專利名稱：硅烷涂布材料以及生產硅烷涂層的方法
技術領域：
本發明涉及硅烷涂布材料以及生產硅烷涂層的方法。
技術背景
由硅樹脂生產的硅烷涂層是已知的。為此，預縮合結構分子，例如二甲基硅氧烷或其他有機改性的同系物，直到有高分子量的樹脂存在。隨后可以將這些通過常規的市購引發劑固化。應用該系統作為涂層、建筑物保護劑、密封劑等。
為了使這些系統保持在可涂布狀態并為了不發生膠凝，通常使用帶有兩條有機改性的側鏈的硅烷。
這些涂層系統具有高耐熱性，但是通常僅顯示中等的耐磨性。
將可三重或四重交聯硅烷通過溶膠-凝膠法成為可處理形式。在該方法中，將硅烷，例如四乙氧基硅烷(TEOS)或甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)，也可以是有機改性的硅烷，例如縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷(GPTES、Glyeo)或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 (MPTS)等在催化劑存在下用水水解和預縮合。這形成可涂布溶膠，其可涂覆于表面在施涂并固化后作為涂層。
由此得到額外的有機網絡并且該涂層通常耐劃傷以及高度交聯和具有耐化學性。
然而，在合成過程中會產生低分子量醇，例如甲醇和乙醇，其具有低閃點并難以除去。這些可以通過如DE19816136A1中所述除去，或如DE10063519A1中所述經由相分離分離。另一個問題是由縮合反應不可控地進行導致的有限的適用期。發明內容
因此本發明的目的是提供一種根據前文所述的硅烷涂層的生產方法，其中上述的缺點得以克服。
根據本發明，該目的通過一種生產硅烷涂層的方法來完成，該方法中用反應物摻混一種或多種未預縮合或僅略微預縮合的硅烷，隨后將由此形成的涂布材料施涂至基底上并固化。
表現出令人驚奇的是，經過該較高分子量的和至多略微預交聯的硅烷與合適反應物的反應，可以制得一種新的涂布材料。根據現有技術，經由溶膠-凝膠法處理硅烷，其中是從經預縮合的物質出發。根據本發明的方法(其中預縮合反應被很大程度地或完全地避免)相反則是有利的，其在適用期方面不再受限制，此外，還得到更好的涂布材料性能，尤其是高耐劃傷性。
根據本發明，硅烷的分子量應當大于200，尤其是大于300，優選大于500并且最優選大于1，000。
重要的是，硅烷的摩爾質量很高，使得反應可以在表面開始而不蒸去未縮合的硅烷。
本發明范疇內包括的硅烷在有機側鏈中具有適于形成氫橋鍵的極性化基團。
同時，根據本發明，硅烷的蒸氣壓為在20°C下低于2，優選低于1并且最優選低于 0.5hPa。
因此，在固化之前，將硅烷和同系或非同系的硅烷或者和有機單體、低聚物或聚合物進行有機交聯反應是合乎目的的。
對此應當理解為兩個硅烷或者硅烷和有機分子間通過有機官能團的有機交聯，由此生成較高分子量的硅烷。
例如，硅烷可以是經與二元醇或多元醇預交聯的異氰基硅烷。
在上下文中優選，有機分子量大于無機分子量。
作為硅烷，尤其要考慮下述硅烷3-氨基丙基三乙氧基硅烷、氨基乙基胺丙基三甲氧基硅烷、氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、氨基乙基氨基丙基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N- (2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N- (2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N- (2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-環己基-3-氨基丙基-三甲氧基硅烷、芐基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基芐基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基甲基硅烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基甲氧基甲基硅烷、乙烯基三O-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、叔丁基三甲氧基硅烷、異丁基三乙氧基硅烷、氯丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、巰基丙基-三甲氧基硅烷、雙-三乙氧基甲硅烷基丙基二硫化硅烷、雙-三乙氧基甲硅烷基-丙基二硫化硅烷、雙-三乙氧基甲硅烷基丙基四硫化硅烷、四乙氧基硅烷、N-環己基氨基甲基甲基二乙氧基硅烷、N-環己基氨基甲基三乙氧基硅烷、N-苯基氨基甲基三甲氧基硅烷、(甲基丙烯酰氧基甲基)甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷、(甲基丙烯酰氧基甲基)甲基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙酰氧基硅烷、(異氰酸根合甲基)甲基二甲氧基硅烷、3-異氰酸根合丙基三甲氧基硅烷、3-三甲氧基甲硅烷基甲基-0-甲基氨基甲酸酯、N-二甲氧基-(甲基)甲硅烷基甲基-0-甲基氨基甲酸酯、3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基琥珀酸酐、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、異辛基三甲氧基硅烷、異辛基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、(十八烷基)甲基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、(環己基)甲基二甲氧基硅烷、二環戊基二甲氧基硅烷和硅酸四乙酯。
本發明范疇中，水含量最大值是5%，優選最大并且最優選反應在沒有水存在下進行。
空氣濕度通常不干擾反應。
此外，根據本構思，所述硅烷最大有5 %，優選最大有1 %經預交聯并且最優選是非無機預交聯的。
同樣是本發明部分的是，作為反應物使用最多到20%，優選0. 5至50重量百分比的路易斯酸或路易斯堿，特別以過渡金屬絡合物，過渡金屬鹽或過渡金屬顆粒、優選微米顆粒(Mikropartikel)或納米顆粒的形式使用。
在該上下文中，過渡金屬絡合物、過渡金屬鹽或過渡金屬顆粒應當優選是鈦、鋁、 錫或鋯的絡合物。
同時可以提供，將顆粒尤其是微米顆粒、亞微米顆粒或納米顆粒作為填料加入。
本發明的一個改進在于加入溶劑，尤其是醇、醋酸酯、醚或反應稀釋劑。
本發明范疇內同樣還包括加入去光劑、交聯分散劑、消泡劑、蠟、殺生物劑、防腐劑或有色顏料。
本發明的進一步開發在于，向基底上濕化學涂覆涂布材料，特別通過噴霧、浸漬、 流涂(Fluten)、輥涂、涂抹或通過真空蒸發進行所述涂覆。
根據本發明，基底由金屬、塑料，陶瓷，漆，紡織品，天然物質，例如木材或皮革、玻璃、礦物質或復合材料構成。
此外，本發明包括，涂布材料涂覆后在室溫至1，200°C，優選室溫至250°C下固化， 其中所述固化優選以熱、用微波輻射或UV輻射完成。
根據本發明的方法生產的硅烷涂層同樣包括在本發明中。
此外，耐劃傷、抗腐蝕、易清洗、抗指印、防反射、抗起霧、起皮防護、擴散屏障、輻射保護的涂層或作為自潔、抗菌、抗微生物、摩擦特性或親水的涂層也是本發明的部分。
具體實施方式
下述實施例提供本發明有關的進一步細節。
實施例1
將11. 8克己二醇和49. 5克ICTES(異氰酸根合丙基三乙氧基硅烷)攪拌加熱至 50°C并摻混入0. 1克二月桂酸二丁基錫。50°C下進一步攪拌30分鐘，接著冷卻至室溫。
將5克加合物(Addukt)(見上文)溶于10克1-甲氧基_2_丙醇中并摻混入0. 2 克乙酰丙酮鋁。
涂覆(例如流涂)到聚碳酸酯板上后，于120°C下在通風爐中固化50分鐘。
所得的涂層顯示出色的耐劃傷性。
實施例2
將30. 0克Desmophen 1145和4. 3克ICTES (異氰酸根合丙基三乙氧基硅烷)攪拌加熱至50°C并摻混入0. 15克二月桂酸二丁基錫。50°C下進一步攪拌1小時接著冷卻至室溫。
將10克反應產物(見上文)溶于8克1-甲氧基-2-丙醇中并摻混入0. 1克乙酰丙酮鋁。
利用噴霧施涂將所得的涂布溶液涂層在鐵片上并于150°C下在通風爐中固化60 分鐘。
涂層顯示高耐劃傷性和高耐腐蝕性。
實施例3
45°C下將22. 1克氨基丙基三乙氧基硅烷和27. 8克縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷攪拌并在該溫度下置留45分鐘。
將10克反應混合物溶于12克異丙醇中并摻混入0. 3克乙酰丙酮。
在流涂到鋁片上后，將涂層于120°C下在通風爐中固化20分鐘。
涂層顯示高耐劃傷性和高耐腐蝕性。
實施例4
將對.8克3-甲氧基丙基三乙氧基硅烷溶于12克1-甲氧基-2-丙醇中并摻混入2. 5克Ebecryl 1259和2. 0克DesmodurN 3300并在40°C下回火2小時。隨后向該混合物摻混入0. 24克乙酰丙酮鋯。將該混合物通過流涂涂覆至PMMA板上并用Hg中壓燈 (Hg-Mitteldrucklampe)以大約2. 5J/cm2照射，隨后在80°C下回火2小時。
涂層顯示高的耐劃傷性和耐磨性或對酸和堿的耐化學性。
權利要求
1.生產硅烷涂層的方法，其特征是用反應物摻混一種或多種未預縮合或僅略微預縮合的硅烷，隨后將由此形成的涂布材料施涂至基底上并固化。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述硅烷的分子量大于200，尤其是大于300， 優選大于500并且最優選大于1，000。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征是所述硅烷在有機側鏈中具有適于形成氫橋鍵的極性化基團。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述硅烷的蒸氣壓為在20°C下低于2，優選低于1并且最優選低于0. 5hl^。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征是在固化之前，將所述硅烷與同系或非同系的硅烷或者與有機單體、低聚物或聚合物進行有機交聯反應。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征是有機分子量大于無機分子量。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征是水含量最大值是5%，優選最大值是并且最優選反應在沒有水存在下進行。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述硅烷有最大5%，優選最大經預交聯并且最優選沒有經無機預交聯。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征是作為反應物使用最多到20%，優選0.5至50 重量百分比的路易斯酸或路易斯堿，尤其以過渡金屬絡合物，過渡金屬鹽或過渡金屬顆粒、 優選微米顆粒或納米顆粒的形式使用。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征是所述過渡金屬絡合物、過渡金屬鹽或過渡金屬顆粒是鈦、鋁、錫或鋯的絡合物。
11.根據權利要求1所述的方法，其特征是作為填料加入顆粒，尤其是微米顆粒、亞微米顆粒或納米顆粒。
12.根據權利要求1所述的方法，其特征是加入溶劑，尤其是醇、醋酸酯、醚或反應稀釋劑。
13.根據權利要求1所述的方法，其特征是加入去光劑、交聯分散劑、消泡劑、蠟、殺生物劑、防腐劑或有色顏料。
14.根據權利要求1所述的方法，其特征是向基底上濕化學涂覆涂布材料，特別通過噴霧、浸漬、流涂、輥涂、涂抹、壓涂、離心涂布、刮涂或通過真空蒸發進行所述涂覆。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征是所述基底由金屬、塑料，陶瓷，漆，織物，紡織品，天然物質，例如木材或皮革，玻璃，礦物質或復合材料構成。
16.根據權利要求14所述的方法，其特征是涂布材料涂覆后在室溫至1，20(TC，優選室溫至250°C的溫度下固化，其中所述固化優選以熱、用微波輻射或UV輻射來進行。
17.通過根據權利要求1-16所述的方法生產的硅烷涂層。
18.根據權利要求17所述的涂層作為耐劃傷、抗腐蝕、易清洗、抗指印、防反射、抗起霧、起皮防護、擴散屏障、輻射保護的涂層或作為自潔、抗菌、抗微生物、摩擦特性或親水的涂層的用途。
全文摘要
本發明涉及硅烷涂布材料以及生產硅烷涂層的方法。為提供根據前文所述的避免上述缺陷的硅烷涂布材料，根據本發明推薦一種生產硅烷涂層的方法，其中用反應物摻混一種或多種未預縮合或僅略微預縮合的硅烷，隨后將由此得到的涂布材料施涂至基底上并固化。表現出令人驚奇的是，經過該較高分子量和僅略微預交聯的硅烷和合適反應物的反應，可以制得一種新的涂布材料。根據現有技術的狀況，通過溶膠-凝膠法處理硅烷，其中是從經預縮合的物質出發。根據本發明的方法則相反，在不存在適用期限制方面是有利的，此外，還得到更好的涂布材料性能，尤其是高耐劃傷性。
文檔編號C09D5/14GK102533103SQ201110445200
公開日2012年7月4日 申請日期2007年9月10日 優先權日2006年9月18日
發明者C·瑟恩, G·施里克, N·拉耶, S·賽皮爾 申請人:納米X有限公司