使用二烷基醚/二鏈烯基醚作為疏水劑的塗層及其用途和具有該塗層的金屬的製作方法

2023-05-01 08:54:56 1

專利名稱：使用二烷基醚/二鏈烯基醚作為疏水劑的塗層及其用途和具有該塗層的金屬的製作方法
使用二烷基醚/二鏈烯基醚作為疏水劑的塗層及其用途和
具有該塗層的金屬本發明涉及使用二烷基醚/ 二鏈烯基醚的表面塗層，特別是出於對表面進行疏水化的目的；涉及提供有這種塗層的金屬，包括金屬化合物或合金，以及涉及所述塗層作為表面保護的用途。如果表面進行疏水化和/或對表面結構進行合適的改性，可以實現表面的疏水作用。在自然界中例如以荷花的葉片為例，它顯示出極高的疏水性。這是表面複雜的微觀結構和納米級結構所導致。已經和正在進行的很多研究的目的是可以在商業產品中利用這種特徵。根據CH 268258，使用矽油和聚合物，以便在表面上持久地塗敷由高嶺土、滑石、粘土或矽膠形成的粉末，由此處理的表面具有與荷葉類似的疏水性。EP 0909747 Al教導了一種疏水表面，所述表面通過塗敷由惰性材料形成的粉末顆粒在疏水的聚矽氧烷溶液中的分散體，並隨後硬化而成，所述表面包含測量約為5至 200 μ m的凸起。WO 00/58410 和 WO 96/04123 描述了可如下獲得的自我淨化(selbstreinigend) 的表面通過塗敷包含疏水材料的液體，所述疏水材料在蒸發之後「自我組織地」提供具有高峰和低谷的表面結構，間距為0. 1至200 μ m,高度為0. 1至100 μ m。作為疏水材料的可以是蠟(W0 00/58410)，例如長鏈烷烴、醇(特別是二醇)和酮(特別是二酮)、或聚合物(W0 96/04123)。由現有技術公知的很多表面自由能低的物質，例如矽酮或全氟化合物，由於它們影響工件的進一步可加工性而具有不期望的效果。僅僅通過侵蝕性清潔劑不能將這些化合物從表面完全除去，從而在進一步加工時經常出現問題。本發明的目的在於研製一種表面疏水化的方法，特別是用於臨時性疏水化，其塗層可以利用市售的清潔劑除去並可以毫無困難地進一步加工，例如塗敷外層或熔化。出人意料地發現通過本發明的獨立權利要求實現了所述目的。有利的實施方案是從屬權利要求或以下描述的主題。具有二烷基醚/ 二鏈烯基醚的表面塗層是平面的(二維性的)，並形成有利的疏水表面，其可以簡單地除去並且可以具有珠光效應。線型二烷基醚/ 二鏈烯基醚具有在30mN/m範圍內的低表面張力，因此可以利用市售的清潔劑簡單並全面地從表面除去。實例是保護漆，例如汽車拋光劑(Autopolitur)。二烷基醚/ 二鏈烯基醚不被水攻擊，只有結合適當的清潔劑才能除去。另外，如此處理的表面具有可以被很多有機材料容易地潤溼的優點。不同的是，具有疏水作用的含矽酮的產品不能除去或不能完全除去。根據本發明使用的二烷基醚/二鏈烯基醚的其它優點是，與矽油或全氟化合物相比，這些材料具有良好的環境相容性。二烷基醚/ 二鏈烯基醚在被塗布的材料表面上形成膜，由於其微粗糙度而比醇、石蠟和蠟這類測試的比較產物具有更高的疏水性。所述疏水材料可以以固體狀態，作為溶液在分散體或乳液中來施加。根據一個實施方案，疏水材料作為固體或者以粉末形式或作為熔體來施加。在熔體冷卻時形成疏水層。由於二烷基醚在液體狀態下的極好的鋪展性，它在材料上均勻地分布成薄層。所述粉末可以是施加在表面上的微粉化的(mikronisiert)固體，或者是較粗的不均勻顆粒尺寸分布的研磨材料。作為疏水化的二烷基醚/ 二鏈烯基醚適合的是通式為R1-O-R2的那些，其中R1和R2 可以是飽和或不飽和的烷基鏈/烯基鏈，鏈長度為1個和更多個碳原子，只要二烷基醚/ 二鏈烯基醚具有總和大於18個的碳原子。已經證實特別適合的是鏈長相同的(R1 = R2)線型二烷基醚/ 二鏈烯基醚，例如二(十二烷基)醚、二(十三烷基)醚、二(十四烷基)醚、二 (十五烷基)醚、二(十六烷基)醚、二(十七烷基)醚、二(十八烷基)醚、二(十九烷基) 醚、二(二十烷基)醚、二(二十一烷基)醚、二(二十二烷基)醚、二(二十三烷基)醚、 二(二十四烷基)醚、二(二十五烷基)醚、二(二十六烷基)醚、二(二十七烷基)醚、二 (二十八烷基)醚、二(二十九烷基)醚或二(三十烷基)醚，以及它們的混合物，特別是二 (十四烷基)醚、二(十六烷基)醚、二(十八烷基)醚、二(二十烷基)醚或二(二十二烷基)醚。根據本發明的一個實施方案，所述二烷基醚/ 二鏈烯基醚與形成塗層一部分的添加劑一起使用，例如C14至C36脂肪醇，特別是線型C14至C36脂肪醇，其中優選1_烷基醇例如1-十四醇、1-十五醇、1-十六醇、1-十七醇、1-十八醇、1-十九醇、1-二十醇、 1- 二 i^一醇、1- 二十二醇、ι- 二十三醇、1- 二十四醇、ι- 二十五醇、ι- 二十六醇、1- 二十七醇、1-二十八醇、1-二十九醇或1-三十醇。其它可以與所述C14至C32脂肪醇共同使用或單獨使用的適合添加劑是C14至 C32羧酸，特別是脂肪酸或線型單-1-羧酸例如1-癸酸、1-十一烷酸、1-十二烷酸、1-十三烷酸、1-十四烷酸、1-十五烷酸、1-十六烷酸、1-十七烷酸、1-十八烷酸、1-十九烷酸、 ι- 二十烷酸、1- 二 i^一烷酸、1- 二十二烷酸、1- 二十三烷酸、1- 二十四烷酸、1- 二十五烷酸、1- 二十六烷酸、I" 二十七烷酸、1- 二十八烷酸、1- 二十九烷酸、1-三十烷酸、所述添加劑在塗層中的比例優選(共同)為5至40重量％，特別是7至30重量％。所述添加劑可以例如用來提高在表面上的粘附，而對疏水特性沒有不利影響。根據本發明的疏水劑(Hydrophobierungsmittel)的可能應用領域例如是但不限於服裝、遮篷、漆，例如汽車用漆、建築牆或皮革製品。另外，所述塗層中還可以加入0. 5至10重量％的無機顆粒，特別是0. 5至小於5 重量％的無機顆粒，例如是根據ISO 13320-1測定且根據弗勞恩霍夫理論評估的平均顆粒直徑D5tl小於50 μ m的那些無機顆粒，特別是粒狀金屬氧化物、混合金屬-氧化物和/或它們的水合物，例如矽酸、硅藻土、高嶺土或氧化鋁顆粒。用於臨時性疏水塗層的其它應用領域是保護高級的金屬/金屬元件免受腐蝕。在此過程中重要的是可以在沒有殘留物的情況下除去保護層，用於元件後續進一步加工。通過

圖1和下列實施例說明本發明，而不限於此。下面一般的工作步驟適用於所有列出的實施例。下列方法用於物體的塗布a)浸漬方法將塗布劑在超過其熔點至少5°C的溫度下熔化。在所述熔體中浸漬待塗布的物體， 例如玻璃載片，並迅速取出。以這種方式實現了在50 μ m至500 μ m範圍內的層厚度，其中所述層厚度主要取決
4於物體的溫度和取出的速度。b)粉末塗布用咖啡磨機將塗布劑研磨成精細粉末。在待塗布的物體，例如玻璃載片的表面上均勻分散所述粉末。隨後在溫度超過所述物體熔點至少5°C的爐中對所述物體進行調節10 分鐘並隨後冷卻，在此過程中形成塗層。以這種方式獲得10 μ m至500 μ m的層厚度。c)利用溶劑塗布將塗布劑的20%在稍微加熱至40°C的條件下溶解在丙酮中。將所述溶液添加到配備有噴霧器的容器中，並且通過所述噴霧劑作為氣溶膠霧的形式施加在待塗布的物體， 例如玻璃載片的表面上。在溶劑蒸發之後測量到層厚度為500nm至300 μ m,所述層厚度主要取決於噴霧施用的次數和溶液的濃度。利用Krilss公司的接觸角測量儀DSA100來測量接觸角。為此用水滴潤溼經塗布的表面。從一側照射所述水滴並在相對的一側用照相機記錄。藉助於DSA 100軟體評估得到的薄膜。為了測定接觸角(參見附圖1)，由100個測量點測定算術平均值，其中的1個測量點是左側和右側液滴輪廓的接觸角的算術平均值。在表面上可以完整地識別出液滴時，才開始進行評估。實施至少一個三重分析。圖1示出依據對不同塗布表面的照片測定的接觸角，⑴=十六烷基硬脂醇，(2) 蜂蠟8108和(3) = 二(十八烷基)醚。利用層厚度測量儀在10個不同的限定位置測量未塗布的物體(例如玻璃載片) 的層厚度。在塗敷過程之後重複所述測量，並確定層厚度的差異。實施例1 將可以例如以NACOL Ether 18的名稱從Sasol Germany GmbH獲得的二(十八烷基)醚由熔體施加到期望的表面上。冷卻之後所述醚顯示出髮乳白色光的效果。通過所述塗層使得表面具疏水性並由此防水。在這樣處理的材料上測量的水的接觸角為148°。實施例2 將可以例如以NACOL Ether 18的名稱從Sasol Germany GmbH獲得的二(十八烷基)醚精細研磨並作為粉末均勻地施加在期望的表面上。在80°C下調節之後，測定表面上水的接觸角為148°。觀察到珠光效應。實施例3 將可以例如作為NACOL Kher 16從Sasol Germany GmbH獲得的二(十六烷基) 醚精細研磨並作為粉末均勻地施加在期望的表面上。在80°C下調節之後，測定表面上水的接觸角為141°。實施例4 將可以例如作為NACOL Kher 16從Sasol Germany GmbH獲得的二(十六烷基) 醚由熔體施加到期望的表面上。在80°C下調節之後，測定表面上水的接觸角為141°。實施例5:將二( 二十二烷基)醚由熔體施加到期望的表面上。在80°C下調節之後，測定表面上水的接觸角為144°。實施例6 將二(二十二烷基)醚精細研磨並作為粉末均勻施加在期望的表面上。在80°C下調節之後，測定表面上水的接觸角為144°。觀察到珠光效應。實施例7 將可以例如作為NACOL Kher 18從Sasol Germany GmbH獲得的二(十八燒基) 醚作為在丙酮中的20%溶液施加在期望的表面上。在溶劑蒸發之後測定表面上水的接觸角為 156° 。實施例8 將80 重量％ 的二(十八烷基)醚(NAC0L Kher 18 ex. Sasol Germany GmbH)和 20重量％的1-十八醇(NAC0L 18-98ex. &isol Germany GmbH)在80°C下熔化並通過攪拌充分地混合。將所述熔體施加到期望的表面。冷卻之後所述醚顯示出髮乳白色光的效果。 水滴在表面上直接碰撞之後，在這樣處理的材料上觀察到表面上水的接觸角為153°，在水滴移動/振動之後，水滴靜止時觀察到170°的接觸。實施例9 將50 重量％ 的二(十八燒基)醚(NAC0L Ether 18ex. Sasol Germany GmbH)和 50重量％的1-十八醇(NAC0L 18-98ex. &isol Germany GmbH)在80°C下熔化並通過攪拌充分混合。將所述熔體施加到期望的表面。冷卻之後所述醚顯示出髮乳白色光的效果。在這樣處理的材料上測定表面上水的接觸角為120°。比較實施例1 將可以例如從Kahl& Co Vertriebsgesellschaft mbH，Trittau獲得的蜂賭8108 由熔體施加到期望的表面。冷卻之後發現水在蠟層上的接觸角為109°。比較實施例2 將可以例如以NAC0L 18-98的名稱從Sasol Germany GmbH獲得的十八醇由熔體施加到期望的表面。冷卻之後發現水在蠟層上的接觸角為101°。比較實施例3 將可以例如以NACOL 18-98的名稱從&isol Germany GmbH獲得的1-十八醇作為在丙酮中的20%溶液施加到期望的表面。溶劑蒸發之後測量水在表面上的接觸角為 112°。比較實施例4 將可以例如以Parafol 18-97的名稱從&isol Germany GmbH獲得的十八烷由熔體由熔體施加到期望的表面。冷卻之後發現水在蠟層上的接觸角為111°。比較實施例5 將滴點溫度為82°C和酸值為144mg KOH/g的褐煤蠟(Licowax S ex. Clariant) 由熔體施加到期望的表面。冷卻之後發現水在蠟層上的接觸角為111°。比較實施例6:將凝固點為80 0C的窄分布的(engverteilt)費-託石蠟(&isolwax C80 ex. Sasol Wax)由熔體施加到期望的表面。冷卻之後發現水在蠟層上的接觸角為115°。比較實施例7 將25°C下粘度為 200mm2/s 的矽油(Dow Corning 200ex. Dow Corning)均勻施加到期望的表面。測定水在經處理的表面上的接觸角為91°。由上述試驗顯而易見的是，根據實施例1和2的二(十八烷基)醚相對於1-十八醇(比較實施例2)、十八烷(比較實施例3)以及蠟例如蜂蠟(比較實施例1)、褐煤蠟(比較實施例4)和石蠟(比較實施例5)在疏水性上具有顯著的優勢。對於矽油(比較實施例 7)也發現了明顯更好的性能。對所述實施例總結明確得出，二烷基醚作為純物質以及使用添加劑情況下(實施例9)都具有特定的疏水特性。表 權利要求
1.一種由塗層材料構成的平均層厚度為50nm至500 μ m的塗層，所述塗層材料包含一種或更多種通式為R1-O-R2的二烷基醚/ 二鏈烯基醚，其中R1和R2均互相獨立地表示具有共計大於18個碳原子的任意飽和烷基或不飽和鏈烯基。
2.根據權利要求1的塗層，其特徵在於，所述二烷基醚/二鏈烯基醚的烷基/鏈烯基具有總計大於21個碳原子。
3.根據權利要求1的塗層，其特徵在於，所述塗層涉及線型二烷基醚/二鏈烯基醚，特別是線型二烷基醚。
4.根據權利要求1的塗層，其特徵在於，所述二烷基醚是二(十四烷基)醚、二(十六烷基)醚、二(十八烷基)醚、二( 二十烷基)醚或二( 二十二烷基)醚。
5.根據前述權利要求中至少一項的塗層，其特徵在於，所述塗層可以以固體、懸浮物、 溶液、乳液或熔體的形式來施加，特別是以固體或熔體的形式來施加。
6.根據前述權利要求中至少一項的塗層，其特徵在於，所述塗層具有珠光效應。
7.根據前述權利要求中至少一項的塗層，其特徵在於，水在所述經塗布的表面上的接觸角大於130°。
8.根據前述權利要求中至少一項的塗層，其特徵在於，所述二烷基醚/二鏈烯基醚的凝固點根據DIN 53175測量為40至100°C，特別是45至85°C。
9.根據前述權利要求中至少一項的塗層，其特徵在於，所述產品可以臨時性施加在表面上，並且可以用含表面活性劑的水性清潔劑除去。
10.根據前述權利要求中至少一項的塗層，其特徵在於，所述塗層另外包含C14至C36 醇，特別是線型C14至C36醇作為添加劑。
11.根據前述權利要求中至少一項的塗層，其特徵在於，所述塗層包含5至40重量％的根據權利要求10的醇，特別是7至30重量％的根據權利要求10的醇。
12.根據前述權利要求中至少一項的塗層，其特徵在於，所述塗層另外包含C14至C36 羧酸，特別是線型C14至C36單羧酸作為添加劑。
13.根據權利要求12的塗層，其特徵在於，所述塗層包含5至40重量％的根據權利要求12的羧酸，特別是7至30重量％的根據權利要求12的羧酸。
14.根據前述權利要求中至少一項的塗層，其特徵在於，所述塗層另外包含0.5至10重量％的無機顆粒，根據ISO 13320-1測定的平均顆粒直徑D5tl小於50 μ m。
15.根據前述權利要求中至少一項的塗層，其特徵在於，所述塗層的至少50重量％由根據權利要求1 9中任一項的二烷基醚/ 二鏈烯基醚構成，特別是不包含權利要求10和 11的醇和/或權利要求12和13的羧酸的情況下。
16.根據前述權利要求中至少一項的塗層作為臨時塗層的用途，特別是在皮革上，用於生產工藝的未塗布的金屬上、或者塗漆的表面例如塗漆的金屬表面上。
17.如權利要求1 15中任一項所述的塗層化合物或塗層組合物作為拋光劑，特別是作為汽車拋光劑的用途。
18.具有根據權利要求1 15中至少一項的塗層的金屬，包括金屬化合物或合金。
全文摘要
本發明涉及使用二烷基醚/二鏈烯基醚的表面塗層，特別是出於對表面進行疏水化的目的；本發明涉及提供這種塗層的金屬，包括金屬化合物或合金，以及所述塗層作為表面保護和拋光的用途。
文檔編號C09D5/00GK102356132SQ201080012400
公開日2012年2月15日 申請日期2010年3月15日 優先權日2009年3月18日
發明者博伊厄·威特, 奧利弗·赫爾佐克 申請人:薩索爾德國有限公司