[发明专利]纳米二氧化硅/粘土组合物和涂覆制品及其制备方法

说明书

技术领域

本公开广义地涉及包括粘土材料的二氧化硅纳米颗粒组合物，并且更具体地涉及包括具有二氧化硅纳米颗粒的无定形二氧化硅网络和分散在该无定形二氧化硅网络中的粘土颗粒的组合物，并且涉及具有最外层的制品，该最外层包括具有二氧化硅纳米颗粒的无定形二氧化硅网络和分散在该无定形二氧化硅网络中的粘土颗粒。

背景技术

静电电荷耗散在许多研究领域中是重要的，在这些研究领域中，期望阻止导致对电子部件造成损坏的电涌/电火花，或挥发性易燃蒸汽的意外点燃。示例包括电子设备(例如，等离子体显示屏)制造、电子部件封装、研磨带和聚合物膜幅材处理。

为解决这些问题，常常使用抗静电剂。抗静电剂是用于处理材料或其表面以便减少或消除通常由摩擦带电效应引起的静电积聚的化合物。其作用在于通过自身导电或通过从空气吸收湿气来使得表面或材料自身为轻微导电的，因此可使用一些湿润剂。抗静电剂的分子通常同时具有亲水性区域和疏水性区域，类似于表面活性剂的那些；疏水性侧与材料的表面相互作用，而亲水性侧与空气湿气相互作用并结合水分子。

仍存在对能够减少静电荷积聚和/或耗散的另外的材料的需要。

发明内容

本公开包括可在制品上产生外层涂层的组合物和方法，其中外层涂层包括无定形二氧化硅网络和分散在无定形二氧化硅网络中的粘土颗粒。有利地，根据本公开的抗静电外层相对于不添加粘土材料制成的对应涂层表现出改善的抗静电特性。

在第一方面中，本公开提供一种涂料组合物，该涂料组合物包括水性介质和分散在该水性介质中的二氧化硅纳米颗粒和粘土颗粒。涂料组合物可具有小于或等于4的pH。二氧化硅纳米颗粒在最长方向上可具有最多至100nm的平均粒度，并且粘土颗粒在最长尺寸上可具有约20nm至1000nm的范围内的平均粒度。粘土颗粒与二氧化硅纳米颗粒的重量比可在0.01至0.25的范围内。

在第二方面，本公开提供一种向基底提供涂层的方法，该方法包括提供涂料组合物，该涂料组合物包括水性介质和分散在该水性介质中的二氧化硅纳米颗粒和粘土颗粒。涂料组合物可具有小于或等于4的pH。二氧化硅纳米颗粒在最长方向上可具有最多至100nm的平均粒度，并且粘土颗粒在最长尺寸上可具有约20nm至1000nm的范围内的平均粒度。粘土颗粒与二氧化硅纳米颗粒的重量比可在0.01至0.25的范围内。该方法还包括将涂料组合物与基底的表面接触，以及至少部分地干燥涂料组合物以在基底的表面上形成最外层。最外层包括具有二氧化硅纳米颗粒的无定形二氧化硅网络和分散在该无定形二氧化硅网络中的粘土颗粒。

在第三方面中，本公开提供一种制品，该制品包括涂覆有根据一种方法提供的最外层的基底，该方法包括提供涂料组合物，该涂料组合物包括水性介质和分散在该水性介质中的二氧化硅纳米颗粒和粘土颗粒。涂料组合物可具有小于或等于4的pH。二氧化硅纳米颗粒在最长方向上可具有最多至100nm的平均粒度，并且粘土颗粒在最长尺寸上可具有约20nm至1000nm的范围内的平均粒度。粘土颗粒与二氧化硅纳米颗粒的重量比可在0.01至0.25的范围内。该方法还包括将涂料组合物与基底的表面接触，以及至少部分干燥涂料组合物以在基底的表面上形成最外层。制品的最外层包括具有二氧化硅纳米颗粒的无定形二氧化硅网络和分散在该无定形二氧化硅网络中的粘土颗粒。

有利地，根据本公开的抗静电外层通常为透明的、耐用的，并且意料不到地表现出良好的抗静电特性。

如本文所用：

术语“抗静电制品”是指一种制品，其中该制品的表面的至少一部分具有电荷耗散特性；

术语“二氧化硅纳米颗粒的分散体”是指其中单个二氧化硅纳米颗粒分散的分散体，而不是指具有团聚成链的烧结的初级二氧化硅颗粒的热解法二氧化硅的分散体；

术语“基本上不含”是指包含少于1重量％，通常少于0.1重量％，并且更通常少于0.01重量％；

术语“基本上不含非挥发性有机化合物”是指包含少于1重量％的在1个大气压(100kPa)下具有高于150℃的沸点的有机化合物；

术语“纳米颗粒”是指具有1至200纳米的粒度的颗粒；

本文使用的术语“非球形的”是指除球形形状之外所有的3维形状，包括但不限于具有针状细长形状、刺状细长形状、棒状细长形状、链状细长形状、丝状细长形状等的颗粒；

术语“有机化合物”是指包含至少一个碳-碳键和/或碳-氢键的任何化合物；

术语“粒度”是指颗粒的最长尺寸，对于球形颗粒而言为直径；