DE102011080261B4

DE102011080261B4 - Beschichtungszusammensetzung und Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenschicht

Info

Publication number: DE102011080261B4
Application number: DE102011080261.4A
Authority: DE
Inventors: Jin Wu; Lanhui Zhang; Lin Ma
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2031-08-03
Also published as: US8221891B2; US20120201966A1; US8431183B2; US20120041139A1; JP2012041532A; JP5698620B2; DE102011080261A1

Abstract

Zusammensetzung, umfassend: Beschichtungszusammensetzung, umfassend einen funktionalisierten Polyfluorpolyether und ein funktionalisiertes Polybutadien in einem Gewichtsverhältnis von funktionalisiertem Polyfluorpolyether/funktionalisiertem Polybutadien von 20/80 bis 80/20, und einen Katalysator in einem Lösungsmittel, wobei das funktionalisierte Polybutadien ein Isocyanat-Polybutadien, ein Hydroxyl-Polybutadien, ein Carbonsäure-Polybutadien, ein Ester-Polybutadien oder ein Epoxy-Polybutadien umfasst und wobei genanntes Polybutadien aus der Gruppe bestehend aus Poly(1,3-butadien), Poly(1,4-butadien), hydriertem Poly(1,3-butadien), hydriertem Poly(1,4-butadien) sowie Mischungen davon ausgewählt wird.

Description

STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Diese Offenbarung richtet sich allgemein auf eine neue Oberflächenschicht, die in elektrophotographischen Bilderzeugungsgeräten, einschließlich digitalen Bild-auf-Bild-(image-on-image)-Geräten und dergleichen von Nutzen sind. Zudem findet die Oberflächenbeschichtung Anwendung in Tintenstrahldruckköpfen und Übertragungstrommeln. Ferner richtet sich die Offenbarung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenschicht.
Stand der Technik
Im elektrophotographischen und Tintenstrahldruck erfordern bestimmte Komponenten Oberflächen, die gleichmäßig sind, eine geringe Oberflächenenergie aufweisen und beständig sind. Eine diese Eigenschaften aufweisende Oberflächenschicht ist von Nutzen.
US 2010/0149262 A1 beschreibt eine Zusammensetzung, welche ein erstes Monomer sowie ein dazu unterschiedliches zweites Monomer umfasst und weiterhin eine fluorierte Verbindung wie Fluorsilan, Fluoralkylamid oder einen fluorinierten Ether und einen Photoinitiator. Das zweite Monomer kann aus einer Vielzahl an mono- und polyfunktionellen (Meth)Acrylaten gewählt werden.
US 2009/0240003 A1 beschreibt Addukte, die unter anderem ein perfluorierte Polyether als Rückgrat umfassen können.
JP H01-197518 A offenbart eine Schmiermittelzusammensetzung, die ein Diengummi, ein flüssiges Dienpolymer mit einer Vielzahl an Hydroxylgruppen, ein Polyisocyanat und ein spezielles Fluorpolymer umfasst.
Hydrophobe und oleophobe Schichten sind für eine Tonerübertragung und Reinigungseffizienz wünschenswert. Schichten aus fluorierten Polymeren bieten typischerweise die erforderlichen hydrophoben Eigenschaften; die oleophoben Eigenschaften sind jedoch für bestimmte elektrophotographische und Tintenstrahldruckkomponenten nicht geeignet. Oberflächenschichten, die sowohl hydrophob als auch oleophob sind, werden ständig gesucht.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Zusammensetzung beschrieben, die einen funktionalisierten Polyfluorpolyether und ein funktionalisiertes Polybutadien in einem Gewichtsverhältnis von funktionalisiertem Polyfluorpolyether/funktionalisiertem Polybutadien von 20/80 bis 80/20 und einen Katalysator in einem Lösungsmittel umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Oberflächenschicht beschrieben, die ein vernetztes Netzwerk aus einem funktionalisierten Polyfluorpolyether und einem funktionalisierten in einem Gewichtsverhältnis von funktionalisiertem Polyfluorpolyether/funktionalisiertem Polybutadien von 20/80 bis 80/20 umfasst. Die Oberflächenschicht weist einen Kontaktwinkel mit Wasser von mehr als 90° und einen Kontaktwinkel mit Hexadecan von mehr als 45° auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenschicht beschrieben. Das Verfahren umfasst a) die Zugabe und Reaktion eines funktionalisierten Polyfluorpolyethers, eines funktionalisierten Polybutadiens, eines Lösungsmittels und eines Katalysators, um eine Beschichtungszusammensetzung wie oben beschrieben aus einem funktionalisierten Polyfluorpolyether und einem funktionalisierten Polybutadien in einem Gewichtsverhältnis von funktionalisiertem Polyfluorpolyether/funktionalisiertem Polybutadien von 20/80 bis 80/20 in einem Lösungsmittel zu schaffen. Die Beschichtungszusammensetzung wird auf ein Substrat gestrichen. Die Beschichtungszusammensetzung wird zur Bildung einer Oberflächenschicht gehärtet.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden Beschreibung wird Bezug genommen auf die chemischen Formeln, die einen Teil der Beschreibung bilden und durch die spezifische beispielhafte Ausführungsformen, in denen die vorliegenden Lehren ausgeführt werden können, zur Veranschaulichung gezeigt werden. Diese Ausführungsformen werden in ausreichender Genauigkeit beschrieben, um einem Fachmann die Ausführung der vorliegenden Lehren zu ermöglichen, und es versteht sich, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und dass Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsbereich der vorliegenden Lehren abzuweichen. Die folgende Beschreibung erfolgt daher lediglich beispielhaft.
Darüber hinaus sind die Begriffe „einschließlich”, „schließt ein”, „aufweisen”, „aufweist” „mit” oder Varianten davon, soweit sie entweder in der detaillierten Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, auf eine Weise zu verstehen, die dem Begriff „umfassend” gleicht. Der Begriff „mindestens ein” wird in der Bedeutung verwendet, dass ein oder mehrere der aufgeführten Gegenstände ausgewählt werden können.
Auch wenn die numerischen Bereiche und Parameter, die den weiten Bereich der vorliegenden Erfindung darlegen, Annäherungen sind, werden die in den spezifischen Beispielen dargelegten numerischen Werte so genau wie möglich wiedergegeben. Jeder numerische Wert umfasst jedoch inhärent bestimmte Fehler, die notwendigerweise aus der Standardabweichung resultieren, die bei den jeweiligen Prüfungsmessungen gefunden werden. Darüber hinaus sind alle hierin beschriebenen Bereiche so zu verstehen, dass sie alle beliebigen darin subsumierten Unterbereiche mit einschließen. Zum Beispiel kann ein Bereich von „weniger als 10” einen beliebigen und alle Unterbereiche zwischen (und einschließlich) dem Minimalwert Null und dem Maximalwert 10 umfassen, das heißt einen beliebigen und alle Unterbereiche mit einem Minimalwert gleich oder größer als Null und einem Maximalwert gleich oder weniger als 10, z. B. 1 bis 5. In bestimmten Fällen können die numerischen Werte, wie für den Parameter angegeben, negative Werte einnehmen. In diesem Fall kann der mit „weniger als 10” angegebene Beispielwertebereich negative Werte einnehmen, z. B. -1, -2, -3, -10, -20, -30, usw.
Hierin wird eine neue hydrophobe und oleophobe Beschichtungszusammensetzung beschrieben, die für eine Oberflächenschicht von Nutzen ist. Die Beschichtungszusammensetzung umfasst ein Komposit aus einem funktionalisierten Polyfluorpolyether(PFPE)/funktionalisierten Polybutadien in einem Gewichtsverhältnis von 20/80 bis 80/20, oder von 25/75 bis 60/40 oder von 30/70 bis 45/55 in einem Lösungsmittel.
In einer Ausführungsform reagiert das funktionalisierte PFPE mit einem funktionalisierten Polybutadien. Die Reaktion wird durch Verwendung eines Katalysators unterstützt. Die Reaktion des funktionalisierten PFPE mit dem funktionalisierten Polybutadien unter einem Katalysator in einem Lösungsmittel wird bei von 100 bis 250°C, oder von 120 bis 200°C oder von 140 bis 175°C über einen Zeitraum von 10 bis 120 Minuten oder von 20 bis 90 Minuten oder von 30 bis 60 Minuten ausgeführt.
Die aus der Beschichtungszusammensetzung resultierende Oberflächenschicht ist ein vernetztes Netzwerk aus einem funktionalisierten Polyfluorpolyether und einem funktionalisierten Polybutadien in einem Gewichtsverhältnis von funktionalisiertem Polyfluorpolyether/funktionalisiertem Polybutadien von 20/80 bis 80/20, oder von 25/75 bis 60/40 oder von 30/70 bis 45/55. Die Oberflächenschicht weist einen Kontaktwinkel mit Wasser von mehr als 90° oder mehr als 100° oder mehr als 110° und einen Kontaktwinkel mit Hexadecan von mehr als 45° oder mehr als 55° oder mehr als 65° auf.
Der funktionalisierte Polyfluorpolyether (PFPE) ist durch die unten folgende Formel darstellt:
wobei n und m jeweils für eine Anzahl an sich wiederholenden Gruppen stehen, und n von 3 bis 120 oder von 10 bis 60 beträgt und m von 5 bis 120 oder von 10 bis 60 beträgt; und n + m von 40 bis 180 oder von 80 bis 125 beträgt; n/m von 0,5 bis 2 ist; R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander für A¹-CF₂O- bzw. -CF₂-A², stehen und A¹, A² jeweils unabhängig voneinander eines sind aus

-A_k-OH -CH₂(OCH₂CH₂)OH -CH₂OCH₂CH(OH)CH₂OH

-COOR_H -A_k-Si(OR_H)₃ -Ak-OP(O)(OH)₂

wobei A_k eine Bindung oder eine Alkylengruppe mit von 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist; R_H H oder eine Alkylgruppe mit von 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist; und p von 1 bis 20 ist.
Der funktionalisierte PFPE, der in der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden kann, umfasst hydroxylterminierte PFPE, Carbonsäure oder Ester terminierte PFPE, Silan terminierte PFPE oder Phosphorsäure terminierte PFPE, mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 100 bis 5.000 oder von 500 bis 2.000 und ist in einer Menge von 20 bis 80 Gewichtsprozent oder von 25 bis 60 Gewichtsprozent oder von 30 bis 45 Gewichtsprozent der Beschichtungszusammensetzung vorhanden.
Beispiele für einen hydroxylterminierten PFPE, der in der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden kann, umfassen FLUOROLINK^® D (M_w = 1.000, funktionelle Gruppe -CH₂OH und Fluorgehalt ~62%), FLUOROLINK^® D10-H (M_w = 700, funktionelle Gruppe -CH₂OH und Fluorgehalt ~61%), FLUOROLINK^®D10 (M_w = 500, funktionelle Gruppe -CH₂OH und Fluorgehalt 60%), FLUOROLINK^® E (M_w = 1.000, funktionelle Gruppe -CH₂(OCH₂CH₂)_pOH und Fluorgehalt ~58%), FLUOROLINK^® E10 (M_w = 500, funktionelle Gruppe -CH₂(OCH₂CH₂)_pOH und Fluorgehalt ~56%), FLUOROLINK^® T (M_w = 550, funktionelle Gruppe -CH₂OCH₂CH(OH)CH₂OH und Fluorgehalt ~58%), FLUOROLINK^® T10 (M_w = 330, funktionelle Gruppe -CH₂OCH₂CH(OH)CH₂OH und Fluorgehalt ~55%) und dergleichen sowie Mischungen davon; alle kommerziell von Ausimont USA erhältlich.
Beispiele für einen Carbonsäure oder Ester terminierten PFPE, der in der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden kann, umfassen FLUOROLINK^® C (M_w = 1.000, funktionelle Gruppe -COOH und Fluorgehalt ~61%), FLUOROLINK^® L (M_w = 1.000, funktionelle Gruppe -COOR_H und Fluorgehalt ~60%), FLUOROLINK^® L10 (M_w = 500, funktionelle Gruppe -COOR_H und Fluorgehalt ~58%) und dergleichen sowie Mischungen davon; alle kommerziell von Ausimont USA erhältlich.
Beispiele für einen Silan terminierten PFPE, der in der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden kann, umfassen FLUOROLINK^® S10 (M_w = 1.750 bis 1.950, funktionelle Gruppe -A_k-Si(OCH₂CH₃)₃) und dergleichen sowie Mischungen davon; alle kommerziell von Ausimont USA erhältlich.
Beispiele für einen Phosphorsäure terminierten PFPE, der in der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden kann, umfassen FLUOROLINK^® F10 (M_w = 2.400 bis 3.100, funktionelle Gruppe -A_k-OP(O)(OH)₂ und dergleichen sowie Mischungen davon; alle kommerziell von Ausimont USA erhältlich.
Das funktionalisierte Polybutadien (PBD), das in der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden kann, umfasst Isocyanat-PBD, Hydroxyl-PBD, Carbonsäure- oder Ester-PBD oder Epoxy-PBD mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 200 bis 10.000 oder von 500 bis 5.000 und ist in einer Menge von 80 bis 20 Gewichtsprozent oder von 75 bis 40 Gewichtsprozent oder von 70 bis 55 Gewichtsprozent der Beschichtungszusammensetzung vorhanden.
Das Polybutadien(PBD)-Grundgerüst des funktionalisierten PBD kann Poly(1,3-butadien), Poly(1,4-butadien), hydriertes Poly(1,3-butadien), hydriertes Poly(1,4-butadien) sowie Mischungen davon sein.
Beispiele für Isocyanat-PBD, die in der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden können, umfassen KRASOL^® NN-35, NN-25, NN-22, NN-32, NN-23, NN-3A und LBD2000, die alle kommerziell von der Sartomer Company, Warrington, PA, USA erhältlich sind.
Beispiele für Hydroxyl-PBD, die in der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden können, umfassen KRASOL^® HLBH-P2000 (hydriertes Hydroxyl-PBD), HLBH-P3000 (hydriertes Hydroxyl-PBD), LBH-P2000, LBH-P3000, LBH-P5000, LBH 2000, LBH 3000, LBH 5000, LBH 10000, LBH 2040 (Mercaptoethanol-PBD), POLY BD^® R45HT, R45M, R45HTLO, LFM, R20LM und R30LM, die alle kommerziell von der Sartomer Company, Warrington, PA, USA erhältlich sind.
Beispiele für Carboxyl- oder Ester-PBD, die in der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden können, umfassen POLY BD^® 45CT, 2000CT, 3000CT, KRASOL^® LBM-32 (Malein- und Fumarsäurehalbester-PDB) und LBM-22 (Malein- und Fumarsäurehalbester-PDB), die alle kommerziell von der Sartomer Company, Warrington, PA, USA erhältlich sind.
Beispiele für Epoxy-PBD, die in der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden können, umfassen POLY BD^® 700, und 700E, die beide kommerziell von der Sartomer Company, Warrington, PA, USA erhältlich sind.
Das funktionalisierte PFPE kann chemisch mit dem funktionalisierten PBD reagieren, um ein vernetztes PFPE/PBD-Komposit zu bilden. Zum Beispiel reagiert ein hydroxylterminiertes PFPE mit dem Isocyanat-PBD, um Urethanverknüpfungen zwischen dem PFPE und dem PBD zu bilden, oder das hydroxylterminierte PFPE reagiert mit dem Carboxyl- oder Ester-PBD, um Esterverknüpfungen zwischen dem PFPE und dem PBD zu bilden; oder das hydroxylterminierte PFPE reagiert mit Epoxy-PBD, um Etherverknüpfungen zwischen dem PFPE und dem PBD zu bilden; oder das Carbonsäure oder Ester terminierte PFPE reagiert mit dem Isocyanat-PBD, um Carbamatverknüpfungen zwischen dem PFPE und dem PBD zu bilden, oder das Carbonsäure oder Ester terminierte PFPE reagiert mit dem Hydroxyl-PBD, um Esterverknüpfungen zwischen dem PFPE und dem PBD zu bilden, oder das Carbonsäure oder Ester terminierte PFPE reagiert mit dem Hydroxyl-PBD, um Esterverknüpfungen zwischen dem PFPE und dem PBD zu bilden, oder das Carbonsäure oder Ester terminierte PFPE reagiert mit dem Epoxy-PBD, um Esterverknüpfungen zwischen dem PFPE und dem PBD zu bilden, oder das Silan terminierte PFPE reagiert mit dem Hydroxyl-PBD, um Silanverknüpfungen zwischen dem PFPE und dem PBD zu bilden, oder das Phosphorsäure terminierte PFPE reagiert mit dem Isocyanat-PBD, um Phosphatverknüpfungen zwischen dem PFPE und dem PBD zu bilden, oder das Phosphorsäure terminierte PFPE reagiert mit dem Hydroxyl-PBD, um Phosphatverknüpfungen zwischen dem PFPE und dem PBD zu bilden, oder das Phosphorsäure terminierte PFPE reagiert mit dem Epoxy-PBD, um Phosphatverknüpfungen zwischen dem PFPE und dem PBD zu bilden. Darunter ist die Kombination aus hydroxylterminiertem PFPE/Isocyanat-PBD, Carbonsäure oder Ester terminiertem PFPE/Hydroxyl-PBD oder Carbonsäure oder Phosphorsäure terminiertem PFPE/Isocyanat-PBD bevorzugt.
Geeignete Katalysatoren für die Zusammensetzung umfassen Organozinn-Katalysatoren wie z. B. Dibutylzinnlaurat, Säurekatalysatoren wie z. B. p-Toluolsulfonsäure oder basische Katalysatoren wie z. B. Triethylamin, die in einer Menge von 0,01 bis 5 Gewichtsprozent oder von 0,1 bis 1 Gewichtsprozent der Beschichtungszusammensetzung vorhanden sind.
Obwohl die meisten der oben genannten funktionalisierten PFPE und PBD in flüssiger Form vorliegen, können bestimmte Lösungsmittel zu der Beschichtungsmischung gegeben werden, um das Mischen zu erleichtern. Geeignete Lösungsmittel für die Beschichtungszusammensetzung umfassen, N,N-Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, Tetrahydrofuran, Toluol, Hexan, Cyclohexan, Heptan, N,N-Dimethylacetamid, Methylenchlorid sowie Mischungen davon, die in einer Menge von 10 bis 90 Gewichtsprozent oder von 30 bis 60 Gewichtsprozent der Beschichtungszusammensetzung vorhanden sind. Beim Streichen auf ein Substrat gefolgt von einem anschließenden Trocknen verdampft das Lösungsmittel und das funktionalisierte PFPE/funktionalisierte PBD vernetzt, was zur Bildung einer vernetzten PFPE/PBD-Beschichtungszusammensetzung führt.
Es wird angenommen, dass eine Makrophasentrennung verhindert wird, da die Fluorsegmente (PFPE) und die Kohlenwasserstoffsegmente (Polybutadien) chemisch an den Enden verknüpft werden. Im Beschichtungskomposit tritt jedoch eine Mikrophasentrennung auf, was zu einer hydrophoben und oleophoben Beschichtung führt. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „hydrophob/Hydrophobie” auf das Benetzbarkeitsverhalten einer Oberfläche, die zum Beispiel einen Kontaktwinkel mit Wasser von 90° oder mehr aufweist; und der Begriff „oleophob/Oleophobie” bezieht sich auf das Benetzbarkeitsverhalten einer Oberfläche, die zum Beispiel einen Kontaktwinkel mit Hexadecan von 45° oder mehr aufweist.
Die Beschichtungsmischung oder -lösung kann auf eine Vielzahl verschiedener Substrate gestrichen werden, einschließlich Metallen, wie z. B. Edelstahl, Kupfer, Nickel oder Aluminium, oder Kunststoffen wie Polyestern oder Polyimiden oder auf Kautschuke, wie z. B. Silikone, oder Glas.
Die Beschichtungsmischung oder Lösung wird mittels einer beliebigen, geeigneten, bekannten Weise aufgestrichen. Typische Techniken zum Auftragen solcher Materialien auf die Substratschicht umfassen Fließbeschichten, Flüssigkeitssprühbeschichten, Tauchbeschichten, drahtgewickeltes Stabbeschichten, Wirbelschichtbeschichten, Pulverbeschichten, elektrostatisches Sprühen, Schallbesprühen, Rakelbeschichten, Formen, Laminieren und dergleichen.
Zum Beispiel kann eine Beschichtungsmischung oder Lösung hergestellt werden, indem 34,5 Gewichtsprozent Isocyanat-Polybutadien, 15 Gewichtsprozent eines hydroxylterminierten Polyfluorpolyethers, 0,5 Gewichtsprozent Dibutylzinnlaurat und 50 Gewichtsprozent Tetrahydrofuran über einen Zeitraum von 5 bis 30 Minuten zusammengemischt werden. Die resultierende Beschichtungsmischung oder Lösung wurde mit einer Zugstange auf einen 75-Mikrometer-Polyimidfilm gestrichen und anschließend bei Temperaturen von 120 bis 200°C über einen Zeitraum von 10 bis 60 Minuten lang getrocknet. Auf dem Polyimidsubstrat wird mit einer Dicke von 1 bis 400 Mikrometer eine Beschichtungszusammensetzung aus Polybutadien/Polyfluorpolyether/Dibutylzinnlaurat = 60/30/1 gebildet.
Im Folgenden werden spezifische Ausführungsformen detailliert beschrieben. Diese Beispiele sollen erläuternd sein und die vorliegende Erfindung in Bezug auf in diesen Ausführungsformen dargelegte Materialien, Bedingungen oder Prozessparameter in keiner Weise einschränken. Alle Teile stellen, wenn nicht anders angegeben, Gewichtsprozent des Feststoffes dar.
Während die Erfindung in Bezug auf eine oder mehrere Ausführungen dargestellt wurden, können Veränderungen und/oder Modifizierungen an den dargestellten Beispielen gemacht werden, ohne vom Geist und dem Bereich der angehängten Ansprüche abzuweichen.
Außerdem kann ein bestimmtes Merkmal der Erfindung, auch wenn es in Bezug auf vielleicht nur eine von mehreren Ausführungen beschrieben wurde, mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Ausführungen kombiniert werden, wie es für eine gegebene oder besondere Funktion gewünscht und vorteilhaft sein kann.
BEISPIELE
Experimentell wurde hydroxylterminiertes PFPE (Fluorolink^® D, Ausimont USA) mit dem Isocyanat-Polybutadien (Krasol^® NN-35, Sartomer) in einem Gewichtsverhältnis von 30/70 in Tetrahydrofuran (THF) vermischt. Geringe Mengen des Zinnkatalysators Dibutylzinnlaurat wurden zugegeben, um die Vernetzungsreaktionen zwischen dem Hydroxyl-PFPE und dem Isocyanat-Polybutadien (PBD) zu beschleunigen.
Die Beschichtungslösung wurde mittels eines Zugstangenbeschichters auf ein Polyimidsubstrat gestrichen und anschließend 30 Minuten lang bei 150°C gehärtet und es wurde eine 10 μm dicke Kompositbeschichtung erhalten. Die Beschichtung wies eine Bleistifthärte von 1H auf und war flexibel, was auf gute mechanische Eigenschaften aufgrund der vernetzten Natur hinweist.
Des Weiteren wurden die Kontaktwinkel der Kompositbeschichtung untersucht und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Zum Vergleich wurden auch die Daten für Polytetrafluorethylen (PTFE) aufgenommen. Tabelle 1

PFPE/PBD = 30/70-Komposit PTFE

Kontaktwinkel Wasser 112° ± 1° 110°

Kontaktwinkel Hexadecan 70° ± 1° 45°
Verglichen mit PTFE, weist das offenbarte PFPE/PBD-Komposit einen vergleichbaren Kontaktwinkel mit Wasser auf, was darauf hindeutet, dass das offenbarte PFPE/PBD-Komposit ebenso hydrophob ist wie PTFE. Wichtiger jedoch ist, dass das offenbarte PFPWE/PBD-Komposit einen um etwa 25° höheren Kontaktwinkel mit Hexadecan aufweist, was darauf hindeutet, dass das offenbarte PFPE/PBD-Komposit oleophober ist als PTFE. Demzufolge schafft diese Offenbarung eine neue Kompositschicht, die sowohl hydrophob als auch oleophob ist, und diese Schicht ist für Anwendungen in elektrophotographischen Bilderzeugungsgeräten, einschließlich digitalen Bild-auf-Bild-Geräten und dergleichen sowie für Tintenstrahldruckköpfe und Übertragungstrommeln von Nutzen.

Claims

Zusammensetzung, umfassend: Beschichtungszusammensetzung, umfassend einen funktionalisierten Polyfluorpolyether und ein funktionalisiertes Polybutadien in einem Gewichtsverhältnis von funktionalisiertem Polyfluorpolyether/funktionalisiertem Polybutadien von 20/80 bis 80/20, und einen Katalysator in einem Lösungsmittel, wobei das funktionalisierte Polybutadien ein Isocyanat-Polybutadien, ein Hydroxyl-Polybutadien, ein Carbonsäure-Polybutadien, ein Ester-Polybutadien oder ein Epoxy-Polybutadien umfasst und wobei genanntes Polybutadien aus der Gruppe bestehend aus Poly(1,3-butadien), Poly(1,4-butadien), hydriertem Poly(1,3-butadien), hydriertem Poly(1,4-butadien) sowie Mischungen davon ausgewählt wird.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das Lösungsmittel aus der Gruppe bestehend aus N,N-Dimethylformamid, N-Methylpylrolidon, Tetrahydrofuran, Toluol, Hexan, Cyclohexan, Heptan, N,N-Dimethylacetamid, Methylenchlorid sowie Mischungen davon ausgewählt wird.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei der funktionalisierte Polyfluorpolyether durch die folgenden Formeln dargestellt ist:
wobei n und m jeweils für eine Anzahl an sich wiederholenden Gruppen stehen, und n von 3 bis 120 beträgt und m von 5 bis 120 beträgt; und n + m von 40 bis 180 beträgt; n/m von 0,5 bis 2 ist; R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander für A¹-CF₂O- bzw. -CF₂-A² stehen und A¹, A² jeweils unabhängig voneinander eines sind aus -A_k-OH, -CH₂(OCH₂CH₂)_pO, -CH₂OCH₂CH(OH)CH₂OH, -COOR_H, -A_k-Si(OR_H)₃, -Ak-OP(O)(OH)₂

wobei A_k eine Bindung oder eine Alkylengruppe mit von 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist; R_H H oder eine Alkylgruppe mit von 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist; und p von 1 bis 20 ist.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei der funktionalisierte Polyfluorpolyether ein hydroxylterminierter Polyfluorpolyether, ein Carbonsäure terminierter Polyfluorpolyether, ein Ester terminierter Polyfluorpolyether, ein Silan terminierter Polyfluorpolyether oder ein Phosphorsäure terminierter Polyfluorpolyether ist.
Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei genannte Beschichtungsmischung in der Form eines vernetzten Netzwerks vorliegt, das eine Oberflächenschicht aufbaut, wobei die Oberflächenschicht einen Kontaktwinkel mit Wasser von mehr als 90° und einen Kontaktwinkel mit Hexadecan von mehr als 45° aufweist.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 5, wobei das vernetzte Netzwerk des funktionalisierten Polyfluorpolyethers aus der Gruppe bestehend aus einem hydroxylterminierten Polyfluorpolyether/Isocyanat-Polybutadien, einem hydroxylterminierten Polyfluorpolyether/Ester-Polybutadien, einem hydroxylterminierten Polyfluorpolyether/Carbonsäure-Polybutadien, einem hydroxylterminierten Polyfluorpolyether/Epoxy-Polybutadien, einem carboxylterminierten Polyfluorpolyether/Isocyanat-Polybutadien, einem Ester terminierten Polyfluorpolyether/Isocyanat-Polybutadien, einem carboxylterminierten Polyfluorpolyether/Hydroxyl-Polybutadien, einem Ester terminierten Polyfluorpolyether/Hydroxyl-Polybutadien, einem carboxylterminierten Polyfluorpolyether/Epoxy-Polybutadien, einem Ester terminierten Polyfluorpolyether/Epoxy-Polybutadien, einem Silan terminierten Polyfluorpolyether/Hydroxyl-Polybutadien, einem Phosphorsäure terminierten Polyfluorpolyether/Isocyanat-Polybutadien, einem Phosphorsäure terminierten Polyfluorpolyether/Hydroxyl-Polybutadien oder einem Phosphorsäure terminierten Polyfluorpolyether/Epoxy-Polybutadien ausgewählt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenschicht, umfassend: a) die Zugabe und Reaktion eines funktionalisierten Polyfluorpolyethers, eines funktionalisierten Polybutadiens, eines Lösungsmittels und eines Katalysators, um eine Beschichtungszusammensetzung gemäß Anspruch 1 aus einem funktionalisierten Polyfluorpolyether und einem funktionalisierten Polybutadien in einem Gewichtsverhältnis von 20/80 bis 80/20 in einem Lösungsmittel zu schaffen, wobei das funktionalisierte Polybutadien ein Isocyanat-Polybutadien, ein Hydroxyl-Polybutadien, ein Carbonsäure-Polybutadien, ein Ester-Polybutadien oder ein Epoxy-Polybutadien umfasst und wobei genanntes Polybutadien aus der Gruppe bestehend aus Poly(1,3-butadien), Poly(1,4-butadien), hydriertem Poly(1,3-butadien), hydriertem Poly(1,4-butadien) sowie Mischungen davon ausgewählt wird; b) Streichen der Beschichtungszusammensetzung auf ein Substrat; und c) Härten der Beschichtungszusammensetzung zur Bildung einer Oberflächenschicht.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei der Katalysator aus der Gruppe bestehend aus einer Organozinnverbindung, einem Säurekatalysator und einem basischen Katalysator ausgewählt wird; oder wobei der Katalysator in einer Menge von 0,01 Gewichtsprozent bis 5,0 Gewichtsprozent der Beschichtungszusammensetzung vorhanden ist; oder wobei das Lösungsmittel aus der Gruppe bestehend aus N,N-Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, Tetrahydrofuran, Toluol, Hexan, Cyclohexan, Heptan, N,N-Dimethylacetamid, Methylenchlorid sowie Mischungen davon ausgewählt wird, wobei das Lösungsmittel in einer Menge von 10 Gewichtsprozent bis 90 Gewichtsprozent der Beschichtungszusammensetzung vorhanden ist; oder wobei der funktionalisierte Polyfluorpolyether durch die folgenden Formeln dargestellt ist:
wobei n und m jeweils für eine Anzahl an sich wiederholenden Gruppen stehen, und n von 3 bis 120 beträgt und m von 5 bis 120 beträgt; und n + m von 40 bis 180 beträgt; n/m von 0,5 bis 2 ist; R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander für A¹-CF₂O- bzw. -CF₂-A² stehen und A¹, A² jeweils unabhängig voneinander eines sind aus -A_k-OH, -CH₂(OCH₂CH₂)_pOH, -CH₂OCH₂CH(OH)CH₂OH, -COOR_H, -A_k-Si(OR_H)₃, -A_k-OP(O)(OH)₂

wobei A_k eine Bindung oder eine Alkylengruppe mit von 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist; R_H H oder eine Alkylgruppe mit von 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist; und p von 1 bis 20 ist.
Verfahren gemäß Anspruch 7 wobei der funktionalisierte Polyfluorpolyether ein hydroxylterminierter Polyfluorpolyether, ein Carbonsäure terminierter Polyfluorpolyether, ein Ester terminierter Polyfluorpolyether, ein Silan terminierter Polyfluorpolyether oder ein Phosphorsäure terminierter Polyfluorpolyether ist, oder wobei die Oberflächenschicht einen Kontaktwinkel mit Wasser von mehr als 100° und einen Kontaktwinkel mit Hexadecan von mehr als 55° aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei das Substrat ein Polymer umfasst, das aus der Gruppe bestehend aus Metallen, Kautschuken, Kunststoffen oder Glas ausgewählt wird.