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。
背景技術：
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(TE0S)或甲基三乙氧基硅烷 (MTE0S)，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曱氧基硅烷(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DE19816136 Al中所述除去， 或如DE10063519 Al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2(TC下低于2,優選低于 1并且最優選低于0. 5 hPa。
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曱氧基硅烷、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、爺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、乙烯基甲氧基曱基硅烷、乙烯基三(2-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-三乙氧基曱硅烷基丙基 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-苯基氨基曱基三曱氧 基硅烷、(甲基丙烯酰氧基曱基)曱基二甲氧基硅烷、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、 曱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曱氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基 三乙酰氧基硅烷、(異氰酸根合甲基)曱基二甲氧基硅烷、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)甲硅烷基曱基-0-甲基氨基曱酸酯、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、異辛基三曱氧基硅烷、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1%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。
具體實施例方式
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501C并摻混入0. 1克二月桂酸二丁基錫。50C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5G分鐘。
所得的涂層顯示出色的耐劃傷性。
實施例2:
將30. 0克Desniophen 1145和4. 3克ICTES (異氰酸才艮合丙基三 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:
45X: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1201C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24. 8克3-曱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Desmodur N 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80X: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. 5 hPa。
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1%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1%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， 200匸，優選室溫至250X: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C09D183/04GK101589117SQ200780038197
公開日2009年11月25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