超親水涂層組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種親水涂層，并且尤其一種具有優(yōu)良污垢拾取耐性的透明親水涂 層。
【背景技術(shù)】
[0002] 襯底的表面特征可以通過多種方式，可能最容易通過涂覆透明涂層來改變。舉例 來說，材料的透水性、污垢粘附耐性、可濕性以及透明特性可以通過適合處理其表面來改 性。已經(jīng)研發(fā)用于改變襯底的表面特性的多種組合物。拒水、拒油、抗污染、抗菌、抗靜電、 防霧、抗刮痕以及吸水表面處理和涂料是眾所周知的商業(yè)產(chǎn)品。
[0003] 抗污染性、拒水性以及對污垢粘附的耐性是透明涂料油漆組合物中的重要特征。 在暴露于日光之后常規(guī)涂層組合物具有粉化和增白問題。常規(guī)涂層組合物的另一個(gè)問題是 涂層的相容性和穩(wěn)定性，其不利地影響透明涂層于其使用期內(nèi)能夠保持其透明度的能力。 舉例來說，由微米尺寸粒子組成的透明涂層組合物傾向于絮凝，這可以不利地改變粒徑分 布，并且因此在膜干燥過程期間粒子的組裝。這最終引起涂膜增白和粉化。盡管現(xiàn)有技術(shù) 方法和涂層組合物工作得相當(dāng)好，但仍然希望有所改進(jìn)。
[0004] 因此，需要改進(jìn)的親水透明涂層組合物，其具有改進(jìn)的抗污染性、改進(jìn)的拒水性以 及對污垢粘附的改進(jìn)的耐性，同時(shí)保持透明特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明通過在至少一個(gè)實(shí)施例中提供用于形成親水涂層的組合物，解決現(xiàn)有技術(shù) 的一個(gè)或多個(gè)問題。所述組合物包括平均粒徑是約Inm到約IOOnm的有機(jī)粘合劑和平均粒 徑是約Inm到約40nm的無機(jī)粘合劑。所述組合物進(jìn)一步包括催化氧化還原反應(yīng)的無機(jī)光 催化劑。典型地，所述光催化劑包括平均粒徑是約Inm到約50nm的光催化性金屬氧化物。 有利地，由所述組合物形成的涂層具有改進(jìn)的抗污染性、改進(jìn)的拒水性以及對污垢粘附的 改進(jìn)的耐性，同時(shí)在暴露于日光之后保持透明光學(xué)特性。
[0006] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供用由以上闡述的組合物形成的層來涂敷的物件。所述物 件包括襯底和安置在襯底上的涂層。涂層包括平均粒徑是約Inm到約IOOnm的有機(jī)粘合劑、 平均粒徑是約Inm到約40nm的無機(jī)粘合劑以及催化氧化還原反應(yīng)的無機(jī)光催化劑。光催 化劑具有平均粒徑是約Inm到約50nm的光催化性金屬氧化物。典型地，涂層的接觸角小于 約10度。
【附圖說明】
[0007] 圖IA提供現(xiàn)有技術(shù)透明涂層在日光暴露之后的光透射率曲線，用于展示透明度 損失；
[0008] 圖IB提供本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的透明涂層在日光暴露之后的光透射率曲線，用 以展示透明涂層的透明度損失；
[0009] 圖2提供接觸涂敷有超親水涂層的襯底（即，顯微鏡玻璃載片）的水的圖像；
[0010] 圖3提供涂敷有超親水涂層的襯底上的污垢拾取和污垢耐性的圖像；以及
[0011] 圖4提供由具有納米尺寸組分的組合物形成的透明涂層表面的掃描電子顯微照 片。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 現(xiàn)將詳細(xì)參考本發(fā)明的目前優(yōu)選組合物、實(shí)施例以及方法，所述組合物、實(shí)施例以 及方法構(gòu)成了目前發(fā)明者已知的實(shí)踐本發(fā)明的最佳模式。圖式未必按比例繪制。然而，應(yīng) 理解，所公開的實(shí)施例僅是本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其可以按不同的并且替代性的形式實(shí) 施。因此，本文所公開的具體細(xì)節(jié)不解釋為限制性的，而僅作為本發(fā)明的任何方面的代表性 基礎(chǔ)和/或作為用于傳授本領(lǐng)域普通技術(shù)人員以不同地利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。
[0013] 除了在實(shí)例中，或以其它方式明確指示時(shí)，在描述本發(fā)明的最廣范圍時(shí)，在本說明 書中指示反應(yīng)和/或使用的材料的量或條件的所有數(shù)值數(shù)量應(yīng)理解為由字"約"來修飾。在 所述數(shù)值界限內(nèi)的實(shí)踐通常是優(yōu)選的。此外，除非明確相反陳述，否則：百分比、"份數(shù)"以及 比率值是以重量計(jì)；術(shù)語"聚合物"包括"寡聚物"、"共聚物" "三元共聚物"等；對于關(guān)于本 發(fā)明的一個(gè)既定目的適合或優(yōu)選的一組或一類材料的描述意味著所述組或類中的成員中 的任何兩個(gè)或更多個(gè)的混合物同樣是適合或優(yōu)選的；關(guān)于任何聚合物提供的分子量是指數(shù) 量平均分子量；化學(xué)術(shù)語中成分的描述是指在添加到描述中所規(guī)定的任何組合時(shí)的成分， 并且不必排除混合物的成分之間在混合后的化學(xué)相互作用；首字母縮寫詞或其它縮寫的第 一定義適用于本文對相同縮寫的所有后續(xù)使用，并且加以必要修正適用于最初定義的縮寫 的正常語法變化形式；并且除非明確相反陳述，否則特性的測量通過與先前或后來關(guān)于相 同特性所參考相同的技術(shù)測定。
[0014] 還應(yīng)理解，本發(fā)明不限于下文描述的特定實(shí)施例和方法，因?yàn)樘囟ǖ慕M件和/或 條件當(dāng)然可以發(fā)生變化。此外，本文使用的術(shù)語僅出于描述本發(fā)明的特定實(shí)施例的目的而 使用，并且不打算以任何方式為限制性。
[0015] 還必須指出，除非上下文另外清楚地指示，否則如在本說明書和所附權(quán)利要求書 中所使用，單數(shù)形式"一個(gè)/ 一種（a/an)"和"所述"包含多個(gè)指示物。舉例來說，以單數(shù)形 式提及的組件打算包含多個(gè)組件。
[0016] 在整個(gè)參考公開的本申請中，這些公開的公開內(nèi)容特此以全文引用的方式并入本 申請中，以更加完整地描述本發(fā)明所涉及的目前最先進(jìn)的水平。
[0017] 如在至少一個(gè)實(shí)施例中所用，術(shù)語"粘合劑"指具有用以形成膜并且有助于膜完整 性和機(jī)械特性的粘合能力的物質(zhì)。
[0018] 如在至少一個(gè)實(shí)施例中所用，術(shù)語"空氣空隙"指用于形成親水涂層的組合物內(nèi)含 有的空隙或自由空間的體積。
[0019] 如在至少一個(gè)實(shí)施例中所用，術(shù)語"空氣空隙密度"是指每體積的空氣空隙數(shù)量， 或在截面的情況下是每面積的空氣空隙數(shù)量。
[0020] 如在至少一個(gè)實(shí)施例中所用，術(shù)語"粒徑"指每個(gè)粒子的平均尺寸。
[0021] 如在至少一個(gè)實(shí)施例中所用，術(shù)語"弗雷特直徑（Feret diameter) "指與粒子或孔 的相對側(cè)平行的兩個(gè)切線之間的距離。
[0022] 如在至少一個(gè)實(shí)施例中所用，術(shù)語"縱橫比"指作為孔、粒子或空氣空隙的最小與 最大弗雷特直徑的比率的比率。舉例來說，球形孔的縱橫比是1。完全壓縮的孔的縱橫比在 理想化的情況下接近零。
[0023] 如在至少一個(gè)實(shí)施例中所用，術(shù)語"光催化劑"指通過光照射來催化氧化還原反應(yīng) 的物質(zhì)。
[0024] 如在至少一個(gè)實(shí)施例中所用，術(shù)語"高親水性"指在室溫下接觸角小于5度的涂層 或膜。
[0025] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于形成親水涂層的組合物。確切地說，提供 一種用于形成透明涂層的油漆組合物。所述組合物包括有機(jī)粘合劑、無機(jī)粘合劑以及無機(jī) 光催化劑，其中的每一個(gè)均包括納米尺寸的粒子。在一個(gè)優(yōu)化中，這些組分中的每一個(gè)的納 米尺寸的粒子的縱橫比是〇. 1到1。典型地，這些組分中的每一個(gè)的平均粒徑小于約l〇〇nm。 在一個(gè)優(yōu)化中，這些組分中的每一個(gè)的最大弗雷特直徑小于約l〇〇nm。在另一個(gè)優(yōu)化中，所 述組合物還包括重量百分比占所述組合物的總重量的約0%到50%的水。在另一個(gè)優(yōu)化 中，水占所述組合物的總重量的5%到40%。所述組合物適用于以低接觸角在襯底上形成 涂層。在一個(gè)優(yōu)化中，在25°C下這類涂層的接觸角在室溫（即，25°C)下小于30度。在另 一個(gè)優(yōu)化中，在25°C下這類涂層的接觸角在室溫下小于10度。在再一個(gè)優(yōu)化中，在25°C下 這類涂層的接觸角小于5度。有利地，即使在日光暴露之后，由所述組合物形成的低接觸角 涂層也擁有優(yōu)異的抗污染性、污垢粘附耐性、透明度以及