TW202146503A - 用於抗污及抗刮痕塗料之氟化烷氧基甲矽烷基官能性聚合物 - Google Patents

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方普新
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荷蘭商安科智諾貝爾塗料國際股份有限公司
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Abstract

本發明係關於一種氟化烷氧基甲矽烷基官能性聚合物，其可藉由包含以下步驟之方法來獲得：a)使OH官能性(全)氟聚醚(PFPE)與聚異氰酸酯A在胺基甲酸酯形成反應條件下反應，以獲得異氰酸酯官能性中間物B，b)使中間物B與二級烷氧基甲矽烷基官能性單胺C反應，以獲得該烷氧基甲矽烷基官能性聚合物。該聚合物可用作製備具有易清潔、抗污及抗刮痕特性之塗料的添加劑，其可有利地用於塗佈消費型電子產品或汽車應用中之各種基板，諸如玻璃、金屬、金屬合金、陽極化基板、塑膠、複合物等。

Description

用於抗污及抗刮痕塗料之氟化烷氧基甲矽烷基官能性聚合物
本發明係關於一種適用於製備用於抗污及抗刮痕塗料之塗料組合物的氟化烷氧基甲矽烷基官能性聚合物。塗料特定言之適用於消費型電子產品或汽車塗料領域。
在諸如蜂巢式電話、平板電腦、膝上型電腦之消費型電子裝置及汽車內飾之領域中，使用各種基板，諸如玻璃、金屬、塑膠、複合物等。通常需要用易清潔、耐污及耐刮痕塗料覆蓋此等基板。易清潔意謂表面防水、防油及/或防污的。易清潔塗料減少或消除清潔表面之需求。
此項技術中已知氟化聚合物，特定言之全氟聚醚(PFPE)，具有不黏及潤滑特性且可用以產生易清潔及抗污塗料。然而，此類樹脂僅可溶於氟化溶劑中且因此難以在不使用特殊溶劑之情況下用於塗料調配物中。基於PFPE之聚合物的另一問題為其通常並不具有良好耐污性及耐刮痕性。
需要提供亦耐用且同時耐刮痕之抗污塗料組合物。進一步期望塗料較佳黏著至用於消費型電子產品及汽車行業之各種基板，諸如玻璃、金屬、金屬合金、陽極化基板、塑膠、複合物等。
為了解決上述要求，在第一態樣中，本發明提供一種氟化烷氧基甲矽烷基官能性聚合物，其可藉由包含以下步驟之方法來獲得： a)使OH官能性(全)氟聚醚(PFPE)與聚異氰酸酯A在胺基甲酸酯形成反應條件下反應，以獲得異氰酸酯官能性中間物B， b)使中間物B與二級烷氧基甲矽烷基官能性單胺C反應，以獲得該烷氧基甲矽烷基官能性聚合物。
在另一態樣中，本發明提供一種塗料組合物，其包含根據技術方案1至5中任一項之氟化烷氧基甲矽烷基官能性聚合物及/或藉由水解相同聚合物獲得之氟化矽樹脂，及另一無氟矽樹脂。
本發明亦提供一種塗佈基板之方法，其包含將根據本發明之塗料組合物施加至基板且固化該塗料組合物。
在又一態樣中，本發明提供一種根據本發明獲得之經塗佈基板。
本發明提供一種氟化烷氧基甲矽烷基官能性聚合物。聚合物係基於(全)氟聚醚(PFPE)且在聚合物鏈之末端處含有烷氧基甲矽烷基。
根據本發明之氟化烷氧基甲矽烷基官能性聚合物可藉由包含以下步驟之方法來獲得： a)使OH官能性(全)氟聚醚(PFPE)與聚異氰酸酯A在胺基甲酸酯形成反應條件下反應，以獲得異氰酸酯官能性中間物B， b)使中間物B與二級烷氧基甲矽烷基官能性單胺C反應，以獲得該烷氧基甲矽烷基官能性聚合物。
步驟 (a) 在步驟(a)中，使OH官能性(全)氟聚醚與莫耳過量之聚異氰酸酯A反應以獲得異氰酸酯官能性中間物B。
(全)氟聚醚(PFPE)為氟化聚合物，其包含直鏈或分支鏈的完全或部分氟化之聚環氧烷鏈，該聚環氧烷鏈含有具有至少一個懸鏈線醚鍵及至少一個氟碳化物部分之重現單元。PFPE可分成非官能性及官能性的；前者包含末端帶有(全)鹵烷基之PFPE鏈，而後者包含具有至少兩個末端之PFPE鏈，其中至少一個末端包含官能基。官能性PFPE，尤其單官能性及雙官能性PFPE，包含具有兩個末端之PFPE鏈，其中一個或兩個末端帶有官能基。在一些實施例中，可較佳的使用雙官能性PFPE。在其他實施例中，使用單官能性PFPE。同樣，單官能性及雙官能性PFPE之混合物可用於合成步驟(a)中。
本發明中所使用之PFPE為OH官能性的，意謂聚合物鏈之至少一個末端帶有羥基(羥基封端)。封端基團亦可為-CH2 OH。OH官能性PFPE較佳為單羥基封端的(PFPE單元醇)或二羥基封端的(PFPE二醇)。在單羥基官能度之情況下，另一末端較佳地帶有完全地氟化之基團，例如-CF3 。
OH官能性(全)氟聚醚較佳具有自400至4000之數目平均分子量。Mn可藉由凝膠滲透層析法(GPC)使用聚苯乙烯標準物與四氫呋喃作為移動相來測定。
二羥基官能性(全)氟聚醚可具有通用結構HO-(CF2 -CF2 -O)n -OH或HO-(CF2 -CF2 -O)n -(CF2 -O)m -OH。其亦可包括具有環氧乙烷單元之嵌段且具有以下通用結構： HO-(CH2 CH2 O)p -CH2 -CF2 -Rf -CF2 -CH2 -(OCH2 CH2 )q -OH 其中p及q為獨立地選自0至50之整數，較佳為1至50，其中Rf 表示具有(全)氟聚醚結構(CF2 CF2 O)n 、(CF2 O)m 或(CF2 -CF2 -O)n -(CF2 -O)m 之雙官能性基團，且其中n及m為獨立地選自1至100之整數。當p及q兩者均不為零時，所得聚合物在水中具有較佳的分散性。較佳地，p在1至5之範圍內且q在1至5之範圍內。亦可使用-CH2 OH基團代替-OH基團。
羥基封端之(全)氟聚醚可作為Fluorolink® PFPE，或Fomblin® PFPE，例如Fluorolink® 5174X、Fluorolink® E10H、Fluorolink® PEG45商購自Solvay。市售單羥基封端之PFPE (PFPE單元醇)之實例包括來自Tianjin Changlu Flrorochemicals之PFPE1600及PFPE3200，及來自Chemours之PFPE AL-2及PFPE AL-4。
聚異氰酸酯A為具有反應性異氰酸酯基之化合物且具有至少2之異氰酸酯官能度。較佳地，使用二異氰酸酯。亦可使用聚異氰酸酯之混合物。聚異氰酸酯可為脂族、環脂族或芳族。適合的聚異氰酸酯之實例包括六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、2,2,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯及/或2,4,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、對四甲基二甲苯二異氰酸酯及間四甲基二甲苯二異氰酸酯、亞甲基雙(4-異氰酸環己酯) (氫化MDI)、4,4-亞甲基二苯酯異氰酸酯(MDI)、對伸苯基二異氰酸酯及間伸苯基二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯及/或2,6-甲苯二異氰酸酯(TDI)及其加成物，以及異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)。較佳的聚異氰酸酯包括諸如IPDI及HDI之脂族二異氰酸酯。更佳地，使用諸如IPDI之環脂族二異氰酸酯。
在胺基甲酸酯形成反應條件下進行步驟(a)中之反應。形成胺基甲酸酯化合物之反應條件一般為熟習此項技術者所已知。反應溫度可在40℃至160℃之範圍內，較佳地在50℃至100℃之範圍內。可使用習知催化劑，諸如二月桂酸二丁基錫(DBTDL)、辛酸亞錫、二氮雜雙環(2.2.2)辛烷(DABCO)、Zn ACAC、辛酸錫。催化劑之量較佳為每100重量份之胺基甲酸酯形成單體0.005至1重量份。
反應(a)較佳地在有機溶劑或溶劑之混合物中進行。可使用對反應物無反應性之任何適合溶劑。實例包括酯(諸如乙酸乙酯、乙酸丙酯)、芳族溶劑(諸如甲苯)、酮溶劑(諸如丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、二丙酮醇)；脂族烴；醚(諸如乙醚、四氫呋喃)及其混合物。較佳的有機溶劑包括乙酸正丁酯、N-甲基-吡咯啶酮、甲苯、甲基異丁基酮(MIBK)、甲基乙基酮(MEK)、乙酸甲氧基丙酯(PMA)或其混合物。
步驟(a)中之反應較佳地在莫耳過量之聚異氰酸酯A中進行。因此，形成於此反應中之異氰酸酯官能性中間化合物B為異氰酸酯官能性的且可參與以下反應步驟。PFPE與聚異氰酸酯A之莫耳比較佳地為1:1至3:1。
中間化合物B較佳地具有400至4,000，更佳為500至3,000之數目平均分子量。Mn可藉由凝膠滲透層析法(GPC)使用聚苯乙烯標準物與四氫呋喃作為移動相來測定。中間物B較佳地不具有羧基官能度。中間物B亦較佳地不具有OH官能度。
步驟 (b) 在步驟(b)中，使異氰酸酯官能性中間化合物B與二級烷氧基甲矽烷基官能性單胺C反應，以獲得根據本發明之烷氧基甲矽烷基官能性聚合物。
烷氧基甲矽烷基官能性單胺C為具有一個氮原子之二級胺基矽烷，其中氮原子經兩個相同或不同基團取代，其中之至少一者帶有烷氧基甲矽烷基官能度。本發明者咸信，在製備最終聚合物中使用二級胺基矽烷促成比一級胺基矽烷更佳的含有聚合物之塗料之抗污及抗刮痕效能。
在一些實施例中，較佳的為，鍵結至胺基矽烷C之氮原子的兩個基團帶有烷氧基甲矽烷基官能度。此類化合物亦可稱作(雙甲矽烷基)胺。在其他實施例中，僅兩個取代基團中之一者帶有烷氧基甲矽烷基官能度。
適合的(雙甲矽烷基)胺可具有以下通式： HN-(Y-Si-(OR1 )x (R2 )3-x )2 (I) 其中Y為共價鍵或雙官能性飽和C1-C10伸烷基，R1 及R2 彼此獨立地為C1-C3烷基，x為選自0-3之整數。Y較佳地為C1 -C4 伸烷基，更佳為伸乙基或伸丙基。R1 及R2 較佳地為C1-C3烷基，更佳為甲基或乙基。
具有兩個烷氧矽烷官能度之胺基矽烷之實例包括雙(2-三甲氧基甲矽烷基乙基)胺、雙(2-三乙氧基甲矽烷基乙基)胺、雙(3-三乙氧基甲矽烷基丙基)胺(可以商標名Dynasylan® 1122購自Degussa)、雙(3-三甲氧基甲矽烷基丙基)胺(可以商標名Dynasylan® 1124購自Degussa)、雙(4-三乙氧基甲矽烷基丁基)胺。較佳地，(雙甲矽烷基)胺C為雙[3-(三烷氧基甲矽烷基)丙基]胺，更佳為雙[3-(三甲氧基甲矽烷基)丙基]胺。
具有一個烷氧矽烷官能度之胺基矽烷之實例包括N-(正丁基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷(可以商標名Dynasylan® 1189購自Degussa)、N-(正丁基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-環己基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷(可以商標名Geniosil® GF 92購自Wacker Chemie)、N-環己基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-環己基-胺基甲基甲基二乙氧基矽烷(可以商標名Geniosil® XL 924購自Wacker Chemie)、N-環己基胺基甲基三乙氧基矽烷(可以商標名Geniosil® XL 926購自Wacker Chemie)、N-苯基胺基甲基-三甲氧基矽烷(可以商標名Geniosil® XL 973購自Wacker Chemie)。此等亦適合於本發明，儘管可能不太較佳。
步驟(b)中之反應較佳地在有機溶劑或溶劑之混合物中進行。適合的溶劑與上文針對步驟(a)中之反應所提及之溶劑相同。較佳地，在合成期間不存在二胺及二醇，因為其使用將引起聚合物之分子量之非所需增加。
可藉由隨著時間推移分析NCO含量來監測步驟(b)中之反應進程。當不再偵測到NCO含量時，反應停止。
所得烷氧基甲矽烷基官能性聚合物含有胺基甲酸酯鍵。聚合物較佳地具有在2,000至20,000之範圍內，更佳地在4,000至15,000之範圍內的重量平均分子量Mw。聚合物較佳地具有在1,000至8,000之範圍內，更佳地在2,000至6,000之範圍內的數目平均分子量Mn。此類分子量使得有可能在溶劑型系統中使用烷氧基甲矽烷基官能性聚合物作為(可溶)添加劑。
所得聚合物較佳地不具有甲酸且不具有羥基。因此，酸值較佳地低於5 mg KOH/g，更佳為0 mg KOH/g。可藉由電位滴定，例如根據DIN EN ISO 3682來量測酸值。較佳地，所得聚合物不具有OH官能度。羥基值較佳為＜5 mg KOH/g，更佳為0 mg KOH/g。可藉由電位滴定使用TSI方法，例如根據ASTM E1899-08來量測羥基值。
所獲得之聚合物之烷氧基甲矽烷基官能度可視情況在矽烷醇冷凝催化劑之存在下在水中或醇溶劑中水解。
所獲得之聚合物或在其水解期間獲得之含氟矽樹脂可有利地用於製備塗料組合物，特定言之作為無氟矽樹脂之添加劑。
塗料組合物 在另一態樣中，本發明提供一種塗料組合物，其包含上述氟化烷氧基甲矽烷基官能性聚合物及/或其水解產物(氟化矽樹脂)，以及無氟矽樹脂。
塗料組合物較佳地包含氟化矽樹脂，該氟化矽樹脂可藉由水解上述氟化烷氧基甲矽烷基官能性聚合物及無氟矽樹脂來獲得。
氟化矽樹脂可藉由在水及/或醇溶劑中水解上述聚合物之烷氧基甲矽烷基官能度來獲得。較佳地，使用醇或醇之混合物。適合的醇包括例如甲醇及乙醇。亦可使用水與醇之混合物(或醇之混合物)。
視情況，在矽烷醇冷凝催化劑之存在下進行水解。此類催化劑為熟習此項技術者已知。
適合的催化劑為例如金屬鹽(例如，硝酸鋯、氯化鋁)、金屬有機化合物、特定有機錫化合物(例如，二月桂酸二丁基錫、乙醯丙酮酸二丁基錫)、酸及鹼，諸如三級胺(例如，三乙胺、三伸乙基二胺或2,2'-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(DABCO))。在酸的情況下，意謂布朗斯特酸(Brønsted acid)及路易斯酸(Lewis acid)兩者。酸性催化劑之實例包括磺酸及其衍生物，例如甲磺酸、1-丙烷磺酸、1-戊烷磺酸、十二烷基苯磺酸、對甲苯磺酸。在一些實施例中，可較佳的使用酸性催化劑，特定言之磺酸或其衍生物，更特定言之對甲苯磺酸。
可藉由水解無氟矽烷D來製備無氟矽樹脂。有利地，在製備塗料組合物期間，可原位進行水解。
無氟矽烷D較佳地為烷氧基官能性矽烷。視情況，可進一步含有另一官能度，諸如胺或環氧基。在一些實施例中，烷氧基官能性矽烷不含有胺官能度。此類矽烷之實例包括甲基三甲氧基矽烷(MTMS)、甲基三乙氧基矽烷(MTES)、苯基三甲氧基矽烷(PTMS)、苯基三乙氧基矽烷(PTES)、雙[三甲氧基甲矽烷基丙基]乙烷(BTES)、甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(MAPTS)、巰基丙基三甲氧基矽烷(MPTES)、正矽酸四乙酯(TEOS)、正矽酸四甲酯(TMOS)、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(GPTMS)。
在一些實施例中，無氟矽烷D為烷氧基官能性胺基矽烷，諸如一級或二級胺基矽烷。一級烷氧基官能性胺基矽烷可具有以下通式： NH2 -X3 -Si(R3 )y (OR4 )3-y (II) 其中X3 為共價鍵或雙官能性飽和C1-C10伸烷基，R3 及R4 彼此獨立地為C1-C3烷基，y為選自0-3之整數。X3 較佳地為雙官能性C1-C4烷基，更佳為伸丙基或伸丁基。R3 及R4 兩者較佳地均為乙基。烷氧基官能性胺基矽烷可例如為N-(單烷氧基甲矽烷基烷基)胺、N-(二烷氧基甲矽烷基烷基)胺或N-(三烷氧基甲矽烷基烷基)胺。作為烷氧基，較佳為甲氧基及乙氧基，其中尤佳為乙氧基。在一較佳實施例中，烷氧基官能性胺基矽烷為N-(三乙氧基甲矽烷基丙基)胺，亦稱為(3-胺基丙基)-三乙氧基矽烷(APTES)。
二級胺基矽烷可與上文針對上文所描述之二級烷氧基甲矽烷基官能性單胺C所描述相同。
在一些實施例中，可較佳的使用胺基矽烷及非胺基矽烷之混合物。
可在水及/或醇溶劑之存在下進行矽烷D之水解，諸如上文針對氟化烷氧基甲矽烷基官能性聚合物之水解所描述的彼等。視情況，可使用矽烷醇冷凝催化劑，例如上文所描述之彼等。
在一些實施例中，可較佳的在製備塗料組合物期間原位進行氟化烷氧基甲矽烷基官能性聚合物及無氟矽烷D兩者之水解。在其他實施例中，可有利的為單獨地進行水解且在此後混合所得氟化及非氟化矽樹脂。
因此，可藉由在水及/或醇溶劑，較佳地醇或醇之混合物的存在下混合上述氟化烷氧基甲矽烷基官能性聚合物及矽烷D來製備塗料組合物。替代地，可藉由混合已單獨地製備之氟化及非氟化矽氧烷樹脂來製備塗料組合物。
按塗料組合物之總重量計，塗料組合物較佳地包含0.1-50 wt.%之氟化矽樹脂。
按塗料組合物之總重量計，塗料組合物較佳地包含50-99.9 wt.%之無氟矽樹脂。
在不希望受特定理論束縛之情況下，本發明者咸信在相同組合物中使用非氟化矽樹脂在固化之後提供更高的交聯密度，此促成更緻密的塗料。因此，經固化塗料將具有較好耐磨性及耐污性。另外，咸信在相同組合物中使用氟化及非氟化矽樹脂兩者引起固化過程期間之分層及在不同層或區域中樹脂之分離。此將引起塗料組合物與各種基板(例如，玻璃、無機、金屬及陶瓷基板)之較佳相容性。
除上文所描述之樹脂之外，其他黏合劑樹脂亦可存在於塗料組合物中，諸如聚胺甲酸酯、聚醚、聚酯、聚丙烯酸酯。
塗料組合物較佳為溶劑型。當製備及/或施加塗料組合物時，溶劑型塗料組合物包含有機溶劑或有機溶劑之混合物作為主要液相。「主要液相」意謂有機溶劑構成液相之至少50 wt.%，較佳地為至少80 wt.%，更佳至少90 wt.%，在一些實施例中甚至為100 wt.%。相較於水基性塗料組合物，咸信溶劑型組合物在一些特性方面(例如耐刮痕性)具有更佳的效能。
按塗料組合物之總重量計，塗料組合物較佳地包含10 wt.%至70 wt.%，更佳地20 wt.%至60 wt.%之有機溶劑。
適合有機溶劑之實例包括醇(諸如乙醇、異丙醇、正丁醇、正丙醇)、酯(諸如乙酸乙酯、乙酸丙酯)、芳族溶劑(諸如甲苯)、酮溶劑(諸如丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、二丙酮醇)；脂族烴；氯化烴(諸如CH2 Cl2 )；醚(諸如乙醚、四氫呋喃、丙二醇單甲醚)及其混合物。較佳的有機溶劑包括乙酸丁酯、N-甲基-吡咯啶酮、甲苯、甲基異丁基酮(MIBK)、甲基乙基酮(MEK)、丙二醇單甲醚及乙酸甲氧基丙酯(PMA)或其混合物。
根據本發明之塗料組合物之固體含量可在1 wt.%至90 wt.%，較佳為5 wt.%至65 wt.%，更佳為10 wt.%至50 wt.%之範圍內。
塗料組合物可進一步包含習知添加劑，諸如填充劑、抗氧化劑、消光劑、顏料、耐磨粒子、流動控制劑、界面活性劑、塑化劑、黏著促進劑、觸變劑、光穩定劑及其他者。
本發明進一步提供一種塗佈基板之方法，其包含將根據本發明之塗料組合物施加至基板且固化塗料組合物。
可藉由習知技術將塗料組合物施加於廣泛範圍之基板上，該等技術包括噴塗、輥壓、刮塗、傾注、刷塗或浸漬。
塗料組合物較佳為熱固化的。較佳地在高溫下，例如在40℃至190℃，更佳為50℃至150℃之範圍內的高溫下進行固化。固化溫度可視基板而選擇。熟習此項技術者瞭解適合的固化溫度。可使用習知加熱方法，例如置放於烘箱中。
根據本發明之塗料組合物可施加至廣泛範圍之基板，該等基板包括金屬及非金屬基板，諸如玻璃、金屬、金屬合金、陽極化基板、塑膠、複合物等。適合的基板包括聚碳酸酯丙烯腈丁二烯苯乙烯(PC/ABS)、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚烯烴、聚醯胺、聚苯乙烯、聚醯胺、玻璃、木材、石材、鋁、陽極化鋁、鋁合金、鎂鋁合金、銅、碳纖維增強型聚合物/塑膠(CFRP)。較佳地，基板為玻璃或鋁。
根據本發明之塗料組合物可用作直接施加至基板之單層，或在多層系統中，例如用作底塗劑、底塗層或透明塗層。
根據本發明之塗料組合物可用於各種塗料行業中，諸如消費型電子產品、汽車、封裝、木地板及傢俱、家用電器、玻璃及窗、體育設備。
本發明進一步提供塗佈有自本發明之塗料組合物獲得之塗料的基板。根據本發明之塗料具有特別好的一般特性，包括黏著力及耐刮痕性。另外，塗料亦具有極佳的易清潔及抗污特性，如可藉由永久性標記筆及化學品進行測試。
實例 將參考以下實例證實本發明。除非另外規定，否則所有份數及百分比均按重量計。
來自Solvay之Fluorolink® E10-H - 二醇封端的乙氧基化全氟聚醚，平均分子量(NMR)：1,700 amu，20℃下之動態黏度：115 cSt。 來自Evonik之Dynasylan® 1124 - 雙(三甲氧基甲矽烷基丙基)胺 IPDI - 異佛爾酮二異氰酸酯 DBTDL - 二月桂酸二丁基錫 MIBK - 甲基異丁基酮 BAC - 乙酸丁酯 PMA - 乙酸甲氧基丙酯
實例1：氟基添加劑之合成 首先，在60℃下將60 g Fluorolink® E10-H與0.05 g DBTDL一起滴至15 g IPDI中持續約1小時。在一半異氰酸酯反應之後，將25 g Dynasylan® 1124及50 g BAC滴至反應混合物中持續約30 min。接著進行反應直至未偵測到游離NCO。
實例2：防指紋塗料 首先，在室溫下將含80 g Dynasylan® 1124之80 g BAC用3.6 g水及70 g乙醇水解約3小時。接著將實例1中製備之1 g氟基添加劑及另外250 g BAC添加至反應系統。使反應進行約2小時且在用25 µm濾紙過濾之後收集產物。
實例3：塗料之效能 藉由電漿處理玻璃基板。將實例2中製備之防指紋塗料組合物噴塗於玻璃及Al基板上至2-4 µm之乾膜厚度。將樣本在150℃下固化30分鐘，且接著置放於室溫下以繼續固化5天。
量測塗料之靜態接觸角、鉛筆硬度及黏著力。分別在經固化塗料之頂部藉由20座滴法量測靜態接觸角。將液滴設定為3微升/液滴，且量測溫度為約20℃。使用具有軟體SCA 20之DataPhysics儀器來量測接觸角。根據其中使用鉛筆(9B至9H級)之標準測試來量測鉛筆硬度。藉由根據ASTM D3359-02之膠帶測試來量測黏著力。黏著力測試結果可在0B-最差結果(藉由膠帶移除大於65%之橫切區域)至5B-最佳結果(移除0%之橫切區域)之間變化。
結果呈現於表1中。 表1.表面特性
靜態接觸角/°   
-水 108~111
-二碘甲烷 85~88
-乙二醇 94~97
鉛筆硬度(在玻璃上) 9H
鉛筆硬度(在鋁上) 2H
黏著力(在玻璃上) 5B
黏著力(在鋁上) 5B
易清潔特性 藉由在經塗佈基板上用黑色墨水書寫具有ZEBRA永久性標記之「污點」來測試易清潔特性。
圖1 (a)在上半部分中展示未經塗佈玻璃基板及在下半部分中展示塗佈有實例2中製備之塗料之基板。
圖1 (b)展示與圖1 (a)中相同之基板，但在用布擦拭掉墨水之後。
可看出，黑色墨水未在未經塗佈玻璃基板(圖1 (a)，上半部分)上收縮。相反，黑色墨水在根據本發明之塗料之表面上收縮至珠粒(圖1 (a)，下半部分)。此意謂根據本發明之經塗佈表面具有墨水排斥性。
在擦拭之後(圖1 (b)，下半部分)，根據本發明之經塗佈表面為乾淨的且不展示任何墨水剩餘物。自未經塗佈玻璃擦拭墨水為不可能的(圖1 (b)，上半部分)。此證實根據本發明之塗料之易清潔特性。
鋼絲絨磨損 使用TABER®之5750線性研磨器來測試耐磨性。用0.5 kg或1 kg之重量對安放於經塗佈面板(1 cm x 1 cm摩擦表面區域)上之#0000鋼絲絨執行測試。將磨損速度設定為60循環/分鐘，距離為60 mm。在測試之後，再次量測水接觸角(WCA)。結果呈現於表2中。 表2.
   測試之前的WCA 測試之後的WCA
1000T / 500 g 108-111° 105-107°
2000T / 500 g 108-111° 100-105°
3000T / 500 g 108-111° 95-101°
1000T / 1 kg 108-111° 95-105°
如自表2所見，在測試之後水接觸角未明顯地降低。此意謂塗料已很大程度上保留抗污及易清潔特性。
圖1 (a)展示未經塗佈玻璃基板(頂部)及具有根據本發明之塗料之經塗佈玻璃基板(底部)。
圖1 (b)展示與圖1 (a)相同，但在用布擦拭之後。

Claims (12)

  1. 一種氟化烷氧基甲矽烷基官能性聚合物，其可藉由包含以下步驟之方法來獲得： a) 使OH官能性(全)氟聚醚(PFPE)與聚異氰酸酯A在胺基甲酸酯形成反應條件下反應，以獲得異氰酸酯官能性中間物B， b) 使中間物B與二級烷氧基甲矽烷基官能性單胺C反應，以獲得該烷氧基甲矽烷基官能性聚合物。
  2. 如請求項1之聚合物，其中該OH官能性(全)氟聚醚為二羥基封端之PFPE或單羥基封端之PFPE。
  3. 如請求項2之聚合物，其中該二羥基封端之(全)氟聚醚具有通用結構 HO-(CH2 CH2 O)p -CH2 -CF2 -Rf -CF2 -CH2 -(OCH2 CH2 )q -OH 其中p及q為獨立地選自0至50之整數，Rf 表示具有全氟聚醚結構(CF2 CF2 O)n 、(CF2 O)m 或(CF2 -CF2 -O)n -(CF2 -O)m 之雙官能性基團，且其中n及m為獨立地選自1至100之整數。
  4. 如請求項1至3中任一項之聚合物，其中該聚異氰酸酯A為環脂族二異氰酸酯。
  5. 如請求項1至3中任一項之聚合物，其中該二級烷氧基甲矽烷基官能性單胺C為雙[3-(三烷氧基甲矽烷基)丙基]胺。
  6. 一種溶劑型塗料組合物，其包含如請求項1至5中任一項之氟化烷氧基甲矽烷基官能性聚合物及/或藉由水解相同聚合物獲得之氟化矽樹脂，及另一無氟矽樹脂。
  7. 如請求項6之塗料組合物，其中藉由水解無氟矽烷D來獲得該無氟矽樹脂。
  8. 如請求項7之塗料組合物，其中該無氟矽烷D係選自烷氧基矽烷、烷氧基官能性胺基矽烷及其混合物。
  9. 一種塗佈基板之方法，其包含將如請求項6至8中任一項之塗料組合物施加至基板且固化該塗料組合物。
  10. 一種經塗佈基板，其根據如請求項9之方法獲得。
  11. 如請求項10之基板，其中該基板係選自玻璃、金屬、金屬合金、陽極化基板、塑膠及複合物。
  12. 如請求項11之基板，其中該基板係選自由以下組成之群：聚碳酸酯丙烯腈丁二烯苯乙烯(PC/ABS)、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚烯烴、聚醯胺、聚苯乙烯、聚醯胺、玻璃、木材、銅、鋁、陽極化鋁、鋁合金、鎂鋁合金、碳纖維增強型聚合物/塑膠(CFRP)。
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