TW201542700A - 可固化組成物、形成自該可固化組成物之固化產物及形成該固化產物之方法 - Google Patents
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Abstract
一種可固化組成物包含(A)多官能性丙烯酸酯;(B)具有脂族不飽和鍵之經氟取代之化合物;(C)具有至少一個丙烯酸酯基之有機聚矽氧烷;以及(D)增強填料。亦揭示藉由固化該可固化組成物形成的固化產物。一種形成該固化產物之方法包含將該可固化組成物施加於基材上。該方法進一步包含將該基材上之該可固化組成物固化,以在該基材上形成該固化產物。
Description
本發明大體上係關於一種可固化組成物,且更確切言之,其係關於一種適用於形成具有極佳物理性質之固化產物的可固化組成物,且係關於一種自該可固化組成物形成固化產物之方法。
氟化化合物在本技術領域中為已知者,且係用於各種應用及終端用途中。例如,氟化化合物常用於可固化組成物中。可固化組成物應用於基材且固化以在基材上形成層或塗層。
形成自包含氟化化合物之可固化組成物的層可視可固化組成物之組分而具有多樣及合乎需要的物理性質。此等層可用於改質或改良基材之物理性質或以其他方式保護基材。例如,某些層通常用於達成防汙染性及防沾汙性,或提供易於清潔之表面。其他層係用於提供對下伏基材之保護,諸如提供拒水性及/或防刮性。
理想上,該可固化組成物宜具有諸如儲存穩定性之極佳物理性質。與可固化組成物相關聯的此等物理性質必須與形成自可固化組成物
之所得層之所要性質相平衡。例如,理想上,該層宜具有對基材之高黏著力,同時提供防刮性及易於清潔之表面。
本發明提供可固化組成物。可固化組成物包含(A)多官能性
丙烯酸酯;(B)具有脂族不飽和鍵之氟取代化合物;(C)具有至少一個丙烯酸酯基之有機聚矽氧烷;以及(D)增強填料。
本發明另外提供固化產物。該固化產物係藉由固化該可
固化組成物而形成。
最後,本發明提供形成固化產物之方法。該方法包含將可固
化組成物施加於基材上。該方法進一步包含將基材上之可固化組成物固化,以在基材上形成固化產物。
圖1a至圖1d為塑膠板上指紋之照片影像。
本發明提供可固化組成物。可固化組成物可利用來如以下所述藉由固化可固化組成物而形成固化產物。固化產物具有極佳物理性質,且適合於許多不同的終端用途及應用。
可固化組成物包含(A)多官能性丙烯酸酯。就提及多官能性丙烯酸酯(A)而言,「多官能」意指多官能性丙烯酸酯(A)具有二或更多個丙烯酸酯官能基。在某些實施例中,多官能性丙烯酸酯(A)具有至少3個、或者至少4個、或者至少5個、或者至少6個、或者至少7個、或者至少8
個、或者至少9個、或者至少10個丙烯酸酯官能基。更高數量的丙烯酸酯官能基亦可為適合的,例如二十官能性丙烯酸酯。多官能性丙烯酸酯(A)可本質上為單體的、寡聚的或聚合的,且可包含其組合。例如,多官能性丙烯酸酯(A)可包含單體多官能性丙烯酸酯及寡聚多官能性丙烯酸酯之組合。
多官能性丙烯酸酯(A)可為直鏈、支鏈或直鏈及支鏈多官能性丙烯酸酯之組合。
多官能性丙烯酸酯(A)可為有機或聚矽氧系。當多官能性丙
烯酸酯(A)為有機系時,多官能性丙烯酸酯(A)包含碳系主鏈或鏈,選擇性地該碳系主鏈或鏈中具有諸如O之雜原子。或者,當多官能性丙烯酸酯(A)為聚矽氧系時,多官能性丙烯酸酯(A)包含矽氧烷系主鏈或鏈,其包含矽-氧鍵。多官能性丙烯酸酯(A)可包含碳系鍵及矽-氧鍵,諸如多官能性丙烯酸酯(A)係經由矽氫化作用形成的情況,在該狀況下多官能性丙烯酸酯(A)由於其中矽-氧鍵之存在而仍稱為聚矽氧系。在某些實施例中,當多官能性丙烯酸酯(A)為有機系時,多官能性丙烯酸酯(A)不含任何矽-氧鍵,或者,不含任何矽原子。典型地,多官能性丙烯酸酯(A)為有機系。
適用於(A)之目的的多官能性丙烯酸酯之特定實例包括:二
官能性丙烯酸酯單體,諸如1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、聚(丁二醇)二丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三異丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、及雙酚A二甲基丙烯酸酯;三官能性丙烯酸酯單體,諸如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、
三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、新戊四醇單羥基三丙烯酸酯及三羥甲基丙烷三乙氧基三丙烯酸酯;四官能性丙烯酸酯單體,諸如新戊四醇四丙烯酸酯及二(三羥甲基丙烷)四丙烯酸酯;五或更高官能性單體,諸如二新戊四醇六丙烯酸酯及二新戊四醇(單羥基)五丙烯酸酯;雙酚A環氧二丙烯酸酯;六官能性芳族胺甲酸乙酯丙烯酸酯、脂族胺甲酸乙酯二丙烯酸酯,及四官能聚酯丙烯酸酯之丙烯酸酯寡聚物。
多官能性丙烯酸酯(A)可包含單一多官能性丙烯酸酯或二或
更多種多官能性丙烯酸酯之任何組合。在某些實施例中,多官能性丙烯酸酯(A)包含五或更高官能性丙烯酸酯,諸如自五官能性丙烯酸酯至二十官能性丙烯酸酯之任何多官能性丙烯酸酯,其可改良可固化組成物之固化。例如,在某些實施例中,多官能性丙烯酸酯(A)包含以(A)之總重量計,呈至少30、或者至少50、或者至少75、或者至少80重量百分比之量的五或更高官能性丙烯酸酯。典型地,多官能性丙烯酸酯(A)不含任何氟原子,諸如經氟取代之基團。
可固化組成物進一步包含(B)具有脂族不飽和鍵之經氟取代
之化合物。如同(A),經氟取代之化合物(B)可如上所述為有機系或聚矽氧系。脂族不飽和鍵可為碳-碳雙鍵(C=C)或碳-碳參鍵(C≡C),儘管脂族不飽和鍵典型地為雙鍵。經氟取代之化合物(B)可具有脂族不飽和鍵或二或更多個脂族不飽和鍵。脂族不飽和鍵可位於經氟取代之化合物(B)內任何位置處,例如脂族不飽和鍵可為經氟取代之化合物(B)之末端、側接或主鏈之一部分。當經氟取代之化合物(B)包括二或更多個脂族不飽和鍵時,每一脂族不飽和鍵可獨立地位於經氟取代之化合物(B)中,亦即,經氟取代之化合物
(B)可包括側接及末端脂族不飽和鍵,或其他鍵位置之組合。
在某些實施例中,經氟取代之化合物(B):(i)為部分氟化;(ii)
包含全氟聚醚段;或(iii)(i)及(ii)兼有。部分氟化意指經氟取代之化合物(B)不為全氟化的。例如,部分氟化涵蓋單取代,其中僅有一個經氟取代之基團;以及多氟化,其中有二或更多個經氟取代之基團。當經氟取代之化合物(B)為(i)及(ii)兼有時,經氟取代之化合物(B)包括未經全氟化的取代基、部分或基團,以使得儘管經氟取代之化合物(B)包含全氟化段,但作為分子的經氟取代之化合物(B)並非全氟化,而是多氟化的。
當經氟取代之化合物(B)包含全氟聚醚段時,可存在於全氟
聚醚段中之部分之特定實例包括-(CF2)-、-(CF(CF3)CF2O)-、-(CF2CF(CF3)O)-、-(CF(CF3)O)-、-(CF(CF3)-CF2)-、-(CF2-CF(CF3))-、及-(CF(CF3))-。此等部分可以任何次序存在於全氟聚醚段內,且可呈隨機或嵌段形式。每一部分可獨立地在全氟聚醚段中存在二或多次。通常,全氟聚醚段不含氧-氧鍵,其中氧通常係作為雜原子存在於相鄰碳原子之間以便形成醚鍵聯。全氟聚醚段典型地為末端,在該狀況下,全氟聚醚段可以CF3基團封端。
在一個特定實施例中,當經氟取代之化合物(B)包含全氟聚醚段時,全氟聚醚段包含具有以下通式(1)之部分:-(C3F6O)x-(C2F4O)y-(CF2)z- (1);其中下標x、y及z各獨立地選自0及1至40之整數,惟x、y及z三者全部不同時為0。若x及y兩者為0,則z為1至40之整數,且至少一個其他
全氟醚部分存在於全氟聚醚段中。下標y及z可為0且x係選自1至40之整數,或者,下標x及y為0且z係選自1至40之整數;或者,下標x及z為0且y係選自1至40之整數。下標z可為0且x及y各獨立地選自1至40之整數,或者,下標y為0且x及z各獨立地選自1至40之整數;或者,下標x為0且y及z各獨立地選自1至40之整數。典型地,x、y及z各獨立地選自1至40之整數。由下標x及y表示的部分可獨立地為支鏈或直鏈。例如,(C3F6O)可獨立地由CF2CF2CF2O、CF(CF3)CF2O或CF2CF(CF3)O表示。
在某些實施例中,經氟取代之化合物(B)包含下列反應之反
應產物:(a)三異氰酸酯及(b)(b-1)具有活性氫原子之全氟聚醚化合物與(b-2)具有活性氫原子及不同於活性氫原子之官能基的單體化合物之混合物。
三異氰酸酯(a)可藉由例如將二異氰酸酯三聚化來形成。適
合二異氰酸酯之實例包括具有脂族鍵鍵結的異氰酸酯基之彼等二異氰酸酯,諸如六亞甲基二異氰酸酯、異佛酮二異氰酸酯、伸二甲苯基二異氰酸酯、氫化伸二甲苯基二異氰酸酯及二環己甲烷二異氰酸酯;及具有芳族鍵鍵結的異氰酸酯基之二異氰酸酯,諸如伸甲苯基二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、聚亞甲基聚苯基聚異氰酸酯、聯甲苯胺二異氰酸酯及萘二異氰酸酯。
三異氰酸酯(a)之特定實例包括以下:
全氟聚醚化合物(b-1)及單體化合物(b-2)各自具有經獨立選
擇之活性氫原子。組分(b-1)及(b-2)可獨立地具有二或更多個活性氫原子。帶有活性氫原子之雜原子能夠與三異氰酸酯(a)之異氰酸基官能基反應。熟習此項技術者易於理解的是:此等活性氫原子及相應官能基包括具有與異氰酸酯官能基之反應性的此等活性氫原子。在各種實施例中,組分(b-1)及/或(b-2)之活性氫原子與氧(O)、氮(N)、磷(P)或硫(S)共價鍵結(或共價鍵結至該等者)。在此等實施例中,組分(b-2)之活性氫原子為反應性基團之部分。含有活性氫之此等反應性基團之實例包括包含以下官能性之彼等反應性基團:羥基官能性(-OH)、胺基官能性(-NH2)、巰基官能性(-SH)、-NH-、
及磷-氫鍵(-PH-)。此等反應性基團可為組分(b-1)及/或(b-2)之取代基,或可為取代基或官能性之部分(moiety)或部位(portion)。
含有羥基官能性之反應性基團之特定實例包括一元至四元
醇基,諸如包含C1-C20烴基者。C1-C20烴基可為脂族(支鏈或直鏈)、芳族、環狀、脂環狀等等。C1-C20烴基可為經取代或未經取代的。「經取代」意指烴基之一或多個氫原子可在形式上由不同於氫之原子(例如鹵素原子,諸如氯、氟、溴或碘);或者由氧、硫或氮置換。或者,羥基官能性可在不存在此烴基的情況下鍵結至組分(b-1)及/或(b-2)。例如,羥基官能性可以矽醇基(SiOH)之形式存在。
含有胺基官能性(-NH2)之反應性基團之特定實例包括一級
胺基(-RNH2),其中R為C1-C20烴基,如剛才於以上所述。
含有巰基官能性之反應性基團之特定實例包括1至4個SH
基,諸如包含以上所述的C1-C20烴基者。
含有-NH-之反應性基團之特定實例除二級胺基之外包括
其他含-NH-分子,諸如含氮6員環結構,諸如哌基及哌啶基;含氮五員環結構,諸如吡咯啶基(排除1-吡咯啶基)、吡咯基(排除1-吡咯基)、吡咯啉基(排除1-吡咯啉基)、咪唑基(排除1-咪唑基)及吡唑基(排除1-吡唑基);及含氮縮合多環結構,諸如吲哚基(排除1-吲哚基)、吲唑基(排除1-吲唑基)、嘌呤基(排除7-嘌呤基)、呸啶基(排除1-呸啶基)及咔唑基(排除9-咔唑基)。
含有磷-氫鍵(-PH-)之反應性基團之特定實例包括含磷環狀結構,諸如磷吲哚基(排除1-磷吲哚基)。
全氟聚醚化合物(b-1)通常包含全氟聚醚段。如上所述,全氟
聚醚化合物(b-1)之全氟聚醚段典型地成為所得之經氟取代之化合物(B)的全氟聚醚段(若存在),該經氟取代之化合物(B)部分自全氟多醚化合物(b-1)所形成。全氟聚醚化合物(b-1)典型地為直鏈。在某些實施例中,全氟聚醚化合物(b-1)具有至少一個末端羥基,或者二或更多個末端羥基。當全氟聚醚化合物(b-1)含有二或更多個末端羥基時,羥基可位於全氟聚醚化合物(b-1)之相同或相對末端。如上所述,末端羥基可構成全氟聚醚化合物(b-1)之活性氫。
全氟聚醚化合物(b-1)典型地具有200至500,000,或者500至10,000,000之分子量。
在一個特定實施例中,全氟聚醚化合物(b-1)具有以下通式:
其中X為F或-CH2OH基;Y及Z各獨立地選自F及-CF3;a為1至16之整數;c為0或1至5之整數;b、d、e、f及g各自獨立地為0或1至200之整數;且h為0或1至16之整數。在以上通式中,由各種下標表示的部分或單元可以任何次序存在,可呈隨機或嵌段形式。
該全氟多醚化合物(b-1)的特定實例包括揭示於美國專利US
6,906,115 B2,其全文以引用方式併入本文中。在某些實施例中,全氟聚醚化合物(b-1)包括全氟聚醚段,其具有1,000至100,000,或者1,500至10,000公克每莫耳(g/mol)之數量平均分子量。
如上文所述,該單體化合物(b-2)具有該反應性氫原子以前及
另外之官能基。典型上,該單體化合物(b-2)之官能基為自交聯官能基。自交聯官能基為能夠彼此經歷交聯反應者,即使該自交聯官能基為相同者。自交聯官能基的特定實例包括自由基聚合反應性官能基、陽離子聚合反應性官能基、以及僅能夠光交聯之官能基。自交聯的自由基聚合反應性官能基的實例包括含有烯系不飽和性之官能基(例如雙鍵(C=C))。自交聯的陽離子聚合反應性官能基的實例包括陽離子聚合反應性烯系不飽和性、環氧基團、氧呾基、以及含有烷氧基矽基或矽醇基團之矽化合物。僅能夠光交聯之官能基的實例包括乙烯基桂皮酸之光可二聚官能基。
在某些實施例中,該單體化合物(b-2)包含(甲基)丙烯酸酯或
乙烯型單體。在這些實施例中,該單體化合物(b-2)可具有2至30、或者3至20個碳原子。
該單體化合物(b-2)的特定實例包括(甲基)丙烯酸羥乙酯;(甲
基)丙烯酸羥丙酯;(甲基)丙烯酸羥丁酯;(甲基)丙烯酸胺乙酯;HO(CH2CH2O)i-COC(R1)C=CH2(其中R1係選自H及CH3;且i為2至10之整數);(甲基)丙烯酸羥基-3-苯氧基丙酯;烯丙醇;HO(CH2)jCH=CH2(其中j為2至20之整數);(CH3)3SiCH(OH)CH=CH2;苯乙烯基苯酚;及其組合。
在某些實施例中,經氟取代之化合物(B)藉由以下方式形
成:使(a)及(b-1)反應以形成反應中間物,且隨後使反應中間體及(b-2)反應以形成經氟取代之化合物(B)。
此特定經氟取代之化合物(B)之另外態樣(包括其製備方法)
揭示於美國專利第US 8,609,742 B2號中,該專利以全文引用方式併入本文。
可固化組成物進一步包含(C)具有至少一個丙烯酸酯基之有
機聚矽氧烷。有機聚矽氧烷(C)可具有二或更多個丙烯酸酯基,例如2至20個,或者2至10個丙烯酸酯基。丙烯酸酯基可獨立地為有機聚矽氧烷(C)中之末端及/或側接。有機聚矽氧烷(C)可為直鏈、支鏈、環狀、脂環狀等等,且可具有包括矽-氧及至少一個丙烯酸酯基之任何結構。丙烯酸酯基可直接鍵結至有機聚矽氧烷(C)之矽原子,經由二價鍵聯基與有機聚矽氧烷之矽原子鍵聯,鍵結至有機聚矽氧烷中不同於矽之原子(例如碳)等等。
有機聚矽氧烷(C)典型地包括不同於包括胺基取代之彼等基
團的矽鍵結基。此等矽鍵結基通常為單價的,且其例子可以是烷基、芳基、烷氧基及/或羥基。有機聚矽氧烷(C)典型地具有2至1000,或者2至500,或者2至300之聚合度。
在某些實施例中,有機聚矽氧烷(C)包含經胺基取代之有機
聚矽氧烷及多官能性丙烯酸酯之麥克加成反應之反應產物。經胺基取代之有機聚矽氧烷之胺基取代包含至少一個含胺基團,例如2至10個含胺基團。含胺基團可獨立地為一級或二級,但通常包括至少一個NH鍵,以用於與多官能性丙烯酸酯之麥克加成反應。麥克加成反應在本技術領域中為已知的且涉及親核加成。更確切言之,經胺基取代之有機聚矽氧烷經由麥克加成反應與多官能性丙烯酸酯之丙烯酸酯官能基反應,以形成此等實施例中之有機聚矽氧烷(C)。
適用於經由麥克加成反應與經胺基取代之有機聚矽氧烷反
應的多官能性丙烯酸酯之特定實例包括以上相對於組分(A)闡述的彼等多官
能性丙烯酸酯。多官能性丙烯酸酯可與多官能性丙烯酸酯(A)相同或不同。
多官能性丙烯酸酯(A)可在可固化組成物中過量利用,以使得有機聚矽氧烷(C)自多官能性丙烯酸酯(A)之一部分及經胺基取代之有機聚矽氧烷原位形成。或者,有機聚矽氧烷(C)離散地形成且與多官能性丙烯酸酯(A)及可固化組成物之其他組分組合。
通常,一分子之多官能性丙烯酸酯之一個丙烯酸酯官能基與
一分子經胺基取代之有機聚矽氧烷之一個含胺基團反應。在某些實施例中,一分子之經胺基取代之有機聚矽氧烷中存在但僅有一個含胺基團。典型地,含胺基團為末端以使得所得有機聚矽氧烷(C)為直鏈。然而,含胺基團可為經胺基取代之有機聚矽氧烷中之側鏈,以使得有機聚矽氧烷(C)為支鏈。另外,經胺基取代之有機聚矽氧烷可具有二或更多個含胺基團。在此等實施例中,經胺基取代之有機聚矽氧烷之每一含胺基團可與多官能性丙烯酸酯之丙烯酸酯官能基反應(且選擇性地,經胺基取代之有機聚矽氧烷之每一含胺基團可與不同多官能性丙烯酸酯分子之丙烯酸酯官能基反應)。
用於形成有機聚矽氧烷(C)之經胺基取代之有機聚矽氧烷與
多官能性丙烯酸酯的莫耳比率可變化。例如,當經胺基取代之有機聚矽氧烷包括但僅有一個含胺基團時,一莫耳之經胺基取代之有機聚矽氧烷基團可與一莫耳之多官能性丙烯酸酯反應。然而,因為多官能性丙烯酸酯包括二或更多個丙烯酸酯官能基,所以兩莫耳之經胺基取代之有機聚矽氧烷基團可與一莫耳之多官能性丙烯酸酯反應。另外,當經胺基取代之有機聚矽氧烷包括二或更多個含胺基團時,一莫耳之經胺基取代之有機聚矽氧烷可與多於一莫耳之多官能性丙烯酸酯反應。經胺基取代之有機聚矽氧烷及多
官能性丙烯酸酯典型地以經胺基取代之有機聚矽氧烷對多官能性丙烯酸酯為10:1至1:10;或者5:1至1:5;或者2:1至1:2之莫耳比率反應,以形成有機聚矽氧烷(C)。
經胺基取代之有機聚矽氧烷與多官能性丙烯酸酯之間的麥
克加成反應可選擇性地於溶劑、媒劑及/或觸媒存在下進行。典型地,反應在不存在溶劑或媒劑,亦即,純的情況下進行。溶劑可為不同於經胺基取代之有機聚矽氧烷及多官能性丙烯酸酯之任何溶劑,其能夠溶解經胺基取代之有機聚矽氧烷及/或多官能性丙烯酸酯。媒劑可不同於溶劑,原因在於媒劑僅部分地溶解,或者不溶解經胺基取代之有機聚矽氧烷及/或多官能性丙烯酸酯。
通常,不需要觸媒來起始經胺基取代之有機聚矽氧烷與多官
能性丙烯酸酯之間的麥克加成反應。然而,若需要,則可利用觸媒來起始及/或加速經胺基取代之有機聚矽氧烷與多官能性丙烯酸酯之間的麥克加成反應。適合觸媒包括共軛酸之鹼。典型地,共軛酸及其相應鹼為有機系。
此等鹼之特定實例包括1,4-二氫吡啶、甲基二苯基磷烷、甲基二對甲苯基磷烷、2-烯丙基-N-烷基咪唑啉、氫氧化四第三丁基銨、DBU(1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一-7-烯)及DBN(1,5-二氮雜雙環[4.3.0]壬-5-烯)、甲醇鉀、甲醇鈉、氫氧化鈉及其組合。若利用觸媒,則以經胺基取代之有機聚矽氧烷及多官能性丙烯酸酯之總重量計,該觸媒係典型地以大於0至2.0、或者0.05至1.0、或者自0.1至1.0重量百分比之濃度來利用。
經胺基取代之有機聚矽氧烷與多官能性丙烯酸酯之間的麥
克加成反應典型地在容器中進行。典型地將容器加熱至高溫,例如50至
150、或者75至120、或者90至110℃。容器可在高溫下加熱一段時間以實現經胺基取代之有機聚矽氧烷與多官能性丙烯酸酯之間的麥克加成反應,例如加熱15至240、或者15至120、或者30至90分鐘。經由各種技術監視麥克加成反應形成有機聚矽氧烷(C)之進程,該等技術諸如光譜學,例如紅外線(IR)光譜學。
適用於經由麥克加成反應形成有機聚矽氧烷(C)之經胺基取代之有機聚矽氧烷的特定實例包括以下:NH2C3H6-Me2SiO(Me2SiO)10SiMe2-C3H6NH2;
;及/或
其中Me表示甲基。此等經胺基取代之有機聚矽氧烷僅僅為例示性實例。例如,經胺基取代之有機聚矽氧烷可具有不同數量之重複二矽氧基單元、不同取代基、不同胺基取代等等。
經胺基取代之有機聚矽氧烷之某些實施例的另外態樣揭示
於美國專利第US 8,178,613 B2號中,該專利以全文引用方式併入本文。
或者,有機聚矽氧烷(C)無需由經胺基取代之有機聚矽氧烷
與多官能性丙烯酸酯之間的麥克加成反應形成,亦即,有機聚矽氧烷(C)可經由其他方法製備。例如,有機聚矽氧烷(C)可藉由使具有至少一個矽鍵結氫原子之有機聚矽氧烷與烯基官能性甲基丙烯酸酯化合物反應來製備,在該狀況下,有機聚矽氧烷(C)係經由矽氫化作用形成。適用於有機聚矽氧烷(C)的具有至少一個丙烯酸酯基之有機聚矽氧烷之一個此種特定實例揭示於2014年3月17日申請(DC11806;H&H 071038.01436)的名稱為Fluorinated Compound,Curable Composition Comprising Same,and Cured Product之美國申請案第61/954,096號中,該申請案與本案同時申請且以全文引用方式併入本文。
可固化組成物進一步包含增強填料(D)。增強填料(D)係用於
向形成自可固化組成物之固化產物提供增加的硬度及防刮性。增強填料(D)通常包含氧化矽。氧化矽可為任何類型之氧化矽,例如氧化矽可為發煙氧化矽、沉澱氧化矽、矽酸膠等等。典型地,增強填料(D)包含矽酸膠。
矽酸膠包含氧化矽(即,氧化矽粒子)於媒劑中之混合物或
懸浮液。媒劑可或者稱為分散介質。矽酸膠之氧化矽粒子典型地為非晶形及無孔的。
矽酸膠之媒劑典型地具有適度低沸點溫度,以用於媒劑自可
固化組成物(及矽酸膠)之移除。例如,媒劑典型地具有在大氣壓(亦即,1atm)下為攝氏30至200度、或者攝氏40至150度(℃)之沸點溫度。
用於矽酸膠之適合媒劑包括極性及非極性媒劑。此等媒劑之
特定實例包括水;醇,諸如甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇及2-甲基丙醇;甘油酯,諸如三乙酸甘油酯(glyceryl triacetate)(三乙酸甘油酯(triacetin))、三丙酸甘油酯(glyceryl tripropionate)(三丙酸甘油酯(tripropionin))及三丁酸甘油酯(glyceryl tributyrate)(三丁酸甘油酯(tributyrin));聚二醇,諸如聚乙二醇及聚丙二醇;賽珞蘇,諸如甲基賽珞蘇、乙基賽珞蘇及丁基賽珞蘇;二甲基乙醯胺;芳族化合物,諸如甲苯及二甲苯;乙酸酯,諸如乙酸甲酯;乙酸乙酯;乙酸丁酯;酮,諸如甲基異丁基酮;乙酸;及丙酮。在特定實施例中,矽酸膠之媒劑係選自水及醇。矽酸膠可或者稱為矽酸膠分散液。可利用兩種或兩種以上不同媒劑,儘管此等媒劑通常與彼此相容,但其使得矽酸膠為均質的。以矽酸膠之總重量計,矽酸膠之媒劑典型地以例如10至70重量百分比之濃度存在於該矽酸膠中。
矽酸膠之二氧化矽粒子典型地具有小於200奈米(nm),例如
1至100、或者1至50奈米(nm)之平均粒度。
矽酸膠之氧化矽粒子可為純二氧化矽,或可包含標稱量之雜
質,諸如Al2O3、ZnO及/或陽離子,諸如Na+、K+、Ca++、Mg++等等。
矽酸膠可視需要經表面處理,例如利用填料處理劑來表面處
理。矽酸膠可在併入可固化組成物中之前經表面處理,或可原位表面處理。
用來處理矽酸膠之填料處理劑之量可取決於各種因素而變
化,該等因素諸如矽酸膠是否利用填料處理劑原位處理或在併入可固化組成物中之前預處理。
填料處理劑可包含矽烷,諸如烷氧基矽烷;烷氧基官能寡矽
氧烷;環狀聚有機矽氧烷;羥基官能寡矽氧烷,諸如二甲基矽氧烷;甲基
苯基矽氧烷;硬脂酸酯;或脂肪酸。
適用於填料處理劑之烷氧基矽烷的例子為包括:己基三甲氧
基矽烷、辛基三乙氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷、十二烷基三甲氧基矽烷、十四基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基乙基三甲氧基矽烷、十八基三甲氧基矽烷、十八基三乙氧基矽烷及其組合。
或者,烷氧基矽烷可包括烯系不飽和基團。烯系不飽和基團
可包括碳-碳雙鍵、碳-碳三鍵、或其組合。在此等實施例中,烷氧基矽烷可由通式R2 dASi(OR3)3-d表示。在此通式中,R2為不含脂族不飽和鍵的經取代或未經取代單價烴基。其特定實例包括烷基、芳基及氟烷基。R3為烷基,其典型地具有1至10個碳原子。A為具有脂族不飽和鍵之單價有機基團。A之特定實例包括含丙烯基之有機基團,諸如甲基丙烯醯氧基、丙烯醯氧基、3-(甲基丙烯醯氧基)丙基及3-(丙烯醚氧基)丙基;烯基,諸如乙烯基、己烯基及烯丙基;苯乙烯基及乙烯醚基。下標d為0或1。
具有烯系不飽和基團之烷氧基矽烷之特定實例包括3-(甲基
丙烯醯氧基)丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基丙烯醯氧基)丙基三乙氧基矽烷、3-(甲基丙烯醯氧基)丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(丙烯醯氧基)丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、甲基乙烯基二甲氧基矽烷及烯丙基三乙氧基矽烷。
烷氧基官能性寡矽氧烷可或者用作填料處理劑。烷氧基官能
性寡矽氧烷及用於其製備之方法在本技術領域中為已知的。例如,適合的烷氧基官能寡矽氧烷包括式(R4O)eSi(OSiR4 2R5)(4-e)之彼等寡矽氧烷。在此其中,下標e為1、2或3,或者3。每一R4獨立地選自具有1至10個碳原子
之飽和及不飽和烴基。每一R5為飽和或不飽和烴基。
或者,矽氮烷可離散地或與例如烷氧基矽烷組合地用作填料
處理劑。
或者,填料處理劑可為有機矽化合物。有機矽化合物之實例
包括但不限於:有機氯矽烷,諸如甲基三氯矽烷、二甲基二氯矽烷及三甲基一氯矽烷;有機矽氧烷,諸如羥基封端二甲基矽氧烷寡聚物、六甲基二矽氧烷及四甲基二乙烯基二矽氧烷;有機矽氮烷,諸如六甲基二矽氮烷及六甲基環三矽氮烷;以及有機烷氧基矽烷,諸如甲基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷,及3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。硬脂酸酯之實例包括硬脂酸鈣。脂肪酸之實例包括硬脂酸、油酸、棕櫚酸、牛脂、椰子油及其組合。
殘餘量之填料處理劑可存在於可固化組成物中,例如作為與
矽酸膠分離的離散組分。
或者,矽酸膠之氧化矽粒子無需由處理劑表面處理。在這些
實施例中,矽酸膠可稱為未改質矽酸膠。未改質矽酸膠典型地呈酸性或鹼性分散液形式。
若需要,另一填料可存在於可固化組成物中,例如不同於矽
酸膠之填料。其實例包括氧化鋁、碳酸鈣(例如發煙、熔融、研磨及/或沉澱)、矽藻土、滑石、氧化鋅、諸如切短KEVLAR®之切短纖維、縞瑪瑙、氧化鈹、氧化鋅、氮化鋁、氮化硼、碳化矽、碳化鎢;及其組合。
可固化組成物可選擇性地進一步包含(i)(E)水;(ii)(F)不同於
水(E)之載體媒劑;或(iii)(E)及(F)。
若利用水(E),則其存在於可固化組成物中以用於增強填料
(D)之水解。例如,如本技術領域中已知的,矽酸膠之二氧化矽粒子可包括在二氧化矽粒子之表面處的矽醇基。水(E)可用作矽酸膠之媒劑,在該狀況下,水(E)無需作為可固化組成物中之離散組分。另外,若矽酸膠已受表面處理過的,則類似地通常不利用水(E)。
載體媒劑(F)典型地為含醇媒劑。含醇媒劑可包含醇、基本
上由醇組成、或由醇組成。含醇媒劑係用於分散可固化組成物之組分。在某些實施例中,含醇媒劑溶解可固化組成物之組分,在該狀況下,含醇媒劑可稱為含醇溶劑。
適用於含醇媒劑之特定實例包括甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、
異丁醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、乙二醇單乙基醚、二甘醇單甲基醚、三甘醇單甲基醚、及其組合。當含醇媒劑包含醇或基本上由醇組成時,含醇媒劑可進一步包含另一有機媒劑。其特定實例包括丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、或類似酮類;甲苯、二甲苯或類似的芳族烴;己烷、辛烷、庚烷或類似的脂族烴;氯仿、二氯甲烷、三氯乙烯、四氯化碳或類似的有機含氯溶劑;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異丁酯或類似的脂肪酸酯。當含醇媒劑包含另外有機媒劑時,以含醇媒劑之總重量計,含醇媒劑典型地包含呈10至90重量百分比、或者30至70重量百分比之量的醇,而含醇媒劑之餘量為另外有機媒劑。
在各種實施例中,可固化組成物可另外包含光聚合引發劑
(G)。若可固化組成物經由利用電磁輻射之照射來固化,則光聚合引發劑(G)最為常用。光聚合引發劑(G)可選自能夠在利用電磁輻射之照射下產生自由
基的已知化合物,諸如有機過氧化物、羰基化合物、有機硫化合物及/或偶氮化合物。
適合光聚合引發劑(G)之特定實例包括苯乙酮、乙基苯基
酮、二苯甲酮、黃原醇(xanthol)、氟、苯甲醛、蒽醌、三苯胺、4-甲基苯乙酮、3-戊基苯乙酮、4-甲氧基苯乙酮、3-溴苯乙酮、4-烯丙基苯乙酮、對二乙醯基苯、3-甲氧基二苯基酮、4-甲基二苯基酮、4-氯二苯基酮、4,4-二甲氧基二苯基酮、4-氯-4-苄基二苯基酮、3-氯酮、3,9-二氯酮、3-氯-8-壬基酮、安息香、安息香甲醚、安息香丁基醚、雙(4-二甲基胺基苯基)酮、苄基甲氧基縮酮、2-氯硫代酮、二乙基苯乙酮、1-羥基環己基苯基酮、2-甲基[4-(甲基硫基)苯基]2-啉基-1-丙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、及其組合。
若利用光聚合引發劑(G),則以多官能性丙烯酸酯(A)之100
重量份計,其典型地以1至30重量份、或者1至20重量份之量存在於可固化組成物中。
若需要,則可固化組成物可進一步包含矽烷化合物(H)。其
實例包括四烷氧基矽烷,諸如四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷及四異丙氧基矽烷;及烷基烷氧基矽烷,諸如甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三異丙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷及乙基三乙氧基矽烷。矽烷化合物可用作離散組分或,作為另一實例,用於在可固化組成物中形成矽倍半氧烷。
可存在於可固化組成物中之添加劑之另外實例包括抗氧化劑;增稠劑;界面活性劑,諸如調平劑、消泡劑、沉澱抑制劑、分散劑、
抗靜電劑及防霧添加劑;紫外線吸收劑;著色劑,諸如各種顏料及染料;二丁基羥基甲苯(BHT);啡噻(PTZ);及其組合。
可固化組成物可經由涉及可固化組成物之各種組分之組合
的各種方法來製備。在某些實施例中,矽酸膠在併入可固化組成物之前受表面處理。組分可在可固化組成物之製備之前、期間或之後個別地或共同地加熱。
可固化組成物可用於各種最終用途及應用。最典型地,可固
化組成物用於形成經固化之產物。經固化之產物可呈纖維、塗覆、層、膜、複合物、物件等等之形式。
本發明另外提供形成自可固化組成物之經固化之產物,及利
用可固化組成物形成經固化之產物之方法。下文一起描述經固化之產物及形成經固化之產物之方法。
形成經固化之產物之方法包含將可固化組成物施加於基材
上。該方法進一步包含將基材上之可固化組成物固化,以便在基材上形成經固化之產物。例如,形成經固化之產物之方法包含將可固化組成物施加於基材上,以在基材上形成其濕層。該方法進一步包含將濕層固化以形成經固化之產物。
基材不受限制,且可為任何宜形成經固化之產物於其上之基
材。例如,基材可包含電子物件、光學物件、消費者器具及組件、汽車車身及組件、聚合物物件等等。基材可具有任何形狀或構造。
電子物件之實例典型地包括具有電子顯示器之彼等電子物
件,該等電子顯示器諸如液晶顯示器(LCD)、發光二極體(LED)顯示器、有
機發光二極體(OLED)顯示器、電漿顯示器等等。此等電子顯示器常用於各種電子裝置中,諸如電腦監視器、電視、智慧型電話、全球定位系統(GPS)單元、音樂播放器、遠程控件、手持式視訊遊戲、可攜式閱讀器、汽車顯示面板等等。
由此,本發明提供一種物件,其包含經固化之產物以及基
材,該經固化之產物為置於該基材上。該物件可包含電子物件、光學物件、消費者用具或其組件、汽車主體或其組件、或聚合物物件。該物件可包含感測器。
在某些實施例中,該物件可為感測器。如本文中所使用,感
測器為偵測外部事件或量的改變並提供適當輸出之裝置。為了說明,感測器可為熱偶,其偵測溫度或溫度改變並提供適當電壓輸出。感測器可包含與外部環境接觸之偵測表面,並經建構以供偵測外部事件或量的改變。該偵測表面可與訊號處理器聯通,以供轉換所偵測之外部事件或量的改變成為適當輸出。該感測器之輸出可為電及/或光學訊號形式。感測器可為物理感測器、化學感測器、或生物感測器。物理感測器可經建構以供測量溫度、壓力、光強度或波長、聲音強度或頻率、或電訊號。化學感測器可經建構以供測量化學組成物,例如偵測例如水、分子氧或臭氧、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、硫化氫、或化學戰藥劑之分析物之存在或測量濃度。生物感測器可經建構以供體外偵測酵素活性的存在或測量酵素活性程度、擬體內偵測藥物或代謝物的存在或測量藥物或代謝物濃度、或體內偵測或辨識皮膚圖案(生物紋痕(bioprint))或特徵。
在某些實施例中,感測器為生物感測器,且生物感測器為生
物紋痕感測器。經偵測或測量之生物紋痕可為任何可分辨之動物解剖學之皮膚特徵,包括人體解剖學,例如指紋(包括大姆指指紋)、掌紋(palmprint)、足紋、耳紋、動物掌紋(pawprint)等等。生物紋痕感測器可為以光學為基礎、以超音波為基礎、以熱線(thermal line)為基礎、壓敏性、或以電容為基礎的。
生物紋痕感測器可使用可見光捕捉皮膚圖案之數位影像(以光學為基礎)、高頻音波(以超音波為基礎)、橫跨溝槽、隆起及脊的溫度變化(以熱線(thermal line)為基礎)、溝槽、隆起及脊之間的壓力差異(壓敏性)、或皮下皮膚層溝槽、隆起及脊之間的不同傳導性(以電容為基礎)。生物紋痕感測器可包含感測器像素的感測器陣列,其中各感測器像素經建構以偵測在其感測器陣列中的位置的外部事件或量的改變,並針對該位置產生適當輸出。生物紋痕感測器可映像來自感測器陣列內的各感測器像素之輸出,且藉此以產生生物紋痕的視覺或電子影像的複合影像。該複合影像可描繪二維或三維生物紋痕。舉例而言,包含隆起、皮脊及皮溝(皮脊間的谷部)之指紋可藉由以電容為基礎的指紋感測器而影像化,以電容為基礎的指紋感測器可自列位在指紋隆起、皮脊及皮溝上排列之電容感測器像素的感測器陣列產生指紋的複合影像。該複合影像為二維隆起/皮脊圖案或三維形貌影像。
在一些實施例中,感測器為(人)指紋感測器。指紋感測器
可為以光學為基礎、以超音波為基礎、以熱線為基礎、壓敏性、或以電容為基礎的。在一些實施例中,指紋感測器可為光學指紋感測器、或者以電容為基礎的指紋感測器。該指紋感測器可為需要指紋感測的電子裝置(諸如利用生物特徵量測掃瞄器之個人電子裝置,例如個人電腦、智慧型手機、
平板電腦、電子閱讀器等等)的一部分。
因此,本發明提供感測器或包含該感測器之電子裝置,其中
該感測器偵測表面已有自本發明之可固化組成物所形成的本發明之經固化之產物之膜塗覆於其上。本發明亦提供形成經固化之產物之膜於感測器偵測表面上之方法,該方法包含將可固化組成物施加至感測器之偵測表面,以形成可固化組成物膜在該感測器偵測表面上,並固化該可固化組成物之膜,以產生經固化之產物之膜在該感測器偵測表面上。在某些實施例中,感測器為生物感測器、或者生物紋痕感測器、或者指紋感測器、或者光指紋感測器、或者以電容為基礎之指紋感測器。
該膜為撥油性(例如撥皮膚油脂性)及疏水性(即撥水性)。
由此,該膜能夠使指紋感測器起作用,即使用的手指是濕的(例如以人工汗液測試所指示)或過油(例如以油脂測試所指示)亦然。本發明之經固化之產物的膜在感測器偵測表面上可厚至足以提供撥油性及疏水性塗覆效果,即使重覆使用感測器(即該膜不會薄至使該膜在正常使用下輕易抹除)之後亦然。該膜可為單層膜、或者多層膜。薄膜亦可對特定類型之感測器(例如,基於光學的、基於超音波的、基於熱管線的、基於壓敏的、或基於電容的)而言為足夠薄的,以使得其不會妨礙感測器偵測外部事件或量之變化。在一些實施例中,薄膜具有5微米(μm)至100μm之厚度。
適合感測器的膜為撥油性的程度可藉由施加一數量之十六
烷至該感測器偵檢元件表面並測量靜態十六烷接觸角(如之後所述)而決定。適合塗覆組成物為疏水性的程度可藉由施加一數量之去離子水至該感測器偵檢元件表面並測量靜態水接觸角(如之後所述)而決定。由此,同
時為撥油性及疏水性的膜可具有水接觸角>100°及十六烷接觸角>50°。
圖1a(左上)顯示經塗覆塑膠板上一般(不濕潤)指紋攝
像,其中塗層為本發明組成物之本發明固化產品之薄膜。圖1b(右上)顯示在未經塗覆塑膠板上之一般(非濕)指紋攝像。圖1c(左下)顯示在經塗覆塑膠板上之濕(水)指紋攝像,其中該塗覆同圖1a所用者。圖1d(右下)顯示在未經塗覆塑膠板上之濕(水)指紋攝像。如藉由比較圖1a與圖1b可見,相較於在未有任何撥油性及疏水性膜在其上的塑膠板上之指紋,本發明之膜增加一般指紋(非濕或非過油)影像之皮脊界定及保真度。如藉由比較圖1b與圖1d可見,相較於一般(非濕或非過油)指紋的攝像,有水在手指上明顯降低指紋攝像的清楚度及保真度,其中指紋係自未經塗覆之塑膠板、即其上未有任何撥油性及疏水性膜所獲得。如藉由比較圖1c與圖1d可見,相較於在未有任何撥油性及疏水性膜在其上的未經塗覆之塑膠板上之指紋,本發明之膜增加從經塗覆塑膠板所獲得之濕(水)指紋影像之皮脊界定及保真度。
如以上所介紹,基材亦可為金屬物件,諸如消費者用具及組
件。例示性物件包括洗碗機、電爐、微波爐、冰箱、冷凍機等等,其典型地具有光亮金屬外觀,諸如不鏽鋼、拉絲鎳(brushed nickel)、鋁等等。
或者,基材可為車輛車身或組件,諸如汽車車身或組件。例
如,可固化組成物可直接塗覆於汽車車身之頂塗覆上以形成該層,從而賦予汽車車身光亮外觀,此在審美學上為令人愉悅的,且其防汙跡,諸如汙垢等等以及來自指紋之汙染。
適合光學物件之實例包括無機材料,諸如玻璃板、包含無機
層之玻璃板、陶瓷及類似物。適合光學物件之另外實例包括有機材料,諸如透明塑膠材料及包含無機層之透明塑膠等等。光學物件之特定實例包括抗反射膜、光學濾波器、光學透鏡、眼鏡鏡片、射束分離器、稜鏡、反射鏡等等。
有機材料及/或聚合物物件之特定實例包括聚烯烴(例如聚
乙烯、聚丙烯等等)、聚環烯烴、聚酯(例如聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等等)、聚醯胺(例如耐綸6、耐綸66等等)、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚醯亞胺、聚乙烯醇、乙烯乙烯基醇、丙烯酸系物(例如聚甲基丙烯酸甲酯)、纖維素(例如,三乙醯基纖維素、二乙醯基纖維素、賽珞玢等等),或此等有機聚合物之共聚物。應瞭解,此等材料可用於眼科元件中。
眼科元件之非限制性實例包括矯正鏡及非矯正鏡,包括單光鏡片或多光鏡片,如雙焦點、三焦點及漸變鏡片,其可為分段或非分段的;以及用以矯正、保護或增強視力的其他元件,包括而不限於隱形眼鏡、人工水晶體、放大鏡及防護鏡或護目鏡。用於眼科元件的較佳材料包含一或多種聚合物,其選自聚碳酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碸、聚對苯二甲酸乙二酯及聚碳酸酯共聚物、聚烯烴,尤其為聚降莰烯、二乙二醇-雙(碳酸烯丙酯)聚合物--稱為CR39--及共聚物、(甲基)丙烯酸聚合物及共聚物,尤其是衍生自雙酚A之(甲基)丙烯酸聚合物及共聚物、硫基(甲基)丙烯酸聚合物及共聚物、胺甲酸乙酯及硫胺甲酸乙酯聚合物及共聚物、環氧聚合物及共聚物、及環硫化物聚合物及共聚物。
基材可包括任何以上所述的但不同於本文所述特定物件的
材料中之任何材料。例如,基材可包括金屬或合金,其不為消費者器具或
車輛車身之部分。
除以上所述的物件/基材之外,可固化組成物可應用於其他
基材,諸如用於汽車或飛機的窗戶構件,因此提供先進功能性。
或者,基材可包括水泥、石材、紙張、紙板、陶瓷等等。
或者或另外,基材可包括抗反射塗覆。在這些實施例中,抗反射塗覆可包括安置於下伏基材上之一或多層材料。抗反射塗覆通常具有比下伏基材更小的折射率。抗反射塗覆可為多層。多層抗反射塗覆包括二或更多層介電材料於下伏基材上,其中至少一個層具有高於下伏基材之折射率的折射率。此等多層抗反射塗覆常常稱為抗反射薄膜堆疊。
抗反射塗覆可由多種材料形成。在某些實施例中,抗反射塗覆包含薄金屬氧化物膜,諸如薄濺鍍塗布金屬氧化物膜。或者,薄金屬氧化物膜可經由熱蒸鍍來形成。如本文所使用的「金屬氧化物」包括單一金屬(包括類金屬)之氧化物以及金屬合金之氧化物。金屬氧化物之一個實例為氧化矽,其可耗盡氧(即,其中氧化物中氧之量小於化學計量之量)。另外適合的金屬氧化物包括以下者之氧化物及其混合物:錫、鈦、鈮、鋅、鋯、鉭、釔、鋁、鈰、鎢、鉍、銦。特定實例包括SiO2、SnO2、TiO2、Nb2O5、ZnO、ZrO2、Ta2O5、Y2O3、Al2O3、CeO2、WO3、Bi2O、In2O3及ITO(銦錫氧化物),以及其組合及交替層。
若需要,則下伏基材可在抗反射塗覆之沉積之前具有經塗底(primed)表面。例如,經塗底表面可藉由施加諸如丙烯酸層之化學底漆層而形成,或自黏著促進層之化學蝕刻、電子束照射、電暈處理、電漿蝕刻、或共擠壓來形成。此等經塗底基材為市售的。
可固化組成物藉以塗覆於基材上之方法可有所變化。例如,
在某些實施例中,將可固化組成物塗覆於基材上之步驟使用濕式塗覆方法。適用於該方法的濕式塗覆方法之特定實例包括浸塗、旋塗、淋塗、噴塗、輥式塗布、凹版塗布、濺鍍、狹槽塗布及其組合。含醇媒劑連同預設在可固化組成物及濕層中之任何其他媒劑或溶劑可經由加熱或其他已知方法自該濕層移除。
可固化組成物可塗覆於基材上達任何厚度,以便提供所要級
別的拒水性、拒油性、拒汙性及潑汙性。在某些實施例中,經固化之產物可或者稱為層或薄膜,儘管經固化之產物可具有不同於與層或薄膜相關聯的任何形狀或形式。在這些實施例中,經固化之產物具有大於0至20微米(μm)、或者大於0至10微米(μm)、或者大於0至5微米(μm)之厚度。在某些實施例中,經固化之產物具有至少15埃、或者至少20埃、或者至少30埃之厚度,在此等實施例中,上限為20μm。
可固化組成物以及由此形成的濕層可藉由利用活性能量射
線(即,高能射線)照射來快速地固化。活性能量射線可包括紫外線、電子束或其他電磁波或輻射。自低成本及高穩定性觀點而言,紫外線之使用較佳。紫外輻射之來源可包括高壓汞燈、中壓汞燈、Xe-Hg燈或深UV燈。
固化濕層之步驟通常包含將濕層暴露於劑量足以固化濕層
之至少一部分、或者整體的輻射。用於固化濕層之輻射之劑量典型地為每平方公分10至8000毫焦耳(mJ/cm2)。在某些實施例中,將加熱連同照射一起使用來固化濕層。例如,濕層可在利用活性能量射線照射濕層之前、期間及/或之後加熱。雖然活性能量射線通常起始可固化組成物之固化,但殘
餘量之含醇媒劑或任何其他媒劑及/或溶劑可存在於濕層中,其可藉由加熱揮發且驅除。典型加熱溫度在50至200℃範圍內。固化濕層提供經固化之產物。
固化產物包括具有增強填料(D)之主體基質,該增強填料(D)
分散於該主體基質中。主體基質由多官能性丙烯酸酯(A)、具有脂族不飽和鍵之經氟取代之化合物(B)及具有至少一個丙烯酸酯基之有機聚矽氧烷(C)之反應形成。增強填料(D)通常均質地分散於固化產物之主體基質中,儘管增強填料(D)可非均質地分散於主體基質,或以其他方式在基質中以變化濃度跨於固化產物之任何維度分散。
經固化之產物具有極佳物理性質,且適合於用作各種基材上
之保護塗覆。例如,經固化之產物具有極佳(即高)硬度、耐久性、對基材之黏著力以及對汙跡、汙染及刮擦之抵抗力。在某些實施例中,經固化之產物具有至少90度(°)、或者至少100度(°)、或者至少105度(°)、或者至少108度(°)、或者至少110度(°)之水接觸角。在此等實施例中,上限典型地為120°。經固化之產物之水接觸角典型地在此範圍內,甚至在使經固化之產物經受磨耗試驗之後亦如此,此說明經固化之產物之極佳耐久性。例如,對具有較小耐久性之經固化之產物而言,水接觸角在磨耗之後減小,此大體指示經固化之產物至少已部分劣化。
在這些實施例中,該經固化之產物典型上亦具有大於0至小
於0.2、或者大於0至小於0.15、或者大於0至小於0.125、或者大於0至小於0.10之滑動(動)摩擦係數(μ)。儘管摩擦係數為無單位的,但其常常由(μ)表示。
舉例而言,滑動(動)摩擦係數可藉由將具有已確定之表面
積及質量的物體置於該經固化之產物上、並有選擇材料(例如一張標準法律用紙尺寸紙張)介於該物體及該固化之產物之間而測量。接著,施加垂直於重力之力,以將該物體在該固化之產物橫跨滑動預定距離,其能夠計算該經固化之產物的滑動摩擦係數。
所附申請專利範圍並不限於實施方式中所述且明確特定之
化合物、組成物、或方法,該等化合物、組成物、或方法可以在落入所附申請專利範圍之範疇內的特定實施例之間變化。關於本說明書中用於描述各種實施例之特定特徵或態樣所憑藉的馬庫西(Markush)群組,不同、特殊及/或非預期的結果可能自各別馬庫西群組的各成員獲得並且獨立於所有其他馬庫西成員。可個別或組合地憑藉一馬庫西群組的各成員,並對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。
另外,在描述本發明之各種實施例時所依賴的任何範圍及子範圍獨立地且共同地落入隨附申請專利範圍之範疇內,且描述並涵蓋所有範圍,包括其中全部值及/或部分值,即使此等值未明確在本所明書中寫出亦如此。所屬技術領域中具有通常知識者可輕易認可的是,所列舉的範圍和子範圍充分描述並使本發明的各種實施例得以實行,並且這樣的範圍和子範圍可被進一步描述為相關的二等分、三等分、四等分、五等分等等。
以下僅作為一個實例,一「0.1至0.9」的範圍可進一步分述為下三分之一(即0.1至0.3)、中三分之一(即0.4至0.6)以及上三分之一(即0.7至0.9),其個別且共同落入隨附申請專利範圍之範疇中,並且可被個別及/或共同地憑藉,而且會對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支
持。另外,就諸如「至少」、「大於」、「小於」、「不大於」及類似物的定義或修飾範圍之用語而言,此用語包括子範圍及/或上限或下限。以下作為另一個實例,一「至少10」的範圍自然包括至少10至35的子範圍、至少10至25的子範圍、25至35的子範圍等等,並且可個別及/或共同地憑藉各子範圍,而且會對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。最後,可憑藉一落入所揭示範圍的個別數字,並且對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。例如,一「從1至9」的範圍包括各種個別整數如3,以及包括一小數點(或分數)的個別數字如4.1,其可被憑藉,並且對落於隨附申請專利範圍之範疇中的具體實施例提供充分支持。
在一些實施例中,本發明為以下編號態樣中之任一態樣。
態樣1一種可固化組成物,其包含:(A)多官能性丙烯酸酯;(B)具有脂族不飽和鍵之經氟取代之化合物;(C)具有至少一個丙烯酸酯基之有機聚矽氧烷;以及(D)增強填料。
態樣2如態樣1之可固化組成物,其中(B):(i)為部分氟化;(ii)包含全氟聚醚段;或(iii)(i)及(ii)兼有。
態樣3如態樣2之可固化組成物,其中(B)包含該全氟聚醚段,該全氟聚醚段包含通式(1)之部分:-(C3F6O)x-(C2F4O)y-(CF2)z-(1);其中下標x、y及z各獨立地選自0及1至40之整數,惟x、y及z不同時為0。
態樣4如任一前述態樣之可固化組成物,其中(B)包含下列反應之反應產物:(a)三異氰酸酯及(b)下列化合物之混合物,(b-1)具有至少一個活性氫原子之全氟聚醚化合物;以及(b-2)具有活性氫原子及不同於該活
性氫原子之官能基的單體化合物。
態樣5如態樣4之可固化組成物,其中(b-1)具有至少一個末端羥基。
態樣6如態樣4及5中任一態樣之可固化組成物,其中(B)藉由以下方式形成:使(a)及(b-1)反應以形成反應中間物,且隨後使反應中間體及(b-2)反應以形成(B)。
態樣7如任一前述態樣之可固化組成物,其中(C)包含經胺基取代之有機聚矽氧烷及多官能性丙烯酸酯之麥克加成反應的反應產物。
態樣8如任一前述態樣之可固化組成物,其進一步包含:(i)(E)水;(ii)(F)不同於水之載體媒劑;或(iii)(E)及(F)。
態樣9如任一前述態樣之可固化組成物,其中(D)包含矽酸膠。
態樣10如任一前述態樣之可固化組成物,其中(D)用具有脂族不飽和鍵之有機烷氧基矽烷表面處理。
態樣11一種藉由固化可固化組成物來形成的固化產物,該可固化組成物包含:(A)多官能性丙烯酸酯;(B)具有脂族不飽和鍵之含氟化合物;(C)具有至少一個丙烯酸酯基之有機聚矽氧烷;以及(D)增強填料;其中(D)係分散於該固化產物及該可固化組成物中。
態樣12如態樣11之固化產物,其包含具有大於0至20微米(μm)之厚度的薄膜。
態樣13如態樣11及12中任一態樣之固化產物,其係安置於基材上。
態樣14如態樣10至13中任一態樣之固化產物,其具有至少100°之水接觸角。
態樣15一種形成固化產物之方法,該方法包含:將如態樣1之可固化組成物施加於基材上;以及將該基材上之該可固化組成物固化,以便在該基材上形成該固化產物。
態樣16一種物件,其包含如態樣11至14中任一態樣之固化產物及基材,該固化產物係安置於該基材上。
態樣17如態樣16之物件,其包含電子物件、光學物件、消費者器具或其組件、汽車車身或其組件、或聚合物物件。
態樣18如態樣17之物件,其包含感測器。
以下實例意圖說明本發明,而且不應被以任何方式視為限制本發明的範圍。
以下表1說明用於製備可固化組成物之組分連同其用於實例1及比較例1至3之各別量。表1中之值係以克計。
多官能性丙烯酸酯(A)包含二新戊四醇六丙烯酸酯及二新戊四醇五丙烯酸酯(1:1莫耳比率)之摻合物,其可自日本東京之Nippon Kayaku Co.,Ltd.公司以商品名Kayarad dPHA購得。
經氟取代之化合物(B)包含具有脂族不飽和鍵之經氟取代之化合物,其可自日本大阪之Daikin Industries,Ltd.以商品名OptoolTM Dac HP購得。
有機聚矽氧烷(用於形成(C))包含具有在25℃下為20至30厘史(cSt)之黏度的胺基丙基封端的聚(二甲基)矽氧烷,其可自Gelest Inc.(Morrisville,PA)以商品名DMS-A12購得。
增強填料(D)包含單分散於異丙醇中之矽酸膠(30wt.% SiO2),其可自Nissan Chemical America Corporation(Houston,TX)以商品名ORGANOSILICASOLTM IPA-ST購得。
水(E)包含去離子水。
載體媒劑(F)包含甲苯。
載體媒劑(F’)包含2-丙醇。
光聚合引發劑(G)包含1-羥基環己基苯基酮,其可自BASF Corporation(Florham Park,NJ)以商品名Irgacure® 184購得。
填料處理劑包含3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。
將載體媒劑(F)、載體媒劑(F’)、多官能性丙烯酸酯(A)及有機聚矽氧烷(用於形成(C))置入三頸乾燥燒瓶中,且在50℃下攪拌一小時。有機聚矽氧烷(用於形成(C))經由麥克加成反應與多官能性丙烯酸酯(A)之一部分反應,以便形成具有至少一個丙烯酸酯官能基之有機聚矽氧烷(C)。因而,有機聚矽氧烷(用於形成(C))為用於形成有機聚矽氧烷(C)之前驅體,其經由有機聚矽氧烷(用於形成(C))與多官能性丙烯酸酯(A)之一部分之間的麥克加成反應原位形成。將填料處理劑、增強填料(D)及水(E)置入燒瓶中,且在50℃下加熱燒瓶之內容物同時再攪拌一小時。填料處理劑原位反應以對增強填料(D)進行表面處理。將燒瓶之內容物冷卻至室溫。將光聚合引發劑(G)及經氟取代之化合物(B)置入燒瓶中以得到可固化組成物。實例1之可固化組成物為透明無色溶液。
將載體媒劑(F)、載體媒劑(F’)、多官能性丙烯酸酯(A)、填料處理劑、增強填料(D)及水(E)置入三頸乾燥燒瓶中,且在50℃下加熱、同時攪拌一小時。填料處理劑原位反應以對增強填料(D)進行表面處理。將燒瓶之內容物冷卻至室溫。將光聚合引發劑(G)置入燒瓶中以得到可固化組成
物。比較例1之可固化組成物亦為透明無色溶液。比較例1之可固化組成物不同於實例1之可固化組成物,因為比較例1之可固化組成物不包括經氟取代之化合物(B)或有機聚矽氧烷(用於形成(C))(或具有丙烯酸酯官能基之有機聚矽氧烷(C),其在實例1原位形成)。
將載體媒劑(F)、載體媒劑(F’)、多官能性丙烯酸酯(A)、填料處理劑、增強填料(D)及水(E)置入三頸乾燥燒瓶中,且在50℃下加熱、同時攪拌一小時。填料處理劑原位反應以對增強填料(D)進行表面處理。將燒瓶之內容物冷卻至室溫。將光聚合引發劑(G)及經氟取代之化合物(B)置入燒瓶中以得到可固化組成物。比較例2之可固化組成物亦為透明無色溶液。比較例2之可固化組成物不同於實例1之可固化組成物,因為比較例2之可固化組成物不包括有機聚矽氧烷(用於形成(C))(或具有丙烯酸酯官能基之有機聚矽氧烷(C),其在實例1原位形成)。
將載體媒劑(F)、載體媒劑(F’)、多官能性丙烯酸酯(A)及有機聚矽氧烷(用於形成(C))置入三頸乾燥燒瓶中,且在50℃下攪拌一小時。有機聚矽氧烷(用於形成(C))經由麥克加成反應與多官能性丙烯酸酯(A)之一部分反應,以便形成具有至少一個丙烯酸酯官能基之有機聚矽氧烷(C)。因而,有機聚矽氧烷(用於形成(C))為用於形成有機聚矽氧烷(C)之前驅體,其經由有機聚矽氧烷(用於形成(C))與多官能性丙烯酸酯(A)之一部
分之間的麥克加成反應原位形成。將填料處理劑、增強填料(D)及水(E)置入燒瓶中,且在50℃下加熱燒瓶之內容物同時再攪拌一小時。填料處理劑原位反應以對增強填料(D)進行表面處理。將燒瓶之內容物冷卻至室溫。將光聚合引發劑(G)置入燒瓶中以得到可固化組成物。比較例3之可固化組成物亦為透明無色溶液。比較例3之可固化組成物不同於實例1之可固化組成物,因為比較例3之可固化組成物不包括經氟取代之化合物(B)。
實例1及比較例1-3之可固化組成物經由針筒過濾器(具有玻璃微纖維之聚四氟乙烯;30毫米(mm)直徑;0.45微米(μm)孔徑;可自U.K Little Chalfront之GE Healthcare以商品名Whatman®購得)過濾。將實例1及比較例1-3之可固化組成物之樣本塗覆於不同基材(聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯及精整拋光鋁)。確切言之,可固化組成物之樣本經由利用旋塗機(可自CA Sunnvale之SÜSS MicroTec購得)之旋塗,以200轉每分鐘(rpm)歷時20秒且隨後1,000rpm歷時30秒來施加於不同基材,以便在不同基材上提供濕膜。將濕膜在70℃下乾燥10分鐘,且經由UV照射,以2J/cm2之劑量固化足以固化濕膜且得到固化產物之一段時間。固化產物係以薄膜的形式置於該基材上。
形成自實例1及比較例1-3之可固化組成物的固化產物之物理性質如下所述來量測。
評估水及十六烷於每一固化產物上之靜態接觸角。確切言之,水及十六烷之靜態接觸角係經由VCA Optima XE測角計來量測,該測角計可自AST Products,Inc.(位於Billerica,MA)購得。所量測的水接觸角為基於每一固化產物上之2μL微滴之靜態接觸角。水之接觸角稱為WCA(水接觸角),且十六烷之接觸角稱為HCA(十六烷接觸角)。WCA及HCA值為度數(°)。
每一固化產物之鉛筆硬度係根據標題為「Standard Test Method for Film Hardness by Pencil Test」之ASTM D3363-04(2011)32來量測。鉛筆硬度值通常係基於石墨分級量表,其範圍為9H(最硬值)至9B(最軟值)。
交叉刻線黏著試驗係利用直角切線(其為交叉刻線),根據名稱為「Evaluation of Coatings Applied to Plastics」之ASTM D 3002及名稱為「Standard Test Methods for Measuring Adhesion by Tape Test」之ASTM D 3359-09e2在固化產物中對下伏基材來執行。基於以下之ASTM標準來檢查切割邊緣之開裂及黏著力之損失:ASTM第5B類:切割邊緣為完全平滑的,且交叉刻線試驗所形成的呈網格形式的正方形無一者與下伏基材拆離;ASTM第4B類:固化產物上相交切線處之小薄片拆離;受影響的橫切
區域明顯不大於5%面積;ASTM第3B類:固化產物沿切割邊緣及在相交切線處成片剝落;受影響的橫切區域明顯大於5%面積,但明顯不大於15%面積;ASTM第2B類:固化產物沿切割邊緣部分地或整體地以大型帶狀條成片剝落,及/或交叉刻線試驗所形成的呈網格形式的不同正方形部分地或整體地成片剝落;受影響的橫切區域明顯大於15%面積,但明顯不大於35%面積;ASTM第1B類:固化產物沿切割邊緣以大型帶狀條成片剝落,及/或交叉刻線試驗所形成的呈網格形式的一些正方形已部分地或整體地與下伏基材拆離;受影響的橫切區域明顯大於35%面積,但明顯不大於65%面積;ASTM第0B類:不能分類為ASTM第1B-5B類之任何程度的成片剝落。
抗磨耗試驗利用往復式耐磨試驗機-5900型,其可自Taber Industries(位於North Tonawanda,New York)購得。所用磨耗材料為來自Taber Industries的CS-17 Wearaser®。磨耗材料具有6.5mm×12.2mm之尺寸。往復式磨耗機在每分鐘25次循環之速度下,以1吋之衝程長度及10.0N之負載操作10次、25次及100次循環。每一循環之後,目視檢查固化產物之表面來判定磨耗。以下定級係基於此目視檢查來指定:1級:對固化產物無破壞;2級:對固化產物輕微刮擦;3級:對固化產物中等刮擦;
4級:透過固化產物部分可見基材;以及5級:透過固化產物完全可見基材。
汙跡標記試驗以光學方式量測固化產物展現防沾汙性之能力。詳言之,在汙跡標記試驗,利用Super Sharpie®油性標記用筆(可自Newell Rubbermaid Office Products(位於Oak Brook,IL)購得)於每一固化產物上畫線。以光學方式檢查各條線來判定該等線固化產物上是否呈珠狀(beaded)。「1」級表示線完全呈珠狀成小微滴,而「5」級表示線未呈珠狀。在固化產物上畫出每一條線之後三十秒,用一張紙(Kimtech ScienceTM KimwipesTM,可自TX Irving之Kimberly-Clark Worldwide,Inc.購得)將線擦拭連續五次。「1」級指示線(或其串珠部分)完全自基材移除,而「5」級指示線未移除。
固化產物之耐久性係經由接觸角耐久性試驗來量測,該接觸角耐久性試驗在固化產物之磨耗之後量測WCA及HCA。通常,在磨耗之後的WCA或HCA愈大,固化產物愈耐久。如上所述在固化產物之磨耗之後量測WCA及HCA。固化產物之磨耗係經由往復式磨耗機-5900型來進行,該往復式磨耗機可自紐約州North Tonawanda之Taber Industries購得。所用磨耗材料為微纖維布(WypallTM,其可自Kimberly-Clark Worldwide,Inc.(位於Irving,TX)購得),其具有2×2公分(cm)之面積。往復式磨耗機在每分鐘60次循環之速度下、以250克之負載操作10,000次循環。
COF係經由TA-XT2紋理分析器來量測,該分析器可自Texture Technologies(位於Scarsdale,NY)購得。COF係藉由以下方式量測:將具有約156公克之負載的橇板置放於每一固化產物上,將一張標準紙安置於每一固化產物與橇板之間。撬板具有約25×25毫米之面積。在垂直於重力之方向上施加力以將撬板沿每一層、以約2.5毫米/sec之速度移動約42毫米之距離來量測COF。儘管COF為無單位的,但其常常表示為μ。COF之標準偏差亦包括如下。
以下表2及3說明基於以上所述的試驗的每一固化產物(及其於特定基材上)之物理性質。在表2及3中,「PC」標示聚碳酸酯基材;「PMMA」標示聚甲基丙烯酸甲酯基材;「Al」標示精整拋光鋁;「Ex.」標示實例;且「C.E.」標示比較例。
如以上表2及3中清楚例示的,經由實例1之本發明可固化組成物形成的固化產物之物理性質優於形成自比較例1至3之可固化組成
物的固化產物之彼等物理性質。確切言之,如相較於形成自比較例1至3之可固化組成物之固化產物而言,經由實例1之本發明可固化組成物形成的固化產物具有顯著增加的耐久性(基於磨耗後WCA及HCA)。實際上,經由實例1之可固化組成物形成的固化產物之磨耗後WCA及HCA幾乎是形成自比較例1及3之可固化組成物之固化產物的WCA及HCA的兩倍大。
如上所述,實例1及比較例1至3之可固化組成物之間的唯一差異係有關於所主張組分(B)及(C)之存在或不存在,因為在此等實例中,其他方面的條件及組分之相對量皆相同。
本發明已以說明性方式加以描述,且已使用之術語意欲呈描述文字之本意而非限制。顯然地,鑑於上述的教示,本發明的許多修改和變化是可能的。本發明可以被以不同於具體描述的其它方式實施。
Claims (12)
- 一種可固化組成物,其包含:(A)多官能性丙烯酸酯;(B)具有脂族不飽和鍵之經氟取代之化合物;(C)具有至少一個丙烯酸酯基之有機聚矽氧烷;以及(D)增強填料。
- 如請求項1之可固化組成物,其中(B):(i)為部分氟化;(ii)包含全氟聚醚段;或(iii)兼有(i)及(ii)之兩者。
- 如請求項2之可固化組成物,其中(B)包含該全氟聚醚段,該全氟聚醚段包含通式(1)之部分:-(C3F6O)x-(C2F4O)y-(CF2)z- (1);其中,下標x、y及z為各獨立地選自0及1至40之整數,惟x、y及z不同時為0。
- 如前述請求項中任一項之可固化組成物,其中(B)包含下列反應之反應產物:(a)三異氰酸酯,及(b)下列化合物之混合物:(b-1)具有至少一個活性氫原子之全氟聚醚化合物;以及(b-2)具有活性氫原子及不同於該活性氫原子之官能基的單體化合物。
- 如請求項1之可固化組成物,其中(C)包含經胺基取代之有機聚矽氧烷及多官能性丙烯酸酯之麥克加成反應的反應產物。
- 如請求項1之可固化組成物,其中(D)包含矽酸膠;或其中(D)係經具有脂族不飽和鍵之有機烷氧基矽烷表面處理者;或其中(D)包含矽酸膠,且該矽酸膠係經具有脂族不飽和鍵之有機烷氧基矽烷表面處理者。
- 如請求項1之可固化組成物,其進一步包含:(i)(E)水;(ii)(F)不同於水之載體媒劑;或(iii)(E)及(F)。
- 一種固化產物,其藉由將可固化組成物固化而形成,該可固化組成物包含:(A)多官能性丙烯酸酯;(B)具有脂族不飽和鍵之含氟化合物;(C)具有至少一個丙烯酸酯基之有機聚矽氧烷;以及(D)增強填料;其中(D)係分散於該固化產物及該可固化組成物中。
- 如請求項8之固化產物,該固化產物包含具有大於0至20微米(μm)之厚度的膜;或該固化產物係安置於基材上;或該固化產物包含具有大於0至20微米(μm)之厚度的膜,其中該膜係安置於基材上;或該固化產物具有至少100°之水接觸角。
- 一種形成固化產物之方法,該方法包含:將如請求項1之可固化組成物施加於基材上;以及將該基材上之該可固化組成物固化,以在該基材上形成該固化產物。
- 一種物件,其包含如請求項8至9中任一項之固化產物及基材,該固化產物係安置於該基材上。
- 如請求項11之物件,該物件包含電子物件、光學物件、消費者器具或其組件、汽車車身或其組件、或聚合物物件;或該物件包含感測器。
Applications Claiming Priority (2)
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