KR100209838B1 - 자체반발성 발수성 표면 처리 - Google Patents

자체반발성 발수성 표면 처리 Download PDF

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파블릭크 헬렌 에이
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Abstract

본 발명은 내구적 비습윤 표면을 갖는 유리, 플라스틱, 금속, 무기 중합체로 코팅된 기재 또는 무기 코팅된 기재와 같은 기재를 제공하는 조성물 및 방법에 관한 것이다. 조성물은 일반식 RmR′nSiX4-m-n(여기서, R은 퍼플루오로알킬알킬 라디칼이고, R′는 알킬 또는 비닐 라디칼이고, m과 n의 합은 3이하이고, X는 할로겐, 알콕시 또는 아실옥시 라디칼로부터 선택된다.)을 갖는 화합물로부터 선택되는 퍼플루오로알킬알킬 실란을 포함한다. 퍼플루오로알킬알킬 실란은 알칸, 알켄, 방향족 탄화수소, 에테르, 케톤 또는 할로겐화 탄화수소와 같은 용매 중에서 표면을 초기에 적시는 조성물을 함께 형성한다. 퍼플루오로알킬알킬 실란이 표면과 반응하면, 용매의 표면 장력과 처리된 표면의 자유에너지의 차이로 말미암아 나머지 조성물이 퍼플루오로알킬알킬 실란으로 처리된 표면에 의해 반발되므로 처리된 표면으로부터 나머지 조성물을 쉽게 제거할 수 있다.

Description

자체 반발성 발수성 표면 처리
제1도는 물방울의 접촉 각도를 다양한 표면 자유에너지(dynes/cm)를 갖는 기재에서의 용매 표면 장력(dynes/cm)에 대한 함수로서 나타낸 것이다.
제2도는 물방울의 접촉 각도를 표면 장력이 dynes/cm로서 측정된 다양한 유체의 표면 자유에너지(dynes/cm)에 대한 함수로서 나타낸 것이다.
본 발명은 일반적으로 표면 처리 분야, 더욱 구체적으로는 다양한 기재상에서 발수성 표면을 형성시키는 분야, 보다 더 구체적으로는 제거해야 하는 과량의 물질을 도포시키지 않고도 발수성 표면을 형성시키는 분야에 관한 것이다.
암스트롱(Armstrong)의 미합중국 특허 제4,724,022호는 유리 표면을 (헵타데카플루오로-1,1,2,2,-테트라하이드로데실)-1-트리클로로실란으로 처리함으로써 깨짐-방지창 조립품의 제조에 유용한 유리 이형표면을 제조하는 개선된 방법을 개시한다.
요네다(Yoneda) 등의 유럽 특허 출원 제92107814.3호(공개 제0 513 690 A2호)는 물에 대해 70°이상의 접촉 각도를 갖는 표면을 형성시키는 화합물로 처리하여 수득한 제1외층 및 이소시아네이트 실란 화합물 및 가수분해 가능한 실란 화합물로부터 선택된 하나이상의 반응성 실란 화합물로 처리하여 수득한 제2하층의 2개 이상의 표면 처리된 층을 갖는 표면-처리된 기재를 기술한다.
프란쯔(Franz)등의 미합중국 특허 제4,983,459호 및 제4,997,684호는 유리를 퍼플루오로알킬알킬 실란 및 플루오르화 올레핀 텔로머로 처리함으로써 내구적 방수성 표면을 제공하는 방법 및 제품을 기술한다.
프란쯔 등의 미합중국 특허 제5,308,705호는 유리 이외의 기재를 퍼플루오로알킬알킬 실란 및 플루오르화 올레핀 텔로머로 처리함으로써 방수성 표면 특성을 제공함을 기술한다.
굿윈(Goodwin)의 미합중국 특허 제5,328,768호는 표면의 1차로 실리카 하도제층으로 처리되고 2차로는 퍼플루오로알킬알킬 실란으로 처리된 유리 기재를 개시한다.
버퀴어(Berquier)의 미합중국 특허 제5,368,892호는 소수성, 소유성, 자외선 차단층을 포함하는 방수성 유리 시이트 및 유리를 세정하고, -10℃ 내지 25℃의 온도에서 5분 이상동안 비극성 용매 시스템중 플루오르화 유기실란을 함유하는 용액과 유리를 접촉시키고, 이를 헹구어냄을 포함하는 상기 시이트의 제조 방법을 기술한다.
본 발명은 고 발수성 및 고 윤활성을 갖는 기재 표면을 제공한다. 기재 표면의 내구적 발수성 및 먼지 반발성은 퍼플루오로알킬알킬 실란 화합물과 용매를 포함하는 조성물을 기재 표면에 도포시킴으로써 제공되는데, 상기 조성물은 표면 처리가 자체반발성(autophobic)으로 되게 한다. 말하자면, 상기 조성물이 먼저 기재 표면을 적시며, 기재 표면이 퍼플루오로알킬알킬 실란으로 처리됨에 따라 조성물이 처리된 기재 표면에 의해 반발된다. 조성물은 퍼플루오로알킬알킬 실란을 위한 하나이상의 용매를 포함한다. 조성물은 퍼플루오로알킬알킬 실란을 도포시켰을 때 용매가 완전히 증발되는 것을 방지하기에 충분히 높은 비등점을 갖고, 퍼플루오로알킬알킬 실란으로 처리된 표면의 표면 자유에너지보다 5 dynes/cm이상 더 큰 표면 장력을 갖는 하나이상의 용매를 포함한다. 조성물은 단일 용매 또는 용매의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 퍼플루오로알킬알킬 실란 및 용매를 포함하는 조성물을 기재 표면에 도포시켜 표면 처리된 제품을 제조한다. 퍼플루오로알킬알킬 실란 및 용매의 조성물은 바람직하게는 퍼플루오로알킬알킬 실란을 위한 용매중 현탁액 또는 용액으로서 바람직하게 사용된다. 본 발명의 바람직한 용액을 침지, 흘림, 와이핑(wiping)또는 본사와 같은 임의의 통상적인 방법에 의해 기재 표면에 도포시킨다. 처리된 표면이 잔류 조성물을 반발시키기에 충분히 방수성이 될 때까지 약 0.2내지 2초동안 먼저 조성물로 표면을 적신다. 퍼플루오로알킬알킬 실란이 표면과 반응함에 따라, 처리된 표면으로부터 잔류 조성물이 반발하므로, 임의의 과량의 실란이 제거하기 어렵고 제거하려면 많은 노력이 필요한 뿌연 박막으로서 침착되지 않고, 임의의 과량의 조성물을 예를 들면 와이핑에 의해 쉽게 제거할 수 있다.
바람직한 퍼플루오로알킬알킬 실란은 일반식 RmR'mSIX4-m-n를갖고, 여기서 R은 퍼플루오로알킬알킬 라디칼이고; m은 전형적으로 1이고, n은 전형적으로 0또는 1이고, m과 n의 합은 3이하이고; R'은 비닐 또는 알킬 라디칼이고, 바람직하게는 메틸, 에틸 또는 프로필이며; X는 바람직하게는 할로겐, 아실옥시 및/또는 알콕시와 같은 라디칼이다. 바람직한 퍼플루오로알킬알킬 라디칼은 CF3내지 C30F61, 바람직하게는 C6F13내지 C16F33, 가장 바람직하게는 C8F17내지 C10F21퍼플루오로알킬 잔기를 바람직하게 포함한다. 퍼플루오로알킬알킬 라디칼의 알킬 잔기는 바람직하게는 에틸이다. 바람직한 X 라디칼은 클로로, 브로모, 요오도, 메톡시, 에톡시 및 아세톡시 라디칼을 포함한다. 본 발명에 따른 바람직한 퍼플루오로알킬에틸실란은 퍼플루오로알킬에틸트리클로로실란, 퍼플루오로알킬에틸트리메톡시실란, 퍼플루오로알킬에틸트리아세톡시실란, 퍼플루오로알킬에틸디클로로(메틸)실란 및 퍼플루오로알킬에틸디에톡시(메틸)실란을 포함한다.
퍼플루오로알킬에틸실란은 분자 상태로 기재 표면의 결합 부위와 반응하는 것으로 보인다. 퍼플루오로알킬에틸실란은 표면과 강하게 결합하여 높은 발수성임을 보여주는 증거로 물방울과 큰 접촉 각도를 이루는 내구적 기재 표면을 형성한다. 퍼플루오로알킬알킬 실란 화합물은 또한 가수분해 축합하여 필수적인 하도제로 작용하는 실리카겔을 형성할 수 있는 가수분해가능한 실란을 포함한다. 바람직한 가수분해가능한 실란은 테트라할로실란, 특히 테트라클로로실란인 SiCl4와 같은 완전히 가수분해할 수 있는 유기실란을 포함한다.
적합한 용매는 비교적 높은 비등점, 바람직하게는 65℃보다 높은 비등점을 갖고, 퍼플루오로알킬알킬 실란으로 처리된 기재 표면의 표면 자유에너지 보다 5 dynes/cm 이상 더 높은 표면 장력을 갖는 용매를 포함한다. 용매는 단일 용매 또는 그의 혼합물일 수 있으며, 퍼플루오로알킬알킬 실란을 위한 하나이상의 용매 및 상기 성질을 갖는 하나이상의 용매를 포함한다. 또한 높은 비등점을 갖고, 퍼플루오로알킬알킬 실란으로 처리된 기재 표면의 자유에너지보다 5 dynes/cm 이상 더 큰 유체 표면 장력을 갖거나, 유체의 표면 장력이 퍼플루오로알킬알킬 실란으로 처리된 기재 표면의 자유에너지보다 5 dynes/cm 이상 더 커질 때까지 기재 표면을 처리하는 동안 선택적 증발에 의해 변하는 하나이상의 성분을 갖는 용매 혼합물도 적합하다. 바람직한 용매 및 용매 시스템은 퍼플루오로알킬알킬 실란의 가수분해가능한 그룹과 반응할 수 있는 비양성자성 용매 및 용매 시스템(즉, -OH, -NH 또는 -SH을 갖지 않음)이면서, 처리된 표면의 표면 자유에너지보다 큰 표면 장력을 갖거나, 선택적으로 증발하여 처리된 표면의 표면 자유에너지보다 큰 표면 장력을 갖거나, 선택적으로 증발하여 처리된 표면의 표면 자유에너지보다 큰 표면 장력을 갖는 용매시스템을 형성할 수 있는 용매 및 용매 시스템을 포함한다.
적합한 용매는 헥산, 헵탄, 사이클로헥산, 옥탄, 헥사데칸 및 무기 알콜 및 이소파(Isopar) 용매(Exxon 제조)의 혼합물과 같은 선형, 환형 및 이소파라핀 알칸; 리모넨과 같은 알켄; 톨루엔 및 크실렌과같은 방향족 탄화수소; n-부틸 에테르와 같은 고비등점 에테르; 사이클로펜타논, 사이클로헥사논 및 메틸 이소부틸케톤과 같은 케톤; 트리클로로에탄 및 클로로벤젠과 같은 할로겐화 탄화수소와 같은 고비등점, 고 표면 장력을 갖는 용매를 포함한다. 적합한 용매, 특히 적합한 용매 혼합물은 이소프로판올, 에탄올, 헥산, 헵탄, 무기 알콜, 아세톤, 톨루엔 및 나프타를 포함할 수 있다. 바람직한 용매는 옥탄, 데칸, 도데칸 및 그의 혼합물과 같은 고비등점 알칸; 트리클로로트리플루오로에탄 및 메틸렌 클로라이드와 같은 할로겐화 탄화수소 용매; 및 퍼플루오로카본과 같은 퍼플루오로화 유기 화합물이다. 선적을 고려해볼 때, 바람직한 용매는 인화점을 갖지 않거나, 140℉(60℃)보다 높은 인화점을 갖는 용매이다. 바람직한 용매는 1,1,1-트리클로로에탄, 도데칸 및 헥사데칸과 같은 알칸, 및 엑손 코포레이션에서 제조되는 L, M 및 V 등급의 이소파 용매와 같은 시판되는 혼합물을 포함한다. 모든 경우에, 용매 또는 용매 혼합물의 한 성분(바람직하게는 농도가 1% 이상임)은 코팅 공정 동안에 약 1분이내에 증발되지 않도록 충분히 높은 비등점을 가져야 한다.
몇몇 적합한 용매, 그의 표면 장력, 비등점 및 인화점을 하기의 표에 열거하였다.
퍼플루오로알킬알킬 실란이 클로로와 같은 쉽게 가수분해 될수 있는 그룹을 포함하는 경우, 용매는 바람직하게는 퍼플루오로알킬알킬 실란과 반응하여 퍼플루오로알킬알킬 실란으로 하여금 기재 표면과 덜 반응하게 만드는 물, 및 에탄올 및 이소프로판올과 같은 알콜을 포함하지 않는다. 퍼플루오로알킬알킬 디클로로- 및 트리클로로-실란과 같은 특히 바람직한 퍼플루오로알킬알킬 실란의 경우, 용매 또는 용매 혼합물은 바람직하게는 무수이다. 용매는 무수 황산 마그네슘 또는 실리카겔과 같은 통상적인 건조제를 통해 통과시킬 수 있다. 고비등점 알칸과 같은 다양한 바람직한 용매는 제거하지 않으면 퍼플루오로알킬알킬 실란과 반응할 수도 있는 임의의 미량의 물을 제거할 수 있는 티오닐 클로라이드와 같은 반응성 건조제를 포함할 수 있다.
티오닐 클로라이트(SOCl)는 반응성 건조제의 일종이다. 대부분의 건조제는 용매에 존재하는 물과 착체를 형성함으로써 작용한다. 물은 착체 형성 시스템내에 여전히 존재한다. 본 발명을 위한 반응성 건조제는 물과 반응하여 물을 함유하지 않는 다른 화합물을 형성하고, 바람직하게는 클로로실란과 반응하는 다른 -OH 함유 잔기를 생성하지 않는 것이다. 기타 반응성 건조제는 일염화황(SCl), 오염화인(PCl), 염화설푸릴(SOCl) 및 삼염화인(PCl)을 포함한다.
용매 또는 용매 혼합물중의 퍼플루오로알킬알킬 실란의 농도는 약 0.005 내지 50%이고 바람직하게는 약 0.05 내지 5%이다. 상기 조성물을 바람직하게는 와이핑, 침지 또는 분사시켜 기재 표면에 도포시킨후, 처리된 표면의 표면 자유에너지보다 현저하게 더 큰 표면 장력, 바람직하게는 5dynes/cm 이상 더 큰 표면 장력을 갖는 잔류 용매 때문에 처리된 표면에 의해 반발되는 형태로서 처리된 표면상에 남아있는 조성물을 공기 분출, 중력 배출 또는 와이핑에 의해 제거한다. 처리된 표면으로부터 용매가 반발하기 때문에, 제거하기가 어렵고 제거하려면 조성물을 도포시킬때 필요한 시간보다 더 긴 시간동안 많은 노력을 기울여 제거하여야 하는 헤이즈를 형성하는, 과량의 퍼플루오로알킬알킬 실란 성분의 박막이 침착되지 않고 잔류 조성물을 용이하게 닦아내거나 제거할 수 있다.
임의의 잔류 용매를 바람직하게는 단순히 주위온도에서 공기중에서 건조시킴으로써 증발시킨후, 퍼플루오로알킬알킬 실란을 경화시켜 보다 내구적인 코팅을 형성시킬 수 있다. 바람직하게는, 경화는 퍼플루오로알킬알킬 실란으로 처리된 표면을 가열함으로써 수행한다. 전형적으로는, 경화온도는 150℉(약 65℃) 이상이 바람직하며, 특히 200℉(약 93℃)보다 높은 온도가 바람직하다. 약 200℉(약 93℃)에서 약 30분동안의 경화 주기가 바람직하다. 더 높은 온도 및 더 짧은 가열 시간이 보다 효율적일 수 있다. 400 내지 500℉(약 204내지 260℃)에서 2 내지 5분 동안의 경화 주기가 바람직할 수 있으며, 특히 약 470℉(약 243℃)에서 약 3분 동안의 경화 주기가 바람직하다.
본원에서의 접촉 각도는 가트너 사이언티픽 측각(Gartner Scientific Gonio meter) 광학 소자가 장착된, 로드 매뉴팩츄어링, 인코포레이티드(Load Manufactu ring, Inc.)가 제조한 변형된 포착성 버블 지시계(captive bubble indicator)를 사용하여 방울고착법(sessile drop method)에 의해 측정한다. 측정할 표면을 수평위치로 하고 광원 앞에서 위를 향하게 위치시킨다. 고착된 방울의 윤곽을 볼 수 있으며 환형 각도기가 장착된 측각 망원기를 통해 접촉 각도를 측정할 수 있도록 물방울을 광원 앞의 표면 상부에 위치시킨다.
제1도는 퍼플루오로카본과 같은 매우 낮은 표면 장력을 갖는 유체는 가장 반발성이 클 때에도 처리된 표면을 쉽게 적실 수 있다는 것을 보여준다. 와이핑에 의해 퍼플루오로알킬에틸트리클로로실란을 도포하는 동안, 일반적으로 표면 자유에너지는 유리 표면의 약 73 dynes/cm으로부터 퍼플루오로알킬알킬 실란으로 처리된 유리 표면의 약 12 dynes/cm 으로 감소된다. 이 동안에 약 20 내지 70 dynes/cm 의 일정한 표면 장력을 갖는 용매 시스템의 경우에는 표면이 젖은 후, 표면이 부분적으로 코팅된 후에 탈수됨을 알 수 있다. 제1도는 코팅이 도포되고 표면 자유에너지가 감소됨에 따라 용매 표면 장력이 x-축으로부터 위로 올라갈수록 코팅상의 용매의 접촉 각도가 증가된다는 것을 예시한다.
제2도는 좀더 반발성이 크게 개질된 표면의 경우, 약 20 dynes/cm보다 큰 표면 장력을 갖는 유체는 표면으로부터 반발되며 약 15dynes/cm의 표면 장력을 갖는 유체는 여전히 작은 접촉 각도를 갖는다는 것을 더욱 명백하게 보여준다. 접촉 속도가 증가할수록 용매의 증발 속도가 감소되는데 그 이유는 용매가 “방울 모양으로 됨”으로써 물방울의 표면적이 감소되고, 이로 인해 다시 용매의 증발 속도가 감소되기 때문이다. 또한 용매가 방울 모양으로 됨으로써, 표면은 용매를 더욱 밀어내고, 이로 인해 종이 타월로 용매를 표면으로부터 깨끗하게 닦아낼 수 있게 된다.
본 발명은 하기의 구체적인 실시예의 설명으로부터 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다.
[실시예 1]
제1코팅 용액은 동량의 프레온(Freon) TF 트리클로로트리플루오로에탄(프레온은 듀퐁(DuPont)의 등록 상표임) 및 헥사데칸을 포함하는 용매 시스템 중 1.2 중량%의 퍼플루오로알킬에틸트리클로로실란(여기서, 알킬은 주로 C6-C18쇄 길이를 가짐)을 포함하도록 제조한다. 제2코팅 용액은 용매가 완전히 프레온 TF로만 이루어진다는 것을 제외하고는 상기와 동일하게 제조한다. 상기 두 용액을 단순 와이핑 공정에 의해 부유 유리 샘플을 발수성으로 만드는데 사용하였다. 상기 두 용액을 도포시키는 동안 제2코팅 용액을 왁스와 같은 유리 표면에 와이핑시켜, 과량의 물질로 된 막을 남기는 반면 제1코팅 용액은 약간의 도포 시간이 흐른 후에 처리된 표면으로부터 충분히 반발되어 용액이 방울 모양을 이루도록 하였다. 헥사데칸은 그의 높은 비등점으로 인해 쉽게 증발되지는 않았다. 상기 방울 모양이 된 제1용액을 단순 와이핑에 의해 제거하였다. 과량의 물질을 제2코팅 용액으로부터 제거하려면 용매, 여분의 타월 및 수회 닦아내는 조작이 필요하다.
표면 처리된 유리 쿠폰을 140℉(60℃)에서 계속적으로 수증기를 응축시키는 클리브랜드 콘덴싱 캐비넷(CCC: Cleveland Condensing Cabinet)에서 응축 습기에 노출시켰다. 처리 효율은 표면상의 물방울에 의해 형성된 접촉 각도에 의해 측정된다. 결과를 하기 표에 나타내었다.
상기 결과는 두 배합물에 의해 제공된 코팅의 내구성이 유사하다는 것을 보여준다. 그러나, 제1용액은 처리된 표면의 반발성으로 인해 표면 장력이 일단 낮아지면, 비등점이 낮은 성분(프레온 TF)이 증발되기 때문에 도포시키기가 훨씬 수월하다.
[실시예 2]
몇 개의 유리 쿠폰을 코팅 용액으로 코팅시켜 유리가 소수성이 되도록 한다. 각 코팅 용액은 실시예 1에서 사용된 것과 같은 퍼플루오로알킬에틸트리클로로실란을 기본으로 하고 있으나 용매 및 농도는 변하였다. 몇몇 샘플은 남쪽으로 수평선에 대해 45°기울여 피츠버그 옥외에서 노출시켜 외기를 쐬었다. 처리된 쿠폰에 대해 처리된 표면에서의 다양한 용액의 접촉 각도를 평가하였다. 표면 자유에너지(SFE : surface free energy)를 오웬스(Owens) 및 웬트(Wendt)에 의해 기술된 바와 같이(J. Appl. Poly. Sci. 1969, 13, 1741), 각 유리 표면에서의 메틸렌 요오다이드 및 물의 접촉 각도를 사용하여 계산하였다. 가장 반발성이 크게 처리된 표면은 표면 자유에너지가 12.6 dynes/cm 정도로 낮은 표면이다. 가장 많이 외기를 쐬어 처리한 표면의 표면 장력이 가장 높았고(47.3 dynes/cm) 상기 처리된 표면은 여전히 물에 상당히 반발하고, 접촉 각도는 56°였다. 접촉 각도 데이터를 제1도 및 제2도에 나타내었다.
[실시예 3]
4가지의 용액을 하기와 같이 제조하였다. 용액 A는 실리콘 테트라콜로라이드 및 퍼플루오로옥틸에틸트리클로로실란 각각 0.5 중량 %를 표면장력이 25.9 dynes/cm 이고 비등 온도 범위가 191 내지 207℃인 엑손 코포레이션으로부터 시판되는 탄화수소 혼합물인 이소파(Isopar) L 용매에 용해시킴으로써 제조하였다. 용액 B는 실리콘 테트라클로라이드 및 퍼플루오로옥틸에틸트리클로로실란 각각 0.5 중량 %를 표면장력이 15.0 dynes/cm 이고 비등점이 97℃인 3M 코포레이션으로부터 시판되는 플루오르화 용매인 플루오리너트(Fluorinert) FC-77에 용해시킴으로써 제조하였다. 용액 C는 퍼플루오로옥틸에틸트리클로로실란 0.5 중량%를 이소파 L에 용해시킴으로써 제조하고, 용액 D는 퍼플루오로옥틸에틸트리클로로실란 0.5 중량%를 플루오리너트 0.5 중량%를 플루오리너트 FC-77에 용해시킴으로써 제조하였다. 각 용액을 유리 쿠폰상에 와이핑시키고, 이를 63℉(17℃) 및 약 70%의 상대 습도중에서 알루미나 광택제로 문질러 등명한 표면을 수득하였다. 헤이즈의 양을 패시픽 사이언티픽 XL211 헤이즈가드 시스템(Pacific Scientific XL211 Hazegard System)으로 측정하였다. 일반적으로 육안으로는 0.0 내지 0.1%의 헤이즈를 관찰할 수 없으며 상기 수준의 헤이즈를 생성한 처리된 표면은 보통 전망용으로 사용하기에 등명한 것으로 간주될 수 있다. 4가지 용액으로 처리된 유리의 헤이즈 형성률을 하기에 열거하였다.
상기 데이터에서 알 수 있는 바와 같이, 저비등점 플루오로카본 용매(플루오리너트 FC-77)를 사용한 용액 B 내지 D는 상당 수준의 헤이즈 형성률을 나타낸 반면, 고비등점 탄화수소 용매(이소파 L)를 사용한 용액 A 및 c는 헤이즈 형성률이 높지 않았다. 탄화수소 용매(이소파 L)의 비등점 및 표면 장력이 더 높기 때문에 상기 헤이즈 형성률의 큰 차이가 생긴 것이다.
[실시예 4]
99g의 고비등점 탄화수소 용매(이소파 L), 0.5g의 티오닐 클로라이드(SOCl) 및 0.5g의 퍼플루오로알킬에틸트리클로로실란(여기서, 퍼플루오로알킬 잔기는 주로 CF내지CF를 포함한다)을 포함하는 용액을 제조하였다. 상기 용액을 단순 와이핑 공정에 의해 부유 유리를 발수성으로 만드는데 사용하였다. 상기 용액을 도포시키는 동안 용액이 방울 모양으로 되어 관찰가능한 과량의 실록산 물질이 침착되지 않고 표면으로부터 쉽게 제거되기에 충분하도록 상기 용액이 반발하였다. 티오닐 클로라이드는 탄화수소 용매를 증발시키는데 사용한 것이다. 표면 처리된 유리 쿠폰을 140℉(60℃)에서 계속적으로 수증기를 응축시키는 클리브랜드 콘덴싱 캐비넷에서 응축 습기에 노출시키고, 또한 65℃의 블랙 판넬 온도 및 낮은 상대 습도에서 8시간의 UV 조사후 50℃ 100%에 가까운 상대 습도에서 4시간 주기를 갖는 QUV 시험기중에서 자외선광 및 습기에 노출시켰다. 퍼플루오로알킬알킬 실란 표면 처리 효율은 처리된 기재 표면상의 물방울에 의해 형성된 접촉 각도에 의해 측정한다. 결과를 하기 표에 나타내었다.
상기 실시예는 본 발명의 예시하기 위하여 제공된 것이다. 다양한 퍼플루오로알킬알킬 실란, 유기실란, 용매 및 농도를 임의의 통상적인 방법에 의해 사용할 수 있고, 금속, 세라믹, 에나멜 및 금속 또는 산화금속막과 같은 기타 무기 표면뿐만 아니라 임의의 다양한 유리 및 플라스틱 기재에 내구적 방수성 표면을 제공하기에 적당한 시간동안 적당한 온도에서 임의로 경화시킬 수 있다. 본 발명의 처리된 표면은 특히 건축 자재, 반사방지렌즈 및 CRT 덮개판 뿐만 아니라 자동차 및 항공기를 포함하는 기타 수송 수단의 부품으로서 특히 적합하다.

Claims (30)

  1. 기재의 표면 자유에너지보다 5 dynes/cm 이성 더 높은 표면 장력을 갖고 기재 표면에 조성물을 도포시키는 동안 용매가 증발되는 것을 방지하기에 충분히 높은 비등점을 가지며 나프타, 알칸, 에테르, 케톤, 퍼플루오르화된 유기 화합물, 할로겐화 탄화수소 및 그들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 비양성자성 용매로 필수적으로 구성되는 용매내의 일반식 RmR'nSiX4-m-n을 갖는 화합물(여기서, R은 퍼플루오로알칼알킬 라디칼이고, R'는 알킬 또는 비닐 라디칼이며, m은 1이고, n은 0 또는 1이며, X는 할로겐, 알콕시 및 아실옥시 라디칼로 이루어지는 그룹으로부터 선택되며 여기서 퍼플루오로알킬알킬 라디칼의 퍼플루오로알킬 잔기는 CF3내지 C30F61로부터 선택된다)로부터 선택되는 퍼플루오로알킬알킬 실란을 포함하는, 기재상에 방수성 표면을 형성하기 위한 조성물.
  2. 상기 용매가 n-부틸 에테르, 아세톤, 사이클로펜타논, 사이클로헥사논, 메틸 이소부틸 케톤, 핵산, 헵탄, 클로로벤젠, 메틸렌클로라이드, 퍼플루오로카본 및 그들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 용매를 포함하는 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 퍼플루오로알킬 잔기가 C6F13내지 C18F37로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 퍼플루오로알킬 잔기가C8F17내지 C12F25로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 R'이 메틸, 에틸, 비닐 및 프로필로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 조성물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 X가 클로로, 브로모, 요오도, 메록시, 에톡시 및 아세톡시로 이루어진 그룹으로부터 생성되는 조성물.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용매가 65℃이상의 비등점을 갖는 조성물.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조성물이 가수분해 축합되어 실리카겔로 될 수 있는 완전히 가수분해 가능한 실란을 또한 포함하는 조성물.
  9. 기재의 표면 자유에너지보다 5 dynes/cm 이상 더 높은 표면 장력을 갖고 기재 표면에 조성물을 도포시키는 동안 용매가 완전히 증발되는 것을 방지하기에 충분히 높은 비등점을 가지며 나프타, 알칸, 에테르, 케톤, 퍼플루오르화된 유기 화합물, 할로겐화 탄화수소 및 그들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 비양자성 용매로 필수적으로 구성되는 용매내의 일반식 RmR'nSiX4-m-n을 갖는 화합물(여기서, R은 퍼플루오로알칼알킬 라디칼이고, R'는 알킬 또는 비닐 라디칼이며, m은 1이고, n은 0 또는 1이며, X는 할로겐, 알콕시 및 아실옥시 라디칼로 이루어지는 그룹으로부터 선택되며 여기서 퍼플루오로알킬알킬 라디칼의 퍼플루오로알킬 잔기는 CF3내지C30F61로부터 선택된다)로부터 선택되는 퍼플오로알킬알킬 실란 용액을 제조하고; 용매의 비등점이 기재 표면에 용액을 도포시키는 동안 용매가 완전히 증발되는 것을 방지하는 용액과 기재 표면을 접촉시킴을 포함하는, 기재상에 방수성 표면을 형성시키는 방법.
  10. 상기 용매가 n-부틸 에테르, 아세톤, 사이클로펜타논, 사이클로헥사논, 메틸 이소부틸 케톤, 헥산, 헵탄, 클로로벤젠, 메틸렌클로라이드, 퍼플루오로카본 및 그들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 용매를 포함하는 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 퍼플루오로알킬 잔기가 C6F13내지 C18F37로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 퍼플루오로알킬 잔기가 C8F17내지 C12F25로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 R'이 메틸, 에틸, 비닐 및 프로필로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
  14. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 X가 클로로, 브로모, 요오도, 메톡시, 에톡시 및 아세톡시로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
  15. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 용매가 65℃이상의 비등점을 갖는 방법.
  16. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제조 단계가 가수분해 축합되어 실리카겔로 될 수 있는 완전히 가수분해가 가능한 실란을 포함하는 용액을 또한 포함하는 방법.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 퍼플루오로알킬알킬실란이 필수적으로 일반식 RmR'nSiX4-m-n을 갖는 화합물(여기서, R은 퍼플루오로알칼알킬 라디칼이고, R'은 알킬 또는 비닐 라디칼이며, m은 1이고, n은 0 또는 1이며, X는 할로겐, 알콕시 및 아실옥시 라디칼로 이루어지는 그룹으로부터 선택되며 여기서 퍼플루오로알킬알킬 라디칼의 퍼플루오로알킬 잔기는 CF3내지 C30F61로부터 선택된다)로 구성되는, 조성물.
  18. 제17항에 있어서, 상기 퍼플루오로알킬알킬 라디칼의 퍼플루오로알킬 잔기가 C8F17내지 C12F25로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 조성물.
  19. 제17항에 있어서, 상기 용매가 65℃ 이상의 비등점을 갖는 조성물.
  20. 제19항에 있어서, 상기 용매가 아세톤, 나프타, 및 그들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 용매를 포함하는 조성물.
  21. 제20항에 있어서, 상기 R'이 메틸, 에틸. 비닐 및 프로필로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 조성물.
  22. 제20항에 있어서, 상기 X가 클로로, 브로모, 요오도, 메톡시, 에톡시 및 아세톡시로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 조성물.
  23. 제20항에 있어서, 상기 조성물이 가수분해 축합되어 실리카겔로 될 수 있는 완전히 가수분해가 가능한 실란을 또한 포함하는 조성물.
  24. 제9항 또는 제10항에 있어서, 접촉 단계를 수행하는 동안에, 퍼플루오로알킬알킬실란이 필수적으로 일반식 RmR'nSiX4-m-n을 갖는 화합물(여기서, R은 퍼플루오로알칼알킬 라디칼이고, R'는 알킬 또는 비닐 라디칼이며, m은 1이고, n은 0 또는 1이며, X는 할로겐, 알콕시 및 아실옥시 라디칼로 이루어지는 그룹으로부터 선택되며 여기서 퍼플루오로알킬알킬 라디칼의 퍼플루오로알킬 잔기는 CF3내지 C30F61로부터 선택된다)로 구성되는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 용매가 65℃ 이상의 비등점을 갖는 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제조 단계가 가수분해 축합되어 실리카겔로 될 수 있는 완전히 가수분해가능한 실란을 추가적으로 포함하는 용액을 또한 포함하는 조성물.
  27. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 퍼플루오로알킬알킬 실란이 퍼플루오로알킬알킬 클로로실란, 퍼플루오로알킬알킬 디클로로실란 및 퍼플루오로알킬알킬 트리클로로실란으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 퍼플루오로알킬알킬 실란을 포함하고, 상기 용매가 반응성 건조제를 포함하는 조성물.
  28. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용매가 반응성 건조제를 또한 포함하는 조성물.
  29. 제19항 또는 제10항에 있어서, 상기 퍼플루오로알킬알킬 실란이 퍼플루오로알킬알킬 클로로실란, 퍼플루오로알킬알킬 디클로로실란 및 퍼플루오로알킬알킬 트리클로로실란으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 퍼플루오로알킬알킬 실란을 포함하고, 상기 용매가 반응성 건조제를 포함하는 방법.
  30. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 용매가 반응성 건조제를 또한 포함하는 방법.
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