[发明专利]包含二氧化硅纳米粒子和官能硅烷化合物的防污组合物及其涂覆制品

说明书

本发明提供了一种涂覆制品，所述涂覆制品包括基底和干燥涂层，所述干燥涂层包含：平均直径小于20nm的第一组球形二氧化硅纳米粒子和平均直径为20nm至120nm的第二组球形二氧化硅纳米粒子。所述烷氧基硅烷化合物包含环氧官能团或羧酸官能团。本发明还提供了一种包含酸性含水分散体的涂料组合物，所述酸性含水分散体包含所述第一组球形二氧化硅纳米粒子和所述第二组球形二氧化硅纳米粒子，以及硅烷化合物。

发明内容

在一个实施方案中，描述了涂覆制品，该涂覆制品包括(例如，玻璃)基底和干燥涂层，该干燥涂层包含：平均直径小于20nm的第一组球形二氧化硅纳米粒子和平均直径为20nm至120nm的第二组球形二氧化硅纳米粒子。烷氧基硅烷化合物包含环氧官能团或羧酸官能团，前提条件是该化合物不是羧乙基硅烷三醇钠盐或N-(三甲氧基甲硅烷基丙基)乙二胺三乙酸三钠盐的共轭酸。

烷氧基硅烷化合物通常包含单末端烷氧基硅烷基团和选自羧酸或环氧基的单末端官能团。

在一些实施方案中，烷氧基硅烷化合物是通过使二羧酸或其酸酐与酸反应性烷氧基硅烷化合物反应而制备的羧酸化合物。酸反应性烷氧基硅烷通常是胺官能或羟基官能烷氧基硅烷化合物。

还描述了包含酸性含水分散体的涂料组合物，该酸性含水分散体包含平均直径小于20nm的第一组球形二氧化硅纳米粒子；平均直径为20nm至120nm的第二组球形二氧化硅纳米粒子；以及硅烷化合物，如前所述。

具体实施方式

在一些实施方案中，描述了涂料组合物，该涂料组合物包含(例如，二氧化硅)纳米粒子和烷氧基硅烷化合物的含水分散体，该含水分散体包含单末端烷氧基硅烷基团和单末端官能团。在典型实施方案中，官能团为羧酸基团或环氧基团。在一些实施方案中，烷氧基硅烷化合物的分子量小于500克/摩尔或450克/摩尔。在一些实施方案中，分子量为至少175克/摩尔或200克/摩。

在一些实施方案中，烷氧基硅烷化合物包含环氧官能团，诸如环氧环己基、环氧丙基和环氧丙氧基。

合适的环氧官能烷氧基硅烷化合物包括例如具有以下通式的那些：

其中n在0至10的范围内，X为CH₂、O、S或NHCOR，并且R为C₁-C₄烷基基团。

在一些实施方案中，R为甲基和/或乙基，n为1，并且X为CH₂。

可商购获得的环氧官能烷氧基硅烷化合物包括但不限于(3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷(“GPTMS”)；(3-环氧丙氧丙基)三乙氧基硅烷；以及它们的混合物。

在其它实施方案中，硅烷包含羧酸官能团。羧酸官能硅烷化合物通常通过使羧酸或其酸酐与酸反应性硅烷化合物反应来制备。然而，羧酸官能硅烷化合物不是羧乙基硅烷三醇钠盐或N-(三甲氧基甲硅烷基丙基)乙二胺三乙酸三钠盐，或它们的共轭酸。在一些实施方案中，诸如就三乙氧基甲硅烷基丙基马来酰胺酸而言，烷氧基硅烷化合物不含烯键式不饱和基团(或者换句话讲，–HC＝CH-键)。

在典型实施方案中，羧酸官能硅烷化合物通过使二羧酸或其酸酐与酸反应性烷氧基硅烷化合物反应来制备。

合适的二羧酸通常具有下式：

HOOC-(CH₂)m-COOH

其中m在1至12的范围内。

在一些实施方案中，就琥珀酸而言，m为至少2。在典型实施方案中，诸如就癸二酸而言，m不大于8。在一些实施方案中，诸如就己二酸而言，m不大于4。

合适的二羧酸酸酐通常具有下式：

R^1-OC-O-CO-R²