RU2799553C1 - Fluorinated, alkoxysilil functionalized polymer for non-soiled and non-scratch coatings - Google Patents

Fluorinated, alkoxysilil functionalized polymer for non-soiled and non-scratch coatings Download PDF

Info

Publication number
RU2799553C1
RU2799553C1 RU2022128149A RU2022128149A RU2799553C1 RU 2799553 C1 RU2799553 C1 RU 2799553C1 RU 2022128149 A RU2022128149 A RU 2022128149A RU 2022128149 A RU2022128149 A RU 2022128149A RU 2799553 C1 RU2799553 C1 RU 2799553C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer
functional
coating composition
fluorinated
coating
Prior art date
Application number
RU2022128149A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Чжэн ШИ
Синшунь ЧЭНЬ
Цюань Джеймс ХУАН
Пусинь ФАН
Хун Линь
Original Assignee
Акцо Нобель Коатингс Интернэшнл Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акцо Нобель Коатингс Интернэшнл Б.В. filed Critical Акцо Нобель Коатингс Интернэшнл Б.В.
Application granted granted Critical
Publication of RU2799553C1 publication Critical patent/RU2799553C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: fluorinated polymers for coatings.
SUBSTANCE: fluorinated polymer with alkoxysilyl functional groups is proposed, obtained using a method comprising the steps of: a) reacting an OH-functional (per)fluoropolyether (PFPE) with a polyisocyanate under reaction conditions for forming urethane to obtain an isocyanate-functional intermediate B, b) reacting the intermediate B with a secondary alkoxysilyl functional monoamine C to obtain an alkoxysilyl functional polymer. A coating composition containing a fluorinated polymer, a method for coating a substrate using it, and a coated substrate are also proposed.
EFFECT: proposed polymer is used as an additive in the preparation of a coating with easy clean, stain and scratch resistance properties that can be advantageously used to coat various substrates in consumer electronics or automotive applications such as glass, metal, metal alloy, anodized substrates, plastics, composite. etc.
12 cl, 1 dwg, 2 tbl, 3 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

Настоящее изобретение относится к фторированному полимеру с алкоксисилильными функциональными группами, используемому при приготовлении композиций непачкающихся и нецарапающихся покрытий. Эти покрытия особенно полезны в области бытовой электроники или автомобильных покрытий.The present invention relates to an alkoxysilyl-functional fluorinated polymer useful in the preparation of anti-stain and anti-scratch coating compositions. These coatings are especially useful in the field of consumer electronics or automotive coatings.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

В области бытовых электронных устройств, таких как сотовые телефоны, планшеты, ноутбуки, а также в автомобильных салонах используются различные подложки, такие как стекло, металлы, пластмассы, композиты и т.д. Зачастую желательно покрывать эти подложки легкоочищаемыми, стойкими к загрязнениям и к царапинам покрытиями. Легкоочищаемое означает, что поверхность отталкивает воду, масло и/или грязь. Легкоочищаемые покрытия уменьшают или устраняют необходимость в очистке поверхности. In the field of consumer electronic devices such as cell phones, tablets, laptops, as well as in automotive interiors, various substrates such as glass, metals, plastics, composites, etc. are used. It is often desirable to coat these substrates with easy to clean, stain and scratch resistant coatings. Easy to clean means that the surface repels water, oil and/or dirt. Easy clean coatings reduce or eliminate the need for surface cleaning.

В данной области техники известно, что фторированные полимеры, в частности (пер)фторполиэфир (PFPE), имеют нелипкие и смазывающие свойства и могут использоваться для создания легкоочищаемых и непачкающихся покрытий. Однако такие смолы являются растворимыми только во фторированных растворителях, и таким образом их трудно использовать в покрывающих составах без использования специальных растворителей. Другая проблема с полимерами на основе PFPE заключается в том, что они обычно не обладают хорошей стойкостью к загрязнению и царапанию. It is known in the art that fluorinated polymers, in particular (per)fluoropolyether (PFPE), have non-tacky and lubricating properties and can be used to provide easy-to-clean and smudge-resistant coatings. However, such resins are only soluble in fluorinated solvents and thus are difficult to use in coating formulations without the use of special solvents. Another problem with PFPE-based polymers is that they generally do not have good soil and scratch resistance.

Существует потребность в создании композиций непачкающихся покрытий, которые являются также долговечными и в то же время устойчивыми к царапанию. Кроме того, желательно, чтобы покрытие хорошо прилипало к различным подложкам, используемым в бытовой электронике и автомобильной промышленности, таким как стекло, металл, металлические сплавы, анодированные подложки, пластмассы, композиты и т.д.There is a need to provide stain-resistant coating compositions that are also durable and at the same time scratch-resistant. In addition, it is desirable that the coating adhere well to various substrates used in consumer electronics and the automotive industry, such as glass, metal, metal alloys, anodized substrates, plastics, composites, etc.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Для того, чтобы удовлетворить вышеупомянутые пожелания, настоящее изобретение предлагает в первом аспекте фторированный полимер с алкоксисилильными функциональными группами, который можно получить способом, включающим стадии:In order to satisfy the above desires, the present invention provides in a first aspect an alkoxysilyl-functional fluorinated polymer, which can be obtained by a process comprising the steps of:

a) реагирования ОН-функционального (пер)фторполиэфира (PFPE) с полиизоцианатом А в условиях реакции образования уретана с получением изоцианат-функционального промежуточного соединения В,a) reacting an OH-functional (per)fluoropolyether (PFPE) with polyisocyanate A under urethane reaction conditions to give isocyanate-functional intermediate B,

b) реагирования промежуточного соединения B со вторичным алкоксисилилфункциональным моноамином С с получением алкоксисилилфункционального полимера.b) reacting intermediate B with a secondary alkoxysilyl functional monoamine C to form an alkoxysilyl functional polymer.

В дополнительном аспекте настоящее изобретение предлагает композицию покрытия, содержащую фторированный полимер с алкоксисилильными функциональными группами по любому из пп. 1-5 формулы изобретения, и/или фторированную силиконовую смолу, полученную гидролизом того же самого полимера, и дополнительно не содержащую фтора силиконовую смолу.In a further aspect, the present invention provides a coating composition comprising an alkoxysilyl-functional fluorinated polymer according to any one of paragraphs. 1-5 of the claims, and/or a fluorinated silicone resin obtained by hydrolysis of the same polymer, and additionally a fluorine-free silicone resin.

Настоящее изобретение также предлагает способ покрытия подложки, содержащий нанесение композиции покрытия в соответствии с настоящим изобретением на подложку и отверждение этой композиции покрытия.The present invention also provides a method for coating a substrate, comprising applying a coating composition according to the present invention to a substrate and curing the coating composition.

В еще одном аспекте настоящее изобретение предлагает покрытую подложку, полученную в соответствии с настоящим изобретением.In another aspect, the present invention provides a coated substrate obtained in accordance with the present invention.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Фиг. 1(a) показывает непокрытую стеклянную подложку (вверху) и стеклянную подложку с покрытием в соответствии с настоящим изобретением (внизу).Fig. 1(a) shows an uncoated glass substrate (top) and a coated glass substrate in accordance with the present invention (bottom).

Фиг. 1(b) показывает то же самое, что и Фиг. 1(a), но после протирания тканью.Fig. 1(b) shows the same as FIG. 1(a), but after wiping with a cloth.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Настоящее изобретение предлагает фторированный полимер с алкоксисилильными функциональными группами. Этот полимер основан на (пер)фторполиэфире (PFPE) и содержит группы алкоксисилила на концах полимерной цепи.The present invention provides an alkoxysilyl-functional fluorinated polymer. This polymer is based on (per)fluoropolyether (PFPE) and contains alkoxysilyl groups at the ends of the polymer chain.

Фторированный полимер с алкоксисилильными функциональными группами в соответствии с настоящим изобретением может быть получен способом, содержащим стадии:The alkoxysilyl-functionalized fluorinated polymer according to the present invention can be produced by a process comprising the steps of:

a) реагирования ОН-функционального (пер)фторполиэфира (PFPE) с полиизоцианатом А в условиях реакции образования уретана с получением изоцианат-функционального промежуточного соединения В,a) reacting an OH-functional (per)fluoropolyether (PFPE) with polyisocyanate A under urethane reaction conditions to give isocyanate-functional intermediate B,

b) реагирования промежуточного соединения B со вторичным алкоксисилилфункциональным моноамином С с получением алкоксисилилфункционального полимера.b) reacting intermediate B with a secondary alkoxysilyl functional monoamine C to form an alkoxysilyl functional polymer.

Стадия (a)Stage (a)

На стадии (a) ОН-функциональный (пер)фторполиэфир реагирует с молярным избытком полиизоцианата А для получения изоцианат-функционального промежуточного соединения В. In step (a), the OH-functional (per)fluoropolyether is reacted with a molar excess of polyisocyanate A to form the isocyanate-functional intermediate B.

(Пер)фторполиэфиры (PFPE) представляют собой фторированные полимеры, содержащие прямую или разветвленную полностью или частично фторированную полиоксиалкиленовую цепь, которая содержит повторяющиеся звенья, имеющие по меньшей мере одну катенарную эфирную связь и по меньшей мере одну функциональную группу фторзамещенного углеводорода. PFPE можно разделить на нефункциональные и функциональные; первые содержат цепь PFPE, концы которой имеют (пер)галогеналкильные группы, а вторые содержат цепь PFPE, имеющую по меньшей мере два конца, причем по меньшей мере один конец содержит функциональную группу. Функциональные PFPE, в частности моно- и бифункциональные PFPE, содержат цепь PFPE, имеющую два конца, в которой один или оба конца несут функциональную группу. В некоторых вариантах осуществления может быть предпочтительным использовать бифункциональный PFPE. В других вариантах осуществления используется монофункциональный PFPE. Кроме того, на стадии синтеза (a) могут использоваться смеси моно- и бифункциональных PFPE.(Per)fluoropolyethers (PFPE) are fluorinated polymers containing a straight or branched fully or partially fluorinated polyoxyalkylene chain that contains repeating units having at least one catenary ether bond and at least one fluorocarbon functional group. PFPE can be divided into non-functional and functional; the former contain a PFPE chain, the ends of which have (per)haloalkyl groups, and the latter contain a PFPE chain, having at least two ends, with at least one end containing a functional group. Functional PFPEs, in particular mono- and bifunctional PFPEs, comprise a bi-terminal PFPE chain in which one or both ends carry a functional group. In some embodiments, it may be preferable to use a bifunctional PFPE. In other embodiments, a monofunctional PFPE is used. In addition, in the synthesis step (a), mixtures of mono- and bifunctional PFPEs can be used.

PFPE, используемый в настоящем изобретении, является ОН-функциональным, что означает, что по меньшей мере один конец полимерной цепи имеет гидроксильную группу (заканчивается гидроксилом). Концевой группой также может быть -CH2OH. ОН-функциональный PFPE предпочтительно имеет либо моногидроксильные концевые группы (одноатомные спирты PFPE), либо дигидроксильные концевые группы (диолы PFPE). В случае моногидроксильной функциональности другой конец предпочтительно имеет полностью фторированную группу, например -CF3. The PFPE used in the present invention is OH-functional, which means that at least one end of the polymer chain has a hydroxyl group (ending in hydroxyl). The end group can also be -CH 2 OH. OH-functional PFPE preferably has either monohydroxy end groups (PFPE monohydric alcohols) or dihydroxy end groups (PFPE diols). In the case of monohydroxy functionality, the other end preferably has a fully fluorinated group, for example -CF 3 .

ОН-функциональный (пер)фторполиэфир предпочтительно имеет среднечисловую молекулярную массу от 400 до 4000. Значение Mn можно определить с помощью гель-проникающей хроматографии (GPC) с использованием полистирольного стандарта с тетрагидрофураном в качестве подвижной фазы.The OH-functional (per)fluoropolyether preferably has a number average molecular weight of 400 to 4000. The Mn value can be determined by gel permeation chromatography (GPC) using a polystyrene standard with tetrahydrofuran as the mobile phase.

Дигидроксифункциональный (пер)фторполиэфир может иметь общую структуру HO-(CF2-CF2-O)n-OH или HO-(CF2-CF2-O)n-(CF2-O)m-OH. Он может также включать в себя блоки со звеньями окиси этилена и иметь общую структуру:The dihydroxy-functional (per)fluoropolyether may have the general structure HO-(CF 2 -CF 2 -O) n -OH or HO-(CF 2 -CF 2 -O) n -(CF 2 -O) m -OH. It may also include blocks with ethylene oxide units and have the general structure:

HO-(CH2CH2O)p-CH2-CF2-Rf-CF2-CH2-(OCH2CH2)q-OH,HO-(CH 2 CH 2 O) p -CH 2 -CF 2 -R f -CF 2 -CH 2 -(OCH 2 CH 2 ) q -OH,

где p и q - целые числа, независимо выбираемые в диапазоне 0-50, предпочтительно 1-50, Rf - бифункциональный радикал, имеющий структуру (пер)фторполиэфира (CF2CF2O)n, (CF2O)m или (CF2-CF2-O)n-(CF2-O)m, а n и m - целые числа, независимо выбираемые в диапазоне 1-100. Когда оба p и q не равны нулю, получаемый полимер имеет лучшую диспергируемость в воде. Предпочтительно p находится в диапазоне 1-5, и q находится в диапазоне 1-5. Вместо группы -ОН также может использоваться группа -CH2OH.where p and q are integers independently selected in the range of 0-50, preferably 1-50, R f is a bifunctional radical having the structure of (per)fluoropolyether (CF 2 CF 2 O) n , (CF 2 O) m or ( CF 2 -CF 2 -O) n -(CF 2 -O) m , and n and m are integers independently selected in the range 1-100. When both p and q are non-zero, the resulting polymer has better water dispersibility. Preferably p is in the range of 1-5 and q is in the range of 1-5. Instead of the -OH group, the -CH 2 OH group can also be used.

(Пер)фторполиэфиры с концевыми гидроксильными группами являются коммерчески доступными от компании Solvay, например Fluorolink® PFPE или Fomblin® PFPE, такие как Fluorolink® 5174X, Fluorolink® E10H, Fluorolink® PEG45. Примеры коммерчески доступных PFPE с концевыми моногидроксильными группами (одноатомные спирты PFPE) включают в себя PFPE1600 и PFPE3200 производства компании Tianjin Changlu Flrorochemicals и PFPE AL-2 и PFPE AL-4 производства компании Chemours.Hydroxyl terminated (per)fluoropolyethers are commercially available from Solvay, eg Fluorolink® PFPE or Fomblin® PFPE such as Fluorolink® 5174X, Fluorolink® E10H, Fluorolink® PEG45. Examples of commercially available monohydroxy terminated PFPEs (PFPE monohydric alcohols) include PFPE1600 and PFPE3200 from Tianjin Changlu Flurochemicals and PFPE AL-2 and PFPE AL-4 from Chemours.

Полиизоцианат A является соединением с реакционноспособными изоцианатными группами и имеет изоцианатную функциональность по меньшей мере 2. Предпочтительно используются диизоцианаты. Также могут использоваться смеси полиизоцианатов. Полиизоцианат может быть алифатическим, циклоалифатическим или ароматическим. Примеры подходящих полиизоцианатов включают в себя гексаметилендиизоцианат (HDI), 2,2,4- и/или 2,4,4-триметилгексаметилендиизоцианат, п- и м-тетраметилксилендиизоцианат, метилен-бис(4-циклогексилизоцианат) (гидрированный MDI), 4,4-метилендифенилизоцианат (MDI), п- и м-фенилендиизоцианат, 2,4- и/или 2,6-толилендиизоцианат (TDI) и их добавки, а также изофорондиизоцианат (IPDI). Предпочтительные полиизоцианаты включают в себя алифатические диизоцианаты, такие как IPDI и HDI. Более предпочтительно используются циклоалифатические диизоцианаты, такие как IPDI.Polyisocyanate A is a compound with reactive isocyanate groups and has an isocyanate functionality of at least 2. Diisocyanates are preferably used. Mixtures of polyisocyanates can also be used. The polyisocyanate may be aliphatic, cycloaliphatic or aromatic. Examples of suitable polyisocyanates include hexamethylene diisocyanate (HDI), 2,2,4- and/or 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, p- and m-tetramethylxylene diisocyanate, methylene bis(4-cyclohexyl isocyanate) (hydrogenated MDI), 4, 4-methylene diphenyl isocyanate (MDI), p- and m-phenylene diisocyanate, 2,4- and/or 2,6-tolylene diisocyanate (TDI) and their additives, as well as isophorone diisocyanate (IPDI). Preferred polyisocyanates include aliphatic diisocyanates such as IPDI and HDI. More preferably, cycloaliphatic diisocyanates such as IPDI are used.

Реакция на стадии (a) выполняется при условиях реакции образования уретана. Условия реакции формирования уретанового соединения известны специалистам в данной области техники. Температура реакции может находиться в диапазоне 40-160°C, предпочтительно в диапазоне 50-100°C. Можно использовать обычные катализаторы, такие как дилаурат дибутилолова (DBTDL), октоат двухвалентного олова, диазобицикло(2,2,2)октан (DABCO), Zn ACAC, октоат олова. Количество катализатора предпочтительно составляет от 0,005 до 1 м.ч. на 100 м.ч. образующих уретан мономеров. The reaction in step (a) is performed under reaction conditions for forming a urethane. Reaction conditions for forming a urethane compound are known to those skilled in the art. The reaction temperature may be in the range of 40-160°C, preferably in the range of 50-100°C. Conventional catalysts such as dibutyltin dilaurate (DBTDL), stannous octoate, diazobicyclo(2,2,2)octane (DABCO), Zn ACAC, tin octoate can be used. The amount of catalyst is preferably 0.005 to 1 ppm. per 100 m.h. urethane-forming monomers.

Реакция (a) предпочтительно протекает в органическом растворителе или смеси растворителей. Можно использовать любой подходящий растворитель, не вступающий в реакцию с реагентами. Примеры включают в себя сложные эфиры (такие как этилацетат, пропилацетат), ароматические растворители (такие как толуол), кетоновые растворители (такие как ацетон, метилэтилкетон, метилизобутилкетон, циклогексанон, диацетоновый спирт); алифатические углеводороды; простые эфиры (такие как диэтиловый эфир, тетрагидрофуран), а также их смеси. Предпочтительные органические растворители включают в себя н-бутилацетат, N-метилпирролидон, толуол, метилизобутилкетон (MIBK), метилэтилкетон (MEK), метоксипропилацетат (PMA) или их смеси.Reaction (a) preferably takes place in an organic solvent or mixture of solvents. Any suitable solvent that does not react with the reagents can be used. Examples include esters (such as ethyl acetate, propyl acetate), aromatic solvents (such as toluene), ketone solvents (such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, diacetone alcohol); aliphatic hydrocarbons; ethers (such as diethyl ether, tetrahydrofuran), as well as mixtures thereof. Preferred organic solvents include n-butyl acetate, N-methylpyrrolidone, toluene, methyl isobutyl ketone (MIBK), methyl ethyl ketone (MEK), methoxypropyl acetate (PMA), or mixtures thereof.

Реакция на стадии (a) предпочтительно выполняется в молярном избытке полиизоцианата A. В результате образующееся в этой реакции промежуточное соединение В является изоцианат-функциональным и может участвовать в следующей стадии реакции. Молярное отношение PFPE к полиизоцианату A предпочтительно составляет от 1:1 до 3:1. The reaction in step (a) is preferably carried out in a molar excess of polyisocyanate A. As a result, intermediate B formed in this reaction is isocyanate-functional and can be used in the next reaction step. The molar ratio of PFPE to polyisocyanate A is preferably 1:1 to 3:1.

Промежуточное соединение В предпочтительно имеет среднечисловую молекулярную массу от 400 до 4000, более предпочтительно от 500 до 3000. Значение Mn можно определить с помощью гель-проникающей хроматографии (GPC) с использованием полистирольного стандарта с тетрагидрофураном в качестве подвижной фазы. Промежуточное соединение В предпочтительно не имеет карбоксильной функциональности. Промежуточное соединение В также предпочтительно не имеет функциональных групп -ОН.Intermediate B preferably has a number average molecular weight of 400 to 4000, more preferably 500 to 3000. The Mn value can be determined by gel permeation chromatography (GPC) using a polystyrene standard with tetrahydrofuran as the mobile phase. Intermediate B preferably has no carboxyl functionality. Intermediate B is also preferably free of -OH functionality.

Стадия (b)Step (b)

На стадии (b) изоцианат-функциональное промежуточное соединение В реагирует со вторичным алкоксисилил-функциональным моноамином С для получения алкоксисилил-функционального полимера в соответствии с настоящим изобретением.In step (b), an isocyanate-functional intermediate B is reacted with a secondary alkoxysilyl-functional monoamine C to obtain an alkoxysilyl-functional polymer in accordance with the present invention.

Алкоксисилил-функциональный моноамин С представляет собой вторичный аминосилан с одним атомом азота, в котором атом азота замещен двумя одинаковыми или разными группами, по меньшей мере одна из которых имеет функциональность алкоксисилила. Авторы настоящего изобретения считают, что использование вторичных аминосиланов при получении конечного полимера способствует улучшению характеристик стойкости к загрязнениям и царапинам содержащего полимер покрытия по сравнению с первичными аминосиланами.Alkoxysilyl-functional monoamine C is a secondary aminosilane with one nitrogen atom, in which the nitrogen atom is replaced by two identical or different groups, at least one of which has the functionality of alkoxysilyl. The present inventors believe that the use of secondary aminosilanes in the preparation of the final polymer improves the stain and scratch resistance characteristics of the polymer-containing coating compared to virgin aminosilanes.

В некоторых вариантах осуществления предпочтительно, чтобы обе группы, связанные с атомом азота аминосилана С, имели алкоксисилильные функциональные группы. Такие соединения можно также назвать (бис-силил)аминами. В других вариантах осуществления только одна из двух замещающих групп содержит алкоксисилильные функциональные группы. In some embodiments, it is preferred that both groups attached to the nitrogen atom of aminosilane C have alkoxysilyl functional groups. Such compounds may also be referred to as (bis-silyl)amines. In other embodiments, only one of the two substituent groups contains alkoxysilyl functional groups.

Подходящие (бис-силил)амины могут иметь следующую общую формулу:Suitable (bis-silyl)amines may have the following general formula:

HN-(Y-Si-(OR1)x(R2)3-x)2 (I)HN-(Y-Si-(OR 1 ) x (R 2 ) 3-x ) 2 (I)

где Y - ковалентная связь или бифункциональная насыщенная группа алкилена C1-C10, R1 и R2 независимо друг от друга представляют собой алкильную группу C1-C3, а x является целым числом от 0 до 3. Y предпочтительно представляет собой группу алкилена C1-C4, более предпочтительно этилен или пропилен. R1 и R2 предпочтительно представляют собой алкильную группу C1-C3, более предпочтительно группу метила или этила.where Y is a covalent bond or a C1-C10 alkylene difunctional saturated group, R 1 and R 2 are independently a C1-C3 alkyl group, and x is an integer from 0 to 3. Y is preferably a C1-C4 alkylene group , more preferably ethylene or propylene. R 1 and R 2 are preferably a C1-C3 alkyl group, more preferably a methyl or ethyl group.

Примеры аминосиланов с двумя алкоксисилановыми функциональными группами включают в себя бис-(2-триметоксисилилэтил)амин, бис-(2-триэтоксисилилэтил)амин, бис(3-триэтоксисилилпропил)амин (доступный под торговым названием Dynasylan® 1122 от компании Degussa), бис(3-триметоксисилилпропил)амин (доступный под торговым названием Dynasylan® 1124 от компании Degussa) и бис(4-триэтоксисилилбутил)амин. Предпочтительно (бис-силил)амин С представляет собой бис[3-(триалкоксисилил)пропил]амин, более предпочтительно бис[3-(триметоксисилил)пропил]амин.Examples of aminosilanes with two alkoxysilane functional groups include bis-(2-trimethoxysilylethyl)amine, bis-(2-triethoxysilylethyl)amine, bis(3-triethoxysilylpropyl)amine (available under the trade name Dynasylan® 1122 from Degussa), bis( 3-trimethoxysilylpropyl)amine (available under the tradename Dynasylan® 1124 from Degussa) and bis(4-triethoxysilylbutyl)amine. Preferably (bis-silyl)amine C is bis[3-(trialkoxysilyl)propyl]amine, more preferably bis[3-(trimethoxysilyl)propyl]amine.

Примеры аминосиланов с одной алкоксисилановой функциональностью включают в себя N-(н-бутил)-3-аминопропилтриметоксисилан (доступный под торговым названием Dynasylan® 1189 от компании Degussa), N-(н-бутил)-3-аминопропилтриэтоксисилан, N-циклогексил-3-аминопропилтриметоксисилан (доступный под торговым названием Geniosil® GF 92 от компании Wacker Chemie), N-циклогексил-3-аминопропилтриэтоксисилан, N-циклогексиламинометилметилдиэтоксисилан (доступный от компании Wacker Chemie под торговым названием Geniosil® XL 924), N-циклогексиламинометилтриэтоксисилан (доступный от компании Wacker Chemie под торговым наименованием Geniosil® XL 926), а также N-фениламинометил-триметоксисилан (доступный от компании Wacker Chemie под торговым наименованием Geniosil® XL 973). Они также являются подходящими в настоящем изобретении, хотя могут быть менее предпочтительными.Examples of single alkoxysilane functional aminosilanes include N-(n-butyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane (available under the tradename Dynasylan® 1189 from Degussa), N-(n-butyl)-3-aminopropyltriethoxysilane, N-cyclohexyl-3 -aminopropyltrimethoxysilane (available under the tradename Geniosil® GF 92 from Wacker Chemie), N-cyclohexyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N-cyclohexylaminomethylmethyldiethoxysilane (available from Wacker Chemie under the tradename Geniosil® XL 924), N-cyclohexylaminomethyltriethoxysilane (available from Wacker Chemie). Wacker Chemie under the tradename Geniosil® XL 926) and N-phenylaminomethyl-trimethoxysilane (available from Wacker Chemie under the tradename Geniosil® XL 973). They are also suitable in the present invention, although they may be less preferred.

Реакция на стадии (b) предпочтительно проводится в органическом растворителе или смеси растворителей. Подходящими растворителями являются те же самые, что и указанные выше для реакции на стадии (a). Предпочтительно, чтобы во время синтеза не присутствовали ни диамины, ни диолы, так как их использование приведет к нежелательному увеличению молекулярной массы полимера.The reaction in step (b) is preferably carried out in an organic solvent or solvent mixture. Suitable solvents are the same as those mentioned above for the reaction in step (a). Preferably, neither diamines nor diols are present during the synthesis, as their use will undesirably increase the molecular weight of the polymer.

За ходом реакции на стадии (b) можно следить, анализируя содержание NCO с течением времени. Реакцию останавливают, когда содержание NCO больше не обнаруживается. The progress of the reaction in step (b) can be followed by analyzing the NCO content over time. The reaction is stopped when the NCO content is no longer detectable.

Получаемый полимер с алкоксисилильными функциональными группами содержит уретановые связи. Этот полимер предпочтительно имеет средневесовую молекулярную массу Mw в диапазоне 2000-20000, более предпочтительно в диапазоне 4000-15000. Этот полимер предпочтительно имеет среднечисловую молекулярную массу Mn в диапазоне 1000-8000, более предпочтительно в диапазоне 2000-6000. Такая молекулярная масса позволяет использовать полимер с алкоксисилильными функциональными группами в качестве (растворимой) добавки в системах на основе растворителей.The resulting alkoxysilyl-functional polymer contains urethane bonds. This polymer preferably has a weight average molecular weight Mw in the range of 2000-20000, more preferably in the range of 4000-15000. This polymer preferably has a number average molecular weight Mn in the range of 1000-8000, more preferably in the range of 2000-6000. This molecular weight allows the use of the alkoxysilyl functional polymer as a (soluble) additive in solvent based systems.

Получаемый полимер предпочтительно не имеет ни карбоксильных, ни гидроксильных групп. Следовательно, кислотное число предпочтительно составляет менее 5 мг KOH/г, более предпочтительно 0 мг KOH/г. Кислотное число может быть измерено потенциометрическим титрованием, например в соответствии со стандартом DIN EN ISO 3682. Предпочтительно получаемый полимер не имеет функциональной группы ОН. Гидроксильное число предпочтительно составляет <5 мг КОН/г, более предпочтительно 0 мг КОН/г. Гидроксильное число может быть измерено потенциометрическим титрованием с использованием метода TSI, например в соответствии со стандартом ASTM E1899-08. The resulting polymer preferably has neither carboxyl nor hydroxyl groups. Therefore, the acid number is preferably less than 5 mg KOH/g, more preferably 0 mg KOH/g. The acid number can be measured by potentiometric titration, for example according to DIN EN ISO 3682. Preferably, the resulting polymer does not have the OH functional group. The hydroxyl value is preferably <5 mg KOH/g, more preferably 0 mg KOH/g. The hydroxyl number can be measured by potentiometric titration using the TSI method, for example according to ASTM E1899-08.

Алкоксисилильная функциональность полученного полимера может быть гидролизована в воде или спиртовых растворителях, опционально в присутствии катализатора конденсации силанола.The alkoxysilyl functionality of the resulting polymer can be hydrolyzed in water or alcoholic solvents, optionally in the presence of a silanol condensation catalyst.

Полученный полимер или фторсодержащая силиконовая смола, полученная при его гидролизе, могут быть выгодно использованы при приготовлении композиций покрытий, в частности в качестве добавки к не содержащей фтора силиконовой смоле.The resulting polymer or the fluorine-containing silicone resin obtained by its hydrolysis can be advantageously used in the preparation of coating compositions, in particular as an additive to a fluorine-free silicone resin.

Композиция покрытияCoating composition

В другом аспекте настоящее изобретение предлагает композицию покрытия, содержащую вышеописанный фторированный полимер с алкоксисилильными функциональными группами и/или его гидролизованный продукт (фторированную силиконовую смолу) вместе с силиконовой смолой, не содержащей фтора.In another aspect, the present invention provides a coating composition comprising the above-described alkoxysilyl-functional fluorinated polymer and/or its hydrolyzed product (fluorinated silicone resin) together with a fluorine-free silicone resin.

Композиция покрытия предпочтительно содержит фторированную силиконовую смолу, которую можно получить гидролизом вышеописанного фторированного полимера с алкоксисилильными функциональными группами, и не содержащую фтора силиконовую смолу.The coating composition preferably contains a fluorinated silicone resin, which can be obtained by hydrolysis of the above-described alkoxysilyl-functional fluorinated polymer, and a fluorine-free silicone resin.

Фторированная силиконовая смола может быть получена путем гидролиза алкоксисилильной функциональной группы вышеописанного полимера в воде и/или спиртовых растворителях. Предпочтительно используется спирт или смесь спиртов. Подходящие спирты включают в себя, например, метанол и этанол. Также может использоваться смесь воды со спиртом (или смесью спиртов).The fluorinated silicone resin can be obtained by hydrolyzing the alkoxysilyl functional group of the above polymer in water and/or alcohol solvents. Preferably an alcohol or a mixture of alcohols is used. Suitable alcohols include, for example, methanol and ethanol. A mixture of water and alcohol (or a mixture of alcohols) may also be used.

Опционально гидролиз выполняется в присутствии катализатора конденсации силанола. Такие катализаторы известны специалистам в данной области техники. Optionally, the hydrolysis is carried out in the presence of a silanol condensation catalyst. Such catalysts are known to those skilled in the art.

Подходящими катализаторами являются, например, соли металла (например нитрат циркония, хлорид алюминия), металлоорганические соединения, в частности оловоорганические соединения (например дилаурат дибутилолова, ацетоацетонат дибутилолова), кислоты и основания, такие как третичные амины (например триэтиламин, триэтиленамин или 2,2'-диазабицикло[2.2.2]октан (DABCO)). Под кислотами подразумеваются как кислоты Брэнстеда, так и кислоты Льюиса. Примеры кислотных катализаторов включают в себя сульфокислоты и их производные, например такие как метансульфокислота, 1-пропансульфокислота, 1-пентансульфокислота, додецилбензолсульфокислота и п-толуолсульфокислота. В некоторых вариантах осуществления может быть предпочтительно использовать кислотный катализатор, в частности сульфоновую кислоту или ее производное, в частности п-толуолсульфоновую кислоту. Suitable catalysts are, for example, metal salts (eg zirconium nitrate, aluminum chloride), organometallic compounds, in particular organotin compounds (eg dibutyltin dilaurate, dibutyltin acetoacetonate), acids and bases such as tertiary amines (eg triethylamine, triethyleneamine or 2,2 '-diazabicyclo[2.2.2]octane (DABCO)). By acids are meant both Brønsted acids and Lewis acids. Examples of acid catalysts include sulfonic acids and their derivatives, such as methanesulfonic acid, 1-propanesulfonic acid, 1-pentanesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, and p-toluenesulfonic acid, for example. In some embodiments, it may be preferable to use an acid catalyst, in particular a sulfonic acid or a derivative thereof, in particular p-toluenesulfonic acid.

Не содержащая фтора силиконовая смола может быть получена путем гидролиза не содержащего фтора силана D. Предпочтительно гидролиз можно проводить на месте во время приготовления композиции покрытия.The fluorine-free silicone resin can be obtained by hydrolysis of the fluorine-free silane D. Preferably, the hydrolysis can be carried out in situ during preparation of the coating composition.

Не содержащий фтора силан D предпочтительно представляет собой силан с алкоксифункциональными группами. Опционально он может дополнительно содержать другую функциональную группу, такую как аминогруппа или эпоксигруппа. В некоторых вариантах осуществления алкоксифункциональный силан не содержит аминовых функциональных групп. Примеры таких силанов включают в себя метилтриметоксисилан (MTMS), метилтриэтоксисилан (MTES), фенилтриметоксисилан (PTMS), фенилтриэтоксисилан (PTES), бис[триметоксисилилпропил]этан (BTES), метакрилоксипропилтриметоксисилан (MAPTS), меркаптопропилтриметоксисилан (MPTES), тетраэтилортосиликат (TEOS), тетраметилортосиликат (TMOS) и 3-глицидоксипропилтриметоксисилан (GPTMS).The fluorine-free silane D is preferably an alkoxy-functional silane. Optionally, it may further contain another functional group such as an amino group or an epoxy group. In some embodiments, the implementation of the alkoxy functional silane does not contain amine functional groups. Examples of such silanes include methyltrimethoxysilane (MTMS), methyltriethoxysilane (MTES), phenyltrimethoxysilane (PTMS), phenyltriethoxysilane (PTES), bis[trimethoxysilylpropyl]ethane (BTES), methacryloxypropyltrimethoxysilane (MAPTS), mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTES), tetraethyl orthosilicate (TEOS), tetramethylorthosilicate (TMOS) and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS).

В некоторых вариантах осуществления не содержащий фтора силан D представляет собой алкоксифункциональный аминосилан, такой как первичные или вторичные аминосиланы. Первичные алкоксифункциональные аминосиланы могут иметь следующую общую формулу:In some embodiments, the fluorine-free silane D is an alkoxy-functional aminosilane, such as primary or secondary aminosilanes. Primary alkoxy functional aminosilanes may have the following general formula:

NH2-X3-Si(R3)y(OR4)3-y (II)NH 2 -X 3 -Si (R 3 ) y (OR 4 ) 3-y (II)

где X3 - ковалентная связь или бифункциональная насыщенная группа алкилена C1-C10, R3 и R4 независимо друг от друга представляют собой алкильную группу C1-C3, а y является целым числом от 0 до 3. X3 предпочтительно представляет собой бифункциональную алкильную группу C1-C4, более предпочтительно пропилен или бутилен. R3 и R4 оба предпочтительно представляют собой этильные группы. Алкоксифункциональный аминосилан может представлять собой, например, N-(моноалкоксисилилалкил)амин, N-(диалкоксисилилалкил)амин или N-(триалкоксисилилалкил)амин. В качестве алкоксигрупп предпочтительны метокси- и этоксигруппы, особенно предпочтительны этоксигруппы. В одном предпочтительном варианте осуществления аминосилан с алкоксифункциональными группами представляет собой N-(триэтоксисилилпропил)амин, также известный как (3-аминопропил)триэтоксисилан (APTES).where X 3 is a covalent bond or a C1-C10 alkylene difunctional saturated group, R 3 and R 4 are independently a C1-C3 alkyl group, and y is an integer from 0 to 3. X 3 is preferably a difunctional alkyl group C1-C4, more preferably propylene or butylene. R 3 and R 4 are both preferably ethyl groups. The alkoxyfunctional aminosilane may be, for example, N-(monoalkoxysilylalkyl)amine, N-(dialkoxysilylalkyl)amine or N-(trialkoxysilylalkyl)amine. As alkoxy groups, methoxy and ethoxy groups are preferred, ethoxy groups are particularly preferred. In one preferred embodiment, the alkoxy-functional aminosilane is N-(triethoxysilylpropyl)amine, also known as (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES).

Вторичные аминосиланы могут быть такими же, что и для описанного выше вторичного алкоксисилилфункционального моноамина С.The secondary aminosilanes may be the same as for the secondary alkoxysilyl functional monoamine C described above.

В некоторых вариантах осуществления может быть предпочтительным использовать смесь аминосиланов и неаминосиланов. In some embodiments, it may be preferable to use a mixture of aminosilanes and non-aminosilanes.

Гидролиз силана D может выполняться в присутствии воды и/или спиртового растворителя (растворителей), таких как растворители, описанные выше для гидролиза фторированного алкоксисилилфункционального полимера. Опционально могут использоваться катализаторы конденсации силанола, например описанные выше.The hydrolysis of silane D can be carried out in the presence of water and/or an alcoholic solvent(s) such as those described above for the hydrolysis of a fluorinated alkoxysilyl functional polymer. Optionally, silanol condensation catalysts such as those described above can be used.

В некоторых вариантах осуществления может быть предпочтительным проводить гидролиз как фторированного полимера с алкоксисилильными функциональными группами, так и не содержащего фтор силана D на месте во время приготовления композиции покрытия. В других вариантах осуществления может быть выгодно проводить гидролиз отдельно, и после этого смешивать полученные фторированные и нефторированные силиконовые смолы.In some embodiments, it may be preferable to hydrolyze both the alkoxysilyl-functional fluorinated polymer and the fluoro-silane-free polymer D in situ during preparation of the coating composition. In other embodiments, it may be advantageous to carry out the hydrolysis separately and then mix the resulting fluorinated and non-fluorinated silicone resins.

Соответственно, композиция покрытия может быть приготовлена путем смешивания вышеописанного фторированного алкоксисилилфункционального полимера и силана D в присутствии воды и/или спиртового растворителя, предпочтительно спирта или смеси спиртов. Альтернативно композиция покрытия может быть приготовлена путем смешивания фторированных и нефторированных силоксановых смол, которые были приготовлены отдельно.Accordingly, the coating composition can be prepared by mixing the above-described fluorinated alkoxysilyl functional polymer and silane D in the presence of water and/or an alcoholic solvent, preferably an alcohol or a mixture of alcohols. Alternatively, the coating composition can be prepared by mixing fluorinated and non-fluorinated siloxane resins that have been prepared separately.

Композиция покрытия предпочтительно содержит 0,1-50 мас.% фторированной силиконовой смолы по общей массе композиции покрытия.The coating composition preferably contains 0.1-50 wt.% fluorinated silicone resin based on the total weight of the coating composition.

Композиция покрытия предпочтительно содержит 50-99,9 мас.% не содержащей фтора силиконовой смолы по общей массе композиции покрытия.The coating composition preferably contains 50-99.9% by weight of a fluorine-free silicone resin based on the total weight of the coating composition.

Без привязки к какой-либо конкретной теории авторы настоящего изобретения полагают, что использование нефторированной силиконовой смолы в той же композиции обеспечивает более высокую плотность сшивки после отверждения, что способствует получению более плотного покрытия. В результате отвержденное покрытие будет иметь лучшую износостойкость и стойкость к загрязнениям. Кроме того, считается, что использование как фторированных, так и нефторированных силиконовых смол в одних и тех же композициях приводит к расслоению в процессе отверждения и разделению смол на разные слои или области. Это могло бы привести к лучшей совместимости композиции покрытия с различными подложками, например стеклянными, неорганическими, металлическими и керамическими подложками.Without wishing to be bound by any particular theory, the inventors of the present invention believe that the use of a non-fluorinated silicone resin in the same formulation results in a higher cross-link density after curing, resulting in a denser coating. As a result, the cured coating will have better wear and stain resistance. In addition, it is believed that the use of both fluorinated and non-fluorinated silicone resins in the same compositions leads to delamination during the curing process and separation of the resins into different layers or regions. This could lead to better compatibility of the coating composition with various substrates, such as glass, inorganic, metal and ceramic substrates.

В дополнение к описанным выше смолам в композиции покрытия также могут присутствовать другие связующие смолы, такие как полиуретаны, простые полиэфиры, сложные полиэфиры и полиакрилаты. In addition to the resins described above, other binder resins such as polyurethanes, polyethers, polyesters and polyacrylates may also be present in the coating composition.

Композиция покрытия предпочтительно является органорастворимой. Органорастворимые композиции покрытия содержат органический растворитель или смесь органических растворителей в качестве основной жидкой фазы при приготовлении и/или нанесении композиции покрытия. «Основная жидкая фаза» означает, что органические растворители составляют по меньшей мере 50 мас.% жидкой фазы, предпочтительно по меньшей мере 80 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 90 мас.%, и в некоторых вариантах осуществления даже 100 мас.%. Считается, что по сравнению с водоразбавляемыми композициями покрытия органорастворимые композиции обладают лучшими характеристиками в некоторых свойствах, например стойкости к царапанию.The coating composition is preferably solvent soluble. Organic coating compositions contain an organic solvent or a mixture of organic solvents as the main liquid phase in the preparation and/or application of the coating composition. "Main liquid phase" means that organic solvents make up at least 50 wt.% of the liquid phase, preferably at least 80 wt.%, more preferably at least 90 wt.%, and in some embodiments, even 100 wt.% . Compared to waterborne coating compositions, solventborne compositions are believed to perform better in certain properties such as scratch resistance.

Композиция покрытия предпочтительно содержит 10-70 мас.%, более предпочтительно 20-60 мас.% органических растворителей по общей массе композиции покрытия. The coating composition preferably contains 10-70 wt.%, more preferably 20-60 wt.% organic solvents based on the total weight of the coating composition.

Примеры подходящих органических растворителей включают в себя спирты (такие как этанол, изопропанол, н-бутанол, н-пропанол), сложные эфиры (такие как этилацетат, пропилацетат), ароматические растворители (такие как толуол), кетоновые растворители (такие как ацетон, метилэтилкетон, метилизобутилкетон, циклогексанон, диацетоновый спирт); алифатические углеводороды; хлорированные углеводороды (такие как CH2Cl2); простые эфиры (такие как диэтиловый эфир, тетрагидрофуран, монометиловый эфир пропиленгликоля), а также их смеси. Предпочтительные органические растворители включают в себя бутилацетат, N-метилпирролидон, толуол, метилизобутилкетон (MIBK), метилэтилкетон (MEK), монометиловый эфир пропиленгликоля и метоксипропилацетат (PMA) или их смеси. Examples of suitable organic solvents include alcohols (such as ethanol, isopropanol, n-butanol, n-propanol), esters (such as ethyl acetate, propyl acetate), aromatic solvents (such as toluene), ketone solvents (such as acetone, methyl ethyl ketone , methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, diacetone alcohol); aliphatic hydrocarbons; chlorinated hydrocarbons (such as CH 2 Cl 2 ); ethers (such as diethyl ether, tetrahydrofuran, propylene glycol monomethyl ether), and mixtures thereof. Preferred organic solvents include butyl acetate, N-methylpyrrolidone, toluene, methyl isobutyl ketone (MIBK), methyl ethyl ketone (MEK), propylene glycol monomethyl ether and methoxypropyl acetate (PMA), or mixtures thereof.

Содержание твердого вещества в композиции покрытия в соответствии с настоящим изобретением может находиться в диапазоне от 1 до 90 мас.%, предпочтительно 5-65 мас.%, более предпочтительно 10-50 мас.%.The solids content of the coating composition according to the present invention may range from 1 to 90% by weight, preferably 5-65% by weight, more preferably 10-50% by weight.

Композиция покрытия может дополнительно содержать обычные добавки, такие как наполнители, антиоксиданты, матирующие вещества, пигменты, устойчивые к истиранию частицы, регуляторы текучести, поверхностно-активные вещества, пластификаторы, усилители адгезии, тиксотропные вещества, светостабилизаторы и др.The coating composition may additionally contain conventional additives such as fillers, antioxidants, matting agents, pigments, rub-resistant particles, flow regulators, surfactants, plasticizers, adhesion promoters, thixotropic agents, light stabilizers, etc.

Настоящее изобретение также предлагает способ покрытия подложки, содержащий нанесение композиции покрытия в соответствии с настоящим изобретением на подложку и отверждение этой композиции покрытия. The present invention also provides a method for coating a substrate, comprising applying a coating composition according to the present invention to a substrate and curing the coating composition.

Композиция покрытия может наноситься на широкий спектр подложек обычными способами, включая распыление, накатывание, нанесение шабером, заливку, нанесение кистью или погружением. The coating composition can be applied to a wide variety of substrates by conventional means, including spraying, rolling, scraping, pouring, brushing or dipping.

Композиция покрытия предпочтительно является термически отверждаемой. Отверждение предпочтительно выполняется при повышенной температуре, например в диапазоне 40-190°C, более предпочтительно 50-150°C. Температура отверждения может быть выбрана в зависимости от подложки. Специалисту в данной области техники известны подходящие температуры отверждения. Могут использоваться обычные способы нагрева, например помещение в сушильный шкаф. The coating composition is preferably thermally curable. Curing is preferably carried out at an elevated temperature, for example in the range of 40-190°C, more preferably 50-150°C. The curing temperature can be selected depending on the substrate. Suitable curing temperatures are known to those skilled in the art. Conventional heating methods can be used, such as placing in an oven.

Композицию покрытия в соответствии с настоящим изобретением можно наносить на широкий спектр подложек, включая металлические и неметаллические подложки, такие как стекло, металл, сплавы металлов, анодированные подложки, пластмассы, композит и т.д. Подходящие подложки включают в себя поликарбонат/акрилонитрилбутадиенстирол (PC/ABS), поликарбонат, полиакрилат, полиолефин, полиамид, полистирол, стекло, дерево, камень, алюминий, анодированный алюминий, алюминиевые сплавы, магниево-алюминиевый сплав, медь, а также армированный углеродным волокном полимер/пластик (CFRP). Предпочтительно подложка представляет собой стекло или алюминий.The coating composition of the present invention can be applied to a wide variety of substrates including metallic and non-metallic substrates such as glass, metal, metal alloys, anodized substrates, plastics, composite, etc. Suitable substrates include polycarbonate/acrylonitrile butadiene styrene (PC/ABS), polycarbonate, polyacrylate, polyolefin, polyamide, polystyrene, glass, wood, stone, aluminium, anodized aluminium, aluminum alloys, magnesium aluminum alloy, copper, and carbon fiber reinforced polymer/plastic (CFRP). Preferably the substrate is glass or aluminum.

Композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением может использоваться в виде одного слоя, наносимого непосредственно на подложку, или в многослойных системах, например в качестве грунтовки, базового или прозрачного покрытия. The coating composition according to the present invention can be used as a single layer applied directly to the substrate, or in multi-layer systems, for example as a primer, base or clear coat.

Композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением может использоваться в различных отраслях промышленности покрытий, таких как бытовая электроника, автомобилестроение, упаковка, деревянные полы и мебель, бытовая техника, стекло и окна, спортивный инвентарь. The coating composition according to the present invention can be used in various coating industries such as consumer electronics, automotive, packaging, wood floors and furniture, home appliances, glass and windows, sports equipment.

Настоящее изобретение дополнительно предлагает подложку, покрытую покрытием, полученным из композиции покрытия по настоящему изобретению. Покрытия в соответствии с настоящим изобретением обладают исключительно хорошими общими свойствами, включая адгезию и стойкость к царапанию. В дополнение к этому, эти покрытия также обладают отличными свойствами легкой очистки и стойкости к загрязнению, что можно проверить с помощью перманентного маркера и химикатов.The present invention further provides a substrate coated with a coating obtained from the coating composition of the present invention. Coatings in accordance with the present invention have exceptionally good overall properties, including adhesion and scratch resistance. In addition to this, these coatings also have excellent easy-to-clean and stain-resistance properties, which can be tested with a permanent marker and chemicals.

ПримерыExamples

Далее настоящее изобретение будет описано со ссылками на следующие примеры. Все части и проценты являются массовыми, если явно не указано иное.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the following examples. All parts and percentages are by weight unless expressly stated otherwise.

Fluorolink® E10-H - этоксилированный перфторполиэфир с двумя концевыми спиртовыми группами производства компании Solvay, средняя молекулярная масса (NMR): 1700 а.е.м., кинематическая вязкость при 20°C: 115 сСт. Fluorolink® E10-H is an ethoxylated double alcohol perfluoropolyether manufactured by Solvay, NMR: 1700 amu, kinematic viscosity at 20°C: 115 cSt.

Dynasylan® 1124 - бис(триметоксисилилпропил)амин производства компании EvonikDynasylan® 1124 - bis(trimethoxysilylpropyl)amine from Evonik

IPDI - изофорондиизоцианат IPDI - isophorone diisocyanate

DBTDL - дилаурат дибутилоловаDBTDL - dibutyltin dilaurate

MIBK - метилизобутилкетонMIBK - methyl isobutyl ketone

BAC - бутилацетатBAC - butyl acetate

PMA - метоксипропилацетатPMA - methoxypropyl acetate

Пример 1: Синтез фтористой добавки Example 1 Synthesis of Fluoride Additive

Сначала 60 г Fluorolink® E10-Н добавлялись по каплям в 15 г IPDI с 0,05 г DBTDL при 60°C в течение приблизительно 1 час. После того, как половина изоцианата прореагировала, 25 г Dynasylan® 1124 и 50 г BAC добавлялись по каплям в реакционную смесь в течение приблизительно 30 мин. Затем реакция продолжалась до тех пор, пока свободный NCO не переставал обнаруживаться. First, 60 g of Fluorolink® E10-H was added dropwise to 15 g of IPDI with 0.05 g of DBTDL at 60°C for about 1 hour. After half of the isocyanate had reacted, 25 g of Dynasylan® 1124 and 50 g of BAC were added dropwise to the reaction mixture over a period of approximately 30 minutes. The reaction was then continued until free NCO was no longer detectable.

Пример 2: Покрытие против отпечатков пальцевExample 2: Anti-Fingerprint Coating

Сначала 80 г Dynasylan® 1124 в 80 г BAC гидролизовались с 3,6 г воды и 70 г этанола в течение приблизительно 3 час при комнатной температуре. Затем в реакционную систему добавлялся 1 г фторсодержащей добавки, подготовленной в Примере 1, и еще 250 г BAC. Реакция продолжалась в течение приблизительно 2 час, и продукт собирался после фильтрации через фильтровальную бумагу с размером отверстий 25 мкм. First, 80 g of Dynasylan® 1124 in 80 g of BAC were hydrolyzed with 3.6 g of water and 70 g of ethanol for about 3 hours at room temperature. Then, 1 g of the fluorine additive prepared in Example 1 and another 250 g of BAC were added to the reaction system. The reaction continued for approximately 2 hours and the product was collected after filtration through 25 µm filter paper.

Пример 3: Характеристики покрытияExample 3: Coating Characteristics

Стеклянная подложка обрабатывалась плазмой. Композиция покрытия против отпечатков пальцев, подготовленная в Примере 2, напылялась на стеклянные и алюминиевые подложки до толщины сухой пленки 2-4 мкм. Образцы отверждались при 150°C в течение 30 мин, а затем выдерживались при комнатной температуре для непрерывного отверждения в течение 5 дней.The glass substrate was treated with plasma. The anti-fingerprint coating composition prepared in Example 2 was sprayed onto glass and aluminum substrates to a dry film thickness of 2-4 µm. The samples were cured at 150°C for 30 minutes and then kept at room temperature for continuous curing for 5 days.

Измерялись статический краевой угол, твердость по карандашной шкале и адгезия покрытия. Статический краевой угол измерялся поверх отвержденных покрытий, соответственно, методом покоящейся капельки. Капельки имели объем 3 мкл, а температура измерения составляла приблизительно 20°C. Краевые углы измерялись с использованием прибора DataPhysics с программным обеспечением SCA 20. Твердость по карандашной шкале измерялась в соответствии со стандартным тестом, в котором использовались карандаши (с твердостью от 9B до 9Н). Адгезия измерялась с помощью ленточного теста в соответствии со стандартом ASTM D3359-02. Результат теста на адгезию может варьироваться от 0В - наихудший результат (лентой удаляется более 65% площади поперечного надреза) до 5В - наилучший результат (удаляется 0% площади поперечного надреза).Static contact angle, pencil hardness and coating adhesion were measured. The static contact angle was measured over the cured coatings, respectively, by the quiescent drop method. The droplets had a volume of 3 μl and the measurement temperature was approximately 20°C. Contact angles were measured using a DataPhysics instrument with SCA 20 software. Pencil hardness was measured according to a standard pencil test (9B to 9H hardness). Adhesion was measured using a tape test in accordance with ASTM D3359-02. The adhesion test result can vary from 0B - the worst result (more than 65% of the transverse notch area is removed with tape) to 5B - the best result (0% of the transverse notch area is removed).

Результаты показаны в Таблице 1.The results are shown in Table 1.

Таблица 1. Поверхностные свойстваTable 1. Surface properties

Статический краевой угол/°Static contact angle/° - вода- water 108~111108~111 - дийодметан- diiodomethane 85~8885~88 - этиленгликоль- ethylene glycol 94~9794~97 Твердость по карандашной шкале (на стекле)Pencil hardness (on glass) 9H9H Твердость по карандашной шкале (на алюминии)Pencil hardness (on aluminum) 2H2H Адгезия (на стекле)Adhesion (on glass) 5B5B Адгезия (на алюминии)Adhesion (on aluminum) 5B5B

Свойства легкой очисткиEasy cleaning properties

Свойства легкой очистки проверялись путем написания на покрытой подложке слова «stain» перманентным маркером ZEBRA с черными чернилами.Easy clean properties were tested by writing the word "stain" on the coated substrate with a ZEBRA black ink permanent marker.

Фиг. 1(a) показывает в верхней половине непокрытую стеклянную подложку, а в нижней половине подложку, покрытую покрытием, подготовленным в Примере 2. Fig. 1(a) shows in the upper half the uncoated glass substrate and in the lower half the substrate coated with the coating prepared in Example 2.

Фиг. 1(b) показывает те же самые подложки, что и на Фиг. 1(a), но после вытирания чернил с помощью ткани.Fig. 1(b) shows the same substrates as in FIG. 1(a), but after wiping off the ink with a cloth.

Можно заметить, что черные чернила не сжимаются на непокрытой стеклянной подложке (Фиг. 1(a), верхняя половина). В отличие от этого, черные чернила сжимаются в шарики на поверхности покрытия в соответствии с настоящим изобретением (Фиг. 1(a), нижняя половина). Это означает, что поверхность с покрытием в соответствии с настоящим изобретением обладает свойствами отталкивания чернил.It can be seen that the black ink does not shrink on the uncoated glass substrate (FIG. 1(a), top half). In contrast, black ink is compressed into beads on the surface of the coating according to the present invention (FIG. 1(a), lower half). This means that the coated surface according to the present invention has ink repellent properties.

После протирания (Фиг. 1(b), нижняя половина), поверхность с покрытием в соответствии с настоящим изобретением остается чистой и не показывает остатков чернил. Стереть чернила с непокрытого стекла невозможно (Фиг. 1(b), верхняя половина). Это демонстрирует свойства легкой очистки покрытия в соответствии с настоящим изобретением.After wiping (FIG. 1(b), bottom half), the coated surface according to the present invention remains clean and shows no ink residue. It is not possible to erase ink from uncoated glass (Fig. 1(b), upper half). This demonstrates the easy cleaning properties of the coating according to the present invention.

Истирание древесины стальюAbrasion of wood by steel

Стойкость к истиранию проверялась с помощью инструмента 5750 Linear Abraser (TABER®). Тест выполнялся с грузом 0,5 или 1 кг на стальной вате #0000, наложенной на панель с покрытием (площадь трения 1 см x 1 см). Скорость истирания была установлена равной 60 циклам/мин, расстояние 60 мм. После теста снова измерялся краевой угол с водой (WCA). Результаты показаны в Таблице 2.Abrasion resistance was tested using the 5750 Linear Abraser (TABER®). The test was performed with a load of 0.5 or 1 kg on #0000 steel wool applied to a coated panel (friction area 1 cm x 1 cm). The abrasion rate was set to 60 cycles/min, distance 60 mm. After the test, the contact angle with water (WCA) was again measured. The results are shown in Table 2.

Таблица 2. Table 2.

WCA перед тестомWCA before the test WCA после тестаWCA after the test 1000T/500 г1000T/500g 108-111°108-111° 105-107°105-107° 2000T/500 г2000T/500g 108-111°108-111° 100-105°100-105° 3000T/500 г3000T/500g 108-111°108-111° 95-101°95-101° 1000T/1 кг1000T/1kg 108-111°108-111° 95-105°95-105°

Как видно из Таблицы 2, краевые углы смачивания водой после испытания существенно не уменьшились. Это означает, что покрытие в значительной степени сохранило свойства стойкости к загрязнениям и легкости очистки.As can be seen from Table 2, the water contact angles did not decrease significantly after the test. This means that the coating has largely retained its dirt-resistant and easy-to-clean properties.

Claims (16)

1. Фторированный полимер с алкоксисилильными функциональными группами для получения покрытия, получаемый способом, включающим стадии:1. Fluorinated polymer with alkoxysilyl functional groups for obtaining a coating obtained by a method comprising the steps: a) реагирования ОН-функционального (пер)фторполиэфира (PFPE) с полиизоцианатом А в условиях реакции образования уретана с получением изоцианат-функционального промежуточного соединения В,a) reacting an OH-functional (per)fluoropolyether (PFPE) with polyisocyanate A under urethane reaction conditions to form an isocyanate-functional intermediate B, b) реагирования промежуточного соединения B со вторичным алкоксисилилфункциональным моноамином С с получением алкоксисилилфункционального полимера.b) reacting intermediate B with a secondary alkoxysilyl functional monoamine C to form an alkoxysilyl functional polymer. 2. Полимер по п. 1, в котором ОН-функциональный (пер)фторполиэфир представляет собой PFPE с двумя гидроксильными концевыми группами или PFPE с одной гидроксильной концевой группой.2. The polymer of claim 1, wherein the OH-functional (per)fluoropolyether is a hydroxyl-terminated PFPE or a hydroxyl-terminated PFPE. 3. Полимер по п. 2, в котором PFPE с двумя гидроксильными концевыми группами имеет общую структуру3. The polymer according to claim 2, wherein the PFPE with two hydroxyl end groups has the general structure HO-(CH2CH2O)p-CH2-CF2-Rf-CF2-CH2-(OCH2CH2)q-OH,HO-(CH 2 CH 2 O) p -CH 2 -CF 2 -R f -CF 2 -CH 2 -(OCH 2 CH 2 ) q -OH, где p и q - целые числа, независимо выбираемые в диапазоне 0-50, Rf - бифункциональный радикал, имеющий структуру перфторполиэфира (CF2CF2O)n, (CF2O)m или (CF2-CF2-O)n-(CF2-O)m, а n и m - целые числа, независимо выбираемые в диапазоне 1-100.where p and q are integers independently selected in the range 0-50, R f is a bifunctional radical having the structure of perfluoropolyether (CF 2 CF 2 O) n , (CF 2 O) m or (CF 2 -CF 2 -O) n -(CF 2 -O) m and n and m are integers independently selected in the range 1-100. 4. Полимер по любому из пп. 1-3, в котором полиизоцианат A является циклоалифатическим диизоцианатом.4. The polymer according to any one of paragraphs. 1-3, in which polyisocyanate A is a cycloaliphatic diisocyanate. 5. Полимер по любому из пп. 1-4, в котором вторичный, алкоксисилилфункциональный моноамин C представляет собой бис[3-(триалкоксисилил)пропил]амин.5. The polymer according to any one of paragraphs. 1-4, wherein the secondary, alkoxysilyl functional monoamine C is bis[3-(trialkoxysilyl)propyl]amine. 6. Органорастворимая композиция покрытия, содержащая фторированный полимер с алкоксисилильными функциональными группами по любому из пп. 1-5 и/или фторированную силиконовую смолу, полученную гидролизом того же самого полимера, и дополнительно не содержащую фтора силиконовую смолу.6. Soluble coating composition containing a fluorinated polymer with alkoxysilyl functional groups according to any one of paragraphs. 1-5 and/or a fluorinated silicone resin obtained by hydrolysis of the same polymer and additionally a fluorine-free silicone resin. 7. Композиция покрытия по п. 6, в которой не содержащая фтора силиконовая смола получается с помощью гидролиза не содержащего фтора силана D.7. The coating composition according to claim 6, wherein the fluorine-free silicone resin is obtained by hydrolysis of the fluorine-free silane D. 8. Композиция покрытия по п. 7, в которой не содержащий фтора силан D выбирается из алкоксисиланов, алкоксифункциональных аминосиланов, а также их смесей.8. Coating composition according to claim 7, wherein the fluorine-free silane D is selected from alkoxysilanes, alkoxyfunctional aminosilanes, and mixtures thereof. 9. Способ покрытия подложки, включающий нанесение композиции покрытия по любому из пп. 6-8 на подложку и отверждение композиции покрытия.9. The method of coating the substrate, including applying the coating composition according to any one of paragraphs. 6-8 onto the substrate and curing the coating composition. 10. Покрытая подложка для предотвращения загрязнения и царапания изделия, полученная в соответствии со способом по п. 9.10. Coated substrate to prevent contamination and scratching of the product, obtained in accordance with the method according to paragraph 9. 11. Подложка по п. 10, которая выбирается из стекла, металла, металлических сплавов, анодированных подложек, пластмасс и композита.11. The substrate according to claim 10, which is selected from glass, metal, metal alloys, anodized substrates, plastics and composite. 12. Подложка по п. 11, которая выбирается из группы, состоящей из поликарбоната/акрилонитрилбутадиенстирола (PC/ABS), поликарбоната, полиакрилата, полиолефина, полиамида, полистирола, полиамида, стекла, дерева, меди, алюминия, анодированного алюминия, алюминиевых сплавов, магниево-алюминиевого сплава, а также армированного углеродным волокном полимера/пластика (CFRP).12. The substrate according to claim 11, which is selected from the group consisting of polycarbonate / acrylonitrile butadiene styrene (PC / ABS), polycarbonate, polyacrylate, polyolefin, polyamide, polystyrene, polyamide, glass, wood, copper, aluminum, anodized aluminum, aluminum alloys, magnesium aluminum alloy, and carbon fiber reinforced polymer/plastic (CFRP).
RU2022128149A 2020-04-13 2021-04-09 Fluorinated, alkoxysilil functionalized polymer for non-soiled and non-scratch coatings RU2799553C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNPCT/CN2020/084479 2020-04-13
EP20174341.6 2020-06-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2799553C1 true RU2799553C1 (en) 2023-07-06

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0731125A1 (en) * 1995-03-10 1996-09-11 AUSIMONT S.p.A. Coatings based on fluoropolyethers
EP1559733A1 (en) * 2004-01-27 2005-08-03 Solvay Solexis S.p.A. Polyurethanes
WO2008076639A1 (en) * 2006-12-20 2008-06-26 3M Innovative Properties Company Fluorochemical urethane compounds having pendent silyl groups
WO2008138927A1 (en) * 2007-05-16 2008-11-20 Solvay Solexis S.P.A. Fluorinated polyurethane composition
RU2670274C1 (en) * 2014-12-08 2018-10-22 БАСФ Коатингс ГмбХ Non-aqueous coating compositions, coatings obtained from them and with improved adhesion and scrub resistance, and also their application

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0731125A1 (en) * 1995-03-10 1996-09-11 AUSIMONT S.p.A. Coatings based on fluoropolyethers
EP1559733A1 (en) * 2004-01-27 2005-08-03 Solvay Solexis S.p.A. Polyurethanes
WO2008076639A1 (en) * 2006-12-20 2008-06-26 3M Innovative Properties Company Fluorochemical urethane compounds having pendent silyl groups
WO2008138927A1 (en) * 2007-05-16 2008-11-20 Solvay Solexis S.P.A. Fluorinated polyurethane composition
RU2670274C1 (en) * 2014-12-08 2018-10-22 БАСФ Коатингс ГмбХ Non-aqueous coating compositions, coatings obtained from them and with improved adhesion and scrub resistance, and also their application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2725078B1 (en) Coating composition, surface treating material containing said composition, and article whose surface is treated with said surface treating material
KR101861383B1 (en) Polymer composition containing fluoroxyalkylene group, surface treatment agent comprising said composition, and article and optical article treated with said surface treatment agent
EP2436716B1 (en) Fluorooxyalkylene group-containing polymer composition, a surface treatment agent comprising the same and an article treated with the agent
TWI686427B (en) Fluoropolyether-containing polymer-modified silane, surface treating agent, and article
US8420763B2 (en) Fluorooxyalkylene group-containing polymer composition, a surface treatment agent comprising the same and an article treated with the agent
EP2514725B1 (en) Fluorooxyalkylene group-containing polymer composition, a surface treatment agent comprising the same and an article treated with the agent
US9850399B2 (en) Water/oil-repellent treatment agent having heat resistance, method of preparation, and treated article
US8013096B2 (en) Perfluoroether moiety-containing polymer and a surface treating agent comprising the same
CN104119524B (en) Polymer modification silane containing fluoro alkylidene oxide, the surface conditioning agent and article related to the silane
US11001670B2 (en) Fluoropolyether-group-containing polymer, surface treatment agent, and article
CN105331259A (en) Fluorochemical surface treating agent and article treated therewith
CN101456947A (en) Per-fluoro polyether compound, antifouling coating composition and film containing same
EP3715399A1 (en) Fluoropolyether-group-containing polymer, surface treatment agent, and article
CN101687974A (en) fluorochemical urethane-silane compounds and aqueous compositions thereof
KR102648009B1 (en) Polymer-modified silane containing fluoropolyether group, surface treatment agent and article
EP4011936A1 (en) Fluoropolyether-group-containing polymer, surface treatment agent, and article
EP2340286B1 (en) Method for treating wheel rims and composition for use therein
JP7369875B2 (en) Fluorinated alkoxysilyl-functional polymers for antifouling and anti-scratch coatings
EP4071197A1 (en) Fluoropolyether group-containing polymer, surface treatment agent, and article
RU2799553C1 (en) Fluorinated, alkoxysilil functionalized polymer for non-soiled and non-scratch coatings
TW202146503A (en) Fluorinated, alkoxysilyl-functional polymer for anti-stain and anti-scratch coatings
EP2496633B1 (en) Protective coating compositions containing hydrolysable silanes
WO2022230642A1 (en) Fluoropolyether-group-containing polymer, surface treating agent, and article