[发明专利]拒水膜形成用组合物和拒水膜

说明书

本发明提供拒水膜形成用组合物和拒水膜。本发明提供组合物，其包括：(a)具有一价烃基的聚硅氮烷、(b)未处理的金属氧化物纳米颗粒、具有一价烃基的金属氧化物纳米颗粒、或者具有烷基甲硅烷基或烷氧基甲硅烷基的金属氧化物纳米颗粒、和(c)非质子溶剂。该组合物具有贮存稳定性并且适于形成具有拒水性、特别是超疏水性的膜。

相关申请的交叉引用

本非临时申请根据35U.S.C.§119(a)要求分别于2018年4月11日和2018年12月28日在日本提交的专利申请No.2018-075839和2018-246867的优先权，由此通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本发明涉及用于在基材上形成拒水膜的组合物和拒水膜。

背景技术

作为日常发生的事情，雨水和自来水接触建筑物墙壁、窗玻璃、汽车车体、浴室镜子等，并且水滴停留在它们的表面上。由于各种无机盐和微生物溶解于雨水和自来水中，因此在水滴干燥后水斑和霉菌斑残留，对美观产生不利影响。而且，沉积在玻璃或镜表面上的水滴对光的透射率和反射率具有影响，降低可视性。

在固体材料例如金属、陶瓷、玻璃和树脂的表面上形成拒水膜的尝试对于防止水滴的沉积有效。这样的在它们的表面上赋予了拒水性的构件用于各种用途，包括建筑和车辆窗玻璃、汽车和列车车体、太阳能板玻璃罩、浴室镜子和厨房面板。这改善审美外观并且节省或消除维护的麻烦。

当与水的接触角超过90°时固体表面视为拒水性。如果水滴在其上保持粘附，则无法通过显示拒水性的固体材料而解决上述问题。因此，关键是不仅改善拒水性而且改善水滴的滑动性。

当与水的接触角超过150°时固体表面视为“超疏水性”。如在植物叶子例如荷花和芋头上发现那样，该表面的水滴的排斥和滑动都优异，并且给予防污表面。提出了几个通过将微小凹凸与表面自由能的减小组合以模拟这些植物叶子来形成超疏水性膜的方案。

例如，专利文献1公开了通过用处理溶液涂布基材表面、将涂层干燥和加热从而对基材进行表面改性的方法，该处理溶液含有金属醇盐的缩聚物、金属氧化物微粒和具有氟烷基或烷基的硅烷化合物。具体地，该方法在基材表面上形成多孔的金属氧化物层，其在表面具有如下的微细凹凸结构并且具有多个在表面开口的孔隙：将金属氧化物微粒的附聚体牢固固定于金属氧化物基体并且使显示出拒水性的氟烷基或烷基露出。

专利文献2公开了在基材表面上涂布有超疏水性膜的制品。该超疏水性膜含有由微粒的附聚体形成的突起，使带有突起的区域和不含突起的区域混合地分布，并且带有突起的区域中的膜的表面包括由突起形成的凹凸部。具体地，通过将三维键合的胶体二氧化硅、烷基烷氧基硅烷和氟代烷基烷氧基硅烷混合，并且向其中添加含水的酸催化剂，从而制备拒水材料和氧化硅微粒的共水解缩聚物。通过流涂技术将得到的用于拒水处理的缩聚物分散体涂布在玻璃板上并且空气干燥，得到超疏水处理过的玻璃板。

专利文献3公开了超疏水性制品，其包括基材、在该基材的表面上的具有微小凹凸的底涂层和在该底涂层的微小凹凸上形成的拒水膜。该拒水膜的表面形态由颗粒状突起和从基材表面测定的高度比该颗粒状突起高的柱状突起组成。具体地，作为主要由二氧化硅组成的凹凸底涂层形成用涂布溶液，制备四氯硅烷的十甲基环五硅氧烷溶液。另外，作为拒水剂，制备十七氟癸基三氯硅烷的十甲基环五硅氧烷溶液。通过流涂技术将凹凸底涂层形成用涂布溶液涂布在汽车挡风玻璃的表面上，并且进一步涂布拒水剂。将涂布的玻璃静置，用乙醇洗涤以完全将表面上的拒水剂洗除，然后空气干燥。得到拒水处理过的挡风玻璃。

专利文献4涉及用在其表面上具有微小凹凸的氧化硅系膜涂布的制品，该微小凹凸由微小突起和柱状突起组成。通过用四氯硅烷在硅油系溶剂中的涂布溶液涂布制品以形成具有微小凹凸的涂层，从而制备涂布的制品。在一个应用中，通过流涂技术将十七氟辛基三氯硅烷的十甲基环五硅氧烷溶液涂布到具有微小凹凸的涂层上。将涂层静置，用乙醇洗涤以将过剩的硅烷溶液除去，并且空气干燥。得到拒水处理过的玻璃。