DE102019115261A1

DE102019115261A1 - Heterophasische fäulnishemmende, lösungsmittelhaltige polymerbeschichtung mit einer fluorierten kontinuierlichen phase mit nicht-fluorierten domänen

Info

Publication number: DE102019115261A1
Application number: DE102019115261.5A
Authority: DE
Inventors: April R. Rodriguez; Adam F. Gross; Ashley M. DUSTIN; Anthony L. Smith; Andrew P. Nowak
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2019-06-05
Publication date: 2020-04-09
Also published as: CN111019450A; US20200109294A1

Abstract

Es ist eine fäulnishemmende heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung vorgesehen, die eine kontinuierliche Phase und eine diskrete Phase beinhaltet, die eine Vielzahl von darin verteilten Domänen definiert. Jede Domäne hat eine durchschnittliche Größe von ≥ etwa 100 nm bis ≤ etwa 5,000 nm. Die kontinuierliche Phase beinhaltet eine fluorhaltige Polymerkomponente, die aus einem fluorhaltigen Polyol-Vorläufer mit einer Funktionalität von größer als 2 gebildet ist. Die diskrete Phase beinhaltet eine fluorfreie Komponente. Mindestens ein Teil der fluorfreien Komponente in der diskreten Phase ist mit einem Anteil verbunden, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem stickstoffhaltigen Anteil, einem sauerstoffhaltigen Anteil, einem Isocyanat enthaltenden Anteil und einer Kombination davon besteht. Es werden Verfahren zur Behandlung eines Gegenstands zur Bildung einer derartigen fäulnishemmenden heterophasischen duroplastischen Polymerbeschichtung sowie flüssige Vorläufer zur Bildung der Beschichtung bereitgestellt.

Description

EINLEITUNG
Dieser Abschnitt sieht Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung vor, bei denen es sich nicht notwendigerweise um den Stand der Technik handelt.
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung, die von einer Lösung auf Lösungsmittelbasis abgeleitet ist, und ein Verfahren zur Behandlung eines Gegenstands zur Bildung der heterophasischen duroplastischen Polymerbeschichtung und insbesondere zur Bildung einer heterophasischen duroplastischen Polymerbeschichtung mit einer kontinuierlichen Phase mit einer fluorhaltigen Polymerkomponente und einer diskreten Phase, umfassend eine fluorfreie Komponente, wobei die diskrete Phase als eine Vielzahl von Domänen in der kontinuierlichen Phase vorliegt.
Oberflächen verschiedener Materialien, wie Kunststoffe, Metalle, Sensoren, Gewebe, Leder und Glas, können durch Ablagerungen (z. B. Partikel, Öle, Staub, Insekten), insbesondere in Automobilanwendungen, beschmutzt werden. Die Ablagerungen können nicht nur die Ästhetik der Oberflächen beeinträchtigen, sondern auch die Leistung, wo die Oberflächen funktionsfähig sind. Wenn das Material beispielsweise ein Kunststoff- oder Metallbauteil ist, das an der Außenseite eines Automobils vorhanden ist, kann das Vorhandensein von Ablagerungen den Luftstrom über die Oberfläche beeinflussen. Des Weiteren kann die Leistung von Oberflächen der Sensoren durch das Vorhandensein von Ablagerungen oder Fremdkörpern nachteilig beeinflusst werden. Somit ist es wünschenswert, selbstreinigende, fäulnishemmenden- oder „schmutzabweisende“ Beschichtungen oder Oberflächen zu formulieren, die Ablagerungen entfernen können, beispielsweise durch das Steuern der chemischen Wechselwirkungen zwischen den Ablagerungen und der Oberfläche.
Verschiedene fremdmaterialphobische und selbstreinigende Oberflächen beinhalten beispielsweise superhydrophobe und superoleophogene Oberflächen, Fluorpolymere oder behandelte Oberflächen, fluorfluidgefüllte Oberflächen und enzymgefüllte Beschichtungen. Superhydrophobe und superoleophoische Oberflächen können hohe Kontaktwinkel (z. B.≈ mehr als 150°) über eine Nanostruktur zwischen der Oberfläche und dem Wasser und Öltropfen erzeugen, was dazu führt, dass die Tropfen von der Oberfläche abgewiesen werden und nicht auf der Oberfläche verbleiben. Diese Oberflächen stoßen jedoch nicht Festkörperstoffe oder Schadstoffdämpfe ab, die auf der Oberfläche bleiben und diese unwirksam machen können. Darüber hinaus kann die extreme Benetzbarkeit dieser Oberflächen im Laufe der Zeit aufgrund von Umwelteinflüssen oder Beschädigungen nachlassen. Beispielsweise können diese Oberflächen an Funktionalität verlieren (z. B. können diese Oberflächen auch funktionieren, wenn die nanostrukturierte Oberseite zerkratzt wird).
Polymere mit niedriger Oberflächenenergie, wie solche, die Perfluorpolyether und Perfluoralkylgruppen mit niedriger Oberflächenenergie enthalten, wurden für Anwendungen mit geringer Haftung und Lösungsmittelabstoßung untersucht. Während diese Polymere mit niedriger Oberflächenenergie die Freisetzung von an ihnen haftenden Materialien sowohl in Wasser als auch in Luft erleichtern können, stellen sie nicht notwendigerweise eine geschmierte Oberfläche zur Verfügung, um das Entfernen von Fremdstoffen zu fördern. Während Fluorpolymerfolien oder behandelte Oberflächen geringe Oberflächenenergien und damit eine geringe Adhäsionskraft zwischen Fremdkörper und Oberfläche aufweisen, ist die Entfernung aller Verschmutzungen von der Oberfläche daher problematisch.
Mit Fluorflüssigkeit gefüllte Oberflächen, wie z. B. mit rutschiger Flüssigkeit infundierte poröse Oberflächen (SLIPS), können eine geringe Haftung zwischen äußeren Ablagerungen und der Oberfläche aufweisen. Wenn jedoch Flüssigkeit verloren geht, kann die Oberfläche nach dem Auftragen auf die Oberfläche nicht wieder aufgefüllt oder erneuert werden. Eine andere Technik beinhaltet enzymgefüllte Beschichtungen, die Enzyme auslaugen können, die dabei helfen, Ablagerungen auf der Oberfläche abzubauen und aufzulösen. Die Enzyme können jedoch schnell aufgebraucht und nicht wieder aufgefüllt werden. Darüber hinaus können bestimmte fremdmaterialphobische und selbstreinigende Oberflächen relativ zerbrechlich sein. Somit besteht ein Bedarf an robusten, selbstreinigenden Oberflächenbeschichtungen, die sowohl die Haftung von Ablagerungen verhindern und reduzieren, einschließlich Feststoffe und Flüssigkeiten.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt sieht eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung vor und ist keine umfassende Offenbarung des vollständigen Schutzumfangs oder aller Merkmale.
In verschiedenen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung eine heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung bereit, die eine kontinuierliche Phase, die eine fluorhaltige Polymerkomponente enthält, und eine diskrete Phase enthält, die eine Vielzahl von Domänen definiert, die eine fluorfreie Komponente enthält. Die fluorhaltige Polymerkomponente wird aus einem fluorhaltigen Vorläufer mit einer Funktionalität von mehr als 2 gebildet. Die fluorfreie Komponente ist mit der fluorhaltigen Polymerkomponente im Wesentlichen nicht mischbar. Jede Domäne der Vielzahl von Domänen weist eine durchschnittliche Größe größer oder gleich etwa 100 nm bis kleiner als oder gleich etwa 5,000 nm innerhalb der kontinuierlichen Phase auf. Mindestens ein Teil der fluorfreien Komponente in der diskreten Phase ist mit einem Anteil verbunden, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem stickstoffhaltigen Anteil, einem sauerstoffhaltigen Anteil, einem Isocyanat enthaltenden Anteil und einer Kombination davon besteht.
In einem Aspekt beinhaltet der fluorhaltige Vorläufer ein Polyol-Copolymer von Tetrafluorethylen mit einem durchschnittlichen Hydroxylwert von größer als oder gleich etwa 28 mg KOH/Harz g bis kleiner als oder gleich etwa 280 mg KOH/Harz g.
In einem Aspekt hat die heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung ein durchschnittliches Lichtabsorptionsvermögen von ungefähr 5 % bis ungefähr 100 % über einen Wellenlängenbereich von ungefähr 400 nm bis ungefähr 800 nm.
In einem Aspekt (i) ist die fluorhaltige Polymerkomponente ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Polytetrafluorethylen-Copolymer, einem Polyvinylidenfluorid-Copolymer, einem Perfluoropolyether, einem Polyfluoracrylat, einem Polyfluorosiloxan, einem Polytrifluorethylen und einer Kombination davon; und (ii) die fluorfreie Komponente ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus einem hygroskopischen Polymer, einem hydrophoben Polymer, einem ionischen hydrophilen Polymer und einer Kombination davon besteht.
In einem weiteren Aspekt (i) wird das hygroskopische Polymer ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Poly(acrylsäure), Poly(alkylenglykol), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Poly(ethylenglykol), Poly(propylenglykol), Poly(tetramethylenglykol), Poly(2-hydroxyethylmethacrylat), Poly(2-hydroxyethylmethozolin), Poly(2-ethylen-oxazolin), Poly(2-ethylen-oxazolin), Poly(vinylpybid), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Methylcellulose und einer Kombination davon.
In einem weiteren Aspekt wird (ii) das hydrophobe Polymer ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Polyalkylenenglykol, einem Polybutadien, einem Polycarbonat, einem Polycaprolacton, einem Polyacrylpolyol und einer Kombination davon.
In einem weiteren Aspekt beinhaltet (iii) das ionische hydrophile Polymer Monomere, die eine anhängende Carboxylgruppe, eine Amingruppe, eine Sulfatgruppe, eine Phosphatgruppe und eine Kombination derselben beinhalten.
In einem Aspekt beinhaltet die heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung ferner mindestens einen weiteren Wirkstoff, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Antioxidationsmittel, einem sterisch gehinderten Aminstabilisator, einem teilchenförmigen Füllstoff, einem Pigment, einem Farbstoff, einem Weichmacher, einem Flammschutzmittel, einem Abflachungsmittel, einem Haftvermittler und einer Kombination davon.
In einem Aspekt ist die fluorfreie Komponente in der heterophasische Polymerbeschichtung in einer Menge von mehr als oder gleich etwa 20 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 90 Gew.-% der gesamten heterophasigen Beschichtung vorhanden.
In einem Aspekt wird die heterophasige duroplastische Polymerbeschichtung aus einer Flüssigkeit gebildet, die ein nicht-wässriges Lösungsmittel, den fluorhaltigen Vorläufer, einen zweiten Vorläufer der fluorfreien Komponente und ein Vernetzungsmittel enthält, das eine Einheit ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer aminhaltigen Einheit, einer hydroxylhaltigen Einheit, einer isocyanathaltigen Einheit und einer Kombination davon enthält.
In einem Aspekt weist die fluorhaltige Polymerkomponente ein durchschnittliches Molekulargewicht von mehr als oder gleich 2000 g/Mol bis weniger als oder gleich etwa 50,000 g/Mol auf und die fluorfreie Komponente weist ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 100 g/Mol bis etwa 10,000 g/Mol auf.
Die vorliegende Offenbarung betrachtet auch Verfahren zur Behandlung eines Gegenstands. In einem Aspekt beinhaltet das Verfahren zum Behandeln eines Gegenstandes: (a) das Auftragen einer Vorläuferflüssigkeit auf eine Oberfläche des Gegenstandes. Die Vorläuferflüssigkeit beinhaltet: einen fluorhaltigen Vorläufer mit einer Funktionalität größer als etwa 2, die ein fluorchemisches Polymer bildet, einen fluorfluoritischen Vorläufer, der eine fluorfreie Komponente bildet, ein Vernetzungsmittel, das einen Anteil beinhaltet, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Aminanteil, einem Hydroxylanteil, einem Isocyanatanteil und einer Kombination davon, und ein nicht-wässriges Lösungsmittel. Das Verfahren beinhaltet auch (b) das Verfestigen der Vorläuferflüssigkeit, um eine fäulnishemmende Polymerbeschichtung auf der Oberfläche des Gegenstandes zu bilden, wobei die fäulnishemmende Polymerbeschichtung Folgendes beinhaltet: eine kontinuierliche Phase, die das fluorhaltige Polymer beinhaltet, und eine diskrete Phase, die eine Vielzahl von Domänen beinhaltet, die eine fluorfreie Komponente beinhalten. Die fluorfreie Komponente ist im Wesentlichen mit dem fluorhaltigen Polymer nicht mischbar. Jede Domäne der Vielzahl von Domänen weist einen durchschnittlichen Durchmesser von mehr als oder gleich etwa 100 nm bis weniger als oder gleich etwa 5,000 nm innerhalb der kontinuierlichen Phase auf. Mindestens ein Teil des fluorhaltigen Polymers in der kontinuierlichen Phase und mindestens ein Teil der fluorfreien Komponente in der diskreten Phase werden mit einem Anteil verbunden, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem stickstoffhaltigen Anteil, einem sauerstoffhaltigen Anteil, einem Isocyanat enthaltenden Anteil und einer Kombination davon.
In einem Aspekt (i) beinhaltet die kontinuierliche Phase ein Fluorpolymer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Polytetrafluorethylen-Copolymer, einem Polyvinylidenfluorid-Copolymer, einem Perfluoropolyether, einem Polyfluoracrylat, einem Polyfluoracrylat, einem Polyfluorosiloxan und einer Kombination davon und (ii) die fluorfreie Komponente ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem hygroskopischen Polymer, einem hydrophoben Polymer, das nicht lipophobisch ist, einem ionischen hydrophilen Polymer und einer Kombination davon.
In einem Aspekt (i) ist das hygroskopische Polymer ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Poly(acrylsäure), Poly(alkylenglykol), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Poly(ethylenglykol), Poly(propylenglykol), Poly(tetramethylenglykol), Poly(2-hydroxyethylmethacrylat), Poly(2-hydroxyethylmethozolin), Poly(2-ethylen-oxazolin), Poly(2-ethylen-oxazolin), Poly(vinylpybid), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Methylcellulose und einer Kombination davon.
In einem weiteren Aspekt (ii) wird das hydrophobe Polymer ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Polyalkylenenglykol, einem Polybutadien, einem Polycarbonat, einem Polycaprolacton, einem Polyacrylpolyol und einer Kombination davon.
In einem weiteren Aspekt beinhaltet (iii) das ionische hydrophile Polymer Monomere, die eine anhängende Carboxylgruppe, eine Amingruppe, eine Sulfatgruppe, eine Phosphatgruppe und eine Kombination derselben beinhalten.
In einem Aspekt (i) wird das fluorhaltige Polymer aus einem TetrafluorethylenMonomer gebildet und weist ein durchschnittliches Molekulargewicht von größer oder gleich 2000 g/Mol bis kleiner als oder gleich etwa 50,000 g/Mol auf, während (ii) die fluorfreie Komponente ein durchschnittliches Molekulargewicht von mehr als oder gleich etwa 100 g/Mol bis weniger als oder gleich etwa 10,000 g/Mol aufweist.
In einem Aspekt beinhaltet der fluorhaltige Vorläufer ein fluoriertes Polyol-Copolymer von Tetrafluorethylen mit einem durchschnittlichen Hydroxylwert von größer als oder gleich etwa 28 mg KOH/Harz g bis kleiner als oder gleich etwa 280 mg KOH/Harz g.
In einem Aspekt (i) ist das Vernetzungsmittel ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyisocyanat, Hexamethylen-Diisocyanat-basierten Monomeren, IsophoronDiisocyanat-basierten Monomeren, Methylendiphenyanonen-basierten Monomeren, Toluol Diisocyanat basierende Monomeren, blockierten Isocyanatmonomeren und einer Kombination davon.
In einem Aspekt (ii) ist das nicht-wässrige Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus n-Butylacetat, Methylethylketon, Aceton, Methylisobutylketon, Methylisopropylketon, Methylsec-Butylketon-Xylol, Tetrahydrofuran, Cyclohexan, 2-Butyoxyethanacetat, Toluol und einer Kombination davon; und
In einem Aspekt (iii) beinhaltet die Vorläuferflüssigkeit optional einen Katalysator, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dibutylzinn Dilaurat, Dimethyltin Dineodecanoat, Dioctyltin Dineodecanoat, Dioctyltin Dilaurat, Bismutoat, Bismuth Neodecanoat, Bismuthoctoat und einer Kombination davon.
In einem Aspekt beinhaltet die Oberfläche des Gegenstandes ein Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Gewebe, Textil, Kunststoff, Leder, Glas, Farbe und einer Kombination davon.
Die vorliegende Offenbarung stellt auch eine Vorläuferflüssigkeit zum Bilden einer fäulnishemmenden heterophasischen duroplastischen Polymerbeschichtung bereit. Die Vorläuferflüssigkeit beinhaltet einen fluorhaltigen Vorläufer mit einer Funktionalität größer als etwa 2, die eine fluorhaltige Polymerkomponente bildet, die eine kontinuierliche Phase in der fäulnishemmenden heterophasischen duroplastischen Polymerbeschichtung definiert. Die Vorläuferflüssigkeit beinhaltet auch einen fluorfreien Vorläufer, der eine fluorfreie Komponente bildet, die als eine Vielzahl von Domänen vorhanden ist, die jeweils eine durchschnittliche Größe größer oder gleich etwa 100 nm bis kleiner als oder gleich etwa 5,000 nm aufweisen, die eine diskrete Phase innerhalb der kontinuierlichen Phase in der fäulnishemmenden heterophasischen duroplastischen Polymerbeschichtung definieren. Die Vorläuferflüssigkeit beinhaltet ferner ein Vernetzungsmittel, das einen Anteil beinhaltet, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Aminanteil, einem Hydroxylanteil, einem Isocyanatanteil und einer Kombination davon besteht, wobei das Vernetzungsmittel in der Lage ist, mindestens einen Teil der fluorhaltigen Polymerkomponente in der kontinuierlichen Phase mit mindestens einem Abschnitt der fluorfreien Komponente in der diskreten Phase verkleben zu können. Der flüssige Vorläufer weist auch ein nicht-wässriges Lösungsmittel auf.
In einem Aspekt beinhaltet die Vorläuferflüssigkeit ferner mindestens einen Wirkstoff, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Antioxidmittel, einem gehinderten Aminstabilisator, einem Partikelfüllstoff, einem Pigment, einem Farbstoff, einem Weichmacher, einem Flammschutzmittel, einem Flachmacher, einem Haftvermittler und einer Kombination davon.
In einem Aspekt (i) ist das Vernetzungsmittel ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyisocyanat, Hexamethylen-Diisocyanat-basierten Monomeren, IsophoronDiisocyanat-basierten Monomeren, Methylendiphenyanonen-basierten Monomeren, Toluol Diisocyanat basierende Monomeren, blockierten Isocyanatmonomeren und einer Kombination davon.
In einem Aspekt (ii) ist das nicht-wässrige Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus n-Butylacetat, Methylethylketon, Aceton, Methylisobutylketon, Methylisopropylketon, Methylsec-Butylketon-Xylol, Tetrahydrofuran, Cyclohexan, 2-Butyoxyethanacetat, Toluol und einer Kombination davon.
In einem weiteren Aspekt (iii) beinhaltet die Vorläuferflüssigkeit optional einen Katalysator, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dibutylzinn Dilaurat, Dimethyltin Dineodecanoat, Dioctyltin Dineodecanoat, Dioctyltin Dilaurat, Bismutoat, Bismuth Neodecanoat, Bismuthoctoat und einer Kombination davon.
In einem Aspekt beinhaltet der fluorhaltige Vorläufer ein fluoriertes Polyol-Copolymer von Tetrafluorethylen mit einem durchschnittlichen Hydroxylwert von größer als oder gleich etwa 55 mg KOH/Harz g bis kleiner als oder gleich etwa 65 mg KOH/Harz g.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung und spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen ausschließlich zur Veranschaulichung und sollen keinesfalls den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränken.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und stellen nicht die Gesamtheit der möglichen Realisierungen dar und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht beschränken.

1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Oberfläche eines Gegenstands veranschaulicht, der mit einer heterophasischen duroplastischen Polymerbeschichtung beschichtet ist, die gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde und die Eigenschaften von geringer Reibung, Fäulnishemmung, Selbstreinigung und Energieabsorption aufweist.
Die 2A-2C sind konfokale Laserscanning-Mikroskopaufnahmen einer frei stehenden heterophasischen duroplastischen Polymerbeschichtung, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde und die Phasenverteilung zeigt.
3 ist ein Diagramm von UV- und sichtbaren Absorptionsmessungen für zwei heterophasische duroplastische Polymerbeschichtungen, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurden.

Ähnliche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen bezeichnen ähnliche Teile.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden exemplarische Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich ist und den Fachleuten auf dem Gebiet deren Umfang vollständig vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, wie beispielsweise Beispiele für spezifische Zusammensetzungen, Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, beschrieben, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass spezifische Details möglicherweise nicht erforderlich sind, dass exemplarische Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden können und dass keine der Ausführungsformen dahingehend ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. In manchen exemplarischen Ausführungsformen sind wohlbekannte Verfahren, wohlbekannte Vorrichtungsstrukturen und wohlbekannte Techniken nicht ausführlich beschrieben.
Die hier verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und soll in keiner Weise einschränkend sein. Wie hierin verwendet, schließen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ gegebenenfalls auch die Pluralformen ein, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „beinhalteten“ und „aufweisen“ sind einschließend und geben daher das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Elemente, Zusammensetzungen, Schritte, Ganzzahlen, Vorgänge, und/oder Komponenten an, schließen jedoch nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einer oder mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen hiervon aus. Obwohl der offen ausgelegte Begriff „umfasst“ als ein nicht einschränkender Begriff zu verstehen ist, der zum Beschreiben und Beanspruchen verschiedener, hier dargelegter Ausführungsformen verwendet wird, kann der Begriff in bestimmten Aspekten alternativ auch als ein begrenzender und einschränkender Begriff verstanden werden, wie beispielsweise „bestehend aus“ oder „bestehend im Wesentlichen aus“. Somit beinhaltet die vorliegende Offenbarung für jede beliebige Ausführungsform, die Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, Ganzzahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte rezitiert, auch ausdrücklich Ausführungsformen, die aus solchen rezitierten Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elementen, Funktionen, Ganzzahlen, Operationen und/oder Prozessschritten bestehen oder im Wesentlichen aus diesen bestehen. Bei „bestehend aus“ schließt die alternative Ausführungsform jegliche zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, Ganzzahlen, Operationen, und/oder Verfahrensschritte aus, während bei „bestehend im Wesentlichen aus“ jegliche zusätzliche Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, Ganzzahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte, die stoffschlüssig die grundlegenden und neuen Eigenschaften beeinträchtigen, von einer solchen Ausführungsform ausgeschlossen sind, jedoch jegliche Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Funktionen, Ganzzahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte, die materialmäßig nicht die grundlegenden und neuen Eigenschaften beeinträchtigen, können in der Ausführungsform beinhaltet sein.
Alle hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht dahingehend auszulegen, dass die beschriebene oder dargestellte Reihenfolge unbedingt erforderlich ist, sofern dies nicht spezifisch als Reihenfolge der Ausführung angegeben ist. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können, sofern nicht anders angegeben.
Wenn eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als „an/auf“, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einer anderen Komponente bzw. einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, kann es/sie sich entweder direkt an/auf der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden, damit in Eingriff stehen, damit verbunden oder damit gekoppelt sein oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn, im Gegensatz dazu, ein Element als „direkt an/auf“, „direkt im Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, können keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen verwendet werden, sind in gleicher Weise zu verstehen (z. B. „zwischen“ und „direkt zwischen“, „angrenzend“ und „direkt angrenzend“ usw.). Wie hier verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen aus einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Elemente ein.
Obwohl die Begriffe erste, zweite, dritte usw. hier verwendet werden können, um verschiedene Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollen diese Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke einschränkt werden. Diese Begriffe werden nur verwendet, um einen Schritt, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erste“, „zweite“ und andere Zahlenbegriffe, wenn hierin verwendet, implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, durch den Kontext eindeutig angegeben. Somit könnte ein nachstehend erörterter erster Schritt, diskutiertes erstes Element, diskutierte Komponente, diskutierter Bereich, diskutierte Schicht oder diskutierter Abschnitt als ein zweiter Schritt, ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von der Lehre der exemplarischen Ausführungsformen abzuweichen.
Raumbezogene oder zeitbezogene Begriffe, wie „davor“, „danach“, „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen, können hier zur besseren Beschreibung der Beziehung von einem Element oder einer Eigenschaft zu anderen Element(en) oder Eigenschaft(en), wie in den Figuren dargestellt, verwendet werden. Raumbezogene oder zeitbezogene Begriffe können dazu bestimmt sein, verschiedene in Anwendung oder Betrieb befindliche Anordnungen der Vorrichtung oder des Systems zu umschreiben, zusätzlich zu der auf den Figuren dargestellten Ausrichtung.
In dieser Offenbarung repräsentieren die numerischen Werte grundsätzlich ungefähre Messwerte oder Grenzen von Bereichen, etwa kleinere Abweichungen von den bestimmten Werten und Ausführungsformen, die ungefähr den genannten Wert aufweisen, sowie solche mit genau dem genannten Wert zu umfassen. Im Gegensatz zu den am Ende der ausführlichen Beschreibung bereitgestellten Anwendungsbeispielen sollen alle numerischen Werte der Parameter (z. B. Größen oder Bedingungen) in dieser Spezifikation einschließlich der beigefügten Ansprüche in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ verstanden werden, egal ob oder ob nicht „ungefähr“ tatsächlich vor dem numerischen Wert erscheint. „Ungefähr“ weist darauf hin, dass der offenbarte numerische Wert eine gewisse Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Annäherung an die Exaktheit im Wert; ungefähr oder realistisch nahe am Wert; annähernd). Falls die Ungenauigkeit, die durch „ungefähr“ bereitgestellt ist, in Fachkreisen nicht anderweitig mit dieser gewöhnlichen Bedeutung verständlich ist, dann gibt „ungefähr“, wie hierin verwendet, zumindest Variationen an, die sich aus gewöhnlichen Messverfahren und der Verwendung derartiger Parameter ergeben. So kann beispielsweise „etwa“ eine Variation von weniger als oder gleich 5 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 4 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 3 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 2 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 1 %, gegebenenfalls weniger als oder gleich 0,5 % und in bestimmten Aspekten gegebenenfalls weniger als oder gleich 0,1 % umfassen.
Darüber hinaus beinhaltet die Angabe von Bereichen die Angabe aller Werte und weiter unterteilter Bereiche innerhalb des gesamten Bereichs, einschließlich der für die Bereiche angegebenen Endpunkten und Unterbereiche.
Wie hier verwendet, werden die Begriffe „Zusammensetzung“ und „Material“ austauschbar verwendet, um sich im breitesten Sinne auf eine Substanz zu beziehen, die mindestens die bevorzugten chemischen Bestandteile, Elemente oder Verbindungen enthält, die jedoch, sofern nicht anders angegeben, auch zusätzliche Elemente, Verbindungen oder Substanzen, einschließlich Spurenmengen von Verunreinigungen, enthalten können.
Es werden nun exemplarische Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
In verschiedenen Aspekten, wie in 1 dargestellt, bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine heterophasische Polymerbeschichtung 30 mit einer kontinuierlichen Phase 40 und einer diskreten oder diskontinuierlichen Phase 42 und dient als fäulnishemmenden, selbstreinigende Beschichtung zur Minimierung der Haftung von Fremdstoffen, wie Ablagerungen, Ruß und dergleichen. Die diskrete Phase definiert eine Vielzahl von Domänen 44 mit relativ kleinen Größen, die innerhalb der kontinuierlichen Phase 40 verteilt sind. So weisen beispielsweise in bestimmten Variationen solche Domänen 44 eine durchschnittliche Größe von mehr als oder gleich etwa 100 nm bis weniger als oder gleich etwa 5,000 nm und optional mehr als oder gleich etwa 500 nm bis weniger als oder gleich etwa 5,000 nm auf. Es ist zu beachten, dass 1 lediglich eine veranschaulichende vereinfachte schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu ist, da die Vielzahl der Domänen tatsächlich viel kleiner als die gezeigten ist und nicht nur auf der Oberfläche verteilt sein kann, sondern innerhalb/über den Großteil der kontinuierlichen Phase 40 verteilt sein kann. In bestimmten Aspekten ist die Vielzahl der Domänen 44 im Wesentlichen gleichmäßig oder homogen innerhalb der kontinuierlichen Phase 40 verteilt. Die kontinuierliche Phase 40 beinhaltet eine fluorhaltige Polymerkomponente, während die diskrete Phase 42 eine fluorfreie Komponente beinhaltet. Die fluorhaltige Polymerkomponente ist mit der fluorfreien Komponente im Wesentlichen nicht mischbar. Ferner ist mindestens ein Teil der fluorfreien Komponente in der diskreten Phase 42 mit einem Anteil verbunden, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem stickstoffhaltigen Anteil, einem sauerstoffhaltigen Anteil, einem Isocyanat enthaltenden Anteil und einer Kombination davon besteht. Die heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung 30 ist auf einer Oberfläche 50 eines Gegenstands 52 angeordnet und stellt somit dem Gegenstand 52 fäulnishemmende Selbstreinigungseigenschaften bereit.
Die vorliegende Technologie stellt somit eine fäulnishemmende, selbstreinigende Beschichtung mit diskreten, getrennten Bereichen aus fluoriertem Material und nichtfluoriertem Material bereit, das auf der Oberfläche freigelegt ist. Das fluorierte Material ist ein Material mit niedriger Oberflächenenergie, das Benetzung und Haftung verhindert, während die zweite, nicht mischbare Chemie die Kontaktlinie der Fremdstoffe, wie beispielsweise Schmutzpartikel, entlang der Oberfläche aufbaut. Materialien mit geringer Oberflächenenergie haben eine Oberflächenspannung oder Energie von weniger als oder gleich etwa 35 Mn/m. Fluorierte Materialien mit geringer Oberflächenenergie können „Polyfluorether“ oder Polymere beinhalten, die eine Ether-Gruppe mit einem Sauerstoffatom mit zwei Alkyl- oder Arylgruppen enthalten, wobei mindestens ein Wasserstoffatom in der Alkyl- oder Arylgruppe durch ein Fluoratom ersetzt wird. „Perfluoropolyether“ (PFPE) sind eine Teilmenge von Polyfluorethern, die im Allgemeinen einen linearen Polyfluorether mit allen Wasserstoffatomen in den Alkyl- oder Arylgruppen bezeichnet, die durch Fluoratome ersetzt werden.
Frühere duroplastische fäulnishemmende Beschichtungen haben im Allgemeinen teure Perfluoropolyether (PFPE) verwendet, die lineare Polymere mit Sauerstoffverbindungen in der Grundstruktur sind. Diese Arten von fäulnishemmenden Beschichtungen dienen somit dazu, die Haftung von Fremdstoffen, wie beispielsweise Ablagerungen und Schmutzpartikel, auf der Oberfläche im Vergleich zu einer fluorierten Materialbeschichtung allein oder einer Beschichtung mit Einschlüssen größerer Größen und/oder ungleichmäßiger Verteilung zu brechen.
Während frühere fäulnishemmende Beschichtungen mit einer kontinuierlichen Matrix mit einer Vielzahl von niedrigen Oberflächenenergieeinschlüssen gebildet wurden, können diese Beschichtungen möglicherweise unter bestimmten Nachteilen leiden. Solche früheren Beschichtungen waren Thermoplaste, die weniger robust sind als duroplastische Beschichtungen und ferner relativ große Domänen von Einschlüssen innerhalb einer Polymermatrix mit niedriger Oberflächenenergie aufweisen. Im Gegensatz dazu bietet die vorliegende Technologie eine fäulnishemmende Beschichtung, eine selbstreinigende Beschichtung mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Verteilung einer Vielzahl von relativ kleinen Domänen eines fluorierten Materials innerhalb eines fluorierten Materials mit niedriger Oberflächenenergie, das wünschenswert ist, um die Haftung von jeglichen Ablagerungen mit der Beschichtung zu minimieren. Die duroplastischen fäulnishemmenden Beschichtungen, die gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurden, können zwangsläufig eine geschmierte Oberfläche bereitstellen, um die Reinigung von Fremdstoffen zu fördern.
Eine fäulnishemmende Beschichtung erzeugt eine kontinuierliche Phase von einem multifunktionalen fluorhaltigen Vorläufer, wie beispielsweise einem multifunktionalen fluorhaltigen Polyol. Der fluorhaltige Vorläufer weist eine Funktionalität von mehr als zwei (2) auf. Mit einer Funktionalität von größer als 2 ist gemeint, dass jedes einzelne Vorläufermolekül einen Mittelwert von mehr als 2 funktionellen Gruppen aufweist, wie beispielsweise eine Hydroxylgruppe oder andere funktionelle Gruppen (beispielsweise mit einem Durchschnitt von 3 oder 4 Hydroxylgruppen pro Molekül), die auf ein vernetztes fluorchemisches Polymernetzwerk reagieren. Die funktionellen Gruppen können entlang der Grundstruktur eines Fluorpolymers verteilt sein, anstatt nur an einem Anschlussende eines Oligomers oder einer Polymerkette vorhanden zu sein. In bestimmten Variationen kann eine derartige Vorläufereinheit einen durchschnittlichen Hydroxylwert von größer als oder gleich etwa 28 mg KOH/Harz g (Äquivalentgewicht (EW) = 200 g/Mol) bis kleiner als oder gleich etwa 280 mg KOH/Harz g (EW = 2,000 g/Mol) und in bestimmten Aspekten optional größer oder gleich etwa 55 mg KOH/Harz g (EW) = 1,020 g/Mol) bis kleiner als oder gleich etwa 65 mg KOH/Harz g (EW = 863 g/Mol) aufweisen. In bestimmten Variationen ist der fluorhaltige Vorläufer ein verzweigtes Molekül und wenn es in das fluorhaltige Polymernetzwerk integriert ist, stellt es ein verzweigtes Polymer bereit.
Wie nachfolgend ausführlicher erörtert, reagiert ein multifunktionaler fluorchemischer Vorläufer mit einer Funktionalität von größer als 2, wie beispielsweise einer fluorhaltigen Polyol-Vorstufe, um ein vernetztes fluorchemisches Polymernetzwerk zu bilden, das eine kontinuierliche Phase in den heterophasischen duroplastischen fäulnishemmenden Polymerbeschichtungen definiert. In bestimmten Aspekten weist das verzweigte fluorhaltige Polymernetzwerk eine relativ hohe Querverbindungsdichte auf. Eine derartige heterophasische duroplastische fäulnishemmende Polymerschutzbeschichtung hat nicht nur eine verbesserte Haltbarkeit, sondern eine verbesserte Fähigkeit, Fremdstoffe von der beschichteten Oberfläche abzustoßen.
Insbesondere ist es schwierig, die Größe der phasengetrennten Domänen bei Verwendung eines multifunktionalen fluorierten Polyol als Vorläufer für eine Beschichtung zu steuern, da sie mit anderen Polymerketten entlang ihrer Grundstruktur verbunden sind, aufgrund der Anwesenheit von funktionellen Gruppen darin, anstatt nur am Anschlussende jeder Kette zu verkleben. In bestimmten Aspekten kann das Verbinden des Anschlussendes die Kette fördern, die durch die Länge des Vorläufers, wie beispielsweise PFPE-Vorläufer, in eine Domänengröße gesteuert wird. Somit erhöht der hohe Funktionsgrad entlang der Grundstruktur des fluorierten Polymers die Störung im Polymernetzwerk, was es schwierig macht, die Phasentrennung vorherzusagen und schwierig zu steuern, um die Größe und Verteilung der Domänen zu steuern.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird jedoch eine Beschichtung bereitgestellt, die zwei chemisch unterschiedliche Mikrophasenabscheidungsmaterialien enthält, die es ermöglichen, dass beide Materialien entlang einer freiliegenden Oberfläche bereitgestellt werden und somit in Kontakt mit einem Fremdmittel auf der Oberfläche stehen, während die chemisch unterschiedliche Art der beiden Chemikalien die Haftung des Fremdmittels hemmt (z. B. Folien) zur Oberfläche. Die vorliegende Offenbarung betrachtet eine Kombination aus nicht mischbaren chemischen Funktionen und einer gesteuerten Phasentrennung bei Verwendung eines multifunktionalen fluorierten Polyol mit einer Funktionalität von größer als 2, die ein stark vernetztes Netzwerk aufgrund des hohen Niveaus an Hydroxylgruppen erzeugen kann, die sich in der Grundstruktur des fluorierten Polymers befinden. In bestimmten Aspekten, wie hierin beschrieben, kann die fäulnishemmende heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung auf einem Substrat gebildet und als lösungsmittelhaltige Formulierung geliefert werden.
In verschiedenen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung eine heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung bereit, die eine kontinuierliche Phase umfasst, die ein fluorchemisches Polymernetzwerk umfasst, das zumindest teilweise von einem multifunktionalen fluorhaltigen Vorläufer mit einer Funktionalität von größer als 2 gebildet ist. Ein fluorhaltiger Vorläufer kann mehr als zwei funktionelle Gruppen aufweisen, die durch -XH dargestellt werden, waren X = O oder NH. In bestimmten Aspekten ist das fluorhaltige Polymernetzwerk verzweigt und/oder vernetzt. In bestimmten Variationen umfasst eine kontinuierliche Phase eine verzweigte fluorhaltige Polymerkomponente/ein Netzwerk, das zumindest teilweise aus einem fluorhaltigen Polyol-Vorläufer mit einer Funktionalität von größer als 2 gebildet ist, was bedeutet, dass der Vorläufer eine oder mehrere Kohlenstoff-Fluorin-Bindungen und mehr als zwei Hydroxylgruppen umfasst (wobei X = O) ist.
In bestimmten Aspekten umfasst der fluorhaltige Vorläufer ein fluoriertes Monomer (mit Kohlenstoff-Fluor-Bindungen). Der fluorhaltige Vorläufer kann durch ein multifunktionales Polyol mit mehr als zwei Hydroxylgruppen pro Molekül (pro Polymerkette, pro Einheit) funktionalisiert werden. In bestimmten Aspekten umfasst der fluorhaltige Polyol-Vorläufer eine Fluoralkyleinheit (z. B. fluoriertes Monomer). In bestimmten anderen Variationen kann der fluorhaltige Vorläufer ein Copolymer eines fluorierten Monomers und eines zweiten Monomers sein. Ein geeignetes fluoriertes Monomer kann ein Copolymer sein, dass ein Tetrafluorethylen-(TFE)-Monomer beinhaltet. Die Copolymer-Einheit kann ein multifunktionales Polyol sein und somit mehr als zwei Hydroxylgruppen enthalten. In bestimmten Variationen umfasst der fluorhaltige Polyol-Vorläufer ein Copolymer aus Tetrafluorethylen und ein zweites Monomer, das eine Vinylgruppe umfasst.
In einem Aspekt umfasst der fluorhaltige Polyol-Vorläufer ein Copolymer von Tetrafluorethylen mit einem durchschnittlichen Hydroxylwert von größer als oder gleich etwa 28 mg KOH/Harz g (Äquivalentgewicht (EW) = 200 g/Mol) bis kleiner als oder gleich etwa 280 mg KOH/Harz g (EW = 2,000 g/Mol) und in bestimmten Aspekten gegebenenfalls größer oder gleich etwa 55 mg KOH/Harz g (EW) = 1,020 g/Mol) bis kleiner als oder gleich etwa 65 mg KOH/Harz g (EW = 863 g/Mol). Ein geeigneter kommerziell erhältlicher, fluorhaltiger Polyol-Vorläufer ist ein verzweigtes multifunktionalen Polyol-Copolymer aus Tetrafluorethylen und einem von Daikin als ZEFFLE verkauften Vinylmonomer™ GK-570, die etwa 65 Gew.-% Harz (Vorläufer) in etwa 35 Gew.-% Butylacetat aufweist.
In bestimmten Aspekten umfasst das multifunktionale fluorhaltige Polymer ein Tetrafluorethylenmonomer und das Polymer weist ein durchschnittliches Molekulargewicht auf, wie z. B. das Gewichtsmittel des Molekulargewichts (M_w) von mehr als oder gleich 2,000 g/Mol bis weniger als oder gleich etwa 50,000 g/Mol und in bestimmten Variationen gegebenenfalls größer oder gleich 10,000 g/Mol bis kleiner als oder gleich etwa 50,000 g/Mol. Ein solches Molekulargewicht kann durch GPC oder NMR (Endgruppenanalyse) gemessen werden, wie von Fachleuten auf dem Gebiet zu erkennen ist. Wie weiter unten erörtert, wird der fluorhaltige Polyol-Vorläufer reagiert, um eine verzweigte fluorhaltige Polymerkomponente/Netzwerk zu bilden, die eine kontinuierliche Phase in den vorliegenden fäulnishemmenden duroplastischen Polymerbeschichtungen definiert.
In bestimmten anderen alternativen Aspekten kann der fluorhaltige Vorläufer mit einer Funktionalität von größer als etwa 2 andere Monomere neben Tetrafluorethylen beinhalten, einschließlich beispielsweise Vorläufer, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus: Perfluorethern, Fluoracrylat, Fluormethyacrylat, Fluorosiloxan, Vinylidenfluorid, Trifluorethylen, Vinylfluorid, Hexafluorpropylen, Perfluorpropylvinylether, Perfluormethylvinylether, Fluoralkene und einer Kombination davon.
Die verzweigte fluorhaltige Polymerkomponente/Netzwerk in der Beschichtung kann ein Fluorpolymer beinhalten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Polytetrafluorethylen-Copolymer, einem Polyvinylidenfluorid-Copolymer, einem Perfluoropolyether, einem Polyfluoracrylat, einem Polyfluorosiloxan, einem Polyfluorosiloxan, einem Polytrifluorethylen, einem Copolymer und einer Kombination davon. In bestimmten Aspekten kann die verzweigte fluorhaltige Polymerkomponente teilweise aus dem fluorhaltigen Polyol sowie einem anderen deutlichen Vorläufer/Monomer gebildet werden, wie oben aufgeführt. Die verzweigte fluorhaltige Polymerkomponente/das Netzwerk kann in der heterophasischen Beschichtung in einer Menge von mehr als oder gleich etwa 20 % bis weniger als oder gleich etwa 95 Gew.-% der gesamten heterophasischen Beschichtung vorhanden sein.
Die heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung beinhaltet zudem eine diskrete Phase, die eine fluorfreie Komponente beinhaltet. Die fluorfreie Komponente ist mit der fluorhaltigen Polymerkomponente im Wesentlichen nicht mischbar. Ein mischbares Material, wie ein mischbares Polymermaterial, ist ein Material, das in der Lage ist, mit einem anderen sich unterscheidenden Material auf dem Molekularmaßstab vermischt zu werden, während ein im Wesentlichen nicht mischbares Material nicht in ein anderes bestimmtes Material vermischt werden kann, sondern stattdessen unterschiedliche Phasen oder Schichten aus dem Hauptmaterial ohne zusätzliche Manipulation oder Reaktion innerhalb der Matrix bildet.
Eine fluorfreie Komponente umfasst gegebenenfalls ein fluorfreies Polymer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem hygroskopischen Polymer, einem hydrophoben Polymer, einem ionischen hydrophilen Polymer und einer Kombination davon. In bestimmten Aspekten ist das hygroskopische Polymer ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Poly(acrylsäure), Poly(alkylglykols), wie Poly(ethylenglykol) und Poly(propylenglykol), Poly(2-hydroxyethylmethacrylat), Poly(2-hydroxyethylmethlin), Poly(2-ethylen-oxazolin), Poly(2-ethylen-oxazolin), Poly(vinylpyrolidon), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Methylcellulose und einer Kombination davon. In bestimmten Aspekten wird das Poly(alkene Glykol) ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Poly(ethylenglykol), Poly(propylenglykol), Poly(tetramethylenglykol) und einer Kombination davon. In anderen Aspekten ist das hydrophobe Polymer, das optional nicht lipophobisch sein kann aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus einem Polyalkylenenglykol, einem Polybutadien, einem Polycarbonat, einem Polycaprolacton, einem Polyacrylpolyol und einer Kombination davon. In noch anderen Aspekten ist das hydrophile Polymer eine mit ionischer Ladung, die Monomere mit einer ionischen Ladung umfasst, zum Beispiel umfassend eine anhängende Carboxylgruppe, eine Amingruppe, eine Sulfatgruppe, eine Phosphatgruppe und eine Kombination davon. Solche geladenen Monomere können entlang der Polymer-Grundstruktur eingefügt werden.
In bestimmten Variationen wird ein fluorfreies Monomer, wie beispielsweise 2,2-Bis(hydroxymethyl)propionsäure (DMPA) mit einer Carbonsäuregruppe, mit dem fluorhaltigen, das Teil der vernetzten Polymerbeschichtung wird, gemischt und definiert somit eine fluorfreie Komponente oder Domänen innerhalb des fluorhaltigen Polymers.
In bestimmten Aspekten ist die fluorfreie Komponente in der Beschichtung in einer Menge von mehr als oder gleich etwa 5 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 90 Gew.-% der gesamten heterophasischen Beschichtung vorhanden, gegebenenfalls größer oder gleich etwa 20 % bis kleiner oder gleich etwa 90 %, gegebenenfalls größer oder gleich etwa 20 % bis kleiner oder gleich etwa 50 %. Die fluorfreie Komponente kann ein durchschnittliches Molekulargewicht aufweisen (z. B. M_w) von mehr als oder gleich etwa 100 g/Mol bis weniger als oder gleich etwa 10,000 g/Mol und in bestimmten Aspekten weist die fluorfreie Komponente ein durchschnittliches Molekulargewicht von mehr als oder gleich etwa 100 g/Mol bis weniger als oder gleich etwa 10,000 g/Mol auf.
Die fluorfreie Komponente bildet eine Vielzahl von Domänen innerhalb der kontinuierlichen Phase (definiert durch das verzweigte fluorhaltige Polymernetzwerk), die stabil und gleichmäßig verteilt sind. Die Vielzahl von Domänen definiert eine diskrete Phase in der kontinuierlichen Phase. Weiterhin weist jede Domäne der Vielzahl von Domänen eine durchschnittliche Größe größer oder gleich etwa 100 nm bis kleiner als oder gleich etwa 5,000 nm innerhalb der kontinuierlichen Phase auf. Durch eine durchschnittliche Größe einer Domäne ist gemeint, dass mindestens eine Dimension der diskreten Domäne innerhalb der kontinuierlichen Matrix, wie beispielsweise eines Durchmessers, eine runde Form oder alternativ eine Länge oder Breite im Bereich von ≥ 100 nm und ≤ 5,000 nm und in bestimmten Aspekten optional ≥ 500 nm und ≤ 5,000 nm aufweist. In bestimmten Aspekten können alle Abmessungen der Domäne innerhalb des Bereichs von ≥ 100 nm und ≤ 5,000 nm liegen. In bestimmten anderen Aspekten ist die Vielzahl der Domänen der diskreten Phase im Wesentlichen gleichmäßig oder homogen verteilt, was bedeutet, dass die Domänen innerhalb der kontinuierlichen Phase relativ gleichmäßig verteilt sind, während sie leichte Abweichungen in Abständen zwischen entsprechenden Bereichen berücksichtigt. Die im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Domänen gewährleistet die Fähigkeit der Beschichtung, hochwertige fäulnishemmende und selbstreinigende Langzeit-Eigenschaften bereitzustellen.
In bestimmten Variationen ist mindestens ein Teil der fluorfreien Komponente in der diskreten Phase mit einem Anteil verbunden, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem stickstoffhaltigen Anteil, einem sauerstoffhaltigen Anteil, einem Isocyanat enthaltenden Anteil und einer Kombination davon besteht. Somit kann der Vorläufer der heterophasischen duroplastischen Polymerbeschichtung ein Vernetzungsmittel beinhalten, das einen Anteil beinhaltet, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Aminanteil, einem Hydroxylanteil, einem Isocyanatanteil und einer Kombination davon besteht. In bestimmten Aspekten ist das Vernetzungsmittel ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyisocyanat, Hexamethylen-Diisocyanat-basierten Monomeren, Isophoron-Diisocyanat-basierten Monomeren, Methylendiphenyanonen-basierten Monomeren, Toluol Diisocyanat basierende Monomeren, blockierten Isocyanatmonomeren und einer Kombination davon. In bestimmten Aspekten fördert das Vernetzungsmittel die Reaktion zwischen einem Abschnitt der fluorfreien Komponente in der diskreten Phase und der verzweigten fluorhaltigen Polymerkomponente in der kontinuierlichen Phase. Daher werden in derartigen Ausführungsformen mindestens ein Teil des fluorhaltigen Polymerbauteils in der kontinuierlichen Phase und mindestens ein Teil der fluorfreien Komponente in der diskreten Phase mit einem Anteil verbunden, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem stickstoffhaltigen Anteil, einem sauerstoffhaltigen Anteil, einem Isocyanat enthaltenden Anteil und einer Kombination davon.
In einer Variation umfasst die fäulnishemmende heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung eine verzweigte fluorhaltige Polymerkomponente, die aus einem Polyol-Copolymer aus Tetrafluorethylen gebildet ist, eine fluorfreie Polymerkomponente umfassend ein Polyalkylenenglykol, wie beispielsweise Polyethylenglykol und/oder Polypropylenglykol und einen Isocyanat-haltigen Anteil.
In einer anderen Variation umfasst die fäulnishemmende heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung eine verzweigte fluorhaltige Polymerkomponente, die aus einem Polyol-Copolymer aus Tetrafluorethylen gebildet ist, eine fluorfreie Polymerkomponente umfassend ein Siloxan und einen Isocyanat-haltigen Anteil.
In noch einer weiteren Variation umfasst die fäulnishemmende heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung eine verzweigte fluorhaltige Polymerkomponente, die aus einem Polyol-Copolymer aus Tetrafluorethylen gebildet ist, eine fluorfreie Polymerkomponente, die aus einem Acrylpolyol gebildet ist, und einen Isocyanat-haltigen Anteil.
In einer Variation umfasst die fäulnishemmenden heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung eine verzweigte fluorhaltige Polymerkomponente, die aus einem Polyol-Copolymer aus Tetrafluorethylen gebildet ist, eine fluorfreie Polymerkomponente, die aus einem Acrylpolyol und einem Polyalkylenglykol gebildet ist, wie beispielsweise Polyethylenglykol und/oder Polypropylenglykol, und einen Isocyanat-haltigen Anteil.
Die fäulnishemmende duroplastische heterophasische Beschichtung kann ferner mindestens einen weiteren Wirkstoff oder ein weiteres Additiv beinhalten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Antioxidmittel, einem gehinderten Aminstabilisator, einem Partikelfüllstoff, einem Pigment, einem Farbstoff, einem Weichmacher, einem Flammschutzmittel, einem Flachmacher, einem Haftvermittler und einer Kombination davon. Jeder Wirkstoff kann bei weniger als oder gleich etwa 5 Gew.-% der Beschichtung vorhanden sein, optional weniger als oder gleich etwa 4 Gew.-% der Beschichtung, optional weniger als oder gleich etwa 3 Gew.-% der Beschichtung, optional weniger als oder gleich etwa 1 Gew.- % der Beschichtung, gegebenenfalls weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% der Beschichtung und in bestimmten Aspekten gegebenenfalls weniger als oder gleich etwa 0,5 Gew.-% der Beschichtung. In bestimmten Aspekten sind der eine oder die mehreren Wirkstoffe kumulativ bei weniger als oder gleich etwa 10 Gew.-% der Beschichtung, optional weniger als oder gleich etwa 7 Gew.-% der Beschichtung, optional weniger als oder gleich etwa 5 Gew.-% der Beschichtung, optional weniger als oder gleich etwa 3 Gew.-% der Beschichtung, gegebenenfalls weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% der Beschichtung und in bestimmten Aspekten optional weniger als oder gleich etwa 1 Gew.-% der Beschichtung vorhanden.
Die Zugabe von Stabilisatoren direkt zu Polymeren kann dazu beitragen, Oxidation, Polymerkettenschersionen und Vernetzungsreaktionen zu verhindern, die durch Exposition gegenüber ultravioletter (UV) Strahlung oder hohen Temperaturen verursacht werden. Antioxidantien können hinzugefügt werden, um die durch UV oder Wärme verursachte Oxidation zu minimieren oder zu beenden. Stabilisatoren mit sterisch gehindertem Aminen können dazu beitragen, den lichtinduzierten Abbau des Polymers zu minimieren oder zu verhindern. Zusätzlich können Aryl (z. B. Phenyl)-Gruppen in der Polymerkette oder an den Kettenenden zugegeben werden, um die thermische Stabilität des Polymers zu erhöhen.
Die teilchenförmigen Füllstoffe können ausgewählt werden aus, jedoch nicht beschränkt auf, die Gruppe, bestehend aus Kieselsäure, Aluminiumoxid, Silikat, Talkum, Aluminosilikat, Bariumsulfat, Midar, Diatoxid, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Kohlenstoff, Wollastonit und einer Kombination davon. Der Partikelfüllstoff ist optional oberflächenmodifiziert, mit einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fettsäuren, Silanen, Alkylsilanen, Fluoralkylsilanen, Silikonen, Alkyhonphosphonaten, Alkyl-Phosphonsäuren, Alkyl-Carboxylaten, Alkyldisilazanen und Kombinationen davon.
Solche Additive können in die heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung eingebaut werden, um das Erscheinungsbild der Beschichtung zu verändern. So kann beispielsweise Kieselsol zu einer Polymerbeschichtung mit mehr als oder gleich etwa 0,5 Gew.-% bis weniger als oder gleich etwa 5 Gew.-% hinzugefügt werden, um Glanz zu reduzieren.
In anderen Aspekten kann die fäulnishemmende heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung des Weiteren ein weiteres drittes Polymer als Block beinhalten, das in der Lage sein kann, auf bestimmte Oberflächen physikalisch zu sein. So kann beispielsweise ein solcher dritter Polymerblock ein Polyurethan sein, das Wasserstoffbindungen mit Polyester- und Nylonoberflächen verbindet.
In bestimmten Aspekten betrachtet die vorliegende Offenbarung das Bilden eines lösungsmittelhaltigen flüssigen Vorläufers der heterophasischen duroplastischen Polymerbeschichtung. Der flüssige Vorläufer kann einen fluorhaltigen Vorläufer mit einer Funktionalität größer als etwa 2 beinhalten, die eine fluorhaltige Polymerkomponente bildet, die eine kontinuierliche Phase in der fäulnishemmenden heterophasischen duroplastischen Polymerbeschichtung definiert, wie beispielsweise eines der vorstehend beschriebenen Beispiele. Die fluorhaltige Polymerkomponente kann eine verzweigte fluorhaltige Polymerkomponente sein, die aus einem multifunktionalen verzweigten, fluorhaltigen Polyol-Vorläufer gebildet ist. Der flüssige Vorläufer kann auch einen fluorfreien Vorläufer beinhalten, der eine fluorfreie Komponente bildet, die als eine Vielzahl von Domänen vorhanden ist. Jede Domäne weist eine durchschnittliche Größe größer oder gleich etwa 100 nm bis kleiner als oder gleich etwa 5,000 nm auf, die eine diskrete Phase innerhalb der kontinuierlichen Phase in der fäulnishemmenden heterophasischen duroplastischen Polymerbeschichtung definiert. Der fluorfreie Vorläufer kann eine fluorfreie Komponente bilden, wie beispielsweise ein fluorfreies Polymer, wie ein beliebiges der vorstehend beschriebenen Beispiele. Ein Vernetzungsmittel, umfassend einen Anteil, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Aminanteil, einem Hydroxylanteil, einem Isocyanat-Anteil und einer Kombination davon, kann in dem flüssigen Vorläufer enthalten sein. Das Vernetzungsmittel kann eines der vorstehend beschriebenen sein und ist in der Lage, mindestens einen Teil des fluorhaltigen Polymerbauteils in der kontinuierlichen Phase mit mindestens einem Abschnitt der fluorfreien Komponente in der diskreten Phase zu verbinden.
Der lösungsmittelhaltige flüssige Vorläufer kann auch ein nicht-wässriges Lösungsmittel beinhalten. Insbesondere ist das Begriff Lösungsmittel dazu gedacht, Träger, anstatt streng gelöste Verbindungen, die in der Lage sind, eine Lösung mit allen Komponenten in der Vorstufe zu lösen und zu bilden, weitgehend umschließen. In bestimmten Aspekten können die verschiedenen Vorläufer kombiniert werden und das Harz kann mit einem Lösungsmittel verdünnt werden, sodass das Harz bei mehr als oder gleich etwa 5 % bis weniger als oder gleich etwa 50 Gewichtsprozent des flüssigen Vorläufers vorhanden ist. In bestimmten Aspekten ist ein nicht-wässriges Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus n-Butylacetat, Methylethylketon, Aceton, Methylisobutylketon, Methylisopropylketon, Methylsec-Butylketon-Xylol, Tetrahydrofuran, Cyclohexan, 2-Butyoxyethanacetat, Toluol und einer Kombination davon.
In bestimmten anderen Aspekten kann der flüssige Vorläufer optional einen Katalysator beinhalten, um die Reaktion der Vorstufen zu fördern. Der Katalysator kann ausgewählt werden aus der Gruppe, bestehend aus: Dibutylzinn-Dilaurat, Dimethyltin-Dineodecanoat, Dioctyltin-Dineotin-Canoat, Dioctyltin-Dilauate, Bismuth-Neodecanoat, Bismuthoctoat und einer Kombination davon.
Der flüssige Vorläufer kann auch mindestens einen weiteren Wirkstoff beinhalten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Antioxidmittel, einem gehinderten Aminstabilisator, einem Partikelfüllstoff, einem Pigment, einem Farbstoff, einem Weichmacher, einem Flammschutzmittel, einem Flachmacher, einem Haftvermittler und einer Kombination derselben, wie einem der vorstehend beschriebenen.
Die vorliegende Technologie ist für die Oberflächenmodifikation verschiedener Komponenten anfällig, die für das Aufweichen anfällig sind, insbesondere jene in Automobil- und anderen Fahrzeuganwendungen als nicht einschränkendes Beispiel. So können beispielsweise verschiedene innere und äußere Oberflächen mit den fäulnishemmenden selbstreinigenden heterophasischen duroplastischen Polymerbeschichtungen der vorliegenden Lehren beschichtet werden, um einen erhöhten Fleckenwiderstand und eine erhöhte Sauberkeit zu erreichen. Die Beschichtungen können auf eine Vielzahl von Oberflächen aufgebracht werden, einschließlich einer Oberfläche eines Materials, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Gewebe oder Textil, Kunststoff, Leder, Glas, Farbe (z. B. eine lackierte Oberfläche), Metall und eine Kombination davon.
Obwohl Automobilanwendungen erörtert werden, können die energieabsorbierenden Baugruppen auch in anderen Anwendungen eingesetzt werden, wie beispielsweise in anderen Fahrzeuganwendungen (z. B. Motorrädern und Freizeitfahrzeugen), in der Luft- und Raumfahrtindustrie (z. B. Flugzeugen, Hubschraubern, Drohnen), in der Schifffahrt (z. B. Schiffen, Privatbooten, Docks), Landwirtschaftsgeräten, Industrieanlagen und dergleichen.
In bestimmten Variationen wird ein Verfahren zur Behandlung eines Gegenstands durch die vorliegende Offenbarung bereitgestellt. Der Gegenstand kann ein Rad, ein Lenkrad, einen Sensor, wie beispielsweise LIDAR-Sensor oder Ultraschall-Backup-Sensor, ein Glas, ein Kunststoff (wie z. B. harte Kunststoffe, wie Polycarbonat), ein Gewebe, eine LederOberfläche, eine lackierte Oberfläche, ein Fenster, ein Metallpanel und Äquivalente und Kombinationen davon beinhalten.
Das Verfahren kann (a) das Aufbringen einer Vorläuferflüssigkeit auf eine Oberfläche des Gegenstandes beinhalten. Die Vorläuferflüssigkeit oder -lösung beinhaltet einen fluorhaltigen Vorläufer mit einer Funktionalität größer als etwa 2, die ein fluorchemisches Polymer einschließlich jener, die oben beschrieben sind, bildet. Das fluorhaltige Polymer kann eine verzweigte fluorhaltige Polymerkomponente sein, die aus einem multifunktionalen verzweigten, fluorhaltigen Polyol-Vorläufer gebildet ist. Die Vorläuferflüssigkeit beinhaltet zudem einen fluorfreien Vorläufer, der eine fluorfreie Komponente bildet, wie beispielsweise ein fluorfreies Polymer, einschließlich derjenigen, die vorstehend beschrieben sind, ein Vernetzungsmittel, das einen Anteil umfasst, der aus der Gruppe, bestehend aus einem Aminanteil ausgewählt ist, einen Hydroxylanteil, einen Isocyanatanteil und eine Kombination davon, einschließlich derjenigen, die vorstehend beschrieben sind, und ein nicht-wässriges Lösungsmittel, wie die vorstehend beschriebenen. Der flüssige Vorläufer kann außerdem mindestens einen weiteren Wirkstoff beinhalten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Katalysator, einem Antioxidmittel, einem gehinderten Aminstabilisator, einem Partikelfüllstoff, einem Pigment, einem Farbstoff, einem Weichmacher, einem Flammschutzmittel, einem Flachmacher, einem Haftvermittler und einer Kombination derselben, wie einem der vorstehend beschriebenen. Das Auftragen der Vorläuferflüssigkeit auf die Oberfläche kann jede Beschichtungstechnik sein, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Sprühen, Bürsten, Tauchbeschichtung, Rakelschaufeln, Spin-Beschichtung, Gießen, Drucken und dergleichen. In einem Aspekt kann die Vorläuferflüssigkeit durch Sprühen auf die Zielbereiche der Oberfläche aufgebracht werden.
Das Verfahren beinhaltet ferner (b) das Verfestigen der Vorläuferflüssigkeit, um eine fäulnishemmende heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung auf der Oberfläche des Gegenstandes zu bilden. Das Verfestigen kann das Erwärmen des Vorläufermaterials und/oder das Aufbringen von Energie, wie beispielsweise photochemischer Strahlung, beinhalten (z. B. Ultraviolettstrahlung) oder Elektronenstrahl, um eine Vernetzungsreaktion der Vorläufer und der Entfernung des/der Lösungsmittel(s) zu erleichtern. In bestimmten Variationen können sich das/die nicht-wässrige(n) Lösungsmittel aus dem aufgebrachten Vorläufermaterial verflüchtigen, woraufhin das Material erwärmt werden kann, beispielsweise in einem Ofen, um das feste Polymer zu bilden.
Die so gebildete fäulnishemmende heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung beinhaltet somit eine kontinuierliche Phase, einschließlich der fluorhaltigen Polymerkomponente, die ein verzweigtes fluorchemisches Polymer sein kann, und eine diskrete Phase, die eine Vielzahl von Domänen umfasst, die eine fluorfreie Komponente umfassen, einschließlich aller vorstehend beschriebenen Beispiele. Die fluorfreie Komponente ist im Wesentlichen mit dem fluorhaltigen Polymer nicht mischbar. Jede Domäne der Vielzahl von Domänen weist eine durchschnittliche Größe größer oder gleich etwa 100 nm bis kleiner als oder gleich etwa 5,000 nm innerhalb der kontinuierlichen Phase auf. Mindestens ein Teil der fluorhaltigen Polymerkomponente in der kontinuierlichen Phase und mindestens ein Teil der fluorfreien Komponente in der diskreten Phase werden mit einem Anteil verbunden, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem stickstoffhaltigen Anteil, einem sauerstoffhaltigen Anteil, einem Isocyanat enthaltenden Anteil und einer Kombination davon.
In bestimmten Variationen beträgt die heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung mit einer durchschnittlichen Lichtabsorption von mehr als oder gleich etwa 5 % bis weniger als oder gleich etwa 100 % pro 0,01 cm Dicke der Polymerbeschichtung über einen Wellenlängenbereich von etwa 400 nm bis etwa 800 nm, optional größer oder gleich etwa 5 % bis kleiner als oder gleich etwa 35 % pro 0,01 cm Dicke der Polymerbeschichtung. In bestimmten Aspekten weist die heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung eine durchschnittliche Lichtabsorption von mehr als oder gleich etwa 5 % bis weniger als oder gleich etwa 100 %, optional mehr als oder gleich etwa 5 % bis weniger als oder gleich etwa 35 % auf, wobei die Beschichtung eine Dicke von mehr als oder gleich etwa 50 µm bis weniger als oder gleich etwa 500 µm aufweist. In bestimmten Aspekten kann die verzweigte fluorhaltige Polymerkomponente ein stark vernetztes Netzwerk mit einer relativ hohen Vernetzungsdichte sein, die unlöslich ist. Eine derartige heterophasische duroplastische fäulnishemmende Polymerbeschichtung hat nicht nur eine verbesserte Haltbarkeit, sondern eine verbesserte Fähigkeit, Fremdstoffe von der beschichteten Oberfläche abzustoßen. Wie weiter unten beschrieben, können die diskrete Phasengröße und Verteilung in der kontinuierlichen Phase durch Abbildung mit FTIR und konfokalem Analysen bestätigt werden.
In bestimmten Variationen kann vor dem Auftragen der Vorläuferflüssigkeit auf die zu behandelnde Oberfläche eine Haftschicht auf die Oberfläche aufgebracht werden oder dem flüssigen Vorläufer ein Haftvermittler zugesetzt werden, um eine haftvermittelnde Schicht zu bilden. Beispiele für geeignete Haftvermittler beinhalten Alkoxysilanen, die chemische Gruppen auf einer Oberfläche erzeugen, die mit Polyolen, wie etwa (3-Glycidyloxypropyl)trimethoxysilan (3-Aminopropyl) triethoxysilan (APS), (3-Aminopropyl) Triethoxysilan (APS), mit (3,3,3-Trifluorpropyl) Trimethoxysilan (FPTS) oder (3-Aminopropyl) Triethoxysilan (APS) mit Trimethoxyphenylsilan (TMPS) und einer Kombination davon verbunden sind.
Verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Technologie können ferner durch die spezifischen hierin enthaltenen Beispiele verstanden werden. Spezifische nicht einschränkende Beispiele werden zum Veranschaulichen der Herstellung und Verwendung der Zusammensetzungen, Vorrichtungen und Verfahren gemäß den vorliegenden Lehren bereitgestellt.
Vergleichendes Beispiel 1
Vergleichendes Beispiel 1 ist ein Fluorpolymer, das kein nicht mischbares nichtfluoriertes Polymer aufweist. Ein Behälter wird mit etwa 7,7 g Polytetrafluorethylen-Copolymer (ZEFFLE™ GK-570 von Daikin) und etwa 53 g von 2-Butanon (MEK) vertrieben. Zur Harzlösung werden etwa 1,2 g Polyisocyanat-Vernetzungsmittel (DESMODUR™ XP2489, vertrieben von Covestro) und 200 ppm Dibutylzinn-Dilauatekatalysator hinzugegeben. Nach der Zugabe des Katalysators wird der flüssige Vorläufer mit dem Harz gründlich vermischt. Die Lösung wird dann auf das Substrat gesprüht. Nachdem das Lösungsmittel verdampft ist, wird das beschichtete Substrat 4 Stunden lang in einen Ofen bei 60 °C gestellt.
Vergleichendes Beispiel 2
Vergleichendes Beispiel 2 ist ein Fluorpolymer, das kein nicht mischbares nichtfluoriertes Polymer aufweist. Ein Behälter wird mit etwa 7,7 g Polytetrafluorethylen-Copolymer (ZEFFLE™ GK-570), etwa 1 g Trimethylolpropan vorgelöst im Lösungsmittelgemisch und etwa 4,4 g 2-Butanon (MEK) beladen. Zur Harzlösung werden etwa 3,7 g 4,4 g-Methylenebis(cyclohexyl-isocyanat) und etwa 200 ppm Dibutylzinn-Dilauatekatalysator hinzugegeben. Nach der Zugabe des Katalysators wird der flüssige Vorläufer mit dem Harz gründlich vermischt. Die Vorläuferlösung wird dann auf das Substrat aufgesprüht. Nachdem das Lösungsmittel verdampft ist, wird das beschichtete Substrat 4 Stunden lang in einen Ofen bei 60 °C gestellt.
Beispiel 1
Beispiel 1 ist eine heterophasische Polymerbeschichtung, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, die ein verzweigtes fluorchemisches Polymer und ein fluorfreies Polymer (Polyethylenglykol (PEG) bei etwa 8 Gew.-%) aufweist. Ein Behälter wird mit etwa 7,7 g Polytetrafluorethylen-Copolymer (ZEFFLE™ GK-570), etwa 1 g Polyethylenglykol (PEG), etwa 1 g Trimethylolpropan vorgelöst im Lösungsmittelgemisch und etwa 7,9 g 2-Butanon (MEK) beladen. Zur Harzlösung werden etwa 4,8 g 4, 4'-Methylenebis(cyclohexyl-isocyanat) und etwa 200 ppm Dibutylzinn-Dilauatekatalysator hinzugegeben. Nach der Zugabe des Katalysators wird der flüssige Vorläufer mit dem Harz gründlich gemischt. Die Lösung wird dann auf das Substrat gesprüht. Nachdem das Lösungsmittel verdampft ist, wird das beschichtete Substrat 4 Stunden lang in einen Ofen bei 60 °C gestellt. Die Beschichtung wird mit konfokaler Mikroskopie abgebildet, wie in den 2A-2C und 500 - 5000 nm diskreten Domänen von PEG dargestellt, die in einer kontinuierlichen fluorierten Polymermatrix beobachtet werden.
Beispiel 2
Beispiel 2 ist eine heterophasische Polymerbeschichtung, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, die ein verzweigtes fluorchemisches Polymer und ein fluorfreies Polymer (Polyethylenglykol (PEG) bei etwa 10 Gew.-%) aufweist. Ein Behälter wird mit etwa 3,9 g Polytetrafluorethylen-Copolymer (ZEFFLE™ GK-570), etwa 0,5 g Polyethylenglykol (MW 600 g/Mol) und etwa 44,1 g 2-Butanon (MEK) beladen. Zur Harzlösung werden etwa 1,5 g Polyisocyanat-Vernetzungsmittel (DESMODUR™ XP2489) und etwa 200 ppm Dibutylzinn-Dilauatekatalysator hinzugegeben. Nach der Zugabe des Katalysators wird der flüssige Vorläufer mit dem Harz gründlich gemischt. Die Lösung wird dann auf das Substrat gesprüht. Nachdem das Lösungsmittel verdampft ist, wird das beschichtete Substrat 4 Stunden lang in einen Ofen bei 60 °C gestellt.
Beispiel 3
Beispiel 3 ist eine heterophasische Polymerbeschichtung, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, die ein verzweigtes fluorchemisches Polymer und ein fluorfreies Polymer (Polyethylenglykol (PEG) bei etwa 10 Gew.-%) aufweist. Ein Behälter wird mit etwa 3,9 g Polytetrafluorethylen-Copolymer (ZEFFLE™ GK-570), etwa 0,5 g Polyethylenglykol (MW 600 g/mol) und 44,1 g von 2-Butanon (MEK) beladen. Zur Harzlösung werden etwa 1,5 g Polyisocyanat-Vernetzungsmittel (DESMODUR™ N3300, verkauft von Covestro) und etwa 200 ppm Dibutylzinn-Dilauatekatalysator hinzugegeben. Nach der Zugabe des Katalysators wird der flüssige Vorläufer mit dem Harz gründlich gemischt. Die Lösung wird dann auf das Substrat gesprüht. Nachdem das Lösungsmittel verdampft ist, wird das beschichtete Substrat 4 Stunden lang in einen Ofen bei 60 °C gestellt.
Beispiel 4
Beispiel 4 ist eine heterophasische Polymerbeschichtung, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, die ein verzweigtes fluorchemisches Polymer und ein fluorfreies Polymer (Polyethylenglykol (PEG) bei etwa 30 Gew.-%) aufweist. Ein Behälter wird mit etwa 3,9 g Polytetrafluorethylen-Copolymer (ZEFFLE™ GK-570), etwa 2,1 g Polyethylenglykol (MW 600 g/mol) und 57,3 g von 2-Butanon (MEK) beladen. Zur Harzlösung werden etwa 1,9 g Polyisocyanat-Vernetzungsmittel (DESMODUR™ N3300) und etwa 200 ppm Dibutylzinn-Dilauatekatalysator hinzugegeben. Nach der Zugabe des Katalysators wird der flüssige Vorläufer mit dem Harz gründlich gemischt. Die Lösung wird dann auf das Substrat gesprüht. Nachdem das Lösungsmittel verdampft ist, wird das beschichtete Substrat 4 Stunden lang in einen Ofen bei 60 °C gestellt.
Beispiel 5
Beispiel 5 ist eine heterophasische Polymerbeschichtung, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, die ein verzweigtes fluorchemisches Polymer und ein fluorfreies Polymer (Polypropylenglykol (PPG)) aufweist. Ein Behälter wird mit etwa 3,9 g Polytetrafluorethylen-Copolymer (ZEFFLE™ GK-570), etwa 0,4 g Polypropylenglykol (MW 435 g/mol) und 33,4 g von 2-Butanon (MEK) beladen. Zur Harzlösung werden etwa 1,0 g Polyisocyanat-Vernetzungsmittel (DESMODUR™ XP2489) und etwa 200 ppm Dibutylzinn-Dilauatekatalysator hinzugegeben. Nach der Zugabe des Katalysators wird das Harz ordnungsgemäß gemischt. Die Lösung wird dann auf das Substrat gesprüht. Nachdem das Lösungsmittel verdampft ist, wird das beschichtete Substrat 4 Stunden lang in einen Ofen bei 60 °C gestellt.
Beispiel 6
Beispiel 6 ist eine heterophasische Polymerbeschichtung, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, die ein verzweigtes fluorchemisches Polymer und ein fluorfreies Polymer (Polypropylen-Glykol) aufweist. Ein Behälter wird mit etwa 7,7 g Polytetrafluorethylen-Copolymer (ZEFFLE™ GK-570), etwa 0,8 g Polypropylenglykol (MW 400 g/Mol) und etwa 18,2 g 2-Butanon (MEK) beladen. Zur Harzlösung werden etwa 1,2 g Polyisocyanat-Vernetzungsmittel (DESMODUR™ N3300) und etwa 200 ppm Dibutylzinn-Dilauatekatalysator hinzugegeben. Nach der Zugabe des Katalysators wird der flüssige Vorläufer mit dem Harz gründlich gemischt. Die Lösung wird dann auf das Substrat gesprüht. Nachdem das Lösungsmittel verdampft ist, wird das beschichtete Substrat 4 Stunden lang in einen Ofen bei 60 °C gestellt.
Beispiel 7
Beispiel 7 ist eine heterophasische Polymerbeschichtung, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, die ein verzweigtes fluorchemisches Polymer und eine fluorfreie polymerisierbare Monomerkomponente (Ladung) aufweist. Genauer gesagt, ist DMPA als Monomer mit einer Carbonsäuregruppe enthalten, die Teil des vernetzten Polymers ist. In diesem Beispiel ist DMPA ein fluorfreies Material im Polymer. Ein Behälter wird mit etwa 3,9 g Polytetrafluorethylen-Copolymer (ZEFFLE™ GK-570), etwa 0,2 g Dimethylolpropionsäure und etwa 13,251 g Aceton beladen. Zur Harzlösung werden etwa 1,2 g Polyisocyanat-Vernetzungsmittel (DESMODUR™ XP2489) und etwa 200 ppm Dibutylzinn-Dilauatekatalysator hinzugegeben. Nach der Zugabe des Katalysators wird der flüssige Vorläufer mit dem Harz gründlich gemischt. Die Lösung wird dann auf das Substrat gesprüht. Nachdem das Lösungsmittel verdampft ist, wird das beschichtete Substrat 4 Stunden lang in einen Ofen bei 60 °C gestellt.
Beispiel 8
Beispiel 8 ist eine heterophasische Polymerbeschichtung, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, die ein verzweigtes fluorchemisches Polymer und ein fluorfreies Polymer (ein Siloxan) aufweist. Ein Behälter wird mit etwa 3,9 g Polytetrafluorethylen-Copolymer (ZEFFLE™ GK-570), etwa 0,4 g Hydroxylterminiertes Polydimethylsiloxan (MW 1000 g/mol) und etwa 9,8 g von 2-Butanon beladen. Zur Harzlösung werden etwa 0,8 g Polyisocyanat-Vernetzungsmittel (DESMODUR™ XP2489) und etwa 200 ppm Dibutylzinn-Dilauatekatalysator hinzugegeben. Nach der Zugabe des Katalysators wird der flüssige Vorläufer mit dem Harz gründlich gemischt. Die Lösung wird dann auf das Substrat gesprüht. Nachdem das Lösungsmittel verdampft ist, wird das beschichtete Substrat 4 Stunden lang in einen Ofen bei 60 °C gestellt.
Beispiel 9
Beispiel 9 ist eine heterophasische Polymerbeschichtung, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, die ein verzweigtes fluorchemisches Polymer und ein fluorfreies Polymer (ein Acrylpolyol) aufweist. Ein Behälter wird mit etwa 15,4 g Polytetrafluorethylen-Copolymer (ZEFFLE™ GK-570), etwa 4,3 g Acrylpolyol (JONKRYL™ RPD-980-B, verkauft von BASF Corp.) und etwa 13,4 g 2-Butanon (MEK) beladen. Zur Harzlösung werden etwa 4,5 g Polyisocyanat-Vernetzungsmittel (DESMODUR™ XP2489) und etwa 200 ppm Dibutylzinn-Dilauatekatalysator hinzugegeben. Nach der Zugabe des Katalysators wird das Harz ordnungsgemäß gemischt. Die Lösung wird dann auf das Substrat gesprüht. Nachdem das Lösungsmittel verdampft ist, wird das beschichtete Substrat 4 Stunden lang in einen Ofen bei 60 °C gestellt.
Beispiel 10
Beispiel 10 ist eine heterophasische Polymerbeschichtung, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, die ein verzweigtes fluorchemisches Polymer und ein fluorfreies Polymer (Acrylpolyol und Propylenglykol (PPG)) aufweist. Ein Behälter wird mit etwa 3,9 g Polytetrafluorethylen-Copolymer (ZEFFLE™ GK-570), etwa 1,1 g Acrylpolyol (JONKRYL™ RPD-980-B, EW 400 g/mol), etwa 0,6 g Polypropylenglykol (MW 425 g/Mol) und etwa 15,7 g 2-Butanon (MEK) beladen. Zur Harzlösung werden etwa 1,6 g Polyisocyanat-Vernetzungsmittel (DESMODUR™ N3300) und etwa 200 ppm Dibutylzinn-Dilauatekatalysator hinzugegeben. Nach der Zugabe des Katalysators wird der flüssige Vorläufer mit dem Harz gründlich gemischt. Die Lösung wird dann auf das Substrat gesprüht. Nachdem das Lösungsmittel verdampft ist, wird das beschichtete Substrat 4 Stunden lang in einen Ofen bei 60 °C gestellt.
Verschmutzungstest
Die Salzwassertestlösung wird durch Mischen von etwa 98,93 g entionisiertem Wasser, etwa 0,08 g Natriumbicarbonat, etwa 0,10 g wasserfreiem Calciumchlorid und etwa 0,90 g Natriumchlorid hergestellt. Die Schmutzsuspension wird durch Kombinieren von etwa 40,82 g entionisiertem Wasser mit etwa 59,18 g ISO-12103 - 1 A1 ultrafeinem Teststaub und Mischen in einem FLACKTEK gebildet.™ Zentrifugalmischer bei 2300 U/min für 30 Sekunden.
Um das Aufwickeln mit jedem Fluid zu prüfen, wird die Probenverkleidung von horizontal 45° erhöht. Ein 10 µL Tropfen wird auf der Oberseite der Platte abgeschieden und es wird aufgezeichnet, ob der Tropfen von der Platte gleitet oder an Ort und Stelle bleibt. Das Erhöhen des Volumenpfads wird in 5 oder 10 µL-Schritten aufgebracht, bis 100 µL erreicht sind, und es wird aufgezeichnet, ob die Tröpfchen von der Platte geglitten oder an Ort und Stelle geblieben sind. Der Test wird bei jedem Tropfenvolumen zweimal wiederholt.
Zugabe einer fluorfreien Komponente (z. B. sekundären Chemikalie) in die Polymerbeschichtung reduziert die minimale Tropfengröße, die von der Oberfläche (Tabelle 1) gleiten würde. Wenn kleinere Tröpfchen von der Oberfläche gleiten, wird die Oberfläche wünschenswerterweise weniger beschmutzt, wenn sie in der Umgebung einem Fremdstoff ausgesetzt wird. TABELLE 1

Beschichtung Fluorfreie sekundäre Chemie Salzwassertropfen-Ablass (µL) Schmutz/Staub-Ablass Tropfen (µL)

Vergleichendes Beispiel 2 Kein PEG 40 70

Beispiel 1 PEG 25 40
Fleckenprüfung von Gewebe

Die Prüfung und Reinigung der Schmutzflecken erfolgt auf schaumstoffgestützten Polyestergewebeproben. Eine spezifizierte Menge an Schmutzpartikeln wird auf die Oberfläche aufgebracht und unter Verwendung einer Glasrührstange werden die Schmutzpartikel in das Gewebe gummigegossen. Nach der Anwendung müssen die Schmutzpartikel 30 Minuten lang auf dem Gewebe bleiben, bevor die vorgeschriebenen Reinigungsmittel für jede der in Tabelle 2 dargestellten Schmutzpartikel verwendet werden. Der Fleck wird zwischen jedem Reiniger mit einem trockenen Tuch abgetupft. Nach der Verwendung der Endreinigungslösung wird das Gewebe 24 Stunden lang bei Raumtemperatur getrocknet und der optische Unterschied oder ΔE zwischen beflecktem und unbeflecktem Gewebe gemessen. TABELLE 2

Schmutzpartikel	Betrag	Zeit	Reiniger
Ketchup	1 ml	30 min warten, 20 min zum Reinigen	Wasser, 5 % Ammoniak
Blauer Stift	5 mm Durchmesser		Wasser, 70 % IPA, Naphtha
Öl	3 bis 4 Tropfen		Wasser, Naphtha, 0,5 % Seife, 5 % Ammoniak, 2 % Essigsäure

Vergleichendes Beispiel 1 und Beispiele 2, 3, 5 - 8 und 10 werden unter Verwendung der Materialien in Tabelle 2 befleckt. Die Ergebnisse nach dem Beflecken in Tabelle 3 zeigen, dass in einigen Fällen die Kombination eines Fluorpolymers mit einer fluorfreien sekundären Chemikalie (zum Beispiel Fluorpolymer und PPG) ein Fluorpolymer allein übertrifft. Die vorliegenden heterophasischen Beschichtungen stellen jedoch nicht nur ein fäulnishemmendes fluorhaltiges Material bereit, das die meisten Verschmutzungen abweisen oder verhindern kann, sondern im Falle einer Befleckung die sekundäre fluorfreie Phase bei der Selbstreinigung hilft. So können beispielsweise hydrophile/hygroskopische fluorfreie Materialien Wasser in die Beschichtung eindringen lassen und so helfen, Flecken zu lösen. Darüber hinaus sind bestimmte heterophasische Beschichtungen, wie die in Beispiel 5, für alle Flecken besser als die Fluorpolymerbeschichtung allein.

Die Testergebnisse der Beschichtungsergebnisse von Beschichtungen im Vergleich zu unbehandeltem Gewebe sind in Tabelle 3 dargestellt. Der Prozentsatz stellt die Differenz in delta E gegenüber dem unbehandelten Gewebe dar. Größere positive Unterschiede deuten auf eine weniger befleckte Oberfläche hin. Das proprietäre Material ist eine C6-Fluorkohlenstoffbeschichtung. TABELLE 3

Beispiel	Beschichtung	Ketchup	Stift	Öl
Kontrolle	Unbehandeltes Gewebe	0%	0%	0%
Proprietäre kommerzielle Beschichtung	Kommerzielle Beschichtung	72%	-92%	57%
Vergleichendes Beispiel 1	nur Fluorpolymer	-62 %	68%	-38%
Beispiel 2	Fluorpolymer + Polyethylenglykol	63%	66%	-43%
Beispiel 3	Fluorpolymer + Polyethylenglykol	-18%	13%	86%
Beispiel 5	Fluorpolymer + Polypropylen-Glykol	-80 %	86%	59%
Beispiel 6	Fluorpolymer + Polypropylen-Glykol	75%	15%.	48%
Beispiel 7	Fluorpolymer + Ladung	50%	34%	-7%
Beispiel 8	Fluorpolymer + Silikon	83%	69%	-16%
Beispiel 1	Fluorpolymer + Acryl-Polyol	58%	13%	67%

Die 2A-2C zeigen eine Phasenabscheidung innerhalb einer heterophasischen Polymerbeschichtung, die gemäß Beispiel 4 hergestellt wurde, das ein verzweigtes fluorchemisches Polymer und ein fluorfreies Polymer (Polyethylenglykol (PEG) bei etwa 30 Gew.-%) aufweist. BILD 2A ist in einer Vergrößerungsstufe mit einer Skala von 100 µm, 2B mit einer Skala von 25 µm und 2C mit einer Skala von 5 µm dargestellt. Ein freistehender Film, der mit dem flüssigen Vorläufer in Beispiel 4 gesprüht wird, wird mit einem Fluoreszenzfarbstoff getränkt, der vorzugsweise in Polyethylenglykol-Bereiche absorbiert. Die Folie wird dann mittels konfokalem Laserscanning-Mikroskop abgebildet. Die Probe wird mit einem Argonlaser erregt, wobei eine Fluoreszenz bei 512 nm abgegeben wird. Die fluoreszierteren Grünbereiche stellen Bereiche fett in Polyethylenglykol dar. Dies bestätigt diskrete Bereiche der fluorfreien sekundären Chemikalie, die von den hohen fluorreichen Bereichen in der kontinuierlichen Phase getrennt sind.
3 zeigt UV- und sichtbare Absorptionsmessungen von Beispiel 3 (mit „3“ bezeichnet) - ein verzweigtes fluorchemisches Polymer und ein fluorfreies Polymer (Polyethylenglykol (PEG) bei etwa 10 Gew.-%) und Beispiel 4 (ein verzweigtes fluorchemisches Polymer und ein fluorfreies Polymer (Polyethylenglykol (PEG) bei etwa 30 Gew.-%) bezeichnet mit „4.“ 3 zeigt die reduzierte Lichtdurchlässigkeit durch die jeweiligen Beschichtungen. Die mit 60 bezeichnete x-Achse ist die Wellenlänge in nm, während die bezeichnete y-Achse 70 die Absorption (% Absorption/ 0,01 cm) zeigt. Das Erhöhen des Spiegels von Polyethylenglykol (Beispiel 4) erhöht die Konzentration und Größe der diskreten Domänen, die den Durchtritt von Licht stören. Anders ausgedrückt, wären die heterophasischen inhomogenen Beschichtungen der vorliegenden Offenbarung nicht klar oder transparent. Im Gegensatz dazu sind herkömmliche homogene Einzelphasenbeschichtungen transparent.
Die Phaseninhomogenität verursacht typischerweise lichtundurchlässige Beschichtungen oder Filme aufgrund der Lichtstreuung. Lichtstreuungen, einschließlich sichtbaren Wellenlängen im Großteil eines Materials, werden durch Änderungen des Brechungsindex durch das Medium bestimmt. Variationen des Brechungsindex bei Längenskalen nahe der Wellenlänge der ausbreitenden Strahlung neigen dazu, diese Wellenlängen effektiver zu streuen (Mie-Streuung), was zu einem undurchsichtigen oder weißen Erscheinungsbild bei einer Beschichtung führt. Bei sichtbarem Licht mit einem Wellenlängenbereich von etwa 400 - 800 nm, hält eine klare oder transparente Beschichtung Variationen des Brechungsindex im Allgemeinen unter etwa 50 nm Länge. Mit zunehmender Längengrad-Inhomogenität steigt die Opazität des Materials an. Phaseninhomogenität mit mittleren Längenskalen von mindestens 0,1 µm werden erwartungsgemäß eine signifikante Streuung im Material fördern, was zu weniger transparenten Strukturen über 25 µm Dicke führt - es sei denn, die mehreren Phasen sind Brechungsindex-angepasst. Siehe Althesen et al., „Funktionelle anorganische Nanofüllstoffe für transparente Polymere"," Chem. Soc. Rev., 2007, 36, 1454-1465, deren relevante Abschnitte hiermit durch Bezugnahme aufgenommen sind.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient lediglich der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie ist nicht dazu bestimmt, erschöpfend zu sein und soll die Offenbarung in keiner Weise beschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern gegebenenfalls miteinander austauschbar und in einer ausgewählten Ausführungsform verwendbar, auch wenn dies nicht gesondert dargestellt oder beschrieben ist. Auch diverse Variationen sind denkbar. Diese Variationen stellen keine Abweichung von der Offenbarung dar, und alle Modifikationen dieser Art verstehen sich als Teil der Offenbarung und fallen in ihren Schutzumfang.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO-12103 - 1 A1 [0103]
Althesen et al., „Funktionelle anorganische Nanofüllstoffe für transparente Polymere“,“ Chem. Soc. Rev., 2007, 36, 1454-1465 [0111]

Claims

Heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung, umfassend: eine kontinuierliche Phase, umfassend eine fluorhaltige Polymerkomponente, die aus einem fluorhaltigen Vorläufer mit einer Funktionalität von größer als 2 gebildet ist; und eine diskrete Phase, die eine Vielzahl von Domänen definiert, die eine fluorfreie Komponente umfassen, wobei die fluorfreie Komponente im Wesentlichen mit der fluorhaltigen Polymerkomponente nicht mischbar ist, wobei jede Domäne der Vielzahl von Domänen eine durchschnittliche Größe größer oder gleich etwa 100 nm bis kleiner als oder gleich etwa 5,000 nm innerhalb der kontinuierlichen Phase aufweist, und mindestens ein Teil der fluorfreien Komponente in der diskreten Phase mit einem Anteil ausgewählt ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem stickstoffhaltigen Anteil, einem sauerstoffhaltigen Anteil, einem Isocyanat-enthaltenden Anteil und einer Kombination davon.
Heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung nach Anspruch 1, wobei der fluorhaltige Vorläufer ein Polyol-Copolymer von Tetrafluorethylen mit einem durchschnittlichen Hydroxylwert von größer als oder gleich etwa 28 mg KOH/Harz g bis weniger als oder gleich etwa 280 mg KOH/Harz g umfasst.
Heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung nach Anspruch 1, wobei die heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung eine Absorptionsfähigkeit von etwa 5 % bis etwa 100 % über einen Wellenlängenbereich von etwa 400 nm bis etwa 800 nm aufweist.
Heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung nach Anspruch 1, wobei: (i) die fluorhaltige Polymerkomponente aus der Gruppe, bestehend aus einem Polytetrafluorethylen-Copolymer, einem Polyvinylidenfluorid-Copolymer, einem Perfluoropolyether, einem Polyfluoracrylat, einem Polyfluorosiloxan, einem Polytrifluorethylen, einem Polytrifluorethylen und einer Kombination davon ausgewählt ist; und (ii) die fluorfreie Komponente aus der Gruppe, bestehend aus einem hygroskopischen Polymer, einem hydrophoben Polymer, einem ionischen hydrophilen Polymer und einer Kombination davon ausgewählt ist.
Heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung nach Anspruch 4, wobei: (i) das hygroskopische Polymer aus der Gruppe, bestehend aus Poly(acrylsäure), Poly(ethylenglykol), Poly(2-hydroxyethylmethacrylat), Poly(vinylimidazol), Poly(2-methyl-2-oxazolin), Poly(2-ethylen-oxazolin), Poly(vinylpydon), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Methylcellulose und einer Kombination davon ausgewählt ist; (ii) das hydrophobe Polymer aus der Gruppe, bestehend aus Poly(propylenglykol), Poly(tetramethylenglykol), einem Polybutadien, einem Polycarbonat, einem Polycaprolacton, einem Polyacrylpolyol und einer Kombination davon ausgewählt; und (iii) das ionische hydrophile Polymer Monomere umfasst, die eine anhängende Carboxylgruppe, eine Amingruppe, eine Sulfatgruppe, eine Phosphatgruppe und eine Kombination derselben umfassen.
Heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend mindestens einen weiteren Wirkstoff, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Antioxidmittel, einem gehinderten Aminstabilisator, einem Partikelfüllstoff, einem Pigment, einem Farbstoff, einem Weichmacher, einem Flammschutzmittel, einem Flachmacher, einem Haftvermittler und einer Kombination davon.
Heterophasische Polymerbeschichtung nach Anspruch 1, wobei die fluorfreie Komponente in der heterophasischen Polymerbeschichtung in einer Menge von mehr als oder gleich etwa 20 % bis weniger als oder gleich etwa 90 Gew.-% der gesamten heterophasischen Beschichtung vorhanden ist.
Heterophasische Polymerbeschichtung nach Anspruch 1, wobei die heterophasische duroplastische Polymerbeschichtung aus einer Flüssigkeit gebildet ist, die ein nicht-wässriges Lösungsmittel, den fluorhaltigen Vorläufer, einen zweiten Vorläufer der fluorfreien Komponente und ein Vernetzungsmittel umfasst, der einen Anteil umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem aminhaltigen Anteil, einem hydroxylhaltigen Anteil, einem Isocyanat enthaltenden Anteil und einer Kombination davon.
Heterophasische Polymerbeschichtung nach Anspruch 1, wobei die fluorhaltige Polymerkomponente ein durchschnittliches Molekulargewicht von mehr als oder gleich 2000 g/Mol bis weniger als oder gleich etwa 50,000 g/Mol aufweist und die fluorfreie Komponente ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 100 g/Mol bis etwa 10,000 g/Mol aufweist.
Verfahren zur Behandlung eines Gegenstandes, umfassend: (a) Aufbringen einer Vorläuferflüssigkeit auf eine Oberfläche des Gegenstandes, wobei die Vorläuferflüssigkeit umfasst: einen fluorhaltigen Vorläufer mit einer Funktionalität größer als etwa 2, die ein fluorhaltiges Polymer bildet; einen fluorfreien Vorläufer, der eine fluorfreie Komponente bildet; ein Vernetzungsmittel, das einen Anteil umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Aminanteil, einem Hydroxylanteil, einem Isocyanat-Anteil und einer Kombination davon; und ein nicht-wässriges Lösungsmittel. (b) Verfestigen der Vorläuferflüssigkeit, um eine polymere fäulnishemmende Polymerbeschichtung auf der Oberfläche des Gegenstandes zu bilden, wobei die fäulnishemmende Polymerbeschichtung Folgendes umfasst: eine kontinuierliche Phase, umfassend das fluorhaltige Polymer; und eine diskrete Phase, die eine Vielzahl von Domänen definiert, die eine fluorfreie Komponente umfassen, wobei die fluorfreie Komponente im Wesentlichen mit dem fluorhaltigen Polymer nicht mischbar ist, wobei jede Domäne der Vielzahl von Domänen eine durchschnittliche Größe größer oder gleich etwa 100 nm bis kleiner als oder gleich etwa 5,000 nm innerhalb der kontinuierlichen Phase aufweist; wobei mindestens ein Teil des fluorhaltigen Polymers in der kontinuierlichen Phase und mindestens ein Teil der fluorfreien Komponente in der diskreten Phase mit einem Anteil verbunden sind, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem stickstoffhaltigen Anteil, einem sauerstoffhaltigen Anteil, einem Isocyanat enthaltenden Anteil und einer Kombination davon.