CN104293177B - 涂料组合物及其涂层和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涂料组合物及其涂层和应用。所述涂料组合物包含：聚硅氧烷，所述聚硅氧烷不含氟并且含有衍生自三甲基乙氧基硅烷的单元和衍生自四烷氧基硅烷的单元，其中所述衍生自三甲基乙氧基硅烷的单元和所述衍生自四烷氧基硅烷的单元的摩尔比在0.5至1.0的范围内；液态促进剂；以及有机溶剂，其中以所述涂料组合物的总重量计，所述聚硅氧烷的重量比在10至40重量％的范围内，所述促进剂的重量比在10至40重量％的范围内，并且所述有机溶剂的重量比在30至50重量％的范围内。所述涂料组合物能够制备具有良好的疏水性、疏水性的保持性能和可施工性的涂层。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料组合物及其涂层和应用。
背景技术
据交警部门统计，雨天驾驶发生交通事故的比率是平时的三倍以上，主要原因是汽车玻璃上的雨水不能迅速的被雨刮除去，导致车主视线模糊，从而导致刮擦、追尾等交通事故。为了避免此类交通事故的发生，通常对汽车玻璃进行疏水处理。
例如，JP2008094971揭露了一种用于汽车玻璃的疏水涂层，其特征在于使用了反应性硅酮单体与催化剂反应在汽车玻璃表面形成疏水涂层。
CN 101291886A揭露了一种用于玻璃基材、陶瓷、玻璃陶瓷的疏水涂层，其特征在于它包括两层且含有带疏水/疏油全氟末端基团的烷基硅烷的涂层。
US5738903揭露了一种用于玻璃的涂层组分及其应用，其特征在于使用了一种反应性硅烷和玻璃表面发生交联反应，从而在玻璃表面形成疏水涂层。
然而，仍需要提供一种具有良好的疏水性、疏水性的保持性能和可施工性的涂层。
发明内容
本发明所要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种涂料组合物，所述涂料组合物能够制备具有良好的疏水性、疏水性的保持性能和可施工性的涂层。
本发明的另一个目的是提供一种通过涂布上述涂料组合物而制备的涂层。
本发明的再一个目的是提供一种上述涂料组合物用于制备汽车玻璃涂层的应用。
为了达到上述目的，本发明的一个方面提供一种涂料组合物，其包含：聚硅氧烷，所述聚硅氧烷不含氟并且含有衍生自三甲基乙氧基硅烷的单元和衍生自四烷氧基硅烷的单元，其中所述衍生自三甲基乙氧基硅烷的单元和所述衍生自四烷氧基硅烷的单元的摩尔比在0.5至1.0的范围内；液态促进剂；以及有机溶剂，其中以所述涂料组合物的总重量计，所述聚硅氧烷的重量比在10至40重量％的范围内，所述促进剂的重量比在10至40重量％的范围内，并且所述有机溶剂的重量比在30至50重量％的范围内。
在根据本发明的涂料组合物的一个优选实施方案中，所述液态促进剂包括4-甲氧基肉桂酸酯、4-甲氧基肉桂酸和它们的衍生物中的一种或多种。
在根据本发明的涂料组合物的一个优选实施方案中，所述有机溶剂包括异丙醇、乙醇、甲苯和粘度为5-50mPa·s的硅油中的一种或多种。
在根据本发明的涂料组合物的一个优选实施方案中，所述涂料组合物还包含油性防腐剂、防霉剂、UV吸收剂和抗菌剂中的一种或多种。
本发明的另一个方面提供一种通过涂布根据本发明的涂料组合物而制备的涂层。
本发明的再一个方面提供根据本发明的涂料组合物用于在玻璃、陶瓷或橡胶基材上制备涂层的应用。
有益效果
根据本发明的涂料组合物能够制备具有良好的疏水性、疏水性的保持性能和可施工性的涂层，而不含或者无需使用催化剂。此外，所述涂层还具有优异的玻璃光学透过率和雾度。另外，根据本发明的涂料组合物制备简单，使用方便。
具体实施方式
根据本发明的涂料组合物包含：聚硅氧烷，所述聚硅氧烷不含氟并且含有衍生自三甲基乙氧基硅烷的单元(M单元)和衍生自四烷氧基硅烷的单元(Q单元)，其中所述衍生自三甲基乙氧基硅烷的单元和所述衍生自四烷氧基硅烷的单元的摩尔比在0.5至1.0的范围内；液态促进剂；以及有机溶剂。
本发明中使用的聚硅氧烷可以由三甲基乙氧基硅烷和四烷氧基硅烷通过聚硅氧烷合成领域公知的制备方法制备。例如，所述聚硅氧烷可以由三甲基乙氧基硅烷和四烷氧基硅烷通过共水解而制备。在上述制备方法中，可以使用四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷等作为四烷氧基硅烷。可以在本发明中使用的聚硅氧烷也可以是商购的，其实例包括但不限于瓦克化学的MQ803TF。
在本发明中使用的聚硅氧烷中，衍生自三甲基乙氧基硅烷的单元(M单元)和衍生自四烷氧基硅烷的单元(Q单元)的摩尔比通常在0.5至1.0的范围内。当M∶Q＜0.5时，Q链节较多，聚硅氧烷在有机溶剂中溶解性不佳。而当M∶Q＞1.0时，Q链节被大量M链节封端，聚硅氧烷的摩尔质量较小，因此疏水性弱。
此外，在本发明中使用的聚硅氧烷不含氟。因此，与对环境有害的含氟类化学成分相比，不含氟的聚硅氧烷对环境更友好。
在本发明中使用的促进剂应当为液体。所述促进剂能够促进聚硅氧烷组分在有机溶剂中的溶解，增强基材(如玻璃)与涂层中的聚硅氧烷的结合力并且改善涂层的可施工性。例如，当在汽车玻璃上使用时，玻璃上的羟基与聚硅氧烷组分上的羟基和促进剂如4-甲氧基肉桂酸酯上的羰基可以形成分子间氢键而提高其溶解度，增强玻璃与聚硅氧烷组分的结合力，并且提高涂层的可施工性。
液态促进剂的实例可以包括4-甲氧基肉桂酸酯、4-甲氧基肉桂酸和它们的衍生物、C9-C13异链烷烃等中的一种或多种，优选4-甲氧基肉桂酸酯、4-甲氧基肉桂酸和它们的衍生物中的一种或多种。
对于在本发明中使用的有机溶剂没有特别的限制，只要它能够溶解所述聚硅氧烷即可。所述有机溶剂的实例可以包括异丙醇、乙醇、甲苯和粘度为5-50mPa·s的硅油等中的一种或多种。
除了上述组分之外，本发明的涂料组合物还可以包含油性防腐剂、防霉剂、UV吸收剂和抗菌剂等中的一种或多种，这取决于具体应用的要求。
对于聚硅氧烷组分在组合物中的量，以所述涂料组合物的总重量计，所述聚硅氧烷的重量比在10至40重量％的范围内。当所述聚硅氧烷的重量比高于40重量时，由组合物涂布的涂层的可施工性不足，而当所述聚硅氧烷的重量比低于10重量时，由组合物涂布的涂层的疏水性不佳。
对于促进剂组分在组合物中的量，以所述涂料组合物的总重量计，所述促进剂的重量比在10至40重量％的范围内。当所述促进剂的重量比高于40重量时，由组合物涂布的涂层会影响玻璃的光学透过率。而当所述聚硅氧烷的重量比低于10重量时，由组合物涂布的涂层的可施工性不足。
对于有机溶剂在组合物中的量，以所述涂料组合物的总重量计，所述有机溶剂的重量比在30至50重量％的范围内。当所述有机溶剂的重量比高于50重量或低于30重量时，由组合物涂布的涂层的可施工性都不足。
根据本发明的涂料组合物可以通过在室温搅拌将各个组分混合均匀而制备。
根据本发明的涂料组合物可以用于涂布在基材上以形成涂层。涂布方法可以是已知的并且包括喷涂、辊涂、刮涂等。基材的实例可以包括玻璃如汽车玻璃、陶瓷、橡胶等。
实施例
以下参考实施例说明本发明，但是这些实施例并不限制本发明的范围。除非特别指明，实施例中的百分比、含量和比例均以重量计并且温度均指摄氏度。
在实施例和比较例中使用的材料如下表中所示。
实施例1
在室温下通过用搅拌器以200rpm的速度搅拌将3.5g异丙醇，4.0gMQ803TF和2.5g 4-甲氧基肉桂酸2-乙基己酯混合均匀以得到涂料组合物。
用海绵将所得的涂料组合物涂抹在玻璃如汽车玻璃上，在等待1-3分钟之后，用3M超细纤维布PN39016擦拭以将其涂抹均匀。在擦拭之后，将其在室温干燥30分钟以得到涂层。
实施例2
在室温下通过用搅拌器以200rpm的速度搅拌将5.0g异丙醇，1.0gMQ803TF和4.0g 4-甲氧基肉桂酸2-乙基己酯混合均匀以得到涂料组合物。
用海绵将所得的涂料组合物涂抹在玻璃如汽车玻璃上，在等待1-3分钟之后，用3M超细纤维布PN39016擦拭以将其涂抹均匀。在擦拭之后，将其在室温干燥30分钟以得到涂层。
实施例3
在室温下通过用搅拌器以200rpm的速度搅拌将5.0g异丙醇，4.0gMQ803TF和1.0g 4-甲氧基肉桂酸2-乙基己酯混合均匀以得到涂料组合物。
用海绵将所得的涂料组合物涂抹在玻璃如汽车玻璃上，在等待1-3分钟之后，用3M超细纤维布PN39016擦拭以将其涂抹均匀。在擦拭之后，将其在室温干燥30分钟以得到涂层。
实施例4
在室温下通过用搅拌器以200rpm的速度搅拌将3.0g异丙醇，4.0gMQ803TF和3.0g 4-甲氧基肉桂酸2-乙基己酯混合均匀以得到涂料组合物。
用海绵将所得的涂料组合物涂抹在玻璃如汽车玻璃上，在等待1-3分钟之后，用3M超细纤维布PN39016擦拭以将其涂抹均匀。在擦拭之后，将其在室温干燥30分钟以得到涂层。
实施例5
在室温下通过用搅拌器以200rpm的速度搅拌将4.0g粘度为10mPa·s硅油，4.0g MQ803TF和2.0g 4-甲氧基肉桂酸2-乙基己酯混合均匀以得到涂料组合物。
用海绵将所得的涂料组合物涂抹在玻璃如汽车玻璃上，在等待1-3分钟之后，用3M超细纤维布PN39016擦拭以将其涂抹均匀。在擦拭之后，将其在室温干燥30分钟以得到涂层。
实施例6
在室温下通过用搅拌器以200rpm的速度搅拌将5.0g甲苯，4.0gMQ803TF和1.0g 4-甲氧基肉桂酸2-乙基己酯混合均匀以得到涂料组合物。
用海绵将所得的涂料组合物涂抹在玻璃如汽车玻璃上，在等待1-3分钟之后，用3M超细纤维布PN39016擦拭以将其涂抹均匀。在擦拭之后，将其在室温干燥30分钟以得到涂层。
实施例7
在室温下通过用搅拌器以200rpm的速度搅拌将3.5g异丙醇，4.0gMQ803TF和2.5g 4-甲氧基肉桂酸混合均匀以得到涂料组合物。
用海绵将所得的涂料组合物涂抹在玻璃如汽车玻璃上，在等待1-3分钟之后，用3M超细纤维布PN39016擦拭以将其涂抹均匀。在擦拭之后，将其在室温干燥30分钟以得到涂层。
比较例1
在室温下通过用搅拌器以200rpm的速度搅拌将6.0g异丙醇和4.0gMQ803TF混合均匀以得到混合物。
用海绵将所得的混合物涂抹在玻璃如汽车玻璃上，在等待1-3分钟之后，用3M超细纤维布PN39016擦拭。未能将多余玻璃涂层擦拭干净以得到均匀涂层。
比较例2
在室温下通过用搅拌器以200rpm的速度搅拌将6.5g异丙醇，2.5gMQ803TF和1.0g 4-甲氧基肉桂酸2-乙基己酯混合均匀以得到混合物。
用海绵将所得的混合物涂抹在玻璃如汽车玻璃上，在等待1-3分钟之后，用3M超细纤维布PN39016擦拭。未能将多余玻璃涂层擦拭干净以得到均匀涂层。
比较例3
在室温下通过用搅拌器以200rpm的速度搅拌将2.0g异丙醇，4.0gMQ803TF和4.0g 4-甲氧基肉桂酸2-乙基己酯混合均匀以得到混合物。
用海绵将所得的混合物涂抹在玻璃如汽车玻璃上，在等待1-3分钟之后，用3M超细纤维布PN39016擦拭。未能将多余玻璃涂层擦拭干净以得到均匀涂层。
比较例4
在室温下通过用搅拌器以200rpm的速度搅拌将3.0g异丙醇，5.0gMQ803TF和2.0g 4-甲氧基肉桂酸2-乙基己酯混合均匀以得到混合物。
用海绵将所得的混合物涂抹在玻璃如汽车玻璃上，在等待1-3分钟之后，用3M超细纤维布PN39016擦拭。未能将多余玻璃涂层擦拭干净以得到均匀涂层。
比较例5：
在室温下通过用搅拌器以200rpm的速度搅拌将5.5g异丙醇，4.0gMQ803TF和0.5g 4-甲氧基肉桂酸2-乙基己酯混合均匀以得到混合物。
用海绵将所得的混合物涂抹在玻璃如汽车玻璃上，在等待1-3分钟之后，用3M超细纤维布PN39016擦拭。未能将多余玻璃涂层擦拭干净以得到均匀涂层。
性能测试方法
(1)可施工性
在实施例和比较例中用3M超细纤维布PN39016擦拭涂抹在汽车玻璃上的组合物或混合物的过程中，以来回擦拭5次能将玻璃涂层擦拭干净，定义为可施工性通过。否则定义为可施工性不通过。
(2)疏水性
使用KRUSS easydrop接触角仪测量在玻璃涂层上的水滴左右两边的接触角，结果以接触角(L)和接触角(R)表示。
(3)疏水性的保持性能
将所得的涂层用3M超细纤维布PN39016擦洗10次。之后，使用KRUSS easydrop接触角仪测量在涂层上的水滴左右两边的接触角，结果以接触角(L)和接触角(R)表示。
(4)玻璃光学透过率
采用光学透过率便携测量仪transmission meter model#SD2400测量带有涂层的汽车玻璃的光学透过率。
(5)雾度
采用装置BYK Transparency meter Haze-gard plus测量带有涂层的汽车玻璃的雾度值。
表1显示了实施例中所制备的涂料组合物和比较例中制备的混合物的组成以及使用涂料组合物或混合物所制备的涂层的性能。
从表1可以看出，比较例1由于未使用促进剂其涂层可施工性未通过，比较例2和3由于异丙醇含量不在本发明范围内其涂层可施工性未通过，比较例4由于聚硅氧烷含量不在本发明范围内其涂层可施工性未通过，并且比较例5由于异丙醇含量和4-甲氧基肉桂酸2-乙基己酯含量均不在本发明范围内其涂层可施工性未通过。相反，有机溶剂含量、聚硅氧烷含量和促进剂含量均在本发明范围内的实施例1至7的涂层可施工性均通过，而且还具有良好的涂层疏水性和疏水性的保持性能以及优异的玻璃光学透过率和雾度。
应当理解，本文所述的示例性实施方案应当被认为是说明性的而非限制性的。而且，应可将各实施方案中关于各特征或方面的描述适用于其他实施方案中的其他类似特征或方面。
尽管描述了本发明的一个或多个实施方案，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过以下权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。
Claims (6)
1.一种涂料组合物，其包含：聚硅氧烷，所述聚硅氧烷不含氟并且含有衍生自三甲基乙氧基硅烷的单元和衍生自四烷氧基硅烷的单元，其中所述衍生自三甲基乙氧基硅烷的单元和所述衍生自四烷氧基硅烷的单元的摩尔比在0.5至1.0的范围内；液态促进剂，所述促进剂含羰基；以及有机溶剂，其中以所述涂料组合物的总重量计，所述聚硅氧烷的重量比在10至40重量％的范围内，所述促进剂的重量比在10至40重量％的范围内，并且所述有机溶剂的重量比在30至50重量％的范围内。
2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述液态促进剂包括4-甲氧基肉桂酸酯、4-甲氧基肉桂酸和它们的衍生物中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的涂料组合物，其中所述有机溶剂包括异丙醇、乙醇、甲苯和粘度为5-50mPa·s的硅油中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物还包含油性防腐剂、防霉剂、UV吸收剂和抗菌剂中的一种或多种。
5.一种通过涂布根据权利要求1所述的涂料组合物而制备的涂层。
6.根据权利要求1所述的涂料组合物用于在玻璃、陶瓷或橡胶基材上制备涂层的应用。
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