用于阻礙露珠形成的納米二氧化硅涂層的制作方法
【技術領域】
[0001] 本公開涉及二氧化硅納米顆粒涂層以及位于其上具有二氧化硅納米顆粒涂層的 制品，例如，具體地回射裝置。本公開還涉及用于阻礙在制品表面上形成露珠的方法，所述 制品具體地包括回射支撐體的制品。
【背景技術】
[0002] 具有能夠擴散水的表面的制品是多種應用所需的。例如，在霧狀或潮濕環(huán)境中使 用透明塑料（例如室窗）應避免形成降低透光率的反光小水滴。這些材料上的水擴散表 面有助于保持其透明性并且最小化不期望的拖影。此類水擴散涂層也稱為防霧涂層，在例 如TO 2009/140482(Jing等人）和WO 2010/017069(Jing等人）中有所描述。在透明基 材的情況下，以上文獻所公開的防霧涂層據(jù)稱抵抗冷凝的小水滴的形成，否則冷凝的小水 滴將顯著降低基材的透明性。其他防霧涂層組合物在W0 2009/085680 (Chen等人）和TO 2011/002838 (Jing等人）中公開，其中包含表面官能化二氧化硅納米顆粒的涂層組合物被 描述為可尤其在個人防護裝備諸如面罩、防護罩和防護眼鏡上使用。
[0003] 水擴散特性也是戶外應用中所使用的制品諸如采用回射片材的交通標識所需的。 回射片材具有使大量入射光返回光源的能力。入射到回射片材中及從回射片材回射的透光 率受附著雨滴，由其是露珠形成的影響。
[0004] 影響透光率或反光的主要形式的降水是露珠形成。露珠可能尤其成問題，因為其 主要出現(xiàn)在回射片材應用的夜間。當露珠以大珠狀水滴形式存在于交通標識上時，可破壞 入射光和回射光的路徑。這可使得過路的駕車者讀取指示牌上的信息更加困難。在一些情 況下，在回射交通標識表面上大水滴的積聚可導致完全失去反射性或成為所謂的"盲區(qū)"， 據(jù)此，交通標識在向駕車者或觀察者顯示有用（如果不是至關重要的話）信息方面變得完 全無效。相比之下，當露珠在回射交通標識的表面上以透明層的形式平滑鋪展開時，讀取標 識上的信息則更為容易，因為所產(chǎn)生的薄而平滑的水層在很大程度上不顯著誤導入射光和 回射光的路徑。
[0005] 當提到防止尤其是戶外應用中使用的回射制品表面上的露珠形成時，本領域所公 開的涂層并不總是令人滿意的。防止或減少尤其是戶外環(huán)境中的露珠形成與提供防霧性相 比是更為嚴格的要求，特別是考慮相應涂層所提供的耐久性、紫外穩(wěn)定性和/或耐磨性。
[0006] W0 2005/103172 (Iyer等人）公開了所謂的抗露珠涂層，其中所述抗露珠涂層包 含縱橫比大于1的細長二氧化硅粒子。防止基材上形成露珠的其他替代方法在該專利申請 的【背景技術】部分中有所描述。
[0007] 并非質疑本領域中公開的防霧和抗露珠涂層相關的技術優(yōu)勢，而是仍然需要阻礙 包括在回射支撐體的制品的表面上形成露珠的方法，以及尤其是當施用于戶外應用中使用 的回射制品的表面上時，需要在阻礙露珠形成、耐久性、紫外穩(wěn)定性和/或耐磨性上具有改 善的性能的涂覆制品和涂層。
[0008] 根據(jù)以下說明書，本公開的涂層、涂覆制品和方法的其他優(yōu)點將是顯而易見的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 根據(jù)一個方面，本公開涉及一種用于阻礙在包括回射支撐體的制品的表面上形成 露珠的方法，所述方法包括以下步驟：
[0010] a)提供基材；
[0011]b)使所述基材表面的至少一部分與二氧化硅納米顆粒涂層組合物接觸，所述二氧 化硅納米顆粒涂層組合物包含：
[0012] i.具有40納米或更小的平均粒徑的二氧化硅納米顆粒與具有大于40納米的平均 粒徑的二氧化硅納米顆粒的混合物的含水分散體，所述含水分散體具有小于5的pH，和
[0013] ii?具有小于5的pKa的酸；
[0014] c)干燥涂層組合物從而在基材上提供二氧化硅納米顆粒涂層，并由此形成涂層組 件；以及
[0015] d)將涂層組件施加在回射支撐體的至少一部分上。
[0016] 根據(jù)另一個方面，本公開涉及一種用于阻礙在包括回射支撐體的制品的表面上形 成露珠的方法，所述方法包括以下步驟：
[0017] a)提供基材；
[0018] b)使基材表面的至少一部分與二氧化硅納米顆粒涂層組合物接觸，所述二氧化硅 納米顆粒涂層組合物包含：
[0019] i.針狀二氧化硅納米顆粒與球形二氧化硅納米顆粒的混合物的含水分散體，所述 含水分散體具有小于5的pH，和
[0020] ii.具有小于5的pKa的酸；
[0021] c)干燥涂層組合物從而在基材上提供二氧化硅納米顆粒涂層，并由此形成涂層組 件；以及
[0022] d)將涂層組件施加在回射支撐體的至少一部分上。
[0023] 根據(jù)另一個方面，本公開涉及一種用于阻礙在包括回射支撐體的制品的表面上形 成露珠的方法，所述方法包括以下步驟：
[0024] a)提供基材；
[0025] b)使基材表面的至少一部分與二氧化硅納米顆粒涂層組合物接觸，所述二氧化硅 納米顆粒涂層組合物包含：
[0026] i.核-殼顆粒的含水分散體，每個核-殼顆粒包括由殼包圍的聚合物核，所述殼基 本上由設置在聚合物核上的二氧化硅納米顆粒組成，所述含水分散體具有小于5的pH，和
[0027] ii.具有小于5的pKa的酸；
[0028] c)干燥涂層組合物從而在基材上提供二氧化硅納米顆粒涂層，并由此形成涂層組 件；以及
[0029] d)將涂層組件施加在回射支撐體的至少一部分上。
[0030] 在另一個方面，本公開涉及一種包括基材和位于其上的二氧化硅納米顆粒涂層的 涂層組件，其中二氧化硅納米顆粒涂層能夠通過上述任意方法獲得，并且其中基材包含選 自由聚（甲基）丙烯酸酯及其任意組合或混合物構成的組的材料。
[0031] 根據(jù)本公開的另一個方面，提供了一種包括支撐體和位于其上的上述涂層組件的 涂覆制品。
[0032] 在另一個方面中，本公開涉及上述二氧化硅納米顆粒涂層或涂層組件在用于阻礙 在包括回射支撐體的制品的表面上形成露珠方面的用途。
【附圖說明】
[0033] 圖1表示在戶外測試平臺上進行的過夜防露珠性能實驗的照片，不同的照片是在 不同時刻拍攝的。
【具體實施方式】
[0034] 根據(jù)一個方面，本公開涉及一種用于阻礙在包括回射支撐體（并預期用于戶外使 用）的制品的表面上形成露珠的方法，所述方法包括以下步驟：
[0035] a)提供基材；
[0036] b)使基材表面的至少一部分與二氧化硅納米顆粒涂層組合物接觸，所述二氧化硅 納米顆粒涂層組合物包含：
[0037] i.具有40納米或更小的平均粒徑的二氧化硅納米顆粒與具有大于40納米的平均 粒徑的二氧化硅納米顆粒的混合物的含水分散體，所述含水分散體具有小于5的pH，和
[0038] ii.具有小于5的pKa的酸；
[0039] c)干燥涂層組合物從而在基材上提供（燒結）二氧化硅納米顆粒涂層，并由此形 成涂層組件；以及
[0040] d)將涂層組件施加在回射支撐體的至少一部分上。
[0041] 實施根據(jù)本公開的阻礙在基材表面上形成露珠的方法中使用的合適二氧化硅納 米顆粒涂層組合物及其制造方法充分描述于W0 2009/140482 (Jing等人）中，其內(nèi)容以引 用方式并入本文。優(yōu)選地，本文使用的平均粒徑大于40納米的二氧化硅納米顆粒具有200 納米或更小、更優(yōu)選180納米或更小，還更優(yōu)選150納米或更小的平均粒徑。
[0042] 在本公開的上下文中，使用本領域技術人員熟知的場發(fā)射掃描電子顯微鏡 (FE-SEM)技術測定本文使用的二氧化硅納米顆粒的平均粒徑。
[0043] 在一個優(yōu)選的方面，實施本公開的方法中使用的二氧化硅納米顆粒涂層組合物包 含：
[0044] a)以下物質的混合物的含水分散體：
[0045] i.具有30納米或更小、優(yōu)選20納米或更小、更優(yōu)選10納米或更小、還更優(yōu)選5納 米或更小、還更優(yōu)選4納米或更小的平均粒徑的二氧化硅納米顆粒；和
[0046] ii.具有大于40納米、優(yōu)選大于60納米、更優(yōu)選大于80納米、還更優(yōu)選大于100 納米的平均粒徑的二氧化硅納米顆粒；
[0047] 所述含水分散體具有小于5、優(yōu)選小于4、更優(yōu)選小于3的pH;和
[0048] b)酸，所述酸具有小于5、優(yōu)選小于3、更優(yōu)選小于2、還更優(yōu)選小于0的pKa。
[0049] 優(yōu)選地，用于本文的具有大于40納米的平均粒徑的二氧化硅納米顆粒具有200納 米或更小、更優(yōu)選180納米或更小、還更優(yōu)選150納米或更小的平均粒徑。
[0050] 根據(jù)另一個方面，本公開涉及一種用于阻礙在包括回射支撐體（旨在戶外使用） 的制品的表面上形成露珠的方法，所述方法包括以下步驟：
[0051] a)提供基材；
[0052] b)使基材表面的至少一部分與二氧化硅納米顆粒涂層組合物接觸，所述二氧化硅 納米顆粒涂層組合物包含：
[0053] i.針狀二氧化硅納米顆粒與球形二氧化硅納米顆粒的混合物的含水分散體，所述 含水分散體具有小于5的pH，和
[0054] ii?具有小于5的pKa的酸；
[0055] c)干燥涂層組合物從而在基材上提供（燒結）二氧化硅納米顆粒涂層，并由此形 成涂層組件；以及
[0056] d)將涂層組件施加在回射支撐體的至少一部分上。
[0057] 實施根據(jù)本公開的阻礙在基材表面上形成露珠的方法中使用的合適二氧化硅納 米顆粒涂層組合物及其制造方法充分描述于W0 2010/017069 (Jing等人）中，其內(nèi)容以引 用方式并入本文。
[0058] 在一個優(yōu)選的方面，在本公開方法的該實施中使用的二氧化硅納米顆粒涂層組合 物包含：
[0059] a)以下物質的混合物的含水分散體：
[0060] i.針狀二氧化硅納米顆粒，所述針狀二氧化硅納米顆粒具有包括介于5和30納米 之間、優(yōu)選介于7和25納米之間、更優(yōu)選介于8和20納米之間、還更優(yōu)選介于9和15納米 之間的平均粒徑并且具有包括介于20和300納米之間、優(yōu)選介于30和200納米之間、更優(yōu) 選介于35和150納米之間、還更優(yōu)選介于40和100納米之間的平均長度；和
[0061] ii.球形二氧化娃納米顆粒，所述球形二氧化娃納米顆粒具有30納米或更小、優(yōu) 選20納米或更小、更優(yōu)選10納米或更小、還更優(yōu)選5納米或更小的平均粒徑；
[0062] 所述含水分散體具有小于5、優(yōu)選小于4、更優(yōu)選小于3的pH ;和
[0063] b)酸，所述酸具有小于5、優(yōu)選小于3、更優(yōu)選小于2、還更優(yōu)選小于0的pKa。
[0064] 根據(jù)另一個方面，本公開涉及一種用于阻礙在包括回射支撐體（并預期用于戶外 使用）的制品的表面上形成露珠的方法，所述方法包括以下步驟：
[0065] a)提供基材；
[0066]b)使基材表面的至少一部分與二氧化硅納米顆粒涂層組合物接觸，所述二氧化硅 納米顆粒涂層組合物包含：
[0067] i.核-殼顆粒的含水分散體，每個核-殼顆粒包括由殼包圍的聚合物核，所述殼基 本上由設置在聚合物核上的二氧化硅納米顆粒、優(yōu)選無孔二氧化硅納米顆粒組成，所述含 水分散體具有小于5的pH，和
[0068] ii.具有小于5的pKa的酸；
[0069]c)干燥涂層組合物從而在基材上提供（燒結）二氧化硅納米顆粒涂層，并由此形 成涂層組件；以及
[0070]d)將涂層組件施加在回射支撐體的至少一部分上。
[0071] 實施根據(jù)本公開的用于阻礙在基材表面上形成露珠的方法中使用的合適二氧化 硅納米顆粒涂層組合物及其制造方法充分描述于W0 2010/114700 (Jing等人）中，其內(nèi)容 以引用方式并入本文。
[0072] 優(yōu)選地，實施本公開的方法中使用的核-殼顆粒的聚合物核包含選自由以下聚合 物構成的組的聚合物：丙烯酸類聚合物、聚氨酯聚合物、聚烯烴聚合物（包括官能化聚烯 烴）、聚苯乙烯聚合物，以及它們的任意組合或混合物。
[0073] 更優(yōu)選地，實施本公開的方法中使用的核-殼顆粒的聚合物核包含選自由以下聚 合物構成的組的聚合物：丙烯酸類聚合物、聚氨酯聚合物，以及它們的任意組合或混合物。
[0074] 在一個優(yōu)選的方面，實施本公開的方法中使用的二氧化硅納米顆粒涂層組合物包 含：
[0075] a)以下物質的混合物的含水分散體：
[0076] i.針狀二氧化硅納米顆粒，所述針狀二氧化硅納米顆粒具有介于5和30納米之 間、優(yōu)選介于7和25納米之間、更優(yōu)選介于8和20納米之間、還更優(yōu)選介于9和15納米之 間的平均粒徑并且具有介于20和300納米之間、優(yōu)選介于30和200納米之間、更優(yōu)選介于 35和150納米之間、還更優(yōu)選介于40和100納米之間的平均長度；
[0077] ii.包含丙烯酸類聚合物和/或聚氨酯聚合物的聚合物（膠乳）粒子；和
[0078] iii.球形二氧化娃納米顆粒，所述球形二氧化娃納米顆粒具有30