專利名稱：硅烷涂布材料以及生產(chǎn)硅烷涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅烷涂布材料以及生產(chǎn)硅烷涂層的方法。
技術(shù)背景
由硅樹(shù)脂生產(chǎn)的硅烷涂層是已知的。為此，預(yù)縮合結(jié)構(gòu)分子，例如二甲基硅氧烷或其他有機(jī)改性的同系物，直到有高分子量的樹(shù)脂存在。隨后可以將這些通過(guò)常規(guī)的市購(gòu)引發(fā)劑固化。應(yīng)用該系統(tǒng)作為涂層、建筑物保護(hù)劑、密封劑等。
為了使這些系統(tǒng)保持在可涂布狀態(tài)并為了不發(fā)生膠凝，通常使用帶有兩條有機(jī)改性的側(cè)鏈的硅烷。
這些涂層系統(tǒng)具有高耐熱性，但是通常僅顯示中等的耐磨性。
將可三重或四重交聯(lián)硅烷通過(guò)溶膠-凝膠法成為可處理形式。在該方法中，將硅烷，例如四乙氧基硅烷(TEOS)或甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)，也可以是有機(jī)改性的硅烷，例如縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷(GPTES、Glyeo)或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 (MPTS)等在催化劑存在下用水水解和預(yù)縮合。這形成可涂布溶膠，其可涂覆于表面在施涂并固化后作為涂層。
由此得到額外的有機(jī)網(wǎng)絡(luò)并且該涂層通常耐劃傷以及高度交聯(lián)和具有耐化學(xué)性。
然而，在合成過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生低分子量醇，例如甲醇和乙醇，其具有低閃點(diǎn)并難以除去。這些可以通過(guò)如DE19816136A1中所述除去，或如DE10063519A1中所述經(jīng)由相分離分離。另一個(gè)問(wèn)題是由縮合反應(yīng)不可控地進(jìn)行導(dǎo)致的有限的適用期。發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種根據(jù)前文所述的硅烷涂層的生產(chǎn)方法，其中上述的缺點(diǎn)得以克服。
根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)一種生產(chǎn)硅烷涂層的方法來(lái)完成，該方法中用反應(yīng)物摻混一種或多種未預(yù)縮合或僅略微預(yù)縮合的硅烷，隨后將由此形成的涂布材料施涂至基底上并固化。
表現(xiàn)出令人驚奇的是，經(jīng)過(guò)該較高分子量的和至多略微預(yù)交聯(lián)的硅烷與合適反應(yīng)物的反應(yīng)，可以制得一種新的涂布材料。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，經(jīng)由溶膠-凝膠法處理硅烷，其中是從經(jīng)預(yù)縮合的物質(zhì)出發(fā)。根據(jù)本發(fā)明的方法(其中預(yù)縮合反應(yīng)被很大程度地或完全地避免)相反則是有利的，其在適用期方面不再受限制，此外，還得到更好的涂布材料性能，尤其是高耐劃傷性。
根據(jù)本發(fā)明，硅烷的分子量應(yīng)當(dāng)大于200，尤其是大于300，優(yōu)選大于500并且最優(yōu)選大于1，000。
重要的是，硅烷的摩爾質(zhì)量很高，使得反應(yīng)可以在表面開(kāi)始而不蒸去未縮合的硅烷。
本發(fā)明范疇內(nèi)包括的硅烷在有機(jī)側(cè)鏈中具有適于形成氫橋鍵的極性化基團(tuán)。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，硅烷的蒸氣壓為在20°C下低于2，優(yōu)選低于1并且最優(yōu)選低于 0.5hPa。
因此，在固化之前，將硅烷和同系或非同系的硅烷或者和有機(jī)單體、低聚物或聚合物進(jìn)行有機(jī)交聯(lián)反應(yīng)是合乎目的的。
對(duì)此應(yīng)當(dāng)理解為兩個(gè)硅烷或者硅烷和有機(jī)分子間通過(guò)有機(jī)官能團(tuán)的有機(jī)交聯(lián)，由此生成較高分子量的硅烷。
例如，硅烷可以是經(jīng)與二元醇或多元醇預(yù)交聯(lián)的異氰基硅烷。
在上下文中優(yōu)選，有機(jī)分子量大于無(wú)機(jī)分子量。
作為硅烷，尤其要考慮下述硅烷3-氨基丙基三乙氧基硅烷、氨基乙基胺丙基三甲氧基硅烷、氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、氨基乙基氨基丙基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N- (2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N- (2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N- (2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-環(huán)己基-3-氨基丙基-三甲氧基硅烷、芐基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基芐基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基甲基硅烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基甲氧基甲基硅烷、乙烯基三O-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、叔丁基三甲氧基硅烷、異丁基三乙氧基硅烷、氯丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、巰基丙基-三甲氧基硅烷、雙-三乙氧基甲硅烷基丙基二硫化硅烷、雙-三乙氧基甲硅烷基-丙基二硫化硅烷、雙-三乙氧基甲硅烷基丙基四硫化硅烷、四乙氧基硅烷、N-環(huán)己基氨基甲基甲基二乙氧基硅烷、N-環(huán)己基氨基甲基三乙氧基硅烷、N-苯基氨基甲基三甲氧基硅烷、(甲基丙烯酰氧基甲基)甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷、(甲基丙烯酰氧基甲基)甲基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙酰氧基硅烷、(異氰酸根合甲基)甲基二甲氧基硅烷、3-異氰酸根合丙基三甲氧基硅烷、3-三甲氧基甲硅烷基甲基-0-甲基氨基甲酸酯、N-二甲氧基-(甲基)甲硅烷基甲基-0-甲基氨基甲酸酯、3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基琥珀酸酐、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、異辛基三甲氧基硅烷、異辛基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、(十八烷基)甲基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、(環(huán)己基)甲基二甲氧基硅烷、二環(huán)戊基二甲氧基硅烷和硅酸四乙酯。
本發(fā)明范疇中，水含量最大值是5%，優(yōu)選最大并且最優(yōu)選反應(yīng)在沒(méi)有水存在下進(jìn)行。
空氣濕度通常不干擾反應(yīng)。
此外，根據(jù)本構(gòu)思，所述硅烷最大有5 %，優(yōu)選最大有1 %經(jīng)預(yù)交聯(lián)并且最優(yōu)選是非無(wú)機(jī)預(yù)交聯(lián)的。
同樣是本發(fā)明部分的是，作為反應(yīng)物使用最多到20%，優(yōu)選0. 5至50重量百分比的路易斯酸或路易斯堿，特別以過(guò)渡金屬絡(luò)合物，過(guò)渡金屬鹽或過(guò)渡金屬顆粒、優(yōu)選微米顆粒(Mikropartikel)或納米顆粒的形式使用。
在該上下文中，過(guò)渡金屬絡(luò)合物、過(guò)渡金屬鹽或過(guò)渡金屬顆粒應(yīng)當(dāng)優(yōu)選是鈦、鋁、 錫或鋯的絡(luò)合物。
同時(shí)可以提供，將顆粒尤其是微米顆粒、亞微米顆?；蚣{米顆粒作為填料加入。
本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)在于加入溶劑，尤其是醇、醋酸酯、醚或反應(yīng)稀釋劑。
本發(fā)明范疇內(nèi)同樣還包括加入去光劑、交聯(lián)分散劑、消泡劑、蠟、殺生物劑、防腐劑或有色顏料。
本發(fā)明的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)在于，向基底上濕化學(xué)涂覆涂布材料，特別通過(guò)噴霧、浸漬、 流涂(Fluten)、輥涂、涂抹或通過(guò)真空蒸發(fā)進(jìn)行所述涂覆。
根據(jù)本發(fā)明，基底由金屬、塑料，陶瓷，漆，紡織品，天然物質(zhì)，例如木材或皮革、玻璃、礦物質(zhì)或復(fù)合材料構(gòu)成。
此外，本發(fā)明包括，涂布材料涂覆后在室溫至1，200°C，優(yōu)選室溫至250°C下固化， 其中所述固化優(yōu)選以熱、用微波輻射或UV輻射完成。
根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的硅烷涂層同樣包括在本發(fā)明中。
此外，耐劃傷、抗腐蝕、易清洗、抗指印、防反射、抗起霧、起皮防護(hù)、擴(kuò)散屏障、輻射保護(hù)的涂層或作為自潔、抗菌、抗微生物、摩擦特性或親水的涂層也是本發(fā)明的部分。
具體實(shí)施方式
下述實(shí)施例提供本發(fā)明有關(guān)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
實(shí)施例1
將11. 8克己二醇和49. 5克ICTES(異氰酸根合丙基三乙氧基硅烷)攪拌加熱至 50°C并摻混入0. 1克二月桂酸二丁基錫。50°C下進(jìn)一步攪拌30分鐘，接著冷卻至室溫。
將5克加合物(Addukt)(見(jiàn)上文)溶于10克1-甲氧基_2_丙醇中并摻混入0. 2 克乙酰丙酮鋁。
涂覆(例如流涂)到聚碳酸酯板上后，于120°C下在通風(fēng)爐中固化50分鐘。
所得的涂層顯示出色的耐劃傷性。
實(shí)施例2
將30. 0克Desmophen 1145和4. 3克ICTES (異氰酸根合丙基三乙氧基硅烷)攪拌加熱至50°C并摻混入0. 15克二月桂酸二丁基錫。50°C下進(jìn)一步攪拌1小時(shí)接著冷卻至室溫。
將10克反應(yīng)產(chǎn)物(見(jiàn)上文)溶于8克1-甲氧基-2-丙醇中并摻混入0. 1克乙酰丙酮鋁。
利用噴霧施涂將所得的涂布溶液涂層在鐵片上并于150°C下在通風(fēng)爐中固化60 分鐘。
涂層顯示高耐劃傷性和高耐腐蝕性。
實(shí)施例3
45°C下將22. 1克氨基丙基三乙氧基硅烷和27. 8克縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷攪拌并在該溫度下置留45分鐘。
將10克反應(yīng)混合物溶于12克異丙醇中并摻混入0. 3克乙酰丙酮。
在流涂到鋁片上后，將涂層于120°C下在通風(fēng)爐中固化20分鐘。
涂層顯示高耐劃傷性和高耐腐蝕性。
實(shí)施例4
將對(duì).8克3-甲氧基丙基三乙氧基硅烷溶于12克1-甲氧基-2-丙醇中并摻混入2. 5克Ebecryl 1259和2. 0克DesmodurN 3300并在40°C下回火2小時(shí)。隨后向該混合物摻混入0. 24克乙酰丙酮鋯。將該混合物通過(guò)流涂涂覆至PMMA板上并用Hg中壓燈 (Hg-Mitteldrucklampe)以大約2. 5J/cm2照射，隨后在80°C下回火2小時(shí)。
涂層顯示高的耐劃傷性和耐磨性或?qū)λ岷蛪A的耐化學(xué)性。
權(quán)利要求
1.生產(chǎn)硅烷涂層的方法，其特征是用反應(yīng)物摻混一種或多種未預(yù)縮合或僅略微預(yù)縮合的硅烷，隨后將由此形成的涂布材料施涂至基底上并固化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述硅烷的分子量大于200，尤其是大于300， 優(yōu)選大于500并且最優(yōu)選大于1，000。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述硅烷在有機(jī)側(cè)鏈中具有適于形成氫橋鍵的極性化基團(tuán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述硅烷的蒸氣壓為在20°C下低于2，優(yōu)選低于1并且最優(yōu)選低于0. 5hl^。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在固化之前，將所述硅烷與同系或非同系的硅烷或者與有機(jī)單體、低聚物或聚合物進(jìn)行有機(jī)交聯(lián)反應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征是有機(jī)分子量大于無(wú)機(jī)分子量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是水含量最大值是5%，優(yōu)選最大值是并且最優(yōu)選反應(yīng)在沒(méi)有水存在下進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述硅烷有最大5%，優(yōu)選最大經(jīng)預(yù)交聯(lián)并且最優(yōu)選沒(méi)有經(jīng)無(wú)機(jī)預(yù)交聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是作為反應(yīng)物使用最多到20%，優(yōu)選0.5至50 重量百分比的路易斯酸或路易斯堿，尤其以過(guò)渡金屬絡(luò)合物，過(guò)渡金屬鹽或過(guò)渡金屬顆粒、 優(yōu)選微米顆?；蚣{米顆粒的形式使用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征是所述過(guò)渡金屬絡(luò)合物、過(guò)渡金屬鹽或過(guò)渡金屬顆粒是鈦、鋁、錫或鋯的絡(luò)合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是作為填料加入顆粒，尤其是微米顆粒、亞微米顆?；蚣{米顆粒。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是加入溶劑，尤其是醇、醋酸酯、醚或反應(yīng)稀釋劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是加入去光劑、交聯(lián)分散劑、消泡劑、蠟、殺生物劑、防腐劑或有色顏料。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是向基底上濕化學(xué)涂覆涂布材料，特別通過(guò)噴霧、浸漬、流涂、輥涂、涂抹、壓涂、離心涂布、刮涂或通過(guò)真空蒸發(fā)進(jìn)行所述涂覆。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是所述基底由金屬、塑料，陶瓷，漆，織物，紡織品，天然物質(zhì)，例如木材或皮革，玻璃，礦物質(zhì)或復(fù)合材料構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是涂布材料涂覆后在室溫至1，20(TC，優(yōu)選室溫至250°C的溫度下固化，其中所述固化優(yōu)選以熱、用微波輻射或UV輻射來(lái)進(jìn)行。
17.通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1-16所述的方法生產(chǎn)的硅烷涂層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的涂層作為耐劃傷、抗腐蝕、易清洗、抗指印、防反射、抗起霧、起皮防護(hù)、擴(kuò)散屏障、輻射保護(hù)的涂層或作為自潔、抗菌、抗微生物、摩擦特性或親水的涂層的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及硅烷涂布材料以及生產(chǎn)硅烷涂層的方法。為提供根據(jù)前文所述的避免上述缺陷的硅烷涂布材料，根據(jù)本發(fā)明推薦一種生產(chǎn)硅烷涂層的方法，其中用反應(yīng)物摻混一種或多種未預(yù)縮合或僅略微預(yù)縮合的硅烷，隨后將由此得到的涂布材料施涂至基底上并固化。表現(xiàn)出令人驚奇的是，經(jīng)過(guò)該較高分子量和僅略微預(yù)交聯(lián)的硅烷和合適反應(yīng)物的反應(yīng)，可以制得一種新的涂布材料。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的狀況，通過(guò)溶膠-凝膠法處理硅烷，其中是從經(jīng)預(yù)縮合的物質(zhì)出發(fā)。根據(jù)本發(fā)明的方法則相反，在不存在適用期限制方面是有利的，此外，還得到更好的涂布材料性能，尤其是高耐劃傷性。
文檔編號(hào)C09D5/14GK102533103SQ201110445200
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2007年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月18日
發(fā)明者C·瑟恩, G·施里克, N·拉耶, S·賽皮爾 申請(qǐng)人:納米X有限公司