[发明专利]用于形成超疏水性、超疏油性或超双疏性层的方法中使用的液体涂料组合物

说明书

本发明提供了用于形成超疏水性、超疏油性或超双疏性层并且赋予表面所述特性的方法，包括以下步骤：a.制备包含溶剂和分散的硅酮纳米颗粒的液体涂料组合物；b.任选地给所述表面涂底漆以形成其上待形成超疏水性、超疏油性或超双疏性层的涂有底漆的表面；c.在其上待形成超疏水性、超疏油性或超双疏性层的所述表面或涂有底漆的表面上施用液体涂料组合物的层；d.使所述溶剂从所述液体涂料组合物中蒸发，以形成超疏水性、超疏油性或超双疏性层并赋予所述表面或涂有底漆的表面所述特性，其中所述分散的硅酮纳米颗粒通过使至少一种式I的化合物在包含5ppm至500ppm水的非质子溶剂中聚合形成，R_aSi(R₁)_n(X₁)_3‑n (I)，其中R_a是通过单一共价键或者通过具有1至8个碳原子的直链或支化亚烷基单元与Si原子连接的芳香族基团、直链或支化的C(1‑24)烷基或烯基，R₁是具有1至6个碳原子的直链或支化烃基，X₁是可水解基团，其为卤素或烷氧基中的一种或更多种，并且n为0或1，且优选为0。

技术领域

本发明涉及用于形成超疏水性、超疏油性或超双疏性层的液体涂料组合物以及赋予表面所述特性的合适方法，并且涉及通过实施该方法获得的基底。

背景技术

受自然界中的自清洁材料(如荷叶或水黾腿)启发，已经对显示出水接触角超过160°的人造超疏水性表面的开发在多种应用的背景下进行了研究。

特别地，基于不同的聚(硅氧烷)(通俗地称为硅酮)的涂层已经是许多出版物的主题，其通过气相沉积由硅烷单体直接在基底的表面上“生长”。在该技术领域内，已经使用化学气相沉积法(CVD)作为赋予基底如硅晶片、玻璃、纺织物和多种其他基底超疏水性、超疏油性或超双疏性的所选方法。

例如，EP 1 644 450 A1公开了用于涂覆的组合物，其包含至少一种具有2个或3个可水解基团的硅烷化合物，能够在基底上形成超疏水性涂层。尽管大多数组合物通过在大气压下的化学气相沉积法施用，但是EP 1 644 450 A1公开了也可以在溶液中获得涂层，将清洁的并且任选地经活化的基底浸入所述溶液中，同时搅拌包含非质子溶剂(如甲苯)中溶解的、未反应的硅烷反应物的所述溶液。然后将基底在所述溶液中静置3至4小时，直到硅烷反应物在基底表面上水解并原位聚合成硅酮纳米丝(SNF)。换句话说，涂层在基底表面上原位“生长”。

US 8,067,765 B2公开了一种用于通过使基底与包含可水解的硅烷类试剂的反应混合物接触在所述基底上沉积纤维状纳米结构涂层以在所述基底上产生纳米结构表面的方法。硅烷试剂可以包含在第一溶剂如甲苯中并且被施用至基底，反应混合物中包含少量水解剂(如水)。然而，该方法需要使基底与包含单体硅烷试剂的未反应的反应混合物接触并在所述基底上“生长”反应产物，即纤维状纳米结构涂层。为了这样做，必须小心地控制水含量以在基底上“生长”纤维状纳米结构涂层。为此，需要将基底完全浸入包含于密闭反应容器中的反应混合物中。

这些方法中的大多数在完全透明并且自清洁的基底上产生硅酮涂层，这在多种应用中是期望的特性。

然而，化学气相沉积技术和上述浸渍技术的缺点是，待涂覆的基底必须插入到容器中，所述容器在CVD的情况下是可控气氛容器，或者是大到足以容纳一定量涂料溶液以将基底完全浸入的容器。

虽然理论上，用于CVD和/或浸渍的任何装置都可以调整至给定尺寸，但是这在一定尺度上变得不切实际。例如，在大型物体或固定于其周围环境中的物体(例如建筑物的砌体或窗户)的情况下，除非建筑物被包在合适的容器中，否则没有通过化学气相沉积法和/或浸渍法来原位赋予超疏水性、超疏油性或超双疏性的切实可行的方法。由于硅酮纳米丝需要在基底上生长较长的时间段(数小时的量级)，所以将包含游离硅烷反应物的涂料组合物施用至基底是不实际的，因为硅烷和/或溶剂将在可获得丝之前蒸发。