CN113004788B

CN113004788B - 表面修整组合物

Info

Publication number: CN113004788B
Application number: CN202110188704.6A
Authority: CN
Inventors: 姚银芳; 夏科锋; 马思边; 张雁燕
Original assignee: 3M China Ltd
Current assignee: 3M China Ltd
Priority date: 2021-02-19
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2022-07-26
Anticipated expiration: 2041-02-19
Also published as: CN113004788A

Abstract

本公开提供了一种表面修整组合物，具体提供了一种用于表面修整的组合物，其包含有机溶剂、硅氧烷和硅油。根据本公开的组合物可用作用户设备的表面修整剂，可赋予物品表面持久的高光泽度，而且耐洗。此外，该组合物不易燃，因而可以安全使用。

Description

表面修整组合物

技术领域

本公开涉及日用化工领域。具体地，本公开涉及一种表面修整组合物。

背景技术

随着生活水平的提高，人们开始关注物品如皮包、沙发、汽车塑料等的表面修整。

业界已有一些关于表面修整组合物的研究。例如，EP2938753公开了一种涂料组合物，其包含第一组分，该第一组分包含具有式R¹ _n-Si-(OR²)_4-n的硅烷的混合物，其中R¹选自具有1-15个碳原子的取代和未取代的烷基，取代和未取代的环烷基，取代和未取代的杂环烷基，取代的和未取代的芳基，取代和未取代的杂芳基，取代和未取代的烷硫基，取代和未取代的烷基氨基，取代和未取代的全氟烷基以及取代和未取代的烷基卤，R²为C₁-C₃烷基，n＝0-4，n平均不大于1，且不小于0.54；第二组分，其包含官能化纳米颗粒的水分散体，其中所述官能团能够与羟基缩合；和无机和/或有机酸催化剂。

然而，目前还缺少一种光泽度高、耐洗并且闪点高从而可以安全使用的表面修整组合物。

发明内容

本公开提出了解决上述技术问题中的一项或多项的解决方案。

在本公开的第一方面中，提供了一种用于表面修整的组合物，其包含有机溶剂、硅氧烷和硅油。

根据本公开的组合物可用作用户设备的表面修整剂，可赋予物品表面持久的高光泽度，而且耐洗。此外，该组合物不易燃，因而可以安全使用。

在本公开的第二方面中，提供了上述组合物施加于用户设备中的用途。其中优选地，将组合物施加于用户设备的表面。

附图说明

图1示出了空白塑料面板的接触角。

图2示出了经实施例1的示例性组合物处理的塑料面板的接触角。

图3a和图3b示出了经实施例1的示例性组合物处理(图3b)和未经处理(图3a)的汽车发动机塑料表面。

图4示出了经实施例2的示例性组合物处理的汽车发动机塑料表面及其疏水性能。

图5示出了经实施例2的示例性组合物处理2月后和未经处理的汽车发动机塑料表面。

图6a和图6b示出了未经处理(图6a)和经实施例2的示例性组合物处理3周后(图6b)的发动机塑料表面。

具体实施方式

在以下的说明中，包括某些具体的细节以对各个公开的实施方案提供全面的理解。然而，相关领域的技术人员会认识到，不采用一个或多个这些具体的细节，而采用其它方法、部件、材料等的情况下可实现实施方案。

除非本申请中另外要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”和“包含”应解释为开放式的、含括式的意义，即“包括但不限于”。希望指出的是，在本公开的部分技术方案采用“包括某组分”或者“包含某组分”的基础上，在可选的另外实施方案中，该技术方案(组合物)也可以仅由这些组分组成。此外，组合物中各组分的含量之和为100％。

在整个本说明书中提到的“一个实施方案”或“实施方案”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”意指在至少一实施方案中包括与该实施方案所述的相关的具体参考要素、结构或特征。因此，在整个说明书中不同位置出现的短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”不必全部指同一实施方案。此外，具体要素、结构或特征可以任何适当的方式在一个或多个实施方案中结合。

应当理解，术语“或”通常以其包括“和/或”的含义而使用，除非文中另外明确地规定。

本文中命名的某些化学基团中的简写符号表示在所指示的化学基团中存在的碳原子总数。例如，C_1-6烷基表示具有总共1至6个碳原子的如下文所定义的烷基，而C_2-6烯基表示具有总共2至6个碳原子的如下文所定义的烯基。简写符号中的碳总数不包含可能存在于所述基团的取代基中的碳。

除非另有相反的说明，否则说明书及所附权利要求中所用的下列术语具有以下的含义：

“烷基”指仅由碳和氢原子组成的，不含不饱和的，且由单键与分子的其余部分相连的直链或支链烃链基团，例如甲基、乙基、正丙基、1-甲基乙基(异丙基)、正丁基、正戊基、1，1-二甲基乙基(叔丁基)等。

“烯基”是指直链或支链的烃链基团，仅由碳与氢原子组成，含有至少一个双键，且其通过单键连接至分子的其余部分，例如乙烯基、丙-1-烯基、丁-1-烯基、戊-1-烯基、戊-1，4-二烯基等。

在本公开内容的第一方面中，提供了一种用于表面修整的组合物，其包含有机溶剂、硅氧烷和硅油。

在某些实施方案中，有机溶剂为闪点不低于60℃的有机溶剂。在某些具体的实施方案中，有机溶剂为石油馏出物。

在某些实施方案中，有机溶剂为异构烷烃类溶剂油、正构烷烃类溶剂油和环烷基碳氢化合物中的至少一种。

在某些实施方案中，硅氧烷具有以下结构式：

其中R¹为羟基、C_1-8烷基或C_2-8烯基，R²和R³各自独立地为C_1-8烷基或C_2-8烯基，x为1至10的整数，m为0至2的整数。

在某些具体的实施方案中，R¹为羟基、C_1-6烷基或C_2-6烯基。在某些更具体的实施方案中，R¹为羟基、C_1-3烷基或C_2-3烯基。在某些更具体的实施方案中，R¹为羟基或甲基。

在某些具体的实施方案中，R²和R³各自独立地为C_1-6烷基或C_2-6烯基。在某些更具体的实施方案中，R²和R³各自独立地为C_1-4烷基。

在某些具体的实施方案中，x为1至6的整数。在某些更具体的实施方案中，x为3。

在某些实施方案中，硅油具有以下结构式：

其中R⁴为各自独立地为C_1-8烷基或C_2-8烯基，n为单元重复数。

在某些具体的实施方案中，R⁴各自独立地为C_1-6烷基或C_2-6烯基。在某些更具体的实施方案中，R⁴各自独立地为C_1-3烷基或C_2-3烯基。在某些更具体的实施方案中，R⁴为甲基。

在某些具体的实施方案中，R⁴各自独立地为-(R₅)_o(R₆NH)_pH，其中R₅为C_1-8亚烷基或C_2-8亚烯基，R₆为C_1-8亚烷基或C_2-8亚烯基，o为选自1-6的整数，p为选自1-8的整数。在某些更具体的实施方案中，R₅为C_1-6亚烷基或C_2-6亚烯基。在某些更具体的实施方案中，R₅为C_1-3亚烷基或C_2-3亚烯基。在某些更具体的实施方案中，R₅为-CH₂-。在某些更具体的实施方案中，R₆为C_1-6亚烷基或C_2-6亚烯基。在某些更具体的实施方案中，R₆为C_1-3亚烷基或C_2-3亚烯基。在某些更具体的实施方案中，R₆为-CH₂CH₂-。在某些更具体的实施方案中，o为选自1-3的整数。在某些更具体的实施方案中，o为1。在某些更具体的实施方案中，p为选自1-6的整数。在某些更具体的实施方案中，p为选自1-3的整数。

在某些可选的实施方案中，R⁴为-CH₂CH₂CH₂NHCH₂CH₂NH₂，-CH₂CH₂CH₂NHCH₂CH₂NHCH₂CH₂NH₂或者-CH₂CH₂CH₂NH₂。

在某些实施方案中，以组合物的总质量计满足以下百分比的一种或更多种：有机溶剂的含量为5％至90％，硅氧烷的含量为2％至78％，硅油的含量为2％至78％。

在可选的实施方案中，有机溶剂占组合物总质量的5％至90％。在具体的实施方案中，有机溶剂可以占组合物总质量的5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％，20％，21％，22％，23％，24％，25％，26％，27％，28％，29％，30％，31％，32％，33％，34％，35％，36％，37％，38％，39％，40％，41％，42％，43％，44％，45％，46％，47％，48％，49％，50％，51％，52％，53％，54％，55％，56％，57％，58％，59％，60％，61％，62％，63％，64％，65％，66％，67％，68％，69％，70％，71％，72％，73％，74％，75％，76％，77％，78％，79％，80％，81％，82％，83％，84％，85％，86％，87％，88％，89％，或90％。

在可选的实施方案中，硅氧烷占组合物总质量的2％至78％。在具体的实施方案中，硅氧烷可以占组合物总质量的2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％，20％，21％，22％，23％，24％，25％，26％，27％，28％，29％，30％，31％，32％，33％，34％，35％，36％，37％，38％，39％，40％，41％，42％，43％，44％，45％，46％，47％，48％，49％，50％，51％，52％，53％，54％，55％，56％，57％，58％，59％，60％，61％，62％，63％，64％，65％，66％，67％，68％，69％，70％，71％，72％，73％，74％，75％，76％，77％，或78％。

在可选的实施方案中，硅油占组合物总质量的2％至78％。在具体的实施方案中，硅油可以占组合物总质量的2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％，20％，21％，22％，23％，24％，25％，26％，27％，28％，29％，30％，31％，32％，33％，34％，35％，36％，37％，38％，39％，40％，41％，42％，43％，44％，45％，46％，47％，48％，49％，50％，51％，52％，53％，54％，55％，56％，57％，58％，59％，60％，61％，62％，63％，64％，65％，66％，67％，68％，69％，70％，71％，72％，73％，74％，75％，76％，77％，或78％。

在某些实施方案中，组合物还可以包含染料。本公开实施方案所使用的染料是本领域已知用于染色的那些。在某些具体的实施方案中，可用于本发明的染料如德国朗盛(Lanxess)生产的大紫罗兰B(Macrolex violet B gran)。

在某些实施方案中，组合物还可以包含芳香剂。本公开实施方案所使用的芳香剂是本领域已知用于改善气味的那些，如苹果香精、柠檬香精、茉莉花或桂花香料等。在某些具体的实施方案中，可用于本发明的芳香剂为德之馨(Symrise)生产的WINTER LEMON。

在某些实施方案中，组合物不额外添加水。

在本公开的第二方面中，提供了上述组合物施加于用户设备中的用途。

在某些实施方案中，用户设备包括汽车、空调、空气过滤器、灯具、风扇、冰箱、加热器、抽油烟机、柜、台、冰箱和洗衣机。在优选的实施方案中，将上述组合物施加于这些用户设备的表面。

可以用于本申请的有机溶剂包括烷烃类溶剂油，其为石油馏出物，包括异构烷烃类溶剂油、正构烷烃类溶剂油和环烷基碳氢化合物中的至少一种。异构烷烃类溶剂油可以包括如埃克森美孚生产的Isopar L和Isopar M溶剂等。正构烷烃类溶剂油包括如埃克森美孚生产的D60溶剂油、D80溶剂油、D95溶剂油等。环烷基碳氢化合物包括如上海青原星生产的QYX-60、QYX-95、QYX-100等。该类溶剂的闪点不低于60℃，可以使组合物成为安全不易燃的产品。

本申请组合物中的硅油可以很好地赋予塑料表面光泽和深色；但是，硅油仅与塑料表面物理粘合，而且可以通过擦拭或冲洗轻松移除。本申请组合物中的硅氧烷可以与塑料表面的官能羟基发生化学键合；但是，它无法使塑料表面具有光泽。通过将两者进行组合，硅氧烷能够帮助硅油牢固地沉积在塑料表面上；因此，这两种成分具有协同作用，使得所得组合物显示出优异的光泽、疏水性和耐洗涤性能。

在可选的实施方案中，用于本申请的硅油的粘度为100mm²/s至90,000mm²/s。在某些具体的实施方案中，所用硅油的粘度为200mm²/s至80,000mm²/s。在某些更具体的实施方案中，所用硅油的粘度为300mm²/s至70,000mm²/s。例如，可用于本申请的硅油为德国瓦克(Wacker)公司生产的AK 350cst，AK 1000cst，AK 30000cst，AK 60000cst或其混合物。

本申请的组合物疏水性好，能够防止灰尘的沉积，而且效果持久耐清洗，可以广泛用于各种表面的修整。如果不添加染料，则组合物呈无色透明状。如果添加染料，则可以根据需要调成不同的颜色。在本申请的具体实施方案中，将组合物用作汽车发动机零件修整剂。

实施例

下面用实施例来进一步说明本公开。应理解，这些实施例仅用于说明本公开的基本原理、主要特征和优点，而非对本公开做进一步的限定。

本公开中的实施例和对比例所有原料的信息列于表1中。

表1：原料列表

性能测试方法

1).光泽度测试

方法：

首先，将所有发动机塑料面板(尺寸为15cm*7cm)处理到大约2-3的相似光泽度。使用光泽度仪在60°下测量。

将样品涂敷在发动机塑料面板上。

静置5分钟，擦去残留的蜡。

测量样品涂敷前后的光泽度。

工具：BKY4446型光泽度仪

新鲜时的光泽度(处理完即时测得的光泽度)高于50被定义为具有光泽提升性能。

2).疏水性能测试

方法：在面板上放10μL水(尺寸：15cm*7cm)，并测试左右接触角。

工具：德国克吕士水接触角测量仪(KRUSS easy drop)。

当水接触角大于90°时，即认为产品具有疏水性。

3).耐洗性测试

方法：

将实施例1的样品在发动机塑料面板上涂抹一次。

用浸有3M生产的去污清洁剂PN36060(pH＝11-12)的海绵擦拭涂料面板100次(1次循环定义为1次)。

使用光度仪测试。

符合以下条件之一，即认为具有耐洗性：

1.洗涤100次后，光泽度大于20，或者

2.未经洗涤，处理2周后的光泽度大于20。

4).灰尘沉积测试

观察在通过样品处理后2周的表面上是否有灰尘沉积，如果没有沉积灰尘或仅沉积少量灰尘，则通过测试。

5).感官测试

涂敷时通过观察来评估组合物是否太粘稠，是否能通过正常施工将组合物均匀涂抹在表面上，即操作是否方便。如果粘度适中，能通过正常施工将组合物均匀涂抹在表面上，易于操作，则通过测试。

涂敷感官也是评估产品是否合格的关键指标。

实施例1和对比例C1-C4

按照表2所列的配方将原料1和2添加到1000ml铁罐中。将混合物在室温下以200rpm搅拌15分钟以得到均匀溶液。然后将原料3添加到1000ml铁罐中。将混合物在室温下以200rpm搅拌15分钟以得到均匀溶液，得到实施例和对比例C1-C4的制剂样品。根据上述性能测试方法进行测试，结果见于表2中。

表2：实施例1和对比例C1-C4的制剂组成和测试结果

表2中的结果表明，对比例C1由于不含硅油，施用后的光泽度不可接受；对比例C2由于不含硅氧烷成分，处理后及洗涤100次后的水接触角均小于90°，不符合上述疏水性能的要求；对比例C3和C4涂敷感官不可接受，原因可能在于高含量的硅油和高含量的硅氧烷都导致配方施工便捷性降低。相比之下，实施例1的组合物表现出优异的光泽、疏水性和耐洗性。

空白塑料面板的接触角如图1所示。经实施例1的示例性组合物处理的塑料面板的接触角如图2所示。图3a和图3b分别示出了未经处理和经实施例1的组合物处理的汽车发动机塑料表面。

L654是氨基硅油，可以很好地赋予塑料表面光泽和深色。由于L654仅与塑料表面物理粘合，因此擦拭或冲洗容易将其去除。硅氧烷KR400包含三乙氧基(辛基)硅烷，可与塑料表面的官能羟基发生反应。因此，它可以通过化学键与塑料表面牢固结合。而且KR400与L654有着良好的结合，有助于L654更好地沉积在塑料表面。

实施例2-10和对比例C5-C9

实施例2-10和对比例C5-C9的制备方法与实施例1相同。

性能测试结果见表3。

表3：实施例2-10和对比例C5-C9的制剂组成和性能测试结果

从上表可以看出，仅使用溶剂的对比例C5除了涂敷感官之外，其它的性能均不符合要求；不含硅氧烷的对比例C6和不含硅油的对比例C7与对比例C5相比刚处理完时和处理4周后的光泽度有所提升，但仍不符合要求；对比例C8和C9中硅油的粘度分别为10cst和100,000cst，导致对比例C8不具备光泽提升性能，耐久性短，耐洗性也不符合要求；对比例C9的涂敷感官和灰尘沉积不符合要求。相比之下，实施例2-10的组合物表现出优异的光泽提升性能、疏水性和耐洗性。

图4示出了经实施例2的组合物处理的汽车发动机塑料表面及其疏水性能。

图5示出了经实施例2的组合物处理2月后和未经处理的汽车发动机塑料表面。

图6示出了未经处理(图6a)和经实施例2的组合物处理3周后(图6b)的汽车发动机塑料表面。

从前述中可以理解，尽管为了示例性说明的目的描述了本申请的具体实施方案，但是在不偏离本申请的精神和范围的条件下，本领域技术人员可以作出各种变形或改进。这些变形或修改都应落入本申请所附权利要求的范围。

Claims

1.一种用于表面修整的组合物，其包含有机溶剂、硅氧烷和硅油，其中，

所述硅氧烷具有以下结构式：

其中R¹为羟基、C_1-8烷基或C_2-8烯基，并且，R²和R³各自独立地为C_1-8烷基或C_2-8烯基，x为1至10的整数，m为0至2的整数；

所述硅油具有以下结构式：

其中R⁴各自独立地为-(R₅)_o(R₆NH)_pH，其中R₅为C_1-8亚烷基或C_2-8亚烯基，R₆为C_1-8亚烷基或C_2-8亚烯基，o为选自1-6的整数，p为选自1-8的整数，并且

n为单元重复数；

其中所述硅油的粘度为100mm²/s至90,000mm²/s，

以所述组合物的总质量计满足以下百分比：所述有机溶剂的含量为5％至90％，所述硅氧烷的含量为2％至78％，所述硅油的含量为2％至78％。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中R¹为羟基、C_1-6烷基或C_2-6烯基，R²和R³各自独立地为C_1-6烷基或C_2-6烯基，x为1至6的整数，R₅为C_1-6亚烷基或C_2-6亚烯基，R₆为C_1-6亚烷基或C_2-6亚烯基，o为选自1-3的整数，p为选自1-6的整数。

3.根据权利要求1所述的组合物，其中R¹为羟基、C_1-3烷基或C_2-3烯基，R²和R³各自独立地为C_1-4烷基，x为3，R₅为C_1-3亚烷基或C_2-3亚烯基，R₆为C_1-3亚烷基或C_2-3亚烯基，o为1，p为选自1-3的整数。

4.根据权利要求1所述的组合物，其中R¹为羟基或甲基，R₅为-CH₂-，R₆为-CH₂CH₂-。

5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述有机溶剂为闪点不低于60℃的有机溶剂。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中所述有机溶剂为石油馏出物。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中所述有机溶剂为异构烷烃类溶剂油、正构烷烃类溶剂油和环烷基碳氢化合物中的至少一种。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中所述硅油的粘度为200mm²/s至80,000mm²/s。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中所述硅油的粘度为300mm²/s至70,000mm²/s。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其还包含染料。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其还包含芳香剂。

12.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中所述组合物不额外添加水。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的组合物施加于用户设备中的用途。

14.根据权利要求13所述的用途，其中所述用户设备包括汽车、空调、空气过滤器、灯具、风扇、冰箱、加热器、抽油烟机和洗衣机。

15.根据权利要求13或14所述的用途，其中将所述组合物施加于所述用户设备的表面。