[发明专利]超疏水涂层

说明书

本发明涉及聚合物-粒子混合物、其制备及其用途。

赋予表面以自清洁或防污性能的超疏水涂层是一个广泛研究的主 题且具有高经济价值。水不可润湿的表面与降低的沾污和降低的清洁， 降低的藻类、菌类或微生物的定植，更有吸引力的视觉外观以及可见 的减少的维护成本相关。因此这种表面具有比常规的，至少部分可润 湿的表面更好的功能和更长的使用寿命。

难以润湿的表面，即超疏水表面，是已知的。在自然界，超疏水 表面常见于植物叶子，最著名的是荷花，但也公知卷心菜和旱金莲在 其叶子上具有这种表面。这些表面的原理描述于EP 772514，其权利要 求为一种表面结构包括突起和凹陷的自清洁表面，所述突起大小为5 至100微米并相距5至200微米。所述突起由疏水材料构成。然而EP 772514没有要求这些突起和凹陷的任何亚结构化。本领域技术人员现 在已知超疏水作用要求突起和凹陷在微米区域中的结构化，也要求单 个突起和凹陷的纳米结构化。

人工制备这种表面通常有两种方法：

第一种方法涉及在先光滑表面的随后的结构化。使用源自塑料加 工的方法，特别是母结构的凹膜成型，例如通过挤出、注射成型或压 花。比如，DE 10210673尤其描述了通过修改的注射成型法制备这种表 面。同样地，在半导体领域已知的方法，即平板印刷法，已知用于制 备超疏水表面。必需的表面结构化经由遮蔽、用高能光辐照耐光材料， 以及通过蚀刻操作完成。一个例子为DE 10138036。DE 10138036描述 了利用耐光材料和紫外区域的激光制备超疏水表面。

第二种方法涉及将粒子施用至光滑表面，使得这些粒子在施用后 产生正确的赋予超疏水性的表面结构。通常使用的体系总是由物理或 化学成膜粘合剂和粒子组成，所述粒子与粘合剂一起施用或随后施用。

WO 02/049980教导了例如一种由纳米区域内的至少部分疏水化的 粒子和无机或有机粘合剂组成的体系。

EP 1043380描述了一种含有纳米区域内的氟化粒子以及作为粘合 剂的氟化聚合物的体系。

EP 1153987描述了一种由疏水多孔粒子和选自可含有聚氧化烯烃 基团的聚烯烃的疏水粘合剂组成的体系。

DE 102004062739描述了一种由疏水粒子和粘合剂组成的体系，其 中所用的粘合剂为紫外固化的丙烯酸酯漆。所述粘合剂和粒子在分别 的操作中施用。

WO 02/055446描述了一种由丙烯酸-乙烯共聚物和疏水化的热解 法二氧化硅组成的体系。

DE 10118352描述了一种由作为粘合剂的丙烯酸酯共聚物和作为 粒子的疏水化二氧化硅组成的体系。

WO 2004/014575描述了一种基于粉末涂料的体系，所述粉末涂料 与粒子一起通过粉末喷雾施用。所用的粒子为由疏水材料组成的粒子， 或特别疏水化的粒子。

EP 1475426最后描述了一种由作为粘合剂的硅酮蜡和疏水粒子组 成的体系。

所有谈及的体系均依赖于疏水粒子以及常常另外的疏水粘合剂或 后疏水化(posthydrophobicization)的使用。疏水粒子是所述体系最昂 贵的组分之一。通常，疏水粒子首先必须在额外的操作中通过表面官 能化反应由亲水粒子制得。这需要使用例如特定的有机官能硅烷的昂 贵试剂，且还通常产生加工废料。在另一方面，已经是疏水材料的聚 烯烃蜡为通常首先必须形成粒子(微粉化)形式的例子。

本发明提供了一种涂层体系，其包含可通过如下物质的自由基聚 合获得的有机硅共聚物(O)：

A)烯键式不饱和单体，其选自(甲基)丙烯酸酯、乙烯酯、芳乙烯、 烯烃、1，3-二烯或乙烯醚，和

B)单-或多烯键式不饱和聚有机硅氧烷，和

C)任选的烯键式不饱和辅助单体，和亲水性粒子(P)。

发明人发现，令人惊讶地，当特定有机硅共聚物(O)同时用作粘 合剂时，甚至仅仅亲水性粒子(P)足以制备非常显著的超疏水表面。

所述有机硅共聚物(O)可通过聚合物化学的标准结构单元 (building block)(例如丙烯酸酯和苯乙烯以及烯键式不饱和聚有机硅 氧烷B))的自由基共聚获得。所述聚有机硅氧烷B)可令人惊讶地仅 构成整个有机硅共聚物(O)的极小比例。