TW201623487A - 用於塗布金屬表面之水性組成物、方法及物品 - Google Patents

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Abstract

本揭露係關於用於塗布、特定而言保護、且可選地清潔金屬表面之組成物及方法，以及含有此等金屬表面之物品。

Description

用於塗布金屬表面之水性組成物、方法及物品
不銹鋼在商業廚房、家庭廚房、辦公建築物、機場及各種其他公共場所中無所不在。設計用於不銹鋼表面之大多數清潔產品既為清潔劑亦為拋光劑(包括礦物油及水、或溶劑及礦物油之混合物)。此等產品中之油有助於藉由以所施加的礦物油摻合/覆蓋指紋來將其等隱藏。油性層為基材提供一光燦外觀。
使用該種清潔及拋光方法之不銹鋼產品一般具有許多缺點，包括：條痕(例如，難以獲得無條痕光燦)；難以「重點清潔(spot clean)」表面之一部分(例如，使用者一般不得不清潔整個區域以維持均勻油性層)；產品乾燥緩慢且外觀在乾燥期間改變；吸引污物(例如，油化表面容易聚集棉絨及灰塵)；油堆積(例如，留在表面之礦物油可能會累積而難以移除)；以及不能去除常見於廁所之污垢。
因此，存在對可塗布、且更特定而言保護、並可選地清潔且保護不銹鋼表面及其他金屬表面之組成物的需要。
本揭露解決了這個挑戰。本揭露係關於用於塗布、且更特定而言保護、並可選地清潔並保護金屬表面之組成物，且亦係關於含有所得之經塗布金屬表面的物品。
有利地，在某些實施例中，本揭露之組成物保護金屬表面，進而使其更易於後續清潔。在某些實施例中，本揭露之組成物(在一個步驟中)清潔並保護金屬表面。組成物包括矽酸鹽、非兩性離子陰離子矽烷、以及可選地兩性離子矽烷。
在一個實施例中，本揭露提供一種水性塗料組成物，該組成物包括：兩性離子矽烷；大於0wt-%且至多50wt-%之矽酸鹽；非兩性離子陰離子矽烷；以及水；其中矽酸鹽之重量百分比係基於該組成物中之矽酸鹽加上矽烷固體的總重量計算，無論該組成物係可即用組成物或濃縮組成物。
在一個實施例中，本揭露提供一種保護金屬表面之方法，該方法包括：提供一塗料組成物，可選地，若該塗料組成物係濃縮的則將其稀釋為可即用組成物；將該可即用組成物施加至一金屬表面；及使該可即用組成物在該金屬表面上乾燥。該塗料組成物包括：兩性離子矽烷；大於0wt-%且至多50wt-%之矽酸鹽；非兩性離子陰離子矽烷；以及水；其中矽酸鹽之重量百分比係基於該組成物中之矽酸鹽加上矽烷固體的總重量計算，無論該組成物係可即用組成物或濃縮組成物。
在一個實施例中，本揭露提供一種清潔並保護其上有污染物之金屬表面的方法，該方法包括：提供一塗料組成物；可選地， 若該塗料組成物係濃縮的則將其稀釋為可即用組成物；在有效將污染物自金屬表面移除之條件下(例如，此等條件包括擦拭、擦洗等)將該可即用組成物施加至一金屬表面；及使該可即用組成物在該金屬表面上乾燥。該塗料組成物包括：兩性離子矽烷；大於0wt-%且至多50wt-%之矽酸鹽；非兩性離子陰離子矽烷；界面活性劑；以及水；其中矽酸鹽之重量百分比係基於該組成物中之矽酸鹽加上矽烷固體的總重量計算，無論該組成物係可即用組成物或濃縮組成物。
本揭露亦提供包括金屬表面之物品。
在一個實施例中，一物品包括其上設置有本揭露之塗料組成物之一金屬表面。
在一個實施例中，一物品包括其上設置有一塗層之一金屬表面，其中該塗層係藉由本揭露之方法施加。
在一個實施例中，本揭露提供一種具有包括一硬化塗層之一金屬表面之物品，其中該硬化塗層為親水性的且包括：矽酸鹽；以及非兩性離子陰離子矽烷；其中該硬化塗層締合地附著至該表面。
用語定義
本揭露之塗料組成物可係「可即用(ready-to-use)」形式或「濃縮(concentrated)」形式。在本文，「可即用」組成物係塗布或清潔一表面之前不稀釋的組成物。相較之下，「濃縮」組成物係在塗布或清潔一表面之前經稀釋的組成物。一般所見之稀釋係1：1至1：500，其中將1份濃縮物添加至1份水(或500份水)。
在組成物之上下文中，除非另外指明，否則「固體(solids)」或「總固體(total solids)」係指不計液體載體的固體之量。
在塗層之上下文中，「硬化(hardened)」塗層係指在移除水及可選的有機溶劑後乾燥的塗層。塗層之組分形成化學及/或物理鍵結在一起的矽烷加上矽酸鹽之網絡(network)，該鍵結包括離子鍵結、氫鍵結及/或共價鍵結。
在本文中，「金屬表面(metallic surface)」係指包括元素金屬或金屬合金之表面。該用語亦包括此類元素金屬或合金之表面氧化物。此用語不包括基體氧化物(bulk oxide)，諸如氧化鋁、二氧化矽等。
在表面之上下文中，「親水性(hydrophilic)」表面係可由水溶液潤濕之表面，而不表示該層是否吸收水溶液。根據ASTM D7334-08，表面上之水或水溶液之液滴展現出小於45°的前進水接觸角係稱為「親水性」。疏水性表面具有90°或更大之水接觸角。
在本說明書及申請專利範圍中之用語「包含(comprise)」及其變化形並不具限制意思。這樣的用語將被理解為暗指包括所述的步驟或元件、或步驟或元件的群組，但不排除任何其他的步驟或元件、或步驟或元件的群組。所謂「由......組成(consisting of)」係指包括且限於接在「由......組成」後的任何物項。因此，片語「由......組成」指示所列出的元件為所需要或強制元件，並且無其他元件可存在。所謂「基本上由......組成(consisting essentially of)」係指包括片語後面列出的任何元件，而且限於不干擾或促進揭露中為所 列元件指定的活動或作用的其他元件。因此，片語「基本上由......組成」表示所列的元件是必要的或強制性的，但其他元件是可選的，而且可能存在或可能不存在，取決於它們是否實質上影響所列元件的活動或作用。
在本揭露之實施例中之用語「較佳(preferred)」和「較佳地(preferably)」表示在某些情況下可能可以提供某些效益。然而其他實施例在同樣或其他情況下亦可能為較佳的。此外，對於一或多個較佳實施例之引述並不意味其他實施例沒有用，也並非意圖將其他實施例從本發明範圍中排除。
如本文中所使用，「一(a/an)」、「該(the)」、「至少一(at least one)」及「一或多個(one or more)」可互換使用。例如，包括「一」界面活性劑之組成物可包括「一或多種」界面活性劑。
如本文中所使用，除非內文明確另有所指，否則用語「或(or)」在使用時通常包括「及/或(and/or)」之意涵。用語「及/或」係指所列出的元件之一者或全部，或所列出的元件之任何兩者或兩者以上之一組合。
如本文中所使用，全部數字被假定為由用語「約(about)」以及在某些實施例中由用語「確切地(exactly)」所修飾。雖然本發明之廣泛範疇內提出之數值範圍及參數係近似值，但盡可能準確地報告在特定實例中提出之數值。然而，所有數值本質上都含有其各自試驗測量時所發現的標準偏差必然導致的某些誤差。
此外在本文中，以端點敘述之數字範圍包括所有歸於該範圍內的數字(例如：1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等等)。在本文中，「至多(up to)」一數字(例如，到50)包括該數字(例如，50)。
用語「在......範圍中(in the range)」或「在......範圍內(within a range)」(及類似的陳述)包括所陳述範圍的端點。
本文中揭示的替代元件或實施例之群組不應解讀為限制。每個組員可個別地、或與群組的其他成員或在其中發現的其他元件任意組合地被提及和主張。預期的是，可以為了便利性及/或可專利性的原因而將群組中的一或多個成員包括在群組中或從群組中刪除。當任何這樣的包括或刪除發生時，本文中將說明書視為含有經修改的群組，從而滿足在所附申請專利範圍中使用的所有馬庫西群組之書面描述。
當一基團存在於本文所述的式中超過一次時，各基團係經「獨立地」選擇，無論是否有明確的陳述。例如，當超過一個Y基團存在於式中時，各Y基團係經獨立地選擇。此外，這些基團內所含的子基團也係經獨立地選擇。例如，當各Y基團含有一R時，則各R也係經獨立地選擇。
如本文中所使用，用語「有機基團(organic group)」係指分類為脂族基團、環狀基團、或脂族和環狀基團之組合(例如烷芳基和芳烷基)的烴基(具有碳和氫以外的可選性元素，例如氧、氮、硫及矽)。用語「脂族基團」係指飽和或不飽和的直鏈或支鏈烴基。 該用語係用以涵括例如烷基、烯基及炔基。用語「烷基(alkyl group)」係指飽和的直鏈或支鏈烴基，包括例如甲基、乙基、異丙基、第三丁基、庚基、十二烷基、十八烷基、戊基、2-乙基己基、及類似者。用語「伸烷基(alkylene group)」是二價烷基。用語「烯基(alkenyl group)」係指具有一或多個碳-碳雙鍵的不飽和直鏈或支鏈烴基，例如乙烯基。用語「炔基(alkynyl group)」係指具有一或多個碳-碳三鍵的不飽和直鏈或支鏈烴基。用語「環狀基團(cyclic group)」係指分類為脂環基、芳香基、或雜環基的閉環烴基。用語「脂環基(alicyclic group)」係指性質與脂族基團的性質相似的環烴基。用語「芳香基(aromatic group)」或「芳基(aryl group)」係指單或多核芳香族烴基。用語「雜環基(heterocyclic group)」係指環上的一或多個原子是碳以外的元素(例如氮、氧、硫等)的閉環烴。可能相同或不同的基團係稱為是「獨立」的東西。除非本文另外指明，否則所有此類基團通常具有100個或更少之碳原子，且一般地具有50個或更少之碳原子。
在本說明書全文中，對於「一個實施例」、「一實施例」、「某些實施例」或「一些實施例」等之提及表示在本發明之至少一個實施例中包括結合實施例描述的特定特徵、組態、組成或特性。因此，在本說明書全文之各處中的此等片語之出現並不一定指示本發明之相同實施例。更進一步，特定特徵、組態、組成或特性可在一或多個實施例中用任何合適的方式結合。
以上之本揭露概述並非意欲說明本發明所揭露的各實施例或是每一個實施方案。以下的敘述更具體地例示說明性的實施例。在本申請案全文的數個地方，指引係透過實例清單來提供，實例可以多種組合使用。在各種情況下，所引述的清單僅作為代表性群組，且不應將其詮釋為排他性的清單。
本揭露係關於用於塗布、更特定而言保護、並可選地清潔並保護金屬表面及含有此等金屬表面之物品(尤其例如廚房中之彼等物品)的組成物及方法。
本揭露之組成物包括矽酸鹽、非兩性離子陰離子矽烷、以及水。取決於用途，本揭露之組成物可包括兩性離子矽烷、界面活性劑、及/或其他可選組分，諸如有機溶劑、鹼度來源、水調節劑、漂白劑及其他可選添加劑(例如，染料、芳香劑、腐蝕抑制劑、酶、及/或增稠劑)。
本揭露之組成物可用於塗布並保護金屬表面(例如，金屬表面及/或金屬氧化物表面)。在某些實施例中，該等組成物可用於在一個步驟中清潔並保護金屬表面。
本揭露之組成物可提供下列之一或多個優點：(1)所得之經塗布表面比對照或未塗布表面吸引更少污物(例如，指紋、植物油)；(2)當污物確實聚集時，該等經塗布表面更易於清潔(例如，取 決於塵垢之粗糙性使用單一濕布、水洗或水浸漬)；以及(3)該等經塗布表面可不顯示出因塗料堆積而產生的難看白粉狀殘餘物。
在本揭露之一個實施例中，塗料組成物包括矽酸鹽、非兩性離子陰離子矽烷、以及水。在另一個實施例中，塗料組成物包括矽酸鹽、非兩性離子陰離子矽烷、兩性離子矽烷、以及水。此等組成物一般係用於保護金屬表面。
在另一個實施例中，塗料組成物包括矽酸鹽、非兩性離子陰離子矽烷、界面活性劑、以及水。此等組成物一般係用於清潔並保護金屬表面。
本揭露之塗料組成物可為可即用水性組成物或濃縮水性組成物之形式。如本文中所使用，用語「水性組成物(aqueous composition)」係指含水的組成物。此等組成物一般係溶液，且可使用水作為唯一溶劑或液體載體，或其等可使用(例如)水及諸如醇及丙酮之有機溶劑之組合以改良凍融穩定性。
本揭露之塗料組成物較佳地在無水情況下使用可即用組成物施加至金屬表面。可能需要(一般用水)稀釋濃縮塗料組成物，以形成可即用塗料組成物。
在一些實施例中，本揭露之塗料組成物(即，組成物)包括水，該水之量以可即用組成物之總重量計係至少80重量百分比(wt-%)及通常至少90wt-%。
在一些實施例中，本揭露之組成物包括固體(例如，不具有其液體載體之矽烷及矽酸鹽)，該等固體之量以可即用組成物之 總重量計係至多20wt-%、或至多10wt-%、或至多8wt-%、或至多6wt-%、或至多4wt-%、或至多2wt-%、或至多1wt-%、或至多0.1wt-%、或至多0.001wt-%。
本揭露之組成物可以多種黏度提供。因此，舉例來說，黏度可以從水狀的稀薄到糊狀的稠重都有。本揭露之組成物亦可以凝膠、固體或粉末之形式提供。
可使用多種技術將本揭露之組成物施加至金屬表面，該等技術包括例如噴塗、刷塗、輥塗、浸塗、刀塗、模塗、或其組合。為清潔表面，可藉由此等方法中之一者移除污染物，或可需要額外的擦拭或擦洗。藉由簡單地使水蒸發或藉由施加熱、輻射、或其組合，可將組成物乾燥並硬化(且可選地固化)。
金屬表面係指包括元素金屬或金屬之合金的彼等表面及/或此等金屬表面之表面氧化物。實例包括不銹鋼、鋁、陽極化鋁、銅、鈦、鋅、銀、其表面氧化物、或其組合(諸如合金，例如，黃銅)。
本揭露亦提供包括金屬表面之物品。此等物品之實例包括家庭或商業廚房中之彼等物品(例如，冰箱、洗碗機、爐具、烘箱、微波爐、排氣罩、油炸機、集油器、備餐桌、儲櫃)、廁所中之彼等物品(例如，廁所隔間板、小便斗隔板)。此等物品之實例亦包括諸如電梯或電扶梯中/上之裝飾性或功能性牆壁覆層，機場、醫院、地鐵站、火車站、商場或其他商業建築物中的牆壁。此等物品之實例亦包括汽車中之裝飾性或功能性面板(例如，汽車內部之裝飾性金屬 部分)。此等物品之實例包括消費者電子器件，諸如電子物品(例如，電話、平板及電腦)之金屬殼。此等物品之實例亦包括製造設備及工具。
在一個實施例中，提供一種包括金屬表面之物品，該金屬表面上設置有本揭露之水性(例如，未固化)塗料組成物。在另一個實施例中，提供一種包括一金屬表面之物品，該金屬表面上設置有一塗層，其中該塗層係藉由本揭露之方法施加。在另一個實施例中，提供一種包括一金屬表面之物品，該金屬表面上設置有硬化塗層，其中該硬化塗層包括：矽酸鹽；以及非兩性離子陰離子矽烷；其中該硬化塗層締合地附著至表面，且係親水性的(即，具有小於45度、或較佳地小於30度、或小於10度之前進水接觸角)。
一般的硬化塗層小於1000nm厚、或小於500nm厚、或小於200nm厚、或小於100nm厚、或小於50nm厚、或小於10nm厚。
矽酸鹽
本揭露之組成物包括一或多種矽酸鹽，其可經由交聯向塗層提供增強的耐久性，進而向金屬表面提供保護。合適的矽酸鹽可為無機或有機矽酸鹽、或其組合。
合適的無機矽酸鹽之實例包括矽酸鋰、矽酸鈉、矽酸鉀、或其組合。矽酸鋰為較佳的矽酸鹽。
合適的有機矽酸鹽之實例包括四烷氧基矽烷(例如，正矽酸四乙酯(TEOS))以及其寡聚物，諸如聚矽酸烷酯(例如，聚(二乙氧基矽氧烷))。
在一些實施例中，以組成物中矽烷及矽酸鹽固體(即，不具有液體載體)之總重量計，本揭露之組成物包括呈大於0重量百分比(wt-%)、或至少1wt-%、或至少5wt-%、或至少10wt-%、或至少15wt-%、或至少20wt-%、或至少25wt-%、或至少30wt-%之量的矽酸鹽，無論其係濃縮組成物或可即用組成物。在一些實施例中，以組成物中矽酸鹽加上矽烷固體(即，不具有液體載體)之總重量計，本揭露之組成物包括呈至多50wt-%、或至多45wt-%、或至多40wt-%、或至多35wt-%之量的矽酸鹽，無論其係濃縮組成物或可即用組成物。
非兩性離子陰離子矽烷
本揭露之組成物包括一或多種非兩性離子陰離子矽烷。非兩性離子陰離子矽烷(即，分子內不具有相反符號電荷之矽烷)包括具有附連至金屬表面之締合型官能基之彼等矽烷。
締合型官能基提供塗層與金屬表面之締合鍵結。此種締合型鍵結包括螯合鍵結模式，進而將硬化塗層締合地附著至金屬表面。如以下重現的Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,6322-6356中之圖12所示，示出例示性膦酸官能基與金屬氧化物表面(M)之鍵結模 式，包括單牙(a及b)、橋聯雙牙(c及d)、橋聯三牙(e)、螯合雙牙(f及g)、螯合三牙(h)、以及額外的氫鍵結相互作用(i-1)。
因此，此等化合物在本揭露之組成物中用作對金屬表面之助黏劑。
此等非兩性離子陰離子矽烷之實例包括非兩性離子磺酸鹽官能性矽烷、非兩性離子羧酸鹽官能性矽烷、非兩性離子磷酸鹽官能性矽烷、非兩性離子膦酸官能性矽烷、非兩性離子膦酸鹽官能性矽烷、或其組合。
在某些實施例中，用於本揭露之組成物中的非兩性離子陰離子化合物具有下式(I)：[(MO)(Q2)nSi(XCH2Vt-)3-n]Y2/nr +r (I)其中：各Q2係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基、及含有1至4個碳原子之烷氧基；M係選自氫、鹼金屬、及平均分子量小於150且pKa大於11之強有機鹼的有機陽離子；X為一有機鍵聯基團；Vt-為-SO3 -、-CO2 -、-OPO3 2-、-PO3 2-、-OP(=O)(R)O-、或其組合，其中t為1或2，且R為脂族、芳族、支鏈、直鏈、環狀、或雜環基團(較佳地具有20個或更少碳原子，更佳地R係具有20個或更少碳原子之脂族基團，且甚至更佳地R係甲基、乙基、丙基、或丁基)；Y係選自氫、鹼土金屬(例如鎂、鈣等)、平均分子量小於200且pKa小於11之質子化弱鹼的有機陽離子(例如4-胺基吡啶、2-甲氧乙胺、苄胺、2，4-二甲基咪唑、3-[2-乙氧基(2-乙氧乙氧基)]丙胺)、鹼金屬、及平均分子量小於150且pKa大於11之強有機鹼的有機陽離子(例如+N(CH3)4、+N(CH2CH3)4)，前提是當Y選自氫、鹼土金屬、及該等質子化弱鹼之有機陽離子時，M為氫；r等於Y之原子價；且n為1或2。
較佳的是，式(I)之非兩性離子的陰離子化合物係烷氧矽烷化合物(例如，其中Q2係含有1至4個碳原子之烷氧基)。
在此等式(I)化合物中，氧之重量百分比為至少30%、或至少40%。較佳的是，氧之重量百分比在45%至55%之範圍內。此等化合物中矽之重量百分比不多於15%。此等百分比中之各者皆為以呈無水酸形式之化合物的重量計。
在某些實施例中，式(I)之有機鍵聯基團X可選自伸烷基、環伸烷基、烷基取代的環伸烷基、羥基取代的伸烷基、羥基取代的單氧雜伸烷基、具有單氧主鏈取代的二價烴基、具有單硫主鏈取代的二價烴基、具有單氧-硫主鏈取代的二價烴基、具有二氧-硫主鏈取代的二價烴基、伸芳基、芳基伸烷基、烷基伸芳基及經取代的烷基伸芳基。較佳的是，X係選自伸烷基、羥基取代的伸烷基及羥基取代的單氧雜伸烷基。
磺酸鹽官能性矽烷化合物具有烷氧矽烷及/或矽烷醇官能基(其可鍵結至基材表面)及磺酸鹽基團(-SO3 -)(其可使基材表面成為親水性)。實例包括非兩性離子磺酸鹽官能性矽烷化合物，例如在美國專利第4,152,165號(Langager等人)及第4,338,377號(Beck等人)中所揭示者，且包括例如以下：(HO)3Si-CH2CH2CH2-O-CH2-CH(OH)-CH2SO3 -H+；(HO)3Si-CH2CH(OH)-CH2SO3 -H+；(HO)3Si-CH2CH2CH2SO3 -H+；(HO)3Si-C6H4-CH2CH2SO3 -H+；(HO)2Si-[CH2CH2SO3 -H+]2；(HO)-Si(CH3)2-CH2CH2SO3 -H+； (NaO)(HO)2Si-CH2CH2CH2-O-CH2-CH(OH)-CH2SO3 -Na+；以及(HO)3Si-CH2CH2SO3 -K+。
膦酸鹽官能性矽烷化合物具有烷氧矽烷及/或矽烷醇官能基(其可以鍵結至基材表面)及膦酸鹽基團(-OP(=O)(R)O-，其中R可為脂族、芳族、支鏈、直鏈或環狀、或雜環)(其可使基材表面成為親水性)。實例包括非兩性離子膦酸鹽官能性矽烷化合物，諸如可商購自例如Dow及Gelest之多個供應商之彼等者。在某些實施例中，用於本揭露之組成物中的含非兩性離子膦酸鹽化合物包括：
羧酸鹽官能性矽烷化合物具有烷氧矽烷及/或矽烷醇官能基團(其可以鍵結至基材表面)及羧酸鹽基團(-CO2 -)(其可使基材表面成為親水性)。實例包括非兩性離子羧酸鹽官能性矽烷化合物，諸如可商購自例如Dow及Gelest之多個供應商之彼等者。在某些實施例中，用於本揭露之組成物中的含非兩性離子羧酸鹽化合物包括： 及
磷酸鹽官能性矽烷化合物具有烷氧矽烷及/或矽烷醇官能基團(其可鍵結至基材表面)及磷酸鹽基團(-OPO3 2-)(其可使基材表面成為親水性)。在某些實施例中，用於本揭露之組成物中的含非兩性離子磷酸鹽化合物包括：
膦酸官能性矽烷化合物具有烷氧矽烷及/或矽烷醇官能基團(其可鍵結至基材表面)及膦酸基團(-PO3 2-)(其可使基材表面成為親水性)。在某些實施例中，用於本揭露之組成物中的含非兩性離子膦酸化合物包括：
在一些實施例中，以可即用組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至少0.0001重量百分比(wt-%)、或至少0.001wt-%、或至少0.01wt-%、或至少0.05wt-%之量的非兩性離子陰離子矽烷化合物。在一些實施例中，以可即用組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至多10wt-%、或至多5wt-%、或至多2wt-%之量的非兩性離子陰離子矽烷化合物。
在一些實施例中，以濃縮組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至少0.0001重量百分比(wt-%)、或至少0.001wt-%、或至少0.01wt-%、或至少0.1wt-%、或至少0.5wt-%之量的非兩性離子陰離子矽烷化合物。在一些實施例中，以濃縮組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至多20wt-%、或至多15wt-%、或至多10wt-%之量的非兩性離子陰離子矽烷化合物。
兩性離子矽烷
本揭露之某些組成物包括一或多種兩性離子矽烷。兩性離子矽烷為分子內具有相反符號電荷之中性化合物，如http：//goldbook.iupac.org/Z06752.html中所述。此等化合物向組成物提供易於清潔之效能。
合適的兩性離子矽烷包括兩性離子磺酸鹽官能性矽烷、兩性離子羧酸鹽官能性矽烷、兩性離子磷酸鹽官能性矽烷、兩性離子膦酸官能性矽烷、兩性離子膦酸鹽官能性矽烷、或其組合。在某些實施例中，該兩性離子矽烷為兩性離子磺酸鹽官能性矽烷。
在某些實施例中，本揭露中使用的兩性離子矽烷化合物具有以下式(II)，其中：(R1O)p-Si(Q1)q-W-N+(R2)(R3)-(CH2)m-Zt-(II)其中：各R1係獨立地為一氫、甲基、或乙基；各Q1係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基、及含有1至4個碳原子之烷氧基；各R2及R3係獨立地為一飽和或不飽和、直鏈、支鏈、或環狀有機基團(較佳地具有20個或更少碳原子)，該R2及R3可連接在一起、可選地與基團W之原子連接在一起，以形成一環；W為一有機鍵聯基團；Zt-為-SO3 -、-CO2 -、-OPO3 2-、-PO3 2-、-OP(=O)(R)O-、或其組合，其中t為1或2，且R為脂族、芳族、支鏈、直鏈、環狀、或雜環基團(較佳地具有20個或更少碳原子，更佳地R係具有20個或更少碳原子之脂族基團，且甚至更佳地R係甲基、乙基、丙基、或丁基)；p及m為1至10(或1至4，或1至3)之整數； q為0或1；且p+q=3。
在某些實施例中，式(II)之有機鍵聯基團W可選自飽和或不飽和、直鏈、支鏈、或環狀有機基團。鍵聯基團W較佳地為伸烷基，該伸烷基可包括羰基、胺甲酸酯基、脲基、雜原子(例如氧、氮及硫)、及其組合。合適之鍵聯基團W的實例包括伸烷基、環伸烷基、烷基取代的環伸烷基、羥基取代的伸烷基、羥基取代的單氧雜伸烷基、具有單氧主鏈取代的二價烴基、具有單硫主鏈取代的二價烴基、具有單氧-硫主鏈取代的二價烴基、具有二氧-硫主鏈取代的二價烴基、伸芳基、芳基伸烷基、烷基伸芳基及經取代的烷基伸芳基。
式(II)之兩性離子化合物的合適實例係描述於美國專利第5,936,703號(Miyazaki等人)及國際公開案第WO 2007/146680號及第WO 2009/119690號中，並包括以下的兩性離子官能基團(-W-N+(R3)(R4)-(CH2)m-SO3 -)：
在某些實施例中，本揭露中使用的兩性離子磺酸鹽官能性矽烷化合物具有以下式(III)，其中：(R1O)p-Si(Q1)q-CH2CH2CH2-N+(CH3)2-(CH2)m-SO3 -(III)其中：各R1係獨立地為一氫、甲基、或乙基；各Q1係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基及含有1至4個碳原子之烷氧基；p及m為1至4之整數； q為0或1；且p+q=3。
式(III)之兩性離子磺酸鹽官能性化合物的合適實例係描述於美國專利第5,936,703號(Miyazaki等人)中，包括例如：(CH3O)3Si-CH2CH2CH2-N+(CH3)2-CH2CH2CH2-SO3 -；以及(CH3CH2O)2Si(CH3)-CH2CH2CH2-N+(CH3)2-CH2CH2CH2-SO3 -。
可使用標準技術製備之合適的兩性離子磺酸鹽官能性化合物的其他實例包括以下：
用於本揭露之合適兩性離子磺酸鹽官能性矽烷化合物之較佳實例係描述於實驗部分。特別較佳的兩性離子磺酸鹽官能性矽烷為：
兩性離子羧酸鹽官能性矽烷化合物之實例包括 其中各R獨立地為OH或烷氧基，且n為1至10。
兩性離子磷酸鹽官能性矽烷化合物之實例包括： (N,N-二甲基，N-(2-乙基磷酸乙基)-胺基丙基-三甲氧基矽烷(DMPAMS))。
兩性離子膦酸鹽官能性矽烷化合物之實例包括：
在一些實施例中，以可即用組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至少0.0001重量百分比(wt-%)、或至少0.001wt-%、或至少0.01wt-%、或至少0.05wt-%之量的兩性離子矽烷化合物。在一些實施例中，以可即用組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至多10wt-%、或至多5wt-%、或至多2wt-%之量的兩性離子矽烷化合物。
在一些實施例中，以濃縮組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至少0.0001重量百分比(wt-%)、或至少0.001wt-%、或至少0.01wt-%、或至少0.1wt-%、或至少0.5wt-%之量的兩性離子矽烷化合物。在一些實施例中，以濃縮組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至多20wt-%、或至多15wt-%、或至多10wt-%之量的兩性離子矽烷化合物。
界面活性劑
本揭露之組成物亦可包括一或多種界面活性劑。界面活性劑在用於清潔組成物時係特別所欲的。
多種界面活性劑可用於組成物中，例如陰離子、非離子、陽離子及兩性離子界面活性劑。可以使用的合適界面活性劑係可商購自許多來源。關於合適的界面活性劑的討論，請參閱Kirk-Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,Third Edition,volume 8,pages 900-912。
非離子界面活性劑包括例如具有聚環氧烷(polyalkylene oxide)聚合物作為界面活性劑分子之一部分者。此等非離子界面活性 劑包括例如脂肪醇之氯代-、苄基-、甲基-、乙基-、丙基-、丁基-及其他類似的烷基封端聚乙二醇醚；不含聚環氧烷之非離子物，諸如烷基聚糖苷；去水山梨醇及蔗糖酯及其乙氧基化物；烷氧基化乙二胺；醇烷氧基化物，諸如醇乙氧基化丙氧基化物、醇丙氧基化物、醇丙氧基化乙氧基化丙氧基化物、醇乙氧基化丁氧基化物、及類似者；壬基酚乙氧基化物、多氧基乙二醇醚及類似者；羧酸酯，諸如甘油酯、聚氧乙烯酯、脂肪酸之乙氧基化及二醇酯、及類似者；羧醯胺，諸如二乙醇胺縮合物、單烷醇胺縮合物、聚氧乙烯脂肪酸醯胺、及類似者；以及聚氧化烯嵌段共聚物，包括環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物，諸如可以商品名PLURONICTM(BASF-Wyandotte)商購之彼等者、及類似者；以及其他類似之非離子化合物。亦可使用聚矽氧界面活性劑，例如可以商品名ABIL B8852購得者。
較佳的界面活性劑為廣泛多式含非離子環氧乙烷(EO)的界面活性劑之任一者。許多非離子環氧乙烷衍生物界面活性劑是水溶性的，並且其濁點低於本揭露之組成物的預期使用溫度。此外，當組成物較佳為生物可降解時，選擇的消泡劑也是生物可降解的。
一些可用於本揭露之組成物的環氧乙烷衍生物界面活性劑之實例包括聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、醇烷氧化物、含低分子量EO的界面活性劑、或類似者、或其衍生物。聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物的一些實例包括具有下式之彼等者： (EO) x (PO) y (EO) x (PO)y(EO) x (PO) y (PO) y (EO) x (PO) y (EO) x (PO) y 其中EO表示環氧乙烷基，PO表示環氧丙烷基，且x和y反映各環氧烷單體在整體嵌段共聚物組成中的平均分子比例。在一些實施例中，x係在10至130的範圍內，y係在15至70的範圍內，而且x加y係在25至200的範圍內。應當理解的是，分子中的各x和y可能不同。在一些實施例中，嵌段共聚物的總聚氧乙烯成分可以為嵌段共聚物的至少20莫耳百分比(mol-%)，並且在一些實施例中為嵌段共聚物的至少30mol-%。在一些實施例中，材料可以具有大於400、而且在一些實施例中為大於500的分子量。例如，在一些實施例中，材料具有的分子量可以在500至7000或更大的範圍內、或在950至4000或更大的範圍內、或在1000至3100或更大的範圍內、或在2100至6700或更大的範圍內。
雖然上面提供的例示性聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物結構具有3至8個嵌段，但應當理解的是，非離子嵌段共聚物界面活性劑可以包括多於或少於3或8個嵌段。此外，非離子嵌段共聚物界面活性劑可以包括額外的重複單元，例如環氧丁烷重複單元。此外，根據本揭露可以使用的非離子嵌段共聚物界面活性劑可以具有雜聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物的特徵。一些合適的嵌段共聚物界面活性劑 之實例包括市售的產品，例如可以商品名PLURONIC和TETRONIC購自BASF的界面活性劑。例如，PLURONIC 25-R4是商購自BASF的可用嵌段共聚物界面活性劑的一個例子，其為生物可降解且GRAS(一般認可為安全的)。
合適的陰離子界面活性劑包括例如羧酸鹽，諸如烷基羧酸鹽(羧酸鹽)及聚烷氧基羧酸鹽、醇乙氧化羧酸鹽、壬基酚乙氧化羧酸鹽、及類似者；磺酸鹽，諸如烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基芳基磺酸鹽、磺化脂肪酸酯、及類似者；硫酸鹽，諸如硫酸化醇、硫酸化醇乙氧化物、硫酸化烷基酚、烷基硫酸鹽、磺基琥珀酸鹽、烷基醚硫酸鹽、及類似者；以及磷酸酯，諸如烷基磷酸酯、及類似者。例示性陰離子界面活性劑包括烷芳基磺酸鈉、α-烯烴磺酸鹽、以及脂肪醇硫酸鹽。
合適的陽離子界面活性劑包括例如胺類，諸如具有C18烷基或烯基鏈之一級、二級及三級胺、乙氧基化烷基胺、乙二胺之烷氧基化物；咪唑類，諸如1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉、2-烷基-1-(2-羥乙基)-2-咪唑啉、及類似者；以及四級銨鹽，如例如，烷基氯化四級銨界面活性劑，諸如正烷基(C12-C18)二甲基苄基氯化銨、正四癸基二甲苄基氯化銨一水合物、經伸萘基取代的四級銨氯化物，諸如二甲基-1-萘基甲基氯化銨等。可以使用陽離子界面活性劑來提供消毒性質。
合適的兩性離子界面活性劑包括例如甜菜鹼、咪唑啉、以及丙酸鹽。
在一些實施例中，以可即用組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至少0.001wt-%、或至少0.01wt-%、或至少0.1wt-%、或至少1wt-%、或至少2wt-%、或至少3wt-%之量的界面活性劑。在一些實施例中，以可即用組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至多10wt-%、或至多5wt-%、或至多3wt-%、或至多1wt-%之量的界面活性劑。
在一些實施例中，以濃縮組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至少0.001wt-%、或至少1wt-%、或至少5wt-%、或至少10wt-%之量的界面活性劑。在一些實施例中，以濃縮組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至多50wt-%、或至多20wt-%、或至多10wt-%、或至多5wt-%之量的界面活性劑。
可選有機溶劑
本揭露之組成物的某些實施例可包括一或多種有機溶劑。可添加此等溶劑以有助於溶化組分及/或增強組成物之清潔能力。
代表性溶劑及溶劑系統可包括一或多種不同溶劑，包括丙酮、脂族或芳族醇、烷醇胺、醚胺、酯、及其混合物。代表性溶劑可包括丙酮、乙醯胺基酚、乙醯苯胺、苯乙酮、2-乙醯基-1-甲基吡咯、乙酸苄酯、苯甲醇、甲基苄醇、α-苯乙醇、苯甲酸苄酯、苄氧基乙醇、乙二醇苯醚(可以DOWANOL EPh商購自Dow Chemical Co.)、丙二醇苯醚(可以DOWANOL PPh商購自Dow Chemical CO.)、乙酸戊酯、戊醇、丁醇、3-丁氧基乙基-2-丙醇、乙酸丁酯、丙酸正丁酯、環己酮、二丙酮醇、二乙二醇乙醚、二乙二醇甲乙醚、 二異丁基甲醇、二異丁基甲酮、二甲基庚醇、二丙二醇正丁醚、乙醇、乙酸乙酯、2-乙基己醇、丙酸乙酯、乙酸乙二醇甲醚、己醇、異丁醇、乙酸異丁酯、異丁基庚酮、異佛爾酮、異丙醇、乙酸異丙酯、甲醇、甲基戊醇、甲基正戊酮、2-甲基-I-丁醇、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、1-戊醇、丙酸正戊酯、1-丙醇、乙酸正丙酯、丙酸正丙酯、丙二醇乙醚、三丙二醇甲醚(可以DOWANOL TPM商購自Dow Chemical Co.)、三丙二醇正丁醚(可以DOWANOL TPNB商購自Dow Chemical Co.)、二甘醇正丁醚乙酸酯(可以Butyl CARBITOL acetate商購自Dow Chemical Co.)、二甘醇單丁基醚(可以Butyl CARBITOL商購自Dow Chemical Co.)、乙二醇正丁醚乙酸酯(可以Butyl CELLOSOLVE acetate商購自Dow Chemical Co.)、乙二醇單丁基醚(可以Butyl CELLOSOLVE商購自Dow Chemical Co.)、二丙二醇單丁基醚(可以Butyl DIPROPASOLTM商購自Dow Chemical Co.)、丙二醇單丁基醚(可以Butyl PROPASOL商購自Dow Chemical Co.)、乙基3-乙氧基丙酸酯(可以UCAR Ester EEP商購自Dow Chemical Co.)、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯(可以UCAR Filmer IBT商購自Dow Chemical Co.)、二甘醇單己醚(可以Hexyl CARBITOL商購自Dow Chemical Co.)、乙二醇單己醚(可以Hexyl CELLOSOLVE商購自Dow Chemical Co.)、二甘醇單甲醚(可以Methyl CARBITOL商購自Dow Chemical Co.)、二甘醇單乙醚(可以CARBITOL商購自Dow Chemical Co.)、乙二醇甲醚乙酸酯(可以Methyl CELLOSOLVE acetate商購自Dow Chemical Co.)、乙二醇單甲醚(可以Methyl CELLOSOLVE商購自Dow Chemical Co.)、二丙二醇單甲醚(可以Methyl DIPROPASOL商購自Dow Chemical Co.)、丙二醇甲醚乙酸酯(可以Methyl PROPASOL acetate商購自Dow Chemical Co.)、丙二醇單甲醚(可以Methyl PROPASOL商購自Dow Chemical Co.)、二甘醇單丙醚(可以Propyl CARBITOL商購自Dow Chemical Co.)、乙二醇單丙醚(可以Propyl CELLOSOLVE商購自Dow Chemical Co.)、二丙二醇單丙醚(可以Propyl DIPROPASOL商購自Dow Chemical Co.)及丙二醇單丙醚(可以Propyl PROPASOL商購自Dow Chemical Co.)。代表性碳酸二烷酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二異丙酯及碳酸二丁酯。代表性油包括苯甲醛、蒎烯(α、β等)、萜品醇、萜品烯、香芹酮、肉桂醛、龍腦及其酯、檸檬醛、紫羅烯、茉莉花油、檸檬烯、二戊烯、沈香醇及其酯。代表性二元酯包括己二酸二甲酯、琥珀酸二甲酯、戊二酸二甲酯、丙二酸二甲酯、己二酸二乙酯、琥珀酸二乙酯、戊二酸二乙酯、琥珀酸二丁酯、戊二酸二丁酯及可以商品名DBE、DBE-3、DBE-4、DBE-5、DBE-6、DBE-9、DBE-IB、以及DBE-ME購自DuPont Nylon之產品。代表性鄰苯二甲酸酯包括鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二乙基己基酯及鄰苯二甲酸二乙酯。
在一些實施例中，以可即用組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至少0.01重量百分比(wt-%)且通常為至少2wt-%之量的醇及/或其他有機溶劑。在一些實施例中，以可即用組成物之總 重量計，本揭露之組成物包括呈至多50wt-%且通常為至多25wt-%之量的醇及/或其他有機溶劑。
在一些實施例中，以濃縮組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至少1重量百分比(wt-%)且通常為至少10wt-%之量的醇及/或其他有機溶劑。在一些實施例中，以濃縮組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至多90wt-%且通常為至多60wt-%之量的醇及/或其他有機溶劑。
可選鹼度來源
本揭露之組成物的某些實施例可包括一或多種鹼度(即，鹼性)來源。
用於根據本揭露之組成物的合適的鹼性來源之實例包括胺、烷醇胺、碳酸鹽及矽酸鹽。例如，鹼度來源可包括矽酸鈉、偏矽酸鈉、正矽酸鈉、磷酸鈉、多磷酸鈉、硼酸鈉、碳酸鈉、矽酸鉀、偏矽酸鉀、原矽酸鉀、磷酸鉀、多磷酸鉀、硼酸鉀、碳酸鉀、矽酸鋰、偏矽酸鋰、原矽酸鋰、磷酸鋰、多磷酸鋰、硼酸鋰、碳酸鋰、2-(2-胺基乙氧基)乙醇、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、混合異丙醇胺、嗎啉、n,n-二甲基乙醇胺、以及其組合。
當本揭露之組成物包括鹼度來源時，以濃縮組成物之總重量計，該鹼度來源可以至少0.01wt-%、或至少1wt-%、或至少5wt-%之量包括。當本揭露之組成物包括鹼度來源時，以濃縮組成物之 總重量計，該鹼度來源可以至多40wt-%、或至多30wt-%、或至多10wt-%之量包括。
可選水調節劑
本揭露之組成物的某些實施例可包括一或多種水調節劑。水調節劑有助於移除金屬化合物並減少生活用水中硬度組分之有害效應。
例示性之水調節劑包括螯合劑、多價螯合劑、以及抑制劑。多價金屬陽離子或化合物(諸如鈣、鎂、鐵、錳、鉬等陽離子或化合物、或其混合物)可存在於生活用水及複域土壤中。此類化合物或陽離子可能在清潔應用期間干擾洗滌組成物或漂洗組成物的效用。水調節劑可以有效地從受污染的表面錯合並移除此等化合物或陽離子，且可以減小或消除與活性成分(包括本揭露之非離子界面活性劑及陰離子界面活性劑)的不適當的相互作用。有機及無機水調節劑皆為常見的且可以使用。無機水調節劑包括如三聚磷酸鈉及其他高級線性及環狀聚磷酸鹽物質之此等化合物。有機水調節劑包括聚合物及小分子水調節劑二者。有機小分子水調節劑一般為有機羧酸鹽化合物或有機磷酸鹽水調節劑。聚合物抑制劑通常包含多陰離子組成物，諸如聚丙烯酸化合物。小分子有機水調節劑包括但不限於葡糖酸鈉、葡庚糖酸鈉、N-羥基乙二胺三乙酸(HEDTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、氮基三乙酸(NTA)、二伸乙基三胺五乙酸(DTPA)、乙二胺四丙酸、三伸乙基四胺六乙酸(TTHA)及其相應鹼金屬、銨及經取代銨鹽、乙二胺四乙酸四鈉鹽(EDTA)、氮基三乙酸三鈉鹽(NTA)、乙醇二甘胺酸二鈉 鹽(EDG)、二乙醇甘胺酸鈉鹽(DEG)、以及1,3-丙二胺四乙酸(PDTA)、二羧甲基麩胺酸四鈉鹽(GLDA)、甲基甘胺酸-N-N-二乙酸三鈉鹽(MGDA)、以及亞胺基二琥珀酸鈉鹽(IDS)。合適的水調節劑可商購獲得。
當本揭露之組成物包括水調節劑時，以濃縮組成物之總重量計，該水調節劑可以至少0.01wt-%、或至少0.1wt-%、或至少1wt-%之量包括。當本揭露之組成物包括水調節劑時，以濃縮組成物之總重量計，該水調節劑可以至多40wt-%、或至多20wt-%、或至多10wt-%、或至多5wt-%之量包括。
可選漂白劑
本揭露之組成物的某些實施例可包括一或多種漂白劑。可包括漂白劑以用於使基材光亮或增白。
合適的漂白劑之實例包括能夠在一般於清潔程序期間所遇到之狀況下，釋放出活性鹵素物質(諸如Cl2、Br2、OCl-、及/或OBr-)之漂白化合物。合適用於本組成物中的漂白劑包括例如含氯化合物，諸如氯、次氯酸鹽、及氯胺。釋放鹵素的例示性化合物包括鹼金屬二氯異氰酸鹽、氯化磷酸三鈉、鹼金屬次氯酸鹽、單氯胺及雙氯胺、及類似者。亦可用膠囊包封之氯源以增強氯源於組成物中之穩定性(參見諸如美國專利第4,830,773號(Olson))。漂白劑亦可為過氧或活性氧源，諸如過氧化氫、過硼酸鹽、過氧化碳酸鈉水合物、過氧化磷酸鹽水合物、過一硫酸鉀、以及過硼酸鈉-水合物及四水合物，具有或不具有諸如四乙醯乙二胺及類似者之活化劑。
當本揭露之組成物包括漂白劑時，以濃縮組成物之總重量計，該漂白劑可以至少0.1wt-%、或至少1wt-%、或至少3wt-%之量包括。當本揭露之組成物包括漂白劑時，以濃縮組成物之總重量計，該漂白劑可以至多60wt-%、或至多20wt-%、或至多8wt-%、或至多6wt-%之量包括。
其他可選添加劑
本揭露之組成物的某些實施例可包括一或多種其他添加劑。根據本揭露之合適的添加劑可包括例如染料(產品安全性/識別)、芳香劑、腐蝕抑制劑、酶、及/或增稠劑。合適的增稠劑可包括例如樹膠(例如，黃原膠、鹿角菜膠等)、聚合物(例如，聚丙烯酸酯及類似之經修飾聚合物)、無機粒子(例如，黏土矽酸鹽，諸如LAPONITE)。
根據本揭露適用的多種額外添加劑在美國專利第6,916,773號(Griese等人)及第8,772,215號(Ryther等人)、以及美國專利申請公開案第2010/0317559號(Ryther等人)、第2012/0295829號(Peitersen等人)、以及第2013/0023458號(Hodge等人)中有所揭示。
說明性實施例
實施例1為一種水性塗料組成物，其包含：兩性離子矽烷；大於0wt-%且至多50wt-%之矽酸鹽；非兩性離子陰離子矽烷； 以及水；其中矽酸鹽之重量百分比係以組成物中之固體的總重量計，無論該組成物為可即用組成物還是濃縮組成物。
實施例2為實施例1之組成物，其中兩性離子矽烷包含兩性離子磺酸鹽官能性矽烷、兩性離子羧酸鹽官能性矽烷、兩性離子磷酸鹽官能性矽烷、兩性離子膦酸官能性矽烷、兩性離子膦酸鹽官能性矽烷、或其組合。在某些實施例中，該兩性離子矽烷為兩性離子磺酸鹽官能性矽烷。
實施例3為實施例1或2之組成物，其中該兩性離子矽烷具有下式(式II)：(R1O)p-Si(Q1)q-W-N+(R2)(R3)-(CH2)m-Zt-(II)
其中：各R1係獨立地為一氫、甲基、或乙基；各Q1係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基、及含有1至4個碳原子之烷氧基；各R2及R3係獨立地為一飽和或不飽和、直鏈、支鏈、或環狀有機基團，該R2及R3可連接在一起、可選地與基團W之原子連接在一起，以形成一環；W為一有機鍵聯基團；Zt-為-SO3 -、-CO2 -、-OPO3 2-、-PO3 2-、-OP(=O)(R)O-、或其組合，其中t為1或2，且R為脂族、芳族、支鏈、直鏈、環狀、或雜環基團、或其組合； p及m為1至10之整數；q為0或1；且p+q=3。
實施例4為實施例1至3中任意者之組成物，其中該矽酸鹽為無機矽酸鹽。
實施例5為實施例4之組成物，其中該矽酸鹽係選自矽酸鋰、矽酸鈉、矽酸鉀、或其組合。
實施例6為實施例1至5中任意者之組成物，其中該非兩性離子陰離子矽烷包含一或多個締合型官能基。
實施例7為實施例6之組成物，其中該非兩性離子陰離子矽烷包含非兩性離子磺酸鹽官能性矽烷、非兩性離子羧酸鹽官能性矽烷、非兩性離子磷酸鹽官能性矽烷、非兩性離子膦酸官能性矽烷、非兩性離子膦酸鹽官能性矽烷、或其組合。
實施例8為實施例1至7中任意者之組成物，其中該非兩性離子陰離子矽烷具有下式(式I)：[(MO)(Q2)nSi(XCH2Vt-)3-n]Y2/nr +r(I)
其中：各Q2係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基、及含有1至4個碳原子之烷氧基；M係選自氫、鹼金屬、及平均分子量小於150且pKa大於11之強有機鹼的有機陽離子； X為一有機鍵聯基團；Vt-為-SO3 -、-CO2 -、-OPO3 2-、-PO3 2-、-OP(=O)(R)O-、或其組合，其中t為1或2，且R為脂族、芳族、支鏈、直鏈、環狀、或雜環基團、或其組合；Y係選自氫、鹼土金屬、平均分子量小於200且pKa小於11之質子化弱鹼之有機陽離子、鹼金屬、及平均分子量小於150且pKa大於11之強有機鹼之有機陽離子，前提是當Y係選自氫、鹼土金屬、以及該等質子化弱鹼之有機陽離子時，M為氫；r等於Y之原子價；且n為1或2。
實施例9為實施例1至8中任一項之組成物，其中以可即用組成物中固體之總重量計，兩性離子矽烷以0.0001wt-%至10wt-%之量存在。
實施例10為實施例1至9中任一項之組成物，其中以可即用組成物中固體之總重量計，非兩性離子陰離子矽烷以0.0001wt-%至10wt-%之量存在。
實施例11為一種保護金屬表面之方法，該方法包括：提供塗料組成物，可選地，若該塗料組成物為濃縮的，將其稀釋為可即用組成物；將該可即用組成物施加至金屬表面；以及使該可即用組成物在金屬表面上乾燥。該塗料組成物包含：大於0wt-%且至多50wt-%之矽酸鹽；非兩性離子陰離子矽烷；以及水；其中矽酸鹽之重量 百分比係以組成物中之固體的總重量計，無論該組成物為可即用組成物還是濃縮組成物。
實施例12為實施例11之方法，其中該組成物進一步包含兩性離子矽烷。
實施例13為實施例12之方法，其中該兩性離子矽烷包含兩性離子磺酸鹽官能性矽烷、兩性離子羧酸鹽官能性矽烷、兩性離子磷酸鹽官能性矽烷、兩性離子膦酸官能性矽烷、兩性離子膦酸鹽官能性矽烷、或其組合。
實施例14為實施例12或13之方法，其中該兩性離子矽烷具有下式(式II)：(R1O)p-Si(Q1)q-W-N+(R2)(R3)-(CH2)m-Zt-(II)
其中：各R1係獨立地為一氫、甲基、或乙基；各Q1係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基、及含有1至4個碳原子之烷氧基；各R2及R3係獨立地為一飽和或不飽和、直鏈、支鏈、或環狀有機基團，該R2及R3可連接在一起、可選地與基團W之原子連接在一起，以形成一環；W為一有機鍵聯基團； Zt-為-SO3 -、-CO2 -、-OPO3 2-、-PO3 2-、-OP(=O)(R)O-、或其組合，其中t為1或2，且R為脂族、芳族、支鏈、直鏈、環狀、或雜環基團、或其組合；p及m為1至10之整數；q為0或1；且p+q=3。
實施例15為實施例11至14中任一項之方法，其中該矽酸鹽為無機矽酸鹽。
實施例16為實施例15之方法，其中該矽酸鹽係選自矽酸鋰、矽酸鈉、矽酸鉀、或其組合。
實施例17為實施例11至16中任一項之方法，其中該非兩性離子陰離子矽烷包含一或多個締合型官能基。
實施例18為實施例17之方法，其中該非兩性離子陰離子矽烷包含非兩性離子磺酸鹽官能性矽烷、非兩性離子羧酸鹽官能性矽烷、非兩性離子磷酸鹽官能性矽烷、非兩性離子膦酸官能性矽烷、非兩性離子膦酸鹽官能性矽烷、或其組合。
實施例19為實施例17或18之方法，其中該非兩性離子陰離子矽烷具有下式(式I)：[(MO)(Q2)nSi(XCH2Vt-)3-n]Y2/nr +r(I)
其中： 各Q2係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基、及含有1至4個碳原子之烷氧基；M係選自氫、鹼金屬、及平均分子量小於150且pKa大於11之強有機鹼的有機陽離子；X為一有機鍵聯基團；Vt-為-SO3 -、-CO2 -、-OPO3 2-、-PO3 2-、-OP(=O)(R)O-、或其組合，其中t為1或2，且R為脂族、芳族、支鏈、直鏈、環狀、或雜環基團、或其組合；Y係選自氫、鹼土金屬、平均分子量小於200且pKa小於11之質子化弱鹼之有機陽離子、鹼金屬、及平均分子量小於150且pKa大於11之強有機鹼之有機陽離子，前提是當Y係選自氫、鹼土金屬、以及該等質子化弱鹼之有機陽離子時，M為氫；r等於Y之原子價；且n為1或2。
實施例20為實施例11至19中任意者之方法，其中以可即用組成物中固體之總重量計，非兩性離子陰離子矽烷以0.0001wt-%至10wt-%之量存在於組成物中。
實施例21為實施例11至20中任意者之方法，其中該金屬表面包含不銹鋼、鋁、陽極化鋁、鈦、鋅、銀、其表面氧化物、或其組合。
實施例22為一種清潔並保護其上具有污染物之金屬表面之方法，該方法包含：提供一塗料組成物；可選地，若該塗料組成 物係濃縮的則將其稀釋為可即用組成物；在有效將污染物自金屬表面移除之條件下將該可即用組成物施加至一含金屬之表面；及使該可即用組成物在該金屬表面上乾燥。該塗料組成物包含：兩性離子矽烷；大於0wt-%且至多50wt-%之矽酸鹽；非兩性離子陰離子矽烷；界面活性劑；以及水；其中矽酸鹽之重量百分比係基於該組成物中之矽酸鹽加上矽烷固體的總重量計算，無論該組成物係可即用組成物或濃縮組成物。
實施例23為實施例22之方法，其中該組成物進一步包含兩性離子矽烷。
實施例24為實施例23之方法，其中該兩性離子矽烷包含兩性離子磺酸鹽官能性矽烷、兩性離子羧酸鹽官能性矽烷、兩性離子磷酸鹽官能性矽烷、兩性離子膦酸官能性矽烷、兩性離子膦酸鹽官能性矽烷、或其組合。
實施例25為實施例23或24之方法，其中該兩性離子矽烷具有下式(式II)：(R1O)p-Si(Q1)q-W-N+(R2)(R3)-(CH2)m-Zt-(II)
其中：各R1係獨立地為一氫、甲基、或乙基；各Q1係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基、及含有1至4個碳原子之烷氧基； 各R2及R3係獨立地為一飽和或不飽和、直鏈、支鏈、或環狀有機基團，該R2及R3可連接在一起、可選地與基團W之原子連接在一起，以形成一環；W為一有機鍵聯基團；Zt-為-SO3 -、-CO2 -、-OPO3 2-、-PO3 2-、-OP(=O)(R)O-、或其組合，其中t為1或2，且R為脂族、芳族、支鏈、直鏈、環狀、或雜環基團、或其組合；p及m為1至10之整數；q為0或1；且p+q=3。
實施例26為實施例22至25中任意項之方法，其中該矽酸鹽為無機矽酸鹽。
實施例27為實施例26之方法，其中該矽酸鹽係選自矽酸鋰、矽酸鈉、矽酸鉀、或其組合。
實施例28為實施例22至27中任意者之方法，其中該非兩性離子陰離子矽烷包含一或多個締合型官能基。
實施例29為實施例28之方法，其中該非兩性離子陰離子矽烷包括非兩性離子磺酸鹽官能性矽烷、非兩性離子羧酸鹽官能性矽烷、非兩性離子磷酸鹽官能性矽烷、非兩性離子膦酸官能性矽烷、非兩性離子膦酸鹽官能性矽烷或其組合。
實施例30為實施例28或29之方法，其中該非兩性離子陰離子矽烷具有下式(式I)： [(MO)(Q2)nSi(XCH2Vt-)3-n]Y2/nr +r(I)
其中：各Q2係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基、及含有1至4個碳原子之烷氧基；M係選自氫、鹼金屬、及平均分子量小於150且pKa大於11之強有機鹼的有機陽離子；X為一有機鍵聯基團；Vt-為-SO3 -、-CO2 -、-OPO3 2-、-PO3 2-、-OP(=O)(R)O-、或其組合，其中t為1或2，且R為脂族、芳族、支鏈、直鏈、環狀、或雜環基團、或其組合；Y係選自氫、鹼土金屬、平均分子量小於200且pKa小於11之質子化弱鹼之有機陽離子、鹼金屬、及平均分子量小於150且pKa大於11之強有機鹼之有機陽離子，前提是當Y係選自氫、鹼土金屬、以及該等質子化弱鹼之有機陽離子時，M為氫；r等於Y之原子價；且n為1或2。
實施例31為實施例22至30中任意者之方法，其中以可即用組成物之總重量計，非兩性離子陰離子矽烷以0.0001wt-%至10wt-%之量存在。
實施例32為實施例22至31中任意者之方法，其中該金屬表面包含不銹鋼、鋁、陽極化鋁、鈦、鋅、銀、其表面氧化物、或其組合。
實施例33為一種包含一金屬表面之物品，該金屬表面上設置有實施例1至10中任意者之塗料組成物。
實施例34為一種包含一金屬表面之物品，該金屬表面上設置有塗層，其中該塗層係藉由實施例11至21中任意者之方法施加。
實施例35為一種包含一金屬表面之物品，該金屬表面上設置有塗層，其中該塗層係藉由實施例22至32之方法施加。
實施例36為一種包含一金屬表面之物品，該金屬表面上設置有硬化塗層；其中該硬化塗層為親水性且包含：矽酸鹽；以及非兩性離子陰離子矽烷；其中該硬化塗層締合地附著至表面。
實施例37為實施例36之物品，其中該金屬表面包含不銹鋼、鋁、陽極化鋁、鈦、鋅、銀、其表面氧化物、或其組合。
實施例38為實施例36或37之物品，其中該硬化塗層具有少於30度之前進水接觸角。
實施例39為實施例36至38中任意者之物品，其中該硬化塗層之厚度小於100nm。
實施例40為實施例36至39中任意者之物品，其中該金屬表面形成以下者之至少一部分：冰箱、洗碗機、爐具、烘箱、微波爐、排氣罩、油炸機、集油器、備餐桌、儲櫃、廁所隔間隔板、小 便斗隔板、電梯或電扶梯中或上之裝飾性或功能性牆壁覆層、商業建築物中之牆壁、汽車中之裝飾性或功能性面板、電子物品之金屬殼、製造設備部件(piece of equipment)、或工具。
實例
本發明之目的及優點係藉由以下實例來進一步說明，但不應將這些實例中引述的特定材料及其用量、以及其他條件和細節解讀會過度限制本發明。這些實例僅用於闡釋之目的，並非意圖限制隨附申請專利範圍之範疇。
材料
TOMADOL 91-6，可購自Air Products and Chemicals Inc,Allentown,PA。
磷矽烷為3-(三羥基矽基)丙基甲基磷酸單鈉鹽之42%水溶液，可購自Sigma-Aldrich,St.Louis,MO。
磺酸鹽矽烷3-(三羥基矽基)-1-丙烷-磺酸之30-35%水溶液，可購自Gelest Inc,Morrisville,PA。
羧酸鹽矽烷羧基乙基矽烷三醇鈉鹽之25%水溶液，可購自Gelest Inc,Morrisville,PA。
EDTA類矽烷為N-(三甲氧基矽基丙基)乙二胺三乙酸三鈉鹽之45%水溶液，可購自Gelest Inc,Morrisville,PA。
兩性離子矽烷為之製劑。
將3-(N,N-二甲基胺基丙基)三甲氧基矽烷(49.7g,239mmol)添加至螺旋蓋廣口瓶，然後添加去離子(DI)水(82.2g)及1,4-丁烷磺酸內酯(32.6g,239mmol)。將反應混合物加熱至75℃且混合14小時。
植物油可以商品名Wesson購自ConAgra Foods Omaha,NE。
可購自McMaster-Carr,Elmhurst,IL之具有髮絲紋(#3)之SS級多用途304(0.024吋厚)。
可購自Fluke Corporation Everett,WA的Fluke IR測溫槍型號62 Max+手持式紅外線雙雷射溫度計。
可購自J.T.Baker,Center Valley,PA之Na2CO3。
可購自EMD Millipore,Billerica,MA之NaOH。
可購自Ineos Oxide,Houston,TX之單乙醇胺。
可購自Nexeo Solution,The Woodlands,TX之苄醇。
EMERY 658為可購自Emery Oleochemicals,Cincinnati,OH之辛酸及癸酸之摻合物。
可購自Dow Chemical,Woodland,MI之TERGITOL TMN-3。
可購自Powder Technology Inc.,Burnsville,MN之超細實驗粉塵(#12103-1 A1)。
可購自Sealed Air,Sturtevant,WI之Diversey Deep Gloss。
可購自Ecolab,St.Paul,MN之Ecolab Ecoshine。
可購自Sheila Shine Inc,Miami,FL之Sheila Shine。
製備例：
將製備例1塗料溶液製備為20wt-%的[兩性離子矽烷：LSS-75矽酸鋰(50：50 w/w)]及0.1wt-%的TOMADOL 91-6之去離子水溶液[例如，20.0公克的兩性離子矽烷(50wt-%等於10公克固體)及45.5公克的LSS-75矽酸鋰(22wt-%等於10公克固體)[(50：50 w/w)]，加上0.1公克(g)的TOMADOL 91-6，加上總共34.4公克之去離子水(溶液中總水等於79.9公克)。
將製備例2塗料溶液製備為20wt-%的[兩性離子矽烷：LSS-75矽酸鋰(30：70重量/重量(w/w))]及0.1wt-%的TOMADOL 91-6之去離子水溶液。
將製備例3塗料溶液製備為20wt-%的[兩性離子矽烷：LSS-75矽酸鋰(70：30 w/w)]及0.1wt-%的TOMADOL 91-6之去離子水溶液。
將製備例4塗料溶液製備為20wt-%的[EDTA型矽烷：LSS-75矽酸鋰(70：30 w/w)]及0.1wt-%的TOMADOL 91-6之去離子水溶液。將製備例5塗料溶液製備為20wt-%的[羧基矽烷：LSS-75矽酸鋰(70：30 w/w)]及0.1wt-%的TOMADOL 91-6之去離子水溶液。
將製備例6塗料溶液製備為20wt-%的[磷矽烷：LSS-75矽酸鋰(70：30 w/w)]及0.1wt-%的TOMADOL 91-6之去離子水溶液。
將製備例7塗料溶液製備為20wt-%的[磺酸鹽矽烷：LSS-75矽酸鋰(70：30 w/w)]及0.1wt-%的TOMADOL 91-6之去離子水溶液。
將製備例8塗料溶液製備為2wt-%的[兩性離子矽烷：LSS-75矽酸鋰：羧基矽烷(35：30：35 w/w)]和0.1wt-%的TOMADOL 91-6之去離子水溶液。
將製備例9塗料溶液製備為2wt-%的[兩性離子矽烷：LSS-75矽酸鋰：磷矽烷(35：30：35 w/w)]及0.1wt-%的TOMADOL 91-6之去離子水溶液。
將製備例10塗料溶液製備為2wt-%的[兩性離子矽烷：LSS-75矽酸鋰：EDTA型矽烷(35：30：35 w/w)]及0.1wt-%的TOMADOL 91-6之去離子水溶液。
將製備例11塗料溶液製備為2wt-%的[兩性離子矽烷：LSS-75矽酸鋰：磺酸鹽矽烷(20：10：70 w/w)]及0.1wt-%的TOMADOL 91-6去離子水溶液。
製備例12溶液包含2wt-%的[兩性離子矽烷：LSS-75矽酸鋰：磷矽烷(35：30：35 w/w)]、2wt-%的Na2CO3/NaOH(80：20 w/w)及0.1wt-%的TOMADOL 91-6之去離子水溶液。
製備例13溶液包含2wt-%的[兩性離子矽烷：LSS-75矽酸鋰：磷矽烷(35：30：35 w/w)]、12.8wt-%的[單乙醇胺：苄醇：Emery 658(36.7：37.5：25.8 w/w)]及0.4wt-%的TERGITOL TMN-3之去離子水溶液。
製備例14塗料溶液包含2wt-%的[兩性離子矽烷：LSS-75矽酸鋰：磷矽烷(35：30：35 w/w)]、2wt-%的NaOH及0.1wt-%的TOMADOL 91-6之去離子水溶液。
將製備例15塗料溶液製備為0.1wt-%的TOMADOL 91-6之去離子水溶液。
製備例16溶液包含3wt-%的Na2CO3/NaOH(80：20 w/w)及0.1wt-%的TOMADOL 91-6之水溶液。
製備例17溶液包含12.8wt-%的[單乙醇胺：苄醇：Emery 658(36.7：37.5：25.8 w/w)]及0.4wt-%的TERGITOL TMN-3之去離子水溶液。
製備例18塗料溶液包含2wt-%的NaOH及0.1wt-%的TOMADOL 91-6之水溶液。
實例1至3：按原樣不銹鋼上兩性離子矽烷/可選親水性矽烷/矽酸鋰塗層之視覺外觀
針對實例1至3，使用製備例1至3(使用約0.1毫升/平方公分(mL/cm2)的溶液)以折疊的KIMBERLY-CLARK KIMWIPE紙巾(獲自Kimberly Clark,Roswell,GA)將5.1公分(cm)乘7.6cm之不銹鋼面板總共清潔15秒。面板在室溫下乾燥至多5分鐘之時間後，使用製備例1至3之清潔及乾燥程序，總共重複50次清潔循環。在循環完成後，目視檢查樣品且記錄對外觀之評價。
表1中呈現之資料表明：在吾等之組成物中較佳為具有小於50%之矽酸鋰。
實例3至7及比較例A
針對實例3至7及比較例A，使用製備例3至7及15(以2mL拋棄式移液管中之溶液滴9滴)以折疊的KIMBERLY-CLARK KIMWIPE紙巾(獲自Roswell,GA的Kimberly Clark)將5.1cm乘7.6cm之不銹鋼面板總共清潔15秒。面板在室溫下乾燥5分鐘後，使用製備例3至7及15之清潔及乾燥程序，總共重複5次清潔循環。將樣品在室溫下留置12小時後，再讓樣品經受指紋測試及植物油移除測試。
指紋移除測試：
測試實例3至7及比較例A之樣品(對指紋)的清潔能力以及當經受重複染污測試時塗層之壽命。關於測試，將面油指紋施加至實例3至7及比較例A之樣品的經塗布表面。使用面油以約(~)250公克(g)之力，將指紋置於每個樣品上，使樣品在室溫下靜置少於5分鐘之時間。隨後在使用壓縮空氣乾燥樣品前，使樣品經受經由移液管施加的製備例15(1mL)達30秒的時間。目視檢查樣品且以1=良好至5=不佳之量表中進行評分。若油未被移除(樣品評分>3)， 則不針對彼樣品進行進一步測試。若油成功被移除，則使樣品重新經受測試直至樣品不合格。關於實例7，該樣品在3次循環後不合格。
植物油移除測試：
測試實例3至7及比較例A之樣品(對植物)的清潔能力以及當經受重複染污測試時塗層之壽命。關於測試，將植物油滴施加至實例3至7及比較例A之樣品的經塗布表面，使樣品在室溫下靜置少於5分鐘之時間。隨後在使用壓縮空氣乾燥樣品前，使樣品經受經由移液管施加的製備例15(1mL)達30秒的時間。目視檢查樣品且以1=良好至5=不佳之量表中進行評分。若油未被移除(樣品評分>3)，則不針對彼樣品進行進一步測試。若油成功被移除，則使樣品重新經受測試直至樣品不合格。關於實例7，該等樣品在3次循環後不合格。
表2中之資料突顯：可在一個步驟中提供保護/易於清潔的具有與矽酸鹽結合的可離子化官能基(所示範的膦酸鹽、羧酸鹽、磺酸鹽、及每矽烷多於一個的羧酸鹽基團)之親水性矽烷。
實例3、8至11
針對實例3及8至11，使用製備例3及8至11(以2mL拋棄式移液管中之溶液滴9滴)以折疊的KIMBERLY-CLARK KIMWIPE紙巾(獲自Roswell,GA的Kimberly Clark)將5.1cm乘7.6cm之不銹鋼面板總共清潔15秒。面板在室溫下乾燥5分鐘後，使用製備例3及8至11之清潔及乾燥程序，總共重複5次清潔循環。將樣品在室溫下留置12小時後，再讓樣品經受指紋測試及植物油移除測試。
表3中之資料突顯：在一個步驟中提供保護/易於清潔的具有與矽酸鹽及兩性離子功能結合黏合至不銹鋼(SS)之能力的親水性矽烷。
實例12至14及比較例B至D(初始效能測試)
針對實例12至14及比較例B至D，使用製備例12至14及16至18(以2mL拋棄式移液管中之溶液滴9滴)以折疊的KIMBERLY-CLARK KIMWIPE紙巾(獲自Roswell,GA的Kimberly Clark)將5.1cm乘7.6cm之不銹鋼面板總共清潔15秒。面板在室溫下乾燥5分鐘後，使用製備例12至14及16至18之清潔及乾燥程序，總共重複10次清潔循環。使樣品在室溫下留置12小時後，再使樣品經受指紋測試、植物油移除測試、室溫油膜清潔測試及受熱油膜清潔測試。
經油塗布之面板：
藉由自面板移除保護襯墊來製備5.1cm乘7.6cm的經塗布不銹鋼面板。使用5.1cm寬之豬鬃油漆刷將植物油施加至面板之襯墊側。留在面板上之油殘餘物為約0.5公克的油。將油化之面板放置於大玻璃片上，再放置於205℃之浴烘箱中達50分鐘。將面板自烘箱取出後，使之在室溫下留置至少24小時再行使用。應當注意的是，在自烘箱取出後油會固化。若有一部分面板上的油未固化，則丟棄該面板。
室溫油膜清潔測試：
測試實例12至14及比較例B至D之樣品去除烘焙油之能力。關於測試，使用2mL移液管將3滴製備例12至14及16至18施加至該油化表面。在1分鐘之時間後，在評估前，先將溶液在自來水下沖洗5秒，且以壓縮空氣乾燥，再進行評估(1=完全移除，2=部分移除，3=油明顯變色，但未移除，4=油變色，但未移除，5=非常輕微至未變色，且未移除)。
受熱油膜清潔測試：
在高溫下，測試實例12至14及比較例B至D之樣品去除烘焙油之能力。關於測試，使經油塗布之面板以115℃在熱板上溫熱3至5分鐘之時間。在施加溶液前，使用Fluke IR測溫槍所量測，經油塗布之面板表面溫度為約80℃。使用2mL移液管，向受熱面施加3滴製備例12至14及16至18。在1分鐘之時間後，在評估前，先在自來水下將溶液沖洗5秒，且使用壓縮空氣乾燥，再進行評估(1=完全移除，2=部分移除，3=油明顯變色，但未移除，4=油變色，但未移除，5=非常輕微至未變色，且未移除)。
表4中之資料顯示：組成物可保護表面及去除烘焙油。組成物包括額外的基底(有機及無機)及溶劑。受熱滴為施加至熱烘焙油之表面的清潔溶液。對室溫滴使用了相同之測試方法，但在室溫(RT)下進行。
實例15及比較例E至H
針對實例15，使用製備例9(以2mL拋棄式移液管中之溶液滴9滴)以折疊的KIMBERLY-CLARK KIMWIPE紙巾(獲自Roswell,GA的Kimberly Clark)將5.1cm乘7.6cm之不銹鋼面板總共清潔15秒。面板在室溫下乾燥5分鐘後，使用製備例9之清潔及乾燥程序，總共重複5次清潔循環，再使樣品經受乾燥污物滾動測試。
關於比較例E，在自面板移除襯墊後，原樣使用5.1cm乘7.6cm之不銹鋼面板，再使樣品經受乾燥污物滾動測試。
針對比較例F至H，以可商購獲得的材料(以2mL拋棄式移液管中之溶液滴4滴)，使用折疊的KIMBERLY-CLARK KIMWIPE紙巾(獲自Kimberly Clark,Roswell,GA)拋光5.1cm乘7.6cm之不銹鋼面板，再使樣品經受乾燥污物滾動測試。
乾燥污物滾動測試：
測試實例15及比較例E至H之樣品抵抗乾燥污物積聚之能力。關於測試，將樣品放置於32盎司之具有螺旋封蓋的廣口瓶中。將廣口瓶5公克的12103-1 A1超細實驗粉塵添加至該廣口瓶。在將樣品取出前，將該廣口瓶總共搖動15秒並量測光澤度。使用BYK Gardner微型三角度光澤儀量測光澤度。將光澤計放置使得附帶光束角正交於不銹鋼上之經刷圖案。
本文中所引用之專利、專利文件及公開文獻的完整揭露係以引用方式全文併入本文中，猶如各上述文獻係個別併入。本發明中的各種修改與變更對於所屬技術領域中具有通常知識者將為顯而易見且不悖離本發明之範圍與精神。應理解，本發明不意欲受到本文所提出之說明性實施例及實例過度地限制，且此等實例及實施例僅係以 舉例方式呈現，其中本發明之範疇僅意欲由本文提出如下之申請專利範圍所限制。

Claims (40)

  1. 一種水性塗料組成物，其包含：兩性離子矽烷；大於0wt-%且至多50wt-%之矽酸鹽；非兩性離子陰離子矽烷；以及水；其中矽酸鹽之重量百分比係以該組成物中之矽烷加上矽酸鹽固體的總重量計，無論該組成物係可即用組成物或濃縮組成物。
  2. 如請求項1之組成物，其中該兩性離子矽烷包含兩性離子磺酸鹽官能性矽烷、兩性離子羧酸鹽官能性矽烷、兩性離子磷酸鹽官能性矽烷、兩性離子膦酸官能性矽烷、兩性離子膦酸鹽官能性矽烷、或其組合。
  3. 如請求項2之組成物，其中該兩性離子矽烷具有下式(式II)：(R1O)p-Si(Q1)q-W-N+(R2)(R3)-(CH2)m-Zt-(II)其中：各R1係獨立地為氫、甲基、或乙基；各Q1係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基、及含有1至4個碳原子之烷氧基；各R2及R3係獨立地為飽和或不飽和、直鏈、支鏈、或環狀 有機基團，該R2及R3可連接在一起、可選地與基團W之原子連接在一起，以形成環；W為有機鍵聯基團；Zt-為-SO3 -、-CO2 -、-OPO3 2-、-PO3 2-、-OP(=O)(R)O-、或其組合，其中t為1或2，且R為脂族、芳族、支鏈、直鏈、環狀、或雜環基團、或其組合；p及m為1至10之整數；q為0或1；且p+q=3。
  4. 如請求項1之組成物，其中該矽酸鹽為無機矽酸鹽。
  5. 如請求項4之組成物，其中該矽酸鹽係選自矽酸鋰、矽酸鈉、矽酸鉀、或其組合。
  6. 如請求項1之組成物，其中該非兩性離子陰離子矽烷包含一或多種締合型官能基。
  7. 如請求項6之組成物，其中該非兩性離子陰離子矽烷包含非兩性離子磺酸鹽官能性矽烷、非兩性離子羧酸鹽官能性矽烷、非兩性離子磷酸鹽官能性矽烷、非兩性離子膦酸官能性矽烷、非兩性離子膦酸鹽官能性矽烷、或其組合。
  8. 如請求項7之組成物，其中該非兩性離子陰離子矽烷具有下式(式I)：[(MO)(Q2)nSi(XCH2Vt-)3-n]Y2/nr +r(I) 其中：各Q2係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基、及含有1至4個碳原子之烷氧基；M係選自氫、鹼金屬、及平均分子量小於150且pKa大於11之強有機鹼的有機陽離子；X為有機鍵聯基團；Vt-為-SO3 -、-CO2 -、-OPO3 2-、-PO3 2-、-OP(=O)(R)O-、或其組合，其中t為1或2，且R為脂族、芳族、支鏈、直鏈、環狀、或雜環基團、或其組合；Y係選自氫、鹼土金屬、平均分子量小於200且pKa小於11之質子化弱鹼之有機陽離子、鹼金屬、及平均分子量小於150且pKa大於11之強有機鹼之有機陽離子，前提是當Y係選自氫、鹼土金屬、以及該等質子化弱鹼之有機陽離子時，M為氫；r等於Y之原子價；且n為1或2。
  9. 如請求項1之組成物，其中以可即用組成物之總重量計，該兩性離子矽烷以0.0001wt-%至10wt-%之量存在。
  10. 如請求項1之組成物，其中以可即用組成物之總重量計，該非兩性離子陰離子矽烷以0.0001wt-%至10wt-%之量存在。
  11. 一種保護金屬表面之方法，該方法包含：提供塗料組成物，該塗料組成物包含： 大於0wt-%且至多50wt-%之矽酸鹽；非兩性離子陰離子矽烷；以及水；其中矽酸鹽之重量百分比係以該組成物中之矽酸鹽加上矽烷固體的總重量計，無論該組成物係可即用組成物或濃縮組成物；可選地，若該塗料組成物為濃縮的，將其稀釋為可即用組成物；將該可即用組成物施加至金屬表面；以及使該可即用組成物在該金屬表面上乾燥。
  12. 如請求項11之方法，其中該塗料組成物進一步包含兩性離子矽烷。
  13. 如請求項12之方法，其中該兩性離子矽烷包含兩性離子磺酸鹽官能性矽烷、兩性離子羧酸鹽官能性矽烷、兩性離子磷酸鹽官能性矽烷、兩性離子膦酸官能性矽烷、兩性離子膦酸鹽官能性矽烷、或其組合。
  14. 如請求項13之方法，其中該兩性離子矽烷具有下式(式II)：(R1O)p-Si(Q1)q-W-N+(R2)(R3)-(CH2)m-Zt-(II)其中：各R1係獨立地為氫、甲基、或乙基；各Q1係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基、及含 有1至4個碳原子之烷氧基；各R2及R3係獨立地為飽和或不飽和、直鏈、支鏈、或環狀有機基團，該R2及R3可連接在一起、可選地與基團W之原子連接在一起，以形成環；W為有機鍵聯基團；Zt-為-SO3 -、-CO2 -、-OPO3 2-、-PO3 2-、-OP(=O)(R)O-、或其組合，其中t為1或2，且R為脂族、芳族、支鏈、直鏈、環狀、或雜環基團、或其組合；p及m為1至10之整數；q為0或1；且p+q=3。
  15. 如請求項11之方法，其中該矽酸鹽為無機矽酸鹽。
  16. 如請求項15之方法，其中該矽酸鹽係選自矽酸鋰、矽酸鈉、矽酸鉀、或其組合。
  17. 如請求項11之方法，其中該非兩性離子陰離子矽烷包含一或多種締合型官能基。
  18. 如請求項17之方法，其中該非兩性離子陰離子矽烷包含非兩性離子磺酸鹽官能性矽烷、非兩性離子羧酸鹽官能性矽烷、非兩性離子磷酸鹽官能性矽烷、非兩性離子膦酸官能性矽烷、非兩性離子膦酸鹽官能性矽烷、或其組合。
  19. 如請求項18之方法，其中該非兩性離子陰離子矽烷具有下式(式I)： [(MO)(Q2)nSi(XCH2Vt-)3-n]Y2/nr +r(I)其中：各Q2係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基、及含有1至4個碳原子之烷氧基；M係選自氫、鹼金屬、及平均分子量小於150且pKa大於11之強有機鹼的有機陽離子；X為有機鍵聯基團；Vt-為-SO3 -、-CO2 -、-OPO3 2-、-PO3 2-、-OP(=O)(R)O-、或其組合，其中t為1或2，且R為脂族、芳族、支鏈、直鏈、環狀、或雜環基團、或其組合；Y係選自氫、鹼土金屬、平均分子量小於200且pKa小於11之質子化弱鹼之有機陽離子、鹼金屬、及平均分子量小於150且pKa大於11之強有機鹼之有機陽離子，前提是當Y係選自氫、鹼土金屬、以及該等質子化弱鹼之有機陽離子時，M為氫；r等於Y之原子價；且n為1或2。
  20. 如請求項11之方法，其中以可即用組成物之總重量計，該非兩性離子陰離子矽烷以0.0001wt-%至10wt-%之量存在於該組成物中。
  21. 如請求項11之方法，其中該金屬表面包含不銹鋼、鋁、陽極化 鋁、鈦、鋅、銀、其表面氧化物、或其組合。
  22. 一種清潔並保護其上具有污染物之金屬表面的方法，該方法包含：提供塗料組成物，該塗料組成物包含：大於0wt-%且至多50wt-%之矽酸鹽；非兩性離子陰離子矽烷；界面活性劑；以及水；其中矽酸鹽之重量百分比係以該組成物中矽酸鹽加上矽烷固體之總重量計，無論該組成物係可即用組成物或濃縮組成物；可選地，若該塗料組成物為濃縮的，將其稀釋為可即用組成物；在有效將污染物自該金屬表面移除之條件下，將該可即用組成物施加至該金屬表面；以及使該可即用組成物在該金屬表面上乾燥。
  23. 如請求項22之方法，其中該組成物進一步包含兩性離子矽烷。
  24. 如請求項23之方法，其中該兩性離子矽烷包含兩性離子磺酸鹽官能性矽烷、兩性離子羧酸鹽官能性矽烷、兩性離子磷酸鹽官能性矽烷、兩性離子膦酸官能性矽烷、兩性離子膦酸鹽官能性矽烷、或其組合。
  25. 如請求項24之方法，其中該兩性離子矽烷具有下式(式II)： (R1O)p-Si(Q1)q-W-N+(R2)(R3)-(CH2)m-Zt-(II)其中：各R1係獨立地為氫、甲基、或乙基；各Q1係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基、及含有1至4個碳原子之烷氧基；各R2及R3係獨立地為飽和或不飽和、直鏈、支鏈、或環狀有機基團，該R2及R3可連接在一起、可選地與基團W之原子連接在一起，以形成環；W為有機鍵聯基團；Zt-為-SO3 -、-CO2 -、-OPO3 2-、-PO3 2-、-OP(=O)(R)O-、或其組合，其中t為1或2，且R為脂族、芳族、支鏈、直鏈、環狀、或雜環基團、或其組合；p及m為1至10之整數；q為0或1；且p+q=3。
  26. 如請求項22之方法，其中該矽酸鹽為無機矽酸鹽。
  27. 如請求項26之方法，其中該矽酸鹽係選自矽酸鋰、矽酸鈉、矽酸鉀、或其組合。
  28. 如請求項22之方法，其中該非兩性離子陰離子矽烷包含一或多種締合型官能基。
  29. 如請求項28之方法，其中該非兩性離子陰離子矽烷包含非兩性 離子磺酸鹽官能性矽烷、非兩性離子羧酸鹽官能性矽烷、非兩性離子磷酸鹽官能性矽烷、非兩性離子膦酸官能性矽烷、非兩性離子膦酸鹽官能性矽烷、或其組合。
  30. 如請求項29之方法，其中該非兩性離子陰離子矽烷具有下式(式I)：[(MO)(Q2)nSi(XCH2Vt-)3-n]Y2/nr +r(I)其中：各Q2係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基、及含有1至4個碳原子之烷氧基；M係選自氫、鹼金屬、及平均分子量小於150且pKa大於11之強有機鹼的有機陽離子；X為有機鍵聯基團；Vt-為-SO3 -、-CO2 -、-OPO3 2-、-PO3 2-、-OP(=O)(R)O-、或其組合，其中t為1或2，且R為脂族、芳族、支鏈、直鏈、環狀、或雜環基團、或其組合；Y係選自氫、鹼土金屬、平均分子量小於200且pKa小於11之質子化弱鹼之有機陽離子、鹼金屬、及平均分子量小於150且pKa大於11之強有機鹼之有機陽離子，前提是當Y係選自氫、鹼土金屬、以及該等質子化弱鹼之有機陽離子時，M為氫；r等於Y之原子價；且 n為1或2。
  31. 如請求項22之方法，其中以可即用組成物之總重量計，該非兩性離子陰離子矽烷以0.0001wt-%至10wt-%之量存在。
  32. 如請求項22之方法，其中該金屬表面包含不銹鋼、鋁、陽極化鋁、鈦、鋅、銀、其表面氧化物、或其組合。
  33. 一種包含金屬表面之物品，該金屬表面上設置有如請求項1之塗料組成物。
  34. 一種包含金屬表面之物品，該金屬表面上設置有塗層，其中該塗層係藉由如請求項11之方法施加。
  35. 一種包含金屬表面之物品，該金屬表面上設置有塗層，其中該塗層係藉由如請求項22之方法施加。
  36. 一種包含金屬表面之物品，該金屬表面上設置有硬化塗層；其中該硬化塗層為親水性的且包含：矽酸鹽；以及非兩性離子陰離子矽烷；其中該硬化塗層締合地附著至該表面。
  37. 如請求項36之物品，其中該金屬表面包含不銹鋼、鋁、陽極化鋁、鈦、鋅、銀、其表面氧化物、或其組合。
  38. 如請求項36之物品，其中該硬化塗層具有小於30度之前進水接觸角。
  39. 如請求項36之物品，其中該硬化塗層之厚度小於100nm。
  40. 如請求項36之物品，其中該金屬表面形成下列者之至少一部 分：冰箱、洗碗機、爐具、烘箱、微波爐、排氣罩(exhaust hood)、油炸機、集油器(grease trap)、備餐桌、儲櫃、廁所隔間隔板、小便斗隔板、電梯或電扶梯中或上之裝飾性或功能性牆壁覆層(wall cladding)、商業建築物中之牆壁、汽車中之裝飾性或功能性面板、電子物品之金屬殼、製造設備部件(piece of manufacturing equipment)、或工具。
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