數(shù)值參數(shù)。一般來(lái)講，本申請(qǐng)涉及在用于電子工業(yè)的基底上使用的表面涂層。更具體地講，本公開(kāi)涉及用于藍(lán)寶石基底的疏油性涂層和其它表面涂層，藍(lán)寶石基底用作電子設(shè)備(例如手機(jī)和便攜式計(jì)算設(shè)備)的觸敏輸入裝置的部件。圖1為電子設(shè)備10的透視圖，該電子設(shè)備例如為具有包括于其中的觸敏輸入裝置12的手機(jī)、平板電腦或其它電子設(shè)備。觸敏裝置可包括合適的透明或半透明材料，例如，透明晶體材料，諸如藍(lán)寶石或藍(lán)寶石玻璃。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，觸敏輸入裝置12可被構(gòu)造成通過(guò)操縱顯示在設(shè)備上的虛擬對(duì)象、感測(cè)觸摸等來(lái)識(shí)別用戶(hù)輸入。在一些實(shí)施方案中，為了減少污染物、油和其它沉積物的存在，可在輸入裝置12的外部(即用戶(hù)面向的)主表面上沉積疏油性涂層。現(xiàn)參見(jiàn)圖2，提供了包括基底52和設(shè)置在基底52的第一主表面56上的涂層54的涂覆制品50的示意性剖視圖。例如，可將涂覆制品50用作手機(jī)、平板電腦或其它電子設(shè)備的觸敏輸入裝置中的部件(例如窗口、覆蓋玻璃、觸敏屏幕等)?；?2可包括藍(lán)寶石或藍(lán)寶石玻璃材料(或由其形成)，例如氧化鋁或鋁氧土(al2o3或α-al2o3)材料。雖然合適藍(lán)寶石材料可為天然存在的，但基底52也可由人造藍(lán)寶石材料形成，例如通過(guò)燒結(jié)和熔融氧化鋁、熱等靜壓并加工所得多晶產(chǎn)物以形成基本上單晶的藍(lán)寶石材料?；?2的厚度(即，基底在垂直于第一主表面56的方向上的尺寸)可介于1.1mm和5mm之間、介于0.2mm和1.5mm之間、或介于0.2mm和0.8mm之間。或者，基底可由兩個(gè)或更多個(gè)層或材料形成。在此類(lèi)實(shí)施方案中，多層基底的至少一個(gè)最外/外部層可包括藍(lán)寶石或藍(lán)寶石玻璃材料(或由其形成)，例如氧化鋁或鋁氧土(al2o3或α-al2o3)材料。在一些實(shí)施方案中，涂層54可包括氟化材料(或由其形成)。在一些實(shí)施方案中，涂層54可包括結(jié)合到基底52的表面56的氟化聚合物(或由其形成)?？赏ㄟ^(guò)配位結(jié)合、共價(jià)結(jié)合、分子間作用力(諸如范德瓦耳斯力、偶極-偶極力、離子-偶極力)、氫鍵合或它們的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)合。在一些實(shí)施方案中，可在氟化聚合物與基底52的表面56上的一個(gè)或多個(gè)活性位點(diǎn)之間形成結(jié)合。在一些實(shí)施方案中，氟化聚合物可具有以下通式(i)：在一些實(shí)施方案中，具有通式(i)的氟化聚合物可包括n在1-120或20-120的范圍內(nèi)的那些氟化聚合物。在一些實(shí)施方案中，具有通式(i)的氟化聚合物可包括數(shù)均分子量(mn)為3,000-15,000、4,000-12,000、5,000-10,000或6,000-8,000道爾頓的那些氟化聚合物。在上述實(shí)施方案的任一個(gè)中，涂層可為疏油性的/疏水性的。在一些實(shí)施方案中，可將涂層54設(shè)置在第一主表面56的任何部分(多至整個(gè)主表面)上。可將涂層54直接設(shè)置在第一主表面56上。涂層54的厚度(即，涂層在垂直于第一主表面56的方向上的尺寸)可介于0.1nm和20nm之間或介于0.5nm和5nm之間。據(jù)信，可將涂層54作為單層設(shè)置在基底主表面56上，由此使得磷酸酯基團(tuán)結(jié)合到所述表面。在一些實(shí)施方案中，除涂層54之外，可將一個(gè)或多個(gè)額外涂層設(shè)置在基底52的第一主表面56或第二主表面58中任一者或兩者上。例如，也可在基底上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)光學(xué)涂層、耐刮涂層、減反射涂層、防眩光涂層或它們的組合。本公開(kāi)還涉及制備上述涂覆制品的方法。在一些實(shí)施方案中，基底的主表面可經(jīng)受一種或多種表面制備工藝，諸如用水或化學(xué)溶劑進(jìn)行清潔、熱處理、拋光、其它表面制備工藝或它們的組合。在一些實(shí)施方案中，可隨后將氟化聚合物沉積在基底的制備主表面上以形成涂覆制品。在一些實(shí)施方案中，可以包括溶劑和氟化聚合物的溶液的形式沉積氟化聚合物。合適的溶劑包括氟化液體，諸如氫氟醚。用于氟化聚合物(或包含氟化聚合物的溶劑)的合適沉積技術(shù)包括物理或化學(xué)氣相沉積、噴涂、浸涂、揩涂、旋涂或其它已知材料沉積工藝。在沉積氟化材料之后，任選地，可從基底上去除任何殘余的溶劑。最后，可使涂覆基底經(jīng)受固化工藝以形成涂覆制品。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的那樣，固化工藝旨在促進(jìn)氟化聚合物結(jié)合到基底?？刹捎萌魏纬Ｒ?guī)固化技術(shù)，諸如將涂覆基底暴露于室溫或更高溫度下的空氣足夠時(shí)長(zhǎng)。本公開(kāi)的操作將參照以下詳述的實(shí)施例進(jìn)一步描述。提供這些實(shí)施例以進(jìn)一步說(shuō)明多種具體實(shí)施方案和技術(shù)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可在不脫離本公開(kāi)的范圍的前提下進(jìn)行多種變型和修改。實(shí)施例制備六氟環(huán)氧丙烷-甲基酯(mn為7000道爾頓)向配備有頂置式攪拌器、冷凝器、加熱套和溫度探針的3l圓底燒瓶中加入1460g(243.3毫摩爾，1當(dāng)量)krytox157fsh(可購(gòu)自特拉華州威靈頓的杜邦公司(dupont,wilmingtonde))、1278gnovec7300(可購(gòu)自3m公司(3mcompany))和123.5g(973.3毫摩爾，4當(dāng)量)草酰氯(可購(gòu)自阿法埃莎公司(alphaaesar))。將混合物加熱至65℃至70℃(回流草酰氯)并保持2分鐘，然后加熱至85℃并保持1小時(shí)。然后將混合物加熱至100℃以蒸餾出草酰氯。將反應(yīng)混合物冷卻至約20℃并加入311.9g甲醇。這導(dǎo)致一些泡騰但并不放熱。在50℃下過(guò)夜攪拌該混合物。分離出底相，在真空下濃縮底相以得到1568g的7000道爾頓hfpo-甲基酯，h1、f19和c13核磁共振分析已確認(rèn)這一點(diǎn)。該材料用于下一步驟。制備六氟環(huán)氧丙烷-醇(mn為7000道爾頓)向配備有頂置式攪拌器和水浴的4頸3l燒瓶中加入37.7g(997.7毫摩爾，4當(dāng)量)硼氫化鈉(可購(gòu)自阿法埃莎(alphaaesar))和434.8g四氫呋喃。將混合物冷卻至0℃并保持15分鐘，然后用溶于2500g(7141毫摩爾，28.6當(dāng)量)novec7300中的1500g(249.4毫摩爾，1當(dāng)量)六氟環(huán)氧丙烷甲基酯預(yù)混物進(jìn)行處理。溫度升高至10℃并且產(chǎn)生氣體。然后將混合物冷卻至5℃，將溫度保持在10℃以下于5小時(shí)的時(shí)期內(nèi)緩慢加入127.9g甲醇。然后使反應(yīng)升溫至室溫過(guò)夜。將混合物冷卻至5℃，加入128g甲醇，之后再加入185g乙酸。10分鐘后，向混合物中加入1500ml水。使混合物相分離30分鐘，并用1500ml水沖洗有機(jī)底相。去除有機(jī)底相水以得到1442g的期望產(chǎn)物，這是一種渾濁的油。該材料在無(wú)進(jìn)一步純化的情況下用于下一步驟。制備六氟環(huán)氧丙烷-磷酸酯(mn為7000道爾頓)將7000道爾頓六氟環(huán)氧丙烷-醇(16.7毫摩爾，1當(dāng)量)在novec7200(可購(gòu)自明尼蘇達(dá)圣保羅的3m公司(3mcompany,stpaulmn))中的300克33.3重量％溶液冷卻至5℃并加入5.11g(33.3毫摩爾，2當(dāng)量)三氯氧磷(可購(gòu)自阿法埃莎(alphaaesar))。向其中加入3.37g(33.3毫摩爾，2當(dāng)量)三乙胺(可購(gòu)自?shī)W德里奇公司(aldrich))。攪拌該混合物，升溫至室溫并保持4小時(shí)，然后用100g水淬滅并攪拌過(guò)夜。向該混合物中加入100.1g四氫呋喃和161.1gnovec7200，然后使其相分離30分鐘。底層為澄清的，頂層為渾濁的。分離出底層并向頂層中加入100g四氫呋喃、80gnovec7200和67.47g的26.5重量％氯化鈉水溶液。這得到三個(gè)相。頂層和底層為澄清的，中間層為渾濁的。使其分離30分鐘并向之前的底相中加入該底相。向頂相中加入80.54gnovec7200并使混合物分離30分鐘，然后向之前的底相中加入該底相。在真空下濃縮混合的底相以得到65g的90％純度六氟環(huán)氧丙烷-磷酸酯(hfpo-磷酸酯；mn為7000道爾頓)，如h1、f19、c13和p39核磁共振所測(cè)定。通過(guò)將hfpo-磷酸酯稀釋于適當(dāng)量的novec7200來(lái)制備7000道爾頓hfpo-磷酸酯的0.1重量％涂覆溶液。涂層和評(píng)估涂層基底(藍(lán)寶石玻璃2.54cm×10.16cm×1.00mm或康寧大猩猩剝離5.08cm×10.16cm×1.00mm)購(gòu)自加利福尼亞圣保拉的abrisa科技公司(abrisatechnologies,santapaula,ca)。清潔涂層基底，在0.5m的naoh溶液中浸泡1分鐘，用去離子水沖洗之后再用異丙醇沖洗。然后使用臺(tái)式自動(dòng)噴涂器(具有fcs300r噴霧閥的pva350型)，流速為6ml/分鐘，以50mm/秒的速度在基底上平移噴嘴，用涂覆溶液噴涂清潔過(guò)的基底。自動(dòng)噴涂器上的材料壓力為7psi，霧化壓力為4-4.5psi，噴嘴離基底的高度為13cm-14cm，面積間距為10cm，沖程為0.0022英寸。涂覆溶液包括0.1％的上述hfpo-磷酸酯以及硅烷基涂料novec2202(可購(gòu)自明蘇尼達(dá)州圣保羅的3m公司(3mcompany,stpaul,mn))。在185℃下固化涂覆基底1小時(shí)。這些樣品概括于下表1中。表1實(shí)施例涂覆溶液基底實(shí)施例10.1％的hfpo-磷酸酯藍(lán)寶石玻璃比較例1novec2202藍(lán)寶石玻璃比較例2novec2202大猩猩玻璃使用泰伯爾5900型磨耗試驗(yàn)機(jī)(紐約州北托納旺達(dá)的泰伯爾工業(yè)公司(taberindustries,northtonawanda,ny))評(píng)估樣品的耐久性和耐磨性。將涂覆基底固定在往復(fù)式工作臺(tái)上，并在以10n的法向力與涂覆基底接觸的握有一片(#0000)鋼絲絨的臂的下方循環(huán)。使用krussdsa100測(cè)角計(jì)在每個(gè)樣品的磨蝕軌道上周期性地測(cè)量靜態(tài)水接觸角和靜態(tài)十六烷接觸角。當(dāng)靜態(tài)水接觸角小于100°或靜態(tài)十六烷接觸角小于40°時(shí)，視為測(cè)試完成。靜態(tài)水接觸角和靜態(tài)十六烷接觸角隨磨蝕循環(huán)的變化示于下圖3和圖4中。這些結(jié)果令人驚訝地顯示hfpo-磷酸酯對(duì)藍(lán)寶石玻璃具有良好的粘附性。當(dāng)前第1頁(yè)12