專利名稱：用于處理基材的組合物和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于處理基材(如織物)，尤其是使基材防污的組合物和方法。本發(fā)明主要開發(fā)用于織物和玻璃，且以下將參考這些應用來進行說明。
背景技術：
在整個說明書中涉及的現(xiàn)有技術的任何討論無論如何不應被認為是承認該現(xiàn)有技術是普遍公知的或構成本領域中公知常識的一部分?？椢锖陀脖砻嫱ǔＳ们鍧崉┣逑?。標準清潔劑組合物包括表面活性劑和助洗剤。表面活性劑能夠清潔織物。ー些清潔劑組合物還包含蘇打灰來增強清洗作用。許多清潔劑組合物還包括有助于去除污潰的專用聚合物。上述聚合物被稱作去污聚合物(SRP)。ー些清潔劑組合物還包括減少釋放在洗液中的污垢再沉淀的添加剤。上述添加劑被稱作抗再沉積劑(ARD)。在使用期間織物和硬表面易于形成污潰。污潰通常是油性或水性的。水性污潰的一般來源包括茶、咖B非、飲料和墨水。油性污潰的一般來源包括腌菜、調味油和蕃爺醬、車用油、和油脂。人們都喜歡穿著具有較少污潰的衣服。這尤其適用于白色織物，如白襯衫。人們還期望廚房、浴室表面和窗表面是沒有污潰的。防止織物和硬表面被沾污的ー個方法是用能在織物表面或硬表面上形成膜的組合物來對它們進行處理。該膜能防止或至少減少污潰的附著。該膜還使得在洗滌期間能夠輕易地去除污潰，可以說是形成了犧牲層。金屬鹽通常存在于這樣的組合物中。當污潰在表面上散開時，表面被沾污。在這種情況下，該污潰潤濕表面。當污潰潤濕表面時，污潰和表面之間的接觸角極小，通常小于10°。當表面處理組合物形成膜時,該膜增大接觸角。換句話說，該膜不允許污潰潤濕表面。通常，在90°至170°的范圍內的水接觸角被認為能夠有效防止水性污潰。另ー方面，大于60°的油接觸角被認為能夠有效防止油性污潰。上述處理過的表面可被稱為超疏水的或超疏油的。接觸角是液體/蒸汽(或兩種不溶混的液體)界面與固體表面交會處的角度。接觸角對于任何給定體系都是特定地，并且其可由這兩個界面間之間的相互作用來確定。大多數(shù)情況下，該概念常常用靜止在平的水平固體表面上的液滴來說明。液滴的形狀由楊格方程式(young - laplace equation)來決定。測量接觸角的ー個方法是在該液體的座滴(sessile drop)上使用接觸角測角器。這個方法用于估算在固體表面上局部區(qū)域的濕潤性。在液滴基線和液滴界面處的切線之間的角度就是接觸角。在共同未決的未公布印度申請1372/MUM /2010和1373/MUM /2010(由HindustanUnilever Limited提交)中已經描述了織物處理組合物。1373/MUM/2010描述了防污液體組合物及其使用方法。該組合物有助于使基材、特別是織物對親水污潰產生排斥力。該組合物包括25至50wt%的皂、10至30wt%的鋅和三こ醇胺的復合物、30至65wt%的三價金屬離子和/或四價金屬離子、以及低級醇與水的比例為99:1至85:15的溶剤。已知聚合物、尤其是硅樹脂和硅烷、和更特別是氟硅烷，還有利于防污。
這些組合物中的某些尤其可有效地抗(即它們更多地排斥)水性污潰，而某些僅能有效在抗油性污潰。在本領域中還披露了能夠同時為抗油和抗水組成提供改善的粘附性的組合物。US6361871 (Jenkner等人，2002)公開了具有更好粘附性質的表面改性涂料組合物、制備該涂料組合物的方法及其使用方法。該涂料組合物能夠穩(wěn)固地附著于極性基材上并且持久地提供改善的涂層。該涂料組合物包括至少ー種有機氟官能硅烷和/或硅氧烷，至少ー種無機酸和至少ー種鋁(III)、錫(II)、錫(IV)、鐵(III)或鈦(III)的金屬鹽。然而該申請沒有公開用作犧牲層的組合物，其能夠暫時粘附于織物表面，從而使其防污。US 6426150 (Jenkner等人，2002)公開了ー種表面改性的絕緣體、改性該絕緣體表面的方法和涂料組合物。該表面改性的絕緣體包括在其至少一部分上具有涂層的絕緣體主體，所述涂層由至少ー種有機氟官能硅烷、有機氟官能硅氧烷、或其混合物、至少ー種無機酸和至少ー種選自鋁(III)、錫(II)、錫(IV)、鐵(III)或鈦(III)的金屬鹽構成。該申請教導了該涂料組合物能夠提供具有改善粘附性能的抗水油和污垢的涂層并且能夠在該絕緣體上提供均質的高度交聯(lián)且保持長期充分持久結合的涂層。因此，該申請的教導不能用于在諸如織物等表面上提供抗水性和油性污潰的犧牲層。然而，仍然期望能夠同時提供抗水性污潰和油性污潰性以及抗土的組合物。因此本發(fā)明的目的是提供一種能夠使基材在隨后的洗滌或清潔時更容易清洗的用于處理基材的組合物。本發(fā)明的目的是同時提供抗水性污潰和抗油性污潰的性能。我們已經確定，現(xiàn)有技術的一部分或所有問題可以用包含多價金屬離子的水溶性鹽和氟燒氧基娃燒的水-醇(aqueous-alcoholic)組合物來解決或改善。已經發(fā)現(xiàn)，這樣的組合物能夠提供對水性污潰和油 性污潰更高的抵抗性。該組合使用顯示了比該多價金屬離子和該含氟烷氧基硅烷單獨使用時所示的高出ー個數(shù)量級的出人意料的協(xié)同效應。我們已經確定，當単獨使用時通常需要較高數(shù)量的単獨成分，但是組合使用可以允許在該組合物中使用較少量的單獨組分。發(fā)明概述
根據(jù)第一個方面，本發(fā)明提供一種用于處理基材的組合物，該組合物包含:
1.0.05wt%-10wt%的含多價金屬離子的水溶性鹽；
i1.0.25wt%-5wt%的氟燒氧基娃燒；
ii1.水；和
iv.C1-C4 的醇
其中所述水溶性鹽與所述氟烷氧基硅烷之比為1:5至5:1。根據(jù)第二個方面，本發(fā)明提供一種生產第一個方面的組合物的方法，該方法包括步驟:將0.05重量份至10重量份的含多價金屬離子的水溶性鹽和0.25重量份至5重量份的氟烷氧基硅烷與水和C1-C4的醇混合以得到100份的組合物。根據(jù)第三個方面，本發(fā)明提供一種處理基材的方法，其包括步驟:
(i)施加第一個方面的組合物的溶液以在基材上形成涂層；和
(ii)干燥該涂層。根據(jù)第四個方面，本發(fā)明提供第一個方面的組合物用于處理基材以使其疏水和疏油的用途。現(xiàn)在將詳細地說明本發(fā)明。術語“包含”是指不限于任何隨后所列的要素，而是包括具有主要或次要功能重要性的非特定要素。換句話說，所列的步驟、組分或可選擇之物不必是窮舉的。當使用詞語“包括”或“具有”時，這些術語都相當于如上所定義的“包含”。應當注意，在規(guī)定的任何濃度或數(shù)量范圍內，任何具體的上限濃度可以與任何具體的下限濃度或數(shù)量相關聯(lián)。術語重量百分數(shù)、重量百分率、重量％和#%是同義詞，其是指以物質的重量除以該組合物的重量并乘以100的形式表示的物質濃度。由端點列舉的數(shù)值范圍包括該范圍內所含的所有數(shù)字(例如I至5包括1、1.5、2、
2.75,3,3.80、4、和 5)。如在本說明書和所附權利要求中所使用的，単數(shù)“ー種(a)”、“ー種(an)”和“該(the)”包括復數(shù)個提及對象，除非該內容明確有不同的指示。因此，例如，提及含有“ー種化合物”的組合物，其包括兩種或多種化合物的混合物。如在本說明書和所附權利要求中所使用的，術語“或”通常以其本意使用，包括“和/或”，除非該內容明確有不同的指示。在本發(fā)明的上下文中，“玻璃表面”是指任何具有玻璃狀表面或玻璃化表面的表面，包括但不限于玻璃和琉璃瓦。發(fā)明詳述
根據(jù)第一個方面，本發(fā)明提供一種用于處理基材的組合物，該組合物包含:(i)0.05wt%-10wt%的含多價金屬離子的水溶性鹽；
(ii)0.25wt%-5wt%的氟燒氧基娃燒；
(iii)水；和
(iv)C1-C4 的醇
其中所述水溶性鹽與所述氟烷氧基硅烷之比為1:5至5:1。水溶性鹽.該水溶性鹽包括多價金屬離子。該多價金屬離子可以是ニ價的、三價的、或可以具有更高化合價、如四價。適宜的金屬可選自堿土金屬、過渡金屬、內過渡金屬、鑭系元素和錒類元素。因為堿土金屬和過渡金屬能更安全地使用，因此它們優(yōu)選于其他金屬。簡單鹽，如硝酸鹽或硫酸鹽，優(yōu)選于復合鹽、重鹽和聚合物鹽，但是也可以使用上述復合鹽、重鹽和聚合物鹽。優(yōu)選的多價金屬離子可以選自Al3+、Ca2+、Zn2+、Cu2+、Ti3+或Fe3+。優(yōu)選的三價金屬離子是Al3+和Fe3+ ;特別優(yōu)選的是Al3+。優(yōu)選的ニ價金屬離子是Ca2+和Cu2+。該水溶性鹽還可以是任何四價金屬離子。優(yōu)選的四價金屬離子是Ti4+。然而，三價金屬離子鹽比四價金屬離子鹽更優(yōu)選。特別優(yōu)選的水溶性鹽包括硝酸鋁、硝酸鈣、硝酸鋅、硝酸銅、硝酸鐵、硫酸銅、氯化鈣、硫酸鋁、氯化鋁和氯化鈦。該鹽可以是水合物、或無水的。該鹽可以酸式或堿式的。優(yōu)選的酸式鹽包括硝酸鹽、鹽酸鹽和硫酸鹽?？梢允褂脡A性化合物，條件是通過使用PH改性劑來降低pH。優(yōu)選的堿式鹽包括鋁酸鹽。鋁酸鈉是ー個這樣的堿式鹽。在這種情形下，優(yōu)選Na2O與Al2O3的摩爾比是1.5:1至1: 1、更優(yōu)選1.3:1至1:1和最優(yōu)選1.25:1至1.1:1。ー些尤其優(yōu)選的鋁鹽包括聚合氯化鋁和聚合硫酸鋁。水不溶鋁化合物，如粘土、礬土和氫氧化鋁，是不適合的。雖然優(yōu)選僅僅使用ー種鹽，但是也可以使用鹽的混合物。優(yōu)選的組合物包括0.05 wt%至10 wt%的水溶性鹽、更優(yōu)選0.1 wt%至5 wt%、和更優(yōu)選0.5 wt%至2 wt%的含多價金屬離子的水溶性鹽。術語“水溶性”表示在水中的溶解度。術語水溶性鹽是指溶解度在25°C下至少為
0.05g/100g水的鹽。該鹽的溶解度優(yōu)選大于0.1、更優(yōu)選大于I和最優(yōu)選大于5。氟烷氣某硅烷:
雖然可以使用任何適合的氟烷氧基硅烷，但是優(yōu)選的氟烷氧基硅烷可以選自十七氟_1，1，2，2-四氫癸基三甲氧基硅烷(CAS:83048-65-1);十三氟-1，1，2，2-四氫辛基三甲氧基硅烷(CAS:85857-16-5);十七氟-1，1，2，2-四氫癸基三こ氧基硅烷(CAS: 101947-16-4);十三氟 _1，1，2，2-四氫辛基三こ氧基硅烷(CAS:51851-37-7)；雙(十三氟_1，1，2，2-四氫辛基)四甲基ニ硅氧烷(CAS:71363-70-7);或雙((十三氟-1，1，2，2-四氫辛基)ニ甲基硅氧基)甲基硅烷(CAS:521069-00-1)。上述硅烷可購自任何商業(yè)供應商，如Gelest Inc。十七氟-1，1，2，2-四氫癸基三甲氧基硅烷(CAS:83048-65-1)和十三氟-1，I, 2，2-四氫辛基三甲氧基硅烷(CAS:85857-16-5)是尤其優(yōu)選的。含多價金屬離子的水溶性鹽與該氟烷氧基硅烷之比為1:5至5:1、優(yōu)選1:1至2:3。根據(jù)本發(fā)明的組合物包含0.25wt%至5wt%的氟烷氧基硅烷。據(jù)觀察，0.05wt%的量顯示出很小的抗性、特別是對油性污潰的抗性。因此該組合物包括0.25wt%至5wt%的氟烷氧基娃燒、優(yōu)選0.5wt%至2wt%。水和醇
根據(jù)本發(fā)明的組合物是水-醇性的，這表示該組合物包含水和C1-C4的醇。優(yōu)選的組合物可以具有約75wt%到約90wt%的醇。優(yōu)選的醇包括こ醇、正丙醇和異-丙醇。優(yōu)選水是5wt%到15wt%。水與醇之比可以從1:6到1:9之間變化，而性能不會有大的變化。該組合物還可以優(yōu)選包含其他的常規(guī)組分如熒光增白劑、防腐劑、芳香劑、和調色染料(shading dyes)。制備該組合物的方法
根據(jù)另ー個方面，本發(fā)明涉及一種生產第一個方面的組合物的方法，該方法包括步驟:將0.05重量份至10重量份的含多價金屬離子的水溶性鹽和0.25重量份至5重量份的氟烷氧基硅烷與水和C1-C4的醇混合以得到100份的組合物?？梢栽谌魏芜m合的混合器中混合這些組分，并且它們可以以任何次序添加。優(yōu)選將水添加到容器內的鹽中，隨后添加醇，然后添加氟烷氧基硅烷。此后，優(yōu)選在渦旋攪拌機中在室溫下攪拌該混合物。處理某材的方法
根據(jù)另ー個方面，本發(fā)明涉及一種處理基材的方法。該方法包括步驟:
(i)施加第一個方面的組合物的溶液以在基材上形成涂層；和
(ii)干燥該涂層?？梢詫⒃摻M合物或其溶液噴涂到基材上，或者可以將該基材例如織物浸潰到該組合物中或其溶液中。此外也可以使用沒有具體提到的其他已知方法。
本發(fā)明的組合物可用來處理任何給定的基材。優(yōu)選的基材包括金屬、玻璃、陶瓷、織物和紙。優(yōu)選，該基材是織物、紙或玻璃。更優(yōu)選該基材是織物或玻璃?？商幚淼目椢锇ê铣煽椢锖吞烊豢椢铩？椢锟捎擅?、滌棉、聚酯、絲或尼龍制成?？梢灶A計，本發(fā)明的組合物可用于處理衣服及其他布料和構成家庭洗衣中的典型洗滌負荷的服裝?？筛鶕?jù)本發(fā)明方法處理的家用材料包括但不限于床罩、毯子、氈毯、窗簾和室內裝飾品。盡管主要描述了本發(fā)明的組合物用于處理織物，但是可以預計該方法能夠有利地用于處理黃麻、牛仔布和帆布、鞋和夾克。該方法可以進行15到90分鐘、優(yōu)選20分鐘至I小吋。該方法可以在無需任何加熱或冷卻的條件下例如在15°C到40°C的溫度下進行。在處理之后，尤其是可以在干燥之前擠壓織物?？梢詫⑻幚磉^的織物風干、曬干、或在干燥機內干燥。優(yōu)選在干燥之后熨燙該織物。如此處使用的術語“液布比”或L/C比是指與織物接觸的溶液質量與織物的質量之比。在每個步驟中液布比可以不同。優(yōu)選液布比為2至100、更優(yōu)選5至50、和最優(yōu)選5至20。如此處使用的術語“織物接觸面積”是指與該組合物溶液接觸的織物的任ー側的表觀表面積。根據(jù)第四方面，本發(fā)明提供第一個方面的組合物用于處理基材以使其疏水和疏油的用途。使用該組合物可有助于獲得大于90°的水接觸角和大于60°的油接觸角。本領域技術人員應該知道接觸角的含義。水接觸角優(yōu)選是90°至180°、更優(yōu)選至少100°、更加優(yōu)選至少110°、或甚至更優(yōu) 選至少120°。接觸角是采用停滴法緊接在添加液滴之后測量的。成套組件
根據(jù)第五個方面，本發(fā)明提供ー種成套組件，其包括第一個方面的組合物和使用說明書。
實施例現(xiàn)將借助于非限制實施例詳細地說明本發(fā)明。表-1:在實驗中使用的材料
權利要求
1.一種用于處理基材的組合物，所述組合物包含: 1.0.05wt%-10wt%的含多價金屬離子的水溶性鹽； i1.0.25wt%-5wt%的氟燒氧基娃燒； ii1.水；和iv.C1-C4 的醇 其中所述水溶性鹽與所述氟烷氧基硅烷之比為1:5至5:1。
2.權利要求1的組合物，其中所述多價金屬離子選自Al3+、Ca2+、Zn2+、CU2+、Fe3+或Ti3+。
3.權利要求1或2的組合物，其中所述水溶性鹽選自硝酸鋁、硝酸鈣、氯化鈣、硫酸銅、硝酸鋅、硝酸銅、硝酸鐵、硫酸鋁、氯化鋁或氯化鈦。
4.前述任一項權利要求的組合物，其中所述氟烷氧基硅烷選自十七氟-1，1，2，2-四氫!癸基ニ甲氧基娃燒(CAS:83048-65-1);十ニ氣-1，1,2,2-四氧羊基ニ甲氧基娃燒(CAS:85857-16-5);十七氟-1, I, 2，2-四氫癸基三こ氧基硅烷(CAS: 101947-16-4);十三氟-1，1，2，2-四氫辛基三こ氧基硅烷(CAS:51851-37-7);雙(十三氟-1，1，2，2-四氫辛基)四甲基ニ硅氧烷(CAS:71363-70-7);或雙((十三氟-1，1，2，2-四氫辛基)ニ甲基硅氧基)甲基硅烷(CAS: 521069-00-1)。
5.前述任一項權利要求的組合物，其中所述水溶性鹽與所述氟烷氧基硅烷之比為1:1至 2:3。
6.一種制備如權利要求1的組合物的方法，其包括步驟:將0.05份至10份的含多價金屬離子的水溶性鹽和0.25 份至5份的氟烷氧基硅烷與水和C1-C4的醇混合以得到100份的組合物。
7.一種處理基材的方法，其包括步驟:加權利要求1的組合物的溶液以在基材上形成涂層；和 i1.干燥該涂層。
8.如權利要求1所述的組合物用于處理基材以使其疏水和疏油的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理基材，如織物，尤其是使基材防污的組合物和方法。本發(fā)明主要開發(fā)用于織物和玻璃，且以下將參考這些應用來進行說明。本發(fā)明的目的是提供抗水性污漬和抗油性污漬的性能。我們已經發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術的一部分或所有問題可以用包含多價金屬離子的水溶性鹽和氟烷氧基硅烷的水-醇性組合物來解決或改善，其中水溶性鹽與氟烷氧基硅烷之比為1:5至5:1。
文檔編號C07F7/18GK103119214SQ201180046308
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權日2010年9月27日
發(fā)明者S.達斯, K.杜塔, A.普拉馬尼克 申請人:荷蘭聯(lián)合利華有限公司