[0001] 交叉参考
[0002] 本
申请要求2013年2月21日提交的题为“施用高性能硅基涂料组合物的方法”(Method for Applying High Performance Silicon-Based Coating Compositions)的美国临时
专利申请第61/767,651号的优先权，该专利申请全文通过参考结合入本文。
技术领域
[0003] 本
发明涉及从硅氮烷、硅
氧烷、硅烷和任选
有机溶剂和添加剂形成的硅基涂料组合物。所得组合物可用于涂覆表面以形成具有所需特征的涂层，所述特征包括抗
腐蚀、防污、光滑、高
传热、高温、高热抗性以及良好的硬度。所述涂料有利于广泛应用。
[0004] 背景
[0005]
聚合物的化学结构和构象等多种因素影响具体应用中所需的涂层类型。然而，所述应用常受限于许多有用聚合物的市售情况。例如，相当长的时间中已合成和表征聚硅氮烷，表明该聚合物可用于各种应用。但当前几乎没有产品被开发成可销售的商品。此外，成本限制阻碍了在一些情况中的应用。
[0006] 非常需要用于广泛应用的改良硅基涂料。该涂料将可在室温条件
固化而无需添加催化剂或活化剂以
加速固化，薄但耐用、具有保护性且热稳定、表现出优良的硬度、即使基材形变仍保持完整。此外，需要在涂层
颜色、外观、触感、光泽度上可定制的涂料。此外，为了广泛应用，还大量需要具有下述特征的涂层：UV抗性、免
微生物、易清洁维护和抗腐蚀。因此，鉴于
现有技术的限制，需要具有聚合物基材的物理和化学特征并获得具有大量所需性能的涂层的涂料组合物。
发明内容
[0007] 本发明涉及施用可在宽范围的表面施用的硅基涂料组合物的方法。所述组合物可由包含适当比例的聚合硅氧烷
树脂、聚合硅烷树脂、
有机溶剂和任选添加剂的成分混合物形成。得到的涂层薄、耐久、热
稳定性提高、
摩擦系数降低、导热性增加、
覆盖面积、透明度、可修缮、和易于施用。本发明一般涉及通过用含硅基涂料组合物的毛巾进行擦拭来涂覆表面的方法。
[0008] 具体地，本文提供涂覆表面的方法。所述方法包括提供用组分混合物湿润的毛巾，形成含硅烷、硅氧烷和有机溶剂的硅基涂料组合物。所述混合物从所述毛巾转移以形成表面上的涂层。通过额外加热或不加热来室温固化所述涂层。所述表面可能与
水经常
接触，或处于或低于室温。所述表面可位于透明材料、服饰、
汽车部件、娱
乐器件、枪械、炊具或
硬件上。透明材料可选自下组：镜片、透镜、聚
碳酸酯、玻璃、挡
风玻璃、屏幕和镜子。所述服饰可选自下组：珠宝、
鞋、靴、手套和外套。所述汽车部件选自下组：
挡风玻璃，玻璃、皮革、乙烯树脂(vinyl)、轮、挡风玻璃刮水器、
保险杠、玻璃
纤维和
发动机，例如舷外发动机。所述娱乐器件可选自下组：滑
雪板、雪地靴、
雪鞋、登山杖、
尾板、滑水板、冲浪板、趴板、小冲浪板、彩弹枪、
护目镜、
雪地车、喷气
滑雪板、摩托车、越野车、
自行车、箭、箭头、箭羽、诱饵、
马钉和
捕鱼器件。所述捕鱼器件可选自下组：鱼线、捕鱼引导器(fishing guide)、鱼竿、鱼线轮，上飞助浮剂(fly-up floatant)、硬饵、钩和软饵。所述枪械可选自下组：手枪、步枪、枪膛和弹药。所述炊具可选自下组：碟、平锅、罐、削皮器、
切割器、切片器、碗、搅拌器、磨床、
铁具、浅锅、器具、勺、叉、刀和
磨碎器。所述硬件可选自下组：雪铲、耙、铁锹、镘、球形挖掘器、
水龙头、
喷嘴、剃刀、
剪刀、钳、足部护理工具、指甲护理工具和梳子。
[0009] 在另一实施方式中，本发明提供涂覆捕鱼器件上的表面的方法。所述方法包括提供用组分混合物湿润的毛巾，形成含硅烷、硅氧烷和有机溶剂的硅基涂料组合物。所述混合物从所述毛巾转移以形成表面上的涂层。通过额外加热或不加热来室温固化所述涂层。所述混合物可向至少一种选自下组的器件转移：鱼线、鱼竿、鱼线轮、镜片、透镜、挡风玻璃、风挡玻璃、硬饵、钩和软饵。所述固化的涂层可减少所述表面的摩擦、改善捕鱼器件的
铸造、减少污物积累或减少
冰积累。
[0010] 在另一实施方式中，本发明提供涂覆衣物上的表面的方法。所述方法包括提供用组分混合物湿润的毛巾，形成含硅烷、硅氧烷和有机溶剂的硅基涂料组合物。所述混合物从所述毛巾转移以形成表面上的涂层。通过额外加热或不加热来室温固化所述涂层。所述衣物可为珠宝或皮靴。所述固化涂层改善珠宝的抗腐蚀性，或改善皮靴的抗变应性和防水性能。
[0011] 在另一实施方式中，提供涂覆机动车上的表面的方法。所述方法包括提供用组分混合物湿润的毛巾，形成含硅烷、硅氧烷和有机溶剂的硅基涂料组合物。所述混合物从所述毛巾转移以形成表面上的涂层。通过额外加热或不加热来室温固化所述涂层。所述混合物可向至少一种选自下组的器件转移：挡风玻璃、玻璃、皮革、乙烯树脂、
车轮、挡风玻璃刮水器、保险杠。所述混合物还可包含适用于皮革或乙烯树脂的调节剂，或适用于轮的
抛光剂。所述固化涂层可减少昆虫对保险杠的粘附。
[0012] 在另一实施方式中，本发明提供涂覆水上运载工具上的表面的方法。所述方法包括提供用组分混合物湿润的毛巾，形成含硅烷、硅氧烷和有机溶剂的硅基涂料组合物。所述混合物从所述毛巾转移以形成表面上的涂层。通过额外加热或不加热来室温固化所述涂层。所述混合物可向至少一种选自下组的器件转移：发动机、玻璃、陶瓷、纤维玻璃和聚(甲TM基
丙烯酸甲酯)(Plexiglas )。所述固化涂层可提供对发动机的保护。所述混合物还可包含适用于所述表面的蜡。
[0013] 在另一实施方式中，本发明提供涂覆娱乐器件上的表面的方法。所述方法包括提供用组分混合物湿润的毛巾，形成含硅烷、硅氧烷和有机溶剂的硅基涂料组合物。所述混合物从所述毛巾转移以形成表面上的涂层。通过额外加热或不加热来室温固化所述涂层。所述混合物可向至少一种选自下组的器件转移：
滑雪板、雪地靴、雪鞋、尾板、滑水板、冲浪板、彩弹枪、彩弹护目镜、雪地车、喷气滑雪板、摩托车、越野车和自行车。所述固化涂层可提供改善的光滑度或对冰形成的抗性。
[0014] 在一个实施方式中，本发明提供涂覆枪械上的表面的方法。所述方法包括提供用组分混合物湿润的毛巾，形成含硅烷、硅氧烷和有机溶剂的硅基涂料组合物。所述混合物从所述毛巾转移以形成表面上的涂层。通过额外加热或不加热来室温固化所述涂层。所述混合物可向枪械的枪膛转移。固化涂层可提供一种或多种优势：其可减少枪械的清洁次数、减少套筒(jacket)和粉末污垢、不改变枪械的枪筒尺寸、不改变枪械的外观、改善腐蚀保护、保护枪械的枪筒免受内部磨损、改善来自枪械的热消散和/或减少所述枪械上的静电荷。
[0015] 在另一些实施方式中，本发明提供涂覆弹药上的表面的方法，所述方法包括：(a)提供用组分混合物湿润的毛巾，以形成含硅烷、硅氧烷和有机溶剂的硅基涂料组合物；(b)将所述混合物从所述毛巾转移以形成表面上的涂层；和(c)通过额外加热或不加热来室温固化所述涂层。所述固化涂层为弹药提供改善的腐蚀保护或改善的再装填效率。
[0016] 在另一实施方式中，本发明提供涂覆炊具上的表面的方法。所述方法包括提供用组分混合物湿润的毛巾，形成含硅烷、硅氧烷和有机溶剂的硅基涂料组合物。所述混合物从所述毛巾转移以形成表面上的涂层。通过额外加热或不加热来室温固化所述涂层。所述混合物可向碟或平锅转移。所述固化涂层可提供改善的抗粘性能。
[0017] 在另一实施方式中，本发明提供涂覆马钉上的表面的方法。所述方法包括提供用组分混合物湿润的毛巾，形成含硅烷、硅氧烷和有机溶剂的硅基涂料组合物。所述混合物从所述毛巾转移以形成表面上的涂层。通过额外加热或不加热来室温固化所述涂层。所述混合物还可包含适用于皮革的调节剂。所述固化涂层提供改善的腐蚀保护。
[0018] 在另一实施方式中，本发明提供涂覆房屋中常见表面的方法。所述方法包括提供用组分混合物湿润的毛巾，形成含硅烷、硅氧烷和有机溶剂的硅基涂料组合物。所述混合物从所述毛巾转移以形成表面上的涂层。通过额外加热或不加热来室温固化所述涂层。所述混合物可向选自下述的器件转移：雪铲、花园工具、刀、餐具、磨碎器、削皮器、披萨切割器、切片器、厨房用具、混合棒、搅拌器、咖啡
研磨器、松饼机、浅锅、器具、镜子、淋浴器、水池和水龙头。所述混合物还可包含适用于厨房或浴室的涂腊剂。
[0019] 在另一实施方式中，本发明提供涂覆弓箭器件上的表面的方法。所述方法包括提供用组分混合物湿润的毛巾，形成含硅烷、硅氧烷和有机溶剂的硅基涂料组合物。所述混合物从所述毛巾转移以形成表面上的涂层。通过额外加热或不加热来室温固化所述涂层。所述混合物可向至少一种选自下组的器件转移：箭或诱饵。所述箭的表面可为箭头、箭轴或箭羽。所述固化涂层可改善冰积累抗性。
[0020] 在另一实施方式中，本发明提供涂覆手套上的表面的方法。所述方法包括提供用组分混合物湿润的毛巾，形成含硅烷、硅氧烷和有机溶剂的硅基涂料组合物。所述混合物从所述毛巾转移以形成表面上的涂层。通过额外加热或不加热来室温固化所述涂层。所述混合物还可包含适用于皮革的调节剂。所述固化涂层可提供手套表面改善的紧握性能。
[0021] 在另一实施方式中，本发明提供涂覆美容用品上的表面的方法。所述方法包括提供用组分混合物湿润的毛巾，形成含硅烷、硅氧烷和有机溶剂的硅基涂料组合物。所述混合物从所述毛巾转移以形成表面上的涂层。通过额外加热或不加热来室温固化所述涂层。所述混合物可向至少一种选自下组的器件转移：剃刀、剪刀、钳、足部护理工具、指甲护理工具和梳子。所述固化涂层可为所述表面提供改善的切割能
力。所述固化涂层可为所述表面提供改善的光滑度。
[0022] 在另一实施方式中，本发明提供涂覆
电子屏幕上的表面的方法。所述方法包括提供用组分混合物湿润的毛巾，形成含硅烷、硅氧烷和有机溶剂的硅基涂料组合物。所述混合物从所述毛巾转移以形成表面上的涂层。通过额外加热或不加热来室温固化所述涂层。所述电子屏幕可位于手机、计算机、监视器或电视上。所述固化涂层可为所述表面提供改善的保护。
[0023] 在另一实施方式中，本发明提供用于涂覆表面的湿润毛巾。所述毛巾包括(a)基材和(b)组分混合物，用以形成包含硅烷的硅基涂料组合物，其中所述混合物在施用于表面之前包含在基材中，并且其中在施用后，所述表面上的所述混合物的涂层通过额外加热或不加热来室温固化。所述基材可为多孔或纤维状；例如所述基材包括纸制品、
棉制品或聚2
酯。所述毛巾的每cm基材面积包括约0.01g–约1g混合物。
[0024] 除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有本发明提交时所属领域的技术人员通常所理解的同样含义。若具体定义，则以本文提供的定义而非任何字典或常规定义为准。此外，除非另有说明，单数术语包括复数且复数术语包括单数。本文中，除非另有说明，使用“或”表示“和/或”。本文所引用的所有专利和出版物均通过引用纳入本文。
[0025] 发明详述
[0026] 本发明涉及硅基涂料组合物，其由某些硅基聚合物形成，产生具有所需性能的最终涂层，所述性能包括超薄、持久时间长、不可转移、高温和压力抗性。因此，这些涂料组合物形成的顶部涂层透明、薄、硬、光滑、固化过程短、并对不利条件有抗性或高耐久性，所述不利条件包括但不限于拖拽、拉、刮擦、摩擦、加热、潮湿、高温、低温、微生物生长、腐蚀等。所述组合物包含聚合的硅烷和聚合的硅氮烷或硅氧烷之一或二者，还可包含一种或多种非
反应性有机溶剂，和/或用于固化或精制的一种或多种添加剂，其各以本文所述比例存在以实现某些性能。
[0027] 具体地，提供毛巾上的涂料混合物，其允许简单、用户友好的施用而无需特别训练。涂料溶液可施加在需要光滑度的任何表面上，从而延长使用寿命、提高化学抗性、减少冰形成、提高
流体力学和空
气动力学性质。
[0028] (I)硅基涂料组合物
[0029] 所述涂料混合物可施用于例如服饰、汽车部件、娱乐器件、枪械器件、炊具或硬件上的表面。捕鱼器件上，所述表面可位于鱼线、捕鱼引导器、鱼竿、鱼线轮、用于捕鱼的镜片、上飞助浮剂、硬饵、钩和软饵上。所述镜片可为透镜、护罩或屏幕，且可包括任何合适透光材TM料，例如Lexan (聚碳酸酯热塑性)或玻璃。所述表面可位于衣物上，例如服饰、珠宝或附属物。所述表面可位于机动车上，例如挡风玻璃、玻璃、皮革、乙烯树脂、轮、挡风玻璃刮水器或保险杠。所述表面可位于水上运载工具上，例如发动机、陶瓷、纤维玻璃、玻璃或聚(甲TM
基丙烯酸甲酯)(Plexiglas )表面。所述表面可位于娱乐器件上，例如滑雪板、雪地靴、雪鞋、尾板、滑水板、冲浪板、彩弹枪、彩弹护目镜、雪地车、喷气滑雪板、摩托车、越野车或自行车。所述表面可位于枪械的部分上，例如手枪、步枪、或枪膛或枪筒。所述表面可位于弹药上。所述表面可位于烤盘或炊具上，例如玻璃碟或金属平锅。所述表面可位于马钉上。所述表面可位于房屋周围的一些
位置上，例如雪铲、花园工具、刀、餐具、磨碎器、削皮器、披萨切割器、切片器、厨房用具、混合棒、搅拌器、咖啡研磨器、松饼机、浅锅、器具、镜子、淋浴器、水池或水龙头。所述表面可位于弓箭器件上，例如箭、箭头、箭轴、箭羽或诱饵。所述表面可位于手套上。所述表面可位于美容用品上，例如剃刀、剪刀、钳、足部护理工具、指甲护理工具或梳子。所述表面还可位于电子屏幕上，例如计算机、手机、监视器或电视的屏幕。
[0030] (a)硅氮烷
[0031] 本发明所述硅基涂料组合物包含聚合硅氮烷。本文
说明书和
权利要求所用“硅氮烷”和“聚硅氮烷”是一般性术语，旨在包括含一个或多个硅-氮键的化合物，其中所述氮
原子连接至至少两个硅原子，并且可含或可以不含环状单元。因此，术语“聚硅氮烷”和“硅氮烷聚合物”包括化合物中具有至少一个Si–N基团或具有H2Si–NH重复单元(即[H2Si–NH]n，n大于1)的
单体、低聚物、环状、多环状、线型聚合物或树脂状聚合物。聚硅氮烷的化学结构见下。
[0032]
[0033] “低聚物”表示包含数个重复单元(通常为约2-10个重复单元)的任何分子或化学化合物。硅氮烷低聚物的简单示例为二硅氮烷H3Si–NH–SiH3。本文所用“聚合物”表示含大量重复单元(通常大于约10个重复单元)的分子或化合物。低聚或多聚硅氮烷天然可为无定形或晶体。本领域已知或市售可得的聚硅氮烷或聚硅氮烷的混合物包括本领域技术人员通常已知的产品：硅氮烷、二硅氮烷、聚硅氮烷、脲硅氮烷、聚脲硅氮烷、
氨基硅氮烷、有机硅氮烷、有机聚硅氮烷、无机聚硅氮烷、和制备中使用液体无水氨的其他产品。聚硅氮烷的一个组，[R1R2Si–NH]n与聚硅氧烷[R1R2Si–O]n等电子且紧密相关。通式(CH3)3Si–NH–[(CH3)2Si-NH]n–Si(CH3)3所示聚硅氮烷称为聚二甲基硅氮烷。
[0034] 用氨解方法制备聚硅氮烷公开在美国专利第6329487号中。此外，聚硅氮烷还市售可得。例如，乙酸叔丁基酯溶剂中的聚硅氮烷(>99％)，宾夕法尼亚州亨廷顿谷(Huntingdon Valley,PA)的KiON防御技术公司(KiON Defense Technologies,Inc.)的KDT室温固化涂料树脂(KDT 1500)，其为低
粘度100％固体液体。KDT 1500可包含低于5％环硅氮烷(聚硅氮烷的环状形式)。相似产品还可获自其他生产商，包括AZ电子公司。
[0035] 聚硅氮烷可构成硅基涂料组合物的总配方重量的约0％-约80％(w/w)。在一个实施方式中，所述硅基涂料组合物不含聚硅氮烷。在一些实施方式中，聚硅氮烷可构成硅基涂料组合物的约55％,50％,45％,40％,35％,30％,25％,20％,15％,10％,5％,4％,3％,2％,1％,0％(w/w)或其任何范围。例如，硅基涂料组合物中存在的聚硅氮烷量可为总组合物的约5％-约10％、约8％-约30％、约25％-约40％、约35％-约55％(w/w)，优选范围为总组合物的约5％-约7％、约7％-约9％、约18％-约20％、约34％-约37％、约38％-约42％、约45％-约55％(w/w)。在示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅氮烷量可为总组合物的约6％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅氮烷量可为总组合物的约8％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅氮烷量可为总组合物的约19％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的可为总组合物的约28％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅氮烷量可为总组合物的约36％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅氮烷量可为总组合物的约40％(w/w)。
在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅氮烷量可为总组合物的约50％(w/w)。
[0036] (b)硅氧烷
[0037] 本发明所述硅基涂料组合物还包含聚合硅氧烷。硅氧烷是具有支化或非支化骨架的化学化合物，由交替硅和氧原子-Si-O-Si-O-组成，硅原子上连接有
侧链R(R1R2SiO)，其中R是氢原子或
烃基团。聚合的硅氧烷，包括寡聚和聚合硅氧烷单元，具有有机侧链(R≠H)，通常称为聚硅氧烷或[SiOR1R2]n，n大于等于1。聚硅氧烷的化学结构见下。
[0038]
[0039] 除了氢，聚硅氧烷的R1和R2独立选自下组：烷基、烯基、环烷基、烷基氨基、芳基、芳烷基或烷基甲硅烷基。因此，R1和R2可为例如：甲基、乙基、丙基、丁基、辛基、癸基、乙烯基、烯丙基、丁烯基、辛烯基、癸烯基、十四烷基、十六烷基、二十烷基、二十四烷基、环己基、甲基环己基、甲基氨基、乙基氨基、苯基、
甲苯基、二甲苯基、
萘、苄基、甲基甲硅烷基、乙基甲硅烷基、丙基甲硅烷基、丁基甲硅烷基、辛基甲硅烷基或癸基甲硅烷基。这些烷基、烯基、环烷基、芳基、烷基氨基、芳烷基、烷基甲硅烷基基团可各被含杂原子的一个或多个取代基任选取代，例如卤化物如氯、溴和碘，烷氧基如乙氧基，和酰基如乙酰基和丙酰基。有机侧接基团可用于将两个或更多个这些-Si-O-主链连接在一起。通过改变-Si-O-链长度、侧接基团和交联，聚硅氧烷可从液体到凝胶到
橡胶到硬塑料一致变化。http://en.wikipedia.org/wiki/Siloxane-cite_note-1#cite_note-1聚硅氧烷的代表示例是[SiO(CH3)2]n(聚二甲基硅氧烷,PDMS)和[SiO(C6H5)2]n(聚二苯基硅氧烷)。在优选实施方式中，硅基涂料组合物包含聚二甲基硅氧烷。聚二甲基硅氧烷的化学结构如下。
[0040]
[0041] 八甲基三硅氧烷,[(CH3)3SiO]2Si(CH3)2,是聚二甲基硅氧烷家族中的线型硅氧烷，INCI名称为三硅氧烷。八甲基三硅氧烷的化学结构如下。
[0042] 其他甲基化的硅氧烷包括但不限于：六甲基二硅氧烷、环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷。生产高分子量聚硅氧烷产品的方法与美国专利公开文本2009/0253884中公开。此外，聚硅氧烷还市售可得。例如，密歇根州伯顿(Burton,MI)的Genesee聚合物公司(Genesee Polymers Corp)提供乙酸异丙酯中的聚硅氧烷特别是聚二甲基硅氧烷，以二甲基硅
酮流体G-10产品销售。二甲基硅酮流体树脂(例如，本文所述B-树脂)形式提供的聚硅氧烷包含硅基涂料组合物总配方重量的约0％-约30％(w/w)。在一个实施方式中，硅基涂料组合物不含二甲基硅酮流体形式的聚硅氧烷。
在一些实施方式中，聚硅氧烷可构成硅基涂料组合物的约55％,50％,45％40％,35％,30％,27％,25％,23％,20％,17％,15％,13％,10％,7％,5％,4％,3％,2％,1％(w/w)或其任何范围。例如，硅基涂料组合物中存在的聚硅氧烷量可为总组合物的约5％-约10％、约
8％-约22％、约20％-约30％、约28％-约40％、约38％-约50％、约48％-约55％、例如约7％-约9％、约12％-约20％、约22％-约28％、约32％-约38％，约42％-约
48％、约45％-约55％(w/w)。在示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅氧烷量可为总组合物的约8％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅氧烷量可为总组合物的约15％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅氧烷量可为总组合物的约25％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅氧烷量可为总组合物的约35％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅氧烷量可为总组合物的约45％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅氧烷量可为总组合物的约
50％(w/w)。
[0043] (c)硅烷
[0044] 本发明所述硅基涂料组合物还可包含聚合硅烷。硅烷是含一个或多个硅-硅键的化合物。聚硅烷[R1R2Si–R1R2Si]n是无机聚合物的大家族。重复单元数量“n”在确定分子量和组合物粘度方面起作用。类似聚硅氧烷，R1和R2独立选自下组：氢、烷基、烯基、环烷基、烷基氨基、芳基、芳烷基或烷基甲硅烷基。因此，R1和R2可为例如：甲基、乙基、丙基、丁基、辛基、癸基、乙烯基、烯丙基、丁烯基、辛烯基、癸烯基、十四烷基、十六烷基、二十烷基、二十四烷基、环己基、甲基环己基、甲基氨基、乙基氨基、苯基、甲苯基、二甲基苯基、萘、苄基、甲基甲硅烷基、乙基甲硅烷基、丙基甲硅烷基、丁基甲硅烷基、辛基甲硅烷基或癸基甲硅烷基。具有通式–[(CH3)2Si-(CH3)2Si]–n的聚合物称为聚二甲基硅烷。聚二甲基硅烷的化学结构如下。
[0045]
[0046] 分子量分布较窄的高分子量聚硅烷产品可通过美国专利号5,599,892的方法获得。聚硅烷还可作为乙酸戊酯掺混物中提供的树脂系统，来自Kadko公司(印第安纳州比奇TM格罗夫Beech Grove,Indiana)售卖的KADKLAD R2X3 产品。聚硅烷(例如本文所称C-树脂)可为硅基涂料组合物的总配方重量的约8％-约80％(w/w)。在一个实施方式中，所述硅基涂料组合物不含聚硅烷。在一些实施方式中，聚硅烷可构成硅基涂料组合物的约80％,75％,70％,65％,60％,55％,50％,45％,40％,35％,30％,27％,25％,23％,20％,17％,15％,13％,1
0％,7％,5％,4％,3％,2％,1％(w/w)或其任何范围。例如，硅基涂料组合物中存在的聚硅烷量可为总组合物的约60％-约80％、约50％-约65％、约30％-约55％、约15％-约
35％、约8％-约20％(w/w)，例如约65％-约78％、约60％-约75％、约25％-约32％、约22％-约28％，约8％-约12％(w/w)。在示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅烷量可为总组合物的约73％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅烷量可为总组合物的约67％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅烷量可为总组合物的约50％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅烷量可为总组合物的约28％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅烷量可为总组合物的约
25％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅烷量可为总组合物的约17％(w/w)。在另一示例性实施方式中，组合物中存在的聚硅烷量可为总组合物的约10％(w/w)。
[0047] (d)溶剂
[0048] 本发明的硅基涂料组合物还可包含一种或多种有机溶剂。通常，有机溶剂定义为能溶解固体、液体或气体的含碳化学品。虽然本领域技术人员应能理解各种溶剂可纳入本发明，适合用于本发明的溶剂为不含税和反应基团例如羟基或氨基基团的那些。这些溶剂包括但不限于例如芳香烃；脂肪烃类，如己烷、庚烷、苯、甲苯、支链烷烃(异链烷烃)；卤代烃；酯、例如乙酸甲酯、
乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯、乙酸异丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯、乙酸戊烷酯、乙酸2-甲基丁酯、乙酸异戊酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸乙基己酯；酮类，如丙酮或甲基乙基酮；醚类，如四氢呋喃、二丁酯醚；和单和聚亚甲基乙二醇二烷基醚(甘醇二甲醚)，或者可使用这些溶剂的混合物。在优选的实施方式中，有机溶剂包括乙酸正丁酯。在另一优选实施方式中，有机溶剂包括乙酸叔丁酯。在另一优选实施方式中，有机溶剂包括异链烷烃。
[0049] 此外，所述有机溶剂通常构成所述硅基涂料组合物的约0％-约70％(w/w)。在一些实施方式中，所述有机溶剂构成所述硅基涂料组合物的约70％、约65％、约60％、约55％、约50％、约45％、约40％、约35％、约30％、约25％、约20％、约15％、约10％、约5％或约0％(w/w)。例如，所述硅基涂料组合物中的有机溶剂量优选为总组合物的约0％-约
35％(w/w)。在另一实施方式中，所述硅基涂料组合物中的有机溶剂量可为总组合物的约
10％-约45％(w/w)。在另一实施方式中，所述硅基涂料组合物中的有机溶剂量可为总组合物的约10％-约35％(w/w)。在另一实施方式中，所述硅基涂料组合物中的有机溶剂量可为总组合物的约20％-55％(w/w)。在另一实施方式中，所述硅基涂料组合物中的有机溶剂量为约25％-45％(w/w)。
[0050] (e)添加剂
[0051] 本发明的硅基涂料组合物还可包含一种或多种添加剂，包括但不限于固化剂、
消光剂、颜料、填充剂、流动控制剂、干燥流动添加剂、抗裂剂(anti-cratering agents)、
表面活性剂、织构剂、
光稳定剂、消光剂、
光敏剂、润湿剂、抗
氧化剂、
增塑剂、
遮光剂、稳定剂、脱气
试剂、腐蚀
抑制剂、陶瓷微球体、增滑剂、分散剂、
云母颜料、和表面改变添加剂。
[0052] 在任选添加的各种涂料组合物添加剂中，加入聚合物组合物以促进或控制固化反应的物质或物质混合物是固化剂，其包括催化剂和硬化剂。不进入反应的试剂称为催化硬化剂或催化剂。反应性固化剂或硬化剂的一般用量比催化剂大很多，并且事实上进入反应。固化催化剂作为引发剂提高化学反应速率。相比主要反应物的量，其以小量添加，并且不成为链的组成部分。固化硬化剂(通常为胺)通过聚合物和胺之间的化学反应可形成复合三维分子结构。树脂和硬化剂之间正确的混合比例至关重要，以确保反应完全，从而没有未反应树脂或硬化剂残留在基质中影响固化后的最终特性。常规多胺硬化剂包括伯胺或仲胺基团。聚硅氮烷修饰的多胺硬化剂如美国专利6,756,469所述，在聚硅氮烷存在下提供加热的多胺以制备硬化剂，从而提高高温特性、高结焦(char)产量和更好的粘附特性。在一些实施方式中，通过溶剂缩合起始的固化过程不需要催化剂或硬化剂。一些实施方式中，组合物中的各聚合物可彼此独立进行固化而无需形成共聚物。
[0053] 本文实践所用消光剂通常可改变涂层表面，从而落在其上的光以确定的方式散射。消光剂颗粒从涂层突出，肉眼不可见。涂层的颜色不受任何大幅程度的影响。该消光剂的代表示例包括无机消光剂例如Evonik Degussa公司(新泽西州帕西潘尼)的硅基消光剂，和Ineos Silicas公司(英国汉普郡)的硅基消光剂。消光剂大小可不同，且包括微米大小颗粒的材料。例如，所述颗粒的平均直径可以是约0.1-1000微米，在一些实施方式中为0.1-100微米。可使用消光剂的组合。
[0054] 此外，涂料组合物添加剂通常构成硅基涂料组合物的少于约30％。在一些实施方式中，所述添加剂占总组合物的约30％、约25％、约20％、约15％、约10％、约9％、约8％、约7％、约6％、约5％、约4％、约3％、约2％、约1％、约0.1％、或约0％(w/w)。
[0055] (II)对表面施用涂料组合物
[0056] 所述涂料组合物可通过
浸涂、
喷涂、刷涂、上漆、擦拭、浸没、或
旋涂技术施用。具体地，所述涂料组合物在毛巾上提供，其用于通过擦拭将组合物施用在表面上。这些方法通常使固化聚合物具有每层1微米级别甚至更薄到多至约75微米(μm)的聚合物涂层厚度。若需较厚涂层，可提供多重涂层。本文提供的涂料组合物产生透明的涂层，因而不影响基材的光学外观。由于涂层厚度小，仅需要很小量的材料，这在成本和生态方面都有优势，且涂敷基材的重量变化可忽略不计。本文提供的溶剂
蒸发和固化后的硅基涂层的层厚为约0.1-约50微米、约0.5-约40微米、约1-约25微米或约12微米。本文提供涂料可再施用在其本身之上以润色，随时间重复施用，或在模具维修后施用。
[0057] 固化指施用涂料后的聚合过程。固化过程可通过
温度、气流、溶剂比例、树脂选择和硬化剂化合物以及所述化合物的比例来控制。所述固化过程可进行数分钟至数小时。一些制剂在固化期间受益于加热，而其他简单固化在
环境温度随时间发生。涂层可在5-40℃的环境温度下室温固化。通过提供少量加热可缩短固化时间。固化可在不超过约100℃的温度进行。这些固化气氛包括但不限于：空气和其他非反应性或反应性气体环境，其含有水分、惰性气体如氮气和氩气，以及反应性气体如氨、氢气、
一氧化碳等。当施用的涂料室温接触含水分气氛时，使用这些方法实现快速固化。
[0058] 涂层相关的测试提供了基于工业标准的
质量控制和产品描述。通常涂层测试可包括但不限于测试厚度、摩擦系数测试、硬度测试、划痕耐受性测试、测试从基材刮擦涂层所需的力量；90度剥离外涂层测试；90度剥离
粘合剂测试；交叉线粘合剂测试；UV耐久测试；热稳定测试；锥形弯曲测试，直接冲击测试和间接冲击测试。具体地，厚度测试测量基材和顶部涂覆材料的厚度，可用测试板进行，其上通过适于喷涂的涂料产生均一膜；对干燥膜使用微米；对非
磁性涂料使用磁性量规；对湿润膜厚度使用湿膜厚度量规或Pfund量规；或在涂料膜中使用精确
角消减的显微观察。有机材料的硬度测试可用压痕硬度测量、Sward型硬度摇杆装置或钟摆阻尼测试器。此外“
动摩擦系数”(COF,μ)也称为“摩擦的系数”或“摩擦系数”，描述两个物体之间的
摩擦力和其共同所受压力之间的比例。摩擦系数从接近0到大于1。更粗糙的表面具有更高的有效值。ASTM D1894下测量的COF称为标准COF。更多涂层的标准ASTM(美国测量和材料协会)测试方法参见http://www.wernerblank.com/polyur/testmethods/coating_test.htm。在一个实施方式中，硅基组合物产生的涂层厚度为约1微米-约45微米。在一个实施方式中，本文提供的组合物形成的硅基涂层的硬度为约4H–约9H，使用ASTM D3363。此外，在一个实施方式中，本文提供的组合物形成的硅基涂层的COF为约0.03–约0.04。
[0059] 适于本发明所述涂料组合物的表面可包括任何所需的广泛不同的基本呈固态的材料。例如，可用本文所述组合物处理的表面类型包括玻璃；纤维玻璃；
碳纤维复合材料；
玄武岩纤维复合材料；硅氧烷和陶瓷纤维；陶瓷、例如氮化硅、碳化硅、硅、氧化
铝、氧化锆等；金属，例如，铁、不锈
钢、
镀锌钢、锌、铝、镍、
铜、镁及其
合金、
银和金等；塑料，如聚甲基丙烯酸、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯包括聚乙烯对苯二
甲酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、
环氧树脂、ABS聚合物、聚乙烯、聚丙烯、聚甲
醛；多孔矿物材料，如
混凝土、粘土砖、大理石、玄武岩、
沥青、壤土、陶土；有机材料，如木材、皮革、羊皮纸、纸张和纺织品；和涂敷表面，如塑料乳液油漆、丙烯酸涂料、环氧树脂涂料、三聚氰胺树脂、聚氨酯树脂、
醇酸树脂涂料等。本文所考虑的表面或基材还可包括至少两层材料。例如，一层材料可包括玻璃、金属、陶瓷、塑料、木材或复合材料。含表面或基材的其他材料层可包括聚合物层、单体层、有机化合物层、无机化合物层、有机
金属化合物层、连续层、多孔和纳米多孔层。
[0060] 此外，表面可为不同形状，例如平面、平坦表面的基材，具有弯曲表面、纤维、织物等的模制构件。本领域技术人员理解上述列表仅是可用本发明组合物和方法涂覆的各种材料的示例，其在任何方面均没有限制可使用本发明的不同基材。因为其实质保护任何类型的基材免受氧化
热解、腐蚀、或化学侵蚀。所述涂料还可用于相对强化裂纹敏感的易碎基材例如玻璃和未湿表面。所述涂料还可用于在不同类
型材料之间提供结合或相容性界面。
[0061] 在一些实施方式中，硅基组合物可包括约0.1％-约5％(w/w)硅烷、约0.1％-约25％(w/w)硅氧烷、约25％-约75％(w/w)乙酸异丙酯和约25％-约75％(w/w)有机溶剂。例如，硅基组合物可包括约0.4％-约1％(w/w)硅烷、约0.4％-约12％(w/w)硅氧烷、约30％-约55％(w/w)乙酸异丙酯和约45％-约55％(w/w)有机溶剂。在其他实施方式中，硅基组合物可包括约0.4％-约0.6％(w/w)硅烷、约0.4％-约12％(w/w)硅氧烷、约35％-约50％(w/w)乙酸异丙酯和约45％-约55％(w/w)有机溶剂。所述毛巾可含有约0.1g-约10g组合物，例如约0.5g-约5g组合物、约0.5g、约1g、约1.5g、约2g、约
2.5g、约3g、约3.5g、约4g、约4.5g、或约5g。
[0062] 尽管本文所述的发明易于各种改良和另外反复，其具体实施方式已于上详细描述。然而应理解，对于这些硅基组合物的详细描述并不旨在将本发明限制在公开的具体实施方式中。而是应理解本发明旨在包括落在权利要求书所定义的本发明的精神和范围中的所有改良、等价物，及替代方式。
[0063] 定义
[0064] 如本文所用，术语“约”和“近似”指统计上有意义的范围内的值。该范围典型地在给定值或范围的20％内，更典型仍在10％内，而甚至更典型地在5％内。术语“约”和“大约”所涵盖的可允许的变化形式取决于在研的具体系统，并且可容易地被本领域普通技术人员所理解。
[0065] 本文所用术语“w/w”指短语“重量比”，用于描述混合物或溶液中具体物质的浓度。
[0066] 本文所用术语“mL/kg”指每千克式量的组合物毫升数。
[0067] 本文所述术语“固化”或“固化的”指材料的状态、情况、和/或结构的改变，通常(但非必然)是由于引发至少一种变化(例如时间、温度、湿度、辐照、该材料中催化剂或加速剂等的存在和含量)该术语覆盖部分以及完全固化。
[0068] 本文所用术语“硬度”或“H”表示材料能够抵抗塑性
变形(通常通过穿透)的特性。然而，术语硬度还可指对弯曲、刮擦、磨损或切割的抗性。实现硬度值所用的方法是测量特定形状压头用特定力施加特定时间所留下的压痕深度或面积。有四种主要标准测试方法用于表示硬度和压印尺寸之间的关系，它们是铅笔硬度(Pencil Hardness)ASTM D3363、布式(Brinell)、维氏(Vickers)和洛氏(Rockwell)。出于实践和校准原因，这些方法各分为级别范围，通过施用负载和压头几何结构的组合来定义。
[0069] 本文所用术语“摩擦系数”(COF)，又称为“摩擦的系数”或“动摩擦系数”，是描述两个物体之间的摩擦力和其共同所受压力之间的比例的经验测定。摩擦系数取决于所用材料。当通过标准化表面测量摩擦系数时，该量值称为“标准化的摩擦系数”。
[0070] 如本文所用，术语“抗
腐蚀剂”或其变体指表面涂层中的添加剂，其长时间抑制表面基材接触空气、热或腐蚀环境时的腐蚀。
[0071] “调节剂”指用于改善或维持材料条件，例如皮革或乙烯树脂表面的条件的物质。调节剂可包括但不限于
软化剂、
牛脂、羊毛脂；蜡，如蜂蜡，白蜂蜡和棕榈烛树蜂蜡(copernica cerifera cera)；油，如
橄榄油、鱼肝油、貂油和动物脂油(炼好的的猪脂肪)；甘油、聚乙烯、二乙基己基
琥珀酸酯磺酸钠、聚(丙烯酸)、卡波姆和十二烷基苯磺酸四乙基铵。任选地，所述调节剂可包含UV保护剂。
[0072] “抛光剂”指用于从表面(例如汽车车体、玻璃或镜子)移除污染物或暗锈的物质。抛光剂可包括但不限于研磨剂例如硅、
硅酸锂镁钠(lithium magnesium sodium silicate)、氧化或
碳酸氢钠。
[0073] “涂腊剂”指用于使表面(例如汽车车体、玻璃或镜子)具有光泽的物质。涂腊剂包括但不限于蜡、例如棕榈烛树蜂蜡；二甲基硅氧烷、
烷基磺酸盐、烷基葡糖苷、己基癸醇和丁氧基
乙醇。
[0074] 本文所用术语“单体”指能与其自身或化学上不同的化合物重复形成共价键的任何化合物。单体键重复形成的键可产生线型、支链、超支链或三维的产物。此外，单体本身可包含重复结构嵌段，且聚合时由该单体形成的聚合物称为“嵌段聚合物”。单体可属于各种化学分子类别，包括有机、有机金属或无机分子。单体的分子量可在约40道尔顿-约20000道尔顿显著不同大幅变化。然而，特别当单体含重复结构嵌段时，单体可具有更高的分子量。单体还可包括其他反应性基团。
[0075] 本文考虑的聚合物还可包括宽范围的功能或结构部分，包括芳香系统和卤代基团。此外，合适的聚合物可具有许多构型，包括均聚物和杂聚物。此外，可选的聚合物可具有各种形式，例如线型、支链、超支链和三维形式。考虑聚合物的分子量跨越较宽的范围，通常为400道尔顿-400000道尔顿或更多。
[0076] “毛巾”指密封
包装的较小湿润手巾。毛巾还可指手帕、餐巾或拭巾。毛巾可由织物、纸张、或其他纤维网格构成，包括天然纤维、合成纤维或其组合。
[0077] 如下
实施例旨在进一步说明并解释本发明。因此，本发明不应被这些实施例中的任何细节所限制。实施例
[0078] 实施例1-用于制造硅基涂料组合物的树脂系统的制备
[0079] 本文所述硅基涂料组合物由选自称作A-树脂、B-树脂、C-树脂和其任何组合的两种或更多种不同树脂体系形成。A-树脂按照表1提供的配方形成。A-树脂购自宾夕法尼TM亚州亨廷顿谷KiON防御技术公司，其以KDT 1500Fast 出售，是一种空气可固化液体聚环氧矽氮烷(polysiloxazane)基涂料树脂(8.9lbs/加仑)。
[0080]
[0081] B-树脂按照表2提供的配方制成。B-树脂购自密歇根州伯顿的Genesee聚合物公司，其以二甲基硅酮流体G-10产品出售(8.9lbs/加仑)。
[0082]
[0083] C-树脂按照表3提供的配方制成。C-树脂购自印第安纳州比奇格罗夫的KadkoTM TM TM公司，其以聚硅氮烷基KADKLAD R2X3 产品出售。KADKALD R2X3 还可用以相对Isopar ETM
溶剂(C7–10烷烃)为1体积％或1重量％的KADKLAD FRP浓缩物制备。使用浓缩物能降TM
低成本且配方更灵活。KADKLAD R2X3 与溶剂的比例可根据最终用途而不同，例如组合物体积的约1％-约20％。
[0084]
[0085] 然后，A-、B-和C-树脂系统以合适的量用于不同制剂，这样聚硅氮烷、聚硅氧烷和/或聚硅烷和乙酸酯溶剂的混合物用于生产如下所述具有不同所需特性的涂层产物制剂。
[0086] 使用本文所述制剂的涂层产物的特性包括最终脱离、持久性、不可转移、透明、薄、轻、光滑、硬、高压抗性、高温抗性、化学抗性和微生物抗性。
[0087] 实施例2-制备用于毛巾中的树脂系统
[0088] 为了形成本发明涂料溶液，制备两种溶液：混合物A和混合物B。各混合物的组分通过搅拌掺混在一起。混合物的批量制备允许快速生产和良好的库存控制。混合物可以约1:99–约99:1，或约1:1的比例组合。具体混合物和比例示例于表4。
[0089]
[0090] 表4中各制剂可特别适用于具体应用。例如，DT 65+特别有益于汽车的涂层表TM面。对于制剂DT 65+，三份Racers Edge #3抛光剂与1份混合物A混合，其含有1％(v/TM TM TM
v)Kladko FRP树脂和99％(v/v)Isopar E。Racers Edge #3抛光剂是两种药物级聚合物和UV50遮光剂的掺混物，提供抵抗酸雨、雪、风、盐、汁液、焦油、虫、
鸟粪和阳光腐蚀的效果。聚合物之一由加利福尼亚的TR工厂生产。
[0091] 各制剂可施加至毛巾并在施用在所需表面之前存于不透水容器中。
[0092] 表5比较了根据本发明制备的聚硅烷/聚硅氧烷涂料和常规聚四氟乙烯TM
(PTFE,Teflon )涂料的性能。
[0093]
