[發(fā)明專利]表面改性的納米粒子的組合物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080016089.0
• 申請日: 2010-02-02
• 公開（公告）號: CN102387985B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: I.K.艾弗森;M.A.魯達(dá)
• 申請（專利權(quán)）人: 英威達(dá)技術(shù)有限公司
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 范赤,林毅斌

對相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2009年2月2日提交的美國臨時申請No. 61/149160的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有效處理軟和硬基底以賦予有用的性質(zhì)，包括拒水和拒油性的表面改性的納米粒子的組合物。本發(fā)明還涉及表面改性的納米粒子的水分散體、制造該組合物的方法和由該組合物制成的制品。

背景技術(shù)

許多不同組合物已在不同成功程度上用于處理表面、織物和纖維以賦予改進(jìn)的抗污垢沉積性和表現(xiàn)出拒水和拒油性。但是，現(xiàn)在盡可能避免包含有可能被轉(zhuǎn)移給消費(fèi)者的揮發(fā)性有機(jī)化合物的那些，尤其是在地毯制造中。過量表面活性劑也是不合意的，因為被處理過的基底如地毯留住會造成提高的污垢親合力。

如美國專利No. 3,329,661中所公開，含氟樹脂乳液已用于制造具有拒水性的低沾污軟表面。但是，這些材料昂貴并且是環(huán)境持久性的。因此需要減少此類化合物的總體使用，同時保持它們提供的非常有價值的抗污性和拒水性。不幸地，所有常規(guī)備選組合物都表現(xiàn)出未解決的問題。

全文經(jīng)此引用并入本文的授予Knowlton的美國專利No. 6,225,403公開了由含氟樹脂與有機(jī)硅氧烷共聚物的溶膠分散體的共混物構(gòu)成的織物表面處理組合物的用途。這種共混物能夠降低獲得可接受的拒污性的含氟化學(xué)品在軟表面上的添加量。但是，仍然需要顯著濃度的含氟化學(xué)品以實(shí)現(xiàn)所需的抗污和疏水作用并且會不利地影響處理過的制品的表觀柔軟度。

比硅氧烷更疏水的材料的生產(chǎn)通常涉及氟化烴、有機(jī)溶劑和表面活性劑；在這種類型的材料，如氟烷基改性的二氧化硅粒子的制造和穩(wěn)定化中存在溶劑，如乙醇、甲醇、異丙醇、氯仿和丙酮作為主要組分。美國專利5,801,092和6,045,962公開了這種合成和分散體的典型實(shí)例。溶劑去除傾向于使這種分散體失穩(wěn)定，以致粒子沉淀或附聚，一旦聚集，極難有效分散它們。因此，上述公開中描述的方法不適合在沒有不合意地高濃度的揮發(fā)性有機(jī)溶劑或表面活性劑的情況下制造粒子的穩(wěn)定水分散體。

授予Sugiyama的美國專利申請2005/0227077公開了制造適合于模制材料用途的用交聯(lián)含氟聚合物涂布的納米粒子的方法，包括下列連續(xù)步驟：在含氟表面活性劑和水存在下制造氟烷基硅烷改性的二氧化硅，接著添加不飽和含氟聚合物單體并聚合成含氟聚合物涂布的粒子。Sugiyama教導(dǎo)需要相當(dāng)大濃度的表面活性劑，以在氟烷基化之前分散無機(jī)粒子和將含氟聚合物單體引導(dǎo)到二氧化硅粒子表面上。含氟表面活性劑是優(yōu)選的，高于反應(yīng)物無機(jī)粒子重量的10-20%的濃度被認(rèn)為有效。不幸地，如上所述，與含氟表面活性劑有關(guān)的高成本和環(huán)境問題使Sugiyama教導(dǎo)的方法不適用于制造工藝，如地毯織物處理。

美國專利7,037,591（Henze等人）和美國專利申請20060292345公開了利用溶膠-凝膠法的制造分散疏水硅質(zhì)納米粒子的另一方法，其中將硅酸鹽溶膠-凝膠前體和氟烷基硅烷（FAS）試劑混合并共縮聚以制造粒子。當(dāng)涉及大量材料時，這種方法不有利，因為許多昂貴的氟烷基并入粒子結(jié)構(gòu)中而非存在于納米粒子表面上——它們在此可產(chǎn)生有效作用。

此外，該溶膠-凝膠共縮聚合成途徑仍采用具有如上所述的相同有害作用的有機(jī)溶劑。

發(fā)明內(nèi)容

因此，需要用于處理軟和硬基底以賦予柔軟性和/或疏水性，包括抗污和抗油性的改進(jìn)的組合物。為此，需要改進(jìn)的表面改性的氟烷基化納米粒子，其中使氟烷基存在于納米粒子的表面以產(chǎn)生有用的疏水作用且其中表面活性劑和揮發(fā)性有機(jī)溶劑都基本不存在于要施加到基底上的該組合物中。