[發(fā)明專利]可涂布型組合物、耐磨組合物、耐磨制品以及它們的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201380049500.8
• 申請日: 2013-09-20
• 公開（公告）號: CN104854259A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 景乃勇;蔣軒;J·A·里德爾;孫福俠;C·施特雷拉特;陳雪花
• 申請（專利權(quán)）人: 3M創(chuàng)新有限公司
• 主分類號: C23C18/12
• 分類號: C23C18/12
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 陳長會(huì)

技術(shù)領(lǐng)域

本公開廣義地涉及具有耐磨特性的制品、形成耐磨涂層的組合物及其制備方法。

背景技術(shù)

耐磨涂層廣泛地用于工業(yè)中。該涂層增強(qiáng)制品的耐久性，所述制品受磨蝕損壞是問題所在。由于磨蝕的損壞可減損此類制品的美學(xué)價(jià)值，諸如包括建筑表面和廣告媒體。一些耐磨涂層容易發(fā)生脫色。在一些情況下，過度磨損還可影響重要的功能視覺特效，諸如例如，逆向反射路面標(biāo)記情況下的可視性或前燈蓋情況下的強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)方面，本公開提供了一種制備可涂布型組合物的方法，該方法包括：

提供包括分散于水性液體介質(zhì)中的二氧化硅納米粒子的第一組合物，其中二氧化硅納米粒子具有小于或等于20納米的平均粒度，其中第一組合物具有大于6的pH；

將至少一種金屬化合物溶解于可涂布型組合物中，其中金屬化合物包含具有n+電荷的金屬陽離子，其中n表示≥2的整數(shù)；以及

利用無機(jī)酸將第一組合物酸化至小于或等于4的pH以提供可涂布型組合物，其中可涂布型組合物包括凝聚的二氧化硅納米粒子。

在另一方面，本公開提供了一種根據(jù)前述方法制備的可涂布型組合物。

根據(jù)本公開的可涂布型組合物可用于例如制備耐磨制品。

因此，在另一方面，本公開提供了制備耐磨制品的方法，該方法包括以下步驟：

a)提供包括分散于水性液體介質(zhì)中的二氧化硅納米粒子的第一組合物，其中二氧化硅納米粒子具有小于或等于20納米的平均粒度，其中第一組合物具有大于6的pH；

b)利用無機(jī)酸將組合物酸化至小于或等于4的pH以提供第二組合物；以及

c)將至少一種金屬化合物溶解于第二組合物中以提供可涂布型組合物，其中金屬化合物包含具有n+電荷的金屬陽離子，其中n表示≥2的整數(shù)；以及

d)將可涂布型組合物的層涂布至基材的表面上；以及

e)至少部分地干燥可涂布型組合物以提供耐磨層。

在另一方面，本公開提供了一種根據(jù)本發(fā)明的前述方法制備的耐磨制品。

在另一方面，本公開提供了一種包含含金屬陽離子的無定形二氧化硅基質(zhì)的耐磨組合物，其中無定形二氧化硅基質(zhì)包含具有平均粒度小于或等于20納米的粒度分布的互連的二氧化硅納米粒子，其中金屬陽離子具有n+的電荷，其中n表示≥2的整數(shù)，其中大多數(shù)的金屬陽離子各自設(shè)置在無定形二氧化硅基質(zhì)中，并且其中金屬陽離子占組合物的0.5至20摩爾％。

在另一方面，本公開提供了一種包含設(shè)置在基材的表面上的無定形耐磨組合物的層的耐磨制品，其中無定形耐磨組合物包含含金屬陽離子的二氧化硅基質(zhì)，其中二氧化硅基質(zhì)包含具有平均粒度小于或等于20納米的粒度分布的互連的二氧化硅納米粒子，其中金屬陽離子具有n+的電荷，其中n表示≥2的整數(shù)，其中大多數(shù)的金屬陽離子各自設(shè)置在二氧化硅基質(zhì)中，并且其中金屬陽離子占無定形耐磨組合物的0.5至20摩爾％。

如本文所用：

術(shù)語“二氧化硅納米粒子的分散體”是指其中分散各個(gè)二氧化硅納米粒子的分散體，并且不指熱解法二氧化硅的分散體，該分散體具有凝聚成鏈的燒結(jié)原生二氧化硅粒子；

術(shù)語“基本上不含”是指包含小于1重量％，通常小于0.1重量％，并且更通常小于0.01重量％；

術(shù)語“基本上不含非揮發(fā)性有機(jī)化合物”是指包含小于1重量％的有機(jī)化合物，該有機(jī)化合物在1大氣壓(100kPa)下具有高于150℃的沸點(diǎn)；

提及金屬陽離子的術(shù)語“各自設(shè)置在無定形二氧化硅基質(zhì)中”是指金屬陽離子通過氧鍵合至硅，并且不作為離散的金屬氧化物相存在；

術(shù)語“納米粒子”是指具有1至200納米的粒度的粒子；

術(shù)語“有機(jī)化合物”是指包含至少一個(gè)碳-碳鍵和/或碳-氫鍵的任何化合物；

提及二氧化硅納米粒子和二氧化硅溶膠所使用的術(shù)語“二氧化硅”是指由式SiO₂·nH₂O表示的化合物，其中n為大于或等于零的數(shù)。

根據(jù)本公開，有利地，耐磨層和包括其的制品可表現(xiàn)出良好的機(jī)械耐久性和/或耐磨特性。

在考慮具體實(shí)施方式以及所附權(quán)利要求書之后，將進(jìn)一步理解本公開的特征和優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為根據(jù)本公開的示例性耐磨制品100的示意性側(cè)視圖。

應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出大量其它修改形式和實(shí)施例，這些修改形式和實(shí)施例也在本發(fā)明的原理的范圍和實(shí)質(zhì)內(nèi)。附圖可能未按比例繪制。

具體實(shí)施方式