用于預(yù)防和/或去除水垢和/或肥皂殘渣的涂料組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可用于預(yù)防和/或去除水垢和/或肥皂殘渣的涂料組合物。更具體地， 本發(fā)明涉及包含酸化二氧化硅納米顆粒和磺化聚合物的涂料組合物。本發(fā)明還涉及用于預(yù) 防和/或去除基底表面水垢和/或肥皂殘渣的方法。本發(fā)明另外涉及這種涂料組合物用于 預(yù)防和/或去除基底表面水垢和/或肥皂殘渣的用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 人們已付出許多努力去開發(fā)可施加至基底以提供具有所需性質(zhì)的有益保護層的 組合物，所需性質(zhì)諸如易于清潔、防污漬、持久性能、硬水污漬沉積抑制等中的一種或多種。 針對此類應(yīng)用所開發(fā)的許多組合物包含諸如揮發(fā)性有機溶劑的材料，其可呈現(xiàn)環(huán)境問題和 /或涉及復(fù)雜的應(yīng)用工藝。此外，與不足的儲存期限相關(guān)的問題持續(xù)困擾著這些組合物的產(chǎn) 品開發(fā)人員。因此，對于許多消費者產(chǎn)品，屬性平衡通常在理想的性能屬性、材料的環(huán)境友 好性、儲存期限和相對不熟練的使用者的使用容易程度之間達成。
[0003] 為了對硬質(zhì)表面提供水垢和/或肥皂殘渣沉積抑制的具體目的，現(xiàn)有技術(shù)提供 了各種含水酸性硬質(zhì)表面清潔組合物，該含水酸性硬質(zhì)表面清潔組合物被要求提供對水 垢和/或肥皂殘渣的清潔性能的有益效應(yīng)。此類含水酸性硬質(zhì)表面清潔組合物的例子例 如在 US-Al-2011/0061689、US-Al-2009/0260659、EP-Al-2 075 325、EP-Al-2 336 282 或 US-A1-2007/0105737 中描述。
[0004] 包含二氧化硅納米顆粒并且被要求提供包括肥皂殘渣去除有益效果的各種有 益效應(yīng)給處理的基底的含水涂料組合物在本領(lǐng)域中是已知的。示例性組合物例如在 WO 2010/114698 AU WO 2009/140482 AU WO 2007/068939 AU WO 2010/114700 AU WO 2010/114698 A1 中描述。
[0005] 包含官能化二氧化硅納米顆粒的涂料組合物已經(jīng)另外示出以提供具體有益效果， 諸如例如易于清潔或防霧的有益效果，如在WO 2009/085680 Al、US-A1-2010/0092765和 WO 2011/002838 A1 中所公開的。
[0006] 在沒有競爭與在本領(lǐng)域中公開的組合物和涂料相關(guān)聯(lián)的技術(shù)優(yōu)點的情況下，對于 預(yù)防和/或去除基底特別是硅質(zhì)基底的表面水垢和/或肥皂殘渣的改善方法，并且對于具 有關(guān)于水垢和/或肥皂殘渣形成的預(yù)防和/或去除、耐久性、耐磨性和持久保護有益效果的 改善性能的涂料和涂覆制品，仍存在需求。
[0007] 本發(fā)明的涂料、涂覆制品和方法的其它優(yōu)點將從以下描述中顯而易見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)一個方面，本發(fā)明涉及用于預(yù)防和/或去除基底表面水垢和/或肥皂殘渣的 方法，其中該方法包括以下步驟：
[0009] a)用包含酸化二氧化硅納米顆粒的涂料組合物接觸基底，其中二氧化硅納米顆粒 的表面用有機磺酸根官能團來官能化；以及
[0010]b)允許干燥所述涂料組合物，以便提供二氧化硅納米顆粒涂層到基底上。
[0011] 根據(jù)另一個方面，本發(fā)明涉及用于預(yù)防和/或去除基底表面水垢和/或肥皂殘渣 的方法，其中該方法包括以下步驟：
[0012] a)用包含酸化二氧化硅納米顆粒和磺化聚合物的涂料組合物接觸基底；以及
[0013] b)允許干燥所述涂料組合物，以便提供二氧化硅納米顆粒涂層到基底上。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了適用于預(yù)防和/或去除基底表面水垢和/或肥 皂殘渣的涂料組合物，所述涂料組合物包含：
[0015] a)含水連續(xù)液相；
[0016] b)在所述含水連續(xù)液相中分散的酸化二氧化硅納米顆粒；
[0017] C)磺化聚合物，條件是如果磺化聚合物是聚丙烯酸-共-2-甲基-2[(1-氧 代-2-丙烯基）氨基]-1-丙磺酸鈉鹽，則磺化聚合物與二氧化硅納米顆粒的重量比不同于 10:90;以及
[0018] d)任選地，親水性聚合物。
[0019] 在另一方面，本發(fā)明涉及涂覆制品，所述涂覆制品包含基底和在基底上的如上所 述的涂料組合物。
[0020] 根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及如上所述的涂料組合物用于預(yù)防和/或去除基底表面 水垢和/或肥皂殘渣的用途。
【具體實施方式】
[0021] 根據(jù)一個方面，本發(fā)明涉及用于預(yù)防和/或去除基底表面水垢和/或肥皂殘渣的 方法，其中該方法包括以下步驟：
[0022] a)用包含酸化二氧化硅納米顆粒的涂料組合物接觸所述基底，其中二氧化硅納米 顆粒的表面用有機磺酸根官能團來官能化；以及
[0023] b)允許干燥所述涂料組合物，以便提供（燒結(jié)的）二氧化硅納米顆粒涂層到所述 基底上。
[0024] 在本發(fā)明的上下文中，表達"用有機磺酸根官能團將二氧化硅納米顆粒的表面官 能化"是指緊鄰二氧化硅納米顆粒表面提供有有機磺酸根官能團。通常，緊鄰二氧化硅納米 顆粒表面可通過化學機制，諸如例如在有機磺酸根官能團和二氧化娃納米顆粒表面之間的 共價鍵、分子間的吸引相互作用或化學吸附來提供有有機磺酸根官能團。
[0025] 在本發(fā)明的上下文中，已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，如上所述（燒結(jié)的）二氧化硅納米顆 粒涂層在施加到各種基底上時提供意料不到的水垢和/或肥皂殘渣預(yù)防和/或去除有益效 果。
[0026] 不受理論的束縛，據(jù)信這是由于利用有機磺酸根官能團使二氧化硅納米顆粒的表 面官能化，其賦予經(jīng)處理表面對肥皂殘渣和其它有機污染物具有高排斥性，連同對硬水污 漬諸如水垢的非常低的粘附力。仍不受理論的束縛，據(jù)信提供在涂覆基底上的二氧化硅納 米顆粒涂層的連續(xù)和無機性質(zhì)，并且具體地，連續(xù)燒結(jié)粘合的二氧化硅納米顆?；蚨趸?硅納米顆粒團聚體的連續(xù)無機網(wǎng)絡(luò)的涉及參與提供優(yōu)異的對肥皂殘渣和其它礦物污漬諸 如水垢的排斥性。不受理論的束縛，還據(jù)信如上所述的（燒結(jié)的）二氧化硅納米顆粒涂層 的孔隙率特性通過弱相互作用（或絡(luò)合物形成）參與捕獲/清除水垢，由于二氧化硅納米 顆粒涂層的表面的高度親水性質(zhì)，水垢容易沖洗掉。
[0027]在本發(fā)明的上下文中，表達"燒結(jié)的二氧化硅納米顆粒涂層"或"包含燒結(jié)的二氧 化硅納米顆粒的二氧化硅納米顆粒涂層"是指在包含酸化二氧化硅納米顆粒的所述涂料組 合物已經(jīng)受適當?shù)母稍锊襟E之后，從包含酸化二氧化硅納米顆粒的涂料組合物獲得的二氧 化娃納米顆粒涂層。
[0028] 不受理論的束縛，據(jù)信，本文所述包含燒結(jié)的二氧化硅納米顆粒的二氧化硅納米 顆粒涂層包含連接在一起的二氧化硅納米顆粒的聚集體或凝聚體，從而形成多孔三維網(wǎng) 絡(luò)。術(shù)語"多孔的"是指當顆粒形成連續(xù)涂層時在所產(chǎn)生的二氧化硅納米顆粒之間存在空 隙。
[0029] 納米粒子
[0030] 用于根據(jù)本發(fā)明的預(yù)防和/或去除表面的水垢和/或肥皂殘渣的方法中使用的合 適二氧化硅納米顆粒、溶液或分散體及其制造方法在WO 2011/002838 A1中完全描述，其內(nèi) 容以引用方式并入此文。通常在本領(lǐng)域中已知的包含在涂料組合物（例如分散體）中的任 何（酸化）納米顆?？稍诟鶕?jù)本發(fā)明的方法中使用。
[0031] 用于在本發(fā)明中使用的表面改性或沒有表面改性的二氧化硅納米顆粒優(yōu)選地包 括納米尺寸的顆粒。術(shù)語"納米尺寸的"是指通過通常不大于100納米（nm)并且優(yōu)選地不 大于60nm(如果有的話，在表面改性即官能化之前）的納米范圍中的平均粒度（即顆粒最 大尺寸的平均值，或用于球形顆粒的平均粒徑）來表征的顆粒。更優(yōu)選地，平均粒度不大于 45nm(如果有的話，在表面改性之前），甚至更優(yōu)選地不大于20nm(如果有的話，在表面改性 之前），甚至更優(yōu)選地不大于l〇nm(如果有的話，在表面改性之前），并且甚至更優(yōu)選地不大 于5nm(如果有的話，在表面改性之前）。優(yōu)選地，在表面改性之前，二氧化硅納米顆粒的平 均粒度是至少lnm，更優(yōu)選地至少2nm，甚至更優(yōu)選地至少3nm，并且甚至更優(yōu)選地至少4nm， 并且甚至更優(yōu)選地至少5nm。特別優(yōu)選的粒度是4nm至6nm。
[0032] 可以使用透射電子顯微鏡測量二氧化硅納米顆粒的平均粒度。在本發(fā)明的實踐 中，可以采用任何適當?shù)募夹g(shù)確定粒度。優(yōu)選地，粒度指的是數(shù)均粒度，并且利用使用了透 射電子顯微鏡或掃描電子顯微鏡的儀器進行測量。測量粒度的另一種方法是測量重均粒度 的動態(tài)光散射法。發(fā)現(xiàn)適宜的此類儀器的一個例子為購自加利福尼亞州富勒頓的貝克曼庫 爾特有限公司（Beckman Coulter Inc. (Fullerton，CA))的N4 PLUS亞微米粒子分析儀。
[0033] 另外優(yōu)選的是，二氧化硅納米顆粒在尺寸上相對均一。均一尺寸的納米顆粒一般 提供更可再現(xiàn)的結(jié)果。優(yōu)選地，在納米顆粒尺寸上的波動小于平均粒度的25%。另選地，二 氧化硅納米顆粒可具有符合上述平均粒度的任何粒度分布。例如，粒度分布可為單峰、雙峰 或多峰。
[0034] 用于本文的二氧化硅納米顆粒（在官能化之前）優(yōu)選可水分散，以減少并且優(yōu)選 防止在含水環(huán)境中顆粒的過量附聚和沉淀。二氧化硅納米顆粒聚集可導(dǎo)致不可取的沉淀、 膠凝或在粘度上的急劇增加；然而，只要團聚體（即團聚顆粒）的平均尺寸不大于60nm，當 二氧化硅納米顆粒處于含水環(huán)境中時，少量的附聚可被接受。因此，二氧化硅納米顆粒在本 文中優(yōu)選稱為膠態(tài)納米顆粒，因為它們可以是單獨的顆?；蛩鼈兊男F聚體。用于本文的 二氧化硅納米顆粒為亞微米尺寸的二氧化硅納米顆粒在水性或水/有機溶劑混合物中的 分散體?？墒褂猛干潆娮语@微鏡確定平均粒度。
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