CN103025519B - 防雾有机硅氧烷涂料组合物和涂层 - Google Patents

防雾有机硅氧烷涂料组合物和涂层 Download PDF

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Abstract

本文描述了稳定的有机硅氧烷涂料组合物，其在固化时提供了透明、耐磨、耐化学品、低粘着和可水洗的防雾涂层。该涂料组合物包含环氧基官能的烷氧基硅烷、四官能的烷氧基硅烷、具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物、烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂和羧酸官能的化合物。本文还描述了涂覆有该涂料组合物的制品、用该防雾涂料组合物涂覆基底的方法以及制造该涂料组合物的方法。

Description

防雾有机硅氧烷涂料组合物和涂层
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年8月18日申请的，名称为“防雾有机硅氧烷涂料组合物和涂层（ANTI-FOGORGANOSILOXANECOATINGCOMPOSITIONSANDCOATINGS）”的美国临时专利申请序号61/374,890的优先权和任何其他权益，其全部内容通过引用并入本文。
发明领域
本发明涉及防雾涂料组合物。更具体地，本发明涉及稳定的有机硅氧烷涂料组合物，其固化时提供了透明、耐磨、耐化学品、低粘着和可水洗的防雾涂层。本发明还涉及制造该防雾涂料组合物的方法，用该防雾涂料组合物涂覆基底的方法，和用这样的防雾有机硅氧烷涂料组合物涂覆的制品。
发明背景
透明的有机硅氧烷涂层应用到各种透明的玻璃和塑料材料上，例如光学透镜、护目镜、面罩、头盔面板、汽车零件等，这归因于该涂料的有利性能。一种这样有利的性能是耐磨性。对于通常是柔软的且趋向于非常容易被刮伤或者损坏的透明材料来说，“硬质”耐磨有机硅氧烷涂层可以作为保护性涂层施涂到所述材料上来防止刮伤或者损坏。
相比各种其他类型的耐磨涂料组合物，如反应性双组分聚氨酯涂料体系，有机硅氧烷涂料组合物表现出更好的稳定性。反应性双组分体系需要混合后不久就施涂到基底如透明玻璃或者塑料材料上，这是因为混合引发了该涂料组合物组分的不可逆反应，如果该组合物在反应开始后没有足够快地使用，则这会使得该组合物不适于使用。相反，有机硅氧烷涂料组合物在它制备后和在将它施涂到基底上之前，能够存储较长的时间，即，数周或者数月。
另外，不同于在触摸时具有粘着感的更软、更有弹性和不太耐磨的涂层，例如某些聚氨酯涂层，更耐磨的硬质有机硅氧烷涂层具有光滑或者低粘着感。固化的有机硅氧烷硬涂层的光滑或者低粘着感通过允许与更粘的软膜涂层相比更易擦除的性质，而提高了涂层的清洁性。
虽然并不是有机硅氧烷涂层的固有性能或者易于引入到耐磨有机硅氧烷涂层中的性能，但是防雾(也称作防结霜)是耐磨有机硅氧烷涂层所期望的附加性能。当湿气凝结在涂层表面上，并且聚集成散射光的微滴时，会出现雾。光的散射使得表面产生雾状外观。涂层防雾的一种工作方式是将凝结的湿气吸收到表面内，来防止形成光散射微滴。但是，在某些点上，这种类型的涂层表面可能会达到饱和，因此导致在表面上形成光散射水滴以及导致差的防雾性能。另一种防雾方式是以一定方式改性所述涂层，从而使得水滴在整个表面上铺展或者铺开，这是所谓的润湿效应，由此使得水滴的光散射效应最小。
这种水铺展或者铺开性能可以使用表面活性试剂，其也称为表面活性剂，引入到涂层中来改善在涂层表面上的水润湿性。表面活性剂通常同时包含亲水性和疏水性链段，并且用于将这些链段的性能赋予涂层表面，包括有机硅氧烷聚合物涂层的表面。这些表面活性剂可以通过将表面活性剂擦拭或者喷涂到表面上来外部施涂以形成临时防雾膜。可选择地，该表面活性剂可以在将涂料组合物施涂到表面上之前作为添加剂与该涂料组合物混合，使得当涂料组合物固化时，该表面活性剂混入到涂层的物理结构中，即混入到聚合物结构中。仅仅外部施涂或者混入到涂料中的这类表面活性剂在曝露于水洗或者水浸泡时，易于从固化的涂层中洗掉或者沥出，由此导致涂层表面的防雾性能损失。
本文公开了稳定的有机硅氧烷涂料组合物，其固化时提供了透明、耐磨、耐化学品、低粘着和可水洗的防雾涂层。本文所述的涂料组合物包含对于水洗或者水浸泡具有恢复力（resilient）的表面活性剂。
发明内容
根据本发明的实施方案，本文描述了稳定的有机硅氧烷涂料组合物，其固化时提供了透明、耐磨、耐化学品、低粘着和可水洗的防雾涂层。根据其他实施方案，提供了用本发明的涂料组合物涂覆的制品。本发明的其他实施方案包括制备该防雾涂料组合物的方法和用该防雾涂料组合物涂覆基底的方法。
根据一种实施方案，稳定的防雾涂料组合物包含水-有机溶剂混合物（aqueous-organicsolventmixture），该混合物包含非反应性阴离子表面活性剂、羧酸官能的化合物、和水解产物与部分缩合物的混合物。该水解产物与部分缩合物的混合物包含环氧基官能的烷氧基硅烷、四官能的烷氧基硅烷、具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物、和烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂。
根据另一实施方案，该涂料组合物进一步包含封端的异氰酸酯。
根据其他实施方案，所述水-有机溶剂混合物进一步包含以下至少之一：胶态二氧化硅或者以下化合物的水解产物和部分缩合物，该化合物选自：阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐、甲基三烷氧基硅烷、双-三烷氧基甲硅烷基官能的乙烷及它们的组合。
根据其他实施方案，制品包含用该稳定的防雾涂料组合物涂覆的透明基底。该制品进一步包含布置在透明基底和涂料组合物之间的底漆层。
根据本发明的另一实施方案，该稳定的防雾涂料组合物的制备方法包括使环氧基官能的烷氧基硅烷、四官能的烷氧基硅烷、具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物、烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂和羧酸官能的化合物在水-有机溶剂中反应，来形成包含水解产物和部分缩合物的混合物，以及将非反应性阴离子表面活性剂与该包含水解产物和部分缩合物的混合物混合。
根据其他实施方案，制备该涂料组合物的方法进一步包括将封端的异氰酸酯与该涂料组合物混合。此外，所述反应步骤进一步包括存在选自以下的化合物：阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐、甲基三烷氧基硅烷、双-三烷氧基甲硅烷基官能的乙烷、胶态二氧化硅及它们的组合。并且，该涂料组合物的制备方法可以进一步包括通过使具有聚环氧乙烷链段的多元醇聚合物与异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷反应来制备具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物。另外，该方法可以进一步包括通过使异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷与季铵表面活性剂反应来制备该烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂，所述的季铵表面活性剂具有两个亲水性异氰酸酯-反应性官能团和具有至少大约18个碳原子的疏水性烃链。
根据本文所述的本发明的其他实施方案，用该稳定的防雾涂料组合物涂覆基底的方法包括将该涂料组合物施涂到透明基底的至少一个表面上，并且使位于该基底的所述至少一个表面上的该涂料组合物固化。该方法还可以进一步包括将该涂料组合物直接施涂到基底的至少一个表面上。可选择地，该方法可以进一步包括将底漆施涂到基底的至少一个表面上，并且在将所述涂料组合物施涂到该底漆上之前空气干燥或者至少部分固化该底漆。
具体实施方式
除非另有指示，否则本文使用的全部的技术和科技术语具有与本发明所属技术领域的技术人员通常所理解的相同的含义。本文的发明说明书中所用的术语仅仅是用于描述具体的实施方案，并不意于限制本发明。本发明可以体现为不同的形式，并且提及本申请具体的实施方案时不应当解释为将本发明限制到本文所述的实施方案。而是，这些实施方案提供用来透彻和完全地公开本发明。
用在本发明的说明书和附加的权利要求中时，单数形式“a（一个）”、“an（一种）”和“the（该）”意图也涵盖复数形式，除非上下文另有明确指示。
除非另有指示(例如使用术语“恰好(是)”)，否则说明书和权利要求中表示数量、性质例如分子量、反应条件等的全部数字应当理解为在全部情况中均被术语“大约”所修饰。因此，除非另有指示，否则下面的说明书和权利要求中所给出的用数值表示的性质是近似值，其可取决于试图在本发明的实施方案中获得的所期望的性能而变化。
本文所述的有机硅氧烷涂料组合物是稳定的，并且在固化时提供了透明的、耐磨、耐化学品性、低粘着和可水洗的防雾涂层。该涂料组合物是稳定的，因为它们能够在将该涂料组合物施涂到基底或者开始固化之前制备并存储一段时间，例如数周或者数月。虽然本文所述的涂料组合物表现出这样的稳定性，但是该涂料组合物在固化形成涂层之前不需要老化或者存储。
由本发明的涂料组合物所形成的防雾涂层的透明度在本文中通过位于基底上的涂层的百分比雾度（percenthaze）来说明，其是光透射通过已涂覆基底所产生的散射光量的量化。用于本文所述的测量的仪器在下文更详细地描述。大于或者等于大约1.0%的雾度在涂层表面上是可见的。由本文所述的涂料组合物所形成的防雾涂层的雾度小于或者等于大约1.0%。
防雾性能是通过各种防雾测试技术来说明的。一种技术是使经涂覆的基底经受“烧杯测试”。作为本文使用的，“烧杯测试”指的是这样的测试，在其中将经涂覆的基底置于含有50℃水的烧杯上方的标准高度处，并且使处于这个位置上的经涂覆的基底曝露于来自50℃水的水蒸汽一段时间。如果在这一段时间内在该经涂覆的基底上没有出现雾，则这表明该涂层是防雾的。否则，如果雾最终出现于该经涂覆的基底上，则雾出现所花费的时间就提供了对于涂层防雾性的定量度量。
为了显示该涂料组合物的防雾性能的恢复力，例如为了显示该涂层的水洗能力，在涂层已经过处理或者经受其他测试之前和之后，使用烧杯测试。例如，在对经涂覆的基底进行任何其他处理之前，使用烧杯测试来显示经涂覆的基底的防雾性，其在下文称作“初始防雾测试”。由本发明的涂料组合物形成的防雾涂层在该初始防雾测试过程中保持透明。
烧杯测试也用于显示将该经涂覆的基底浸泡在室温水中1小时，随后进行12小时的干燥和恢复期之后的防雾性，在本文中称作“室温水浸泡防雾测试”。这个室温水浸泡防雾测试方法是基于EN166/EN168防雾测试方法，其使用烧杯测试来确定经涂覆的基底已经在室温水中浸泡1小时并干燥12小时时间之后，再曝露于水蒸汽时，该经涂覆的基底能够保持透明多长时间。由本发明的涂料组合物所形成的防雾涂层保持透明至少大约6秒至大约3分钟。通常，对于由本发明的涂料组合物所形成的涂层来说，在烧杯测试过程中，在该经涂覆的基底首次曝露于水蒸汽之后，在不到3分钟内即由于延长的水蒸汽曝露而在整个涂层上形成连续的水膜。在这个连续的水膜在涂层上形成之后，该涂层不会再结雾（fog-up），因为水将在整个水膜上铺开，从而不会形成导致雾状外观的小水滴。由本发明的涂料组合物形成的涂层在室温水浸泡之后保持防雾性能的能力证实了该涂层能够经受住大量或者延长的水曝露或者至少是可恢复的，并且在本文中也称作“可水洗”涂层。
此外，该烧杯测试也在本文中用于显示经受比室温水浸泡防雾测试更苛刻的水处理的涂层的防雾性能。更苛刻的水处理包括将该经涂覆的基底浸泡在沸水中1小时，随后是冷却和干燥期。然后用烧杯测试来测试这个冷却和干燥的经涂覆基底的防雾性能。这个防雾测试在本文中称作“沸水浸泡防雾测试”。由本文所述的某些实施方案的涂料组合物所形成的防雾涂层在至少5秒至大约3分钟保持透明，其如上所述，通常位于在烧杯测试过程中由于曝露于水蒸汽而在整个涂层上形成连续水膜的时间点之后，并因此防止了在经涂覆的基底上结雾。在沸水浸泡1小时后保持防雾性能的能力证实了由本发明的某些实施方案的涂料组合物所形成的涂层的水洗能力的提升。
用于说明由本文所述的组合物形成的涂层的防雾性能的更加定性的测试是“呼吸测试”。将该经涂覆的基底置于距离测试者嘴部大约1-3英寸处。该测试者以试图使该基底结雾的方式有意识地呼吸到该涂覆基底上。由本文所述的涂料组合物形成的涂层在该呼吸测试过程中保持透明，并且没有结雾。
由本文所述的涂料组合物形成的防雾涂层的抗磨性能是通过测量雾度增加（hazegain）来验证的，如下面更详细的描述那样，它是用防雾涂料涂覆的基底经受由落砂引起的磨损之前和之后，该经涂覆的基底的百分比雾度的算术差值。由本文所述的防雾涂料组合物所形成的涂层测量的雾度增加是大约3.0%至大约15.0%。
由本发明的涂料组合物所形成的防雾有机硅氧烷硬涂层在曝露于与涂层接触时会侵蚀该涂层的化学品时也具有耐受性。这种耐化学品性是如下来证实的：在分别将甲乙酮和甲苯的液滴置于固化的涂层上之外，还分别用甲乙酮和异丙醇中的每一者来擦拭固化的涂层。当这些化学品擦拭或者作为液滴置于涂层上时，由本发明的涂料组合物形成的涂层耐受这些化学品的侵蚀。
由本文所述的涂料组合物所形成的防雾涂层的低粘着性能是通过用棉纱擦拭所述涂层来验证的。作为本文使用的，“低粘着”是指与具有发粘触感的涂层相比，所述涂层的光滑感或者洁净感。通过用棉纱擦拭所述涂层，与具有粗糙或者更粘着表面的涂层相比，具有光滑的、低粘着表面的涂层会积聚更少的棉纱残留物。根据这个测试，由本文所述的涂料组合物形成的涂层被认为具有光滑的低粘着表面。
上述性能来源于本发明的涂料组合物。根据一种实施方案，稳定的有机硅氧烷涂料组合物，其在固化时提供了透明、耐磨、耐化学品、低粘着和可水洗的防雾涂层，包含有水-有机溶剂混合物，该混合物包含非反应性阴离子表面活性剂、羧酸官能的化合物、以及环氧基官能的烷氧基硅烷、四官能的烷氧基硅烷、具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物、和烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂的水解产物和部分缩合物的混合物。
在适当的条件下，当烷氧基硅烷和烷氧基甲硅烷基化合物与水-有机溶剂合并时，发生水解反应导致烷氧基硅烷和烷氧基甲硅烷基官能的化合物的部分或者完全水解的物质。所形成的完全或者部分水解的烷氧基硅烷和烷氧基甲硅烷基化合物中的至少一些在部分缩合反应中结合形成有机硅氧烷低聚物的涂料组合物。形成有机硅氧烷低聚物的反应是通过控制温度、pH、溶剂和水含量、溶剂类型、催化剂的使用等来控制的。当固化时，本发明的涂料组合物形成了防雾有机硅氧烷聚合物涂层，其对于水洗或者水浸泡是可恢复的，即是可水洗的。
根据本发明的实施方案，适用于本文所述的防雾涂料组合物中的环氧基官能的硅烷由式R1 xSi(OR2)4-x表示，其中x是1、2或者3的整数；其中R1选自H、烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、烷基醚基团，其中当R1不是H时，R1包含1至大约10个碳原子，其中R1具有至少1个环氧基官能团；其中R2选自H、含有1至大约5个碳原子的烷基、乙酰基和-Si(OR3)3-yR4 y基团，其中y是0、1、2或者3的整数；其中R3选自H、含有1至大约5个碳原子的烷基、乙酰基和-Si(OR3)3-yR4 y基团；和其中R4选自H、烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基和烷基醚基团，其中当R4不是H时，R4包含1至大约10个碳原子。
合适的环氧基官能的烷氧基硅烷的例子包括但不限于环氧丙氧甲基三甲氧基硅烷，3-环氧丙氧丙基三羟基硅烷，3-环氧丙氧丙基二甲基羟基硅烷，3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，3-环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷，3-环氧丙氧丙基二甲氧基甲基硅烷，3-环氧丙氧丙基二甲基甲氧基硅烷，3-环氧丙氧丙基三丁氧基硅烷，1,3-双(环氧丙氧丙基)四甲基二硅氧烷，1,3-双(环氧丙氧丙基)四甲氧基二硅氧烷，1,3-双(环氧丙氧丙基)-1,3-二甲基-1,3-二甲氧基二硅氧烷，2,3-环氧丙基三甲氧基硅烷，3,4-环氧丁基三甲氧基硅烷，6,7-环氧庚基三甲氧基硅烷，9,10-环氧癸基三甲氧基硅烷，1,3-双(2,3-环氧丙基)四甲氧基二硅氧烷，1,3-双(6,7-环氧-庚基)四甲氧基二硅氧烷，2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷等。3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷是用于本文的涂料组合物的优选的环氧基官能的硅烷。
用于本文所述的防雾涂料组合物的这种实施方案中的四官能的烷氧基硅烷由式Si(OR5)4表示，其中R5选自H、1至大约5个碳原子的烷基、含有1至大约5个碳原子的烷基醚基团、-Si(OR6)3基团；和其中R6选自H、含有1至大约5个碳原子的烷基、含有1至大约5个碳原子的烷基醚基团、和-Si(OR6)3基团。
适用于本文所述的防雾涂料组合物中的基于式Si(OR5)4的四官能的烷氧基硅烷的例子包括但不限于原硅酸四甲酯，原硅酸四乙酯，原硅酸四丙酯，原硅酸四异丙酯，原硅酸四丁酯，原硅酸四异丁酯，四(甲氧基乙氧基)硅烷，四(甲氧基丙氧基)硅烷，四(乙氧基乙氧基)硅烷，四(甲氧基乙氧基乙氧基)硅烷，三甲氧基乙氧基硅烷，二甲氧基二乙氧基硅烷，三乙氧基甲氧基硅烷，聚(二甲氧基硅氧烷)，聚(二乙氧基硅氧烷)，聚(二甲氧基-二乙氧基硅氧烷)，四(三甲氧基甲硅烷氧基)硅烷，四(三乙氧基甲硅烷氧基)硅烷等。用于本发明防雾涂料组合物中优选的四官能的烷氧基硅烷包括原硅酸四乙酯。
根据本发明实施方案的防雾涂料组合物包含具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物。聚环氧乙烷是亲水性的，并且能够加入到聚合物涂料组合物中，通过改变涂层的亲水性来作为改善由这样的化合物形成的涂层的防雾性能的方式。所以，该烷氧基官能的化合物的亲水性聚环氧乙烷链段通过这种防雾涂料组合物的水解和缩合反应而引入到该有机硅氧烷聚合物中，并且这些亲水性链段的引入改善了固化的有机硅氧烷聚合物涂层的防雾性。
用于本文所述的防雾涂料组合物中的具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物具有至少一个烷氧基甲硅烷基官能团。具有聚环氧乙烷链段的合适的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物的例子是双(3-三烷氧基甲硅烷基丙基)聚环氧乙烷，例如双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)聚环氧乙烷和双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)聚环氧乙烷，和[羟基(聚氧乙烯)丙基]三烷氧基硅烷，例如[羟基(聚氧乙烯)丙基]三乙氧基硅烷和[羟基(聚氧乙烯)丙基]-三甲氧基硅烷。
具有聚环氧乙烷链段的合适的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物的其他例子包括异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷与具有聚环氧乙烷链段的多元醇聚合物的反应产物。这样的多元醇聚合物包括具有聚环氧乙烷链段的二元醇聚合物、具有聚环氧乙烷链段的三元醇聚合物及它们的组合。多元醇聚合物另外的例子包括烷氧基化的聚醚多元醇，其具有聚环氧乙烷链段或者聚环氧乙烷链段与聚环氧丙烷链段的组合。更具体地，合适的多元醇聚合物的例子包括聚乙二醇、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷共聚物二醇或者三醇、三羟甲基丙烷单乙氧基化甲醚、和聚环氧乙烷和聚环氧丙烷嵌段共聚物二醇。优选聚乙二醇或者聚环氧乙烷和聚环氧丙烷共聚物三醇在本文中用作多元醇聚合物，来形成具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物。
适用于形成该具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物的异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷的例子由式R7Si(OR8)3表示，其中R7选自含有1至大约6个碳原子的异氰酸基官能的烷基和含有1至大约6个碳原子的异氰酸基官能的烷基醚基团；和其中R8选自含有1至大约3个碳原子的烷基、含有1至大约3个碳原子的烷基醚基团、和-Si(OR8)3基团。合适的异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷的例子包括3-异氰酸丙酯基三乙氧基硅烷，3-异氰酸丙酯基三甲氧基硅烷，2-异氰酸乙酯基三甲氧基硅烷，2-异氰酸乙酯基三乙氧基硅烷，3-异氰酸丙酯基甲基二甲氧基硅烷，2-异氰酸乙酯基甲基二甲氧基硅烷，3-异氰酸丙酯基甲基二乙氧基硅烷，2-异氰酸乙酯基甲基二乙氧基硅烷，4-异氰酸丁酯基三甲氧基硅烷，4-异氰酸丁酯基三乙氧基硅烷，5-异氰酸戊酯基三甲氧基硅烷，5-异氰酸戊酯基三乙氧基硅烷，6-异氰酸己酯基三甲氧基硅烷，6-异氰酸己酯基三乙氧基硅烷等，优选3-异氰酸丙酯基三乙氧基硅烷。
异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷与具有聚环氧乙烷链段的多元醇聚合物的反应产物包括具有未反应的羟基官能团的化合物以及具有完全反应的羟基官能团的化合物。具有未反应的羟基官能团的反应产物化合物是通过使异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷和多元醇反应使得该多元醇的羟基官能团相对于该异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷的异氰酸烷基酯基官能团过量来提供的。因此，该反应产物是在异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷的异氰酸烷基酯基官能团与多元醇聚合物的羟基官能团的摩尔比为大约1：3至大约1：1的情况下形成的。
本发明实施方案的防雾涂料组合物包括烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂，其也对本文所述的涂料组合物的防雾性能作出了贡献。合适的烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂的例子包括烷氧基甲硅烷基官能的铵盐，例如N-三烷氧基甲硅烷基烷基-N,N,N-三烷基氯化铵，N-三烷氧基甲硅烷基烷基-N,N,N-三烷基溴化铵和N-三烷氧基甲硅烷基烷基-N,N,N-三烷基乙酸铵。这样的铵盐的具体的、非限定性的例子包括N-三甲氧基甲硅烷基丙基-N,N,N-三-正丁基溴化铵的50%甲醇溶液。
合适的烷氧基甲硅烷基阳离子表面活性剂其他的例子包括本文所述的异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷与季铵、鏻或者锍表面活性剂的反应产物，所述表面活性剂具有两个亲水性异氰酸酯-反应性官能团和长烃链的疏水性尾部。本文提及的，“异氰酸酯-反应性官能团”是这样的官能团，其具有容易与异氰酸酯官能团反应的活性氢，例如羟基官能团、羧基官能团或者胺官能团。存在于这种表面活性剂上的两个异氰酸酯-反应性亲水性官能团各自包含羟基封端的烷氧基化的链，优选羟乙基官能团链，其对于这种表面活性剂的亲水性作出了贡献。长链疏水性烃尾部通常具有至少16个碳原子，并且包括酰氨基官能团。优选该长链疏水性尾部具有至少大约18个碳原子且包括硬脂酰胺或者硬脂酰胺基丙基官能团。这样的季化阳离子表面活性剂的具体例子包括具有硬脂酰胺或者硬脂酰胺基丙基官能团的双(聚羟乙基)季铵表面活性剂或者N,N-双(2-羟乙基)-正-(3-十二烷氧基-2-羟丙基)甲基硫酸铵。
根据这种实施方案，优选的烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂包含本文所述的异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷与本文所述的季铵表面活性剂的反应产物，该季铵表面活性剂具有两个亲水性异氰酸酯-反应性官能团和具有至少大约18个碳原子的疏水性烃链，在其中所述两个亲水性异氰酸酯-反应性官能团包含羟乙基官能团且该疏水性烃链包含硬脂酰胺或者硬脂酰胺基丙基官能团。
本文所述的涂料组合物包含大于0至大约50%固体重量，优选大约1至大约20%固体重量的量的烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂。
根据本发明的实施方案，该防雾涂料组合物包含非反应性阴离子表面活性剂。这种非反应性表面活性剂是在形成所述有机硅氧烷低聚物的水解和缩合反应过程中或之后加入到该涂料组合物中的。但是，该非反应性阴离子表面活性剂并未共价键合到涂料组合物的有机硅氧烷低聚物和固化涂层的有机硅氧烷聚合物上。相反，这种表面活性剂与涂层的聚合物结构物理地缔合。合适的非反应性阴离子表面活性剂的例子是二辛基磺基琥珀酸钠，双十三烷基磺基琥珀酸钠，二己基磺基琥珀酸钠，二环己基磺基琥珀酸钠，二戊基磺基琥珀酸钠，二异丁基磺基琥珀酸钠和烷基胺-胍聚氧乙醇。非反应性阴离子表面活性剂任何前述的例子也用于在合适的溶剂中稀释的防雾涂料组合物中。本文所述的涂料组合物所用的优选的非反应性阴离子表面活性剂是二辛基磺基琥珀酸钠。
本文所述的涂料组合物包含大于0至大约20%固体重量，优选大约1至大约10%固体重量的量的非反应性阴离子表面活性剂。
烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂、具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物、和非反应性阴离子表面活性剂各自改变了涂料的亲水性和疏水性，从而改善了润湿性，进而改善了涂层表面的防雾涂层性能。不像作为水解产物和部分缩合物的混合物的一部分的所述烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂和具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物是化学结合到上述有机硅氧烷聚合物的结构中的，所述非反应性阴离子表面活性剂不与该有机硅氧烷聚合物发生化学反应。但是，本文所述的非反应性阴离子表面活性剂在对固化涂层水洗或者水浸泡之后不会洗掉或者沥出。不打算受限于任何理论，本发明人认为这种非反应性阴离子表面活性剂不会洗掉或者沥出是因为该非反应性阴离子表面活性剂与烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂形成了离子关系，并且这种离子关系有助于将该非反应性表面活性剂保持在固化的有机硅氧烷涂层的聚合物结构内，甚至在通过水浸泡或者清洗而反复或者长时间曝露于水时也是如此。
同样根据本发明的实施方案，本文所述的涂料组合物包含羧酸官能的化合物。羧酸官能的化合物的例子由式R9(COOR10)x表示，其中x是1、2、3或者4的整数；和其中R9选自H、烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、官能化的芳基、和烷基醚基团，其中当R9不是H且R9不是官能化的芳基时，R9包含1至大约10个碳原子；和其中R10选自H、甲酰基、羰基和酰基，其中该酰基可以是被烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、官能化的芳基、和烷基醚基团官能化的，并且进一步地，其中该烷基、官能化的烷基、亚烷基、芳基、官能化的芳基、和烷基醚基团中的每个各自包含1至大约10个碳原子。
适用于该防雾涂料组合物的羧酸官能的化合物具体的例子包括多官能的羧酸例如苹果酸；乌头酸(顺式，反式)；衣康酸；琥珀酸；丙二酸；戊二酸；己二酸；庚二酸；辛二酸；壬二酸；癸二酸；环己基琥珀酸；1,3,5-苯三甲酸；1,2,4,5-苯四甲酸；1,4-环己二甲酸；1,3-环己二甲酸；1,1-环己二乙酸；1,3-环己二甲酸；1,1-环己二乙酸；1,3-环己二乙酸；1,3,5-环己烷三甲酸；不饱和的二元酸例如富马酸和马来酸；及它们的组合。
适用于防雾涂料组合物的羧酸官能的化合物的其他具体的例子包括单官能的羧酸例如乙酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲酸、丙酸、丁酸及它们的组合。
用于本发明的防雾涂料组合物的羧酸官能的化合物还包括上述羧酸的酸酐。例如下列酸酐适于该防雾涂料组合物：乙酸酐；丙酸酐；丙烯酸酐；甲基丙烯酸酐；上述二元酸的环酸酐，例如琥珀酸酐、衣康酸酐、戊二酸酐、苯三酸酐、焦苯三酐、邻苯二甲酸酐、马来酸酐；及它们的组合。
适用于本文所述的防雾涂料组合物的其他羧酸官能的化合物包括多官能的羧酸的烷氧基硅烷，单官能的羧酸的烷氧基硅烷、和上述酸酐的烷氧基硅烷，例如3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基琥珀酸酐。
用于本文所述的涂料组合物的羧酸官能的化合物还包括任意前述羧酸官能的化合物的组合。用于本文所述的涂料组合物的优选的羧酸官能的化合物是多官能的羧酸，和更具体地，该优选的羧酸官能的化合物是衣康酸。
根据本发明涂料组合物的其他实施方案，使用甲基三烷氧基硅烷来代替四官能的烷氧基硅烷，或者任选地在四官能的烷氧基硅烷之外，引入到本发明的涂料组合物中。四官能的烷氧基硅烷优于甲基三烷氧基硅烷，这是因为与四官能的烷氧基硅烷相比，甲基三烷氧基硅烷的甲基官能团赋予所述化合物相对更低的亲水性。合适的甲基三烷氧基硅烷由式CH3Si(OR11)3表示，其中R11是含有1至大约10个碳原子的烷基。上式所代表的这样的甲基三烷氧基硅烷的例子是甲基三甲氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，甲基三丙氧基硅烷，甲基三丁氧基硅烷，甲基三戊氧基硅烷，甲基三己氧基硅烷，甲基三庚氧基硅烷，甲基三辛氧基硅烷，甲基三壬氧基硅烷，和甲基三癸氧基硅烷，优选甲基三甲氧基硅烷。
根据本发明涂料组合物的其他实施方案，用式(R12O)3SiCH2CH2Si(OR12)3，其中R12是含有1至大约2个碳原子的烷基，表示的双-三烷氧基甲硅烷基官能的乙烷来代替本发明涂料组合物中的四官能的烷氧基硅烷，或者任选地在四官能的烷氧基硅烷之外引入到该涂料组合物中。根据这种实施方案使用的合适的双-三烷氧基甲硅烷基官能的乙烷的例子包括1,2-双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷和1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷。
根据另外一种实施方案，为了改善涂料的防雾性能，任选地将阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐加入到该涂料组合物中。阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐的添加通过改善对于苛刻的水处理的防雾性能恢复力，而改善了这种涂层的防雾性。根据这种实施方案，包含这种阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐的涂料组合物在沸水浸泡测试的水蒸汽曝露的整个持续期间内保持透明。参见例如实施例4和实施例5A的类似的涂料组合物，其中涂料之间的主要差异是实施例5A的组合物不包括阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐。
这种实施方案的阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐在水解和缩合反应过程中反应在涂料组合物的有机硅氧烷低聚物上形成表面活性剂侧基，即侧链。本文所用的阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐包含上述异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷与阴离子表面活性剂的异氰酸酯-反应性官能的盐的反应产物。本文预期的阴离子表面活性剂的异氰酸酯-反应性官能的盐是阴离子表面活性剂的酸与含有一个异氰酸酯-反应性官能团如羟基官能团的碱之间的中和反应的产物，从而将羟基官能团的异氰酸酯-反应性官能度引入到由该中和反应所形成的盐中。根据这种实施方案，合适的表面活性剂的异氰酸酯-反应性阴离子盐包括烷基磺酸的活性氢胺盐，烷基苯磺酸的活性氢胺盐，氨基-醇的磺酸盐，特别是具有烷基链且该链中具有至少大约16个碳原子的磺酸盐。前述合适的表面活性剂的异氰酸酯-反应性阴离子盐也用在与有机溶剂的溶液中，来形成本发明的涂料组合物。优选的盐的具体例子包括十二烷基苯磺酸与2-二甲基胺-2-甲基丙-1-醇的盐的50%二甲苯溶液。
根据另一实施方案，本文所述的涂料组合物任选地包含金属氧化物溶胶。该金属氧化物溶胶是含水胶体或者有机溶剂胶体，其中金属氧化物微粒物质形成溶胶的固体相。金属氧化物微粒物质的例子包括二氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化锑、氧化铁、氧化铅、氧化铋、二氧化硅和氧化铝，优选二氧化硅。用于本文所述的涂料组合物的优选的金属氧化物溶胶包括胶态二氧化硅。
因为该胶态二氧化硅的表面包括表面键合的羟基，因此胶态二氧化硅被认为是反应性材料，其能够与能与羟基官能团反应的其它材料反应。所以，如本文预期的，将胶态二氧化硅作为反应性材料加入到根据本发明这种实施方案的涂料组合物中。该胶态二氧化硅对涂料组合物是有益的，因为它改善了涂层的耐磨性并且还降低了固化时的收缩，而收缩会导致固化涂层的破裂或者附着失效。
根据另外一种实施方案，本文所述的防雾涂料组合物包含水-有机溶剂混合物，该混合物包含非反应性阴离子表面活性剂；羧酸官能的化合物；环氧基官能的烷氧基硅烷、四官能的烷氧基硅烷、具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物、烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂的水解产物和部分缩合物的混合物；以及以下至少之一：胶态二氧化硅或者以下化合物的水解产物和部分缩合物，该化合物选自：阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐、甲基三烷氧基硅烷、双-三烷氧基甲硅烷基官能的乙烷及它们的组合。
根据另外一种实施方案，本文所述的涂料组合物任选地包含封端的异氰酸酯。该封端的异氰酸酯是在用于形成所述涂料组合物的烷氧基硅烷和烷氧基甲硅烷基官能的化合物的水解和缩合反应之后加入到该涂料组合物中的。合适的封端的异氰酸酯的例子包括封端的脂肪族多异氰酸酯例如封端的六亚甲基二异氰酸酯；封端的异佛尔酮二异氰酸酯；封端的环己基二异氰酸酯，例如1,4-环己基二异氰酸酯；封端的二环己基甲烷二异氰酸酯，例如4,4`-二异氰酸基-二环己基甲烷；衍生自前述二异氰酸酯的封端的异氰酸酯，例如封端的六亚甲基二异氰酸酯缩二脲或者封端的六亚甲基二异氰酸酯三聚体；及它们的组合。用于封端该异氰酸酯的合适的封端剂包括活性-甲基-类型，内酰胺-类型，醇-类型，肟-类型和酚-类型的封端剂。封端剂的非限定性的例子包括二甲基吡唑(DMP)，即3,5-二甲基吡唑；甲乙西托肟(methylethylcetoxime)(MEKO)；丙二酸二乙酯(DEM)；等等。
合适的封端的异氰酸酯具体的例子包括Desmodur?BL3175A，Desmodur?BL3272，Desmodur?BL3370，TrixeneBI7960，TrixeneBI7961，TrixeneBI7982和TrixeneBI7984，它们分别是基于六亚甲基二异氰酸酯的封端的异氰酸酯。合适的封端的异氰酸酯其他具体的例子包括Desmodur?BL4265和TrixeneBI7950，它们分别是基于异佛尔酮二异氰酸酯的封端的异氰酸酯。基于六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯二者的封端的异氰酸酯具体的例子是Desmodur?BL3475。Desmodur?品牌的封端的异氰酸酯市售自BayerMaterialscienceLLCofPittsburgh，PA。Trixene封端的异氰酸酯市售自英国的BaxendenChemicalsLtd.。所述涂料组合物包含0至大约10%固体重量的量的封端的异氰酸酯。
本发明涂料组合物的水-有机溶剂混合物的溶剂包含水和与上述涂料组合物的组分相容的任何有机溶剂或者有机溶剂的组合。水在溶剂中的存在量足以水解所述涂料组合物中存在的可水解组分，例如存在于该涂料组合物中的任何环氧基官能的烷氧基硅烷，四官能的烷氧基硅烷，具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物，烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂，甲基三烷氧基硅烷，双-三烷氧基甲硅烷基官能的乙烷，和阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐。
该水-有机溶剂中的有机溶剂部分包括醇、醚、二醇、二醇醚、酮、酯及它们的组合。合适的醇的例子由式R13OH表示，其中R13是含有1至大约10个碳原子的烷基。合适的二醇、醚和二醇醚由式R14-(OR15)x-OR16表示，其中x是0、1、2、3或者4的整数；其中R14选自H和含有1至大约10个碳原子的烷基；其中R15是含有1至大约10个碳原子的亚烷基；和其中R16选自H和含有1至大约10个碳原子的烷基。上式所代表的二醇、醚和二醇醚的例子包括二正丁醚，乙二醇二甲醚，丙二醇二甲醚，丙二醇单甲醚，二丙二醇单甲醚，三丙二醇单甲醚，二丙二醇二甲醚，三丙二醇二甲醚，乙二醇单丁醚，二甘醇单丁醚，乙二醇二丁醚，乙二醇单甲醚，二甘醇单乙醚，二甘醇二甲醚，乙二醇单乙醚，乙二醇二乙醚，乙二醇，二甘醇，三甘醇，丙二醇，二丙二醇，三丙二醇，丁二醇，二丁二醇，三丁二醇及它们的组合。除了上述之外，环醚例如四氢呋喃和二噁烷是用于该水-有机溶剂混合物的合适的醚。作为本文所述的水-有机溶剂的有机溶剂部分，优选地包含丙二醇单甲醚。
水解和缩合催化剂任选地用于制备本文所述的涂料组合物，虽然这些类型催化剂的使用会影响防雾涂料组合物的性能如存储稳定性，或者由这些涂料形成的防雾涂层的性能如附着性、抗裂性、耐磨性等。合适的水解催化剂的例子包括无机酸例如盐酸或者硝酸。合适的缩合催化剂的例子包括乙酰基丙酮酸金属盐，二酰胺，咪唑，胺，铵盐，有机磺酸和它们的胺盐，羧酸的碱金属盐，碱金属氢氧化物，和氟化物盐。
催化剂还任选地用于制备本文所述的烷氧基甲硅烷基官能的化合物。适用于本文的催化剂是这样的催化剂，其适于形成氨基甲酸酯链接的反应，即在形成烷氧基甲硅烷基官能的化合物的反应中所存在的异氰酸酯官能团和异氰酸酯-反应性官能团之间的反应。这样的催化剂的例子包括金属羧酸盐(即羧酸的金属盐)，例如乙基己酸锡(II)，二月桂酸二丁基锡和双(辛基马来酸)二丁基锡。
任选地将有效量的流平剂或者流动控制剂混入到本文所述的涂料组合物中，来使所述组合物更均匀地铺展或者平铺到基底表面上并提供与基底的基本均匀的接触。流平剂或者流动控制剂的量可以宽范围变化，但是用量足以为涂料组合物提供大约10ppm至大约5000ppm的流平剂或者流动控制剂。可以使用任何常规的市售流平剂或者流动控制剂，只要它与涂料组合物和基底相容，不会对涂料组合物的防雾性能产生不利影响，能够使涂料组合物平铺到基底上，并且提高涂料组合物和基底之间的润湿性。这样的流动控制剂非限定性的例子包括聚醚、聚硅氧烷或者含氟表面活性剂。
本文所述的防雾涂料组合物可以任何合适的方式施涂到基底上。该防雾涂料组合物可直接施涂到基底上，间接施涂到基底上，例如施涂到已涂覆底漆的基底表面上。例如将本发明的组合物通过常规方法施涂到固体基底上，例如流涂、喷涂、帘涂、浸涂、旋涂、辊涂等，来在基底上形成连续的表面膜。
将本文所述的涂料组合物施涂到各种基底上，包括但不限于各种应用中所用的塑料或者玻璃，例如用于以下的塑料或者玻璃：光学透镜；护目镜；面罩；头盔面板；汽车挡风玻璃；汽车头灯罩；汽车仪器仪表和仪表罩；温室壁和天花板；用于温差之间的塑料或者玻璃例如冷冻食品显示门；等等。合适的基底包括已涂覆底漆的基底和未涂覆底漆的基底。优选的基底的例子包括透明塑料如聚碳酸酯，丙烯酸树脂，聚氯乙烯，聚双烯丙基碳酸酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚氨酯，聚硫氨酯和聚萘二甲酸乙二醇酯。其他合适的基底包括各种聚烯烃，氟化聚合物，金属和玻璃，例如苏打-石灰玻璃，硼硅酸盐玻璃，丙烯酸玻璃以及其他类型玻璃。该基底任选地具有施涂到任何未涂覆表面上的底漆、粘合剂或者黏胶。
根据另外一种实施方案，提供了制品。该制品包含涂覆有稳定的涂料组合物的透明基底，该稳定的涂料组合物当施涂到基底上并固化时，提供了透明、耐磨、耐化学品、低粘着和可水洗的防雾涂层。该涂料组合物包括根据本文所述的涂料组合物的有机硅氧烷涂料组合物。另外，该制品进一步包含位于基底和涂料组合物之间的底漆层。
根据另外一种实施方案，提供了制备本文所述的稳定的防雾涂料组合物的方法。制备涂料组合物，其在固化时提供透明、耐磨、耐化学品、低粘着和可水洗的防雾涂层，的方法包括使环氧基官能的烷氧基硅烷、四官能的烷氧基硅烷、具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物、烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂和羧酸官能的化合物在水-有机溶剂中反应，以形成包含水解产物和部分缩合物的混合物。该方法包括将非反应性阴离子表面活性剂与所形成的包含水解产物和部分缩合物的混合物混合，以形成所述涂料组合物。另外，该方法进一步包括将封端的异氰酸酯与涂料组合物混合。此外，根据这种方法的反应步骤进一步包括存在着选自下面的化合物：阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐、甲基三烷氧基硅烷、双-三烷氧基甲硅烷基官能的乙烷、胶态二氧化硅及它们的组合。
根据这种实施方案，该方法可以进一步包括通过使具有聚环氧乙烷链段的多元醇聚合物与异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷反应，来制备具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物，其中该异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷的异氰酸烷基酯基官能团与多元醇聚合物的羟基官能团以大约1：3至大约1：1的异氰酸烷基酯基官能团与羟基官能团的摩尔比存在。根据这种实施方案的制备防雾涂料组合物的方法还可以进一步包括通过使异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷与季铵表面活性剂反应，来制备烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂，该季铵表面活性剂具有两个亲水性异氰酸酯-反应性官能团和具有至少大约18个碳原子的疏水性烃链，其中所述的两个亲水性异氰酸酯-反应性官能团包含羟乙基官能团且所述的疏水性烃链包含硬脂酰胺或者硬脂酰胺基丙基官能团。
根据另外一种实施方案，提供了涂覆透明基底的方法。用稳定的涂料组合物，其在固化时提供了透明、耐磨、耐化学品、低粘着和可水洗的防雾涂层，涂覆透明基底的方法包括将根据本文所述的涂料组合物的有机硅氧烷涂料组合物施涂到透明基底的至少一个表面上，并且使位于基底的所述至少一个表面上的该涂料组合物固化。该涂料组合物是通过流涂、喷涂、帘涂、浸涂、旋涂或者辊涂来施涂的。固化步骤在大约80℃至大约200℃的温度进行大约15分钟至大约8小时的时间，优选在大约100℃至大约150℃的温度进行大约30分钟至大约4小时的时间。该方法进一步包括将涂料组合物直接施涂到基底的至少一个表面上。可选择地，该方法进一步包括将底漆施涂到基底的所述至少一个表面上，并且空气干燥或者至少部分固化该底漆，然后将涂料组合物施涂到该底漆上。
下面的分析测试方法和实施例仅仅是为了说明的目的，并不意于限制本发明的范围，本发明的范围在附加的权利要求中限定的。
分析测试方法
在下面详细描述了用于量化本发明的某些要素，包括但不限于本文给出的实施例，的参数和数值：
所用基底：
除非在下面的实施例中另有指示，否则使用扁平的聚碳酸酯或者聚碳酸酯透镜，其涂覆有市售底漆CP-620聚氨酯底漆(获自SDCTechnologies，Inc.ofIrvine，CA)。
涂料组合物向基底的施涂：
对于本文所述的每个实施例，将多个带有底漆的聚碳酸酯基底用涂料组合物流涂或者在涂料组合物中浸涂(浸涂速度是10英寸/分钟的牵引速率)。除非另有指示，否则对于每个实施例来说，所用涂料组合物在施涂到基底之前不进行老化。将每个经流涂或者浸涂的基底干燥30分钟，然后在特定温度热处理特定量的时间来固化，产生经涂覆的聚碳酸酯基底。在每个实施例中将不同的经涂覆的基底用于不同类型的测试，即将一个经涂覆的基底用于附着性测试，将另一经涂覆的基底用于室温水浸泡防雾测试。
涂层厚度测量：
经涂覆的聚碳酸酯基底的涂层厚度测量使用具有接触级的F-20膜测量装置来测量，该装置获自Filmetrics，Inc.ofSanDiego，CA。实施例中所报告的涂层厚度是每个实施例的多个基底的涂层厚度的平均值。
附着性测试：
将经涂覆的基底在沸水中浸泡1小时。在冷却和干燥后，用剃刀刃在基底的涂层上划出十字线图案。然后将胶带施加到经涂覆基底的十字线区域上。在胶带施加之后，将该胶带从涂层上除去。将胶带的施加和除去重复三次。如果由于胶带重复的施加和除去而导致任何的涂层从基底上除去，则该涂料组合物没有通过所述测试。如果在胶带的重复施加和除去过程中没有涂层从基底上除去，则它们的涂料组合物通过了所述的测试。附着性测试所用的胶带是Scotch?牌胶带Scotch600，来自3MCompanyofSt.Paul，MN。
烧杯测试：
将经涂覆的基底置于含有50℃水的烧杯上方的标准高度处，并且使处于这个位置上的经涂覆的基底曝露于来自50℃水的水蒸汽至多3分钟。通常，对于由本发明的涂料组合物所形成的涂层来说，在这个测试过程中，在该经涂覆的基底首次曝露于水蒸汽之后，不到3分钟即由于曝露于水蒸汽而在整个涂覆基底上形成连续的水膜。在这个连续的水膜在涂层上形成之后，该涂层不会再结雾，因为水会在整个水膜上铺开，从而不会形成导致雾状外观的小水滴。如果在这个测试过程中在经涂覆的基底上出现了结雾，则记录该测试中在曝露于水蒸汽之后，在经涂覆的基底上出现结雾所消耗的时间。
初始防雾测试：
不对经涂覆的基底进行任何其他方式的处理或者改性，对该经涂覆的基底进行烧杯测试3分钟。如果该经涂覆的基底保持透明，即如果在此期间在经涂覆的基底上没有出现雾或霾，则该涂料组合物通过了初始防雾测试。否则，如果在经涂覆的基底上出现了雾或霾，则该涂料组合物没有通过初始防雾测试。
呼吸测试：
将经涂覆的基底置于距离测试者嘴部大约1-3英寸处。该测试者在经涂覆的基底上以有意使所述基底结雾的方式呼吸。如果在这个测试过程中在该经涂覆的基底上没有出现雾或霾，则该涂料组合物通过了呼吸测试。否则，如果在经涂覆的基底上出现了雾或霾，则该涂料组合物未通过这个测试。
室温水浸泡防雾测试：
将经涂覆的基底浸泡在室温水中1小时。使经涂覆的基底从该浸泡恢复和干燥12小时后，对经涂覆的基底进行烧杯测试。
沸水浸泡防雾测试：
将经涂覆的基底浸泡到沸水中1小时。在冷却和干燥后，对该经涂覆的基底进行烧杯测试。
初始雾度测试：
经涂覆的基底的百分比雾度是使用获自BYKGardnerUSAofColumbia，MD的Haze-GardPlus来测量。使用Haze-GardPlus的雾度测量是量化透射通过经涂覆的基底的光所产生的散射光量。初始百分比雾度是在涂料在基底上固化后不久，和以任何其他方式对经涂覆的基底进行改性或者处理之前测量的。雾度大于或者等于大约1.0%在经涂覆的基底表面上是可见的。相反，雾度小于或者等于大约1.0%在经涂覆的基底上是不可见的。
落砂之后的雾度测试：
将经涂覆的基底设置在获自PaulN.GardnerCompanyofPompanoBeach，FL的HP-1160Gardner落砂设备上。3kg的ASTM20-30沙子穿过HP-1160设备落到经涂覆的基底上。在用肥皂和水清洗该经涂覆的基底来除去残留的沙子并且干燥之后，在涂覆的聚碳酸酯基底上测量百分比雾度。初始百分比雾度与任何后续的百分比雾度读数之间的算术差值称作雾度增加。
化学品擦拭测试：
将经涂覆的基底分别用甲乙酮浸泡的布和异丙醇浸泡的布中的每个进行擦拭。未被化学品擦拭侵蚀例如软化、破裂、雾浊或者损失附着性的涂层通过了所述测试，而被化学品擦拭侵蚀的涂层没有通过所述测试。
化学品液滴测试：
使甲乙酮和甲苯的液滴分别与涂层表面接触30秒的时间。如果化学品在此期间没有侵蚀所述涂层，则该涂层通过了所述的液滴测试。
钢丝绒测试：
将经涂覆的基底在可再现的条件下用钢丝绒刮擦。在这个测试中，经涂覆的基底与钢丝绒(等级#0000)接触，在钢丝绒上施加100g重的负荷10个周期。测试机型号YT-520，获自台湾的YinTsungCo.，Ltd.。在该测试后，涂覆基底上1到2个刮痕被认为是优异的结果；3到5个刮痕被认为是良好的结果；大于5个刮痕被认为是差的结果。
粘着性测试：
将经涂覆的基底用棉纱擦拭。与具有不太光滑或者更粘表面的表面相比，具有光滑或者低粘着表面的涂层积聚了更少的棉纱残留物。因此，在用棉纱擦拭之后，如果棉纱在涂层上留下了明显的或者大量的棉纱残留物，则该涂层被认为是粘着的。如果在擦拭后基本上没有棉纱残留物留在经涂覆的基底上，则涂层被认为是“光滑的”。
实施例中所用的材料/缩写列表
AF-1140：防雾有机硅氧烷涂料组合物，其包含非反应性阴离子表面活性剂添加剂，市售自SDCTechnologies，Inc。
BL3175A：基于六亚甲基二异氰酸酯的封端的多异氰酸酯溶液(75%固体的芳烃100溶液)，作为Desmodur?BL3175A市售自Pittsburgh，PA的BayerMaterialScienceLLC。
CirrasolG-265：季铵表面活性剂，其具有两个羟乙基官能团和含有硬脂酰胺官能度的疏水性链，市售自UniquemaCo.ofChicago，IL。
CP-620：聚氨酯底漆组合物，市售自SDCTechnologies，Inc。
DMAMPDBS溶液：十二烷基苯磺酸的2-二甲基胺-2-甲基丙-1-醇盐的溶液(50%的二甲苯溶液)。
FC-171：含氟化学表面活性剂流动控制剂，作为FC-171FLUORAD品牌的含氟化学表面活性剂市售自3MCorporationofSt.Paul，MN。
GPTMS：3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷环氧基官能的硅烷。
N1034A：胶态二氧化硅，市售自Naperville，IL的NalcoChemicalCo.。
OT-75：二辛基磺基琥珀酸钠的非反应性阴离子表面活性剂盐溶液(75%的水-乙醇溶液)，市售自WoodlandPark，NJ的CytecIndustries，Inc.。
PGME：丙二醇甲基醚。
PEO/PPO三醇：聚环氧乙烷和聚环氧丙烷共聚物三醇，平均Mw是大约5000。这个共聚物三醇包含80%(wt)聚环氧乙烷和20%(wt)聚环氧丙烷。PEO/PPO三醇的市售例子是Poly-G?83-34，来自Norwalk，CT的ArchChemicals，Inc.。
SIH6188：[羟基(聚氧乙烯)丙基]三乙氧基硅烷溶液(50%的乙醇溶液)，市售自Morrisville，PA的Gelest，Inc.。
制备实施例中所用的烷氧基甲硅烷基官能的材料
预混料-1-制备具有聚环氧乙烷链段的完全甲硅烷基化的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物
将104g的3-异氰酸丙酯基三乙氧基硅烷与80.0g的聚乙二醇(Mw400)混合。将0.01g的二月桂酸二丁基锡加入到该混合物中。在氮气吹扫下，将该混合物加热到70℃，并且混合4小时。在反应结束后，冷却该混合物。制备了大约184g的预混料-1。
预混料-2-制备具有聚环氧乙烷链段的部分甲硅烷基化的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物
将35g的3-异氰酸丙酯基三乙氧基硅烷与330g的PEO/PPO三醇混合。将0.02g的二月桂酸二丁基锡加入该混合物中。在氮气吹扫下，将该混合物加热到70℃，并且混合4小时。在反应结束后，冷却该混合物。制备了大约395g的预混料-2。
预混料-3-制备烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂
将104g的3-异氰酸丙酯基三乙氧基硅烷与206g的CirrasolG-265混合。将0.02g的二月桂酸二丁基锡加入到该混合物中。在氮气吹扫下，将该混合物加热到70℃，并且混合4小时。在反应结束后，冷却该混合物。制备了大约310g的预混料-3。
预混料-4-制备阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐
将36g的3-异氰酸丙酯基三乙氧基硅烷与124g的DMAMPDBS溶液混合。将0.01g的二月桂酸二丁基锡加入该混合物中。在氮气吹扫下，将该混合物加热到70℃，并且混合4小时。在反应结束后，冷却该混合物。制备了大约160g的预混料-4。
实施例
实施例1-制备和测试防雾涂料组合物，该组合物包含具有聚环氧乙烷链段的完全甲硅烷基化的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物
实施例1A
将0.2g的衣康酸加入到26.9g的水中。在衣康酸溶解后，将15.3g的GPTMS缓慢加入到该混合物中。在混合30分钟后，将23.2g的PGME和1.9g的衣康酸加入到该混合物中。在该另外的衣康酸溶解后，将16.5g的预混料-1和1.0g的预混料-3和32.4g的原硅酸四乙酯缓慢加入到该混合物中。在搅拌过夜后，将3.0g的OT-75、和0.5g的10%(wt)的FC-171在PGME中的溶液加入到该混合物中。所形成的混合物是具有30重量%固体的有机硅氧烷聚合物涂料组合物。所形成的涂料组合物包含大约19.9%固体重量的聚环氧乙烷、大约1.8%固体重量的烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂和大约6.2%固体重量的非反应性阴离子表面活性剂。
将带有底漆的聚碳酸酯基底以10英寸/分钟的牵引速度在涂料组合物中浸涂。浸涂后的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约11.2μm的涂层厚度。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约0.2%。落砂后的雾度测试的结果是雾度为大约4.1%，其产生了大约3.9%的雾度增加。这个经涂覆的基底通过了初始防雾测试和呼吸测试。这个经涂覆的基底在室温水浸泡防雾测试过程中在大约6秒时发生结雾，和在沸水浸泡测试过程中在大约5秒时发生结雾。这个涂层也通过了化学品擦拭测试。
实施例1B
将0.2g的衣康酸加入到26.9g的水中。在衣康酸溶解后，将15.3g的GPTMS缓慢加入到该混合物中。在混合30分钟后，将23.2g的PGME和1.9g的衣康酸加入到该混合物中。在该另外的衣康酸溶解后，将16.5g的预混料-1、5.0g的预混料-3和32.4g的原硅酸四乙酯缓慢加入到该混合物中。在搅拌过夜后，将3.0g的OT-75、和0.5g的10%(wt)的FC-171在PGME中的溶液加入到该混合物中。所形成的混合物是具有32重量%固体的有机硅氧烷聚合物涂料组合物。所形成的涂料组合物包含大约18.2%固体重量的聚环氧乙烷、大约8.4%固体重量的烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂和大约5.7%固体重量的非反应性阴离子表面活性剂。
将带有底漆的聚碳酸酯基底以10英寸/分钟的牵引速度在涂料组合物中浸涂。浸涂后的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约13.3μm的涂层厚度。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约0.1%。落砂后的雾度测试的结果是百分比雾度为大约4.1%，其产生了大约4.0%的雾度增加。这个经涂覆的基底通过了初始防雾测试和呼吸测试。这个经涂覆的基底在室温水浸泡防雾测试过程中在大约8秒时发生结雾，和在沸水浸泡测试过程中在大约10秒时发生结雾。这个涂层也通过了化学品擦拭测试。
实施例1C
将0.2g的衣康酸加入到26.9g的水中。在衣康酸溶解后，将15.3g的GPTMS缓慢加入到该混合物中。在混合30分钟后，将23.2g的PGME和1.9g的衣康酸加入到该混合物中。在该另外的衣康酸溶解后，将16.5g的预混料-1、10.0g的预混料-3和32.4g的原硅酸四乙酯缓慢加入到该混合物中。在搅拌过夜后，将3.0g的OT-75、和0.5g的10%(wt)的FC-171在PGME中的溶液加入到该混合物中。所形成的混合物是具有34重量%固体的有机硅氧烷聚合物涂料组合物。所形成的涂料组合物包含大约16.4%固体重量的聚环氧乙烷、大约15.1%固体重量的烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂和大约2.3%固体重量的非反应性阴离子表面活性剂。
将带有底漆的聚碳酸酯基底以10英寸/分钟的牵引速度在涂料组合物中浸涂。浸涂后的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约17.0μm的涂层厚度。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约0.1%。落砂后的雾度测试的结果是雾度为大约3.5%，其产生了大约3.4%的雾度增加。这个经涂覆的基底通过了初始防雾测试和呼吸测试。这个经涂覆的基底在室温水浸泡防雾测试过程中在大约10秒时发生结雾，和在沸水浸泡测试过程中在大约20秒时发生结雾。这个涂层也通过了化学品擦拭测试。
实施例2-制备和测试对比例的涂料组合物
实施例2A
将0.2g的衣康酸加入到26.9g的水中。在衣康酸溶解后，将15.3g的GPTMS缓慢加入到该混合物中。在混合30分钟后，将23.2g的PGME和1.9g的衣康酸加入到该混合物中。在该另外的衣康酸溶解后，将3.0g的预混料-1和32.4g的原硅酸四乙酯缓慢加入到该混合物中。在搅拌过夜后，将0.5g的10%(wt)的FC-171在PGME中的溶液加入到该混合物中。所形成的混合物是具有24重量%固体的有机硅氧烷聚合物涂料组合物。所形成的涂料组合物包含大约5.3%固体重量的聚环氧乙烷。
将带有底漆的聚碳酸酯基底以10英寸/分钟的牵引速度在涂料组合物中浸涂。浸涂后的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约5.8μm的涂层厚度。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约0.2%。落砂后的雾度测试的结果是雾度为大约2.3%，其产生了大约2.1%的雾度增加。对于初始防雾测试、呼吸测试、室温水浸泡防雾测试和沸水浸泡测试中的每一测试，这个经涂覆的基底在曝露于水蒸汽时立即发生结雾。
实施例2B
将0.2g的衣康酸加入到26.9g的水中。在衣康酸溶解后，将15.3g的GPTMS缓慢加入到该混合物中。在混合30分钟后，将23.2g的PGME和1.9g的衣康酸加入到该混合物中。在该另外的衣康酸溶解后，将13.0g的预混料-1和32.4g的原硅酸四乙酯缓慢加入到该混合物中。在搅拌过夜后，将0.5g的10%(wt)的FC-171在PGME中的溶液加入到该混合物中。所形成的混合物是具有28.8重量%固体的有机硅氧烷聚合物涂料组合物。所形成的涂料组合物包含大约17.4%固体重量的聚环氧乙烷。
将带有底漆的聚碳酸酯基底以10英寸/分钟的牵引速度在涂料组合物中浸涂。浸涂后的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约8.0μm的涂层厚度。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约0.2%。落砂后的雾度测试的结果是雾度为大约2.5%，其产生了大约2.3%的雾度增加。这个经涂覆的基底在曝露于蒸汽大约2秒时发生结雾，因此没有通过初始防雾测试，并且这个经涂覆的基底也没有通过呼吸测试。此外，对于室温水浸泡防雾测试和沸水浸泡测试中的每一测试，这个经涂覆的基底在曝露于蒸汽后大约2秒时发生结雾。
实施例2C
将0.2g的衣康酸加入到26.9g的水中。在衣康酸溶解后，将15.3g的GPTMS缓慢加入到该混合物中。在混合30分钟后，将23.2g的PGME和1.9g的衣康酸加入到该混合物中。在该另外的衣康酸溶解后，将21.5g的预混料-1和32.4g的原硅酸四乙酯缓慢加入到该混合物中。在搅拌过夜后，将0.5g的10%(wt)的FC-171在PGME中的溶液加入到该混合物中。所形成的混合物是具有32.3重量%固体的有机硅氧烷聚合物涂料组合物。所形成的涂料组合物包含大约11.1%固体重量的聚环氧乙烷。
将带有底漆的聚碳酸酯基底以10英寸/分钟的牵引速度在涂料组合物中浸涂。浸涂后的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约11.1μm的涂层厚度。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约0.2%。落砂后的雾度测试的结果是雾度为大约2.7%，其产生了大约2.5%的雾度增加。这个经涂覆的基底在曝露于蒸汽大约5秒时发生结雾，因此没有通过初始防雾测试，并且这个经涂覆的基底也没有通过呼吸测试。此外，对于室温水浸泡防雾测试和沸水浸泡测试中的每一测试，这个经涂覆的基底在曝露于蒸汽后大约4秒时发生结雾。
实施例2D
将0.2g的衣康酸加入到26.9g的水中。在衣康酸溶解后，将15.3g的GPTMS缓慢加入到该混合物中。在混合30分钟后，将23.2g的PGME和1.9g的衣康酸加入到该混合物中。在该另外的衣康酸溶解后，将26.5g的预混料-1和32.4g的原硅酸四乙酯缓慢加入到该混合物中。在搅拌过夜后，将0.5g的10%(wt)的FC-171在PGME中的溶液加入到该混合物中。所形成的混合物是具有大约34.1重量%固体的有机硅氧烷聚合物。所形成的涂料组合物包含大约26.8%固体重量的聚环氧乙烷。这个混合物不能均匀地施涂到基底上。
实施例2E
将0.2g的衣康酸加入到26.9g的水中。在衣康酸溶解后，将15.3g的GPTMS缓慢加入到该混合物中。在混合30分钟后，将23.2g的PGME和1.9g的衣康酸加入到该混合物中。在该另外的衣康酸溶解后，将16.5g的预混料-1和32.4g的原硅酸四乙酯缓慢加入到该混合物中。在搅拌过夜后，将3.0g的OT-75、和0.5g的10%(wt)的FC-171在PGME中的溶液加入到该混合物中。所形成的混合物是具有29.5重量%固体的有机硅氧烷聚合物涂料组合物。所形成的涂料组合物包含大约20.4%固体重量的聚环氧乙烷。这种涂料组合物不能产生透明涂层。经涂覆基底的初始雾度是38.0%。
这个涂料组合物与实施例1A-1C类似，只是这个涂料组合物不含在预混料-3中所制备的任何烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂。
实施例3-制备和测试防雾涂料组合物，该组合物包含具有聚环氧乙烷链段的部分甲硅烷基化的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物
将0.2g的衣康酸加入到26.9g的水中。在衣康酸溶解后，将15.3g的GPTMS缓慢加入到该混合物中。在混合30分钟后，将23.2g的PGME和1.9g的衣康酸加入到该混合物中。在该另外的衣康酸溶解后，将7.4g的预混料-2、5.0g的预混料-3和32.4g的原硅酸四乙酯缓慢加入到该混合物中。在搅拌过夜后，将3.0g的OT-75、和0.5g的10%(wt)的FC-171在PGME中的溶液加入到该混合物中。所形成的混合物是具有29.3重量%固体的有机硅氧烷聚合物涂料组合物。所形成的涂料组合物包含大约19.8%固体重量的聚环氧乙烷和聚环氧丙烷、大约9.8%固体重量的烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂和大约6.7%固体重量的非反应性阴离子表面活性剂。
将带有底漆的聚碳酸酯基底以10英寸/分钟的牵引速度在涂料组合物中浸涂。浸涂后的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约10.4μm的涂层厚度。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约0.2%。落砂后的雾度测试的结果是百分比雾度为大约8.7%，其产生了大约8.5%的雾度增加。这个经涂覆的基底通过初始防雾测试和呼吸测试。这个经涂覆的基底在室温水浸泡防雾测试过程中在大约10秒时结雾，并且在持续至少180秒的沸水浸泡测试的整个持续期间保持透明。这个涂层也通过了化学品擦拭测试。
实施例4-制备和测试防雾涂料组合物，该组合物包含具有聚环氧乙烷链段的部分甲硅烷基化的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物且包含阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐
将11.5g的水加入到15.5g的N1034A中，并且混合。将13.0g的GPTMS和12.5g的甲基三甲氧基硅烷缓慢加入到该混合物中。然后将3.1g的衣康酸加入到该混合物中。在衣康酸溶解后，将6.0g的预混料-2、4.0g的预混料-3和2.0g的预混料-4缓慢加入该混合物中。在搅拌过夜后，将15.6g的PGME、12.0g的正丁醇、0.7g的苄基二甲基胺、3.2g的OT-75、和1.0g的10%(wt)的FC-171在PGME中的溶液加入该混合物中。所形成的混合物是具有37重量%固体的有机硅氧烷聚合物涂料组合物。所形成的涂料组合物包含大约14.7%固体重量的聚环氧乙烷和聚环氧丙烷、大约7.2%固体重量的烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂和大约4.9%固体重量的非反应性阴离子表面活性剂。
将带有底漆的聚碳酸酯基底以10英寸/分钟的牵引速度在涂料组合物中浸涂。浸涂后的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约9.4μm的涂层厚度。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约0.4%。落砂后的雾度测试的结果是百分比雾度为大约10.5%，其产生了大约10.1%的雾度增加。钢丝绒测试在这个经涂覆的基底上产生了3-5个刮痕。这个经涂覆的基底通过了初始防雾测试和呼吸测试。这个经涂覆的基底在室温水浸泡防雾测试的整个持续期内保持透明，即保持透明至少180秒，并且在沸水浸泡测试的整个持续期内保持透明，即保持透明至少180秒。这个涂层也通过了附着性测试和化学品擦拭测试，并且根据粘着性测试的结果被认为是光滑的。
实施例5-制备和测试对比例的涂料组合物
实施例5A
将10.5g的水加入到18.5g的N1034A中，并且混合。将13.0g的GPTMS和12.5g的甲基三甲氧基硅烷缓慢加入到该混合物中。然后将3.1g的衣康酸加入到该混合物中。在衣康酸溶解后，将6.0g的预混料-2和4.0g的预混料-3缓慢加入该混合物中。在搅拌过夜后，将15.6g的PGME、12.0g的正丁醇、0.7g的苄基二甲基胺、3.2g的OT-75、和1.0g的10%(wt)的FC-171在PGME中的溶液加入该混合物中。所形成的混合物是具有37重量%固体的有机硅氧烷聚合物涂料组合物。所形成的涂料组合物包含大约14.7%固体重量的聚环氧乙烷和聚环氧丙烷、大约7.2%固体重量的烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂和大约7.0%固体重量的非反应性阴离子表面活性剂。
将带有底漆的聚碳酸酯基底以10英寸/分钟的牵引速度在涂料组合物中浸涂。浸涂后的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约9.6μm的涂层厚度。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约0.5%。落砂后的雾度测试的结果是雾度为大约9.5%，其产生了大约9.0%的雾度增加。钢丝绒测试在这个经涂覆的基底上产生了1个刮痕。这个经涂覆的基底通过了初始防雾测试和呼吸测试。这个经涂覆的基底在室温水浸泡防雾测试的整个持续期内保持透明，即保持透明至少180秒，并且在沸水浸泡测试过程中在大约8秒时结雾。这个涂层也通过了附着性测试和化学品擦拭测试，并且根据粘着性测试的结果被认为是光滑的。
实施例4和实施例5A的组合物是类似的，只是实施例4的组合物包含阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐，和实施例5A的组合物不包含这种表面活性剂。与由实施例5A的组合物所形成的固化涂层相比，在实施例4中添加阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐改善了固化涂层的防雾性能，特别是在沸水浸泡测试方面更是如此。
实施例5B
将11.5g的水加入到25.5g的N1034A中，并且混合。将13.0g的GPTMS和12.5g的甲基三甲氧基硅烷缓慢加入到该混合物中。将3.1g的衣康酸加入到该混合物中。在衣康酸溶解后，将6.0g的预混料-2和2.0g的预混料-4缓慢加入该混合物中。在搅拌过夜后，将15.6g的PGME、12.0g的正丁醇、0.7g的苄基二甲基胺、3.2g的OT-75、和1.0g的10%(wt)的FC-171在PGME中的溶液加入该混合物中。所形成的混合物是具有37重量%固体的有机硅氧烷聚合物涂料组合物。所形成的涂料组合物包含大约14.7%固体重量的聚环氧乙烷和聚环氧丙烷和大约7.0%固体重量的非反应性阴离子表面活性剂。
将带有底漆的聚碳酸酯基底以10英寸/分钟的牵引速度在涂料组合物中浸涂。浸涂后的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约11.0μm的涂层厚度。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约8.9%。这个经涂覆的基底通过了化学品擦拭测试，并且根据粘着性测试被认为是光滑的。这个基底的涂层没有通过附着性测试，因为涂层在测试过程中从基底上剥离。
实施例5B不包含在预混料-3中制备的烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂。从实施例4和5A的类似的涂料组合物中可以看到，不对涂料组合物进行老化时，从实施例5B的涂料组合物中省略这种表面活性剂导致模糊的涂层。
实施例5C
将11.5g的水加入到25.5g的N1034A中，并且混合。将13.0g的GPTMS和12.5g的甲基三甲氧基硅烷缓慢加入到该混合物中。将3.1g的衣康酸加入到该混合物中。在衣康酸溶解后，将4.0g的预混料-3和2.0g的预混料-4缓慢加入该混合物中。在搅拌过夜后，将15.6g的PGME、12.0g的正丁醇、0.7g的苄基二甲基胺、3.2g的OT-75、和1.0g的10%(wt)的FC-171在PGME中的溶液加入该混合物中。所形成的混合物是具有37重量%固体的有机硅氧烷聚合物涂料组合物。所形成的涂料组合物包含大约7.2%固体重量的烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂和大约7.0%固体重量的非反应性阴离子表面活性剂。
将带有底漆的聚碳酸酯基底以10英寸/分钟的牵引速度在涂料组合物中浸涂。浸涂后的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约6.3μm的涂层厚度。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约1.5%。落砂后的雾度测试的结果是雾度为大约8.7%，其产生了大约7.2%的雾度增加。钢丝绒测试在这个经涂覆的基底上产生了1个刮痕。对于初始防雾测试、呼吸测试、室温水浸泡防雾测试和沸水浸泡测试中的每一测试，这个经涂覆的基底在曝露于蒸汽时立即发生结雾。这个涂层通过了化学品擦拭测试和附着性测试，并且通过粘着性测试被认为是光滑的。
实施例6-制备和测试带有底漆的聚碳酸酯基底，该基底具有实施例4的涂料组合物
将CP-620底漆流涂到扁平的聚碳酸酯基底上。在室温干燥30分钟后，将实施例4的涂料组合物流涂到该底漆涂层上。在使涂料组合物室温干燥30分钟后，经涂覆的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约12.8μm的涂层厚度。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约0.3%。落砂后的雾度测试的结果是雾度为大约9.6%，其产生了大约9.3%的雾度增加。这个经涂覆的基底通过了初始防雾测试和呼吸测试。这个经涂覆的基底在室温水浸泡防雾测试的整个持续期间保持了透明，且保持透明至少180秒，并且在沸水浸泡测试的整个持续期间保持透明，且保持透明至少180秒。这个涂层还通过了附着性测试，并且根据粘着性测试被认为是光滑的。这个涂层通过了使用单独的异丙醇和甲乙酮擦拭的化学品擦拭测试并且也通过了使用甲乙酮和甲苯中每一者的化学品液滴测试。这个实施例所用的涂料组合物制备后的初始粘度是大约22cps，且制备后大约2个月时的粘度是大约36cps。
实施例7-制备和测试带有底漆的聚碳酸酯基底，该基底具有对比例市售的有机硅氧烷涂料组合物，该组合物具有非反应性表面活性剂阴离子表面活性剂添加剂
将具有非反应性阴离子表面活性剂添加剂的AF-1140有机硅氧烷涂料组合物老化至少3周。该AF-1140涂料组合物包含大约7.7%固体重量的非反应性阴离子表面活性剂。
将CP-620底漆流涂到扁平的聚碳酸酯基底上。在室温干燥30分钟后，将AF-1140涂料组合物流涂到该底漆涂层上。在使AF-1140涂料组合物室温干燥30分钟后，经涂覆的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约5.2μm的涂层厚度。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约0.2%。落砂后的雾度测试的结果是雾度为大约7.9%，其产生了大约7.7%的雾度增加。这个经涂覆的基底通过了初始防雾测试和呼吸测试。这个经涂覆的基底在室温水浸泡防雾测试和沸水浸泡测试中的每一测试中在2-3秒内结雾。这个涂层也通过了附着性测试，并且通过粘着性测试被认为是光滑的。这个涂层通过了使用单独的异丙醇和甲乙酮擦拭的化学品擦拭测试并且也通过了使用甲乙酮和甲苯中每一者的化学品液滴测试。这个实施例所用的涂料组合物制备后的初始粘度是大约9cps，且制备后大约2个月时的粘度是大约15cps。
实施例8-制备和测试带有底漆的聚碳酸酯基底，该基底具有对比例市售的反应性双组分防雾聚氨酯涂料组合物
用市售的反应性双组分防雾聚氨酯涂料组合物Visgard?DualCoating106-94(来自Hillsborough，NJ的FSICoatingTechnologies，Inc.)流涂扁平的聚碳酸酯基底。这个双组分聚氨酯涂料组合物是通过将100g的多元醇溶液(A组分)与40g的异氰酸酯溶液(B组分)混合来制备的。然后将18g的叔丁醇和27g的二丙酮醇加入到该混合物中。所形成的混合物是聚氨酯聚合物涂料组合物，该组合物初始具有30重量%固体和大约12cps的粘度。这个涂料组合物在制备后大约24小时的粘度是大约20cps，且制备后大约72小时的粘度是大约75cps。这个组合物在大约72小时后胶凝。
在室温干燥6分钟后，经流涂的基底用热处理以在120℃固化2小时，产生具有大约12.8μm涂层厚度的聚氨酯涂覆的聚碳酸酯基底。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约0.5%。落砂后的雾度测试的结果是雾度为大约2.3%，其产生了大约1.8%的雾度增加。这个经涂覆的基底通过了初始防雾测试和呼吸测试。这个经涂覆的基底在室温水浸泡防雾测试的整个持续期间保持了透明，并且保持透明至少180秒，并且在沸水浸泡测试的整个持续期间保持透明，并且保持透明至少180秒。这个涂层还通过了附着性测试，并且根据粘着性测试被认为是粘着的。这个涂层通过了使用单独的异丙醇和甲乙酮擦拭的化学品擦拭测试，但是没有通过使用甲乙酮和甲苯中每一者的化学品液滴测试。
实施例9-制备和测试防雾涂料组合物，该组合物包含具有聚环氧乙烷链段的部分甲硅烷基化的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物
将11.5g的水加入到15.5g的N1034A中，并且混合。将13.0g的GPTMS和16.30g的1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷缓慢加入到该混合物中。随后将3.1g的衣康酸加入到该混合物中。在衣康酸溶解后，将18.0g的SIH6188和6.0g的预混料-3缓慢加入该混合物中。在搅拌过夜后，将12.6g的PGME、12.0g的正丁醇、0.7g的苄基二甲基胺、3.2g的OT-75、和1.0g的10%(wt)的FC-171在PGME中的溶液加入该混合物中。所形成的混合物是具有39重量%固体的有机硅氧烷聚合物涂料组合物。所形成的涂料组合物包含大约16.8%固体重量的聚环氧乙烷和聚环氧丙烷和大约10.3%固体重量的烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂。
将带有底漆的聚碳酸酯基底以10英寸/分钟的牵引速度在涂料组合物中浸涂。浸涂后的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约12.5μm的涂层厚度。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约0.2%。落砂后的雾度测试的结果是百分比雾度为大约9.0%，其产生了大约8.8%的雾度增加。钢丝绒测试在这个经涂覆的基底上产生了3-5个刮痕。这个经涂覆的基底通过了初始防雾测试和呼吸测试。这个经涂覆的基底在室温水浸泡防雾测试的整个持续期内保持透明，保持透明10秒。这个涂层也通过了附着性测试。这个涂层通过了使用单独的异丙醇和甲乙酮擦拭的化学品擦拭测试并且也通过了使用甲乙酮和甲苯中每一者的化学品滴测试。
实施例10-制备和测试在不带有底漆的聚碳酸酯基底上的防雾涂料组合物，该组合物包含具有聚环氧乙烷链段的部分甲硅烷基化的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物且包含封端的异氰酸酯
将2g的BL3175A和2g的二丙酮醇加入和混合到100g实施例9的有机硅氧烷聚合物涂料组合物中。所形成的有机硅氧烷聚合物涂料组合物具有38.9重量%固体，且包含大约16.1%固体重量的聚环氧乙烷和聚环氧丙烷、大约13.0%固体重量的烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂和大约3.7%固体重量的封端的异氰酸酯。
将不带有底漆的聚碳酸酯基底以10英寸/分钟的牵引速度在涂料组合物中浸涂。浸涂后的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约10.0μm的涂层厚度。根据在经涂覆的基底上的初始雾度测试的初始雾度结果是雾度为大约0.2%。落砂后的雾度测试的结果是百分比雾度为大约8.0%，其产生了大约7.8%的雾度增加。钢丝绒测试在这个经涂覆的基底上产生了7-10个刮痕。这个经涂覆的基底通过了初始防雾测试和呼吸测试。这个经涂覆的基底在室温水浸泡防雾测试的整个持续期内保持透明，保持透明8秒。这个涂层也通过了附着性测试。这个涂层通过了使用单独的异丙醇和甲乙酮擦拭的化学品擦拭测试并且也通过了使用甲乙酮和甲苯中每一者的化学品液滴测试。
实施例11-制备和测试具有实施例9的涂料组合物的不带有底漆的聚碳酸酯基底
将不带有底漆的聚碳酸酯基底以10英寸/分钟的牵引速度在实施例9的涂料组合物中浸涂。浸涂后的基底用热处理以在129℃固化2小时，产生有机硅氧烷涂覆的聚碳酸酯基底，其具有大约11.0μm的涂层厚度。该涂层没有通过附着性测试，因为它在测试过程中在十字划线处容易剥离。
实施例9和10的涂料组合物是类似的，只是实施例9的涂料组合物不包含封端的异氰酸酯添加剂而实施例10的组合物包括该添加剂。如这个实施例所示，加入封端的异氰酸酯导致对于不带有底漆的基底的附着性提高。
应当理解可以进行各种改变，而不脱离本发明的范围，所述的范围不应视为局限于说明书中所述。

Claims (20)

1.涂料组合物，其在固化时提供了透明、耐磨、耐化学品、低粘着和可水洗的防雾涂层，该涂料组合物包含：
水-有机溶剂混合物，该混合物包含：
非反应性阴离子表面活性剂；
羧酸官能的化合物；和
以下物质的水解产物和部分缩合物的混合物：
环氧基官能的烷氧基硅烷，
四官能的烷氧基硅烷、甲基三烷氧基硅烷、或其组合中的至少一种，
具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物，和
烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂。
2.权利要求1的组合物，其中所述羧酸官能的化合物包含多官能的羧酸。
3.权利要求1的组合物，其中所述非反应性阴离子表面活性剂包含二辛基磺基琥珀酸钠。
4.权利要求1的组合物，其中所述具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物包含选自以下的聚合物：(a)[羟基(聚氧乙烯)丙基]三烷氧基硅烷，(b)双(3-三烷氧基甲硅烷基丙基)聚环氧乙烷，和(c)异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷与具有聚环氧乙烷链段的多元醇聚合物的反应产物。
5.权利要求4的组合物，其中所述多元醇聚合物选自具有聚环氧乙烷链段的二元醇聚合物、具有聚环氧乙烷链段的三元醇聚合物，及它们的组合，和
其中所述反应产物是在1：3至1：1的所述异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷的异氰酸烷基酯基官能团与所述多元醇聚合物的羟基官能团的摩尔比存在下形成的。
6.权利要求1的组合物，其中所述非反应性阴离子表面活性剂的含量为大于0至20％固体重量，和其中所述烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂的含量为大于0至50％固体重量。
7.权利要求1的组合物，其中所述烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂包含选自以下的化合物：(a)N-三烷氧基甲硅烷基烷基-N,N,N-三烷基氯化铵，(b)N-三烷氧基甲硅烷基烷基-N,N,N-三烷基溴化铵，(c)N-三烷氧基甲硅烷基烷基-N,N,N-三烷基乙酸铵，和(d)异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷与季铵表面活性剂的反应产物，该季铵表面活性剂具有两个亲水性异氰酸酯-反应性官能团和具有至少18个碳原子的疏水性烃链，其中这两个亲水性异氰酸酯-反应性官能团包含羟乙基官能团且该疏水性烃链包含硬脂酰胺或者硬脂酰胺基丙基官能团。
8.权利要求1的组合物，其中所述水-有机溶剂混合物进一步包含以下至少之一：胶态二氧化硅或者以下化合物的水解产物和部分缩合物，该化合物选自：阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐、双-三烷氧基甲硅烷基官能的乙烷，及它们的组合。
9.权利要求8的组合物，其中所述阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐包含异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷与阴离子表面活性剂的异氰酸酯-反应性官能的盐的反应产物。
10.权利要求1的组合物，其中该涂料组合物进一步包含封端的异氰酸酯。
11.制品，其包括涂覆有涂料组合物的透明基底，该涂料组合物当施涂到基底上并固化时，提供了透明、耐磨、耐化学品、低粘着和可水洗的防雾涂层，该涂料组合物包含：
水-有机溶剂混合物，该混合物包含：
非反应性阴离子表面活性剂；
羧酸官能的化合物；和
以下物质的水解产物和部分缩合物的混合物：
环氧基官能的烷氧基硅烷，
四官能的烷氧基硅烷、甲基三烷氧基硅烷、或其组合中的至少一种，
具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物，和
烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂。
12.权利要求11的制品，其中所述羧酸官能的化合物包含多官能的羧酸。
13.权利要求11的制品，其中所述非反应性阴离子表面活性剂包含二辛基磺基琥珀酸钠。
14.权利要求11的制品，其中所述具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物包含选自以下的聚合物：(a)[羟基(聚氧乙烯)丙基]三烷氧基硅烷，(b)双(3-三烷氧基甲硅烷基丙基)聚环氧乙烷，和(c)异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷与具有聚环氧乙烷链段的多元醇聚合物的反应产物。
15.权利要求11的制品，其中所述烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂包含选自以下的化合物：(a)N-三烷氧基甲硅烷基烷基-N,N,N-三烷基氯化铵，(b)N-三烷氧基甲硅烷基烷基-N,N,N-三烷基溴化铵，(c)N-三烷氧基甲硅烷基烷基-N,N,N-三烷基乙酸铵，和(d)异氰酸烷基酯基官能的烷氧基硅烷与季铵表面活性剂的反应产物，该季铵表面活性剂具有两个亲水性异氰酸酯-反应性官能团和具有至少18个碳原子的疏水性烃链，其中这两个亲水性异氰酸酯-反应性官能团包含羟乙基官能团且该疏水性烃链包含硬脂酰胺或者硬脂酰胺基丙基官能团。
16.权利要求11的制品，其中所述水-有机溶剂混合物进一步包含以下至少之一：胶态二氧化硅或者以下化合物的水解产物和部分缩合物，该化合物选自：阴离子表面活性剂的烷氧基甲硅烷基官能的盐、双-三烷氧基甲硅烷基官能的乙烷，及它们的组合。
17.权利要求11的制品，其中所述涂料组合物进一步包含封端的异氰酸酯。
18.权利要求11的制品，其中该制品进一步包括位于所述基底和所述涂料组合物之间的底漆层。
19.用稳定的涂料组合物来涂覆透明基底的方法，该涂料组合物固化时提供了透明、耐磨、耐化学品、低粘着和可水洗的防雾涂层，该方法包括：
将涂料组合物施涂到透明基底的至少一个表面上，其中该涂料组合物包含：
水-有机溶剂混合物，该混合物包含：
非反应性阴离子表面活性剂；
羧酸官能的化合物；和
以下物质的水解产物和部分缩合物的混合物：
环氧基官能的烷氧基硅烷，
四官能的烷氧基硅烷、甲基三烷氧基硅烷、或其组合中的至少一种，
具有聚环氧乙烷链段的烷氧基甲硅烷基官能的聚合物，和
烷氧基甲硅烷基官能的阳离子表面活性剂；以及
使位于基底的所述至少一个表面上的所述涂料组合物固化。
20.权利要求19的方法，其进一步包括将底漆施涂到基底的所述至少一个表面上，以及在将所述涂料组合物施涂到该底漆上之前，空气干燥该底漆或者使该底漆至少部分固化。
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