CN107428972B - 用于飞机座舱盖和挡风玻璃的衬垫类型抗静电的顶涂层体系 - Google Patents

用于飞机座舱盖和挡风玻璃的衬垫类型抗静电的顶涂层体系 Download PDF

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Abstract

公开了一种经涂覆基材,其包括:基材;在该基材上的导电多层堆叠体;和在该导电多层堆叠体上的涂层。该涂层厚度是5‑10密耳,并且该涂层包括在该导电多层堆叠体上的导电的、抗静电的粘结涂层;和在该导电的、抗静电的粘结涂层上的导电的、抗静电的顶涂层。该导电的、抗静电的粘结涂层和导电的、抗静电的顶涂层是由这样的涂料组合物形成的,其包括疏水性第一脂肪族多异氰酸酯,包括亲水性部分的第二脂肪族多异氰酸酯,聚酯多元醇,亲水性多元醇和氟化多元醇化合物。

Description

用于飞机座舱盖和挡风玻璃的衬垫类型抗静电的顶涂层体系
关于潜在的国家安全问题的声明
本申请包含可以在美国国际武器交易规章(US International Traffic in ArmsRegulations)(“ITAR”),22CFR Para.120-130下控制的主题。所以,本申请应当被合适的联邦机构认为是强制保密令(secrecy order)。
发明背景
聚氨酯聚合物可以作为涂层用于多种应用。例如它们可以作为涂层用于经涂覆基材,例如飞机的经涂覆透明体。飞机透明体(例如座舱盖)和特别是隐形飞机座舱盖优选包括低电阻(即,高电导率)层(或者多个层)来防止或者降低静电荷积累和提供雷达衰减。作为沉积静电(precipitation static)和/或雷击的结果,静电荷可在座舱盖上积累,并且可干扰飞机的不同功能。通过包括低电阻层(或者多个层),飞机座舱盖可以消耗或者耗散静电和由此防止或者减少静电荷在座舱盖上的积累。该低电阻层(或者多个层)可以用高电阻涂层(例如聚氨酯抗静电顶涂层)涂覆,只要静电荷可通过该有机顶涂层转移到低电阻层(或者多个层)就行。
现代喷气式飞机座舱盖例如F-22隐形战斗机座舱盖,通常是由聚合物材料制成的。这样的材料是令人期望的,这归因于它们的轻重量,高强度和容易成形。但是,大部分聚合物材料不满足隐形飞机的要求,例如低薄层电阻和经受极端气候条件的能力。因此,涂层(例如有机和无机涂层)被用于赋予座舱盖以高导电率和其他特性。
发明内容
一种经涂覆基材,其包括:基材;在该基材上的导电多层堆叠体;和在该导电多层堆叠体上的涂层,该涂层厚度是5-10密耳,并且该涂层包括:在该导电多层堆叠体上的导电的、抗静电的粘结涂层;和在该导电的、抗静电的粘结涂层上的导电的、抗静电的顶涂层,该涂层厚度是5-10密耳,和该导电的、抗静电的粘结涂层是由这样的涂料组合物形成的,其包括疏水性第一脂肪族多异氰酸酯,包括亲水性部分的第二脂肪族多异氰酸酯,聚酯多元醇,亲水性多元醇和氟化多元醇。
该导电的、抗静电的顶涂层和导电的,抗静电的粘结涂层每个的厚度可以是2.5-5密耳。
该涂层厚度可以是5-8密耳。
该导电的、抗静电的顶涂层和导电的、抗静电的粘结涂层每个的厚度可以是2.5-4密耳。
该涂层的厚度可以是6-8密耳。
该导电的、抗静电的顶涂层和导电的,抗静电的粘结涂层每个的厚度可以是3-4密耳。
该导电的、抗静电的粘结涂层的厚度可以是至少3密耳。
该导电的、抗静电的顶涂层的厚度可以是至少3密耳。
该导电的、抗静电的粘结涂层可以是基本上没有固有导电的聚合物,离子液体,导电氧化物和碳纳米管。
该导电的、抗静电的顶涂层可以是基本上没有固有导电的聚合物,离子液体,导电氧化物和碳纳米管。
该经涂覆基材可以进一步包括在基材和导电多层堆叠体之间的粘结涂层。
该经涂覆基材可以进一步包括在该粘结涂层和导电多层堆叠体之间的底涂层。
该经涂覆基材可以进一步包括在该导电多层堆叠体和该导电的、抗静电的粘结涂层之间的底漆层。
该涂层可以具有回弹性,以使得该涂层可以拉伸到比该涂层形成后原样的(as-formed)长度长50%或者更大的长度,而基本上没有撕裂该涂层。
该涂层可以具有回弹性,以使得该涂层可以拉伸到比该涂层形成后原样的长度长100%或者更大的长度,而基本上没有撕裂该涂层。
该涂层可以具有回弹性,以使得该涂层可以拉伸到比该涂层形成后原样的长度长200%或者更大的长度,而基本上没有撕裂该涂层。
该第二脂肪族多异氰酸酯可以进一步包括疏水性部分。
该第二脂肪族多异氰酸酯的疏水性部分可以包括异佛尔酮二异氰酸酯部分或者其衍生物。
该第二脂肪族多异氰酸酯的亲水性部分可以包括聚醚链。
该第二脂肪族多异氰酸酯可以包括键合到异佛尔酮二异氰酸酯三聚体上的聚醚链。
该疏水性第一脂肪族多异氰酸酯的异氰酸酯官能度可以是3.0-4.2。
该疏水性第一脂肪族多异氰酸酯可以选自缩二脲基多异氰酸酯,异氰尿酸酯环基多异氰酸酯及其组合。
该疏水性第一脂肪族多异氰酸酯与该第二脂肪族多异氰酸酯的重量比可以是大约95:5-大约85:15。
附图说明
当结合附图考虑时,本发明实施方案的这些和其他特征将参考下面的具体实施方式而更好地理解,其中:
图1是一种经涂覆基材的实施方案的分解的横截面图,该经涂覆基材包括导电的、抗静电的粘结涂层和导电的、抗静电的顶涂层;
图2是根据本发明一种实施方案的经涂覆基材的分解的横截面图;
图3是根据本发明一种实施方案的导电多层堆叠体的一部分的分解的横截面图;
图4是根据本发明一种实施方案的导电多层堆叠体的另一部分的分解的横截面图;
图5是根据本发明一种实施方案的导电多层堆叠体的分解的横截面图;
图6是根据本发明一种实施方案的经涂覆基材的分解的横截面图;
图7是根据本发明另一种实施方案的经涂覆基材的分解的横截面图;和
图8是根据本发明另一种实施方案的经涂覆基材的分解的横截面图。
具体实施方式
在下面的说明书和权利要求中,不同的层被描述为在一个或多个另外的层“上面”、“之上”或者“位于其上”。这种语言简单地表示所述层的相对位置。因此在一些实施方案中,两个层是实际上刚好彼此相邻,而在其他实施方案中,相同的两个层是通过一个或多个另外的层隔开的。在每个情况中,两个层之一被认为在另一层“上面”、“之上”或者“位于其上”。同样,“上面”或者“之上”可以表示“下面”。例如在另一层“上面”或者“之上”的层也可以被认为在其他层“下面”,这取决于观察点。
如本文使用的,术语“经涂覆基材”或者“经涂覆透明体”指的是这样的基材或者透明体,其已经用在基材上的一个或多个层进行了保护(例如涂覆)。该基材或者透明体可以由玻璃或者塑料制成,其是经涂覆或者未经涂覆的,并且可以形成车,飞机,船,建筑物或者任何其他合适的车辆或者结构的窗户或者挡风玻璃。
本发明实施方案的方面涉及涂层,其是坚韧的,耐久的和耐候的,并且仍然是柔韧的和挠性的。图1是一个横截面图,其显示了经涂覆基材100的一种实施方案,该经涂覆基材100包括基材10,在该基材上的导电多层堆叠体120和在该导电多层堆叠体上的涂层103。该涂层包括在导电多层堆叠体上的导电的、抗静电的粘结涂层107,和在该导电的、抗静电的粘结涂层上的导电的、抗静电的顶涂层105。在一些实施方案中,该涂层的厚度(例如该导电的、抗静电的粘结涂层和导电的、抗静电的顶涂层的总厚度)是5-10密耳(127-254μm)。该涂层可以是衬垫(liner)类涂层。如本文使用的,表述“衬垫类涂层”指的是这样的涂层,其厚度是至少5密耳(例如厚度是5-10密耳)和具有回弹性,以使得该涂层可以拉伸到比该涂层形成后原样的长度(初始的、未拉伸的长度)长50%或者更大的长度,而基本上没有破坏(例如基本上没有撕裂或者破裂或者没有撕裂或者分离成两个分别的部分)。在一些实施方案中,该涂层可以拉伸到比该涂层形成后原样的长度(初始的、未拉伸的长度)长100%或者更大的长度(例如100%-300%),而基本上没有破坏(例如基本上没有撕裂或者破裂或者没有撕裂或者分离成两个分别的部分)。在一些实施方案中,该涂层可以拉伸到比该涂层形成后原样的长度(初始的、未拉伸的长度)长200%或者更大的长度(例如200%-300%),而基本上没有破坏(例如基本上没有撕裂或者破裂或者没有撕裂或者分离成两个分别的部分)。
该导电的、抗静电的粘结涂层的实施方案包括聚氨酯,并且是高回弹性的。该导电的、抗静电的粘结涂层充当雨水侵蚀测试中雨滴的冲击(例如高能冲击)的振动吸收体。包括该导电的、抗静电的粘结涂层的经涂覆基材的实施方案的耐雨水侵蚀性与不包括该导电的、抗静电的粘结涂层,但是其他相同的经涂覆基材相比明显增强。例如,包括基材(例如丙烯酸类基材)、在该基材上的导电多层堆叠体、和在该导电多层堆叠体上的导电的、抗静电的顶涂层,但是不包括导电的、抗静电的粘结涂层的经涂覆基材,在550mph和575mph的雨水侵蚀测试中表现出明显妥协的性能。此外,包括使用单流动涂覆制备的导电的、抗静电的顶涂层的涂层不具有合适的耐雨水侵蚀性(例如没有通过在550mph和575mph的雨水侵蚀测试)和/或装饰性(cosmetics)。如本文使用的,术语“单流动”指的是使用单个施涂形成涂层和固化该涂层。例如使用单流动涂覆制备的,包括该导电的、抗静电的顶涂层,但是不包括该导电的、抗静电的粘结涂层的涂层未能制备成非常厚(例如厚于5或者6密耳),装饰上可接受的导电的,和/或具有合适的耐雨水侵蚀性,这归因于该涂料组合物对于形成导电的、抗静电的顶涂层来说的高粘度。与包括导电的、抗静电的顶涂层,但是不包括导电的、抗静电的粘结涂层的经涂覆基材相比,本发明实施方案的经涂覆基材(例如包括导电的、抗静电的粘结涂层和导电的、抗静电的顶涂层的涂层)提供了明显改进的耐雨水侵蚀性。
该经涂覆基材的实施方案经由相当大的厚度和回弹性的导电的、抗静电的粘结涂层,而提供了合适的耐雨水侵蚀性(例如该经涂覆基材通过了在550mph和575mph的雨水侵蚀测试)。通过包括导电的、抗静电的粘结涂层和导电的、抗静电的顶涂层二者,所述涂层可以制成至少5密耳厚和可以具有回弹性,以使得该涂层可以拉伸到比该涂层形成后原样的长度(初始的、未拉伸的长度)长50%或者更大的长度,而基本上没有破坏(例如基本上没有撕裂或者破裂或者没有撕裂或者分离成两个分别的部分),和在一些实施方案中,该涂层可以拉伸到比该涂层形成后原样的长度(初始的、未拉伸的长度)长100%或者更大的长度(例如100%-300%),而基本上没有破坏(例如基本上没有撕裂或者破裂或者没有撕裂或者分离成两个分别的部分)。在一些实施方案中,该涂层可以拉伸到比该涂层形成后原样的长度(初始的、未拉伸的长度)长200%或者更大的长度(例如200%-300%),而基本上没有破坏(例如基本上没有撕裂或者破裂或者没有撕裂或者分离成两个分别的部分)。虽然本发明不限于任何具体机理或者理论,但是据信由于包括导电的、抗静电的粘结涂层的涂层的实施方案的回弹性,在QUV和湿度测试中延长的曝露时间没有明显劣化该经涂覆基材的附着性和耐雨水侵蚀性。
该导电的、抗静电的顶涂层和导电的,抗静电的粘结涂层一起的总厚度(该导电的、抗静电的顶涂层和导电的、抗静电的粘结涂层的合计厚度)可以是至少5密耳(127μm),例如5-10密耳(127-254μm),6-10密耳(152.4-254μm),5-8密耳(127-203.2μm),5-7密耳(127-177.8μm),或者6-8密耳(152.4-203.2μm)。当该涂层厚度是至少5密耳(导电的、抗静电的顶涂层和导电的、抗静电的粘结涂层的合计厚度是至少5密耳)时,该涂层预期表现出衬垫类型性能(或者衬垫类性能)和在575mph良好的雨水侵蚀性。该导电的、抗静电的顶涂层和导电的、抗静电的粘结涂层每个的厚度可以是2.5-5密耳(63.5-127μm),2.5-4密耳(63.5-101.6μm),或者3-4密耳(76.2-101.6μm)。在一些实施方案中,该导电的、抗静电的顶涂层和导电的、抗静电的粘结涂层每个的厚度是2.56-2.76密耳(65-70μm)。在其他实施方案中,该导电的、抗静电的顶涂层和导电的、抗静电的粘结涂层每个的厚度是至少3密耳(例如至少3密耳-5密耳)。在仍然的其他实施方案中,该导电的、抗静电的顶涂层和导电的、抗静电的粘结涂层每个的厚度是4密耳(101.6μm)到合计厚度是8密耳(203.2μm)。
该导电的、抗静电的粘结涂层的实施方案是厚的,回弹性的和增强了经涂覆基材在575mph的雨水侵蚀测试中的性能。当该经涂覆基材包括在基材(例如拉伸丙烯酸类基材)上的导电多层堆叠体上的厚的(例如至少5密耳)和回弹性的导电的、抗静电的粘结涂层和厚的和回弹性的导电的、抗静电的顶涂层时,该经涂覆基材表现出良好的Bayer磨损,QUV,蒸汽,湿度,雨水侵蚀,酸雨,盐雾和化学品/溶剂测试结果以及良好的p-静电荷耗散能力。该导电的、抗静电的粘结涂层和导电的、抗静电的顶涂层的实施方案还具有抗静电性能,其允许将静电荷送过该导电的、抗静电的粘结涂层和/或导电的、抗静电的顶涂层到导电多层堆叠体来耗散。例如p-静电荷的耗散可以主要通过导电多层堆叠体(例如通过该导电多层堆叠体的金属层)来进行。根据本发明的实施方案,p-静电荷(或者其他电荷)通过该导电的、抗静电的顶涂层和导电的、抗静电的粘结涂层(和通过该导电的、抗静电的顶涂层和导电多层堆叠体之间的任何介入层)到导电多层堆叠体的金属层(例如金层),并且该p-静电荷(或者其他电荷)通过该金属层(例如金层)耗散来降低经涂覆基材表面上的静电荷(例如p-静电荷)的量。
该导电的、抗静电的粘结涂层和导电的、抗静电的顶涂层可以每个独立地由这样的涂料组合物形成,其能够形成提供p-静电荷耗散和具有良好的耐候性和良好的耐酸雨、化学品(例如溶剂)、盐雾、磨损和雨水侵蚀性的涂层。根据本发明的实施方案,该导电的、抗静电的粘结涂层和导电的、抗静电的顶涂层可以每个独立地由这样的涂料组合物形成,其包括疏水性第一脂肪族多异氰酸酯,包括亲水性部分的第二脂肪族多异氰酸酯,聚酯多元醇,氟化多元醇和氟化醇。用于形成该导电的、抗静电的粘结涂层的涂料组合物进一步包括反应性盐(例如季铵盐)。包括在该导电的、抗静电的粘结涂层中的反应性盐改进了该导电的、抗静电的粘结涂层的导电性。用于形成该导电的、抗静电的粘结涂层的涂料组合物和用于形成该导电的、抗静电的顶涂层的涂料组合物可以每个反应来形成包括聚氨酯聚合物的涂层。因此,如本文所述的,该涂层可以包括所述涂料组合物的处于它们的反应的或者未反应的形式的不同的组分,例如该疏水性第一脂肪族异氰酸酯和聚酯多元醇可以以它们的反应形式(例如作为氨基甲酸酯(urethane)或者氨基甲酸酯(carbamate)聚合物连接中的单体)包括在所述涂层中。本文所述的疏水性组分或者部分保护了经涂覆基材的实施方案不受UV光和湿气的影响,并且增强了该导电的、抗静电的粘结涂层的耐化学性,来抵抗在该导电的、抗静电的顶涂层的生产和流涂施涂中所遇到的正常的手洗技术。本文所述的亲水性组分或者部分促进了静电荷耗散。
多种异氰酸酯和多异氰酸酯(例如二官能,多官能,芳族,脂肪族,单体和低聚异氰酸酯)可以用于该涂料组合物中来形成聚氨酯涂层。脂肪族异氰酸酯具有良好的水解稳定性和耐UV性。单体脂肪族二异氰酸酯的非限定性例子包括六亚甲基二异氰酸酯,亚甲基双-(4-环己基异氰酸酯)和异佛尔酮二异氰酸酯。单体脂肪族二异氰酸酯可以用于制备多异氰酸酯加合物,预聚物和热塑性聚氨酯(“TPU”)。例如单体脂肪族二异氰酸酯可以用于制备缩二脲基多异氰酸酯(例如其包括-(HN-CO-)2N-官能团的多异氰酸酯),异氰尿酸酯环基多异氰酸酯(例如异佛尔酮二异氰酸酯三聚体)和多异氰酸酯的其他低聚物。更具体地,六亚甲基二异氰酸酯(HDI)可以用于制备下面的结构1所示的HDI基缩二脲或者下面的结构2所示的HDI基三聚体(包括异氰尿酸酯环)。异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)可以用于制备下面的结构3所示的IPDI基三聚体,其是一种异氰尿酸酯环基多异氰酸酯。包括异氰尿酸酯环的HDI三聚体的粘度明显低于HDI基缩二脲。IPDI三聚体的反应性低于HDI三聚体。
[结构1]
Figure BDA0001423306850000091
[结构2]
Figure BDA0001423306850000092
[结构3]
Figure BDA0001423306850000093
根据本发明的实施方案,该第一脂肪族多异氰酸酯可以是下面的一种或多种:缩二脲基多异氰酸酯,异氰尿酸酯环基多异氰酸酯,或者异佛尔酮二异氰酸酯低聚物。例如该第一脂肪族多异氰酸酯可以包括下面的一种或多种:上面的结构1所示的HDI基缩二脲(或者其衍生物),上面的结构2所示的包括异氰尿酸酯环的HDI基三聚体(或者其衍生物),或者上面的结构3所示的IPDI基三聚体(或者其衍生物)。第一脂肪族多异氰酸酯(或者包括第一脂肪族多异氰酸酯的混合物)的非限定性市售例子包括亚甲基双-(4-环己基异氰酸酯)(例如
Figure BDA0001423306850000094
W),亚甲基1,6-六亚甲基二异氰酸酯基多异氰酸酯(例如
Figure BDA0001423306850000101
N-75,
Figure BDA0001423306850000102
N-100,
Figure BDA0001423306850000103
N-3200,
Figure BDA0001423306850000104
N-3300,
Figure BDA0001423306850000105
N-3600和
Figure BDA0001423306850000106
N-3790)和异佛尔酮二异氰酸酯基多异氰酸酯(例如
Figure BDA0001423306850000107
Z-4470)(每个获自Bayer Material Science)。
Figure BDA0001423306850000108
是BayerMaterial Science,Leverkusen,德国的注册商标。一些前述例子包括分散在溶剂中(或者用溶剂稀释)的脂肪族多异氰酸酯,其降低了多异氰酸酯的粘度,由此改进了第一脂肪族多异氰酸酯处理的容易性。
该第一脂肪族异氰酸酯的官能度可以是3或者更大(例如具有3或者更多个异氰酸酯官能团)。在一些实施方案中,该第一脂肪族多异氰酸酯的异氰酸酯官能度是3.0-4.2。例如该第一脂肪族多异氰酸酯的异氰酸酯官能度可以是大约3.2,3.5,3.8或者4.1。在一些实施方案中,例如该第一脂肪族多异氰酸酯的异氰酸酯官能度可以是大约3.8。
根据本发明的实施方案,一种本文所述的包括第一脂肪族多异氰酸酯(例如HDI缩二脲基多异氰酸酯)的涂料组合物能够形成具有良好的低温挠性的弹性涂层(或者膜),由此提供耐雨水侵蚀性,这是用其他多异氰酸酯无法实现的。该涂层还可以具有良好的耐候性和机械强度。包括HDI缩二脲基多异氰酸酯的涂料组合物的一些例子形成了具有良好的耐久性的涂层,但是耐雨水侵蚀性降低。包括异氰尿酸酯环基多异氰酸酯(例如HDI三聚体基多异氰酸酯)的涂料组合物的一些例子形成了具有良好的耐雨水侵蚀性,但是耐化学品(例如溶剂)性降低的涂层。包括异氰尿酸酯环基多异氰酸酯的涂料组合物的一些例子形成了具有相对短的消粘时间和良好的耐化学性的涂层,但是归因于异氰尿酸酯环基多异氰酸酯高的Tg(~60℃),所得的涂层是硬的,并且具有差的耐雨水侵蚀性。与之相比,一些HDI缩二脲基多异氰酸酯(例如
Figure BDA0001423306850000109
N-75和
Figure BDA00014233068500001010
N-100)的Tg是大约-60℃。
根据本发明的实施方案,该涂料组合物进一步包括第二脂肪族多异氰酸酯,其包括亲水性部分。该第二脂肪族多异氰酸酯的亲水性部分可以包括聚醚链。在一些实施方案中,该第二脂肪族多异氰酸酯进一步包括疏水性部分。该第二脂肪族异氰酸酯的疏水性部分可以包括异佛尔酮二异氰酸酯部分或者其衍生物。该第二脂肪族多异氰酸酯(或者包括该第二脂肪族多异氰酸酯的混合物)的非限定性的,市售的例子包括聚醚改性的HDI三聚体基多异氰酸酯(例如
Figure BDA0001423306850000111
302和
Figure BDA0001423306850000112
303),聚醚改性的HDI脲基甲酸酯基多异氰酸酯(例如
Figure BDA0001423306850000113
304,和/或
Figure BDA0001423306850000114
305),异佛尔酮二异氰酸酯基亲水改性的脂肪族多异氰酸酯(例如聚醚改性的异佛尔酮二异氰酸酯三聚体,例如
Figure BDA0001423306850000115
2150BA和/或
Figure BDA0001423306850000116
401-70),离子氨基磺酸改性的HDI多异氰酸酯(例如
Figure BDA0001423306850000117
XP2547,
Figure BDA0001423306850000118
XP2487/1和/或
Figure BDA0001423306850000119
XP2655)(每个获自Bayer Material Science)。
Figure BDA00014233068500001110
是Bayer Material Science的注册商标。该第二脂肪族多异氰酸酯的官能度可以是2或者更大(例如2个或更多个异氰酸酯官能团)。
聚醚改性的HDI三聚体基多异氰酸酯(非离子)的一个例子是如下面的结构4所示的,其是亲水的和容易分散在水中。包括聚醚改性的HDI三聚体基多异氰酸酯(非离子)作为第二脂肪族多异氰酸酯的涂料组合物的例子形成了具有增强的抗静电性的涂层,但是该涂层表现出对于某些测试例如湿度测试和50/50-水/IPA测试降低的完整性。因此,虽然这些多异氰酸酯可以用作第二脂肪族多异氰酸酯,但是其他多异氰酸酯可以提供更好的涂层完整性。
[结构4]
Figure BDA00014233068500001111
聚醚改性的HDI脲基甲酸酯基多异氰酸酯的一个例子如下面的结构5所示,其疏水性大于上述的聚醚改性的HDI三聚体基多异氰酸酯(非离子),并且具有更高的NCO官能度。包括聚醚改性的HDI脲基甲酸酯基多异氰酸酯作为第二脂肪族多异氰酸酯的涂料组合物的例子形成了具有增强的膜耐久性和电阻的涂层,但是该涂层表现出降低的静电荷耗散,特别是在-40°F更是如此。因此,虽然这些多异氰酸酯可以用作第二脂肪族多异氰酸酯,但是其他多异氰酸酯可以提供更好的电荷耗散。
[结构5]
Figure BDA0001423306850000121
离子氨基磺酸改性的HDI多异氰酸酯的一个例子如下面的结构6所示,其具有高的NCO官能度。离子氨基磺酸改性的HDI多异氰酸酯(CAPS)是作为
Figure BDA0001423306850000122
XP2547,
Figure BDA0001423306850000123
XP2487/1和
Figure BDA0001423306850000124
XP2655市售自Bayer Material Science。包括离子氨基磺酸改性的HDI多异氰酸酯作为第二脂肪族多异氰酸酯的涂料组合物的例子形成了具有良好的耐化学品(例如溶剂)性的涂层,但是该涂层在抗静电性能中表现出最小的改进。因此,虽然这些多异氰酸酯可以用作第二脂肪族多异氰酸酯,但是其他多异氰酸酯可以提供更好的抗静电性能。
[结构6]
Figure BDA0001423306850000125
在一些实施方案中,该第二脂肪族多异氰酸酯包括聚醚改性的IPDI三聚体,其包括键合到异佛尔酮二异氰酸酯三聚体上的聚醚链。聚醚改性的IPDI三聚体基多异氰酸酯的一个例子如下面的结构7所示。包括聚醚改性的IPDI三聚体基多异氰酸酯作为第二脂肪族多异氰酸酯的涂料组合物的例子出人意料地形成了具有良好的膜完整性以及良好的静电荷耗散性能的涂层。聚醚改性的IPDI三聚体基多异氰酸酯的一个市售例子是
Figure BDA0001423306850000131
401-70,其Tg是大约30℃,形成了具有改进的消粘时间(即,变成消粘的较短的时间),降低的表面粘性和增强的抗静电性能。但是,当过量的聚醚改性的IPDI三聚体基多异氰酸酯作为第二脂肪族异氰酸酯包括在该涂料组合物中时,由该涂料组合物形成的涂层表现出降低的耐雨水侵蚀性,增加的湿度敏感度和降低的耐Bayer磨损性。因此在一些实施方案中,该疏水性第一脂肪族多异氰酸酯与第二脂肪族多异氰酸酯的重量比是95:5-85:15,例如诸如95:5,92:8,90:10,87:13或者85:15的比率。
[结构7]
Figure BDA0001423306850000132
在一些实施方案中,该涂料组合物进一步包括聚酯多元醇。例如该聚酯多元醇可以是具有2-4个羟基的脂肪族化合物或者具有平均2-4个羟基的脂肪族化合物的混合物。该聚酯多元醇可以为由该涂料组合物形成的涂层提供交联和回弹性。该聚酯多元醇的非限定性例子包括聚己内酯多元醇和二醇。例如该聚酯多元醇可以是聚己内酯多元醇,聚己内酯二醇或者其混合物,其重均分子量是300-5000g/mol,例如500-1500g/mol,和在一些实施方案中是大约1000g/mol。
聚己内酯多元醇和二醇可以使用开环聚合在温和条件下制备,导致良好受控的聚合,不产生或者产生很少的副产物(例如水)。使用开环聚合所制备的聚己内酯多元醇和二醇具有低酸值,高的所定义的官能度,低多分散度指数,并且可以以非常高的再现性来制备。聚己内酯多元醇和二醇还可以以低杂质水平来制备,其是无毒的和可生物降解的,并且在低温具有高的挠性,良好的水解稳定性,良好的撕裂强度,一致的反应性和低粘度(与其他多元醇相比)。聚己内酯多元醇和二醇的高挠性和良好的撕裂强度可以赋予由包括聚己内酯多元醇和/或聚己内酯二醇的涂料组合物所形成的涂层以回弹性。具有改进的回弹性的涂层表现出增强的Bayer磨损(在下面更详细描述)和耐雨水侵蚀性。此外,聚己内酯多元醇和二醇的低粘度对于高固含量的涂料组合物是有益的。在一些实施方案中,该聚酯多元醇包括聚己内酯多元醇,聚己内酯二醇或者其混合物。
在一些实施方案中,该聚酯多元醇是包括4个羟基的聚己内酯多元醇。例如该聚酯多元醇可以是包括4个聚己内酯链的聚己内酯多元醇。在一些实施方案中,每个聚己内酯链包括在聚己内酯链末端的4个羟基之一。聚酯多元醇(例如聚己内酯多元醇)的一个例子是下面结构8所示。在结构8所示的聚酯多元醇中,n可以是1-6,例如2-4。例如在结构8所示的聚酯多元醇中,n的平均值可以是2。当该聚酯多元醇是聚己内酯多元醇(其包括4个聚己内酯链,该链包括在每个聚己内酯链末端的一个羟基)时,该涂料组合物可以形成具有增强的交联密度的涂层,其反之改进了该涂层的耐盐雾和SO2性,耐化学品(例如溶剂)性和耐无机酸(例如硫酸和硝酸)性。此外,所得的涂层仍然可以具有合适的挠性,这归因于四个链的每个中己内酯单元(例如1-6个己内酯单元)的存在。
[结构8]
Figure BDA0001423306850000141
在一些实施方案中,该聚酯多元醇是聚酯二醇。该聚酯二醇可以是线性脂肪族二醇,其具有包括羟基的第一端和包括另一伯羟基的第二端。该伯羟基可以通过聚己内酯主链来连接。聚酯多元醇(例如聚己内酯二醇)的一个例子如下面的结构9所示。在结构9所示的聚酯二醇中,n可以是1-8,例如2-6。例如在结构9所示的聚酯多元醇中,n的平均值可以是4。
当该涂料组合物包括聚酯多元醇例如聚己内酯二醇时,由该涂料组合物形成的涂层具有增强的回弹性。例如该羟基之间相对长的聚己内酯主链可以提供具有增强的回弹性的涂层。在没有聚酯二醇,但是包括另一聚酯多元醇的情况下所制备的涂层示例性实施方案在600次行程(stroke)后表现出大约3-4%的耐Bayer磨损(在下面更详细描述),而用聚酯二醇制备的涂层的示例性实施方案表现出在600次行程后小于1%的耐Bayer磨损性。在涂料组合物中以过量包括聚酯二醇增加了由该涂料组合物形成的涂层的粘性和降低了该涂层的耐化学品(例如溶剂)性。因此在一些实施方案中,该聚酯多元醇和聚酯二醇在涂料组合物中以重量比95:5-50:50,例如重量比75:25存在。该聚酯多元醇和聚酯二醇的非限定性,市售的例子包括CapaTM2101,CapaTM3031,CapaTM3041和CapaTM4101,其每个获自PerstopGroup,Perstop,瑞典。
[结构9]
Figure BDA0001423306850000151
在一些实施方案中,该涂料组合物进一步包括氟化醇。例如该氟化醇可以具有一个反应性官能团(例如羟基)。通过具有一个反应性基团,该氟化醇可以是迁移的氟化化合物,其能够在涂层形成过程中(例如反应或者固化)迁移到涂料组合物的表面。虽然该第一氟化化合物(例如迁移氟化化合物)的迁移程度不是完全已知的,但是基于由所述组合物形成的涂层的耐酸性和所观察的水在该涂层上的接触角,据信至少一些的氟化醇(例如该迁移氟化化合物)迁移到涂料组合物的表面(例如由该涂料组合物形成的涂层的表面)。
据信氟化醇到涂料组合物表面(或者涂层表面)的迁移改进了所得涂层的表面疏水性和增强了该涂层的耐酸雨和耐湿性。在一些实施方案中,该氟化醇具有相对低的分子量来改进氟化醇的迁移。例如该氟化醇的重均分子量可以是大约300g/mol-大约400g/mol,例如重均分子量是大约364g/mol。该氟化醇可以包括全氟碳链和羟基。该氟化醇还可以包括在全氟碳链和羟基之间的连接基团。连接基团的非限定性例子包括亚烷基,例如亚乙基,亚丙基和亚乙烯基,和磺酰胺基团。
根据本发明的实施方案,由该涂料组合物形成的涂层可以包括在涂层表面处的氟化醇。通过在涂层表面处包括氟化醇,增加了涂层表面的疏水性和耐酸性,由此增加了该涂层的耐腐蚀性。氟化醇在涂料组合物(或涂层)表面处的存在还增加了包括该涂料组合物(例如作为涂层)的经涂覆基材的耐腐蚀性。该氟化醇可以在涂料组合物以大约0.1wt%-大约5wt%,例如1wt%的量包括,基于该涂料组合物固含量的总重量。
在一些实施方案中,该氟化醇是部分氟化的化合物,其包括羟基。例如在该化合物的某些部分中,大部分或者全部的氢原子可以用氟原子替代,而该化合物的其他部分可以包括键合到碳上的氢。在其他实施方案中,该氟化醇是全氟化化合物,其包括全氟化碳主链和羟基。如本领域技术人员将理解的,“全氟化”化合物(或链)是这样的化合物(或链),在其中键合到碳原子上的全部氢原子被氟原子替代。该氟化醇可以具有含有1-20个碳原子的主链。
该氟化醇的非限定性例子包括全氟化或者部分氟化脂肪族化合物。可以使用例如市售的全氟化脂肪族化合物和/或全氟化脂肪族化合物的溶液,例如诸如N-乙基-N-(2-羟基乙基)全氟辛基磺酰胺(例如FLUORADTMFC-10;获自明尼苏达州圣保罗的3M Company);和3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟-1-辛醇(例如CAPSTONETM62-AL),和全氟烷基-1-乙醇(例如
Figure BDA0001423306850000161
BA)(每个获自特拉华州Wilmington的E.I.du Pont de Nemours andCompany)。
Figure BDA0001423306850000162
是E.I.du Pont de Nemours and Company的注册商标。氟化醇的例子包括下面的结构10和11:
[结构10]
Figure BDA0001423306850000171
[结构11]
Figure BDA0001423306850000172
在一些实施方案中,该涂料组合物进一步包括氟化多元醇。该氟化多元醇可以是具有1-20个碳原子的碳主链,和两个或更多个反应性基团例如羟基的化合物。即,该氟化多元醇可以是多官能的。例如该氟化多元醇可以是双官能的,例如具有两个或者更多个羟基的化合物。作为具有两个或更多个反应性官能团的结果,该氟化多元醇可以反应来形成三维网络。与该氟化醇相反,大部分氟化多元醇不迁移到涂料组合物表面(或由该组合物形成的涂层表面),并且代之以沿着该涂料组合物或者涂层的厚度分布(例如在该涂料组合物的主体(bulk)材料整个中分布,或者在由该涂料组合物形成的涂层的主体材料整个中分布)。该氟化多元醇改进了由该涂料组合物形成的涂层的主体疏水性,由此改进了该涂层的耐酸雨性。现有的涂层(例如顶涂层),例如FX-446(获自PPG Industries Inc.)提供了一些耐酸雨性,但是根据本发明实施方案的涂层(其在该涂层主体中包括氟化多元醇(或者反应的氟化多元醇))与现有的涂层相比提供了改进了耐酸雨性。
包括氟化多元醇引起该涂料组合物形成三维聚合物网络。具体地,该氟化多元醇的两个或更多个反应性官能团(例如羟基)每个与其他聚合物分子反应来形成三维网络结构。用该氟化多元醇形成的三维聚合物网络的刚性影响由该涂料组合物形成的涂层的回弹性。类似地,该涂料组合物的其他组分例如非氟化多元醇(例如脂肪族聚酯多元醇)也可以形成该三维网络的一部分,并且有助于由该组合物形成的涂层的回弹性。作为一个例子,所述组合物的三维网络的刚性部分地受到包含在该氟化多元醇中的反应性官能团(例如羟基)数目的影响。因此,该氟化多元醇的反应性官能团的数目将影响由该涂料组合物形成的涂层的回弹性。类似地,包括在非氟化多元醇(例如聚酯多元醇)中的反应性官能团(例如羟基)的数目也将影响由该涂料组合物形成的涂层的回弹性。
通常,较大的交联密度(其与包括在组合物每种组分中的反应性官能团(例如羟基)的数目直接相关)导致较大的刚性,改进的耐化学品和溶剂性,和降低的耐磨损性。由该涂料组合物形成的涂层的回弹性还受到该涂料组合物中的氟化的和非氟化的化合物的主链的分子量,和大小以及类型的影响。当组合物包括具有更大刚性主链结构的化合物时,该组合物也将是更大刚性的,而具有相对更大挠性的主链结构的化合物将产生具有相对较大回弹性的组合物。对于给定的多元醇,增加多元醇分子量通常导致这样的化合物,其形成了回弹性大于相应的较低分子量多元醇的涂层。
因此,所述组合物的期望的回弹性可以通过适当地选择氟化化合物或者非氟化化合物的反应性官能团(例如羟基)和分子量来实现。例如具有氟化碳主链和两个反应性官能团(例如两个羟基)的氟化多元醇将形成三维网络,其挠性大于通过具有类似化学组成,相同(或基本相同的)分子量,和氟化碳主链和三个反应性基团(例如三个羟基)的氟化多元醇形成的三维网络。类似地,具有三个反应性官能团(例如3个羟基)的氟化多元醇将形成三维网络,其挠性大于通过具有相同(或者基本上相同)的化学结构,相同(或者基本上相同)的分子量,氟化碳主链,但是四个反应性基团(例如四个羟基)的氟化多元醇形成的三维网络。增加使用具有两个羟基的氟化多元醇形成的三维网络的挠性也增加了由该涂料组合物形成的涂层的回弹性。因此在一些实施方案中,该涂料组合物(或者涂层)包括双官能氟化多元醇(例如具有两个羟基的化合物),并且这样的涂料组合物产生了这样的涂层,其具有相对于由包括三官能或者四官能氟化多元醇(例如分别具有三或者四个羟基的化合物)的涂料组合物产生的涂层增加的回弹性。上述原则还可应用于该涂料组合物的其他组分,例如非氟化化合物。例如该涂层令人期望的回弹性可以使用非氟化二官能和四官能聚酯多元醇在涂料组合物中合适的混合物来实现。
该氟化多元醇的非限定性例子包括含氟聚合物和含氟聚合物前体,其例子包括但不限于市售的纯树脂和/或含氟聚合物和/或含氟聚合物前体的溶液,例如
Figure BDA0001423306850000191
LF600X,
Figure BDA0001423306850000192
LF9716,
Figure BDA0001423306850000193
LF9721,
Figure BDA0001423306850000194
-910LM和
Figure BDA0001423306850000195
LF916F(获自宾夕法尼亚州Exton的AGC Chemicals Inc.);
Figure BDA0001423306850000196
D10-H,
Figure BDA0001423306850000197
E10-H,
Figure BDA0001423306850000198
D,
Figure BDA0001423306850000199
ETX,
Figure BDA00014233068500001910
MF-402和FLUOROBASE Z-1030(每个获自Solvay Solexis,Inc.);和
Figure BDA00014233068500001911
PF-656和
Figure BDA00014233068500001912
PF-7002(获自俄亥俄州Fairlawn的OmnovaSolutions)。
Figure BDA00014233068500001913
是Asahi Glass Co.,Ltd.的注册商标,
Figure BDA00014233068500001914
是Solvay Solexis,Inc.的注册商标。
Figure BDA00014233068500001915
是Solvay Fluorati Holding S.P.A.,Corporation的注册商标,和
Figure BDA00014233068500001916
是Ampac Fine Chemicals LLC的注册商标。
在前述氟化多元醇的例子中,
Figure BDA00014233068500001917
-910LM,其是氟乙烯乙烯基醚,表现出与涂料组合物中的其他组分最佳的相容性。
Figure BDA00014233068500001918
-910LM是与涂料组合物的其他组分在整个宽范围量中相容的。改变
Figure BDA00014233068500001919
-910LM的氟乙烯和乙烯基醚链段为所得的涂层提供了良好的耐候性。例如氟乙烯链段可以增强所得涂层的耐久性和疏水性。因此在一些实施方案中,该氟化多元醇包括主链,该主链包括交替取代或者未取代的氟乙烯和取代或者未取代的乙烯基醚链段。氟化多元醇的一个例子如下面的结构12所示,其中“FE”表示重复的氟乙烯单元,和“VE”表示重复的乙烯基醚单元。在结构12中,R1可以提供透明性,光泽度和硬度;R2可以提供挠性;R3可以提供交联能力;和R4可以提供附着性。
[结构12]
Figure BDA0001423306850000201
该氟化多元醇可以在涂料组合物中以大约5wt%-大约35wt%,例如大约15wt%-大约25wt%的量包括,基于该涂料组合物的固体总重量。在一些实施方案中,该氟化多元醇的存在量是大约20wt%,基于该涂料组合物的固体总重量。在5wt%和10wt%的氟化多元醇的情况下,所得涂层的耐酸性存在一些改进。在15wt%和20wt%的氟化多元醇的情况下,所得涂层表现出相比于现有的涂层例如FX-446明显增强的耐硫酸和硝酸性(例如50:50的硫酸和硝酸混合物)。所得涂层还表现出与现有涂层例如FX-446相比改进的表面粘性和耐蒸汽,湿气和QUV性。出人意料地,该氟化多元醇没有明显降低涂层的抗静电性。但是,该氟化多元醇降低了所得涂层的耐Bayer磨损性。例如包括20wt%的氟化多元醇(基于涂料组合物的固体总重量)的涂料组合物的一个例子形成了这样的涂层,其表现出在Bayer磨损测试的600次行程后雾度的3.5-4.0%的改变(下面更详细描述),而不包括氟化多元醇的涂料组合物的一个例子表现出在Bayer磨损测试的600次行程后雾度的大约1%的改变。
本文所述的涂料组合物可以通过混合(或者共混)部分A混合物(例如基础组分)与部分B混合物(例如固化组分)来形成。例如该部分A混合物和部分B混合物可以混合在一起和固化来形成耐久的组合物(或者涂层),其是高度耐候的,耐磨损的,耐酸的和耐化学品或者溶剂的。在部分A混合物和部分B混合物混合后,所得的涂料组合物可以空气干燥1.5-2小时的时间段,然后在大约200°F固化大约5小时的时间段来形成涂层。例如该涂料组合物(或者涂层)可以形成具有抗静电性能的聚氨酯涂层。
部分A混合物和部分B混合物可以混合来实现反应性异氰酸酯基团与反应性羟基之比(例如NCO与OH之比)是1.05-1.5,例如大约1.3的比率。大约1.05的NCO与OH之比产生了这样的涂层,其表现出良好的耐磨损性,但是妥协的耐QUV性(下面更详细描述)。大约1.3的NCO与OH之比产生了这样的涂层,其表现出良好的耐磨损性,良好的耐QUV性和良好的耐雨水侵蚀性。与NCO与OH之比是大约1.3的涂料组合物形成的涂层相比,大约1.4的NCO与OH之比产生了这样的涂层,其表现出良好的耐QUV性,但是较低的耐磨损性和差的耐雨水侵蚀性。大约1.5的NCO与OH之比产生了这样的涂料组合物,其具有短的适用期,差的表面流动性和差的装饰性。
该部分A混合物可以包括选择性多元醇的混合物,例如下面的混合物:含羟基的组分(其具有不同的脂肪族,氟化和非氟化主链(具有一个或多个反应性基团)),反应性和/或迁移抗静电剂,和反应性和/或迁移UV吸收剂/稳定剂。例如该部分A混合物可以包括任何或者全部的聚酯多元醇(例如第一和/或第二聚酯多元醇),氟化多元醇,亲水性多元醇和氟化醇。部分A混合物可以进一步包括添加剂,例如诸如迁移紫外光(UV)吸收剂,包含羟基的反应性UV吸收剂,迁移UV稳定剂,包含羟基的反应性UV稳定剂,抗静电剂(例如导电化合物),抗氧化剂,催化剂,流动控制剂和/或溶剂。但是,部分A混合物不需要包含这些组分中的每者。部分A混合物还可以包括另外的添加剂。
迁移UV吸收剂和/或反应性UV吸收剂可以包括在该涂料组合物中来吸收入射到所得涂层的UVA和UVB辐射。UV吸收剂增加了所得涂层的耐黄变性和/或耐降解性,和改进了该涂层的长期户外耐久性。该迁移UV吸收剂和反应性UV吸收剂可以基于任何合适的UV吸收剂。该迁移UV吸收剂不包括反应性官能团(例如羟基),并且在该涂料组合物(或者涂层)形成(例如固化)过程中迁移到该涂料组合物(或者涂层)的表面。通过包括迁移UV吸收剂,所述涂层在组合物表面处所包括的UV吸收剂的浓度高于不包括迁移UV吸收剂的涂层。在组合物(或者涂层)表面处具有较高浓度的UV吸收剂改进了由该组合物制成的涂层的寿命。但是,令人期望的是还在组合物主体中具有UV吸收剂,因为与仅仅在表面处包括UV吸收剂的组合物所制成的涂层相比,在组合物表面处和在组合物主体中都具有UV吸收剂将延长由该组合物制成的涂层的寿命。
另外,如果所述化合物过快地迁移到组合物表面,则该组合物可形成雾度。例如不包括羟基(例如反应性羟基)的UV吸收剂可过快迁移到涂层表面,产生雾度。因此在一些实施方案中,该涂料组合物仅仅包括少量(例如大约0.5wt%-大约0.75wt%,基于该涂料组合物的固体总重量,如果有的话)的迁移UV吸收剂。迁移UV吸收剂的例子如下面的结构13-17所示。
[结构13]
Figure BDA0001423306850000221
[结构14]
Figure BDA0001423306850000222
[结构15]
Figure BDA0001423306850000223
[结构16]
Figure BDA0001423306850000231
[结构17]
Figure BDA0001423306850000232
根据本发明实施方案的涂料组合物可以包括反应性UV吸收剂以及,或者代替其的,迁移UV吸收剂。该反应性UV吸收剂可以包括一个或多个反应性官能团,例如羟基。通过包括反应性基团,大部分的反应性UV吸收剂不迁移到涂料组合物或者所得涂层的表面,并且代之以沿着该涂料组合物或者所得涂层的厚度分布(例如分布在涂料组合物或者所得涂层的整个主体中)。此外,如果该反应性UV吸收剂是多官能的,则它可以有助于在组合物的组分反应时形成的三维聚合物网络。反应性UV吸收剂的一个非限定性例子是如下面的结构18所示,并且迁移UV吸收剂和反应性UV吸收剂的市售混合物的一个例子是如下面的结构19所示。
[结构18]
Figure BDA0001423306850000233
[结构19]
Figure BDA0001423306850000241
该迁移UV吸收剂和反应性UV吸收剂的非限定性市售例子包括丙酸,2-[4-[4,6-双([1,1'-联苯]-4-基)-1,3,5-三嗪-2-基]-3-羟基苯氧基]-,异辛基酯(例如
Figure BDA0001423306850000242
479),β-[3-(2-H-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]-丙酸-聚(乙二醇)300酯,双{β-[3-(2-H-苯并三唑-2-基)-4-羟基-5-叔丁基苯基]-丙酸}-聚(乙二醇)300酯(例如
Figure BDA0001423306850000243
1130),
Figure BDA0001423306850000244
477和2-[4-[(2-羟基-3-(2'-乙基)己基)氧基]-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪(例如
Figure BDA0001423306850000245
405)(每个获自BASFResins);和对亚苯基双(亚甲基丙二酸)四乙基酯(例如
Figure BDA0001423306850000246
B-CAP),2-乙基,2'-乙氧基-二苯基乙二酰胺(例如
Figure BDA0001423306850000247
VSU),和丙二酸,2-[(4-甲氧基苯基)亚甲基]-,1,3-二甲基酯(例如
Figure BDA0001423306850000248
PR-25)(每个获自Clariant InternationalLtd.)。
Figure BDA0001423306850000249
是Ciba Specialty Chemical Corporation的注册商标。
Figure BDA00014233068500002410
是Hoechst GMBH Corporation的注册商标。
由包括根据结构18的UV吸收剂的涂料组合物形成的示例性涂层没有表现出可辨别的雾度形成迹象。据信前述反应性UV吸收剂的羟基的存在通过与异氰酸酯官能团反应来形成氨基甲酸酯连接基和变成三维网络的一部分而防止(或者减少)UV吸收剂向涂层表面的迁移,由此防止(或者减少)雾度的形成。
Figure BDA00014233068500002411
1130包括反应性UV吸收剂和迁移UV吸收剂二者,和因此当过量使用时可引起涂层中的雾度。迁移UV吸收剂可以少量包括在涂料组合物中,而不引起所得涂层的雾度。例如结构13所示的迁移UV吸收剂可以以大约0.5wt%-大约0.75wt%的量包括在涂料组合物中(基于该涂料组合物固体总重量),而不引起所得涂层中明显的雾度,同时还增强了所得涂层的耐QUV性。据信结构13所示的迁移UV吸收剂在所得涂层表面处的存在浓度高于在涂层主体材料中,由此提供抗UV光的另外的保护。一些UV吸收剂例如
Figure BDA0001423306850000251
B-CAP表现出差的溶解度,这归因于与涂料组合物的其他组分的差的相容性。
该迁移UV稳定剂和反应性UV稳定剂可以基于任何合适的UV稳定剂(例如任何合适的自由基清除剂),其已经改性成反应性的或者迁移的。该迁移UV稳定剂和反应性UV稳定剂通过清除UV光吸收所引起的化学键解离(dissociation)所形成的自由基,而降低涂层通过UV光的降解。该迁移UV稳定剂不包括反应性官能团(例如羟基),并且在涂层形成(例如固化)过程中迁移到涂层表面。通过包括迁移UV稳定剂,所述涂层包括在涂层表面处的UV稳定剂的浓度高于不包括迁移UV稳定剂的涂层。在涂层表面处具有更高浓度的UV稳定剂改进了该涂层的寿命,和因此改进了该涂料组合物所形成的涂层的寿命。
但是,令人期望的是在涂层主体中也具有UV稳定剂,因为与仅仅在表面处包括UV稳定剂的涂层相比,在涂层表面和涂层主体都具有UV稳定剂将延长该涂层的寿命。此外,如果该化合物过快迁移到涂层表面,则所述涂层可形成雾度。因此,根据本发明实施方案的组合物可以包括反应性UV稳定剂、迁移UV稳定剂或者二者。该反应性UV稳定剂可以包括一个或多个反应性官能团例如羟基。通过包括反应性基团,大部分的反应性UV稳定剂不迁移到涂层表面,并且代之以保留在涂层内部(例如该涂层的主体材料中),这归因于该反应性官能团与涂料组合物的其他组分的反应。此外,如果该反应性UV稳定剂是多官能的,则它可有助于三维网络的形成。UV稳定剂的非限定性市售例子包括丙二酸[(4-甲氧基苯基)-亚甲基]-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)酯(例如
Figure BDA0001423306850000252
PR-31,获自ClariantInternational Ltd.),Sanduvor 3055(获自Clariant International Ltd.)和市售的受阻氨基醚光稳定剂例如
Figure BDA0001423306850000261
123,
Figure BDA0001423306850000262
292,
Figure BDA0001423306850000263
326,
Figure BDA0001423306850000264
328,
Figure BDA0001423306850000265
765,
Figure BDA0001423306850000266
900,
Figure BDA0001423306850000267
900和
Figure BDA0001423306850000268
152(每个获自BASF Resins)。
Figure BDA0001423306850000269
是Ciba Specialty Chemical Corporation的注册商标。
Figure BDA00014233068500002610
是Hoechst GMBH Corporation的注册商标。反应性UV稳定剂和迁移UV稳定剂的例子是结构20-29所示。包括根据结构21的UV稳定剂的涂料组合物的实例所形成的示例性涂层不表现出可辨别的雾度形成迹象。
[结构20]
Figure BDA00014233068500002611
[结构21]
Figure BDA00014233068500002612
[结构22]
Figure BDA00014233068500002613
[结构23]
Figure BDA0001423306850000271
[结构24]
Figure BDA0001423306850000272
[结构25]
Figure BDA0001423306850000273
[结构26]
Figure BDA0001423306850000274
[结构27]
Figure BDA0001423306850000275
[结构28]
Figure BDA0001423306850000281
[结构29]
Figure BDA0001423306850000282
所述部分A混合物可以包括抗静电剂(例如导电的化合物,例如导电的金属氧化物,季铵盐,固有导电的聚合物,和/或其他合适的导电剂),例如描述在美国专利申请公开No.2010/0025533和美国专利申请公开No.2010/0028684中的那些,其整个内容在此引入作为参考。抗静电剂的非限定性市售例子包括Antistat SD100(获自E.I.du Pont deNemours and Company),EA Antistat(获自Wells Plastics Ltd)和
Figure BDA0001423306850000283
AS-1018/75DC(获自PCC Chemax,Inc.)。
Figure BDA0001423306850000284
是PCC Chemax,Inc.的注册商标。
抗静电剂(例如导电化合物)可以用于将所得涂层的电阻(例如薄层电阻)降低到对于P-静电耗散来说可接受的水平,其应当甚至在低温(例如-40°F)保持。上述亲水性多异氰酸酯可以充当导电化合物。可选择地或者此外,亲水性多元醇可以包括在该涂料组合物中。
例如本文所述的涂层可以具有这样的薄层电阻,以使得电荷(例如P-静电)可以通过该涂层到另一层(例如导电堆叠体),其然后可以耗散或者消耗电荷。如果该涂层的电阻过高,则可以通过涂层的电荷量减少,并且该导电层将不提供可接受水平的P-静电耗散。在一些实施方案中,底漆层(例如聚丙烯酸酯底漆)可以包括在所述涂层和导电层(例如导电多层堆叠体)之间。虽然该底漆层可以具有高的薄层电阻(例如高于所述涂层的薄层电阻),但是如果底漆层足够薄,则电荷仍然可以通过该涂层和底漆层到导电层。因此,如果包括底漆层,则它应当制造得足够薄,来允许足够的电荷通过所述涂层和底漆层到导电层,来提供P-静电耗散。
所述涂层(导电的、抗静电的粘结涂层和导电的、抗静电的顶涂层)的通常的电阻大于或等于1012Ω/□来独立地耗散静电荷。本文所述涂层的薄层电阻根据形成该涂层形成于其上的材料的薄层电阻而变化。例如如果所述涂层处于介电层(例如聚碳酸酯)上,则该涂层的薄层电阻可以是大约109欧姆/平方米,即使薄的底漆层包括在该涂层和介电层之间也是如此。如果该涂层处于导电层(例如二氧化钛/Au/氧化钛堆叠体)上,则该涂层的薄层电阻可以是107欧姆/平方米。
亲水性多异氰酸酯例如上述的那些改进了该涂层中的导电率。此外,如上所述,疏水性多异氰酸酯为涂层提供了耐久性。因此,如上所述,通过疏水性和亲水性多异氰酸酯(例如疏水性/亲水性HDI和IPDI基多异氰酸酯)的组合,可以获得具有硬度,回弹性,表面粘性和导电率的良好平衡的涂层。
根据一些实施方案,该涂料组合物可以进一步包括亲水性多元醇(例如反应性抗静电树脂),例如官能度大于2的亲水性多元醇。涂层的p-静电性能可以通过引入亲水性多元醇而明显改进。该亲水性多元醇可以是任何合适的亲水性聚合物,其具有盐部分和侧接的反应性羟基。合适的亲水性多元醇的一个非限定性例子是Superstat 463,其市售自Advanced Materials&Coating Specialties,Azusa,加州。该亲水性多元醇与多异氰酸酯反应,并且变成三维网络的一部分。然后形成透明涂层,且不具有可辨别的亲水性多元醇到涂层表面的迁移迹象。据信导电率是通过该涂层中的湿气吸收来实现的,但是该亲水性多元醇表现出具有一些固有导电率。
当聚酯多元醇和亲水性多元醇的合计量包括50wt%的Superstat463时,形成了电阻105Ω/□(在聚碳酸酯上)和具有良好光学性能(optics)的涂层。这样的涂层在p-静电测试中具有良好的性能,甚至在-40°F也是如此。亲水性多元醇(例如Superstat 463)可以以大约5wt%-大约30wt%的量包括在涂料组合物中,基于该涂料组合物固体的总重量。当亲水性多元醇(例如Superstat 463)以处于前述范围之外的量包括在涂料组合物中(例如高于30wt%)时,所得涂层可具有高的表面粘性,并且在曝露于湿气时容易受到湿气侵蚀的影响。表面粘性可以通过加入BYK3700(一种聚二甲基硅氧烷树脂,其具有侧羟基),引入乙二醇或者三羟甲基丙烷(TMP),和/或用IPDI三聚体部分地代替N-75来降低。表面粘性中的这些改进都没有产生具有良好耐候性的涂层,但是一些涂层确实表现出良好的耐磨损性。
有用的抗静电涂层是通过将亲水性多元醇(例如Superstat 463)含量降低到14wt%-26wt%来配制的。一种典型的两部分聚氨酯涂层的电阻大于1012欧姆/平方米,并且是电介质的。通过加入14-24wt%的Superstat 463(取决于涂料组合物中的其他组分),所述电阻降低到108-109欧姆/平方米(在聚碳酸酯上)和107-108欧姆/平方米(在导电层上,例如包括氧化钛/Au/氧化钛的堆叠体,包括AZO/Au/AZO的堆叠体,ITO层,Au层,Al层等)。通过规格测试的结果已经反复证实,导电层/底漆/导电的、抗静电的粘结涂层/导电的、抗静电的顶涂层的组合可以容易地耗散p-静电荷,甚至在低到-40°F的温度也是如此。
Superstat 463可以增强涂层的导电率。Superstat 463是与该涂料组合物的全部组分相容的,并且产生了具有高透明度,低雾度,良好的表面流动性和优异的装饰性的涂层。有趣地,不存在Superstat463时,该涂料组合物可表现出差的成膜性。所以,Superstat在增强涂料组合物的亲水性/疏水性组分中的相容性方面可以是有益的。
所述部分A混合物可以进一步包括本领域可利用的催化剂,流动控制剂和溶剂。合适的催化剂、流动控制剂和溶剂的选择处于本领域技术人员的技术范围内,和因此无需在此进一步讨论那些组分。
所述部分B混合物(例如固化组分)可以包括上述的异氰酸酯。例如该部分B混合物(固化组分)可以包括选择性异氰酸酯,例如脂肪族疏水性多异氰酸酯和脂肪族亲水性多异氰酸酯。该固化组分可以进一步包括固化加速剂,固化阻滞剂,增塑剂,添加剂和/或填料。但是,如同部分A混合物那样,部分B混合物无需包含这些组分的每一者。部分B还可以包括另外的添加剂。合适的固化加速剂,固化阻滞剂,增塑剂,添加剂和填料的选择处于本领域技术人员技术范围内,和因此无需在此进一步讨论那些组分。
根据本发明的实施方案,该涂料组合物包括至少一种溶剂。所述溶剂可以加入部分A混合物,部分B混合物或者部分A混合物和部分B混合物二者中。溶剂降低了涂料组合物的粘度,来使得它是可流涂的。所得涂层的完整性和外观可受到所用溶剂的性质的影响,即使该溶剂不是固化涂层的永久组分也是如此。溶剂(或者溶剂混合物)的蒸发速率可以调节,以使得蒸发在初始干燥(例如流涂后)快速进行来防止过度流动,但是足够缓慢来产生足够的流平性(leveling)和粘附性。所用溶剂可以是与异氰酸酯是非反应性的,并且对于基材和/或经涂覆表面是非侵蚀性(non-aggressive)的,以使得在流涂和/或空气干燥方法过程中没有(或者很少)发生侵蚀(attack)。该溶剂还可影响异氰酸酯-羟基反应速率,例如在空气干燥期过程中,这取决于溶剂的偶极矩特性和氢键结合的程度。
溶剂的非限定性例子包括乙酸异丁酯,2,6-二甲基-4-庚醇,乙酸丁氧基乙酯,乙酸异丁酯,乙酸2-丁氧基乙酯,二异丁基酮,二丙二醇二甲基醚,和丙二醇二甲基醚。在一些实施方案中,所述溶剂包括双丙酮醇(DAA)。DAA具有缓慢的蒸发速率和良好的流动性能。DAA有效溶解了涂料组合物的全部(或者大部分)的组分,来产生透明、均匀溶液。DAA具有叔羟基,但是叔羟基与异氰酸酯的反应性远低于涂料组合物的其他组分的羟基,并且因为DAA在空气干燥期间开始蒸发,因此DAA与多异氰酸酯的反应是可忽略的。
溶剂也可以用于调节涂料组合物的固含量。可以有益的是使得所得涂层的厚度最大化,来改进在雨水侵蚀测试中的性能。在70%固含量时,该涂料组合物对于使用现有装置成功流涂施用来说是过粘的。在65%固含量时,该涂料组合物形成涂层,其没有装饰性缺陷,具有良好的表面品质,和提供在雨水侵蚀测试中良好的性能。将65%固含量的涂料组合物通过两组件混合器(例如混合器,例如DL2混合器,获自Liquid Control Ltd.,Wellingborough,英格兰)用于生产F-22测试座舱盖,其形成了具有良好表面品质的涂层。来自于该测试座舱盖的边料在44分钟的在550mph的雨水侵蚀测试后没有明显的损坏。
如上所述,该涂料组合物可以用于形成涂层。例如经涂覆基材100(例如经涂覆透明体)是图1所示的。从图1所示的实施方案可见,经涂覆基材100(涂覆透明体)包括基材10,在该基材上的导电的、抗静电的粘结涂层107和在该导电的、抗静电的粘结涂层上的导电的、抗静电的顶涂层105。在这种实施方案中,导电的、抗静电的粘结涂层107和导电的、抗静电的顶涂层105可以每个由本文所述的涂料组合物形成。该经涂覆基材可以用作飞机的挡风玻璃,窗户或者座舱盖,但是本发明不限于此。例如该经涂覆基材还可以用作车、飞机、船、建筑物或者任何其他合适的车辆或结构的窗户或者挡风玻璃。在现代飞机座舱盖的情况中,该基材可以是有机树脂例如聚碳酸酯或者聚丙烯酸酯。
要理解的是本发明不限于图1所示的构造,并且在基材10和导电的、抗静电的顶涂层105之间可以存在一种或多种另外的介入层或者特征。在图1中,导电的、抗静电的顶涂层105是经涂覆基材的最外层,并且是坚韧的、耐久的和耐候材料例如聚氨酯,仍然是足够柔韧和挠性的,来防止热应力引起的裂纹形成。如上所述,所述涂料组合物和因此所述涂层可以包括导电化合物来提供抗静电性,并且所述涂层可以是导电的,来帮助耗散静电荷和其他电磁力。例如该涂层可以具有抗静电性,来允许静电荷耗散到下面的导电层(如果存在)。在一些实施方案中,该导电的、抗静电的粘结涂层和导电的、抗静电的顶涂层每个独立地包括其他添加剂例如描述在美国专利申请公开No.2010/0025533和美国专利申请公开No.2010/0028684中的那些(例如导电的金属氧化物,季铵盐,固有导电的聚合物,和/或其他合适的导电剂)。在一些实施方案中,该导电的、抗静电的粘结涂层和/或导电的、抗静电的顶涂层基本上没有固有导电的聚合物,离子液体,导电氧化物(例如导电的金属氧化物),和碳纳米管(CNT)。如本文使用的,术语“基本上没有固有导电的聚合物,离子液体,导电氧化物(例如导电的金属氧化物),和碳纳米管(CNT)”和类似术语是作为近似术语(不作为程度术语)使用的,从而表示该导电的、抗静电的粘结涂层和/或导电的、抗静电的顶涂层中的固有导电的聚合物,离子液体,导电氧化物(例如导电的金属氧化物),或者碳纳米管(CNT)的量至多是可忽略的,以使得如果固有导电的聚合物,离子液体,导电氧化物(例如导电的金属氧化物),或者碳纳米管(CNT)全部存在于该导电的、抗静电的粘结涂层和/或导电的、抗静电的顶涂层中时,它是作为偶然的杂质存在的。在一些实施方案中,该导电的、抗静电的粘结涂层和/或导电的、抗静电的顶涂层完全没有固有导电的聚合物,离子液体,导电氧化物(例如导电的金属氧化物),和碳纳米管(CNT)。例如在某些条件下,固有导电的聚合物,离子液体,导电氧化物(例如导电的金属氧化物),或者CNT是不合适的,这归因于缺乏与该导电的、抗静电的粘结涂层和/或导电的、抗静电的顶涂层的相容性,归因于该导电的、抗静电的粘结涂层和/或导电的、抗静电的顶涂层的透光率的明显降低,和/或归因于该导电的、抗静电的粘结涂层和/或导电的、抗静电的顶涂层的所得的强烈的着色。
该经涂覆基材的导电多层堆叠体可以包括第一和第二金属氧化物层(其包括氧化钛),该第一金属氧化物层包括第一区(例如第一子层),在第一区上的第二区(例如第二子层)和在第二区上的第三区(例如第三子层),该第一区和第三区每个的氧浓度高于第二区,和处于该第一和第二金属氧化物层之间的金属层(例如包括金(Au)的金属层)。第一金属氧化物层可以位于透明体之上,并且金属层可以位于该第一金属氧化物层和第二金属氧化物层之间。如本文使用的,术语“氧化钛”指的是任何仅仅含有Ti和O作为构成元素的化合物。合适的氧化钛的一些非限定性例子包括TiO2,TiO,Ti2O3,Ti3O,Ti2O及其衍生物或者变体。
包括这样的导电多层堆叠体的经涂覆基材(例如经涂覆透明体)是图2所示。如图2的实施方案可见,经涂覆基材200包括基材10或者透明体(例如飞机座舱盖),和导电多层堆叠体120。导电多层堆叠体包括与金属层50相邻的第一金属氧化物层40(其包括氧化钛),和与金属层50相邻的第二金属氧化物层60(其包括氧化钛)。该第一和第二金属氧化物层和金属层每个可以以所示次序位于相邻层上面或者之上。该第一金属氧化物层40和第二金属氧化物层60的一个或多个可以包括不同的区(或者子层),如下面更详细描述的。该经涂覆透明体根据期望还可以包括另外的层,例如粘结层(tie layer),基层(base layer)和顶涂层。例如虽然根据本发明实施方案的导电的、抗静电的顶涂层105可以用作顶涂层,但是在一些实施方案中,该导电的、抗静电的顶涂层可以用作基层或者其他涂层,并且在该导电的、抗静电的顶涂层105之上具有一个或多个另外的层。
该第一金属氧化物层和第二金属氧化物层中的至少一个包括第一区,在该第一区上的第二区和在该第二区上的第三区。该第一区和第三区每个的氧浓度高于第二区。例如图3显示了这样的实施方案,其中第一金属氧化物层40包括第一区40a,第二区40b和第三区40c。如图3的实施方案可见,第二区40b在第三区40c上,和第一区40a在第二区40b上。可选择地,该第二区40b可以在第一区40a上,和第三区40c可以在第二区40b上。但是,应当理解该第一,第二和第三区40a,b和c可以以相对于彼此的任何次序来布置,并且不限于此处所述和附图所示的位置和次序。
图4显示了另一实施方案,其中第二金属氧化物层60包括第一区60a,第二区60b和第三区60c。如图4的实施方案可见,第二区60b在第三区60c上,和第一区60a在第二区60b上。可选择地,第二区60b可以在第一区60a上,和第三区60c可以在第二区60b上。图5显示了另一实施方案,其中该第一金属氧化物层40和第二金属氧化物层60每个包括第一区,第二区和第三区。该第一区和第三区每个的氧浓度高于第二区。
根据本发明的实施方案,一种制造导电多层堆叠体的方法包括:形成包括氧化钛的第一金属氧化物层;在该第一金属氧化物层上形成金属层;和在该金属层上形成包含氧化钛的第二金属氧化物层,形成该第一金属氧化物层和形成该第二金属氧化物层的至少一个包括形成第一区,第二区和第三区,该第一区和第三区每个的氧浓度高于第二区。该金属氧化物层可以使用任何合适的方法来制备,该方法能够生产包括第一区,第二区和第三区的金属氧化物层,该第一区和第三区每个的氧浓度高于第二区。例如该金属氧化物层可以使用物理气相沉积,原子层沉积和化学气相沉积(例如等离子体增强的化学气相沉积)来制备。此外,该第一区,第二区和第三区可以是在相应的金属氧化物层沉积之后形成。例如该金属氧化物层可以首先沉积,然后进行沉积后处理来产生第一区,第二区和/或第三区。
在一些实施方案中,该第一金属氧化物层或者第二金属氧化物层中的至少一个是通过在形成过程中改变氧气流速来形成的。该金属氧化物层可以通过任何合适的方法来形成,例如诸如物理气相沉积方法例如溅射。溅射可以包括例如从钛金属靶或者TiO2靶来溅射,但是本发明不限于此。在一些实施方案中,该第一金属氧化物层和第二金属氧化物层都是通过在形成过程(例如在溅射的同时)中改变氧气流速来形成的。通过改变形成过程中氧气的流速,可以改变金属氧化物层的氧浓度,由此在所形成的层中形成氧浓度梯度。该梯度中不同的氧浓度形成第一金属氧化物层或者第二金属氧化物层的第一,第二和第三区。
例如在溅射的同时改变氧气流速可以包括将氧气以第一氧流速流动,然后将氧气以第二氧流速流动,并然后将氧气以第三氧流速流动。在一些实施方案中,第一氧流速与第二氧流速之比是大约10:1-大约25:1,和第三氧流速与第二氧流速之比是大约10:1-大约25:1。通过改变形成过程中的氧流速,形成了具有第一,第二和第三区的第一或者第二金属氧化物层,每个区具有不同的氧浓度。此外,如下面更详细描述的,改变氧流速还可以改变第一区,第二区和第三区的表面粗糙度,由此改变每个的表面积。例如与在氧气以较低流速流动的同时,形成氧化钛区相比,在氧气以较高流速流动的同时,形成氧化钛区导致表面积(或者表面能)增加。可以使用透射电镜(TEM)观察在较高氧流速下形成的氧化钛区的表面积增加,在该透射电镜下氧化钛区将表现出更具波状横截面,这与在较低氧流速形成的氧化钛区(其将表现出在TEM下较光滑的横截面)形成对比。
在一些实施方案中,在形成过程中(例如在溅射同时)改变氧气流速进一步包括将第一惰性气体以第一惰性气体流速流动,然后将第二惰性气体以第二惰性气体流速流动,和然后将第三惰性气体以第三惰性气体流速流动。例如第一氧流速与第一惰性气体流速之比可以是大约0.8:2.2-大约1:1.8,第二氧流速与第二惰性气体流速之比可以是大约1:29-大约2:25,和第三氧流速与第三惰性气体流速之比可以是大约0.8:2.2-大约1:1.8。通过将惰性气体以前述流速流动,可以进一步控制第一区,第二区或者第三区中的氧浓度。
在一些实施方案中,在惰性气体以第一惰性气体流速进行流动的同时,将氧气以第一氧流速流动,在惰性气体以第二惰性气体流速进行流动的同时,将氧气以第二氧流速流动,和在惰性气体以第三惰性气体流速进行流动的同时,将氧气以第三氧流速流动。该第一,第二和第三惰性气体可以相同或者不同。在一些实施方案中,该第一惰性气体,第二惰性气体和第三惰性气体的每个全部是相同的(例如Ar)。
沉积方法的持续期将取决于所使用的沉积方法和导电多层堆叠体的特性,例如导电多层堆叠体沉积到其上的基材的尺寸(例如面积)和该导电多层堆叠体不同层各自的厚度。例如溅射方法的持续期将取决于靶的尺寸,施用到靶的功率,并且因为该钯可以移动,因此还取决于靶在基材上通过的数目。该基材也可以在沉积方法过程中移动。考虑上述变量,该沉积方法可以进行足够的时间段来形成适当厚度的第一区,第二区和/或第三区。
例如该第一区的厚度可以是大约0.5-大约6nm,例如大约2-大约6nm。类似地,第三区的厚度可以是大约0.5-大约6nm,例如大约2-大约6nm。第二区的厚度可以是大约3-大约8nm。此外,第一区与第二区的厚度之比可以是大约0.0625:1-大约1:1,例如大约0.25:1-大约1:1。类似地,第三区与第二区的厚度比可以是大约0.0625:1-大约1:1,例如大约0.25:1-大约1:1。
如上所述,该第二区的氧浓度可以低于第一区和第三区的每个。例如如上所述,第二区可以通过在形成过程中将氧气以较低流速(即,低于第一区或者第三区的氧流速)来形成。作为第二区的氧浓度低于第一区和第三区每个的结果,该第二区具有相比于第一区和第三区改进的透光性。因此,包括第一,第二和第三区的金属氧化物层具有与仅仅包括第一区和/或第三区的金属氧化物层相比改进的透光性。
另外,通过具有高于第二区的氧浓度(例如在比第二层高的氧流速下形成),该第一区和第三区的每个的表面粗糙度大于第二区(例如较低氧浓度的区域)。该第一区和该第三区相对于第二区增加的氧浓度和因此增加的表面粗糙度和增加的表面积(或者表面能)改进了金属氧化物层对基材或者其他层(其非限定性例子包括金属层,粘结层,基层,顶涂层等)的附着力。例如包括第一和第三区的金属氧化物层(表面粗糙度高于第二区)具有与仅仅包括第二区(例如相对低氧浓度的区域)的金属氧化物层相比改进的对基材的附着力。因此,上述多区域金属氧化物层实现了与仅仅包括第二区的金属氧化物层相比更大的对于经涂覆透明体的至少一些组件的附着力。因此,上述的多区域金属氧化物层具有与仅仅具有单个区(即,单个氧浓度)或者不改变此处所述的氧浓度的金属氧化物层相比改进的附着力和透光性。
在一些实施方案中,该经涂覆基材(例如经涂覆透明体)提供了现代隐形飞机座舱盖所需的功能。例如在一些实施方案中,导电多层堆叠体120具有适于雷达衰减的薄层电阻。更具体地,该第一和第二金属氧化物层和金属层的一种或多种可以是导电的,并且具有适于雷达衰减的薄层电阻。当位于透明体或者基材例如飞机座舱盖之上时,具有适于雷达衰减的薄层电阻的导电多层堆叠体可以通过消耗或者耗散静电荷来防止或者减少静电荷在经涂覆透明体上的积聚,并且它可以为经涂覆透明体提供雷达衰减功能。
另外,一些实施方案的导电多层堆叠体是透明的,并且例如具有至少大约61%的可见光透射率。在一些实施方案中,例如该导电多层堆叠体的可见光透射率可以是大约61%-大约67%。更具体地,该导电多层堆叠体的第一和第二金属氧化物层的一个或多个涂层可以是透明的和/或防反射的。因此,经涂覆透明体或者基材例如飞机座舱盖(其包括由该涂料组合物制成的涂层和导电多层堆叠体)可以是透明的,和例如可见光透射率是至少大约61%。在一些实施方案中,该经涂覆基材的可见光透射率高于65%(例如大约65%-大约67%)。
在一些实施方案中,该导电多层堆叠体包括第一和第二金属氧化物层(其包括氧化钛),其根据本发明的实施方案,具有高于某些其他透明的导电金属氧化物例如氧化铟锡ITO和AZO的折射率。作为其较高折射率的结果,氧化钛层不需制成相应的ITO或者AZO层那样厚,来实现大致相同的防反射性能。通过使得金属氧化物层较薄,相比于包括ITO或者AZO的其他涂层,可以改进该金属氧化物层的挠性(其是通过应变伸长率来测量的),如下面更详细描述的。虽然AZO层通常挠性高于相同厚度的氧化钛层,但是本发明实施方案的包括氧化钛的金属氧化物层可以是超薄的,和因此挠性高于先前涂层的较厚的AZO层。同样,包括根据本发明实施方案的超薄氧化钛的导电多层堆叠体的挠性可以大于包括较厚的ITO或者AZO层的先前的导电多层堆叠体。例如包括氧化钛的超薄金属氧化物层的挠性改进可以改进包括那些层的涂层的整体挠性。此外,氧化钛膜例如包括在本发明实施方案中的那些在可见光区具有良好的透光率(例如~85%),高折射率(例如~2.1)。氧化钛还具有优于其他金属氧化物的环境稳定性(例如化学稳定性,例如耐水或酸引起的腐蚀)和机械耐久性。
因为氧化钛相对较高的折射率,氧化钛层可以制成薄于其他金属氧化物层例如ITO和AZO,并且在第一和第二金属氧化物层和金属层所反射的可见光中仍然产生可接受量的相消干涉,由此形成可接受量的反射的可见光(和因此可接受量的透射的可见光)。虽然防反射涂层(例如ITO,AZO和氧化钛)的防反射性能和可见光透射率取决于防反射涂层的相对折射率,但是那些性能还取决于防反射涂层的厚度。厚度等于可见光(例如波长是大约400nm-大约750nm,或者大约550nm的光)波长四分之一的防反射涂层,取决于金属氧化物的折射率,在所反射的可见光中产生相消干涉,由此消除了反射的可见光和增加了透射的可见光的量。即,当防反射涂层的厚度等于可见光波长的四分之一时,该防反射涂层(即,金属氧化物层)所反射的可见光将与金属层所反射的可见光异相,并且该防反射涂层和金属层所反射的可见光将作为相消干涉的结果而消除。因此,防反射涂层(即,金属氧化物层)和金属层所反射的光反而透射穿过防反射涂层和金属层。因为ITO必须制成超薄来通过四点弯曲测试,因此先前的ITO层的厚度明显小于可见光波长的四分之一,由此限制了那些ITO层所产生的相消干涉的量和降低了透射的可见光的量。与超薄ITO层相反,本发明所述的第一和第二金属氧化物层(其可以包括氧化钛)可以制成较薄的,并且仍然提供可接受的防反射性能。同样,因为氧化钛层制成较薄的,因此它们是更挠性的和可以更容易通过四点弯曲测试。因此,根据本发明实施方案的导电多层堆叠体提供了合适的防反射性能和可见光透射率。
在一些实施方案中,第一金属氧化物层的厚度是大约4-大约20nm,例如大约5-大约15nm,大约8-大约15nm,或者大约10-大约15nm。此外在一些实施方案中,第二金属氧化物层的厚度是大约4-大约20nm,例如大约5-大约15nm,大约8-大约15nm,或者大约10-大约15nm。根据本发明实施方案的导电多层堆叠体可以包括具有上述厚度的金属氧化物层,并且仍然通过四点弯曲测试。相反,包括ITO金属氧化物层的导电多层堆叠体通常将需要大于20nm的ITO层厚度来具有合适的防反射性能,和将缺乏通过四点弯曲测试所必需的挠性。因为本发明实施方案的包括氧化钛金属氧化物层的导电多层堆叠体的挠性大于例如包括ITO金属氧化物层的相当的导电多层堆叠体,因此本发明实施方案的导电堆叠体与某些先前的多层堆叠体相比挠性更大和因此更耐久(即,具有优异的机械性能)。
本发明人还已经发现根据本发明一些实施方案的导电多层堆叠体例如包括金属层(包括金)的导电多层堆叠体表现出比某些先前的涂层更好的耐腐蚀性和耐久性。因为金相比于某些其他金属例如银较不容易受腐蚀的影响,因此包含金层的导电多层堆叠体相比于某些先前的涂层(例如包括银层的那些)较不容易受腐蚀的影响。因此,包括金金属层的导电多层堆叠体较不可能遭受电(例如薄层电阻)和光学性能(例如可见光透射率)的劣化,导致包括这样的多层堆叠体的经涂覆透明体的改进的耐久性。
在一些示例性实施方案中,该导电多层堆叠体包括第一金属氧化物层40(其包括氧化钛),金属层50(其包括金)和第二金属层60(其包括氧化钛)。第一金属氧化物层40位于透明体10之上,金属层50位于第一金属氧化物层40之上,和第二金属氧化物层60位于金属层50之上。例如金属层的厚度可以是大约5-大约20nm。此外在一些实施方案中,金属层实质上由金组成。如本文和后面的权利要求中所用的,术语“实质上由金组成”和“实质上由……组成”表示金属层主要包含金,但是可以包含其他物质,其不影响金的耐腐蚀性,薄层电阻和/或雷达衰减性能。例如实质上由金组成的金属层将基本上没有或者甚至完全没有银(Ag)。如本文使用的,术语“基本上”是作为近似术语使用的,而非程度术语,以使得术语“基本上没有”表示所讨论的材料在涂料组合物(或者涂层)中是作为偶然的杂质存在的(如果有的话)。如本文使用的,术语“完全没有”表示所述材料根本不存在于涂料组合物(或者涂层)中。
因为金相比于例如银较不容易受腐蚀的影响,因此包括导电多层堆叠体(其包括金属层(其包括金))的经涂覆透明体不需要另外的保护性有机层(例如阻挡层)来保护该金属层不受氧化的影响。例如根据本发明一些实施方案的经涂覆透明体包括导电多层堆叠体,其包括:包括氧化钛的第一金属氧化物层(例如第一金属氧化物层40),包括金的金属层(例如金属层50)和包括氧化钛的第二金属氧化物层(例如第二金属氧化物层60),条件是该经涂覆透明体不包括阻挡层。因此,这样的导电多层堆叠体相比于某些先前的堆叠体的生产来说会是较不复杂的和较不昂贵的(即,因为它不需要另外的保护性有机层(例如阻挡层)来保护金属层不受氧化的影响)。通过取消阻挡层,本发明一些实施方案的经涂覆透明体可以以与某些先前的透明体相比较少的步骤和使用较少的材料来生产,由此降低了生产成本和增加了效率。
不过,本发明一些实施方案的经涂覆透明体可以包括一个或多个另外的层,例如下述的那些。例如在一些实施方案中,该经涂覆透明体进一步包括另外的顶涂层(例如导电的顶层,其包括导电金属氧化物,季铵盐,固有导电的聚合物和/或其他合适的导电剂),基层(例如包括选自聚环氧化物,聚丙烯酸酯,聚氨酯,聚硅氧烷及其组合的材料的层),和/或粘结层(例如丙烯酸类聚合物和/或聚合物的混合物),例如描述在美国专利申请公开No.2010/0025533和美国专利申请公开No.2010/0028684中的那些,其整个内容在此引入作为参考。
例如本发明的另一实施方案显示在图6中。根据这种实施方案,经涂覆基材300包括基材10(例如透明体),聚合物基层30,导电多层堆叠体120,和包括本文所述的导电的、抗静电的粘结涂层107和导电的、抗静电的顶涂层105的涂层103。该经涂覆透明体的每个层可以以图6所示的次序位于相邻的特征(或者层)的上面或之上。虽然未示出,但是该经涂覆透明体还可以包括在基材和随后的层之间的附着力促进剂(例如附着力促进剂层),例如3-氨基丙基三乙氧基硅烷。所述基材,导电多层堆叠体和涂层(导电的、抗静电的粘结涂层和导电的、抗静电的顶涂层)是与上面参考图1和2所述的那些基本相同的。
聚合物基层30可以经选择来良好地附着到基材的材料(例如聚碳酸酯和/或聚丙烯酸酯)上。例如该基层可以覆盖基材的缺陷,和促进基材附着到另一层例如第一金属氧化物层40上。即,基层30将基材10结合(couple)到导电多层堆叠体120上,并且应当能够结合(bond)到其上。当用于飞机的挡风玻璃,窗户或者座舱盖时,该基层不应当对基材的抗冲击性产生不利影响。此外,当基层与导电堆叠体的第一金属氧化物层直接接触时,该基层应当足够硬,以支持陶瓷金属氧化物防反射涂层(例如第一金属氧化物层)。
在本发明的一些实施方案中,基层30包括选自聚环氧化物,聚丙烯酸酯,聚氨酯,聚硅氧烷及其组合的材料。聚硅氧烷基层可以是特别有用的,由于其无机组成和硬度。因此,基层30可以包括聚合物和/或低聚硅烷等物质。例如涂料组合物可以由单体硅烷和硅烷封端的聚合物(其在水和酸的混合物中水解来形成硅醇,其在形成后缩合到预缩合物态)的组合来制备。当该涂料组合物施用到表面和固化时,该预缩合物(其包括硅醇)反应来形成硅氧烷连接基,由此形成一种示例性聚硅氧烷基层30。可选择地,基层30可以包括任何合适的聚环氧化物,聚丙烯酸酯或者聚氨酯。例如基层30可以包括涂覆有上述聚硅氧烷的可热固化的聚丙烯酸酯。
软粘结涂层(粘结层)也可以位于基层和基材之间。当存在时,该粘结涂层消除了由于加入其他层(例如基层和导电多层堆叠体120)而产生的收缩应力,并且该粘结涂层适应由于极端热曝露引起的基材的尺寸变化。例如图7显示了经涂覆基材400,其包括基材10(即,透明体),基层30,导电多层堆叠体120和包括上述的导电的、抗静电的粘结涂层107和导电的、抗静电的顶涂层105的涂层103。该经涂覆透明体进一步包括在基材10和基层30之间的粘结层20。
在该基材是聚丙烯酸酯,聚碳酸酯或者类似的有机树脂的情况中,粘结层20可以是丙烯酸类聚合物或者聚合物的混合物,例如由一种或多种丙烯酸烷基酯和/或甲基丙烯酸烷基酯制成的丙烯酸类聚合物。任选地,该粘结层还可以包括一种或多种另外的附着力促进剂,例如另外的单体。所述层可以通过重力涂覆或者另一合适的施涂技术施用到基材。在重力涂覆中,制备了粘结层聚合物或者前体单体的聚合物溶液,并且将该溶液在中心和沿着纵轴(其沿着座舱盖的整个长度延伸)施用到座舱盖。然后将该聚合物溶液从喷嘴排出,并且在座舱盖上在顶部倾倒,使得该溶液在两侧流下和由此涂覆座舱盖表面。该溶液是从一端到另一端沿着座舱盖的纵轴缓慢施用的,直到整个座舱盖涂覆有粘结层。该涂层厚度可以例如通过控制聚合物溶液的粘度来控制。液体涂料可以以多道次来施涂,以确保横跨座舱盖形成一致的层。在底部通过槽(gutter)收集座舱盖的任何多余的滴下料(drip),在槽中它们可以适当地处理和/或重新使用。
在另一实施方案中,将聚合物溶液的多个流引导来撞击座舱盖。该溶液流是通过一个或多个喷嘴或者其他出口以恒定流速喷射的。通过将聚合物溶液的流速保持恒定,可以控制涂层的厚度。除了流速之外,涂层厚度还取决于聚合物溶液的粘度。增加聚合物溶液的粘度增加了涂层的厚度。在一些实施方案中,聚合物溶液的粘度是大约2-大约200厘泊。一旦座舱盖被粘结层材料涂覆,则将它在大气条件和环境温度下空气干燥,然后使用热或者紫外光来固化。
在粘结层20施用到基材10和固化后,将基层30通过重力涂覆或者类似于上述的方法来施涂。使该基材(包括粘结层20和基层30)然后在环境条件下进行空气干燥,然后固化。
第一金属氧化物层40是通过任何合适的方法例如诸如溅射来施用到基层30上的。在一种示例性实施方案中,第一金属氧化物层是使用磁控管溅射方法形成的,其中高压等离子体放电引起原子从靶例如钛金属或者TiO2靶喷射。该金属或者金属氧化物然后冲击基层和形成金属氧化物的薄的透明层。因为该涂层是以原子尺度形成的,因此可以产生均匀的膜的层。对于氧化钛,金属氧化物层40可以在相对适中的温度来施用,即大约100°F-大约200°F。将该基材(包括粘结层20和基层30)加热到处于那个范围的温度,并且在其上沉积足够厚的层。此外,如上所述,形成该第一金属氧化物层或者第二金属氧化物层可以包括在溅射的同时改变氧气流速。所述靶可以在溅射方法过程中移动,并且该靶可以在基材上进行多次通过。
在一种示例性实施方案中,氧化钛膜是使用脉冲DC磁控管溅射在氩气和O2气体混合物中在大约100-大约200°F的温度形成。
一旦施用了第一金属氧化物层40,则金属层50是使用上述的物理气相沉积或者溅射方法来施用的。对于金来说,该沉积方法可以在大约100°F-大约200°F的温度进行。在金属层50沉积后,然后使用类似于上面涉及第一金属氧化物层40所述的方法,来施用第二金属氧化物层60。
在形成导电多层堆叠体120后,该导电的、抗静电的粘结涂层可以在其上形成。例如如图2,6和7所示,该导电的、抗静电的粘结涂层107可以直接在第二金属氧化物层60上形成来提供导电的、抗静电的粘结涂层,该粘结涂层是与第二金属氧化物层60直接物理接触的。
可选择地,该经涂覆基材可以包括在导电堆叠体和导电的、抗静电的粘结涂层之间的第二粘结层(例如第二导电的粘结层),如图8所示。根据图8所示的实施方案,该经涂覆透明体包括基材10(例如透明体),粘结层20,基层30,导电多层堆叠体120,包括上述导电的、抗静电的粘结涂层107和导电的、抗静电的顶涂层105的涂层103。该经涂覆透明体进一步包括在导电的、抗静电的粘结涂层107和导电多层堆叠体120之间的第二粘结层70(例如顶涂层粘结层)。在一种实施方案中,该第二粘结层70包括聚合物树脂,其是与导电的、抗静电的粘结涂层107相容的,并且任选地包括有机硅氧烷化合物,其可以与导电多层堆叠体120的第二金属氧化物层60相互作用和键合到其上。该导电的、抗静电的顶涂层105可以由耐久的、耐候性聚合物例如聚氨酯制成。例如第二粘结层70可以是粘结层(例如丙烯酸类聚合物和/或聚合物的混合物),例如美国专利申请公开No.2010/0025533和美国专利申请公开No.2010/0028684所述的那些。
呈现下面的实施例来仅仅用于说明目的,并且不认为是限制本发明的范围。除非另有指示,否则下面的实施例以及整个说明书中全部的份数和百分比是重量单位的。
实施例1
将用于F-22A喷气式飞机的聚碳酸酯座舱盖轻轻研磨从而增加它的表面粗糙度和表面积,以用于接受底漆(3-氨基丙基三乙氧基硅烷,一种附着力促进剂)。将底漆重力涂覆到该座舱盖上。接着,将聚合物溶液(FX-430,由PPG Industries,Inc.生产)通过流涂施用到座舱盖来形成粘结层(粘结涂层)。将该聚合物溶液从座舱盖的顶部倾倒和从一端到另一端,使得该溶液向下流和通过重力流动来涂覆座舱盖。使得多余的聚合物溶液向下流进入盛液盘(dripping pan),并且收集以用于正确处置。
在该座舱盖的整个外表面已经涂覆后,将它在大约230°F的加热烘箱中固化大约5小时。在该涂层固化后,研磨该座舱盖来增加它的表面积,以用于接受接下来的涂层,然后用异丙醇(IPA)清洁。然后通过流涂来施涂硅烷底涂层(硅烷基层),随后是一层基层(FX-419,由PPG Industries,Inc.生产)。然后将该经涂覆座舱盖在大约190°F温度的预热烘箱中固化大约2小时。固化后,将该座舱盖彻底清洁来除去可能已经积聚在表面上的灰尘颗粒和微粒。
然后将该清洁的座舱盖置于真空室中。降低该真空室的压力,并且将真空室中的基材加热到大约100-大约200°F。在升高的温度(例如大约100-大约200°F)使用磁控管溅射将两个金属氧化物层和一个金属层沉积到经涂覆座舱盖上。首先,通过使用脉冲DC电源以300kHz频率溅射TiO2靶来形成氧化钛层。氧化钛的第一区是通过同时流动大约1:2比率的氧和惰性气体,同时溅射大约5-10分钟的时间段来形成的。氧化钛的第二区是通过同时流动1:29比率的氧和惰性气体,同时溅射大约5-10分钟的时间段来形成的。氧化钛的第三区是通过同时流动大约1:2比率的氧和惰性气体,同时溅射5-10分钟的时间段来形成的。在溅射过程中,座舱盖和靶均移动。
然后,将金层在相同温度沉积到座舱盖上。在形成金层后,将氧化钛第二层在大约100-大约200°F的温度以类似于上面涉及氧化钛第一层的方式沉积在金层之上。然后将该座舱盖从所述室除去,并且仔细清洁来除去可能已经粘附到表面上的任何污染物。底漆层(丙烯酸酯涂层,浓度是1-3%)是在氧化钛第二层上通过流涂来形成的。然后将导电的、抗静电的粘结涂层施用到氧化钛第二层上。该导电的、抗静电的粘结涂层的例子是使用包括表1所示量范围的组分的涂料组合物来制备的。表1中的量是以wt%显示的,基于该涂料组合物固体的总重量。表1所列的组分还用双丙酮醇稀释到65%固体(重量份)。
表1
Figure BDA0001423306850000461
为了进一步增强该导电的、抗静电的粘结涂层到底漆层的附着力和导电的、抗静电的顶涂层到该导电的、抗静电的粘结涂层的附着力,将3%(基于总固体的重量)的3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(A-187)偶联剂加入该该涂料组合物,然后将该导电的、抗静电的粘结涂层(通过双组分混合机)流涂施涂到基材上。将该导电的、抗静电的粘结涂层空气干燥2小时,然后在190°F固化5小时。导电的、抗静电的顶涂层是在该导电的、抗静电的粘结涂层上通过流涂来形成的。该导电的、抗静电的顶涂层的例子是使用包括表2所示范围量的组分的涂料组合物来制备的。表2的量是以wt%显示的,基于该涂料组合物固体的总重量。表2所列组分也是用双丙酮醇稀释到65%固体(重量份)。
表2
Figure BDA0001423306850000462
Figure BDA0001423306850000471
雾度和光透射率测试
根据ASTM D1003,使用Haze-Gard Plus仪器测试根据实施例1所制备的3英寸乘12英寸试样(coupon)。雾度度量了膜的清晰度和透明度(该膜不应当是半透明的和漫射光),而光或者可见光透射率指示了透过样品的可见光的量。根据实施例1的试样表现出可见光透射率是65.7%和雾度是1.31%。根据该测试结果,根据实施例1的试样满足飞机座舱盖、挡风玻璃和窗户所需的可见光透射率和雾度值,其分别是58%或者更高和10%或者更低。
Bayer磨损测试
根据ASTM F735对根据实施例1制备的2英寸乘2英寸试样进行了300个周期的耐磨损性测试。在Bayer磨损测试之前,所述试样表现出可见光透射率是68.0%和雾度是1.60%,其是通过上述雾度和光透射率测试来测定的。在300个周期的Bayer磨损测试之后,该试样表现出可见光透射率是67.5%和雾度是4.5%,其是通过上述的雾度测试来测量的。根据该测试结果,试样的可见光透射率和雾度没有被Bayer磨损测试明显改变。
湿度测试
在122°F(50℃)将根据实施例1制备的3英寸乘12英寸试样曝露于100%冷凝湿度(condensing humidity)。然后测量4周,然后是12周曝露后的雾度和可见光透射率(VLT)。在湿度测试之前,该试样表现出可见光透射率是68.10%和雾度是0.92%。在122°F(50℃)曝露于100%冷凝湿度4周后,该试样表现出可见光透射率是67.00%和雾度是1.26%。在12周曝露后,该试样表现出可见光透射率是66.00%和雾度是1.21%。试样在4和12周曝露后的划格法附着力(Crosshatch adhesion)(使用10次胶带牵拉来测量)是100%,具有优异的装饰性。
湿度和日光辐射(QUV)测试
将根据实施例1制备的3英寸乘12英寸试样在140°F(60℃)曝露于8小时0.49W/m2紫外线(UV)辐射周期,随后曝露于122°F(50℃)冷凝(condensation)4小时。然后在所述周期重复总共4周,然后是12周后测量雾度和可见光透射率(VLT)。在湿度和日光辐射(QUV)测试之前,该试样表现出可见光透射率是65.00%和雾度是1.68%。在4周的周期后,试样表现出可见光透射率是64.5%和雾度是2.00%。在12周曝露后,该试样表现出可见光透射率是64.1%和雾度是2.5%。试样在4和12周曝露后的划格法附着力(使用10次胶带牵拉来测量)是100%,具有优异的装饰性。
雨水侵蚀测试
将根据实施例1制备的1英寸乘1英寸试样在戴顿大学研究院(UDRI)曝露于速度是550英里/小时(mph)的模拟降雨。在曝露于模拟降雨1分钟,11分钟和22分钟后检查试样的涂层降解。在1,11和22分钟曝露后没有观察到试样损坏或者附着力损失。
溶剂/化学品曝露测试
几个试样是根据实施例1制备的。在每个试样的涂层表面上使用粘胶带产生直径2.5英寸的坑(pool)。该坑分别包括水,50/50(w/w)异丙醇/水混合物,基本上纯的异丙醇,中性(mild)皂溶液,石脑油,Kilfrost,JP-5喷气燃料和JP-8喷气燃料。将所述试样连续曝露于各自的溶剂/化学品10天的时间段(并且根据需要补充溶剂和/或化学品)。10天后,检查试样的鱼眼,分层或者表面变形。还测试了试样的曝露区域的划格法附着力。没有观察到试样变化和划格法附着力是100%。此外,在化学品/溶剂曝露测试之前和之后测量了试样的透光率和雾度,没有观察到透光率或者雾度的明显变化。
虽然已经描述了本发明不同的实施方案,但是另外的改变和变化对本领域技术人员来说将是显然的。例如该经涂覆基材可以具有另外的粘结层或者底漆,导电粘结层,替代性的厚度,另外的组分等。如本文使用的,术语“粘结层”和“基层”可以认为分别是与术语“粘结涂层”和“底涂层”同义的。同样,在形成经涂覆基材所包括的单个层时,它们可以在沉积接下来的相邻层之前清洁。例如该第一粘结涂层可以用溶液例如水和醇的混合物清洁,然后干燥来除去任何表面水,其可干扰基层30的聚硅氧烷的流动性。本发明不限于明确公开的实施方案,并且该经涂覆透明体,它的层和组成可以改变,而不脱离本发明,本发明仅仅受限于附加的权利要求及其等价物。贯穿本文和权利要求,措词“大约”是作为近似术语使用的,而非程度术语,并且反映了与测量相关的变量边缘(penumbra),有效数字和互换性,全部是本发明所属技术领域的技术人员所理解的。此外,贯穿本发明和附加的权利要求,应当理解甚至那些范围(其不能使用术语“大约”来描述高和低值)也隐含地被那个术语修饰,除非另有规定。

Claims (20)

1.一种经涂覆基材,其包含:
基材;
在该基材上的导电多层堆叠体;和
在该导电多层堆叠体上的涂层,该涂层厚度是5-10密耳,并且该涂层包含:
在该导电多层堆叠体上的导电的、抗静电的粘结涂层;和
在该导电的、抗静电的粘结涂层上的导电的、抗静电的顶涂层,并且该导电的、抗静电的粘结涂层是由这样的涂料组合物形成的,该涂料组合物包含疏水性第一脂肪族多异氰酸酯,包含亲水性部分的第二脂肪族多异氰酸酯,聚酯多元醇,亲水性多元醇和氟化多元醇,和
该导电的、抗静电的顶涂层是由这样的涂料组合物形成的,该涂料组合物包含疏水性第一脂肪族多异氰酸酯,包含亲水性部分的第二脂肪族多异氰酸酯,聚酯多元醇,亲水性多元醇和氟化多元醇。
2.权利要求1的经涂覆基材,其中该导电的、抗静电的顶涂层和该导电的、抗静电的粘结涂层每个的厚度是2.5-5密耳。
3.权利要求1的经涂覆基材,其中该涂层的厚度是5-8密耳。
4.权利要求3的经涂覆基材,其中该导电的、抗静电的顶涂层和该导电的、抗静电的粘结涂层每个的厚度是2.5-4密耳。
5.权利要求1的经涂覆基材,其中该涂层的厚度是6-8密耳。
6.权利要求5的经涂覆基材,其中该导电的、抗静电的顶涂层和该导电的、抗静电的粘结涂层每个的厚度是3-4密耳。
7.权利要求1的经涂覆基材,其中该导电的、抗静电的粘结涂层的厚度是至少3密耳。
8.权利要求1的经涂覆基材,其中该导电的、抗静电的顶涂层的厚度是至少3密耳。
9.权利要求1的经涂覆基材,其中该导电的、抗静电的粘结涂层基本上没有固有导电的聚合物、离子液体、导电氧化物和碳纳米管。
10.权利要求1的经涂覆基材,其中该导电的、抗静电的顶涂层基本上没有固有导电的聚合物、离子液体、导电氧化物和碳纳米管。
11.权利要求1的经涂覆基材,其进一步包含在基材和导电多层堆叠体之间的粘结涂层。
12.权利要求11的经涂覆基材,其进一步包含在该粘结涂层和导电多层堆叠体之间的底涂层。
13.权利要求1的经涂覆基材,其进一步包含在该导电多层堆叠体和导电的、抗静电的粘结涂层之间的底漆层。
14.权利要求1的经涂覆基材,其中该涂层具有回弹性,该回弹性使得该涂层可以在基本上没有撕裂该涂层的情况下拉伸到比该涂层形成后原样的长度长50%或者更大的长度。
15.权利要求1的经涂覆基材,其中该涂层具有回弹性,该回弹性使得该涂层可以在基本上没有撕裂该涂层的情况下拉伸到比该涂层形成后原样的长度长100%或者更大的长度。
16.权利要求1的经涂覆基材,其中该涂层具有回弹性,该回弹性使得该涂层可以在基本上没有撕裂该涂层的情况下拉伸到比该涂层形成后原样的长度长200%或者更大的长度。
17.权利要求1的经涂覆基材,其中该第二脂肪族多异氰酸酯进一步包含疏水性部分。
18.权利要求17的经涂覆基材,其中该第二脂肪族多异氰酸酯的疏水性部分包含异佛尔酮二异氰酸酯部分或者其衍生物。
19.权利要求1的经涂覆基材,其中该第二脂肪族多异氰酸酯的亲水性部分包含聚醚链。
20.权利要求1的经涂覆基材,其中该第二脂肪族多异氰酸酯包含键合到异佛尔酮二异氰酸酯三聚体上的聚醚链。
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