EP1658335A1 - Methods for producing functional materials for the production of low-energy stable coatings - Google Patents
Methods for producing functional materials for the production of low-energy stable coatingsInfo
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- EP1658335A1 EP1658335A1 EP04730474A EP04730474A EP1658335A1 EP 1658335 A1 EP1658335 A1 EP 1658335A1 EP 04730474 A EP04730474 A EP 04730474A EP 04730474 A EP04730474 A EP 04730474A EP 1658335 A1 EP1658335 A1 EP 1658335A1
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Definitions
- the invention relates to methods for producing novel functional materials for the production of permanent low-energy coatings and corresponding functional materials.
- the first attempts at low-energy modification of high-energy surfaces were based on the use of simple chemical substances to impregnate these surfaces.
- Materials with hydrophobic functional groups methyl, phenyl, fluoroalkyl groups ...), which were mostly dissolved in a compatible solvent, were preferred.
- the application of these materials to the corresponding surfaces is easy, since common impregnation processes (spraying, wiping, etc.) can be used for this.
- the subject of the invention are also appropriately coated objects, the use of the functional material according to the invention for coating and methods for coating with the functional material according to the invention.
- the modification includes in the partial coating of the particulate system as well as in the installation of the low-energy component in the fibrillary system.
- the mechanical properties of the hardened layers are comparable to that of pure glass and have a long-lasting low-energy function on their surface.
- the layer systems become more flexible and are suitable for coating flexible substrates.
- hyperbranched polyglycerols with a molecular weight of 2000 g / mol, this corresponds to 46 monomer units with 28 hydroxyl end groups, results in particularly flexible and temperature-stable layer systems with a diacetone alcohol system.
- the basic systems already show great advantages over the prior art. Even without additional organic cross-linking components, this basic system has a lower brittleness and better connection to, for example, basic silicate systems, which leads to an increased chemical and mechanical strength of the overall system (substrate / coating).
- the following examples are intended to illustrate the invention without restricting it.
- Basic system The basic system is formed by the modified synthesis and variable combination of two nanoscale subsystems.
- particulate nanoscale materials are synthesized, which are combined with the second system using acidic catalysts to form nanoscale, linear (fibrillar) Materials are led, connected. Due to this complex mixture and partly Surprisingly, in situ combination of these different polymer systems receives this basic system superior chemical properties compared to the individual systems, which can also be achieved by doping the individual systems with nanoscale materials, e.g. Silica sols cannot be reached alone.
- control of the hydrolysis and parallel condensation steps is achieved by adding or removing heat, i.e. that the targeted support of endothermic or exothermic reaction steps is achieved by a defined temperature control per unit of time and that the reactants are metered in as the reaction progresses.
- the function systems developed have the task of imparting the desired permanent functionality to the basic system - or of transferring a combination of functions to the matrix - in accordance with the requirements specification of the respective application.
- Ti02 nanoparticles in the coating system results in an improvement in the self-cleaning function due to the photocatalytic effect of these nanomaterials.
- micrometer particles of the metal oxides of the type Si0 2 , Zr0 2 , Al 2 0 3 etc. leads to a significant improvement in the surface's ability to self-clean due to the formation of special surface structures of the coating material.
- this effect can be improved by creating a larger surface.
- the z. T. hydrophobic low-energy character of the coating material used supports the operation of the structured, self-cleaning surface excellent.
- organic solvents such as monoalcohols (ethanol, methanol, isopropanol, amyl alcohol, xylene, toluene) are placed in a thermostatted double-jacket reaction vessel;
- Polyalcohols ethylene glycol, butane-1, diol, diethylene glycol, polyethylene glycol, pentaerythrol) or ketones (dimethyl ketone, 4-hydroxy-4methyl-2-pentanone) and preferably ethanol or diacetone alcohol, water with a basic catalyst such as eg amines of the general form R-NH 2 , R 2 -NH, R 3 - N, quaternary ammonium salts and hydroxides such as, for example, ethanol laminate, diethanolamine, triethanolamine, hydrazinium hydroxide, diisopropylamine, aminoethylethanolamine, LiOH, NaOH, KOH, Ba (OH) 2 , Ca (OH) 2 and in particular tetramethylammonium hydroxide
- the solution is then conditioned at 50 ° C for several days and used as a coating solution or for further processing in the absence of turbidity.
- monoalcohols ethanol, methanol, isopropanol, amyl alcohol, xylene, toluene
- polyalcohols ethylene glycol, butane-1, 4-diol, diethylene glycol, polyethylene glycol, pentaerythrol
- ketones dimethyl ketone, 4-hydroxy-4methyl-2 pentanone
- ethanol or diacetone alcohol or water thermostated to a temperature of 20 ° C to 45 ° C (preferably 25 ° C).
- an acidic catalyst of the organic acid type such as acetic acid, formic acid, malonic acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid, glutaric acid, maleic acid, fumaric acid , Toluenesulfonic acid, trifluoroacetic acid, tartaric acid, citric acid etc. or one inorganic acid or acidic solution such.
- an acidic catalyst of the organic acid type such as acetic acid, formic acid, malonic acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid, glutaric acid, maleic acid, fumaric acid , Toluenesulfonic acid, trifluoroacetic acid, tartaric acid, citric acid etc. or one inorganic acid or acidic solution such.
- a combined synthesis of the matrix systems and synthesis precursors described in 1) and 2) is also possible by combining both processes in one reaction batch.
- the synthesis time can be shortened by metering in 2-10% of a 10-40% by mass metal oxide sol, in particular modified silica sols and / or aqueous acidic or alkaline metal oxide sols from the electrolysis of aqueous metal salts.
- a reaction for example of diSilanolisobutyl-POSS, with a suitable fluorine kylsilan, a fluorine-containing POSS precursor. This exists in an excess of the fluoroalkylsilane and is able to couple to the OH groups of the silicate matrix system.
- reaction mixture can be supplemented by adding reactive polyglycerols.
- the temperature in the reaction vessel rises sharply and must be cooled back to 5-15 ° C within approx. 60 minutes.
- the coating systems according to the invention can be used both as water-based systems (after replacing the alcohol with water - results in a transparent, stable coating system with good pot life) or as alcoholic coating systems (after removal of the water, for example by means of molecular sieves or via “evaporation” and “dilution”) be used.
- the alcoholic coating system can be used for several months before it turns into a clear gel11. 3. Examples of coatings:
- a glass pane (or enamel) coated with a spin coater is then cured for several hours in a drying cabinet at a temperature of approx. 240 ° C.
- the contact angle against water is determined to be 110 °. Even after a mechanical load of 1000 cycles of Tabe Abraser (roll F10), the measured stray light content of the coating is below 2%. Even after 300 cycles of Taber, the contact angle of the coating is still 92 °.
- the durability of the coating can be further improved by previously polishing the substrate with cerium oxide and using a hot alkaline cleaner to form OH groups on the substrate surface.
- a linen fabric is coated with a squeegee and at approx.
- Non-silicatic plasma spray layers can be coated directly due to their adjustable porosity or after application of a thin Si0 2 film by silanization or by thermal spray pyrolysis of silanes (silico- ta process), possibly made coatable with subsequent alkaline activation.
- a WCCrCNi hard coating coated with a spin coater with adjusted porosity was then cured for several hours in a drying cabinet at a temperature of approx. 240 ° C. The contact angle against water was determined to be 108 °.
- Organic polymer surfaces can be made coatable by applying a thin SiO 2 film by silanizing or by thermal spray pyrolysis of silanes (silicicot process), possibly with subsequent alkaline activation.
- a coated aluminum rim pretreated as described above for the automotive sector was treated with the coating solution and then thermally conditioned.
- the contact angle of the very well adhering coating was determined to be 105 ° against water.
- Table 1 Influence of additives on the thermal stability of the functional coating
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Abstract
The invention relates to methods for producing novel functional materials used for the production of low-energy stable coatings and to corresponding functional materials.
Description
Verfahren zur Herstellung von Funktionsmaterialien zur Erzeugung dauerhafter NiedrigenergiebeschichtungenProcess for the production of functional materials for the production of permanent low-energy coatings
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung neuartiger Funktionsmaterialien zur Erzeugung dauerhafter Niedrigenergiebeschichtungen sowie entsprechende Funktionsmaterialien.The invention relates to methods for producing novel functional materials for the production of permanent low-energy coatings and corresponding functional materials.
In der Literatur und in einer großen Anzahl von Patenten wer- den vielfältige Materialien und Verfahren zu deren Herstellung beschrieben, mit denen Niedrigenergieoberflächen auf unterschiedlichen Werkstoffklassen wie Metall, Kunststoff, Glas, Keramik und Verbundwerkstoffen realisiert werden können. Ziel dieser Entwicklungen ist es, technische Oberflächen mit speziellen Gebrauchseigenschaften zur Verfügung zu stellen. Zu diesen Eigenschaften gehören so interessante Funktionen, wie beispielsweise verbesserte Abreinigung, Antihafteffekte und Antiadhäsiveffekte. Diese Effekte beruhen im Wesentlichen auf der teflonähnlichen Wirkung dieser Beschichtung, die von der Bratpfanne her bekannt ist. Wie im Stand der Technik beschrieben, haben die derzeitig verwendeten Funktionsmaterialien neben ihrer positiven Funktion jedoch überwiegend Probleme mit der dauerhaften Bereitstellung dieser Funktion über Jahre hinweg, da die Haltbarkeit der Funktionsmaterialien gegenüber chemischen, thermischen und mechanischen Beeinflussungen aufgrund der unterschiedlichen Schwachstellen der einzelnen Systeme generell unzureichend ist .
Die ersten Versuche zur Niedrigenergiemodifikation von Hochenergieoberflächen beruhten auf dem Einsatz von einfachen chemischen Substanzen zur Imprägnierung dieser Oberflächen. Bevorzugt wurden hierbei Materialien mit hydrophoben funktio- nellen Gruppen (Methyl-, Phenyl-, Fluoralkylgruppen.... ) eingesetzt, die meist in einem verträglichen Lösungsmittel gelöst wurden. Die Applikation dieser Materialien auf die entsprechenden 0- berflächen gestaltet sich einfach, da hierzu gängige Imprägnierverfahren (Sprühen, Wischen u.s.w.) genutzt werden können.In the literature and in a large number of patents, a variety of materials and processes for their manufacture are described, with which low-energy surfaces can be realized on different classes of materials such as metal, plastic, glass, ceramic and composite materials. The aim of these developments is to provide technical surfaces with special usage properties. These properties include such interesting functions as improved cleaning, non-stick effects and anti-adhesive effects. These effects are based essentially on the teflon-like effect of this coating, which is known from the frying pan. As described in the prior art, the functional materials currently used, in addition to their positive function, predominantly have problems with the permanent provision of this function for years, since the durability of the functional materials against chemical, thermal and mechanical influences is generally insufficient due to the different weak points of the individual systems is. The first attempts at low-energy modification of high-energy surfaces were based on the use of simple chemical substances to impregnate these surfaces. Materials with hydrophobic functional groups (methyl, phenyl, fluoroalkyl groups ...), which were mostly dissolved in a compatible solvent, were preferred. The application of these materials to the corresponding surfaces is easy, since common impregnation processes (spraying, wiping, etc.) can be used for this.
Problematisch ist jedoch die Haltbarkeit dieser Beschichtungen im täglichen Gebrauch, da es sich um sehr dünne Mono- lagen (Monolayercoatings) im sub-nm-Bereich handelt, die mechanischen und chemischen Angriffen nur sehr beschränkte Zeit widerstehen können.However, the durability of these coatings in daily use is problematic, since they are very thin monolayers (monolayer coatings) in the sub-nm range that can only withstand mechanical and chemical attacks for a very limited time.
Aus diesem Grunde wurden inzwischen Funktionsmaterialien mit dickerem Schichtaufbau realisiert, die dementsprechend eine längere Wirksamkeit versprachen.For this reason, functional materials with thicker layers have now been realized, which accordingly promised a longer effectiveness.
Da man mit physikalischen Methoden im Wesentlichen nur Dünnschichten applizieren kann, wurden bevorzugt Funktionsmaterialien für die chemische Beschichtung von Substraten entwickelt . So wurden zum Beispiel poröse Schichtsysteme entwickelt, die in einem 2. Schritt mit den auch schon für die Monolagenbe- schichtung verwendeten Chemikalien imprägniert wurden. Vorteil dieses Schichtsystems ist ein dickerer Schichtaufbau, und damit eine längere Funktionalität. Problematisch ist je- doch, dass das Gerüstmaterial nicht zur Funktionalität beiträgt und je nach verwendetem Substrat eine Schwachstelle darstellt. Außerdem ist das Imprägniermaterial nicht ausreichend gegen chemische Angriffe geschützt.
Aus diesem Grund wurden in der folgenden Zeit Hybridmaterialien z.B. über die Sol -Gel-Technik hergestellt, die aus einer Kombination beider Materialien bestehen. In den ersten Arbeiten wurden Schritte der Synthese der Matrixkomponente sowie die Zugabe der Funktionskomponente nacheinander realisiert. Bei der Verwendung z.B. von fluorhaltigen Tensiden ergaben sich aufgrund der typischen Eigenschaften dieser Verbindungs- klasse - sich an der Oberfläche von Flüssigsystemen anzureichern und erst später Micellen zu bilden - so genannte Gra- dientenschichten.Since essentially only thin layers can be applied with physical methods, functional materials for the chemical coating of substrates were preferably developed. For example, porous layer systems were developed that were impregnated in a second step with the chemicals that were also used for the monolayer coating. The advantage of this layer system is a thicker layer structure and thus a longer functionality. However, it is problematic that the framework material does not contribute to the functionality and, depending on the substrate used, represents a weak point. In addition, the impregnation material is not sufficiently protected against chemical attacks. For this reason, hybrid materials were made in the following period, for example using the sol-gel technique, which consist of a combination of the two materials. In the first work, steps of the synthesis of the matrix component and the addition of the functional component were carried out one after the other. When using, for example, fluorine-containing surfactants, the typical properties of this class of compounds resulted in so-called gradient layers - accumulating on the surface of liquid systems and only later forming micelles.
Deren Vorteil besteht darin, dass sich durch Anreicherung der Niedrigenergiekomponente an der Schichtoberfläche die gewünschte Funktionalität einstellt und gleichzeitig durch Mangel der Fluorkomponente an der Haftoberfläche eine gute Schichthaftung erfolgt. Problematisch ist jedoch die nur geringe Dicke der Funktionsschicht an der Oberfläche und damit die fehlende Dauerhaftigkeit der Funktion und deren ungenügende Kratzfestigkeit. Bei Verlust der Funktion ist das Substrat dann mit einem meist schwächeren Beschichtungsmaterial an der Oberfläche versehen.Their advantage is that the desired functionality is established by enriching the low-energy component on the surface of the layer and, at the same time, there is good layer adhesion due to the lack of the fluorine component on the adhesive surface. However, the problem is the only small thickness of the functional layer on the surface and thus the lack of durability of the function and its insufficient scratch resistance. If the function is lost, the substrate is then provided with a mostly weaker coating material on the surface.
Im Falle dieser Beschichtung reicht ein einfaches Imprägnieren jedoch meistens nicht mehr aus, da eine Verdichtung der Schicht notwendig ist, um ihre Haltbarkeit zu verbessern.In the case of this coating, however, simple impregnation is usually no longer sufficient, since the layer has to be compressed in order to improve its durability.
Auch durch komplexe chemische Synthesen und mittels aufwendiger Prozessführung sind die bisherigen Materialien in der praktischen Anwendung überfordert, da ihre Funktionalität und Haltbarkeit nicht über Jahre hinweg gewährleistet werden kann .Even with complex chemical syntheses and complex process management, the previous materials are overwhelmed in practical use because their functionality and durability cannot be guaranteed for years.
Nur durch die Entwicklung einer neuartigen Stoffklasse ist es möglich, eine hohe Funktionalität mit einer langjährigen
Haltbarkeit zu verbinden und damit neue Anwendungsfelder für diese Klasse von Funktionsmaterialien zu erschließen.Only through the development of a new class of substances is it possible to achieve a high level of functionality with a long-standing one Connect durability and thus open up new fields of application for this class of functional materials.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, neue Materialien und ein Verfahren zu deren Herstellung zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Funktionalität mit einer langjährigen Haltbarkeit verbinden und damit neue Anwendungsfelder für diese Klasse von Funktionsmaterialien zu erschließen.It is therefore the object of the invention to provide new materials and a method for their production which combine high functionality with long-term durability and thus open up new fields of application for this class of functional materials.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verfahren nach Anspruch 1, ein Funktionsmaterial nach einem der Ansprüche 17 - 19, einer Verwendung nach Anspruch 26, einer Funktionsschicht nach den Ansprüchen 27 - 30 und nach einem Gegenstand nach Anspruch 33.This object is achieved by a method according to claim 1, a functional material according to one of claims 17-19, a use according to claim 26, a functional layer according to claims 27-30 and an object according to claim 33.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 - 16, 21 - 22 sowie 31 und 32.Preferred developments of the invention result from claims 2-16, 21-22 and 31 and 32.
Erfindungsgegenstand sind weiter auch entsprechend beschich- tete Gegenstände, die Verwendung des erfindungsgemäßen Funktionsmaterials zur Beschichtung und Verfahren zur Beschichtung mit dem erfindungsgemäßen Funktionsmaterial .The subject of the invention are also appropriately coated objects, the use of the functional material according to the invention for coating and methods for coating with the functional material according to the invention.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbil- düngen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantages, special features and expedient further developments of the invention result from the subclaims.
Besonders günstig sind:The following are particularly cheap:
• Die neuartige chemische Synthese eines anorganisch-organischen Polymersystems durch nanochemische Kombination verschiedenartiger metallorganischer Synthesevorstufen
zu einem einheitlichen Stoff mit neuartigem Eigenschaftsprofil .• The novel chemical synthesis of an inorganic-organic polymer system through the nanochemical combination of various types of organometallic synthetic precursors to a uniform fabric with a new property profile.
• Die neuartige Herstellung von gemischt partikulä- ren/fibrillären nanoskaligen Systemen. • Die in situ-Modifizierung dieser Systeme unter Verwendung von erst heute durch die chemische Nanotechnologie zugängigen Reaktionspartnern (POSS, Polyglycerine, nanoskaligen Metalloxidpartikeln, Nanokompositmaterialien, Polyanilin usw.) und deren Reaktionsstufen mit Fluoral- kylsilanen und deren synergetischen Gemischen.• The innovative production of mixed particulate / fibrillar nanoscale systems. • The in situ modification of these systems using reaction partners that are only accessible today through chemical nanotechnology (POSS, polyglycerols, nanoscale metal oxide particles, nanocomposite materials, polyaniline, etc.) and their reaction stages with fluoroalkylsilanes and their synergistic mixtures.
• Die überragende Funktionalität (Randwinkel bis > 150°) .• The outstanding functionality (contact angle up to> 150 °).
• Die überragende mechanische Stabilität trotz niedriger Aushärtetemperatur (<250 °C) .• The outstanding mechanical stability despite the low curing temperature (<250 ° C).
• Die exzellente Langzeit-Temperaturstabilität bis ca. 450 °C.• The excellent long-term temperature stability up to approx. 450 ° C.
Ausgehend von basen- und/oder säurekatalysierten Synthesen von nanoskaligen Si02-Systemen ( auf Basis von einfachen bzw. multifunktioneilen Silanen und weiteren metallorgani- sehen Verbindungen) , wurde ein StoffSystem synthetisiert, bei dem durch Variation der Hydrolyse- und Kondensationsbedingungen ein gemischt partikuläres/fibrilläres Basismaterial gefunden wurde, durch dessen in situ-Modifikation ein- neuartiges Material mit weit verbesserter Funktionalität und Halt- barkeit entwickelt werden konnte.Starting from base and / or acid catalyzed syntheses of nanoscale Si0 2 systems (based on simple or multifunctional silanes and other organometallic compounds), a material system was synthesized in which a mixed particulate / by varying the hydrolysis and condensation conditions Fibrillar base material was found, through the in situ modification of which a novel material with far improved functionality and durability could be developed.
Neben der speziellen Syntheseroute des Silikatsystems, das einer in situ-Modifikation zugänglich ist, sind die für diese Modifikation verwendeten neuartigen Materialien von beson- derem Interesse.In addition to the special synthesis route of the silicate system, which is accessible for in situ modification, the new materials used for this modification are of particular interest.
Für die in situ-Oberflächenmodifikation des Si02-Basissystems wird eine Reaktionsstufe von POSS (Polyhedral Oligomeric Sil-
sesquioxan) , Polyglycerin und FAS (Fluoralkylsilan) verwendet .For the in situ surface modification of the Si0 2 base system, a reaction stage of POSS (Polyhedral Oligomeric Sil- sesquioxane), polyglycerol and FAS (fluoroalkylsilane) are used.
Die Modifikation besteht u.a. in der teilweisen Beschichtung des partikulären Systems ebenso wie im Einbau der Niedrig- energiekomponente in das fibrilläre System.The modification includes in the partial coating of the particulate system as well as in the installation of the low-energy component in the fibrillary system.
Erstaunlicherweise zeigt sich bei der u.a. thermischen Härtung des Beschichtungssystems, dass dennoch eine sehr gute Anbindung der Beschichtung an das Substrat erfolgt und sich die funktionellen Gruppen der Niedrigenergiekomponenten vom Substrat weg orientieren und so ihre gewünschte Wirkung entfalten können.Amazingly, the thermal curing of the coating system, so that the coating is still very well bonded to the substrate and the functional groups of the low-energy components are oriented away from the substrate and can thus develop their desired effect.
Die ausgehärteten Schichten sind in ihren mechanischen Eigenschaften mit reinem Glas vergleichbar und tragen eine langan- haltende Niedrigenergiefunktion an ihrer Oberfläche.The mechanical properties of the hardened layers are comparable to that of pure glass and have a long-lasting low-energy function on their surface.
Bei Modifikation der Beschichtung mittels polyfunktioneller Chemikalien (u.a. Polyglycerine) werden die Schichtsysteme flexibler und sind für die Beschichtung flexibler Substrate geeignet .When the coating is modified using polyfunctional chemicals (including polyglycerols), the layer systems become more flexible and are suitable for coating flexible substrates.
Wie Tabelle 1 (Einfluss von Additiven auf die thermische Stabilität der Funktionsbeschichtung) zu entnehmen ist, kann durch die Zugabe von erfindungsgemäßen Additiven (POSS, PG) zu einem FAS-dotierten Basissystem die Funktionalität des SchichtSystems nach Aushärtung sowie nach thermischer Belastung positiv beeinflusst werden. Damit wird es möglich, auch dauerhaften thermischen, mechanischen und chemischen Belastungen zu widerstehen. Ein optimales Ergebnis wird überraschenderweise erst durch die Kombination von geeignetem Ba- sissystem mit speziellem Lösungsmittel, Funktionssystem und Additiv erreicht. Referenzsysteme ohne Additive haben schon nach einer Temperaturbelastung von 60 Stunden bei 350 °C keine ausreichende Funktionalität mehr.
Thermoanalytische Untersuchungen zeigen, dass im Normalfall der oxidative Abbau der Kohlenstoff-Fluor-Verbindungen bei einer um ca. 80 °C niedrigeren Temperatur beginnt und mit einer verstärkten Kinetik abläuft im Vergleich zum erfindungs- gemäßen SchichtSystem.As can be seen in Table 1 (influence of additives on the thermal stability of the functional coating), the functionality of the layer system after curing and after thermal loading can be positively influenced by adding additives according to the invention (POSS, PG) to a FAS-doped base system. This makes it possible to withstand permanent thermal, mechanical and chemical loads. Surprisingly, an optimal result can only be achieved by combining a suitable basic system with a special solvent, functional system and additive. Reference systems without additives no longer have sufficient functionality after a temperature load of 60 hours at 350 ° C. Thermoanalytical studies show that in the normal case the oxidative degradation of the carbon-fluorine compounds begins at a temperature which is about 80 ° C lower and proceeds with increased kinetics compared to the layer system according to the invention.
Durch den Einbau von hyperverzweigten Polyglycerinen mit einer Molmasse von 2000g/Mol, dies entspricht 46 Monomer- Einheiten mit 28 Hydroxyl-Endgruppen, ergeben sich besonders flexible und temperaturstabile Schichtsysteme mit einem Dia- cetonalkohol-System.The incorporation of hyperbranched polyglycerols with a molecular weight of 2000 g / mol, this corresponds to 46 monomer units with 28 hydroxyl end groups, results in particularly flexible and temperature-stable layer systems with a diacetone alcohol system.
Betrachtet man in Tabelle 2 (Vergleich der Elementverteilung von Substrat und Beschichtung) von einigen ausgewählten Elementen im Rasterelektronenmikroskop die Atom-%-Verhältnisse, so erkennt man, dass es in diesem Falle (es handelt sich um die Beschichtung eines Floatglases) durch die Diffusion von Natrium-Ionen zu einer Anreicherung der Alkaliionen im Schichtsystem und gleichzeitig zu deren Abreicherung im Substrat kommt . Parallel hierzu findet man einen höheren Fluor- Anteil im SchichtSystem. Beide Sachverhalte erklären die verbesserte Funktionalität und Anbindung des Sσhichtsystems an das Substrat durch Interdiffusionsprozesse von Alkaliionen.If you look at the atomic% ratios of some selected elements in the scanning electron microscope in Table 2 (comparison of the element distribution of substrate and coating), you can see that in this case (it is the coating of a float glass) by the diffusion of Sodium ions enrich the alkali ions in the layer system and simultaneously deplete them in the substrate. At the same time, there is a higher proportion of fluorine in the layer system. Both facts explain the improved functionality and connection of the layer system to the substrate through interdiffusion processes of alkali ions.
Insbesondere zeigen bereits die Basissysteme große Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Auch ohne zusätzlich orga- nisch-vernetzende Komponenten besitzt dieses Basissystem eine geringere Sprödigkeit und bessere Anbindung an z.B. Silikati- sche Grundsysteme, was zu einer erhöhten chemischen und mechanischen Festigkeit des Gesamtsystems (Sub- strat/Beschichtung) führt.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu beschränken.In particular, the basic systems already show great advantages over the prior art. Even without additional organic cross-linking components, this basic system has a lower brittleness and better connection to, for example, basic silicate systems, which leads to an increased chemical and mechanical strength of the overall system (substrate / coating). The following examples are intended to illustrate the invention without restricting it.
BeispieleExamples
Beispiel 1. Allgemein mit VorteilenExample 1. Generally with advantages
Basissystem: Das Basissystem wird durch die modifizierte Synthese und variable Kombination von zwei nanoskaligen Teilsystemen gebildet. Dazu werden analog zur Stöber-Synthese ausgehend von Metallalkoxiden und deren gesteuerter Hydrolyse- und Kondensationsreaktionen in einem Teilsystem durch Verwendung basi- scher Katalysatoren partikuläre nanoskalige Materialien synthetisiert, die mit dem zweiten System, das durch Verwendung saurer Katalysatoren zur Bildung nanoskaliger, linearer (fibrillärer) Materialien geführt wird, verbunden werden. Durch diese komplexe Mischung und z.T. in situ Kombination dieser verschiedenartigen Polymersysteme erhält schon überraschenderweise dieses Basissystem gegenüber den Einzelsystemen überragende chemische Eigenschaften, die auch durch Dotierung der Einzelsysteme mit nanoskaligen Materialien, wie z.B. Kieselsolen, allein nicht erreicht werden können. Im Verlaufe der Synthese wird die Steuerung der Hydrolyse- und parallelen Kondensationsschritte durch Wärmezu- bzw. - abführung erreicht, d.h. dass die gezielte Unterstützung en- do- oder exothermer Reaktionsschritte durch eine definierte Temperaturführung pro Zeiteinheit erreicht wird und die Dosierung der Reaktanden nach Reaktionsfortschritt erfolgt .Basic system: The basic system is formed by the modified synthesis and variable combination of two nanoscale subsystems. For this purpose, analogous to the Stöber synthesis, starting from metal alkoxides and their controlled hydrolysis and condensation reactions in a subsystem using basic catalysts, particulate nanoscale materials are synthesized, which are combined with the second system using acidic catalysts to form nanoscale, linear (fibrillar) Materials are led, connected. Due to this complex mixture and partly Surprisingly, in situ combination of these different polymer systems receives this basic system superior chemical properties compared to the individual systems, which can also be achieved by doping the individual systems with nanoscale materials, e.g. Silica sols cannot be reached alone. In the course of the synthesis, the control of the hydrolysis and parallel condensation steps is achieved by adding or removing heat, i.e. that the targeted support of endothermic or exothermic reaction steps is achieved by a defined temperature control per unit of time and that the reactants are metered in as the reaction progresses.
Dies ermöglicht auch die gesteuerte Folge von Teilsyntheseschritten mit pro Schritt grundsätzlich freier Wahl der Reaktionsbedingungen und Katalysatoren in einem Reaktionsansatz.
Dadurch wird eine Steuerung der Molmassenverteilung (NMR Ql- Q4) insbesondere der silikatischen Matrix sowie eine Steuerung der Partikelgröße und -Oberfläche sowie der Beladung der Partikeloberfläche und deren Bereitschaft zur weiteren Funktionalisierung erreicht.This also enables the controlled sequence of partial synthesis steps with basically free choice of reaction conditions and catalysts in one reaction batch per step. This results in a control of the molar mass distribution (NMR Q1-Q4), in particular of the silicate matrix, as well as a control of the particle size and surface as well as the loading of the particle surface and its readiness for further functionalization.
Außerdem kann im Mischsystem eine Vorgabe der Verdichtung und Basisporosität im Matrixsystem erhalten werden, die sich signifikant von den mit Einzelsystemen erreichbaren Ergebnissen abhebt .In addition, a specification of the compression and basic porosity in the matrix system can be obtained in the mixing system, which is significantly different from the results that can be achieved with individual systems.
Funktionssystem:Working system:
Die entwickelten FunktionsSysteme haben die Aufgabe, dem Basissystem - entsprechend der Anforderungsspezifikation der jeweiligen Applikation - die gewünschte dauerhafte Funktiona- lität zu verleihen bzw. eine Kombination von Funktionen auf die Matrix zu übertragen.The function systems developed have the task of imparting the desired permanent functionality to the basic system - or of transferring a combination of functions to the matrix - in accordance with the requirements specification of the respective application.
Daraus ergibt sich eine- Vielzahl möglicher FunktionsSysteme, die nachfolgend kurz vorgestellt werden sollen:This results in a variety of possible functional systems, which are briefly presented below:
FunktionsSystem mit FAS (Fluoralkylsilan) :Functional system with FAS (fluoroalkylsilane):
Durch die Zugabe von FAS-Mischungen, die in geeigneter Kombination im Hinblick auf die gewünschte Funktionskombination synergetische Effekte zeigen, zu dem Basissystem (Mischsystem) ergibt sich eine z.T. gleichzeitige in situ Beschichtung der Partikel- wie auch der fibrillären Polymerphasen.The addition of FAS mixtures, which in a suitable combination show synergetic effects with regard to the desired functional combination, to the basic system (mixing system) results in part. simultaneous in situ coating of the particle as well as the fibrillar polymer phases.
Durch gezielte Einstellung des Verhältnisses beschichteter Polymer- und Partikelphasen werden Materialsysteme erhalten, die angepasst an den jeweiligen Substratzustand zur Verbesserung der Haltbarkeit eingesetzt werden können. Zusätzlich erfolgt eine Verbesserung der Haltbarkeit durchBy specifically adjusting the ratio of coated polymer and particle phases, material systems are obtained that can be used to improve the durability, adapted to the respective substrate condition. In addition, the durability is improved by
Abschirmung gefährdeter Bindungen des Typs -C-C-, -C-O-, -Si- O-, -Si-C- usw. durch spezielle FAS, die für eine sterische Abschirmung gefährdeter Bindungen geeignet sind und gleich-
zeitig eine gute thermische und chemische Stabilität besitzen.Shielding endangered bonds of type -CC-, -CO-, -Si- O-, -Si-C- etc. by special FAS, which are suitable for steric shielding of endangered bonds and are have good thermal and chemical stability at an early stage.
Funktionssystem mit POSS (Polyoctahedral Oligomeric Silses- quioxan) :Functional system with POSS (Polyoctahedral Oligomeric Silsesquioxane):
Durch kontrollierte Reaktion von Fluoralkylsilanen mit geeigneten Silsesquioxantypen bzw. durch den Einsatz bereits fluorierter POSS-Reagenzien wird eine überraschende Verbesserung der mechanischen Stabilität (Kratzfestigkeit) und thermischen Stabilität sowie die Verbesserung der dauerhaften Antiadhäsiveigenschaften (Niedrigenergieoberfläche) erreicht .Through the controlled reaction of fluoroalkylsilanes with suitable types of silsesquioxane or through the use of already fluorinated POSS reagents, a surprising improvement in mechanical stability (scratch resistance) and thermal stability as well as an improvement in the permanent anti-adhesive properties (low-energy surface) is achieved.
FunktionsSystem mit Polyglycerin: Durch den gezielten Einbau von Polyglycerinen wird eine deutliche Verbesserung der Flexibilität des Beschichtungsmateri- als bei der Beschichtung von flexiblen Substraten (Stoffe, Papier, Holz-, Kunststoff-, Metallfolien usw. ) erreicht .Functional system with polyglycerin: The targeted incorporation of polyglycerols results in a significant improvement in the flexibility of the coating material than in the coating of flexible substrates (fabrics, paper, wood, plastic, metal foils, etc.).
FunktionsSystem mit Polyanilin:Functional system with polyaniline:
Durch den gezielten Einbau von Polyanilin wird eine Verbesserung der Leitfähigkeit des Beschichtungsmaterials erreicht. Daraus ergibt sich deren Verwendung für antistatische Ober- flächen bzw. leitfähige Niedrigenergiebeschichtungen.The targeted incorporation of polyaniline improves the conductivity of the coating material. This results in their use for antistatic surfaces or conductive low-energy coatings.
Funktionssystem mit Ti02-Nanos:Functional system with Ti0 2 nanos:
Durch den gezielten Einbau von Ti02-Nanopartikeln in das Be- schichtungssystem ergibt sich eine Verbesserung der Selbst- reinigungsfunktion durch die photokatalytische Wirkung dieser Nanomaterialien.The targeted incorporation of Ti02 nanoparticles in the coating system results in an improvement in the self-cleaning function due to the photocatalytic effect of these nanomaterials.
Funktionssystem mit Ag-Nanos:
Durch den gezielten Einbau von Ag-Nanopartikeln in das Be- schichtungssystem erhält die Beschichtung einen aktiven Schutz gegenüber Mikroorganismen aufgrund der Abtötung von Mikroorganismen durch für sie toxische Ag+-Ionen.Functional system with Ag nanos: The targeted incorporation of Ag nanoparticles into the coating system gives the coating active protection against microorganisms due to the killing of microorganisms by Ag + ions which are toxic to them.
Funktionssystem mit Micrometer-Partikel:Functional system with micrometer particles:
Der gezielte Einbau von Micrometer-Partikeln der Metalloxide des Typs Si02, Zr02, Al203 usw. in das Beschichtungssystem führt durch die Ausbildung von speziellen Oberflächenstruktu- ren des Beschichtungsmaterials zu einer deutlichen Verbesserung der Fähigkeit der Oberfläche zur Selbstreinigung. Durch vorherige Oberflächenmodifikation der gröberen Mikrometer-Partikel mit nanoskaligen Partikelclustern kann dieser Effekt noch durch Schaffung einer größeren Oberfläche verbes- sert werden.The targeted incorporation of micrometer particles of the metal oxides of the type Si0 2 , Zr0 2 , Al 2 0 3 etc. into the coating system leads to a significant improvement in the surface's ability to self-clean due to the formation of special surface structures of the coating material. By previously modifying the coarser micrometer particles with nanoscale particle clusters, this effect can be improved by creating a larger surface.
Der z. T. hydrophobe Niedrigenergiecharakter des verwendeten Beschichtungsmaterials unterstützt dabei die Wirkungsweise der strukturierten, sich selbst reinigenden Oberfläche hervorragend .The z. T. hydrophobic low-energy character of the coating material used supports the operation of the structured, self-cleaning surface excellent.
Beispiel 2. Vorgehensweise/Ausführungsbeispiele :Example 2. Procedure / working examples:
1) Synthese des Matrixsystems bzw. der Synthesevorstufe A:1) Synthesis of the matrix system or synthesis precursor A:
In ein thermostatisierbares Doppelmantelreaktionsgefäß werden bei Raumtemperatur organische Lösungsmittel, wie z.B. Monoal- kohole (Ethanol, Methanol, Isopropanol, Amylalkohol, Xylol, Toluol) ; Polyalkohole (Ethylenglycol, Butan-1, -diol , Diethy- lenglycol, Polyethylenglycol, Pentaerythrol) oder Ketone (Di- methylketon, 4-Hydroxy-4methyl-2-pentanon) und bevorzugt E- thanol oder Diacetonalkohol, Wasser mit einem basischen Katalysator wie z.B. Amine der allgemeinen Form R-NH2, R2-NH, R3-
N, quarternäre Ammoniumsalze sowie Hydroxide wie z.B. Ethano- lamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Hydraziniumhydroxid, Diisopropylamin, Aminoethylethanolamin, LiOH, NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2 und insbesondere Tetramethylammoniumhydro- xidlδsung vorgelegt und unter schnellem Rühren Silane des Typs R^mSi(OR)4-m m=0-3, R=Alky, Aryl, Amin, Epoxy usw. wie z.B. SiC6H15Cl, SiC3H8Cl2, SiC16H2o02, SiC9H22θ3, SiC4H1203, SiCι3H13Cl, SiC9Hι403 usw. - bevorzugt Tetraethoxysilan) hinzugefügt. Anschließend wird die Lösung mehrere Tage bei 50 °C konditioniert und beim Ausbleiben von Trübungen als Beschich- tungslösung bzw. zur Weiterverarbeitung verwendet.At room temperature, organic solvents such as monoalcohols (ethanol, methanol, isopropanol, amyl alcohol, xylene, toluene) are placed in a thermostatted double-jacket reaction vessel; Polyalcohols (ethylene glycol, butane-1, diol, diethylene glycol, polyethylene glycol, pentaerythrol) or ketones (dimethyl ketone, 4-hydroxy-4methyl-2-pentanone) and preferably ethanol or diacetone alcohol, water with a basic catalyst such as eg amines of the general form R-NH 2 , R 2 -NH, R 3 - N, quaternary ammonium salts and hydroxides such as, for example, ethanol laminate, diethanolamine, triethanolamine, hydrazinium hydroxide, diisopropylamine, aminoethylethanolamine, LiOH, NaOH, KOH, Ba (OH) 2 , Ca (OH) 2 and in particular tetramethylammonium hydroxide solution, and silanes are introduced with rapid stirring of the type R ^ mSi (OR) 4-mm = 0-3, R = alkyl, aryl, amine, epoxy etc. such as SiC 6 H 15 Cl, SiC 3 H 8 Cl 2 , SiC 16 H 2 o0 2 , SiC 9 H 22 θ3, SiC 4 H 12 0 3 , SiCι 3 H 13 Cl, SiC 9 Hι 4 0 3 etc. - preferably tetraethoxysilane) added. The solution is then conditioned at 50 ° C for several days and used as a coating solution or for further processing in the absence of turbidity.
2) Synthese des Matrixsystems bzw. der Synthesevorstufe B:2) Synthesis of the matrix system or synthesis precursor B:
In ein thermostatisierbares Doppelmantelreaktionsgefäß werden 10 Vol-% bis 50 Vol-% Silane des Typs R"mSi(OR)4-m m=0-3, R=Alky, Aryl, Amin, Epoxy usw. wie z.B. SiC6Hι5Cl, SiC3H8Cl2, SiCι6H2o02, SiC9H22θ3/ SiC4Hι203, SiCι3H13Cl, SiC9Hι403 usw. - bevorzugt Tetraethoxysilan) in einem Lösungsmittel wie z.B. Mo- noalkohole (Ethanol, Methanol, Isopropanol, Amylalkohol, Xy- lol, Toluol) ; Polyalkohole (Ethylenglycol, Butan-1, 4-diol, Diethylenglycol , Polyethylenglycol, Pentaerythrol) oder Ketone (Dimethylketon, 4-Hydroxy-4methyl-2-pentanon) und bevorzugt Ethanol oder Diacetonalkohol oder Wasser vorgelegt und auf eine Temperatur von 20°C bis 45°C thermostatiert (bevorzugt 25°C) .10% by volume to 50% by volume of silanes of the type R "mSi (OR) 4 mm = 0-3, R = alkyl, aryl, amine, epoxy, etc., such as SiC 6 Hι 5 Cl, are placed in a thermostatted double-jacket reaction vessel. SiC 3 H 8 Cl 2 , SiCι 6 H 2 o0 2 , SiC 9 H 22 θ 3 / SiC 4 Hι 2 0 3 , SiCι 3 H 13 Cl, SiC 9 Hι 4 0 3 etc. - preferably tetraethoxysilane) in a solvent such as e.g. monoalcohols (ethanol, methanol, isopropanol, amyl alcohol, xylene, toluene); polyalcohols (ethylene glycol, butane-1, 4-diol, diethylene glycol, polyethylene glycol, pentaerythrol) or ketones (dimethyl ketone, 4-hydroxy-4methyl-2 pentanone) and preferably ethanol or diacetone alcohol or water and thermostated to a temperature of 20 ° C to 45 ° C (preferably 25 ° C).
Nach ca. 30 Minuten werden innerhalb von 20-40 Minuten 2 - 20 Vol-% der wässrigen Lösung eines sauren Katalysators vom Typ einer organischen Säure wie z.B. Essigsäure, Ameisensäure, Malonsäure, Äpfelsäure, Bernsteinsäure, Oxalsäure, Glutar- säure, Maleinsäure, Fumarsäure, Toluolsulfonsäure, Trifluo- ressigsäure, Weinsäure, Citronensäure usw. bzw. einer
anorganischen Säure oder sauren Lösung wie z. B. HN03, H2S04, H3P04, HC104, H2C03, NH2S03H, NaHS04, KH2P04 usw. und bevorzugt HCl hinzugefügt und stark verrührt . Innerhalb einer mehrstündigen Vorhydrolyse erfolgt eine definierte Temperaturabsen- kung auf 15°C bis 5°C (bevorzugt 10°C) . Nach einer weiteren Haltezeit von ca. 1 Stunde erfolgt die Zugabe einer zusätzlichen Reaktionsstufe.After about 30 minutes, within 20-40 minutes, 2-20% by volume of the aqueous solution of an acidic catalyst of the organic acid type, such as acetic acid, formic acid, malonic acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid, glutaric acid, maleic acid, fumaric acid , Toluenesulfonic acid, trifluoroacetic acid, tartaric acid, citric acid etc. or one inorganic acid or acidic solution such. B. HN0 3 , H 2 S04, H 3 P0 4 , HC10 4 , H 2 C0 3 , NH 2 S0 3 H, NaHS0 4 , KH 2 P0 4 etc. and preferably HCl added and stirred vigorously. A defined reduction in temperature to 15 ° C. to 5 ° C. (preferably 10 ° C.) takes place within a pre-hydrolysis lasting several hours. After a further holding time of approx. 1 hour, an additional reaction step is added.
3) Kombinierte und/oder beschleunigte Synthese des Matrixsys- tems bzw. der Synthesevorstufe:3) Combined and / or accelerated synthesis of the matrix system or the preliminary synthesis stage:
In einer veränderten Variante ist neben der Mischung der in 1) und 2) beschriebenen Matrixsysteme und Synthesevorstufen auch eine kombinierte Synthese der in 1) und 2) beschriebenen Matrixsysteme und Synthesevorstufen durch die Kombination beider Prozesse in einem Reaktionsansatz möglich. Dabei werden durch' reaktionsgesteuerte Zudosierung der Reaktanden, sowie Variation der Versuchsbedingungen und Einstellung der Reaktionskinetiken, Folgen von Teilreaktionen mit entsprechen- den Teilumsätzen am Gesamtumsatz realisiert und maßgeschneiderte Mischsysteme aufgebaut.In a modified variant, in addition to the mixture of the matrix systems and synthesis precursors described in 1) and 2), a combined synthesis of the matrix systems and synthesis precursors described in 1) and 2) is also possible by combining both processes in one reaction batch. Through ' reaction-controlled metering of the reactants, as well as variation of the test conditions and adjustment of the reaction kinetics, the consequences of partial reactions with corresponding partial sales of the total sales are realized and customized mixing systems are set up.
Eine Verkürzung der Synthesezeit wird durch die Zudosierung von 2-10% einer 10-40 Ma-%igen Metalloxidsolen, insbesondere modifizierte Kieselsole oder/und wässrige saure oder alkalische Metalloxidsole aus der Elektrolyse von wässrigen Metall- salzen möglich.The synthesis time can be shortened by metering in 2-10% of a 10-40% by mass metal oxide sol, in particular modified silica sols and / or aqueous acidic or alkaline metal oxide sols from the electrolysis of aqueous metal salts.
4) Herstellung der zusätzlichen Synthesestufe4) Preparation of the additional synthesis step
In einem zusätzlichen Syntheseschritt wird durch Reaktion, z.B. von DiSilanolIsobutyl-POSS mit einem geeigneten Fluoral-
kylsilan, eine fluorhaltige POSS-Vorstufe gebildet. Diese e- xistiert in einem Überschuss des Fluoralkylsilans und ist in der Lage, sich an den OH-Gruppen des silikatischen Matrixsystems anzukoppeln.In an additional synthesis step, a reaction, for example of diSilanolisobutyl-POSS, with a suitable fluorine kylsilan, a fluorine-containing POSS precursor. This exists in an excess of the fluoroalkylsilane and is able to couple to the OH groups of the silicate matrix system.
Zusätzlich kann diese Reaktionsmischung durch die Zugabe von reaktionsfähigen Polyglycerinen ergänzt werden.In addition, this reaction mixture can be supplemented by adding reactive polyglycerols.
5) Einführung der zusätzlichen Synthesestufe in das Matrixsystem5) Introduction of the additional synthesis step in the matrix system
Innerhalb von 10 - 30 Minuten erfolgt die Zudosierung von 0,1 - 1 Vol-% der zusätzlichen Synthesestufe zum Vorhydrolysat des Matrixsystems .0.1 - 1% by volume of the additional synthesis step to the pre-hydrolyzate of the matrix system is added within 10 to 30 minutes.
Dadurch steigt die Temperatur im Reaktionsgefäß sehr stark an und muss innerhalb von ca. 60 Minuten auf 5-15°C zurückgekühlt werden.As a result, the temperature in the reaction vessel rises sharply and must be cooled back to 5-15 ° C within approx. 60 minutes.
Nach einer Ruhephase von 30 Minuten erfolgt die Zudosierung von ca. 1-5 % einer sauren wässrigen Lösung mit einem pH von 2-6 (bevorzugt 0,01n HCl mit pH=2) innerhalb von 20 - 60 Se- künden.After a rest phase of 30 minutes, about 1-5% of an acidic aqueous solution with a pH of 2-6 (preferably 0.01N HCl with pH = 2) is metered in within 20-60 seconds.
Nach Anhebung der Temperatur wird die Lösung bei RT 1 Tag lang gerührt und ist danach gebrauchsfertig.After raising the temperature, the solution is stirred at RT for 1 day and is then ready for use.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungssysteme können sowohl als wasserbasierende Systeme (nach Ersatz des Alkohols durch Wasser - ergibt ein transparentes, stabiles Beschichtungssystem mit guter Topfzeit) bzw. als alkoholische Beschichtungssysteme (nach Entfernung des Wassers z.B. mittels Molsiebe bzw. über „Eindampfen" und „Verdünnen") verwendet werden. Das alkoholische Beschichtungssystem ist über einen Zeitraum von mehreren Monaten verwendbar, bevor es zu einem klaren Gel umgewände11 wird.
3. Beispiele für Beschichtungen:The coating systems according to the invention can be used both as water-based systems (after replacing the alcohol with water - results in a transparent, stable coating system with good pot life) or as alcoholic coating systems (after removal of the water, for example by means of molecular sieves or via “evaporation” and “dilution”) be used. The alcoholic coating system can be used for several months before it turns into a clear gel11. 3. Examples of coatings:
a) Eine mittels eines Spincoaters beschichtete Glasscheibe (oder Email) wird anschließend im Trockenschrank bei einer Temperatur von ca. 240°C mehrere Stunden ausgehärtet.a) A glass pane (or enamel) coated with a spin coater is then cured for several hours in a drying cabinet at a temperature of approx. 240 ° C.
Der Randwinkel gegen Wasser wird mit 110° bestimmt. Auch nach einer mechanischen Belastung von 1000 Zyklen Tabe Abraser (Rolle F10) ist der gemessene Streulichtanteil der Beschichtung unter 2 % . Selbst nach 300 Zyklen Taber beträgt der Randwinkel der Beschichtung noch 92°.The contact angle against water is determined to be 110 °. Even after a mechanical load of 1000 cycles of Tabe Abraser (roll F10), the measured stray light content of the coating is below 2%. Even after 300 cycles of Taber, the contact angle of the coating is still 92 °.
Nach einer Temperaturbelastung von 3 Tagen bei 400 °C beträgt der Randwinkel gegen Wasser immer noch 87°. Die chemische Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen sowie die hydrolytische Beständigkeit der Beschichtung ist sehr gut.After a temperature load of 3 days at 400 ° C, the contact angle against water is still 87 °. The chemical resistance to acids and alkalis as well as the hydrolytic resistance of the coating is very good.
Bei Glas, Email und Keramik kann die Haltbarkeit der Beschichtung durch vorheriges Polieren des Substrates mit Cero- xid und Einsatz eines heißen alkalischen Reinigers zur OH- Gruppen-Bildung an der Substratoberfläche noch weiter verbessert werden.In the case of glass, enamel and ceramics, the durability of the coating can be further improved by previously polishing the substrate with cerium oxide and using a hot alkaline cleaner to form OH groups on the substrate surface.
b) Durch Zugabe von Polyglycerinen bei der Synthese wird die Elastizität des Schichtsystems wesentlich verbessert - das Beschichtungsmaterial ist dann für flexible Substrate (Stoff,b) The addition of polyglycerols in the synthesis significantly improves the elasticity of the layer system - the coating material is then suitable for flexible substrates (fabric,
Papier usw.) besser geeignet.Paper etc.) more suitable.
Ein Leinengewebe wird mittels Rakel beschichtet und bei ca.A linen fabric is coated with a squeegee and at approx.
110 °C getrocknet.
Der Randwinkel gegen Wasser wird mit ca. 152° bestimmt - selbst kleine Wassertropfen fallen durch ihr geringes Eigengewicht ab.Dried at 110 ° C. The contact angle against water is determined at approx. 152 ° - even small drops of water fall off due to their low weight.
Dieser Effekt ist auch nach mehreren Vollwäschen noch vorhan- den.This effect is still present after several full washes.
c) Nichtsilikatische Plasmasprayschichten (oxidische, nitridische, carbidische und silicidische Coatings) können auf- grund ihrer einstellbaren Porosität direkt beschichtet werden bzw. nach Aufbringen eines dünnen Si02-Films durch Silanisie- ren bzw. durch thermische Spray-Pyrolyse von Silanen (Silico- ta-Verfahren) , eventuell mit anschließender alkalischer Aktivierung beschichtungsfähig gemacht werden. So wurde ein mittels eines Spincoaters beschichtete WCCrCNi- Hardcoating mit eingestellter Porosität anschließend im Trockenschrank bei einer Temperatur von ca. 240°C mehrere Stunden ausgehärtet . Der Randwinkel gegen Wasser wurde mit 108° bestimmt.c) Non-silicatic plasma spray layers (oxidic, nitridic, carbidic and silicidic coatings) can be coated directly due to their adjustable porosity or after application of a thin Si0 2 film by silanization or by thermal spray pyrolysis of silanes (silico- ta process), possibly made coatable with subsequent alkaline activation. For example, a WCCrCNi hard coating coated with a spin coater with adjusted porosity was then cured for several hours in a drying cabinet at a temperature of approx. 240 ° C. The contact angle against water was determined to be 108 °.
d) Organische Polymeroberflächen (z.B. Kunstoffe, Lacke usw.) können durch Aufbringen eines dünnen Si02-Films durch Silani- sieren bzw. durch thermische Spray-Pyrolyse von Silanen (Si- licota-Verfahren) , eventuell mit anschließender alkalischer Aktivierung beschichtungsfähig gemacht werden. Eine wie oben beschrieben vorbehandelte lackierte Aluminiumfelge für den Automobilbereich wurde mit der Beschichtungslδ- sung behandelt und anschließend thermisch konditioniert. Der Randwinkel der sehr gut haftenden Beschichtung wurde mit 105 ° gegen Wasser bestimmt.
Tabelle 1: Einfluss von Additiven auf die thermische Stabilität der Funktlonsbeschichtungd) Organic polymer surfaces (eg plastics, paints, etc.) can be made coatable by applying a thin SiO 2 film by silanizing or by thermal spray pyrolysis of silanes (silicicot process), possibly with subsequent alkaline activation. A coated aluminum rim pretreated as described above for the automotive sector was treated with the coating solution and then thermally conditioned. The contact angle of the very well adhering coating was determined to be 105 ° against water. Table 1: Influence of additives on the thermal stability of the functional coating
Tabelle 2 : Vergleich der Elementverteilung von Substrat und Beschichtung Table 2: Comparison of the element distribution of substrate and coating
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Funktionsmaterials für Niedrigenergiebeschichtungen mit folgenden Schritten a) Vorlegen einer Mischung aus1. Process for producing a functional material for low-energy coatings with the following steps a) presenting a mixture of
• Wasser,• Water,
• Lösungsmittel, ausgewählt aus Monoalkoholen, Po- lyalkoholen oder Ketonen, und • einem pH-Katalysator, ausgewählt aus Aminen, Ammonium-salzen und Metall-Hydroxiden• Solvent selected from monoalcohols, polyalcohols or ketones, and • a pH catalyst selected from amines, ammonium salts and metal hydroxides
• einem pH-Katalysator, ausgewählt aus organischen Carbonsäuren, anorg. Mineralsäuren und sauren Lösungen von Metallsalzen.• a pH catalyst selected from organic carboxylic acids, inorganic. Mineral acids and acidic solutions of metal salts.
b) Zufügen und Verrühren von Silanen der allgemeinen Formel R'mSi(0R)4m, mit m= 0-3, R ausgewählt aus Alkyl, Aryl, Amin, Epoxy, gegebenenfalls substituiert.b) adding and stirring silanes of the general formula R' m Si(0R) 4 m, with m = 0-3, R selected from alkyl, aryl, amine, epoxy, optionally substituted.
2. Verfahren zur Herstellung eines Funktionsmaterials für Niedrigenergiebeschichtungen mit folgenden Schritten: a) Vorlegen einer Mischung aus2. Process for producing a functional material for low-energy coatings with the following steps: a) Presenting a mixture of
• Silanen der allgemeinen Formel R'mSi(OR)4m, mit m= 0-3, R ausgewählt aus Alkyl, Aryl, Amin, E- poxy, gegebenenfalls substituiert• Silanes of the general formula R' m Si(OR) 4 m, with m = 0-3, R selected from alkyl, aryl, amine, epoxy, optionally substituted
• einem Lösungsmittel, ausgewählt aus Monoalkoholen, Polyalkoholen oder Ketonen, b) Zufügen und Verrühren eines pH-Katalysators, aus- gewählt aus Aminen, Ammonium-salzen und Metall- Hydroxiden, in wässriger Lösung. c) Zufügen und Verrühren eines pH-Katalysators, ausgewählt aus einem pH-Katalysator, ausgewählt aus
organischen Carbonsäuren, anorg. Mineralsäuren und sauren Lösungen von Metallsalzen.• a solvent selected from monoalcohols, polyalcohols or ketones, b) adding and stirring a pH catalyst selected from amines, ammonium salts and metal hydroxides in an aqueous solution. c) adding and stirring a pH catalyst selected from a pH catalyst selected from organic carboxylic acids, inorg. Mineral acids and acidic solutions of metal salts.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass 2-10% eines 10-40-%igen Metalloxidsoles zugefügt werden.3. The method according to claim 2, so that 2-10% of a 10-40% metal oxide sol is added.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schritt a) und/oder der Beginn des Schrittes b) bei einer Temperatur zwischen 20° und 40°C, vorzugsweise 25°C, stattfindet.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that step a) and / or the beginning of step b) takes place at a temperature between 20 ° and 40 ° C, preferably 25 ° C.
5. Verfahren gemäß Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schritt b) nach ca. 30 Minuten erfolgt und/oder die Zugabe nach Schritt b) innerhalb von 20- 40 Minuten erfolgt und/oder die wässrige Lösung in Schritt b) 10-30%ig ist.5. The method according to claim 2, characterized in that step b) takes place after approx. 30 minutes and/or the addition after step b) takes place within 20-40 minutes and/or the aqueous solution in step b) is 10-30%. ig is.
6. Verfahren gemäß Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Reaktion im Anschluss an Zugabe und Verrüh- ren nach Schritt b) mehrere Stunden dauert und/oder die Temperatur auf 15 bis 5°C gesenkt wird.6. The method according to claim 2, so that the reaction after addition and stirring after step b) takes several hours and / or the temperature is reduced to 15 to 5 ° C.
7. Verfahren gemäß Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n- z e i c h n e t, dass die in Schritt a) vorgelegte Lösung 10- 50%-ig ist .
7. The method according to claim 2, characterized in that the solution presented in step a) is 10-50%.
8. . Verfahren gemäß Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die in Schritt a) zugegebene wassrige Lösung einen pH-Wert von 8 bis 11 aufweist.8th. . Method according to claim 2, characterized in that the aqueous solution added in step a) has a pH of 8 to 11.
9. Verfahren gemäß einem der Verfahren 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Lösungsmittel Alkohole wie Ethanol, Methanol, Isopropanol, Amylalkohol, Xylol, Toluol, Ethy- lenglycol, Butan-l-4-diol , Diethylenglycol, Polyethylenglycol, Pentaerythrol oder Diacetonalkohol, oder Ketone, wie Dimethylketon oder 4-Hydroxy-4-methyl-2- pentanon, vorzugsweise Diacetonalkohol oder Ethanol, eingesetzt werden.9. Method according to one of methods 1 to 8, characterized in that alcohols such as ethanol, methanol, isopropanol, amyl alcohol, xylene, toluene, ethylene glycol, butane-1-4-diol, diethylene glycol, polyethylene glycol, pentaerythrol or diacetone alcohol are used as solvents. or ketones, such as dimethyl ketone or 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, preferably diacetone alcohol or ethanol, can be used.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das verwendete Silan ausgewählt ist aus SiCgHisCl, S1C3H8CI2 , S1C1SH20O2 , SιC9H22θ3, S1C4H12O3, SiC13H13Cl, SiC9Hι403, CF3CH2CH2Si (Me) 3, CF3CH2CH2SiCl3,10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the silane used is selected from SiCgHisCl, S1C 3 H 8 CI 2 , S1C 1S H 20 O2, SιC 9 H 22 θ 3 , S1C 4 H 12 O 3 , SiC 13 H 13 Cl, SiC 9 Hι 4 0 3 , CF 3 CH 2 CH 2 Si (Me) 3 , CF 3 CH 2 CH 2 SiCl 3 ,
CF3 (CF ) 5CH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) 5CH2CH2Si (OMe) 3, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) 7CH2CH2Si (OMe) 3, CF3(CF2)7CH2CH2SiMeCl2, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiMe (OME) 2 oder Tetraethoxysilan (TEOS) .CF 3 (CF ) 5 CH 2 CH 2 SiCl 3 , CF 3 (CF 2 ) 5 CH 2 CH 2 Si (OMe) 3, CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 SiCl 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 Si (OMe) 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 SiMeCl 2 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 SiMe (OME) 2 or tetraethoxysilane (TEOS).
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der pH-Katalysator ausgewählt ist aus Aminen, wie NH3 , primären Aminen, sekundären Aminen und ter- tiären Aminen, Ammonium-salzen, wie quarternären Ammoniumsalzen, und Metall-Hydroxiden, vorzugsweise E- thanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Hydrazini- umhydrazid, Tetramethylammoniumhydroxid, Diisopropy-
lamin, Aminoethylethanolamin, LiOH, NaOH, KOH, Ba(OH)2 oder Ca(OH)2, insbesondere Tetra- methylammoniumhydroxid.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the pH catalyst is selected from amines, such as NH3, primary amines, secondary amines and tertiary amines, ammonium salts, such as quaternary ammonium salts, and metal hydroxides, preferably ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, hydrazinium hydrazide, tetramethylammonium hydroxide, diisopropyl lamine, aminoethylethanolamine, LiOH, NaOH, KOH, Ba(OH)2 or Ca(OH)2, especially tetramethylammonium hydroxide.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der pH-Katalysator ausgewählt ist als wassrige Lösung eines sauren Katalysators vom Typ einer organischen Säure wie z.B. Essigsäure, Ameisensäure, Ma- lonsäure, Äpfelsäure, Bernsteinsäure, Oxalsäure,12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the pH catalyst is selected as an aqueous solution of an acidic catalyst of the type of an organic acid such as acetic acid, formic acid, malonic acid, malic acid, succinic acid, oxalic acid,
Glutarsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Toluolsulfon- säure, Trifluoressigsäure, Weinsäure, Citronensäure usw., bzw. einer anorganischen Säure oder sauren Lösung eines Salzes, wie z. B. HN03 , H2S04, H3P04, HC104, H2C03, NH2S03H, NaHS04 , KH2P04 usw. und bevorzugt HC1.Glutaric acid, maleic acid, fumaric acid, toluenesulfonic acid, trifluoroacetic acid, tartaric acid, citric acid, etc., or an inorganic acid or acidic solution of a salt, such as. B. HN03, H2S04, H3P04, HC104, H2C03, NH2S03H, NaHS04, KH2P04 etc. and preferably HC1.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nach Abschluss der Reaktion nach dem Schritt b) in einem Schritt c) weitere Verbindungen zugesetzt werden.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that after the reaction after step b) has been completed, further compounds are added in a step c).
14. Verfahren gemäß Anspruch 12 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Schritt c 10 bis 30 Minuten dauert und/oder dass die Menge an weiterer Verbindung 0,1 bis 1 Vol-% beträgt, und/oder dass nach Abschluss der Zugabe von Schritt c) die Temperatur innerhalb von ca. 60 Minu- ten auf 5-15°C gesenkt wird.
14. The method according to claim 12, characterized in that step c lasts 10 to 30 minutes and / or that the amount of further compound is 0.1 to 1% by volume, and / or that after completion of the addition of step c). The temperature is reduced to 5-15°C within approx. 60 minutes.
15. Verfahren nach einem der Verfahren 12 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , dass 1-5% saurer wässriger Lösung gegebenenfalls innerhalb von 20-60 Sekunden zudosiert werden, und/oder abschließend bei Raumtemperatur 1 Tag gerührt wird.15. Process according to one of processes 12 or 14, characterized in that 1-5% acidic aqueous solution is metered in, if necessary within 20-60 seconds, and / or finally stirred at room temperature for 1 day.
16. Verfahren nach einem der Verfahren 12 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die zugesetzte Verbindung ausgewählt ist aus:16. Process according to one of processes 12 to 15, characterized in that the added compound is selected from:
Polyclycerinen, vorzugsweise mit einer Molmasse von 2000g/Mol; Fluoralkylsilanen (FAS), vorzugsweise CF3CH2CH2Si (Me)3, CF3CH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) sCH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) 5CH2CH2Si (OMe) 3, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiCl3, CF3(CF2)7CH2CH2Si(OMe)3, CF3 (CF2) CH2CH2SiMeCl2,Polyclycerols, preferably with a molecular weight of 2000g/mol; Fluoroalkylsilanes (FAS), preferably CF 3 CH 2 CH 2 Si (Me) 3 , CF 3 CH 2 CH 2 SiCl 3 , CF 3 (CF 2 ) s CH 2 CH 2 SiCl 3 , CF 3 (CF 2 ) 5 CH 2 CH 2 Si (OMe) 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 SiCl3, CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 Si(OMe) 3 , CF 3 (CF 2 ) CH 2 CH 2 SiMeCl 2 ,
CF3 (CF2) 7CH2CH2SiMe (OME) 2 ; Polyoctahedral Oligomeric SilSesquioxan (POSS) , wie Disilanoisobutyl-POSS oder Isooctyl-POSS; einem Reaktionsprodukt aus POSS und FAS, gegebenenfalls mit Polyclycerinen; Trisfluo- ro (3) Cyclopentyl-POSS; nanoskaligen Partikeln oder nanoskaligen, linearen Polymeren; Ti02 oder Zr02; o- der einer Mischung aus 2 oder mehreren der vorgenannten Verbindungen.CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 SiMe (OME) 2 ; Polyoctahedral Oligomeric SilSesquioxane (POSS), such as disilanoisobutyl-POSS or isooctyl-POSS; a reaction product from POSS and FAS, optionally with polyglycerols; Trisfluoro (3) Cyclopentyl-POSS; nanoscale particles or nanoscale, linear polymers; Ti0 2 or Zr0 2 ; or a mixture of 2 or more of the aforementioned compounds.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 16 d.g., dass eine reaktionsgesteuerte Zudosierung von Reaktanden erfolgt .17. The method according to one or more of claims 1 - 16 d.g., that a reaction-controlled addition of reactants takes place.
18. Funktionsmaterial für Niedrigenergiebeschichtungen, herstellbar durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16.
18. Functional material for low-energy coatings, producible by a method according to one of claims 1 to 16.
9. Funktionsmaterial für Niedrigenergiebeschichtungen, herstellbar durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.9. Functional material for low-energy coatings, producible by a method according to one of claims 1 to 11.
20. Funktionsmaterial für Niedrigenergiebeschichtungen, herstellbar durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16.20. Functional material for low-energy coatings, producible by a method according to one of claims 12 to 16.
21. Funktionsmaterial gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Lösungsmittel durch Wasser ersetzt wurde, oder dass das Wasser entfernt wurde.21. Functional material according to one of claims 17 to 19, characterized in that the solvent was replaced by water or that the water was removed.
22. Verfahren zur Beschichtung eines Gegenstandes, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Funktionsmaterial gemäß Anspruch 17 aufgebracht und anschließend thermisch gehärtet wird, entweder22. Method for coating an object, so that a functional material according to claim 17 is applied and then thermally hardened, either
a) ohne Vorbehandlung, vorzugsweise mechanisch auf den Gegenstand, b) nach einer Vorbehandlung, vorzugsweise Reinigen, Polieren, Silanisieren oder Silicota-Verfahren, vorzugsweise mechanisch.a) without pretreatment, preferably mechanically on the object, b) after pretreatment, preferably cleaning, polishing, silanization or silicota processes, preferably mechanically.
23. Verfahren zur Beschichtung eines Gegenstandes d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Funktionsmaterial gemäß Anspruch 18 entweder23. Method for coating an object that the functional material according to claim 18 is either
a) ohne Vorbehandlung, vorzugsweise mechanisch, oder
b) nach einer Vorbehandlung, vorzugsweise Reinigen, Polieren, Silanisieren oder Silicota-Verfahren, vorzugsweise mechanisch, auf den Gegenstand aufgebracht wir, und danna) without pretreatment, preferably mechanically, or b) after a pretreatment, preferably cleaning, polishing, silanization or silicota process, preferably mechanically, applied to the object, and then
c) und dann ein weiteres Funktionsmaterial gemäß Anspruch 19 aufgebracht und anschließend thermisch oder durch Strahlung gehärtet wird.c) and then a further functional material according to claim 19 is applied and then hardened thermally or by radiation.
24. Gegenstand, beschichtet mit einem Funktionsmaterial gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20.24. Object coated with a functional material according to one of claims 17 to 20.
25. Gegenstand, beschichtet nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 oder 22.25. Object coated by a method according to one of claims 21 or 22.
26 . Gegenstand, gemäß einem der Ansprüche 23 oder 24 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass er aus Glas, Email, Metall Keramik, Kunststoff, Lack, Papier oder Stoff besteht.26. Object, according to one of claims 23 or 24, characterized in that it consists of glass, enamel, metal, ceramic, plastic, varnish, paper or fabric.
27. Verwendung eines Funktionsmaterials gemäß einem der27. Use of a functional material according to one of the
Ansprüche 17 bis 20 zur Beschichtung eines Gegenstandes .Claims 17 to 20 for coating an object.
28. Funktionsschicht aus Sol-Gel-Material, bestehend aus a) einer Matrix aus Silanen, gegebenenfalls verknüpft über organische Bindungen und/oder gegebenenfalls mit Ti02 oder Zr02 gemischt; b) Füllstoff ausgewählt aus oxidischen Nanopartikeln, nanoskaligen Partikeln oder nanoskaligen linearen Polymeren; gegebenenfalls c)28. Functional layer made of sol-gel material, consisting of a) a matrix of silanes, optionally linked via organic bonds and/or optionally mixed with Ti0 2 or Zr0 2 ; b) filler selected from oxidic nanoparticles, nanoscale particles or nanoscale linear polymers; if applicable c)
Tensiden, in der Matrix beweglich und/oder an den Füllstoff gebunden.
Surfactants, mobile in the matrix and/or bound to the filler.
29. Funktionsschicht aus Sol-Gel-Material, enthaltend a) eine Matrix aus Silanen, gegebenenfalls verknüpft ü- ber organische Bindungen und/oder gegebenenfalls mit Ti02 oder Zr02 gemischt; b) Füllstoff ausgewählt aus oxidischen Nanopartikeln, nanoskaligen Partikeln oder nanoskaligen linearen Polymeren; gegebenenfalls c) Tensiden, in der Matrix beweglich und/oder an den Füllstoff gebunden.29. Functional layer made of sol-gel material, containing a) a matrix of silanes, optionally linked via organic bonds and/or optionally mixed with TiO 2 or ZrO 2 ; b) filler selected from oxidic nanoparticles, nanoscale particles or nanoscale linear polymers; optionally c) surfactants, mobile in the matrix and/or bound to the filler.
30. Funktionsschicht aus Sol-Gel-Material, bestehend aus a) einer Matrix aus Silanen, gegebenenfalls mit Ti02 oder Zr02 gemischt; b) Oxidpartikeln, ausgewählt aus oxidischen Nanopartikeln, nanoskaligen Partikeln oder nanoskaligen linearen Polymeren, vorzugsweise hydro- phob modifiziert, insbesondere mit POSS; sowie gegebenenfalls c) Polyglycerinen.30. Functional layer made of sol-gel material, consisting of a) a matrix of silanes, optionally mixed with TiO2 or ZrO2; b) oxide particles, selected from oxidic nanoparticles, nanoscale particles or nanoscale linear polymers, preferably hydrophobically modified, in particular with POSS; and optionally c) polyglycerols.
31. FunktionsSchicht aus Sol-Gel-Material, enthaltend a) eine Matrix aus Silanen, gegebenenfalls mit Ti02 oder Zr02 gemischt; b) Oxidpartikel, ausgewählt aus oxidischen Nanopartikeln, nanoskaligen Partikeln oder nanoskaligen linearen Polymeren, vorzugsweise hydrophob modifiziert, insbesondere mit POSS; sowie gegebenenfalls c) Polyglycerine .31. Functional layer made of sol-gel material, containing a) a matrix of silanes, optionally mixed with TiO2 or ZrO2; b) oxide particles, selected from oxidic nanoparticles, nanoscale particles or nanoscale linear polymers, preferably hydrophobically modified, in particular with POSS; and optionally c) polyglycerols.
32. Funktionsschicht gemäß einem der Ansprüche 27 bis 30, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Silan ausgewählt ist aus SiCsH15Cl, S1C3H8CI2 , S1C16H20O2 , SιC9H2203, SιC4H 03, SiCi3Hχ3Cl, SiC9H1403, CF3CH2CH2Si(Me)3, CF3CH2CH2SiCl3,32. Functional layer according to one of claims 27 to 30, characterized in that the silane is selected from SiC s H 15 Cl, S1C3H8CI2, S1C 16 H 20 O 2 , SιC 9 H 22 0 3 , SιC 4 H 0 3 , SiCi 3 Hχ 3 Cl, SiC 9 H 14 0 3 , CF 3 CH 2 CH 2 Si(Me) 3 , CF 3 CH 2 CH 2 SiCl 3 ,
CF3 (CF2) 5CH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) 5CH2CH2Si (OMe) 3, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) 7CH2CH2Si (OMe) 3,
CF3(CF2)7CH2CH2SiMeCl2, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiMe (OME) 2 oder Tetraethoxysilan (TEOS) .CF 3 (CF 2 ) 5CH 2 CH 2 SiCl3, CF 3 (CF 2 ) 5 CH 2 CH 2 Si (OMe) 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 SiCl 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 Si (OMe) 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 SiMeCl 2 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 SiMe (OME) 2 or tetraethoxysilane (TEOS).
33. Funktionsschicht nach einem der Ansprüche 27 bis 31, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine enthaltene Verbindung ausgewählt ist aus:33. Functional layer according to one of claims 27 to 31, so that a compound contained is selected from:
Polyclycerinen, vorzugsweise mit einer Molmasse von 2000g/Mol; Fluoralkylsilanen (FAS) , vorzugsweise CF3CH2CH2Si(Me)3, CF3CH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) sCH2CH2SiCl3,Polyclycerols, preferably with a molecular weight of 2000g/mol; Fluoroalkylsilanes (FAS), preferably CF 3 CH 2 CH 2 Si(Me)3, CF3CH 2 CH 2 SiCl3, CF 3 (CF 2 ) s CH 2 CH 2 SiCl 3 ,
CF3 (CF2) 5CH2CH2Si (OMe) 3, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiCl3, CF3 (CF2) 7CH2CH2Si (OMe) 3, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiMeCl2, CF3 (CF2) 7CH2CH2SiMe (OME)2; Polyoctahedral Oligomeric SilSesquioxan (POSS) , wie Disilanoisobutyl-POSS oder Isooctyl-POSS; einem Reaktionsprodukt aus POSS undCF 3 (CF 2 ) 5 CH 2 CH 2 Si (OMe) 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 SiCl 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 Si (OMe) 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 SiMeCl 2 , CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 SiMe (OME) 2 ; Polyoctahedral Oligomeric SilSesquioxane (POSS), such as disilanoisobutyl-POSS or isooctyl-POSS; a reaction product from POSS and
FAS, gegebenenfalls mit Polyclycerinen; Trisfluo- ro (3) Cyclopentyl-POSS; nanoskaligen Partikeln oder nanoskaligen, linearen Polymeren; Ti0 oder Zr0 ; o- der einer Mischung aus 2 oder mehreren der vorgenann- ten Verbindungen.FAS, optionally with polyglycerols; Trisfluoro (3) Cyclopentyl-POSS; nanoscale particles or nanoscale, linear polymers; Ti0 or Zr0 ; or a mixture of 2 or more of the aforementioned compounds.
34. Gegenstand beschichtet mit einer Funktionsschicht gemäß einem der Ansprüche 27 bis 30.34. Object coated with a functional layer according to one of claims 27 to 30.
35. Gegenstand gemäß Anspruch 30, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass er aus Glas, Email, Metall, Keramik, Kunstoff, Lack, Papier oder Stoff besteht.
35. Object according to claim 30, characterized in that it consists of glass, enamel, metal, ceramic, plastic, varnish, paper or fabric.
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