CN107022269B - 自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料及其制备和使用方法 - Google Patents

自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料及其制备和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料及其制备和使用方法，属于超疏水涂料技术领域。所述超疏水涂料包括如下重量份的组分：有机无机杂化聚硅氮烷5～25重量份，疏水丙烯酸酯树脂15～30重量份，纳米二氧化硅5～15重量份和有机溶剂40～250重量份。本发明的疏水涂料使涂层具有超硬、超疏水、耐划耐磨、附着力高的优越性能，克服了无机聚硅氮烷涂层随涂层厚度增加容易出现裂纹、空隙等缺陷，解决了有机聚硅氮烷硬度低的问题，使本发明的涂层兼顾硬度高，附着力强涂层不易脱落、裂纹，同时保证了涂层的耐磨耐划性能，其制备工艺简单，易于实现，可以广泛推广和使用。

Description

自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料及其制备和使用方法
技术领域
本发明涉及超疏水涂料技术领域，特别是指一种自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料及其制备和使用方法。
背景技术
有机硅化合物具有许多优良的物理化学性能，而被人们广泛关注，聚硅氮烷是以Si-N键为骨架的有机硅化合物，以分子式[R1R2Si-NR3]n表示，由于具有特殊的结构和性能，广泛应用于防锈涂料、汽车车体涂料、抗指纹涂料、防沾污涂料等。聚硅氮烷主要分为两类：无机聚硅氮烷(PHPS)和有机聚硅氮烷(OPSZ)。其中，无机聚硅氮烷(PHPS)指的是主链为Si-N键，侧基均为H原子,也称为全氢聚硅氮烷(PHPS)，而有机聚硅氮烷(OPSZ)中部分氢原子被有机基团所取代。随着聚硅氮烷的优势逐渐被显露，它在各个领域的应用也越来越广泛，但应用过程中仍有缺陷，因此还有着很大的发展潜力。
无机聚硅氮烷(PHPS)涂层可以通过多种方式实现固化，PHPS固化最终形成的是SiOx涂层，具有耐腐蚀、抗氧化、透明、耐划刻等优异性能，但PHPS涂层在水解、热解固化条件下，随着涂层厚度的增加，涂层表面出现裂纹、空隙等缺陷的几率会增加，实际应用中，涂层过薄虽然可以减少缺陷，但对于形状复杂、表面平整度不高的基底，很难完全覆盖，因此PHPS的实际应用范围具有一定的限制。
而有机聚硅氮烷(OPSZ)较为活泼，其Si-N键易发生水解，反应生成硅醇，而OPSZ水解形成的硅醇不稳定，虽然有机聚硅氮烷(OPSZ)制作的涂层具有较好的疏水性能，但硬度较低(3H～5H)。
虽有研究者将PHPS和OPSZ通过物理共混的方式制作涂层，以克服上述缺点，但物理共混的方式需要特定的固化方式，增加了应用难度，并且PHPS和OPSZ的比例较难同时兼顾涂层的硬度和附着力，PHPS和OPSZ需要混合的非常均匀，否则容易出现涂层褶皱等缺陷，进一步限制了其应用范围。
另一方面，现有的聚硅氮烷涂层在施工时需要热固化，否则聚硅氮烷涂层的疏水性能和耐划性能都非常受影响。
再一方面，超疏水涂层能够有效地阻隔水与基体的直接接触，从而避免水滴、污渍、尘土附着在其表面或者容易从表面清除，由此达到自清洁的目的，从而防止材料腐蚀老化，延长材料的使用寿命。但超疏水涂层的硬度和耐划性能较差，导致超疏水涂层容易造成破坏。
因此，寻找一种超硬、超疏水、耐划耐磨、附着力高、能够常温固化且施工工艺简单的，适于广泛应用的疏水涂料是研究的热点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种超硬、超疏水、耐划耐磨、附着力高、能够常温固化施工工艺简单的，适于广泛应用的自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料及其制备和使用方法。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
一方面提供一种自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料，包括如下重量份的组分：
Figure BDA0001265858700000021
本发明中的有机无机杂化聚硅氮烷是通过将无机聚硅氮烷和有机聚硅氮烷通过化学键合形成的无机聚硅氮烷和有机聚硅氮烷杂合体，使加入这种杂合体的疏水涂层具有超硬、超疏水、耐划耐磨、附着力高的优越性能，克服了无机聚硅氮烷涂层随涂层厚度增加容易出现裂纹、空隙等缺陷，解决了有机聚硅氮烷硬度低的问题，使本发明的涂层兼顾硬度高，附着力强，涂层不易脱落、裂纹，同时保证了涂层的耐磨耐划性能。另一方面，有机无机杂化聚硅氮烷使无机聚硅氮烷的使用量更低，降低了生产成本。再一方面，本发明的聚硅氮烷疏水涂料可常温固化，易于施工，适合广泛推广。
进一步地，所述有机溶剂选自二甲苯、环己烷、正丁醚或甲苯中的一种或几种。本发明的有机溶剂的选择不是影响涂层性能的关键，但二甲苯、环己烷、正丁醚或甲苯在实际应用中的效果较好，在涂层固化过程中，其挥发性、基团等特点更有利于形成良好的超疏水涂层。
进一步地，所述有机无机杂化聚硅氮烷的结构式为
Figure BDA0001265858700000031
其中，R1和R2分别选自-H、-CH3、-CH＝CH2、-CF3、-CH2CH2CF3、-CH(CH3)COOCH2C6F12CH3或-CH2CH2COOCH2CF3基团的一种或几种，所述R1和R2不同时为-H基团，所述x:y＝1:10～10:1。理论上，所述x，y的比值没有严格限制，在x:y＝1:10～10:1时，所述有机无机杂化聚硅氮烷制备的超疏水涂层较优。
进一步地，所述x，y的数值理论上不受限制，而所述x＝1-100，y＝1-100时，所述有机无机杂化聚硅氮烷制备的超疏水涂层较优。
本发明的有机无机杂化聚硅氮烷是通过将无机聚硅氮烷和有机聚硅氮烷通过化学键合形成的无机聚硅氮烷和有机聚硅氮烷杂合体，此种杂合体兼顾了两者的优异性能，同时克服了无机聚硅氮烷和有机聚硅氮烷物理混合容易相分离、固化条件严苛的缺陷，使本发明的涂料更适于生产和大规模推广，另一方面，有机无机杂化聚硅氮烷使用量更低，降低了生产成本。本发明的有机聚硅氮烷部分引入的有机官能团可同时兼顾杂合体的硬度、基材附着力和疏水性。
本发明的有机无机杂化聚硅氮烷可通过传统工艺制得，本发明曾使用二氯二氢硅和含有机基团氯硅烷在低温条件下通过氨解(胺解)法制备。
进一步地，所述R1选自-H、-CH3、-CH＝CH2、-CF3、-CH2CH2CF3、-CH(CH3)COOCH2C6F12CH3或-CH2CH2COOCH2CF3基团的一种或几种，所述R2选自-CF3、-CH(CH3)COOCH2C6F12CH3、-CH2CH2COOCH2CF3或-CH2CH2CF3基团的一种或几种。所述R1或R2作为含氟有机官能团时，使涂层具有更优异的性能。
进一步地，所述有机无机杂化聚硅氮烷的平均分子量范围为：500-5000
本发明的有机无机杂化聚硅氮烷的平均分子量在2500-4000范围以内时，涂层综合性能最优。
另一方面，提供一种自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料的制备方法，包括：
将所述有机无机杂化聚硅氮烷、疏水丙烯酸酯树脂、纳米二氧化硅、二甲苯按比例混合均匀，制得所述自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料。
本发明的疏水涂料的制备方法简单，适合广泛推广。
再一方面，提供一种所述方法制备的自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料的使用方法，包括：
将所述自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料均匀涂覆在基底材料上，在温度10～40℃，15％-60％湿度，5～10min成膜，16～30h后完全固化形成涂层。
本发明制备的涂料的涂覆工艺简单，无需多层涂覆，方便快捷，可常温固化，30min～2h就可以表面固化，16～30h后可完全固化，大大拓展了聚硅氮烷涂层的应用范围。
优选地，所述涂覆方式为喷涂、浸渍、刮涂或擦涂的一种或多种。
综上所述，本发明的有益效果表现为：
1)本发明中的有机无机杂化聚硅氮烷是通过将无机聚硅氮烷和有机聚硅氮烷通过化学键合形成的无机聚硅氮烷和有机聚硅氮烷杂合体，使加入这种杂合体的疏水涂层具有超硬、超疏水、耐划耐磨、附着力高的优越性能，克服了无机聚硅氮烷涂层随涂层厚度增加容易出现裂纹、空隙等缺陷，解决了有机聚硅氮烷硬度低的问题，使本发明的涂层兼顾硬度高，附着力强，涂层不易脱落、裂纹，同时保证了涂层的耐磨耐划性能；
2)使无机聚硅氮烷的使用量更低，降低了生产成本；
3)本发明的聚硅氮烷涂料兼具超硬和自清洁功能，可用于汽车车身、光学镜片、手机屏领域，保证基体有足够的硬度以防出现划痕，同时保证基体具有自清洁功能；
4)本发明的疏水涂料制备工艺简单，可常温固化，易于施工，操作成本低，易于实现，可以广泛推广和使用。
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。但本发明绝非限于这些例子。以下所述仅为本发明较好的实施例，仅仅用以解释本发明，并不能因此而理解为本发明专利范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
对基材表面涂覆的超疏水涂层进行性能测试，检测其初始接触角和摩擦实验后水接触角，以表征其初始超疏水性能和耐磨性超疏水性能。
本发明按照如下方法进行超疏水涂层的超疏水性能擦拭：
接触角测试方法为：将待测试样固定在测量平台上，将2μL纯水滴于试样表面，待水珠静止后，用KRUSS DSA100接触角测试仪进行测量。
滚动角测试方法为：将待测试样固定在测量平台上，将2μL纯水滴于试样表面，待水珠静止后，逐渐倾斜测量平台直至水滴发生滚动，此时平台倾角即为滚动角。若滚动角大于90°，则认为水滴在试样上粘附无法滚动。
采用GB/T 6739-2006铅笔法测定漆膜硬度，检测涂层经过一定时间固化及完全固化后的硬度。
附着力：按照GB/T 9286-1998标准进行测定。
为了表征该超疏水涂层的耐磨性，将涂有该涂层的玻璃片放置在钢丝绒耐摩擦试验机上测试涂层出现划痕的次数，摩擦速度50次/min，摩擦压力0.6N。
实施例一
本实施例的有机无机杂化聚硅氮烷中R1＝-CH3，R2＝-HC＝CH2，将其制备为超疏水涂层，方法如下：
(1)将12份上述有机无机杂化聚硅氮烷、23份疏水丙烯酸酯树脂、8份纳米二氧化硅、200份二甲苯混合均匀，将混合液均匀涂覆在载玻片上，在5℃，湿度50％下，10min成膜，2h后表面固化，30h后完全固化，即可得到自清洁超硬涂层。
(2)采用GB/T 6739-2006铅笔法测定漆膜硬度，涂层经过2h表面固化后，测其硬度为8H，30h完全固化后，测其硬度为9H，测其接触角为150°，滚动角为10°，涂层有较好的超疏水功能。采用GB/T 9286-1998标准进行测定涂层附着力等级为0级，涂层的耐磨擦次数为1000。
实施例二
本实施例的有机无机杂化聚硅氮烷中R1＝-CH3，R2＝-CF3，将其制备为超疏水涂层，方法如下：
(1)将10份上述有机无机杂化聚硅氮烷、22份疏水丙烯酸酯树脂、7份纳米二氧化硅、200份二甲苯混合均匀，将混合液均匀涂覆在载玻片上，在10℃，湿度45％下，9min成膜，1.8h后表面固化，26h后完全固化，即可得到自清洁超硬涂层。
(2)采用GB/T 6739-2006铅笔法测定漆膜硬度，涂层经过1.8h表面固化后，测其硬度为8H，26h完全固化后，测其硬度为9H，测其接触角为150°，滚动角为5°，涂层有较好的超疏水功能。采用GB/T 9286-1998标准进行测定涂层附着力等级为0级，涂层的耐磨擦次数为1050。
实施例三
本实施例的有机无机杂化聚硅氮烷中R1＝-H，R2＝-CH3，将其制备为超疏水涂层，方法如下：
(1)将11份上述有机无机杂化聚硅氮烷、24份疏水丙烯酸酯树脂、6份纳米二氧化硅、200份二甲苯混合均匀，将混合液均匀涂覆在载玻片上，在20℃，湿度32％下，8min成膜，1.5h后表面固化，21h后完全固化，即可得到自清洁超硬涂层。
(2)采用GB/T 6739-2006铅笔法测定漆膜硬度，涂层经过1.5h表面固化后，测其硬度为8H，21h完全固化后，测其硬度为9H，测其接触角为155°，滚动角8°，涂层有较好的超疏水功能。采用GB/T 9286-1998标准进行测定涂层附着力等级为0级，涂层的耐磨擦次数为950。
实施例四
本实施例的有机无机杂化聚硅氮烷中R1＝-CH3，R2＝-CH2CH2CF3，将其制备为超疏水涂层，方法如下：
(1)将10份上述有机无机杂化聚硅氮烷、20份疏水丙烯酸酯树脂、5份纳米二氧化硅、200份二甲苯混合均匀，将混合液均匀涂覆在载玻片上，在30℃，湿度27％下，6min成膜，1h后表面固化，18h后完全固化，即可得到自清洁超硬涂层。
(2)采用GB/T 6739-2006铅笔法测定漆膜硬度，涂层经过1h表面固化后，测其硬度为8H，18h完全固化后，测其硬度为9H，测其接触角为152°，滚动角为4°，涂层有较好的超疏水功能。采用GB/T 9286-1998标准进行测定涂层附着力等级为0级，涂层的耐磨擦次数为1030。
实施例五
本实施例的有机无机杂化聚硅氮烷中R1＝-H，R2＝-CH2CH2CF3，将其制备为超疏水涂层，方法如下：
(1)将9份上述有机无机杂化聚硅氮烷、25份疏水丙烯酸酯树脂、8份纳米二氧化硅、190份二甲苯混合均匀，将混合液均匀涂覆在载玻片上，在40℃，湿度16％下，5min成膜，30min后表面固化，16h后完全固化，即可得到自清洁超硬涂层。
(2)采用GB/T 6739-2006铅笔法测定漆膜硬度，涂层经过30min表面固化后，测其硬度为8H，16h完全固化后，测其硬度为9H，测其接触角为150°，滚动角8°，涂层有较好的超疏水功能。采用GB/T 9286-1998标准进行测定涂层附着力等级为0级，涂层的耐磨擦次数为990。
实施例六
本实施例的有机无机杂化聚硅氮烷中R1＝-CF3，R2＝-CH2CH2CF3，将其制备为超疏水涂层，方法如下：
(1)将12份上述有机无机杂化聚硅氮烷、15份疏水丙烯酸酯树脂、5份纳米二氧化硅、200份二甲苯混合均匀，将混合液均匀涂覆在载玻片上，在温度25℃、湿度30％下，7min成膜，1.2h后表面固化，19h后完全固化，即可得到自清洁超硬涂层。
(2)采用GB/T 6739-2006铅笔法测定漆膜硬度，涂层经过1.2h表面固化后，测其硬度为8H，19h完全固化后，测其硬度为9H，测其接触角为151°，滚动角为6°，涂层有较好的超疏水功能。采用GB/T 9286-1998标准进行测定涂层附着力等级为0级，涂层的耐磨擦次数为1011。
实施例七
本实施例的有机无机杂化聚硅氮烷中R1＝-CH＝CH2，R2＝-CH3，将其制备为超疏水涂层，方法如下：
(1)将12份上述有机无机杂化聚硅氮烷、20份疏水丙烯酸酯树脂、3份纳米二氧化硅、50份二甲苯混合均匀，将混合液均匀涂覆在载玻片上，在温度35℃、湿度45％下，6min成膜，55min后表面固化，17h后完全固化，即可得到自清洁超硬涂层。
(2)采用GB/T 6739-2006铅笔法测定漆膜硬度，涂层经过55min表面固化后，测其硬度为8H，17h完全固化后，测其硬度为9H，测其接触角为150°，滚动角6°，涂层有较好的超疏水功能。采用GB/T 9286-1998标准进行测定涂层附着力等级为0级，涂层的耐磨擦次数为1065。
对比例一
本对比例的聚硅氮烷中R1＝-H，R2＝-H，为无机聚硅氮烷，将其制备为疏水涂层的方法如下：
(1)将10份上述无机聚硅氮烷、20份疏水丙烯酸酯树脂、5份纳米二氧化硅、200份二甲苯混合均匀制得混合液。
(2)将混合液均匀涂覆在载玻片上，在温度25℃、湿度30％下，1h成膜，72h后表面固化，168h后完全固化，即可得到超硬涂层。
(3)采用GB/T 6739-2006铅笔法测定漆膜硬度，涂层经过72h表面固化后，测其硬度为8H，168h完全固化后，测其硬度为9H，测其接触角为80°滚动角为60°，涂层采用GB/T9286-1998标准进行测定涂层附着力等级为0级，涂层的耐磨擦次数为850。
将上述对比例一步骤(1)中的混合液涂覆在载玻片上，在温度200℃下固化24h，得到超硬涂层。采用GB/T 6739-2006铅笔法测定漆膜硬度，测其硬度为9H。测其接触角为148°，滚动角10°。采用GB/T 9286-1998标准进行测定涂层附着力等级为0级，局部存在裂缝、空隙等，涂层的耐磨擦次数为960。
说明无机聚硅氮烷在常温下固化制备的涂层疏水性能差，而高温固化易存在裂缝和空隙，且高温固化的方式不适于推广。
对比例二
本对比例的聚硅氮烷中R1＝-CH3，R2＝-CH2CH2CF3，无无机聚硅烷结构，为有机聚硅氮烷，将其制备为疏水涂层的方法如下：
(1)将10份上述有机聚硅氮烷、20份疏水丙烯酸酯树脂、5份纳米二氧化硅、200份二甲苯混合均匀制得混合液。
(2)将混合液均匀涂覆在载玻片上，在可见光下，30min后完全固化，即可得到涂层。
(3)采用GB/T 6739-2006铅笔法测定漆膜硬度，涂层30min完全固化后，测其硬度为5H，测其接触角为105°，滚动角为30°，涂层有疏水功能。采用GB/T 9286-1998标准进行测定涂层附着力等级为0级，涂层的耐磨擦次数为400。
将上述对比例二步骤(1)中的混合液涂覆在载玻片上，在温度200℃下固化24h，即得到涂层。采用GB/T 6739-2006铅笔法测定漆膜硬度，测其硬度为7H。测其接触角为145°，滚动角8°。采用GB/T 9286-1998标准进行测定涂层附着力等级为0级，涂层的耐磨擦次数为732。
说明有机聚硅氮烷在常温下固化制备的涂层具有疏水性能，但耐摩擦性能差，而高温固化虽能提高有机聚硅氮烷的超疏水性，但硬度和耐摩擦性能有所欠缺，，且高温固化的方式不适于推广。
对比例三
(1)将6份对比例一中的无机聚硅氮烷、4份对比例二中的有机聚硅氮烷、20份疏水丙烯酸酯树脂、5份纳米二氧化硅、200份二甲苯混合均匀制得混合液。
(2)将混合液均匀涂覆在载玻片上，在30℃、湿度27％下，24h后表面固化，96h后完全固化，即可得到自清洁超硬涂层。
(3)采用GB/T 6739-2006铅笔法测定漆膜硬度，涂层经过24h表面固化后，测其硬度为5H，96h完全固化后，测其硬度为6H，测其接触角为96°，滚动角为32°，涂层有疏水功能。采用GB/T 9286-1998标准进行测定涂层附着力等级为1级，涂层的耐磨擦次数为650。
将上述对比例三步骤(1)中的混合液均匀涂覆在载玻片上，在温度200℃下固化24h，得到涂层，涂层起褶皱不平整，而且出现白点，产生分相。通过不断混合，使有机聚硅氮烷和无机聚硅氮烷物理混合的极度均匀，所制涂层的褶皱现象有所改进，但费时费力。
实验结果表明，无机聚硅氮烷和有机聚硅氮烷在单独使用或物理混合使用制备疏水涂层时，常温固化的综合性能较差，虽然可高温固化，但不利于广泛推广，而本发明的有机无机杂化聚硅氮烷疏水涂料可在常温下固化，获得硬度高、超疏水性能优异的涂层，且附着力高、成膜均匀，易于施工，且具有良好的耐划性能和自清洁功能，可用作超硬、易清洁涂料，同时本发明的聚硅氮烷涂料耐高温。
综上所述，本发明的有益效果表现为：
1)本发明中的有机无机杂化聚硅氮烷是通过将无机聚硅氮烷和有机聚硅氮烷通过化学键合形成的无机聚硅氮烷和有机聚硅氮烷杂合体，使加入这种杂合体的疏水涂层具有超硬、超疏水、耐划耐磨、附着力高的优越性能，克服了无机聚硅氮烷涂层随涂层厚度增加容易出现裂纹、空隙等缺陷，解决了有机聚硅氮烷硬度低的问题，使本发明的涂层兼顾硬度高，附着力强涂层不易脱落、裂纹，同时保证了涂层的耐磨耐划性能；
2)使无机聚硅氮烷的使用量更低，降低了生产成本；
3)本发明的聚硅氮烷涂料兼具超硬和自清洁功能，可用于汽车车身、光学镜片、手机屏领域，保证基体有足够的硬度以防出现划痕，同时保证基体具有自清洁功能；
4)本发明的疏水涂料制备工艺简单，可常温固化，易于施工，操作成本低，易于实现，可以广泛推广和使用。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料，其特征在于，由如下重量份的组分组成：
Figure FDA0002230919880000011
所述有机无机杂化聚硅氮烷的结构式为
Figure FDA0002230919880000012
其中，所述x:y＝10:1～10:1；
所述R1选自-H、-CH3、-CH＝CH2、-CF3、-CH2CH2CF3、-CH(CH3)COOCH2C6F12CH3或-CH2CH2COOCH2CF3基团的一种或几种，所述R2选自-CF3、-CH(CH3)COOCH2C6F12CH3、-CH2CH2COOCH2CF3或-CH2CH2CF3基团的一种或几种；
所述自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料在10～40℃下固化。
2.根据权利要求1所述的自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料，其特征在于，所述有机溶剂选自二甲苯、环己烷、正丁醚或甲苯中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料，其特征在于，所述有机无机杂化聚硅氮烷的平均分子量范围为：500-5000。
4.权利要求1-3任一所述的自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料的制备方法，其特征在于，包括：
将所述有机无机杂化聚硅氮烷、疏水丙烯酸酯树脂、纳米二氧化硅、二甲苯按比例混合均匀，制得所述自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料。
5.权利要求4所述方法制备的自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料的使用方法，其特征在于，包括：
将所述自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料均匀涂覆在基底材料上，在温度10～40℃，15％-60％湿度下，5～10min成膜，16～30h后完全固化形成涂层。
6.根据权利要求5所述的自清洁超硬聚硅氮烷疏水涂料的使用方法，其特征在于，所述涂覆方式为喷涂、浸渍、刮涂或擦涂的一种或多种。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107629570A (zh) * 2017-09-24 2018-01-26 陈晨特 一种陶瓷洁具自清洁组合物
EP3553121B1 (en) * 2018-04-11 2021-06-09 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Water repellent film-forming composition and water repellent film
JP6475388B1 (ja) * 2018-07-18 2019-02-27 信越化学工業株式会社 ポリシラザン含有組成物
EP3894486A1 (en) 2018-12-14 2021-10-20 Merck Patent GmbH Surface coating compositions
CN110128664A (zh) * 2019-04-04 2019-08-16 华南理工大学 基于含氟化合物修饰的改性有机聚硅氮烷及其制备方法和应用
CN110511646A (zh) * 2019-07-23 2019-11-29 北京易净星科技有限公司 自洁防腐涂层和制备自洁防腐涂层的方法
CN114341277A (zh) * 2019-09-10 2022-04-12 汉高股份有限及两合公司 涂料组合物
WO2021213916A1 (en) 2020-04-20 2021-10-28 Merck Patent Gmbh Fluorinated silazane polymers for functional coatings
CN111334189B (zh) * 2020-04-26 2021-10-15 广东四方威凯新材料有限公司 一种抗污自清洁涂料后处理剂及其制备方法
WO2022115031A1 (en) * 2020-11-30 2022-06-02 Jk Research & Engineering Pte. Ltd. A coating composition, coating and methods of forming the same
CN112980032B (zh) * 2021-04-23 2022-07-01 浙江华帅特新材料科技有限公司 透明、稳健自清洁有机玻璃及其制造方法
CN114561149A (zh) * 2022-03-11 2022-05-31 江西师范大学 一种超硬聚硅氮烷易清洁涂料及其制备方法
CN115785705B (zh) * 2022-12-22 2024-01-16 中国科学院兰州化学物理研究所 一种有机无机杂化疏水阻湿涂层及其制备方法和应用
JP7229502B1 (ja) * 2023-01-19 2023-02-28 株式会社アイセル 下地塗料、塗料および構造体
CN116355530A (zh) * 2023-03-24 2023-06-30 上海大学 一种镁合金表面涂层材料、涂层及其制备方法
CN116622288B (zh) * 2023-05-19 2024-04-05 广州希森美克新材料科技股份有限公司 具有高耐磨、高耐候、超疏水和超疏油性能的纳米涂层及其制备方法与施工方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11342566A (ja) * 1998-05-29 1999-12-14 Asahi Glass Co Ltd 透明被覆成形品およびその製造方法
CN1449576A (zh) * 2000-08-29 2003-10-15 克拉瑞特国际有限公司 具有低介电常数的多孔硅质膜和半导体装置及涂料组合物
CN1196649C (zh) * 1999-07-13 2005-04-13 克拉瑞特国际有限公司 具有低介电常数的多孔硅石涂层、半导体设备和涂料组合物
CN1694936A (zh) * 2002-11-01 2005-11-09 克拉里安特国际有限公司 包含聚硅氮烷的涂覆溶液
CN101389721A (zh) * 2006-02-23 2009-03-18 克拉里安特国际有限公司 用于阻垢和防腐蚀的包含聚硅氮烷的涂层
CN102585635A (zh) * 2012-01-12 2012-07-18 中山大桥化工集团有限公司 一种防结冰涂料及其制备方法
CN104576901A (zh) * 2015-01-16 2015-04-29 中国科学院化学研究所 一种具有提高的防硫化性能的led元件及其制备方法
CN104830105A (zh) * 2015-06-02 2015-08-12 李虎 一种用于汽车漆面及轮毂的镀晶液

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4501451B2 (ja) * 2004-02-18 2010-07-14 株式会社豊田自動織機 塗料組成物、塗料組成物を用いた透明性保護膜の製造方法および透明性保護膜を有する有機ガラス

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11342566A (ja) * 1998-05-29 1999-12-14 Asahi Glass Co Ltd 透明被覆成形品およびその製造方法
CN1196649C (zh) * 1999-07-13 2005-04-13 克拉瑞特国际有限公司 具有低介电常数的多孔硅石涂层、半导体设备和涂料组合物
CN1449576A (zh) * 2000-08-29 2003-10-15 克拉瑞特国际有限公司 具有低介电常数的多孔硅质膜和半导体装置及涂料组合物
CN1694936A (zh) * 2002-11-01 2005-11-09 克拉里安特国际有限公司 包含聚硅氮烷的涂覆溶液
CN101389721A (zh) * 2006-02-23 2009-03-18 克拉里安特国际有限公司 用于阻垢和防腐蚀的包含聚硅氮烷的涂层
CN102585635A (zh) * 2012-01-12 2012-07-18 中山大桥化工集团有限公司 一种防结冰涂料及其制备方法
CN104576901A (zh) * 2015-01-16 2015-04-29 中国科学院化学研究所 一种具有提高的防硫化性能的led元件及其制备方法
CN104830105A (zh) * 2015-06-02 2015-08-12 李虎 一种用于汽车漆面及轮毂的镀晶液

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