固化沉积在基底上的层的方法和使用该方法制备的基底与流程

本发明涉及用于固化包括包含可水解si-x基团的涂料制剂的层的方法。x选自卤素、c1-c6烷氧基、氢、-nh-si和-nh2，以及包括使用该方法制备的涂层的基底。

背景技术：

1、包含可水解si-x基团的化合物通常用于涂料制剂中，作为主要组分或添加剂。这种涂料的固化涉及si-x基团的水解以形成硅醇，随后硅醇基团之间的缩合反应以形成si-o-si键。由于它们不需要或不涉及有毒固化剂或基团——无论是作为分子的一部分还是单独的添加剂——它们被认为是环境友好的。此外，si-o-si键对uv和其他环境因素以及对多种化学物质高度稳定。

2、分子中si-x的si原子或其他si原子也可以键合到有机基团，诸如甲基、乙基、苯基或乙烯基(ch=ch2)。这些高度惰性的有机si基团赋予涂料良好的疏水性甚至疏油性。这就是使用此类化合物作为防污涂料或表面改性以赋予防污性能的原因。包含可水解si-x基团的化合物的实例包括(聚)烷氧基硅烷、(聚)卤代硅烷和(聚)硅氮烷。

3、包含可水解si-x基团的涂料通常放置在环境气氛中固化，即它们的固化由大气水分来推动。这种固化方法简单且环境友好，因为它不使用有毒固化剂，诸如锡基化合物。然而，这种固化通常由表及里，即涂层的顶表面比涂层的内部先固化或更快固化。这样的结果是：

4、1. 固化通常会随着时间而减慢，因为固化的顶表面可以起到减缓水分向内部渗透的作用。当si原子与有机基团例如聚硅氮烷中的甲基和乙烯基键合时尤其如此。这些si-烷基基团(例如si-ch3)或si-芳基(si-苯基基团)是疏水的和惰性的，并且因此可以阻止水分进入。事实上，在有机化学中，它们的惰性和疏水性仅次于碳-氟键(例如cf2或cf3)。这就是聚二甲基硅氧烷(pdms)被广泛用作拒水表面的原因。

5、2. 根据天气条件，固化可能会停滞，导致未固化的内部和固化的顶表面，从而产生在涂层宽度上的性能差异。

6、在涂料制剂中使用的具有可水解si-x基团的化合物中，有机聚硅氮烷(opsz)是受欢迎的，并广泛用于涂覆车辆，以赋予汽车漆的防污性和uv防护。opsz涂料也应用于太阳能pv玻璃、窗户、眼镜、触摸屏等，作为防污或易于清洁的表面。

7、通常推荐的用于opsz的固化方法是在周围环境中保存和固化，固化(最高达95%)需要长达7天。发明人已经注意到，opsz涂料，无论是市售的还是内部配制的，即使在200℃下加热1-2小时后，也显示出非常有限或差的固化。因此，使用这种对于一些基底(例如塑料)可能是不可行的高温不一定导致令人满意的固化。即使在将相对湿度提高到超过50%之后，发明人发现，如通过在约900 cm-1处的nh(或表示为si-nh或si-nh-si) ft-ir峰的消失所证明的，固化在升高的温度下仍然是差的或有限的。因此，仍然需要一种成本高效且耗时短的工艺，其导致聚硅氮烷和其他包含可水解si-x基团的化合物(接近)完全固化。

8、专利申请wo2023/282768 a1教导了用于聚硅氮烷的改进的固化方法，其涉及以下过程：a)在保持在80℃的烘箱中干燥10 min，然后；b)在包含h2o2蒸气的高湿度气氛中固化。作者指出，对于不包含交联催化剂四丁基氟化铵(tbaf)的涂料制剂，固化——水解si-nh以形成硅醇并随后缩合以产生si-o-si——是有限的，就像包含tbaf的涂料被置于环境条件下固化一样。还已知四丁基氯化铵(tbac)增强聚硅氮烷的固化。tbac和tbaf属于被称为季铵盐(qas)类别。qas容易水合，并且这可能是它们能够增强聚硅氮烷固化的原因。

9、聚硅氮烷涂覆方法也描述于wo 2022/002844 a1中。在该方法中，将聚硅氮烷、催化剂(tbaf)和反应性纳米材料和/或反应性分子引入涂料组合物容器中，并将溶液混合预定时间段。然后，在混合步骤之后的另外的预定时间内，将混合溶液施加到基底上，并且在其上形成涂层并随后固化。

10、本发明的目的是改进包含可水解si-x基团的涂料的固化方法。该专利的次要目的是增强聚硅氮烷涂料制剂的固化，该聚硅氮烷涂料制剂不包含qas，诸如tbaf。

技术实现思路

1、本发明提供了一种固化沉积在基底上的层的方法，所述层包括包含可水解si-x基团的涂料制剂，其中x选自卤素、c1-c6烷氧基、氢、-nh-si或-nh2，并且其中所述涂料制剂溶解在溶剂中，所述方法包括以下步骤：

2、a) 在高于溶剂沸点不大于20℃的温度下加热所述层，以及

3、b) 使所述层经受固化蒸气。

4、此外，本发明提供了使用本发明方法制备的基底。

1.一种固化沉积在基底上的层的方法，所述层包括包含可水解si-x基团的涂料制剂，其中x选自卤素、c1-6烷氧基、氢、-nh-si或-nh2，并且其中所述涂料制剂溶解在溶剂中，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤a)和b)同时进行。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述固化蒸气包括水、h2o2、nh3、有机酸和无机酸中的一种或更多种。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述固化蒸气包含水中1至30 wt%h2o2。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，干燥在高于所述溶剂的沸点不大于10℃的温度下进行。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤a)在不超过20至30分钟的时间段内进行。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤a)在10秒至30分钟，优选30秒至5分钟的时间段期间进行。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述层经受所述固化蒸气之后，将所述层加热至等于或高于所述溶剂的沸点的温度。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述温度低于200℃持续60分钟或更短。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，x选自氯、溴、甲氧基、乙氧基、氢、nh-si或nh2。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述溶剂选自四氢呋喃(thf)、2-甲基四氢呋喃(mthf)、乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯或二丁醚(dbe)。

12.一种使用前述权利要求中任一项所述的方法制造的基底。