TWI440674B - 防霧有機矽氧烷塗料組合物及塗層 - Google Patents

防霧有機矽氧烷塗料組合物及塗層 Download PDF

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Description

防霧有機矽氧烷塗料組合物及塗層
本發明係關於防霧塗料組合物。更特定言之，本發明係關於穩定有機矽氧烷塗料組合物，其當固化時提供透明、耐磨、抗化學物質性、低黏性且可水洗的防霧塗層。本發明亦關於製造防霧塗料組合物之方法、以防霧塗料組合物塗佈基板之方法，及以此等防霧有機矽氧烷塗料組合物塗佈之物品。
本申請案主張2010年8月18日申請且名稱為「ANTI-FOG ORGANOSILOXANE COATING COMPOSITIONS AND COATINGS」之美國臨時專利申請案第61/374,890號之優先權及任何其他權益，該美國臨時專利申請案之全部揭示內容係以引用的方式併入本文中。
透明有機矽氧烷塗料因塗料之有利特性而應用於各種透明玻璃及塑膠材料，諸如光學透鏡、護目鏡、面罩、頭盔面板、汽車零件等。一種此有利特性為耐磨性。對於通常柔軟且相當容易被刮擦或損壞之透明材料，可塗覆「硬的」耐磨有機矽氧烷塗層以作為該材料上之保護塗層以防止刮擦或損壞。
有機矽氧烷塗料組合物顯示優於各種其他類型之耐磨塗料組合物(諸如反應性二組分聚胺基甲酸酯塗料系統)之穩定性。因為混合會起始塗料組合物之組分的不可逆反應，所以反應性二組分系統需要在混合後立即塗覆於基板，諸如透明玻璃或塑膠材料，若在反應起始後未足夠快速使用該組合物，則會使得組合物不適用。相比較而言，有機矽氧烷塗料組合物可在製備後，在其塗覆於基板之前長期儲存，亦即數週或數月。
另外，不同於較軟、較具彈性且不太耐磨之塗層，諸如某些聚胺基甲酸酯塗料(其摸起來可具有黏感)，較耐磨之硬有機矽氧烷塗層具有光滑或低黏感。固化之有機矽氧烷硬塗料的光滑或低黏感由於比較黏的軟塗層塗料更易擦除而增強塗料之清潔特性。
儘管不為有機矽氧烷塗料之固有特性或容易併入耐磨性有機矽氧烷塗料中之特性，但防霧(亦稱作防霜)為耐磨性有機矽氧烷塗料所需之另一特性。當水分在塗層表面上冷凝時出現霧且其凝成散射光之小滴。光散射給予該表面以霧狀外觀。塗層起防霧作用之一種方式為將冷凝水分吸收至表面中，從而防止形成光散射小滴。然而，此類型之塗層表面在某點可達到飽和，因此導致表面上形成光散射水滴且亦導致不良防霧特性。另一防霧方式為以使得水滴於表面上展佈或擴散(其為濕潤作用)之方式改變塗料，藉此將水滴之光散射作用減到最小。
可使用表面活性劑(亦稱為界面活性劑)將此水展佈或擴散特性併入塗料中，以改良塗層表面上之水濕潤作用。界面活性劑一般含有親水性與疏水性兩種區段且用以將此等區段之特性賦予塗層表面(包括有機矽氧烷聚合物塗層之表面)。此等界面活性劑可藉由將界面活性劑擦拭或噴灑於表面上以形成臨時防霧膜來外部施用。或者，可將界面活性劑混合於塗料組合物中作為添加劑，隨後將其塗覆於表面，以使得當塗料組合物固化時界面活性劑變成混合於塗料之物理結構(亦即聚合物結構)內。僅外部施用或混合於塗料中之此等界面活性劑當暴露於水洗或水浸泡時會很容易地自固化塗料洗掉或浸除，藉此導致塗層表面之防霧特性耗損。
本文描述穩定有機矽氧烷塗料組合物，其當固化時提供透明、耐磨、抗化學物質性、低黏性且可水洗的防霧塗層。本文所述之塗料組合物包括對水洗或水浸泡有恢復力(resilient)之界面活性劑。
根據本發明之實施例，本文描述穩定有機矽氧烷塗料組合物，其當固化時提供透明、耐磨、抗化學物質性、低黏性且可水洗的防霧塗層。根據其他實施例，提供以本發明之塗料組合物塗佈之物品。本發明之其他實施例包括製備防霧塗料組合物之方法及以防霧塗料組合物塗佈基板之方法。
根據一個實施例，穩定防霧塗料組合物包含水性-有機溶劑混合物，其包括非反應性陰離子界面活性劑、羧酸官能化合物及水解產物與部分縮合物之混合物。水解產物與部分縮合物之混合物包含環氧基官能性烷氧基矽烷、四官能烷氧基矽烷、具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物，及烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑。
根據另一實施例，塗料組合物進一步包含封端異氰酸酯。
根據其他實施例，水性-有機溶劑混合物進一步包含膠態二氧化矽或選自由以下組成之群的化合物之水解產物及部分縮合物中之至少一者：陰離子界面活性劑之烷氧基矽烷基官能性鹽、甲基三烷氧基矽烷、雙三烷氧基矽烷基官能性乙烷及其組合。
根據其他實施例，物品包含以穩定防霧塗料組合物塗佈之透明基板。物品進一步包含安置於透明基板與塗料組合物之間的底塗層。
根據本發明之另一實施例，製備穩定防霧塗料組合物之方法包含使環氧基官能性烷氧基矽烷、四官能烷氧基矽烷、具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物、烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑與羧酸官能化合物在水性-有機溶劑中反應形成包含水解產物及部分縮合物之混合物，及混合非反應性陰離子界面活性劑與包含水解產物及部分縮合物之混合物。
根據其他實施例，製備塗料組合物之方法進一步包含混合封端異氰酸酯與塗料組合物。此外，反應步驟進一步包含存在選自由以下組成之群的化合物：陰離子界面活性劑之烷氧基矽烷基官能性鹽、甲基三烷氧基矽烷、雙三烷氧基矽烷基官能性乙烷、膠態二氧化矽及其組合。又，製備塗料組合物之方法可進一步包含藉由使具有聚氧化乙烯區段之多元醇聚合物與異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷反應來製備具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物。另外，該方法可進一步包含藉由使異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷與具有兩個親水性異氰酸酯反應性官能基及具有至少約18個碳原子之疏水性烴鏈的四級銨界面活性劑反應來製備烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑。
根據本文所述之本發明之其他實施例，以穩定防霧塗料組合物塗佈基板之方法包含將塗料組合物塗覆於透明基板之至少一個表面及使基板之至少一個表面上之塗料組合物固化。該方法亦可進一步包含將塗料組合物直接塗覆於基板之至少一個表面。或者，該方法可進一步包含將底塗劑塗覆於基板之至少一個表面及風乾或至少部分固化該底塗劑，隨後將塗料組合物塗覆於底塗劑。
除非另作定義，否則本文中所用之所有技術及科學術語均具有與一般熟習本發明所屬技術者通常所瞭解相同之含義。本發明之說明書中所用之術語在本文中僅用於描述特定實施例且不意欲限制本發明。本發明可以不同形式實施，且不應將參考此申請案之特定實施例視為將本發明限於本文所述之實施例。事實上，此等實施例係出於本揭示案之透徹及完整性而提供。
如本發明之說明書及隨附申請專利範圍中所用，除非上下文另外明確指示，否則單數形式「一」及「該」意欲亦包括複數形式。
除非另外指出(例如藉由使用術語「精確地」)，否則如說明書及申請專利範圍中所用之表述量、特性(諸如分子量、反應條件等)之所有數字均被視為在所有情況下均由術語「約」修飾。因此，除非另外指出，否則以下說明書及申請專利範圍中所述之數字特性為近似值，其可視本發明之實施例中所試圖獲得之所需特性而變。
本文所述之有機矽氧烷塗料組合物為穩定的且當固化時提供透明、耐磨、抗化學物質性、低黏性且可水洗的防霧塗層。因為塗料組合物能夠經製備且在塗料組合物塗覆於基板或另外開始固化之前儲存例如數週或數月之時間，所以塗料組合物為穩定的。儘管本文所述之塗料組合物顯示此穩定性，但塗料組合物在固化以形成塗層之前不需要進行老化或儲存。
本文藉由量測基板上塗層之濁度百分比，意即定量光透射穿過經塗佈基板所引起之散射光之量來說明由本發明之塗料組合物形成之防霧塗層的透明度。下文較詳細地描述用於本文所述之量測的儀器。大於或等於約1.0%之濁度在塗層表面上可見。由本文所述之塗料組合物形成之防霧塗層的濁度小於或等於約1.0%。
防霧特性係由各種防霧測試技術說明。一種技術為對經塗佈之基板進行「燒杯測試(beaker test)」。如本文所用，「燒杯測試」係指如下測試，其中將經塗佈之基板置於含有50℃水之燒杯上方的標準高度，且使此位置之經塗佈之基板經受來自50℃水之水蒸氣一段時間。若在此時段期間經塗佈之基板上未出現霧，則此顯示該塗層對起霧具有抗性。另外，若經塗佈之基板上最終出現霧，則霧出現所花費之時間提供塗層對起霧之抗性的定量量測。
為顯示塗料組合物之防霧特性的恢復力，諸如為展示塗層之可水洗性，在塗料經處理或進行其他測試之前及之後使用燒杯測試。舉例而言，使用燒杯測試來顯示在經塗佈之基板的任何其他處理前經塗佈之基板的抗霧性，其在下文稱作「初始防霧測試」。由本發明之塗料組合物形成之防霧塗層在初始防霧測試期間保持透明。
亦使用燒杯測試來顯示在將經塗佈之基板浸泡於室溫水中一個小時，接著經歷12小時之乾燥及恢復期後之抗霧性，其在本文中稱作「室溫水浸泡防霧測試」。此室溫水浸泡防霧測試方法係基於EN166/EN168防霧測試方法學，其使用燒杯測試以測定經塗佈之基板已在室溫水中浸泡一小時並乾燥12小時後在暴露於水蒸氣之同時，經塗佈之基板保持透明的時間。由本發明之塗料組合物形成之防霧塗層保持透明至少約六秒至約三分鐘。一般而言，對於由本發明之塗料組合物形成之塗層，在經塗佈之基板首次暴露於水蒸氣之後，由於在燒杯測試期間長時間暴露於水蒸氣而在整個塗層上方形成連續水膜花費不到三分鐘。在塗層上方形成此連續水膜之後，塗層將不會起霧，此係因為水將在水膜上擴散開，藉此不允許形成賦予霧狀外觀之小水滴之故。由本發明之塗料組合物形成之塗層在室溫水浸泡後保持防霧特性的能力說明塗層能夠經受住顯著或長時間暴露於水或至少對顯著或長時間暴露於水有恢復力，因此在本文中稱作「可水洗」塗層。
此外，本文中亦使用燒杯測試來顯示經受比室溫水浸泡防霧測試更嚴格水處理之塗層的防霧特性。更嚴格水處理包括將經塗佈之基板浸泡於沸水中一小時，接著經歷冷卻及乾燥期。接著用燒杯測試來測試此經冷卻及乾燥之經塗佈之基板的防霧特性。此防霧測試在本文中稱作「沸水浸泡防霧測試」。由本文所述之塗料組合物之某些實施例形成的防霧塗層保持透明至少五秒至約三分鐘，其如上所述一般係在燒杯測試期間因暴露於水蒸氣而在整個塗層上方形成連續水膜，因此防止在經塗佈之基板上起霧之時點後保持透明至少五秒至約三分鐘。在沸水中浸泡一小時之後保持防霧特性之能力說明由本發明之塗料組合物之某些實施例形成的塗層之可水洗性增強。
說明由本文所述之組合物形成之塗層的防霧特性之更為定性的測試為「呼氣測試(breath test)」。使經塗佈之基板位於距測試者嘴約一至三吋處。測試者故意對著經塗佈之基板呼氣以試圖使基板起霧。由本文所述之塗料組合物形成的塗層在呼氣測試期間保持透明且不起霧。
由本文所述之塗料組合物形成之防霧塗層的耐磨性係藉由量測濁度增加來說明，濁度增加為在使經塗佈之基板經受由落砂(falling sand)引起之磨損之前與之後，塗佈有防霧塗層之基板之濁度百分比的數學差異，如下文較詳細描述。對由本文所述之防霧塗料組合物形成之塗層所量測的濁度增加介於約3.0%至約15.0%之範圍內。
由本發明之塗料組合物形成之防霧有機矽氧烷硬塗層亦對暴露於化學物質具有抗性，該等化學物質當與塗層接觸時會腐蝕塗層。對化學物質之此抗性係藉由除分別將甲基乙基酮及甲苯滴置於固化塗料上之外亦分別以甲基乙基酮及異丙醇各擦拭固化塗料來說明。當將此等化學物質擦拭或以點滴形式置於塗層上時，由本發明之塗料組合物形成之塗層抵抗來自此等化學物質之腐蝕。
由本文所述之塗料組合物形成之防霧塗層的低黏性特性係藉由以棉織物擦拭塗層來說明。如本文所用，「低黏性」係指如與摸起來具有黏感之塗層相比，塗層之光滑或清潔感。藉由以織物擦拭塗層，較之具有較粗糙或較高黏性表面之塗層，具有光滑、低黏性表面之塗層所積聚之織物殘餘物較少。根據此測試，認為由本文所述之塗料組合物形成之塗層具有光滑低黏性表面。
上述特性係由本發明之塗料組合物取得。根據一個實施例，當固化時提供透明、耐磨性、抗化學物質性、低黏性且可水洗的防霧塗層之穩定有機矽氧烷塗料組合物包含水性-有機溶劑混合物，其包含非反應性陰離子界面活性劑、羧酸官能化合物，及以下各者之水解產物與部分縮合物的混合物：環氧基官能性烷氧基矽烷、四官能烷氧基矽烷、具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物，及烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑。
在適當條件下，當烷氧基矽烷及烷氧基矽烷基化合物與水性-有機溶劑組合時發生水解反應產生烷氧基矽烷及烷氧基矽烷基官能化合物之部分或完全水解物質。至少一些所得完全或部分水解烷氧基矽烷及烷氧基矽烷基化合物在部分縮合反應中組合形成有機矽氧烷寡聚物之塗料組合物。藉由控制溫度、pH值、溶劑及水含量、溶劑類型、催化劑使用及其類似因素來控制形成有機矽氧烷寡聚物之反應。當固化時，本發明之塗料組合物形成對水洗或水浸泡有恢復力(亦即可水洗)之防霧有機矽氧烷聚合物塗層。
根據本發明之實施例，本文所述之防霧塗料組合物中所用之適合環氧基官能性矽烷係由式R1 x Si(OR2 )4-x 表示，其中x為整數1、2或3；其中R1 係選自由以下組成之群：H、烷基、官能化烷基、伸烷基、芳基、烷基醚基，其中當R1 不為H時R1 含有1至約10個碳原子，且其中R1 具有至少1個環氧基官能基；其中R2 係選自由以下組成之群：H、含有1至約5個碳原子之烷基、乙醯基及-Si(OR3 )3-y R4 y 基團，其中y為整數0、1、2或3；其中R3 係選自由以下組成之群：H、含有1至約5個碳原子之烷基、乙醯基及-Si(OR3 )3-y R4 y 基團；且其中R4 係選自由以下組成之群：H、烷基、官能化烷基、伸烷基、芳基及烷基醚基，其中當R4 不為H時R4 含有1至約10個碳原子。
適合環氧基官能性烷氧基矽烷之實例包括(但不限於)縮水甘油氧基甲基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三羥基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基二甲基羥基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基二甲氧基甲基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三丁氧基矽烷、1,3-雙(縮水甘油氧基丙基)四甲基二矽氧烷、1,3-雙(縮水甘油氧基丙基)四甲氧基二矽氧烷、1,3-雙(縮水甘油氧基丙基)-1,3-二甲基-1,3-二甲氧基二矽氧烷、2,3-環氧基丙基三甲氧基矽烷、3,4-環氧基丁基三甲氧基矽烷、6,7-環氧基庚基三甲氧基矽烷、9,10-環氧基癸基三甲氧基矽烷、1,3-雙(2,3-環氧基丙基)四甲氧基二矽氧烷、1,3-雙(6,7-環氧基-庚基)四甲氧基二矽氧烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷及其類似物。3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷為用於本文塗料組合物之較佳環氧基官能性矽烷。
根據本文所述之防霧塗料組合物之此實施例使用的四官能烷氧基矽烷係由式Si(OR5 )4 表示，其中R5 係選自由以下組成之群：H、含有1至約5個碳原子之烷基、含有1至約5個碳原子之烷基醚基、-Si(OR6 )3 基團；且其中R6 係選自由以下組成之群：H、含有1至約5個碳原子之烷基、含有1至約5個碳原子之烷基醚基及-Si(OR6 )3 基團。
適用於本文所述之防霧塗料組合物的基於式Si(OR5 )4 之適合四官能烷氧基矽烷的實例包括(但不限於)正矽酸四甲酯、正矽酸四乙酯、正矽酸四丙酯、正矽酸四異丙酯、正矽酸四丁酯、正矽酸四異丁酯、肆(甲氧基乙氧基)矽烷、肆(甲氧基丙氧基)矽烷、肆(乙氧基乙氧基)矽烷、肆(甲氧基乙氧基乙氧基)矽烷、三甲氧基乙氧基矽烷、二甲氧基二乙氧基矽烷、三乙氧基甲氧基矽烷、聚(二甲氧基矽氧烷)、聚(二乙氧基矽氧烷)、聚(二甲氧基-二乙氧基矽氧烷)、肆(三甲氧基矽烷氧基)矽烷、肆(三乙氧基矽烷氧基)矽烷，及其類似物。用於本發明之防霧塗料組合物的較佳四官能烷氧基矽烷包括正矽酸四乙酯。
本發明之實施例之防霧塗料組合物包括具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物。聚氧化乙烯具有親水性且可添加至聚合塗料組合物中以藉由改變塗料之親水性來改良由此等化合物形成之塗料之防霧特性。因此，在此防霧塗料組合物之水解及縮合反應時將烷氧基官能化合物之親水性聚氧化乙烯區段併入有機矽氧烷聚合物中，且併有此等親水性區段改良固化有機矽氧烷聚合物塗料對霧的抗性。
用於本文所述之防霧塗料組合物的具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物具有至少一個烷氧基矽烷基官能基。具有聚氧化乙烯區段之適合烷氧基矽烷基官能性聚合物的實例為雙(3-三烷氧基矽烷基丙基)聚氧化乙烯，諸如雙(3-三乙氧基矽烷基丙基)聚氧化乙烯及雙(3-三甲氧基矽烷基丙基)聚氧化乙烯及[羥基(聚乙烯氧基)丙基]三烷氧基矽烷，諸如[羥基(聚乙烯氧基)丙基]三乙氧基矽烷及[羥基(聚乙烯氧基)丙基]-三甲氧基矽烷。
具有聚氧化乙烯區段之適合烷氧基矽烷基官能性聚合物的其他實例包括異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷與具有聚氧化乙烯區段之多元醇聚合物的反應產物。此等多元醇聚合物包括具有聚氧化乙烯區段之二醇聚合物、具有聚氧化乙烯區段之三醇聚合物，及其組合。多元醇聚合物之其他實例包括具有聚氧化乙烯區段，或聚氧化乙烯區段與聚氧化丙烯區段之組合的烷氧基化聚醚多元醇。更特定言之，適合多元醇聚合物之實例包括聚乙二醇、聚氧化乙烯與聚氧化丙烯共聚物二醇或三醇、三羥甲基丙烷單乙氧基化物甲基醚，及聚氧化乙烯與聚氧化丙烯嵌段共聚物二醇。較佳在本文中將聚乙二醇或聚氧化乙烯與聚氧化丙烯共聚物三醇用作多元醇聚合物以形成具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物。
用以形成具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物的適合異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷之實例係由式R7 Si(OR8 )3 表示，其中R7 係選自由以下組成之群：含有1至約6個碳原子之異氰酸酯官能性烷基及含有1至約6個碳原子之異氰酸酯官能性烷基醚基；且其中R8 係選自由以下組成之群：含有1至約3個碳原子之烷基、含有1至約3個碳原子之烷基醚基，及-Si(OR8 )3 基團。適合異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷之實例包括3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷、3-異氰酸酯基丙基三甲氧基矽烷、2-異氰酸酯基乙基三甲氧基矽烷、2-異氰酸酯基乙基三乙氧基矽烷、3-異氰酸酯基丙基甲基二甲氧基矽烷、2-異氰酸酯基乙基甲基二甲氧基矽烷、3-異氰酸酯基丙基甲基二乙氧基矽烷、2-異氰酸酯基乙基甲基二乙氧基矽烷、4-異氰酸酯基丁基三甲氧基矽烷、4-異氰酸酯基丁基三乙氧基矽烷、5-異氰酸酯基戊基三甲氧基矽烷、5-異氰酸酯基戊基三乙氧基矽烷、6-異氰酸酯基己基三甲氧基矽烷、6-異氰酸酯基己基三乙氧基矽烷，及其類似物，較佳為3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷。
異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷與具有聚氧化乙烯區段之多元醇聚合物的反應產物包括具有未反應之羥基官能基的化合物以及具有完全反應之羥基官能基的化合物。如下提供具有未反應之羥基官能基的反應產物化合物：使異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷與多元醇反應，使得多元醇之羥基官能基相對於異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷之異氰酸酯-烷基官能基過量。因此，該等反應產物係在莫耳比在約1:3至約1:1之範圍內的異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷之異氰酸酯基-烷基官能基與多元醇聚合物之羥基官能基存在下形成。
本發明之實施例的防霧塗料組合物包括烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑，其亦促成本文所述之塗料組合物的防霧特性。適合烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑之實例包括烷氧基矽烷基官能性銨鹽，諸如氯化N-三烷氧基矽烷基烷基-N,N,N-三烷基銨、溴化N-三烷氧基矽烷基烷基-N,N,N-三烷基銨及乙酸N-三烷氧基矽烷基烷基-N,N,N-三烷基銨。此銨鹽之特定非限制性實例包括溴化N-三甲氧基矽烷基丙基-N,N,N-三正丁銨之50%甲醇溶液。
適合烷氧基矽烷基陽離子界面活性劑之其他實例包括如本文所述之異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷與具有兩個親水性異氰酸酯反應性官能基及長烴鏈疏水性尾部之四級銨、鏻或鋶界面活性劑的反應產物。如本文所提及，「異氰酸酯反應性官能基」為具有易於與異氰酸酯官能基反應之活性氫的官能基，諸如羥基官能基、羧基官能基或胺官能基。此界面活性劑上存在之兩個異氰酸酯反應性親水性官能基各包含羥基末端烷氧基化鏈，較佳包含羥乙基官能基鏈，其促成此界面活性劑之親水特徵。長鏈疏水性烴尾部一般具有至少16個碳原子且包括醯胺基官能基。長鏈疏水性尾部較佳具有至少約18個碳原子且包括硬脂醯胺或硬脂醯胺丙基官能基。此等四級陽離子界面活性劑之特定實例包括具有硬脂醯胺或硬脂醯胺丙基官能基之雙(聚羥乙基)四級銨界面活性劑，或硫酸N,N-雙(2-羥乙基)-N-(3-十二烷氧基-2-羥丙基)甲銨。
根據此實施例，較佳烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑包含如本文所述之異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷與具有兩個親水性異氰酸酯反應性官能基及具有至少約18個碳原子(如本文所述)之疏水性烴鏈之四級銨界面活性劑的反應產物，其中兩個親水性異氰酸酯反應性官能基包含羥乙基官能基且疏水性烴鏈包含硬脂醯胺或硬脂醯胺丙基官能基。
本文所述之塗料組合物包含烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑，其量介於大於0重量%至約50重量%固體之範圍內，較佳其量介於約1重量%至約20重量%固體之範圍內。
根據本發明之實施例，防霧塗料組合物包含非反應性陰離子界面活性劑。在形成有機矽氧烷寡聚物之水解及縮合反應期間或之後，將此非反應性界面活性劑添加至塗料組合物中。然而，非反應性陰離子界面活性劑不共價鍵結於塗料組合物之有機矽氧烷寡聚物及固化塗料之有機矽氧烷聚合物。事實上，此界面活性劑與塗料之聚合結構物理締合。適合非反應性陰離子界面活性劑之實例為磺基丁二酸鈉二辛酯(sodium dioctyl sulfosuccinate)、磺基丁二酸鈉雙十三烷酯、磺基丁二酸鈉二己酯、磺基丁二酸鈉二環己酯、磺基丁二酸鈉二戊酯、磺基丁二酸鈉二異丁酯及烷基胺-胍聚氧乙醇。非反應性陰離子界面活性劑之任何前述實例均亦用於稀釋於適合溶劑中之防霧塗料組合物。用於本文所述之塗料組合物的較佳非反應性陰離子界面活性劑為磺基丁二酸鈉二辛酯。
本文所述之塗料組合物包含非反應性陰離子界面活性劑，其量介於大於0重量%至約20重量%固體之範圍內，較佳其量介於約1重量%至約10重量%固體之範圍內。
烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑、具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物及非反應性陰離子界面活性劑各改變塗料之親水性及疏水性以改良塗層表面之濕潤性，因此改良防霧塗料特性。不同於烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑及具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物，其作為水解產物與部分縮合物之混合物之部分化學併入如上文所討論之有機矽氧烷聚合物之結構中，所以非反應性陰離子界面活性劑不與有機矽氧烷聚合物發生化學反應。然而，固化塗料在水中洗滌或浸泡之後，本文所述之非反應性陰離子界面活性劑不被洗掉或浸除。不意欲受限於任何理論，本發明者咸信此非反應性陰離子界面活性劑不被洗掉或浸除，原因在於非反應性陰離子界面活性劑與烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑形成離子關係，且此離子關係有助於甚至在因水浸泡或水洗而重複或長時間暴露於水之後仍將非反應性界面活性劑保持於固化有機矽氧烷塗料之聚合結構內。
亦根據本發明之實施例，本文所述之塗料組合物包含羧酸官能化合物。羧酸官能化合物之實例係由式R9 (COOR10 )x 表示，其中x為整數1、2、3或4；且其中R9 係選自由以下組成之群：H、烷基、官能化烷基、伸烷基、芳基、官能化芳基及烷基醚基，其中當R9 不為H時且當R9 不為官能化芳基時，R9 含有1至約10個碳原子；且其中R10 係選自由H、甲醯基、羰基及醯基組成之群，其中醯基可用烷基、官能化烷基、伸烷基、芳基、官能化芳基及烷基醚基官能化，且此外其中烷基、官能化烷基、伸烷基、芳基、官能化芳基及烷基醚基各含有1至約10個碳原子。
適用於防霧塗料組合物之羧酸官能化合物之特定實例包括多官能羧酸，諸如蘋果酸；烏頭酸(順式、反式)；衣康酸(itaconic acid)；丁二酸；丙二酸；戊二酸；己二酸；庚二酸；辛二酸；壬二酸；癸二酸；環己基丁二酸；1,3,5苯三甲酸；1,2,4,5苯四甲酸；1,4-環己烷二甲酸；1,3-環己烷二甲酸；1,1-環己烷二乙酸；1,3-環己烷二甲酸；1,1-環己烷二乙酸；1,3-環己烷二乙酸；1,3,5-環己烷三甲酸；不飽和二元酸，諸如反丁烯二酸及順丁烯二酸；及其組合。
適用於防霧塗料組合物之羧酸官能化合物之其他特定實例包括單官能羧酸，諸如乙酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲酸、丙酸、丁酸及其組合。
用於本發明之防霧塗料組合物的羧酸官能化合物亦包括上述羧酸之酸酐。舉例而言，以下酸酐適用於防霧塗料組合物：乙酸酐；丙酸酐；丙烯酸酐；甲基丙烯酸酐；上述二元酸之環酸酐，諸如丁二酸酐、衣康酸酐、戊二酐、偏苯三甲酸酐、苯均四酸酐、鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐；及其組合。
適用於本文所述之防霧塗料組合物的其他羧酸官能化合物包括多官能羧酸之烷氧基矽烷、單官能羧酸之烷氧基矽烷，及上述酸酐(諸如3-(三乙氧基矽烷基)丙基丁二酸酐)之烷氧基矽烷。
用於本文所述之塗料組合物的羧酸官能化合物亦包括任何前述羧酸官能化合物之組合。用於本文所述之塗料組合物的較佳羧酸官能化合物為多官能羧酸，且更特定言之，較佳羧酸官能化合物為衣康酸。
根據本發明之塗料組合物的其他實施例，甲基三烷氧基矽烷係替代四官能烷氧基矽烷來使用，或除四官能烷氧基矽烷外亦視情況併入本發明之塗料組合物中。因為甲基三烷氧基矽烷之甲基官能基使得化合物之親水性相對小於四官能烷氧基矽烷，所以四官能烷氧基矽烷優於甲基三烷氧基矽烷。適合甲基三烷氧基矽烷係由式CH3 Si(OR11 )3 表示，其中R11 為含有1至約10個碳原子之烷基。由上文定義之式表示之此等甲基三烷氧基矽烷的實例為甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧矽烷、甲基三丙氧基矽烷、甲基三丁氧基矽烷、甲基三戊氧基矽烷、甲基三己氧基矽烷、甲基三庚氧基矽烷、甲基三辛氧基矽烷、甲基三壬氧基矽烷及甲基三癸氧基矽烷，較佳為甲基三甲氧基矽烷。
根據本發明之塗料組合物之其他實施例，由式(R12 O)3 SiCH2 CH2 Si(OR12 )3 (其中R12 為含有1至約2個碳原子之烷基)表示之雙三烷氧基矽烷基官能性乙烷係替代本發明之塗料組合物中之四官能烷氧基矽烷來使用，或視情況除四官能烷氧基矽烷外亦併入塗料組合物中。根據此實施例使用之適合雙三烷氧基矽烷基官能性乙烷之實例包括1,2-雙(三甲氧基矽烷基)乙烷及1,2-雙(三乙氧基矽烷基)乙烷。
根據另一實施例，為改良塗料之防霧特性，視情況將陰離子界面活性劑之烷氧基矽烷基官能性鹽添加至塗料組合物中。添加陰離子界面活性劑之烷氧基矽烷基官能性鹽藉由改良防霧特性對嚴格水處理之恢復力來改良此塗料對起霧之抗性。根據此實施例，包括陰離子界面活性劑之此烷氧基矽烷基官能性鹽的塗料組合物在沸水浸泡測試之水蒸氣暴露的整個持續時間內保持透明。參看例如實例4及實例5A之相當塗料組合物，其中塗料之間的主要差異在於實例5A之組合物不包括陰離子界面活性劑之烷氧基矽烷基官能性鹽。
此實施例之陰離子界面活性劑之烷氧基矽烷基官能性鹽在水解及縮合反應期間反應以在塗料組合物之有機矽氧烷寡聚物上形成側位(亦即側鏈)界面活性劑。本文所用之陰離子界面活性劑的烷氧基矽烷基官能性鹽包含上述異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷與陰離子界面活性劑之異氰酸酯反應性官能性鹽的反應產物。本文涵蓋之陰離子界面活性劑之異氰酸酯反應性官能性鹽為陰離子界面活性劑之酸與含有異氰酸酯反應性官能基(諸如羥基官能基)之鹼之間的中和反應產物，以便將羥基官能基之異氰酸酯反應性官能基併入由中和反應產生之鹽中。此實施例之界面活性劑之適合異氰酸酯反應性陰離子鹽包括烷基磺酸之活性氫胺鹽、烷基苯磺酸之活性氫胺鹽、胺基醇磺酸酯，尤其為具有在鏈中具有至少約16個碳原子之烷基鏈的磺酸酯。亦使用界面活性劑之前述適合異氰酸酯反應性陰離子鹽於有機溶劑中之溶液來形成本發明之塗料組合物。較佳鹽之特定實例包括十二烷基苯磺酸及2-二甲胺-2-甲基丙-1-醇之鹽之50%二甲苯溶液。
根據另一實施例，本文所述之塗料組合物視情況包含金屬氧化物溶膠。金屬氧化物溶膠為具有金屬氧化物微粒物質形成溶膠固相之水性或有機溶劑膠體。金屬氧化物微粒物質之實例包括二氧化鈦、氧化鋯、氧化錫、氧化銻、氧化鐵、氧化鉛、氧化鉍、二氧化矽及氧化鋁，較佳二氧化矽。用於本文所述之塗料組合物之較佳金屬氧化物溶膠包括膠態二氧化矽。
因為膠態二氧化矽表面包括表面鍵結羥基，所以將膠態二氧化矽視作可與能與羥基官能基反應之其他物質反應之反應物質。因此，如本文所涵蓋，將膠態二氧化矽作為反應物質添加至本發明之此實施例之塗料組合物中。因為膠態二氧化矽改良塗料耐磨性，且亦減小固化時之收縮(該收縮會引起固化塗料開裂或黏著失效)，所以膠態二氧化矽有益於塗料組合物。
根據另一實施例，本文所述之防霧塗料組合物包含水性-有機溶劑混合物，其包含非反應性陰離子界面活性劑；羧酸官能化合物；以下各者之水解產物與部分縮合物的混合物：環氧基官能性烷氧基矽烷、四官能烷氧基矽烷、具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物、烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑；及膠態二氧化矽或選自由以下組成之群之化合物的水解產物及部分縮合物中之至少一者：陰離子界面活性劑之烷氧基矽烷基官能性鹽、甲基三烷氧基矽烷、雙三烷氧基矽烷基官能性乙烷及其組合。
根據另一實施例，本文所述之塗料組合物視情況包含封端異氰酸酯。在用於形成塗料組合物之烷氧基矽烷及烷氧基矽烷基官能化合物之水解及縮合反應後，將封端異氰酸酯添加至塗料組合物中。適合封端異氰酸酯之實例包括封端脂族聚異氰酸酯，諸如封端二異氰酸己二酯；封端二異氰酸異氟爾酮酯；封端二異氰酸環己二酯，諸如二異氰酸1,4-環己二酯；封端二環己甲烷二異氰酸酯，諸如4,4'-二異氰酸酯基-二環己基甲烷；衍生自前述二異氰酸酯之封端異氰酸酯，諸如封端二異氰酸己二酯縮二脲或封端二異氰酸己二酯三聚體；及其組合。用以將異氰酸酯封端之適合封端劑包括活性甲基型、內醯胺型、醇型、肟型及酚型封端劑。封端劑之非限制性實例包括二甲基吡唑(DMP)，亦即3,5-二甲基吡唑；甲基乙基西托肟(methylethylcetoxime；MEKO)；丙二酸二乙酯(DEM)；及其類似物。
適合封端異氰酸酯之特定實例包括DesmodurBL 3175A、DesmodurBL 3272、DesmodurBL 3370、Trixene BI 7960、Trixene BI 7961、Trixene BI 7982及Trixene BI 7984，其分別為基於二異氰酸己二酯之封端異氰酸酯。適合封端異氰酸酯之其他特定實例包括DesmodurBL 4265及Trixene BI 7950，其分別為基於二異氰酸異氟爾酮酯之封端異氰酸酯。基於二異氰酸己二酯與二異氰酸異氟爾酮酯之封端異氰酸酯的特定實例為DesmodurBL 3475。Desmodur牌封端異氰酸酯可購自Bayer MaterialScience LLC(Pittsburgh,PA)。Trixene封端異氰酸酯可購自英國之Baxenden Chemicals有限公司。塗料組合物包含量介於0重量%至約10重量%固體之範圍內的封端異氰酸酯。
本發明之塗料組合物的水性-有機溶劑混合物之溶劑包含水及任何有機溶劑或與上述塗料組合物之組分相容的有機溶劑之組合。溶劑中存在之水的量足以水解塗料組合物中存在之可水解組分，例如塗料組合物中存在之任何環氧基官能性烷氧基矽烷、四官能烷氧基矽烷、具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物、烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑、甲基三烷氧基矽烷、雙三烷氧基矽烷基官能性乙烷及陰離子界面活性劑之烷氧基矽烷基官能性鹽。
水性-有機溶劑之有機溶劑部分包含醇、醚、二醇、二醇醚、酮、酯及其組合。適合醇之實例係由式R13 OH表示，其中R13 為含有1至約10個碳原子之烷基。適合二醇、醚及二醇醚係由式R14 -(OR15 )x -OR16 表示，其中x為整數0、1、2、3或4；其中R14 係選自由H及含有1至約10個碳原子之烷基組成之群；其中R15 為含有1至約10個碳原子之伸烷基；且其中R16 係選自由H及含有1至約10個碳原子之烷基組成之群。由上式表示之二醇、醚及二醇醚之實例包括二正丁醚、乙二醇二甲醚、丙二醇二甲醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚、三丙二醇二甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、乙二醇二丁醚、乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇二乙醚、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、丁二醇、二丁二醇、三丁二醇及其組合。除上述各者外，諸如四氫呋喃及二噁烷之環醚為適用於水性-有機溶劑混合物之醚。較佳作為本文所述之水性-有機溶劑之有機溶劑部分者包括丙二醇甲醚。
視情況使用水解及縮合催化劑來製備本文所述之塗料組合物，但使用此等類型催化劑會影響防霧塗料組合物之特性，諸如儲存穩定性，或由此等塗料形成之防霧塗層之特性，諸如黏著性、抗開裂性、耐磨性及其類似特性。適合水解催化劑之實例包括無機酸，諸如鹽酸或硝酸。適合縮合催化劑之實例包括金屬乙醯基丙酮酸鹽、二醯胺、咪唑、胺、銨鹽、有機磺酸及其胺鹽、羧酸之鹼金屬鹽、鹼金屬氫氧化物及氟化物鹽。
亦視情況使用催化劑來製備本文所述之烷氧基矽烷基官能化合物。適用於形成胺基甲酸酯鍵之反應(亦即形成烷氧基矽烷基官能化合物之反應中存在之異氰酸酯官能基與異氰酸酯反應性官能基之間的反應)的催化劑適用於本文。此等催化劑之實例包括金屬羧酸鹽(亦即羧酸之金屬鹽)，諸如乙基己酸錫(II)、二月桂酸二丁基錫及雙(辛基順丁烯二酸)二丁基錫。
視情況將有效量之調平劑或流動控制劑併入本文所述之塗料組合物中以在基板表面上較均勻地展佈或調平該組合物，及提供與基板實質上均勻之接觸。調平劑或流動控制劑之量可廣泛變化，但以足以向塗料組合物提供約10 ppm至約5,000 ppm調平劑或流動控制劑之量使用。採用與塗料組合物及基板相容之任何習知之市售調平劑或流動控制劑，其不會負面地影響塗料組合物之防霧特性、能夠在基板上調平塗料組合物，且增強塗料組合物與基板之間的濕潤性。此等流動控制劑之非限制性實例包括聚醚、聚矽氧或氟界面活性劑。
將本文所述之防霧塗料組合物以任何適合方式塗覆於基板。將防霧塗料組合物直接塗覆於基板、間接塗覆於基板，諸如塗覆於基板之經底塗劑塗佈之表面。舉例而言，藉由習知方法，諸如流動塗佈、噴霧塗佈、簾式塗佈、浸漬塗佈、旋轉塗佈、輥式塗佈及其類方法將本發明之組合物塗覆於固體基板以在基板上形成連續表面膜。
將本文所述之塗料組合物塗覆於多種基板，包括(但不限於)各種應用中所用之塑膠或玻璃，諸如以下中所用之塑膠或玻璃：光學透鏡；護目鏡；面罩；頭盔面板；汽車風擋；汽車前燈蓋；汽車儀錶及儀錶蓋；溫室壁及天花板；溫差之間所用之塑膠或玻璃，例如冷凍食品陳列門；及其類似物。適合基板包括經底塗劑塗佈之基板及未經底塗劑塗佈之基板。較佳基板之實例包括透明塑膠，諸如聚碳酸酯、丙烯酸系物、聚氯乙烯、聚碳酸雙烯丙酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚胺基甲酸酯、聚硫胺甲酸酯及聚環烷酸乙二酯(polyethylene naphthenate)。其他適合基板包括各種聚烯烴、氟化聚合物、金屬及玻璃，諸如鈉鈣玻璃、硼矽玻璃、丙烯酸玻璃以及其他類型玻璃。基板視情況具有底塗劑、黏著劑或黏性劑(tack)塗覆於任何未經塗佈之表面。
根據另一實施例，提供物品。物品包含以穩定塗料組合物塗佈之透明基板，該穩定塗料組合物當塗覆於基板且固化時提供透明、耐磨性、抗化學物質性、低黏性且可水洗的防霧塗層。塗料組合物包括根據本文所述之塗料組合物之有機矽氧烷塗料組合物。另外，物品進一步包含安置於基板與塗料組合物之間的底塗層。
根據另一實施例，提供一種製備本文所述之穩定防霧塗料組合物的方法。製備當固化時提供透明、耐磨性、抗化學物質性、低黏性且可水洗的防霧塗層之塗料組合物的方法包含使環氧基官能性烷氧基矽烷、四官能烷氧基矽烷、具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物、烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑及羧酸官能化合物在水性-有機溶劑中反應以形成包含水解產物及部分縮合物之混合物。該方法包括混合非反應性陰離子界面活性劑與包含水解產物與部分縮合物之所得混合物以形成塗料組合物。另外，該方法進一步包含混合封端異氰酸酯與塗料組合物。此外，此方法之反應步驟進一步包括存在選自由以下組成之群的化合物：陰離子界面活性劑之烷氧基矽烷基官能性鹽、甲基三烷氧基矽烷、雙三烷氧基矽烷基官能性乙烷、膠態二氧化矽及其組合。
根據此實施例，該方法可進一步包含藉由使具有聚氧化乙烯區段之多元醇聚合物與異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷反應來製備具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物，其中異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷之異氰酸酯基-烷基官能基與多元醇聚合物之羥基官能基係以介於約1:3至約1:1之範圍內之異氰酸酯基-烷基官能基與羥基官能基的莫耳比存在。製備此實施例之防霧塗料組合物的方法亦可進一步包含使異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷與具有兩個親水性異氰酸酯反應性官能基及具有至少約18個碳原子之疏水性烴鏈的四級銨界面活性劑反應來製備烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑，其中兩個親水性異氰酸酯反應性官能基包含羥乙基官能基且疏水性烴鏈包含硬脂醯胺或硬脂醯胺丙基官能基。
根據另一實施例，提供一種塗佈透明基板之方法。以當固化時提供透明、耐磨性、抗化學物質性、低黏性且可水洗的防霧塗層之穩定塗料組合物塗佈透明基板之方法包含將根據本文所述之塗料組合物的有機矽氧烷塗料組合物塗覆於透明基板之至少一個表面，及使基板之至少一個表面上之塗料組合物固化。塗料組合物係藉由流動塗佈、噴霧塗佈、簾式塗佈、浸漬塗佈、旋轉塗佈或輥式塗佈來塗覆。固化步驟在介於約80℃至約200℃之範圍內的溫度下進行介於約15分鐘至約8小時之範圍內的一段時間，較佳在介於約100℃至約150℃之範圍內的溫度下進行介於約30分鐘至約4小時之範圍內的一段時間。該方法亦進一步包括將塗料組合物直接塗覆於基板之至少一個表面。或者，該方法進一步包括將底塗劑塗覆於基板之至少一個表面及風乾或至少部分固化該底塗劑，隨後將塗料組合物塗覆於底塗劑。
以下分析性測試方法及實例僅用於說明之目的且不意欲限制本發明之範疇，本發明之範疇在本文隨附之申請專利範圍中界定。
分析性測試方法
如下詳述用以定量本發明之某些要素的參數及值，包括(但不限於)本文呈現之實例：所用基板： 除非下文實例中另外指出，否則使用以市售底塗料CP-620聚胺基甲酸酯底塗料(可獲自SDC Technologies,Inc.,Irvine,CA)底塗之平坦聚碳酸酯或聚碳酸酯透鏡。
將塗料組合物塗覆於基板： 對於本文所述之各實例，以塗料組合物流動塗佈或在塗料組合物中浸漬塗佈(以10吋/分鐘拉引速率之速度浸漬塗佈)多個經底塗之聚碳酸酯基板。除非另有規定，否則對於各實例，所用塗料組合物在塗覆於基板之前未經老化。將各流動或浸漬塗佈之基板乾燥30分鐘，接著在特定溫度下熱處理以固化持續指定時間，得到經塗佈之聚碳酸酯基板。各實例內之不同測試類型使用不同的經塗佈之基板，亦即一個經塗佈之基板用於黏著性測試且另一經塗佈之基板用於室溫水浸泡防霧測試。
塗層厚度量測： 使用可獲自Filmetrics,Inc.(San Diego,CA)之具有接觸台(contact stage)之F-20膜量測單元(F-20 Film Measurement Unit)量測經塗佈聚碳酸酯基板之塗層厚度。實例中報導之塗層厚度為每個實例多個基板之塗層厚度的平均值。
黏著性測試： 將經塗佈之基板於沸水中浸泡一小時。在冷卻並乾燥之後，以剃刀片在基板塗層上劃交叉影線圖案。接著將膠帶施加於經塗佈之基板的交叉影線部分。在施加膠帶後，將膠帶移離塗層。重複施加及移除膠帶三次。若重複施加及移除膠帶造成任何塗料自基板移除，則塗料組合物未通過測試。若在重複施加及移除膠帶期間無塗料自基板移除，則塗料組合物通過測試。根據黏著性測試使用之膠帶為Scotch牌膠帶，即St. Paul,MN之3M公司的Scotch 600。
燒杯測試： 將經塗佈之基板置於含有50℃水之燒杯上方的標準高度，且使此位置之經塗佈之基板暴露於來自50℃水之水蒸氣最多三分鐘。一般而言，對於由本發明之塗料組合物形成之塗層，在經塗佈之基板首次暴露於水蒸氣之後，由於在此測試期間暴露於水蒸氣而在整個經塗佈之基板上方形成連續水膜用時不到三分鐘。在塗層上方形成此連續水膜之後，塗層將不會起霧，此係因為水將在水膜上擴散開，藉此不允許形成賦予霧狀外觀之小水滴之故。若在此測試期間經塗佈之基板上出現霧，則記錄在暴露於此測試之水蒸氣後經塗佈之基板上出現霧所用之時間。
初始防霧測試： 在未以任何其他方式處理或修飾經塗佈之基板的情況下，對經塗佈之基板進行燒杯測試歷時三分鐘。若經塗佈之基板保持透明，亦即若在此段時間內經塗佈之基板上未出現霧或霾(haze)，則塗料組合物通過初始防霧測試。另外，若經塗佈之基板上出現霧或霾，則塗料組合物未通過初始防霧測試。
呼氣測試： 使經塗佈之基板位於距測試者嘴約一至三吋處。測試者對著經塗佈之基板呼氣以故意使基板起霧。若在此測試期間經塗佈之基板上未出現霧或霾，則塗料組合物通過呼氣測試。另外，若經塗佈之基板上出現霧或霾，則塗料組合物未通過此測試。
室溫水浸泡防霧測試： 將經塗佈之基板於室溫水中浸泡一小時。在使經塗佈之基板自浸泡回收並乾燥12小時後，對經塗佈之基板進行燒杯測試。
沸水浸泡防霧測試： 將經塗佈之基板於沸水中浸泡一小時。冷卻並乾燥後，對經塗佈之基板進行燒杯測試。
初始濁度測試： 使用可獲自BYK Gardner USA(Columbia,MD)之Haze-Gard Plus量測經塗佈之基板的濁度百分比。使用Haze-Gard Plus量測濁度為定量光透射穿過經塗佈基板所引起之散射光之量。在塗料在基板上固化後且在以任何其他方式修飾或處理經塗佈之基板前不久量測初始濁度百分比。大於或等於約1.0%之濁度在經塗佈之基板表面上可見。相反地，小於或等於約1.0%之濁度在經塗佈之基板上不可見。
落砂後之濁度測試： 將經塗佈之基板設置於可獲自Paul N. Gardner Company(Pompano Beach,FL)之HP-1160 Gardner落砂裝置(HP-1160 Gardner Falling Sand Apparatus)上。使三公斤ASTM 20-30砂降落穿過HP-1160裝置達至經塗佈之基板上。在以肥皂及水洗滌經塗佈之基板以移除殘餘砂並乾燥之後，量測經塗佈之聚碳酸酯基板的濁度百分比。初始濁度百分比與任何隨後濁度百分比讀數之間的數學差異稱作濁度增加。
化學物質擦拭測試： 分別以浸泡甲基乙基酮之布及浸泡異丙醇之布各擦拭經塗佈之基板。不受化學物質擦拭腐蝕(例如軟化、開裂、變渾濁或失去黏著性)之塗層通過測試，而受化學物質擦拭腐蝕之塗層未通過測試。
化學物質點滴測試： 使個別甲基乙基酮及甲苯之液滴與塗層表面接觸30秒。若在此段時間期間化學物質未腐蝕塗層，則塗層通過點滴測試。
鋼絲絨測試： 在可重現條件下以鋼絲絨刮擦經塗佈之基板。在此測試中，使經塗佈之基板與鋼絲絨(0000級)接觸，在該鋼絲絨上負載100 g重量歷時10個循環。可自Yin Tsung Co.,Ltd(Taiwan)獲得YT-520型測試機。根據測試，將經塗佈之基板上一至兩個刮痕視為優良結果；三至五個刮痕視為良好結果；且大於五個刮痕視為不良結果。
黏性測試： 以棉織物擦拭經塗佈之基板。具有光滑或低黏性表面之塗層所積聚之織物殘餘物比具有較不光滑或黏性較高之表面的塗層少。因此，在以織物擦拭之後，若織物在塗層上留下顯著或實質織物殘餘物，則將塗層視為黏性。若在擦拭後在經塗佈之基板上實質上未留下織物殘餘物，則將塗層視為「光滑」。
實例中所用之材料/縮寫之清單AF-1140： 包括非反應性陰離子界面活性劑添加劑之防霧有機矽氧烷塗料組合物，可購自SDC Technologies,Inc。
BL3175A： 基於二異氰酸己二酯之封端聚異氰酸酯溶液(含75%固體之芳族物100)，以DesmodurBL 3175A購自Bayer MaterialScience LLC(Pittsburgh,PA)。
Cirrasol G-265 ：具有兩個羥乙基官能基及含有硬脂醯胺官能基之疏水鏈的四級銨界面活性劑，可購自Uniquema Co.(Chicago,IL)。
CP-620： 聚胺基甲酸酯底塗劑組合物，可購自SDC Technologies,Inc。
DMAMP DBS溶液： 十二烷基苯磺酸之2-二甲胺-2-甲基丙-1-醇鹽溶液(50%於二甲苯中)。
FC-171： 氟化學界面活性劑流動控制劑，以FC-171 FLUORAD牌氟化學界面活性劑(FC-171 FLUORAD Brand Fluorochemical Surfactant)購自3M Corporation(St. Paul,MN)。
GPTMS： 3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷環氧基官能性矽烷。
N1034A： 膠態二氧化矽，可購自Nalco Chemical Co.(Naperville,IL.)。
OT-75： 磺基丁二酸鈉二辛酯之非反應性陰離子界面活性劑鹽溶液(75%於水及醇中)，可購自Cytec Industries,Inc.(Woodland Park,NJ)。
PGME： 丙二醇甲醚。
PEO/PPO三醇： 平均Mw 為約5000之聚氧化乙烯與聚氧化丙烯共聚物三醇。此共聚物三醇包含80%(重量)聚氧化乙烯及20%(重量)聚氧化丙烯。PEO/PPO三醇之市售實例為來自Arch Chemicals，Inc.(Norwalk,CT)之Poly-G83-34。
SIH6188： [羥基(聚乙烯氧基)丙基]三乙氧基矽烷溶液(50%於乙醇)中，可購自Gelest,Inc.(Morrisville,PA)。
製備實例中所用之烷氧基矽烷基官能性材料
預 混物-1-製備具有聚氧化乙烯區段之完全矽烷基化烷氧基矽烷基官能性聚合物
將104 g 3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷與80.0 g聚乙二醇(Mw 400)混合。將0.01 g二月桂酸二丁基錫添加至混合物中。在氮氣淨化下，將混合物加熱至70℃且混合4小時。反應結束之後，使混合物冷卻下來。製備約184 g預混物-1。
預混物-2-製備具有聚氧化乙烯區段之部分矽烷基化烷 氧基矽烷基官能性聚合物
將35 g 3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷與330 g PEO/PPO三醇混合。將0.02 g二月桂酸二丁基錫添加至混合物中。在氮氣淨化下，將混合物加熱至70℃且混合4小時。反應結束之後，使混合物冷卻下來。製備約395 g預混物-2。
預混物-3-製備烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑
將104 g 3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷與206 g Cirrasol G-265混合。將0.02 g二月桂酸二丁基錫添加至混合物中。在氮氣淨化下，將混合物加熱至70℃且混合4小時。反應結束之後，使混合物冷卻下來。製備約310 g預混物-3。
預混物-4-製備陰離子界面活性劑之烷氧基矽烷基官能性鹽
將36 g 3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷與124 g DMAMP DBS溶液混合。將0.01 g二月桂酸二丁基錫添加至混合物中。在氮氣淨化下，將混合物加熱至70℃且混合4小時。反應結束之後，使混合物冷卻下來。製備約160 g預混物-4。
實例
實例1-製備及測試含有具有聚氧化乙烯區段之完全矽烷基化烷氧基矽烷基官能性聚合物之防霧塗料組合物
實例1A
將0.2 g衣康酸添加至26.9 g水中。衣康酸溶解之後，將15.3 g GPTMS緩慢添加至混合物中。混合30分鐘之後，將23.2 g PGME及1.9 g衣康酸添加至混合物中。其他衣康酸溶解之後，將16.5 g預混物-1及1.0 g預混物-3及32.4 g正矽酸四乙酯緩慢添加至混合物中。攪拌隔夜之後，將3.0 g OT-75及0.5 g 10%(重量)FC-171之PGME溶液添加至混合物中。所得混合物為具有30重量%固體之有機矽氧烷聚合物塗料組合物。所得塗料組合物包含約19.9重量%固體聚氧化乙烯、約1.8重量%固體烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑，及約6.2重量%固體非反應性陰離子界面活性劑。
以10吋/分鐘拉引速度在塗料組合物中浸漬塗佈經底塗之聚碳酸酯基板。在129℃下熱處理經浸漬塗佈之基板以固化2小時，得到塗層厚度為約11.2 μm之有機矽氧烷塗佈之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約0.2%之濁度。落砂後之濁度測試得到約4.1%之濁度，其得到約3.9%之濁度增加。此經塗佈之基板通過初始防霧測試及呼氣測試。此經塗佈之基板在室溫水浸泡防霧測試期間在約6秒時起霧，且在沸水浸泡測試期間在約5秒時起霧。此塗料亦通過化學物質擦拭測試。
實例1B
將0.2 g衣康酸添加至26.9 g水中。衣康酸溶解之後，將15.3 g GPTMS緩慢添加至混合物中。混合30分鐘之後，將23.2 g PGME及1.9 g衣康酸添加至混合物中。其他衣康酸溶解之後，將16.5 g預混物-1、5.0 g預混物-3及32.4 g正矽酸四乙酯緩慢添加至混合物中。攪拌隔夜之後，將3.0 gOT-75及0.5 g 10%(重量)FC-171之PGME溶液添加至混合物中。所得混合物為具有32重量%固體之有機矽氧烷聚合物塗料組合物。所得塗料組合物包含約18.2重量%固體聚氧化乙烯、約8.4重量%固體烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑，及約5.7重量%固體非反應性陰離子界面活性劑。
以10吋/分鐘拉引速度在塗料組合物中浸漬塗佈經底塗之聚碳酸酯基板。在129℃下熱處理經浸漬塗佈之基板以固化2小時，得到塗層厚度為約13.3 μm之有機矽氧烷塗佈之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約0.1%之濁度。落砂後之濁度測試得到約4.1%之濁度百分比，其得到約4.0%之濁度增加。此經塗佈之基板通過初始防霧測試及呼氣測試。此經塗佈之基板在室溫水浸泡防霧測試期間在約8秒時起霧，且在沸水浸泡測試期間在約10秒時起霧。此塗料亦通過化學物質擦拭測試。
實例1C
將0.2 g衣康酸添加至26.9 g水中。衣康酸溶解之後，將15.3 g GPTMS緩慢添加至混合物中。混合30分鐘之後，將23.2 g PGME及1.9 g衣康酸添加至混合物中。其他衣康酸溶解之後，將16.5 g預混物-1、10.0 g預混物-3及32.4 g正矽酸四乙酯緩慢添加至混合物中。攪拌隔夜之後，將3.0 g OT-75及0.5 g 10%(重量)FC-171之PGME溶液添加至混合物中。所得混合物為具有34重量%固體之有機矽氧烷聚合物塗料組合物。所得塗料組合物包含約16.4重量%固體聚氧化乙烯、約15.1重量%固體烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑，及約2.3重量%固體非反應性陰離子界面活性劑。
以10吋/分鐘拉引速度在塗料組合物中浸漬塗佈經底塗之聚碳酸酯基板。在129℃下熱處理經浸漬塗佈之基板以固化2小時，得到塗層厚度為約17.0 μm之有機矽氧烷塗佈之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約0.1%之濁度。落砂後之濁度測試得到約3.5%之濁度，其得到約3.4%之濁度增加。此經塗佈之基板通過初始防霧測試及呼氣測試。此經塗佈之基板在室溫水浸泡防霧測試期間在約10秒時起霧，且在沸水浸泡測試期間在約20秒時起霧。此塗料亦通過化學物質擦拭測試。
實例2-製備及測試比較實例塗料組合物
實例2A
將0.2 g衣康酸添加至26.9 g水中。衣康酸溶解之後，將15.3 g GPTMS緩慢添加至混合物中。混合30分鐘之後，將23.2 g PGME及1.9 g衣康酸添加至混合物中。其他衣康酸溶解之後，將3.0 g預混物-1及32.4 g正矽酸四乙酯緩慢添加至混合物中。攪拌隔夜之後，將0.5 g 10%(重量)FC-171之PGME溶液添加至混合物中。所得混合物為具有24重量%固體之有機矽氧烷聚合物塗料組合物。所得塗料組合物包含約5.3重量%固體聚氧化乙烯。
以10吋/分鐘拉引速度在塗料組合物中浸漬塗佈經底塗之聚碳酸酯基板。在129℃下熱處理經浸漬塗佈之基板以固化2小時，得到塗層厚度為約5.8 μm之有機矽氧烷塗佈之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約0.2%之濁度。落砂後之濁度測試得到約2.3%之濁度，其得到約2.1%之濁度增加。對於初始防霧測試、呼氣測試、室溫水浸泡防霧測試及沸水浸泡測試，當暴露於各測試之蒸氣時，此經塗佈之基板立即起霧。
實例2B
將0.2 g衣康酸添加至26.9 g水中。衣康酸溶解之後，將15.3 g GPTMS緩慢添加至混合物中。混合30分鐘之後，將23.2 g PGME及1.9 g衣康酸添加至混合物中。其他衣康酸溶解之後，將13.0 g預混物-1及32.4 g正矽酸四乙酯緩慢添加至混合物中。攪拌隔夜之後，將0.5 g 10%(重量)FC-171之PGME溶液添加至混合物中。所得混合物為具有28.8重量%固體之有機矽氧烷聚合物塗料組合物。所得塗料組合物包含約17.4重量%固體聚氧化乙烯。
以10吋/分鐘拉引速度在塗料組合物中浸漬塗佈經底塗之聚碳酸酯基板。在129℃下熱處理經浸漬塗佈之基板以固化2小時，得到塗層厚度為約8.0 μm之有機矽氧烷塗佈之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約0.2%之濁度。落砂後之濁度測試得到約2.5%之濁度，其得到約2.3%之濁度增加。此經塗佈之基板當暴露於蒸氣約2秒時因起霧而未通過初始防霧測試，且此經塗佈之基板亦未通過呼氣測試。此外，對於室溫水浸泡防霧測試及沸水浸泡測試各者，此經塗佈之基板在暴露於蒸氣後約2秒時起霧。
實例2C
將0.2 g衣康酸添加至26.9 g水中。衣康酸溶解之後，將15.3 g GPTMS緩慢添加至混合物中。混合30分鐘之後，將23.2 g PGME及1.9 g衣康酸添加至混合物中。其他衣康酸溶解之後，將21.5 g預混物-1及32.4 g正矽酸四乙酯緩慢添加至混合物中。攪拌隔夜之後，將0.5 g 10%(重量)FC-171之PGME溶液添加至混合物中。所得混合物為具有32.3重量%固體之有機矽氧烷聚合物塗料組合物。所得塗料組合物包含約11.1重量%固體聚氧化乙烯。
以10吋/分鐘拉引速度在塗料組合物中浸漬塗佈經底塗之聚碳酸酯基板。在129℃下熱處理經浸漬塗佈之基板以固化2小時，得到塗層厚度為約11.1 μm之有機矽氧烷塗佈之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約0.2%之濁度。落砂後之濁度測試得到約2.7%之濁度，其得到約2.5%之濁度增加。此經塗佈之基板當暴露於蒸氣約5秒時因起霧而未通過初始防霧測試，且此經塗佈之基板亦未通過呼氣測試。此外，對於室溫水浸泡防霧測試及沸水浸泡測試各者，此經塗佈之基板在暴露於蒸氣後約4秒時起霧。
實例2D
將0.2 g衣康酸添加至26.9 g水中。衣康酸溶解之後，將15.3 g GPTMS緩慢添加至混合物中。混合30分鐘之後，將23.2 g PGME及1.9 g衣康酸添加至混合物中。其他衣康酸溶解之後，將26.5 g預混物-1及32.4 g正矽酸四乙酯緩慢添加至混合物中。攪拌隔夜之後，將0.5 g 10%(重量)FC-171之PGME溶液添加至混合物中。所得混合物為具有約34.1重量%固體之有機矽氧烷聚合物。所得塗料組合物包含約26.8重量%固體聚氧化乙烯。此混合物未均勻塗覆於基板。
實例2E
將0.2 g衣康酸添加至26.9 g水中。衣康酸溶解之後，將15.3 g GPTMS緩慢添加至混合物中。混合30分鐘之後，將23.2 g PGME及1.9 g衣康酸添加至混合物中。其他衣康酸溶解之後，將16.5 g預混物-1及32.4 g正矽酸四乙酯緩慢添加至混合物中。攪拌隔夜之後，將3.0 g OT-75及0.5 g 10%(重量)FC-171之PGME溶液添加至混合物中。所得混合物為具有29.5重量%固體之有機矽氧烷聚合物塗料組合物。所得塗料組合物包含約20.4重量%固體聚氧化乙烯。此塗料組合物不產生透明塗層。經塗佈之基板的初始濁度為38.0%。
此塗料組合物與實例1A-1C相當，但此塗料組合物不包括預混物-3中製備之任何烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑。
實例3-製備及測試含有具有聚氧化乙烯區段之部分矽烷基化烷氧基矽烷基官能性聚合物之防霧塗料組合物
將0.2 g衣康酸添加至26.9 g水中。衣康酸溶解之後，將15.3 g GPTMS緩慢添加至混合物中。混合30分鐘之後，將23.2 g PGME及1.9 g衣康酸添加至混合物中。其他衣康酸溶解之後，將7.4 g預混物-2、5.0 g預混物-3及32.4 g正矽酸四乙酯緩慢添加至混合物中。攪拌隔夜之後，將3.0 g OT-75及0.5 g 10%(重量)FC-171之PGME溶液添加至混合物中。所得混合物為具有29.3重量%固體之有機矽氧烷聚合物塗料組合物。所得塗料組合物包含約19.8重量%固體聚氧化乙烯及聚氧化丙烯、約9.8重量%固體烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑，及約6.7重量%固體非反應性陰離子界面活性劑。
以10吋/分鐘拉引速度在塗料組合物中浸漬塗佈經底塗之聚碳酸酯基板。在129℃下熱處理經浸漬塗佈之基板以固化2小時，得到塗層厚度為約10.4 μm之有機矽氧烷塗佈之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約0.2%之濁度。落砂後之濁度測試得到約8.7%之濁度百分比，其得到約8.5%之濁度增加。此經塗佈之基板通過初始防霧測試及呼氣測試。此經塗佈之基板在室溫水浸泡防霧測試期間在約10秒時起霧且沸水浸泡測試之整個持續時間保持透明，持續至少180秒。此塗料亦通過化學物質擦拭測試。
實例4-製備及測試含有具有聚氧化乙烯區段之部分矽烷基化烷氧基矽烷基官能性聚合物且具有陰離子界面活性劑之烷氧基矽烷基官能性鹽的防霧塗料組合物
將11.5 g水添加至15.5 g N1034A中且混合。將13.0 g GPTMS及12.5 g甲基三甲氧基矽烷緩慢添加至混合物中。接著將3.1 g衣康酸添加至混合物中。衣康酸溶解之後，將6.0 g預混物-2、4.0 g預混物-3及2.0 g預混物-4緩慢添加至混合物中。攪拌隔夜之後，將15.6 g PGME、12.0 g正丁醇、0.7 g苯甲基二甲胺、3.2 g OT-75及1.0 g 10%(重量)FC-171之PGME溶液添加至混合物中。所得混合物為具有37重量%固體之有機矽氧烷聚合物塗料組合物。所得塗料組合物包含約14.7重量%固體聚氧化乙烯及聚氧化丙烯、約7.2重量%固體烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑，及約4.9重量%固體非反應性陰離子界面活性劑。
以10吋/分鐘拉引速度在塗料組合物中浸漬塗佈經底塗之聚碳酸酯基板。在129℃下熱處理經浸漬塗佈之基板以固化2小時，得到塗層厚度為約9.4 μm之有機矽氧烷塗佈之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約0.4%之濁度。落砂後之濁度測試得到約10.5%之濁度百分比，其得到約10.1%之濁度增加。鋼絲絨測試使得此經塗佈之基板產生3至5個刮痕。此經塗佈之基板通過初始防霧測試及呼氣測試。此經塗佈之基板在室溫水浸泡防霧測試之整個持續時間保持透明，保持透明至少180秒，且在沸水浸泡測試之整個持續時間保持透明，保持透明至少180秒。此塗料亦通過黏著性測試及化學物質擦拭測試，且作為黏性測試之結果被視為光滑。
實例5-製備及測試比較實例塗料組合物
實例5A
將10.5 g水添加至18.5 g N1034A中且混合。將13.0 g GPTMS及12.5 g甲基三甲氧基矽烷緩慢添加至混合物中。將3.1 g衣康酸添加至混合物中。衣康酸溶解之後，將6.0 g預混物-2及4.0 g預混物-3緩慢添加至混合物中。攪拌隔夜之後，將15.6 g PGME、12.0 g正丁醇、0.7 g苯甲基二甲胺、3.2 g OT-75及1.0 g 10%(重量)FC-171之PGME溶液添加至混合物中。所得混合物為具有37重量%固體之有機矽氧烷聚合物塗料組合物。所得塗料組合物包含約14.7重量%固體聚氧化乙烯及聚氧化丙烯、約7.2重量%固體烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑，及約7.0重量%固體非反應性陰離子界面活性劑。
以10吋/分鐘拉引速度在塗料組合物中浸漬塗佈經底塗之聚碳酸酯基板。在129℃下熱處理經浸漬塗佈之基板以固化2小時，得到塗層厚度為約9.6 μm之有機矽氧烷塗佈之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約0.5%之濁度。落砂後之濁度測試得到約9.5%之濁度，其得到約9.0%之濁度增加。鋼絲絨測試使得此經塗佈之基板產生1個刮痕。此經塗佈之基板通過初始防霧測試及呼氣測試。此經塗佈之基板在室溫水浸泡防霧測試之整個持續時間保持透明，保持透明至少180秒，且在沸水浸泡測試期間在約8秒時起霧。此塗料亦通過黏著性測試及化學物質擦拭測試，且作為黏性測試之結果被視為光滑。
實例4與實例5A之組合物相當，但實例4之組合物包括陰離子界面活性劑之烷氧基矽烷基官能性鹽而實例5A之組合物不包括此界面活性劑。尤其關於沸水浸泡測試，較之由實例5A之組合物固化的塗層，在實例4中添加陰離子界面活性劑之烷氧基矽烷基官能性鹽改良所固化塗層之防霧特性。
實例5B
將11.5 g水添加至25.5 g N1034A中且混合。將13.0 g GPTMS及12.5 g甲基三甲氧基矽烷緩慢添加至混合物中。將3.1 g衣康酸添加至混合物中。衣康酸溶解之後，將6.0 g預混物-2及2.0 g預混物-4緩慢添加至混合物中。攪拌隔夜之後，將15.6 g PGME、12.0 g正丁醇、0.7 g苯甲基二甲胺、3.2 g OT-75及1.0 g 10%(重量)FC-171之PGME溶液添加至混合物中。所得混合物為具有37重量%固體之有機矽氧烷聚合物塗料組合物。所得塗料組合物包含約14.7重量%固體聚氧化乙烯及聚氧化丙烯及約7.0重量%固體非反應性陰離子界面活性劑。
以10吋/分鐘拉引速度在塗料組合物中浸漬塗佈經底塗之聚碳酸酯基板。在129℃下熱處理經浸漬塗佈之基板以固化2小時，得到塗層厚度為約11.0 μm之有機矽氧烷塗佈之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約8.9%之濁度。此經塗佈之基板通過化學物質擦拭測試且根據黏性測試被視為光滑。因為在黏著性測試期間塗料與基板分層，所以此基板上之塗料未通過該測試。
實例5B不包括預混物-3中製備之烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑。如自實例4及5A之相當塗料組合物可見，在未使塗料組合物老化之情況下，實例5B之塗料組合物省略此界面活性劑產生渾濁塗層。
實例5C
將11.5 g水添加至25.5 g N1034A中且混合。將13.0 g GPTMS及12.5 g甲基三甲氧基矽烷緩慢添加至混合物中。將3.1 g衣康酸添加至混合物中。衣康酸溶解之後，將4.0 g預混物-3及2.0 g預混物-4緩慢添加至混合物中。攪拌隔夜之後，將15.6 g PGME、12.0 g正丁醇、0.7 g苯甲基二甲胺、3.2 g OT-75及1.0 g 10%(重量)FC-171之PGME溶液添加至混合物中。所得混合物為具有37重量%固體之有機矽氧烷聚合物塗料組合物。所得塗料組合物包含約7.2重量%固體烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑及約7.0重量%固體非反應性陰離子界面活性劑。
以10吋/分鐘拉引速度在塗料組合物中浸漬塗佈經底塗之聚碳酸酯基板。在129℃下熱處理經浸漬塗佈之基板以固化2小時，得到塗層厚度為約6.3 μm之有機矽氧烷塗佈之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約1.5%之濁度。落砂後之濁度測試得到約8.7%之濁度，其得到約7.2%之濁度增加。鋼絲絨測試使得此經塗佈之基板產生1個刮痕。對於初始防霧測試、呼氣測試、室溫水浸泡防霧測試及沸水浸泡測試各者，當曝露於蒸氣時，此經塗佈之基板立即起霧。此塗料通過化學物質擦拭測試及黏著性測試，且根據黏性測試被視為光滑。
實例6-製備及測試具有實例4之塗料組合物的經底塗之聚碳酸酯基板
將CP-620底塗劑流動塗佈於平坦聚碳酸酯基板上。在室溫下乾燥30分鐘之後，將實例4之塗料組合物流動塗佈於底塗層上。在室溫下乾燥塗料組合物30分鐘之後，在129℃下熱處理經塗佈之基板以固化2小時，產生塗層厚度為約12.8 μm之塗佈有機矽氧烷之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約0.3%之濁度。落砂後之濁度測試得到約9.6%之濁度，其得到約9.3%之濁度增加。此經塗佈之基板通過初始防霧測試及呼氣測試。此經塗佈之基板在室溫水浸泡防霧測試之整個持續時間保持透明，保持透明至少180秒，且在沸水浸泡測試之整個持續時間保持透明，保持透明至少180秒。此塗料亦通過黏著性測試，且根據黏性測試被視為光滑。此塗料通過分別使用異丙醇及甲基乙基酮擦拭之化學物質擦拭測試且亦通過分別使用甲基乙基酮及甲苯之化學物質點滴測試。此實例中所用之塗料組合物在製備後的初始黏度為約22 cp且在製備後約兩個月時的黏度為約36 cp。
實 例7-製備及測試含有具有非反應性界面活性劑陰離子界面活性劑添加劑之比較實例市售有機矽氧烷塗料組合物的經底塗之聚碳酸酯基板
使具有非反應性陰離子界面活性劑添加劑之AF-1140有機矽氧烷塗料組合物老化至少3週。AF-1140塗料組合物包含約7.7重量%固體非反應性陰離子界面活性劑。
將CP-620底塗劑流動塗佈於平坦聚碳酸酯基板上。在室溫下乾燥30分鐘之後，將AF-1140塗料組合物流動塗佈於底塗層上。在室溫下乾燥AF-1140塗料組合物30分鐘之後，在129℃下熱處理經塗佈之基板以固化2小時，產生塗層厚度為約5.2 μm之塗佈有機矽氧烷之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約0.2%之濁度。落砂後之濁度測試得到約7.9%之濁度，其得到約7.7%之濁度增加。此經塗佈之基板通過初始防霧測試及呼氣測試。此經塗佈之基板在室溫水浸泡防霧測試及沸水浸泡測試各者期間在2-3內起霧。此塗料亦通過黏著性測試，且根據黏性測試被視為光滑。此塗料通過分別使用異丙醇及甲基乙基酮擦拭之化學物質擦拭測試且亦通過分別使用甲基乙基酮及甲苯之化學物質點滴測試。此實例中所用之塗料組合物在製備後的初始黏度為約9 cp且在製備後約兩個月時的黏度為約15 cp。
實例8-製備及測試具有比較實例市售反應性二組分防霧聚胺基甲酸酯塗料組合物的經底塗之聚碳酸酯基板
以FSI Coating Technologies,Inc.(Hillsborough,NJ)之市售反應性二組分防霧聚胺基甲酸酯塗料組合物VisgardDual Coating 106-94流動塗佈平坦聚碳酸酯基板。此二組分聚胺基甲酸酯塗料組合物係藉由混合100 g多元醇溶液(部分A)與40 g異氰酸酯溶液(部分B)製備。接著，將18 g第三丁醇及27 g二丙酮醇添加至混合物中。所得混合物為最初具有30重量%固體及約12 cp黏度之聚胺基甲酸酯聚合物塗料組合物。此塗料組合物之黏度在製備後約24小時為約20 cp且在製備後約72小時為約75 cp。在約72小時後此組合物膠凝。
在室溫下乾燥6分鐘之後，在120℃下熱處理經流動塗佈之基板以固化2小時，產生塗層厚度為約12.8 μm之塗佈聚胺基甲酸酯之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約0.5%之濁度。落砂後之濁度測試得到約2.3%之濁度，其得到約1.8%之濁度增加。此經塗佈之基板通過初始防霧測試及呼氣測試。此經塗佈之基板在室溫水浸泡防霧測試之整個持續時間保持透明，保持透明至少180秒，且在沸水浸泡測試之整個持續時間保持透明，保持透明至少180秒。此塗料亦通過黏著性測試，且根據黏性測試被視為黏性。此塗料通過分別使用異丙醇及甲基乙基酮擦拭之化學物質擦拭測試，但未通過分別使用甲基乙基酮及甲苯之化學物質點滴測試。
實例9-製備及測試含有具有聚氧化乙烯區段之部分矽烷基化烷氧基矽烷基官能性聚合物之防霧塗料組合物
將11.5 g水添加至15.5 g N1034A中且混合。將13.0 g GPTMS及16.30 g 1,2-雙(三乙氧基矽烷基)乙烷緩慢添加至混合物中。接著將3.1 g衣康酸添加至混合物中。衣康酸溶解之後，將18.0 g SIH6188及6.0 g預混物-3緩慢添加至混合物中。攪拌隔夜之後，將12.6 g PGME、12.0 g正丁醇、0.7 g苯甲基二甲胺、3.2 g OT-75及1.0 g 10%(重量)FC-171之PGME溶液添加至混合物中。所得混合物為具有39重量%固體之有機矽氧烷聚合物塗料組合物。所得塗料組合物包含約16.8重量%固體聚氧化乙烯及聚氧化丙烯及約10.3重量%固體烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑。
以10吋/分鐘拉引速度在塗料組合物中浸漬塗佈經底塗之聚碳酸酯基板。在129℃下熱處理經浸漬塗佈之基板以固化2小時，得到塗層厚度為約12.5 μm之有機矽氧烷塗佈之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約0.2%之濁度。落砂後之濁度測試得到約9.0%之濁度百分比，其得到約8.8%之濁度增加。鋼絲絨測試使得此經塗佈之基板產生3至5個刮痕。此經塗佈之基板通過初始防霧測試及呼氣測試。此經塗佈之基板在室溫水浸泡防霧測試之整個持續時間保持透明，保持透明10秒。塗料亦通過黏著性測試。此塗料通過分別使用異丙醇及甲基乙基酮擦拭之化學物質擦拭測試且亦通過分別使用甲基乙基酮及甲苯之化學物質點滴測試。
實例10-製備及測試未經底塗之聚碳酸酯基板上之含有具有聚氧化乙烯區段之部分矽烷基化烷氧基矽烷基官能性聚合物且具有封端異氰酸酯的防霧塗料組合物
添加2 g BL3175A及2 g二丙酮醇且混合至100 g實例9之有機矽氧烷聚合物塗料組合物中。所得有機矽氧烷聚合物塗料組合物具有38.9重量%固體且包含約16.1重量%固體聚氧化乙烯及聚氧化丙烯、約13.0重量%固體烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑，及約3.7重量%固體封端異氰酸酯。
以10吋/分鐘拉引速度在塗料組合物中浸漬塗佈未經底塗之聚碳酸酯基板。在129℃下熱處理經浸漬塗佈之基板以固化2小時，得到塗層厚度為約10.0 μm之有機矽氧烷塗佈之聚碳酸酯基板。根據對經塗佈之基板的初始濁度測試的初始濁度得到約0.2%之濁度。落砂後之濁度測試得到約8.0%之濁度百分比，其得到約7.8%之濁度增加。鋼絲絨測試使得此經塗佈之基板產生7-10個刮痕。此經塗佈之基板通過初始防霧測試及呼氣測試。此經塗佈之基板在室溫水浸泡防霧測試之整個持續時間保持透明，保持透明8秒。塗料亦通過黏著性測試。此塗料通過分別使用異丙醇及甲基乙基酮擦拭之化學物質擦拭測試且亦通過分別使用甲基乙基酮及甲苯之化學物質點滴測試。
實例11-製備及測試具有實例9之塗料組合物的未經底塗之聚碳酸酯基板
以10吋/分鐘拉引速度在實例9之塗料組合物中浸漬塗佈未經底塗之聚碳酸酯基板。在129℃下熱處理經浸漬塗佈之基板以固化2小時，得到塗層厚度為約11.0 μm之有機矽氧烷塗佈之聚碳酸酯基板。因為在測試期間塗料在交叉影線處容易分層，所以塗料未通過黏著性測試。
實例9與實例10之塗料組合物相當，但實例9之塗料組合物不包括封端異氰酸酯添加劑而實例10之組合物包括封端異氰酸酯添加劑。如此實例中所示，添加封端異氰酸酯使得對未經底塗之基板的黏著性改良。
應瞭解，可在不偏離本發明之範疇的情況下進行各種改變，不將其視為限於說明書中所述之內容。

Claims (20)

  1. 一種塗料組合物，其當固化時提供透明、耐磨性、抗化學物質性、低黏性且可水洗的防霧塗層，其包含：水性-有機溶劑混合物，其包含：非反應性陰離子界面活性劑；羧酸官能化合物；及以下各者之水解產物與部分縮合物之混合物：環氧基官能性烷氧基矽烷，四官能烷氧基矽烷、甲基三烷氧基矽烷及其組合中之至少一者，具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物，及烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑。
  2. 如請求項1之組合物，其中該羧酸官能化合物包含多官能羧酸。
  3. 如請求項1之組合物，其中該非反應性陰離子界面活性劑包含磺基丁二酸鈉二辛酯。
  4. 如請求項1之組合物，其中具有聚氧化乙烯區段之該烷氧基矽烷基官能性聚合物包含選自由以下組成之群的聚合物：(a)[羥基(聚乙烯氧基)丙基]三烷氧基矽烷、(b)雙(3-三烷氧基矽烷基丙基)聚氧化乙烯，及(c)異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷與具有聚氧化乙烯區段之多元醇聚合物的反應產物。
  5. 如請求項4之組合物，其中該多元醇聚合物係選自由以 下組成之群：具有聚氧化乙烯區段之二醇聚合物、具有聚氧化乙烯區段之三醇聚合物，及其組合，且其中該等反應產物係在莫耳比介於約1：3至約1：1之範圍內的該異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷之異氰酸酯基-烷基官能基與該多元醇聚合物之羥基官能基存在下形成。
  6. 如請求項1之組合物，其中該非反應性陰離子界面活性劑構成介於大於0重量%至約20重量%固體之範圍的量，且其中該烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑構成介於大於0重量%至約50重量%固體之範圍的量。
  7. 如請求項1之組合物，其中該烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑包含選自由以下組成之群的化合物：(a)氯化N-三烷氧基矽烷基烷基-N,N,N-三烷基銨、(b)溴化N-三烷氧基矽烷基烷基-N,N,N-三烷基銨、(c)乙酸N-三烷氧基矽烷基烷基-N,N,N-三烷基銨，及(d)異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷與具有兩個親水性異氰酸酯反應性官能基及具有至少約18個碳原子之疏水性烴鏈的四級銨界面活性劑的反應產物，其中該兩個親水性異氰酸酯反應性官能基包含羥乙基官能基且該疏水性烴鏈包含硬脂醯胺或硬脂醯胺丙基官能基。
  8. 如請求項1之組合物，其中該水性-有機溶劑混合物進一步包含膠態二氧化矽或選自由以下組成之群的化合物之水解產物及部分縮合物中之至少一者：陰離子界面活性劑之烷氧基矽烷基官能性鹽、雙三烷氧基矽烷基官能性 乙烷，及其組合。
  9. 如請求項8之組合物，其中陰離子界面活性劑之該烷氧基矽烷基官能性鹽包含異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷與陰離子界面活性劑之異氰酸酯反應性官能性鹽的反應產物。
  10. 如請求項1之組合物，其中該塗料組合物進一步包含封端異氰酸酯。
  11. 一種物品，其包含以塗料組合物塗佈之透明基板，該塗料組合物當塗覆於該基板且固化時提供透明、耐磨性、抗化學物質性、低黏性且可水洗的防霧塗層，該塗料組合物包含：水性-有機溶劑混合物，其包含：非反應性陰離子界面活性劑；羧酸官能化合物；及以下各者之水解產物與部分縮合物之混合物：環氧基官能性烷氧基矽烷，四官能烷氧基矽烷、甲基三烷氧基矽烷及其組合中之至少一者，具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物，及烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑。
  12. 如請求項11之物品，其中該羧酸官能化合物包含多官能羧酸。
  13. 如請求項11之物品，其中該非反應性陰離子界面活性劑 包含磺基丁二酸鈉二辛酯。
  14. 如請求項11之物品，其中具有聚氧化乙烯區段之該烷氧基矽烷基官能性聚合物包含選自由以下組成之群的聚合物：(a)[羥基(聚乙烯氧基)丙基]三烷氧基矽烷、(b)雙(3-三烷氧基矽烷基丙基)聚氧化乙烯，及(c)異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷與具有聚氧化乙烯區段之多元醇聚合物的反應產物。
  15. 如請求項11之物品，其中該烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑包含選自由以下組成之群的化合物：(a)氯化N-三烷氧基矽烷基烷基-N,N,N-三烷基銨、(b)溴化N-三烷氧基矽烷基烷基-N,N,N-三烷基銨、(c)乙酸N-三烷氧基矽烷基烷基-N,N,N-三烷基銨，及(d)異氰酸酯基-烷基官能性烷氧基矽烷與具有兩個親水性異氰酸酯反應性官能基及具有至少約18個碳原子之疏水性烴鏈的四級銨界面活性劑的反應產物，其中該兩個親水性異氰酸酯反應性官能基包含羥乙基官能基且該疏水性烴鏈包含硬脂醯胺或硬脂醯胺丙基官能基。
  16. 如請求項11之物品，其中該水性-有機溶劑混合物進一步包含膠態二氧化矽或選自由以下組成之群的化合物之水解產物及部分縮合物中之至少一者：陰離子界面活性劑之烷氧基矽烷基官能性鹽、雙三烷氧基矽烷基官能性乙烷，及其組合。
  17. 如請求項11之物品，其中該塗料組合物進一步包含封端異氰酸酯。
  18. 如請求項11之物品，其中該物品進一步包含安置於該基板與該塗料組合物之間的底塗層。
  19. 一種以穩定塗料組合物塗佈透明基板之方法，該穩定塗料組合物當固化時提供透明、耐磨性、抗化學物質性、低黏性且可水洗的防霧塗層，該方法包含：將塗料組合物塗覆於透明基板之至少一個表面，其中該塗料組合物包含水性-有機溶劑混合物，其包含：非反應性陰離子界面活性劑、羧酸官能化合物，及以下各者之水解產物與部分縮合物之混合物：環氧基官能性烷氧基矽烷，四官能烷氧基矽烷、甲基三烷氧基矽烷及其組合中之至少一者，具有聚氧化乙烯區段之烷氧基矽烷基官能性聚合物，及烷氧基矽烷基官能性陽離子界面活性劑；及使該基板之該至少一個表面上之該塗料組合物固化。
  20. 如請求項19之方法，其進一步包含將底塗劑塗覆於該基板之該至少一個表面，及風乾或至少部分固化該底塗劑，隨後將該塗料組合物塗覆於該底塗劑。
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