[发明专利]用于增强亲水性/透射率的针状二氧化硅涂层

说明书

技术领域

本发明涉及针状二氧化硅粒子涂层。另外，本发明提供了制品，例如其上具有针状二氧化硅涂层的光学膜，以及涉及用于制备这种制品的方法。

背景技术

多种应用需要具有下述表面的制品，所述表面能够扩散水并因而能够抑制在该制品的表面上形成水滴。例如，可能理想的是在雾状或潮湿环境中使用透明塑料(例如温室的窗口)以避免形成会降低透光率的反光水滴。这些材料上的水扩散表面可有助于保持其透射率并且最小化不利拖影。

水扩散表面涂层，尤其是基于二氧化硅的涂层的问题在于，胶态二氧化硅和胶态二氧化硅膜具有高度复杂的表面化学特性、反应化学特性和溶解化学特性。例如，尽管进行了大量研究(参见Iler的“The Chemistry of Silica”(John Wiley，1979年，第665页))，但离子与二氧化硅表面的相互作用仍未得到完全理解。尽管存在上述困难，但仍根据本发明下文所述提供了具有增强耐久性的基于二氧化硅的水扩散膜。

在使用逆向反射片材的交通指示牌上，可需要水扩散特性。逆向反射片材具有使大量入射光返回光源的能力。附着的雨滴和/或露珠会损害这种进入逆向反射片材以及从逆向反射片材返回的透光率。

可影响透光率的凝结的具体形式为露珠形成物。露珠可为尤其成问题的，因为其主要出现在逆向反射片材进行工作的夜间。当露珠以小珠状水滴形式存在于交通指示牌上时，可破坏入射光和逆向反射光的路径。这可使得过路的驾车者较难分辨出指示牌上的信息。相比之下，当露珠作为透明层平滑地扩散在逆向反射交通指示牌的表面上时，指示牌上的信息可较易分辨，因为所得的水的薄平滑层不会显著误导入射光和逆向反射光的路径。

发明内容

本发明涉及包含下述分散体和pKa＜5的酸的涂层组合物以及涂布基底的方法，所述分散体包含平均粒径为9-25nm且长度为40-500nm的针状二氧化硅粒子，所述方法包括利用所述涂层组合物涂布基底以及干燥涂层。

本发明还提供了包括基底(尤其是其上具有针状二氧化硅粒子涂层的聚合物基底)的经涂布制品。涂层包括平均粒径为9-25nm且长度为40-500nm的聚集的针状二氧化硅粒子的连续涂层。在多个实施例中，涂层具有大致均一的厚度并且持久性地粘附到基底上。

涂层相当牢固地粘附到多种基底，尤其是聚合物基底上，并且可使这些基底的平均镜反射率极大地降低，如，至少百分之二。当基底透明时，相比于穿过具有相同材料的未涂布基底的透射率，涂层可使得波长范围为400nm至700nm的垂直入射光的透射率的平均值增加。透射率的增加值优选地为至少百分之二并且高达百分之十或更高。对于任何选定波长的光，用作减反射层的涂层将具有最佳厚度。

涂层还可为基底提供亲水性表面并且尤其可用于为疏水性聚合物基底提供亲水性表面。涂层还可为经受静电累积的聚合物膜和片材材料提供防雾性能和抗静电特性。涂层还可优选地为聚合物材料(例如膜和片材材料)提供耐磨性和增滑特性，从而改善其可操作性。

得自涂层组合物的涂层还可为表面(例如玻璃和聚合物基底)提供耐水性和机械耐久性亲水表面以及在各种温度和高湿度条件下提供良好的防雾性能。此外，涂层可提供保护层并且显示出对有机污染物(包括食物和机械油、油漆、粉尘以及灰尘)的清洗移除性，因为涂层的纳米多孔结构往往会抵制低聚物和聚合物分子的侵透。

对于基底上的涂层，本发明的方法不需要非水性溶剂或表面活性剂，因此危险性较小并且不会向空气中添加挥发性有机化合物(VOC)。多个实施例的其他优点包括较均一的涂层、对基底较好的粘附力、较好的涂层耐久性、较高的减反射性和增加的透射率，并且提供了可清洗掉污染物的易于清洁的表面。

附图说明

图1为比较例C-5的TEM显微图。

图2为实例14的TEM显微图。

图3为实例C1、18和20-22的图示透射率数据。

图4为实例C1、19、27和28的图示透射率数据。

图5为实例C1、18和28-33的图示透射率数据。

图6为实例C1-C4、1和5-13的图示透射率数据。

图7为实例C17、56和57的图示透射率数据。

图8为实例C18、58和59的图示透射率数据。

具体实施方式

本发明提供了涂布基底的方法，该方法包括利用下述溶液涂布基底以及干燥涂层，所述溶液包含pKa(H₂O)小于5、优选小于2.5、最优选小于1的酸以及平均粒径为9-25nm且长度为40-500nm的针状二氧化硅粒子。