感光性親水性涂料的制作方法
【專利說明】感光性親水性涂料
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年4月2日提交的并且名稱為"感光性親水性涂料 (PHOTO-RESPONSIVEHYDROPILICCOATING) "的印度專利申請(qǐng)系列號(hào) 1490/CHE/2013 的優(yōu)先 權(quán)，其內(nèi)容通過參考以它們的整體并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]表面濕潤(rùn)性是固體表面的主要性質(zhì)之一并且與物體的實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)。如果液 體均勻分散在表面上而不形成液滴，則認(rèn)為表面是濕潤(rùn)的。這樣的表面本質(zhì)上傾向于是親 水的，允許水分散。這意味著與水和表面相互作用相關(guān)的力大于與大量液態(tài)水相關(guān)的內(nèi)聚 力。相反，水在疏水性表面上形成液滴，意味著與大量水相關(guān)的內(nèi)聚力大于與水和表面相互 作用相關(guān)的力。
[0004] 固體表面的濕潤(rùn)性通常通過觸角（CA)測(cè)量確定。對(duì)于在平表面上的液體，認(rèn)為接 觸角是在固體/液體/氣體界面三個(gè)不同類型的表面張力的結(jié)果，其由楊氏方程給出?；?于楊氏方程，親水性指在固體表面上接觸角小于90°，而疏水性指接觸角大于90°。如果 接觸角小于10°，表面通常視為超級(jí)親水性的，前提是表面不吸收水，與水反應(yīng)或溶于水。
[0005] 盡管油漆和涂料保護(hù)基材免受環(huán)境影響，但是隨著時(shí)間的推移，它們本身可能被 不期望的物質(zhì)覆蓋或污染?；牡耐坎嫉谋砻娴耐庥^可通常以非期望的方式改變。例如， 污垢可能通過增加光散射或通過改變涂料的顏色組分而使涂料發(fā)暗（dull)。污垢也可影響 涂料的耐久性。清潔涂布基材可能通常是昂貴的，并且用于清潔涂布基材的去污劑、表面活 性劑、香料、堿、石灰和/或其他化學(xué)品可進(jìn)入環(huán)境，對(duì)環(huán)境可潛在地造成大的破壞。親水性 表面使得水分散在薄層中，因此隨著水散去和流走將污垢從表面清除掉。因此，期望具有這 樣的親水性表面的涂層（coating)，其防止污垢粘附至表面、是自清潔的并且由環(huán)境友好的 化學(xué)品制造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本公開描述了具有親水和自清潔性質(zhì)的油漆和涂料。在一個(gè)實(shí)施方式中，涂料可 包括式I的聚合物：
[0007]
[0008]其中X是-N=N-或-CH=CH-C(=0) -0-(亞烷基）-0-C( =0)-CH=CH-;
[0009] 每個(gè)R獨(dú)立地是亞烷基、亞芳基或二價(jià)咪唑；和每個(gè)Z獨(dú)立地是H、烷基、雜烷基、 芳基、雜芳基、烷氧基、硝基、氛基、鹵素或環(huán)烷基。
[0010] 在另外的實(shí)施方式中，涂料可包括衍生自式II的單體亞單位的聚合物：
[0011]
[0012] 其中X是-N=N-或-CH=CH-C( = 0)-0-(亞烷基）-0-C( = 0)-CH=CH-;和 每個(gè)Z獨(dú)立地是Η、烷基、雜烷基、芳基、雜芳基、烷氧基、硝基、氛基、鹵素或環(huán)烷基。當(dāng)暴露 于UV或可見光時(shí)，涂料可配置為提供親水性質(zhì)、自清潔性質(zhì)，或二者。
[0013] 在另一實(shí)施方式中，將疏水性表面改性成親水性表面的方法包括將涂料施加至表 面，其中所述涂料可包括式（I)的聚合物：
[0014]
[0015] 其中X是-Ν=Ν-或-CH=CH-C( = 0) -0-(亞烷基）-0-C( = 0)-CH=CH-;每 個(gè)R獨(dú)立地是亞烷基、亞芳基或二價(jià)咪唑；每個(gè)Ζ獨(dú)立地是Η、烷基、雜烷基、芳基、雜芳基、 烷氧基、硝基、氛基、鹵素或環(huán)烷基；和將涂布的表面暴露于UV或可見光。
[0016] 在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，涂布的制品包括基材和在基材上的涂料，其中涂料可包 括衍生自式II的單體亞單位的聚合物：
[0017]
[0018] 其中X是-Ν=Ν-或-CH=CH-C( = 0) -0-(亞烷基）-0-C( = 0)-CH=CH-;和 每個(gè)Ζ獨(dú)立地是Η、烷基、芳基、烷氧基、硝基、氛基、鹵素或環(huán)烷基。
[0019] 在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，制備涂料的方法可包括：使香豆酸或其衍生物接觸二醇， 以形成雙香豆酸酯（bis-coumarate)化合物；使雙香豆酸酯化合物接觸表氯醇，以形成雙 環(huán)氧化合物；使雙環(huán)氧化合物固化，以形成聚合物；和用聚合物制備涂料。
[0020] 在另外的實(shí)施方式中，制備涂料的方法可包括：使偶氮苯化合物接觸表氯醇，以形 成雙環(huán)氧化合物；使雙環(huán)氧化合物固化，以形成聚合物；和用聚合物制備涂料。
[0021] 附圖簡(jiǎn)述
[0022] 圖1描繪了根據(jù)實(shí)施方式的對(duì)香豆酸和二羥基偶氮苯的異構(gòu)體。
[0023] 圖2描繪了根據(jù)實(shí)施方式制備香豆酸酯雙環(huán)氧化物的方案。
[0024] 圖3描繪了根據(jù)實(shí)施方式制備偶氮苯二環(huán)氧化物的方案。
[0025] 發(fā)明詳述
[0026] 本公開不限于描述的具體系統(tǒng)、設(shè)備和方法，因?yàn)檫@些可以變化。在說明書中使用 的術(shù)語是僅僅為了描述具體形式或?qū)嵤┓绞降哪康模⑶也恢荚谙拗品秶?br>[0027] 如本文所使用，"亞烷基"指通式為_(CH2)n-的二價(jià)烷基部分，其中η是約1至約 25、約1至約20或約4至約20。二價(jià)意思是基團(tuán)具有兩個(gè)開放位點(diǎn)，其每一個(gè)結(jié)合另一個(gè) 基團(tuán)。非限制性例子包括亞甲基、亞乙基、三亞甲基、五亞甲基和六亞甲基。亞烷基基團(tuán)可 以是取代的或未取代的、直鏈或支鏈二價(jià)烷基基團(tuán)。
[0028] 如本文所使用，"亞芳基"意思是分子中一個(gè)基團(tuán)與另一基團(tuán)連接的二價(jià)芳基。亞 芳基基團(tuán)可以是取代的或未取代的。
[0029] 如本文所使用，術(shù)語"烷基"意思是直鏈或支鏈的飽和烴基。烷基基團(tuán)可包含1至 20個(gè)碳原子、2至20個(gè)碳原子、1至10個(gè)碳原子、2至10個(gè)碳原子、1至8個(gè)碳原子、2至8 個(gè)碳原子、1至6個(gè)碳原子、2至6個(gè)碳原子、1至4個(gè)碳原子、2至4個(gè)碳原子、1至3個(gè)碳原 子，或2個(gè)碳原子或3個(gè)碳原子。烷基基團(tuán)的例子包括但不限于甲基（Me)、乙基（Et)、丙基 (例如，正丙基和異丙基）、丁基（例如，正丁基、叔丁基、異丁基）、戊基（例如，正戊基、異 戊基、新戊基）、己基、異己基、庚基、4, 4二甲基戊基、辛基、2, 2, 4-三甲基戊基、壬基、癸基、 十一烷基、十二烷基、2_甲基-1-丙基、2_甲基_2_丙基、2_甲基-1-丁基、3_甲基-1-丁基、 2-甲基-3- 丁基、2-甲基-1-戊基、2, 2-二甲基-1-丙基、3-甲基-1-戊基、4-甲基-1-戊 基、2-甲基-2-戊基、3-甲基-2-戊基、4-甲基-2-戊基、2, 2-二甲基-1- 丁基、3, 3-二甲 基_1_ 丁基、2_乙基-1- 丁基等。
[0030] 如本文所使用，術(shù)語"烷氧基"意思是1至20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈-0-烷基基 團(tuán)，包括但不限于甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、叔丁氧基等。在一些實(shí)施方式中，烷 氧基鏈的長(zhǎng)度是1至10個(gè)碳原子、長(zhǎng)度是1至8個(gè)碳原子、長(zhǎng)度是1至6個(gè)碳原子、長(zhǎng)度是 1至4個(gè)碳原子、長(zhǎng)度是2至10個(gè)碳原子、長(zhǎng)度是2至8個(gè)碳原子、長(zhǎng)度是2至6個(gè)碳原子 或長(zhǎng)度是2至4個(gè)碳原子。
[0031] 如本文所使用，術(shù)語"芳基"意思是單環(huán)、雙環(huán)或多環(huán)（例如，具有2個(gè)、3個(gè)或4個(gè) 稠環(huán)）芳族烴。在一些實(shí)施方式中，芳基具有6至20個(gè)碳原子或6至10個(gè)碳原子。芳基 的例子包括但不限于苯基、萘基、蒽基、菲基、茚滿基、茚基、四氫萘基等。芳基也可以是取代 的或未取代的。
[0032] 如本文所使用，術(shù)語"環(huán)烷基"意思是非芳族的環(huán)烴，包括包含多達(dá)20個(gè)成環(huán)碳原 子的環(huán)化的烷基、烯基和炔基基團(tuán)。環(huán)烷基基團(tuán)可包括單環(huán)或多環(huán)環(huán)系統(tǒng)比如稠環(huán)系統(tǒng)、橋 環(huán)系統(tǒng)，和螺環(huán)系統(tǒng)。在一些實(shí)施方式中，多環(huán)環(huán)系統(tǒng)包括2、3或4個(gè)稠環(huán)。環(huán)烷基基團(tuán)可 包含3至15個(gè)、3至10個(gè)、3至8個(gè)、3至6個(gè)、4至6個(gè)、3至5個(gè)，或5或6個(gè)成環(huán)碳原子。 環(huán)烷基基團(tuán)的成環(huán)碳原子可任選地由氧或硫橋（sulfido)取代。
[0033] 術(shù)語"雜烷基"指其中一個(gè)或多個(gè)C原子被氧、氮、硫或其組合替換的烷基基團(tuán)。
[0034] 如本文所使用，術(shù)語"雜芳基"意思是具有多達(dá)20個(gè)成環(huán)原子（例如，C)和具有 至少一個(gè)雜原子環(huán)成員（成環(huán)原子）比如硫、氧或氮的芳族雜環(huán)。在一些實(shí)施方式中，雜芳 基基團(tuán)具有至少一個(gè)或多個(gè)雜原子成環(huán)原子，其每一個(gè)獨(dú)立地是硫、氧或氮。在一些實(shí)施方 式中，雜芳基基團(tuán)具有3至20個(gè)成環(huán)原子、3至10個(gè)成環(huán)原子、3至6個(gè)成環(huán)原子，或3至 5個(gè)成環(huán)原子。在一些實(shí)施方式中，雜芳基基團(tuán)包含2至14個(gè)碳原子、2至7個(gè)碳原子，或 5或6個(gè)碳原子。在一些實(shí)施方式中，雜芳基基團(tuán)具有1至4個(gè)雜原子、1至3個(gè)雜原子，或 1或2個(gè)雜原子。
[0035] 數(shù)種有機(jī)化合物，比如偶氮苯、螺吡喃和肉桂酸鹽，當(dāng)吸收能量時(shí)，經(jīng)歷光誘導(dǎo)可 逆的反式至順式異構(gòu)化。當(dāng)能量丟失時(shí)，這些化合物隨后恢復(fù)至它們穩(wěn)定的反式構(gòu)型。但 是，這些有機(jī)化合物在這兩種狀態(tài)之間展示不同的分子極性和表面自由能。例如，順式構(gòu)型 的香豆酸酯和偶氮苯比它們相應(yīng)的反式狀態(tài)更親水。本公開描述了包括香豆酸酯和偶氮苯 衍生物的涂料和油漆，其當(dāng)暴露于UV或可見光時(shí)獲取順式構(gòu)型，并且提供親水和/或自清 潔性質(zhì)。圖1圖解了對(duì)香豆酸和二羥基偶氮苯的反式和順式異構(gòu)體。
[0036] 在一些實(shí)施方式中，涂料可包括式I的聚合物：
[0037]
[0038]其中X是-N=N-或-CH=CH-C( = 0) -0-(亞烷基）-0-C( = 0)-CH=CH-; 每個(gè)R獨(dú)立地是亞烷基、亞芳基或二價(jià)咪唑；和每個(gè)Z獨(dú)立地是H、烷基、雜烷基、芳基、 雜芳基、烷氧基、硝基、氰基、鹵素或環(huán)烷基。在一些實(shí)施方式中，X是-CH=CH-C(= 0) -0- (CH2) 2-0-C( = 0)-CH=CH-;每個(gè)R獨(dú)立地是-CH2-CH2-、- (CH2) 2-NH- (CH2) 2_、- (CH2 )2-nh- (ch2) 2-nh- (CH2) 2_，或-ch2