[发明专利]包含二氧化硅纳米粒子和官能化硅烷化合物的抗污组合物及其涂布制品

说明书

本发明描述了包括(例如，玻璃)基材和干燥涂层的涂布制品，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、平均直径为20nm至120nm的第二组球形二氧化硅纳米粒子、包含环氧官能团或羧酸官能团的烷氧基硅烷化合物以及硅酸锂。在一些实施方案中，该烷氧基硅烷化合物为通过使二羧酸或其酸酐与具有酸反应性的烷氧基硅烷化合物反应而制备的羧酸化合物。该具有酸反应性的烷氧基硅烷通常为胺基官能化或羟基官能化烷氧基硅烷化合物。本发明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所述的第一组球形二氧化硅纳米粒子、第二组球形二氧化硅纳米粒子、烷氧基硅烷化合物。在一些实施方案中，涂料组合物还包括硅酸锂。

发明内容

本发明描述了一种包括(例如，玻璃)基材和干燥涂层的涂布制品，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、平均直径为20nm至120nm的第二组球形二氧化硅纳米粒子、包含环氧官能团或羧酸官能团的烷氧基硅烷化合物以及硅酸锂。前提条件是所述烷氧基硅烷化合物不为羧基乙基硅烷三醇钠盐或N-(三甲氧基硅基丙基)乙二胺三乙酸三钠盐的共轭酸。所述硅酸锂具有通式：(SiO₂)_a(Li₂O)_b，其中a在1-50的范围内，b在1-5的范围内，并且a与b的比例为1比1至10比1。

所述烷氧基硅烷化合物通常包含单个末端烷氧基硅烷基团以及选自羧酸基或环氧基的单个末端官能团。

在一些实施方案中，烷氧基硅烷化合物为通过使二羧酸或其酸酐与具有酸反应性的烷氧基硅烷化合物反应而制备的羧酸化合物。具有酸反应性的烷氧基硅烷通常为胺基官能化或羟基官能化烷氧基硅烷化合物。

本发明还描述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、此前所述的烷氧基硅烷化合物。在一些实施方案中，所述涂料组合物还包括硅酸锂。

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、烷氧基硅烷化合物和硅酸锂的含水分散体。

所述烷氧基硅烷化合物包含单个末端烷氧基硅烷基团和单个末端官能团。在典型实施方案中，所述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或450g/mol。在一些实施方案中，分子量为至少175或200g/mol。

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、缩水甘油基和缩水甘油基醚基。

合适的环氧官能化烷氧基硅烷化合物通常具有通式：

其中n在0-10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。

市售环氧官能化烷氧基硅烷化合物包括但不限于(3-缩水甘油醚基丙基)三甲氧基硅烷(“GPTMS”)、(3-缩水甘油醚基丙基)三乙氧基硅烷、以及它们的混合物。

在另一些实施方案中，所述硅烷包含羧酸官能团。羧酸官能化硅烷化合物通常通过使羧酸或其酸酐与具有酸反应性的硅烷化合物反应而制备。然而，所述羧酸官能化硅烷化合物不为羧基乙基硅烷三醇钠盐或N-(三甲氧基硅基丙基)乙二胺三乙酸三钠盐或它们的共轭酸。在一些实施方案中，烷氧基硅烷化合物不含烯式不饱和度(或者换句话讲，-HC＝CH-键)，例如三乙氧基硅基丙基马来酸。

在典型实施方案中，羧酸官能化硅烷化合物通过使二羧酸或其酸酐与具有酸反应性的烷氧基硅烷化合物反应而制备。

合适的二羧酸通常具有通式：