DE69109001T2 - Abriebbeständige Siloxanbeschichtungen. - Google Patents
Abriebbeständige Siloxanbeschichtungen.Info
- Publication number
- DE69109001T2 DE69109001T2 DE69109001T DE69109001T DE69109001T2 DE 69109001 T2 DE69109001 T2 DE 69109001T2 DE 69109001 T DE69109001 T DE 69109001T DE 69109001 T DE69109001 T DE 69109001T DE 69109001 T2 DE69109001 T2 DE 69109001T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- polymer composition
- group
- siloxane
- organic
- mixture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 16
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 title claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 30
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 26
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 12
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 12
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 claims description 11
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims description 10
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 claims description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 9
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 claims description 9
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 8
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 6
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 6
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- -1 γ-methacryloxypropyl groups Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 3
- URDOJQUSEUXVRP-UHFFFAOYSA-N 3-triethoxysilylpropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical group CCO[Si](OCC)(OCC)CCCOC(=O)C(C)=C URDOJQUSEUXVRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 claims description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 2
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical group CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 9
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N diacetone alcohol Chemical compound CC(=O)CC(C)(C)O SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YYLGKUPAFFKGRQ-UHFFFAOYSA-N dimethyldiethoxysilane Chemical compound CCO[Si](C)(C)OCC YYLGKUPAFFKGRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 2
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- BDKLKNJTMLIAFE-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1,3-oxazole-4-carbaldehyde Chemical compound FC1=CC=CC(C=2OC=C(C=O)N=2)=C1 BDKLKNJTMLIAFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N Hydrogen atom Chemical group [H] YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229920006397 acrylic thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229940023913 cation exchange resins Drugs 0.000 description 1
- 238000001246 colloidal dispersion Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 150000007974 melamines Chemical class 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 238000012643 polycondensation polymerization Methods 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229940087562 sodium acetate trihydrate Drugs 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N tert-butyl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)(C)OC(=O)C=C ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 description 1
- CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N triethoxy(methyl)silane Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)OCC CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003673 urethanes Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D183/04—Polysiloxanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
- C08J7/04—Coating
- C08J7/0427—Coating with only one layer of a composition containing a polymer binder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
- C08J7/04—Coating
- C08J7/043—Improving the adhesiveness of the coatings per se, e.g. forming primers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
- C08J7/04—Coating
- C08J7/046—Forming abrasion-resistant coatings; Forming surface-hardening coatings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2483/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31507—Of polycarbonate
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31652—Of asbestos
- Y10T428/31663—As siloxane, silicone or silane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31652—Of asbestos
- Y10T428/31667—Next to addition polymer from unsaturated monomers, or aldehyde or ketone condensation product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf den Stand der Technik für organische Hybrid-Polymere aus Alkoxysilanen und spezieller auf den Stand der Technik für Beschichtungen, die ultraviolette Strahlung dämpfen.
- Die US-A- 4.405.679, Fujioka et al., offenbart einen beschichteten geformten Artikel aus einem Harz vom Polykarbonat-Typ mit verbessertem Abnutzungwiderstand, umfassend ein geformtes Polykarbonat-Substrat, eine auf das Substrat aufgebrachte und ausgehärtete Grundierung und einen auf die Grundierung aufgebrachten und ausgehärteten Überzug, bestehend aus einem Hydrolysat einer Epoxy enthaltenden Siliziumverbindung, mindestens einem Teil der Hydrolisaten-Gruppe organischer Siliziumverbindungen, kolloidaler Silika- und organischer Titanverbindungen und einem Aushärtungskatalysator.
- Die US-A- 4.500.669 und 4.571.365, Ashlock et al., offenbart transparente, abnutzungsresistente Beschichtungszusammensetzungen, umfassend eine kolloidale Dispersion eines wasserunlöslichen Dispergens in einer Wasser-Alkohol- Lösung des Teilkondensats von Silanol, in der das Dispergens Metalle, Legierungen, Salze, Oxyde und Hydroxyde daraus enthält.
- In dem Journal of Non-Crystalline Solids, Vol. 63 (1984), offenbaren Philipp et al. in "New Material for Contact Lenses Prepared From Si- und Ti-Alkoxides by the Sol-Gel Process" (Neues Material für Kontaktlinsen, zubereitet aus Si- und Ti-Alkoxyden durch das Sol-Gel- Verfahren), daß es möglich ist, anorganische und organische Elemente zu kombinieren, um Materialien mit speziellen Eigenschaften zu entwickeln.
- Die US-A- 4.799.963 nimmt Bezug auf eine Beschichtung zum Schutz von Plastiksubstraten gegen UV-Strahlung, basierend auf dem Produkt einer hydrolytischen Polykondensation eines Organoalkoxysilans bei Vorhandensein eines kolloidalen Ceroxyds. Ferner wird offenbart, daß Polyvinylalkohol mit einem hohen Molekulargewicht (360.000) in dem Reaktionsmedium vorhanden sein kann.
- Die JP-A- 49.003.932 offenbart Beschichtungszusammensetzungen für Kunststoffe, in denen das Hydrolyseprodukt eines Alkyltrialkyloxysilans mit Sodiumazetat und Azetylsäure gemischt wird, auf die Plastikoberfläche aufgebracht und bei 80ºC ausgehärtet wird. Die ausgehärtete Beschichtung besitzt einen besseren Abnutzungswiderstand, eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen heißes Wasser und eine bessere Rißfestigkeit.
- Kommerzielle abnutzungsresistente Beschichtungen für gestrecktes Acryl enthalten entweder kolloidale Silika und weisen einen schlechten Widerstand gegen Korrosion durch Lösemittel, wie z.B. Azeton oder Schwefelsäure, auf oder basieren auf relativ weichen organischen Polymersystemen, wie z.B. Urethanen oder Melaminen.
- Gegenstand der vorliegenden Entwicklung ist die Bereitstellung von abnutzungsresistenten, UV-schützenden Beschichtungen, die gute mechanische Eigenschaften und einen groben Widerstand gegen Korrosion durch Lösemittel aufweisen.
- Dieses Ziel wird erreicht durch eine auf Siloxan basierende Polymer-Zusammensetzung, bestehend aus dem Reaktionsprodukt von:
- a. einem Organoalkoxysilan oder einer Mischung von Organoalkoxysilanen der allgemeinen Formel RxSi(OR')4-x, in der R ein organisches Radikal bedeutet, R' eine Alkylgruppe mit einem niedrigen Molekulargewicht darstellt und x mindestens eins und weniger als vier ist;
- b. einem wasserlöslichen, organischen, filmbildenden Polymer; und
- c. Geroxyd,
- dadurch gekennzeichnet, daß das organische filmbildende Polymer Polyvinylpyrrolidon ist und daß zusätzlich Sodiumazetat vorhanden ist.
- Die Erfindung ist außerdem ausgerichtet auf eine Methode zur Herstellung einer auf Siloxan basierenden Polymer-Zusammensetzung durch hydrolytische Polykondensation eines Organoalkoxysilans oder einer Mischung von Organosilanen der allgemeinen Formel RxSi(OR')4-x, in der R ein organisches Radikal bedeutet, R' eine Alkylgruppe mit einem niedrigen Molekulargewicht darstellt und x mindestens eins oder weniger als vier ist, in einer wäßrigen Mischung aus einem organischen filmbildenden Poylmer und Ceroxyd, um eine auf Siloxan basierende Polymer-Zusammensetzung zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß Polyvinylpyrrolidon als organisches filmbildendes Polymer verwendet wird und Sodiumazetat als Katalysator hinzugefügt wird, um das Aushärten der auf Siloxan basierenden Polymer-Zusammensetzung zu fördern.
- Vorzugsweise wird R aus der Gruppe ausgewählt, die aus Alkyl und acrylfunktionellen Gruppen besteht. Noch besser wird R aus der Gruppe ausgewählt, die aus Methyl, Äthyl und γ-methacryloxypropyl Gruppen besteht.
- R' wird vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Methyl, Äthyl, Propyl und Butyl besteht.
- Entsprechend einer Ausführung der Erfindung umfaßt das Organoalkoxysilan eine Mischung aus acrylfunktionellem Silan und Alkylalkoxysilan.
- Das bevorzugte Verhältnis von Silan zu Polyvinylpyrrolidon beträgt ungefähr 30.
- Die Erfindung bezieht sich auch auf ein gegen Abnutzung und ultraviolette Strahlung widerstandsfähiges beschichtetes Plastiktransparent, das folgendes einschließt:
- a. ein festes, transparentes Plastiksubstrat und
- b. eine durch Auftrag auf das Substrat und durch Aushärten der auf Siloxan basierenden Zusammensetzung erhältliche Siloxanbeschichtung.
- Vorzugsweise wird der feste, transparente Kunststoff aus der Gruppe ausgewählt, die aus Acrylpolymeren und Polykarbonat besteht.
- Um die mechanische Festigkeit und Beständigkeit eines anorganischem Materials mit der Flexibilität und filmbildenden Fähigkeit eines organischen Materials zu kombinieren, werden entsprechend der vorliegenden Erfindung organisch-anorganische Hybridpolymere durch hydrolytische Kondensationspolymerisation eines Organoalkoxysilans bei Vorhandensein eines Polyvinylpyrrolidons zubereitet. Zur Dämpfung ultravioletter Strahlung wird Ceroxyd in das Polymer eingeschlossen.
- Die Hydrolyse von Silanen, speziell eines Organoalkoxysilans der allgemeinen Formel RxSi(OR')4-x, in der R ein organisches Radikal bedeutet, R' eine Alkylgruppe mit einem niedrigen Molekulargewicht darstellt und x mindestens eins und weniger als vier ist, wie z.B. Methyltrimethoxysilan, Dimethyldiäthoxysilan und γ- methacryloxypropyltriäthoxysilan oder Mischungen daraus, kann unter kontrollierten Bedingungen beim Vorhandensein geeigneter Zusätze durchgeführt werden und erzeugt beständige, klare Lösungen, die eine ausgezeichnete Haftfestigkeit auf gestrecktem Acryl oder Gußacryl ohne Grundierung aufweisen. Die Entfernung von Sodiumionen aus den Silikasols durch Kationaustauschharze in der Wasserstoffion(H+)-Form verbessert die Verlauffähigkeit und die Haftfestigkeit der Beschichtungslösung sowie die Dauerhaftigkeit und den Abnutzungswiderstand der ausgehärteten Beschichtung. Ausgehärtete Beschichtungen, vorzugsweise ungefähr 4 um stark, weisen typischerweise Bayer-Abnutzungsergebnisse von 5-10 Prozent auf (d.h. Prozent Opazität nach 300 Zyklen mit einem Kilogramm Belastung), haben in Bezug auf Haarrisse eine Belastungszeit von 17 Minuten nach dem Kontakt mit Azeton und 30 Minuten nach dem Kontakt mit 75%iger Schwefelsäure unter einem Druck von 20.7 x 10&sup6; Pa (3000 Pfund pro Quadratzoll) und bleiben rißfrei, nachdem sie bis zu 1900 Stunden ultravioletter Strahlung ausgesetzt worden sind.
- Vorzugsweise wird die hydrolytische Silan- Polykondensation durch eine geeignete Säure katalysiert, die flüchtig ist und den pH-Wert der Lösung nicht exzessiv erniedrigt. Bevorzugte Katalysatoren enthalten Azetylsäure und Trifluorazetylsäure. Die Temperatur der hydrolytischen Polykondensationsreaktion muß entweder durch äußere Kühlung gesteuert werden oder durch Einstellen der Zusammensetzung des Lösemittels und der Säure zur Steuerung der Reaktionsgeschwindigkeit und sollte vorzugsweise 45ºC nicht übersteigen. Sodiumazetat wird als Katalysator hinzugefügt, um die vollständige Aushärtung des Siloxanpolymers bei Temperaturen vorzugsweise im Bereich von 80ºC zu fördern.
- Polyvinylpyrrolidon, vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von mindestens 300.000, wird zur Optimierung der Filmbildung hinzugefügt. Kolloidales Ceroxyd wird zur Dämpfung ultravioletter Strahlung hinzugefügt. Nach der Zugabe von wäßrigem kolloidalen Ceroxyd-Sol zu einem teilweise hydrolysierten Alkoxysilan- Sol, insbesondere einer sodiumarmen Silan-Silika- Beschichtungszusammensetzung, erzeugt ein Anionaustausch mit Harz in der Hydroxylion(OH)-Form eine Lösung, die Beschichtungen mit niedrigerer anfänglicher Lichtundurchlässigkeit bildet. Um ohne Bildung von Lichtundurchlässigkeit Ceroxyd einzuschließen, ist es notwendig, den pH-Wert des Sols auf einem relativ hohen Niveau zu kontrollieren. Dies wird erreicht durch Weglassen des zusätzlichen Säurekatalysators für die Silanhydrolyse und durch Erhöhen der Menge des Sodiumazetats.
- Entsprechend einer anderen Ausführung der Erfindung wird die hydrolytische Silan-Polykondensation katalysiert durch eine alkalische metallische Karbonsäure, die flüchtig ist und den pH-Wert der Lösung nicht exzessiv erniedrigt. Bevorzugte Katalysatoren enthalten Sodiumazetat, und ein bevorzugter pH-Wert liegt ungefähr bei 5. Die Temperatur der hydrolytischen Polykondensationsreaktion kann entweder durch äußere Kühlung gesteuert werden oder durch Einstellung der Zusammensetzung des Lösemittels und der zur Steuerung der Reaktionsgeschwindigkeit und sollte vorzugsweise 45ºC nicht übersteigen. Sodiumazetat wird als Katalysator hinzugefügt, um die vollständige Aushärtung des Siloxanpolymers bei Temperaturen vorzugsweise im Bereich von 80ºC zu fördern.
- Polyvinylpyrrolidon, vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von mindestens 300.000, wird zur Optimierung der Filmbildung hinzugefügt. Proben von Akryl oder grundiertem Polykarbonat werden vorzugsweise im Tauchverfahren beschichtet, bei Umgebungstemperatur ungefähr 30 Minuten lang an der Luft getrocknet und ungefähr 2 Stunden lang bei 80ºC ausgehärtet.
- Die beschichtete Probe wird den Bayer- Standardabnutzungstests für 300 Zyklen unterworfen und QUV- B ausgesetzt im Wechsel von 8 Stunden einer ultravioletten Bestrahlung bei 60ºC und 4 Stunden bei 45ºC und 100 Prozent relativer Feuchtigkeit ohne ultraviolette Bestrahlung. Die obige Erfindung wird weiter erläutert durch die Beschreibung in dem folgenden spezifischen Beispiel:
- Eine Lösung wird zubereitet, die 3,0 Gramm Polyvinylpyrrolidon enthält, aufgelöst in einer Lösung, die 45 Gramm Wasser und 15 Gramm wäßriges kolloidales Ceroxyd- Sol enthält. Das Ceroxyd-Sol, hat einen Festgehalt von 20 %, einen pH-Wert von 3,2 und steht kommerziell durch Rhone- Poulenc zur Verfügung. Das Polyvinylpyrrolidon hat ein Molekulargewicht von ungefähr 630.000 und ist als K-90 von GAF Corp. auf dem Markt erhältlich. Eine Mischung von Silanen, umfassend 105 Gramm Methyltriäthoxysilan und 10,4 Gramm Dimethyldiäthoxysilan, wird der wäßrigen Polyvinylpyrrolidon/Ceroxyd-Mischung bei Raumtemperatur hinzugefügt. Es wird kein Säurekatalysator benutzt. Nach kräftigem Rühren der Reaktionsmischung etwa eine Stunde lang vermischen sich mit der Wärmeentwicklung das nicht mischbare wäßrige Sol und die Organosilane, um ein klares orangefarbenes Sol zu bilden. Nach einer weiteren Stunde des Mischens werden 50 Gramm Isopropanol, 25 Gramm Diazeton-Alkohol und 0,8 Gramm Sodiumazetat-Trihydrat hinzugefügt. Der pH-Wert der Reaktionsmischung steigt auf ungefähr 5,0 an. Nach weiterem Rühren ungefähr 30 Minuten lang wird das Sol gefiltert und entweder auf Akrylsubstrate oder Polykarbonatsubstrate aufgetragen, die mit einer Akrylgrundierung durch Tauchbeschichtung fünf Minuten lang bei Raumtemperatur behandelt wurden. Die Beschichtung wird mindestens 5 Minuten lang luftgetrocknet und dann 0,5 bis 2 Stunden lang bei 80ºC ausgehärtet. Die Lichtdurchlässigkeit beträgt 91,5 Prozent, und der Lichtundurchlässigkeit beträgt 0,5 Prozent. Nach 300 Zyklen des Bayer-Abnutzungstests weisen die beschichteten Proben nur 8 bis 12 Prozent Lichtundurchlässigkeit auf, verglichen mit 50 Prozent Lichtundurchlässigkeit bei unbeschichtetem Akryl nach dem gleichen Abnutzungstest. Nach 300 Zyklen des Taber-Abnutzungstests weisen die beschichteten Proben 10 bis 14 Prozent Lichtundurchlässigkeit auf. Die Beschichtung hält 400 bis 600 Stunden lang dem QUV-B313 stand ohne Reißen, Haarrisse oder Verlust der Bindefähigkeit und mit einem Wechsel des Index der gelben Farbe (YID) von weniger als 1, und mehr als 1200 Stunden QUV-540.
- Das obige Beispiel wird vorgebracht, um die vorliegende Erfindung zu verdeutlichen. Die Zusammensetzung und Konzentration des Silans, die Beschaffenheit des Alkoholverdünnungsmittels, die Konzentration und der Typ des Säurekatalysators, der Wassergehalt, das organische Polymer und das Verhältnis, die Ceroxyd-Sol-Konzentration und das Verhältnis und andere Reaktionsbedingungen können entsprechend der vorliegenden Erfindung verändert werden. Die abnutzungsresistente, auf Siloxan basierende organische Hybridpolymerbeschichtung der vorliegenden Erfindung, die kolloidales Ceroxyd zur Dämpfung ultravioletter Strahlung enthält, kann auf anderen Substraten angewendet werden. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die folgenden Patentansprüche festgelegt.
Claims (17)
1. Eine auf Siloxan basierende Polymer-Zusammensetzung, bestehend
aus dem Reaktionsprodukt von:
a. einem Organoalkoxysilan oder einer Mischung von
Organoalkoxysilanen der allgemeinen Formel RxSi(OR')4-x in
der R ein organisches Radikal bedeutet, R' eine Alkylgruppe mit
einem niedrigen Molekulargewicht darstellt und x mindestens
eins und weniger als vier ist;
b. einem wasserlöslichen, organischen, filmbildenden Polymer;
und
c. Ceroxyd,
dadurch gekennzeichnet, daß
das organische filmbildende Polymer Polvvinylpyrrolidon ist und daß
zusätzlich Sodiumazetat vorhanden ist.
2. Die Polymer-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß R' aus der aus Methyl, Äthyl, Propyl und Butyl
bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
3. Die Polymer-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß R aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus
Alkyl und acrylfunktionellen Gruppen besteht.
4. Die Polymer-Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß R aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus
Methyl, Äthyl und γ-methacryloxypropyl Gruppen besteht.
5. Die Polymer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Silan zu
Polyvinylpyrrolidon ungefähr 30 beträgt.
6. Die Polymer-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ceroxyd in Form von kolloidalem
Cer existiert.
7. Eine Methode für die Zubereitung einer auf Siloxan basierenden
Polymer-Zusammensetzung durch hydrolytische Polykondensation
eines Organoalkoxysilans oder einer Mischung von Organosilanen
der allgemeinen Formel RxSi(OR')4-x, in der R ein organisches
Radikal bedeutet, R eine Alkylgruppe mit einem niedrigen
Molekulargewicht darstellt und x mindestens eins und weniger als
vier ist, in einer wäßrigen Lösung aus einem organischen
filmbildenden Poylmer und Ceroxyd, um eine auf Siloxan basierende
Polymer-Zusammensetzung zu bilden,
dadurch gekennzeichnet, daß
Polyvinylpyrrolidon als organisches filmbildendes Polymer verwendet
wird und Sodiumazetat als Katalysator hinzugefügt wird, um das
Aushärten der auf Siloxane basierenden Polymer-Zusammensetzung
zu fördern.
8. Die Methode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
hydrolytische Polykondensation durch eine Säure katalysiert wird.
9. Die Methode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
hydrolytische Polykondensation durch Sodiumazetat katalysiert wird.
10. Die Methode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß R' aus
der aus Methyl, Äthyl, Propyl und Butyl bestehenden Gruppe
ausgewählt wird.
11. Die Methode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß R aus
der Gruppe ausgewählt wird, die aus Alkyl und acryl-funktionellen
Gruppen besteht.
12. Die Methode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß R aus
der Gruppe ausgewählt wird, die aus Methyl, Äthyl und γ-
methacryloxypropyl Gruppen besteht.
13. Die Methode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das
besagte Organoalkoxysilan eine Mischung von acryl-funktionellem
Silan und Alkylalkoxysilan enthält.
14. Die Methode nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das
besagte acrylfunktionelle Sian-γ-methacryloxypropyl-triäthoxysilan ist
und besagtes Alkylalkoxysilan Methyl-trimethoxysilan ist.
15. Die Methode nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß das besagte Ceroxyd in Form von kolloidalem
Cer vorkommt und außerdem die Mischung einem Anionenaustausch
unterworfen wird.
16. Eine gegen Abnutzung und ultraviolette Strahlung widerstandsfähige
beschichtetes Plastiktransparent, die folgendes einschließt:
a. ein festes, transparentes, plastisches Substrat und
b. eine durch Auftrag auf das Substrat sowie Aushärten der auf
Siloxan basierenden Zusammensetzung in der Zubereitung
entsprechend der Methode nach den Ansprüchen 1 bis 6
erhältliche Siloxanschicht
17. Ein Artikel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das
feste transparente Plastikmaterial aus der aus Acrylpolymeren und
Polykarbonaten bestehenden Gruppe ausgewählt wurde.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/546,484 US5344712A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Abrasion resistant siloxane coatings containing ceria |
| US07/546,069 US5916686A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Siloxane organic hybrid polymer catalyst |
| US07/546,076 US5035745A (en) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | Ion-exchanged abrasion resistant coatings |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE69109001D1 DE69109001D1 (de) | 1995-05-24 |
| DE69109001T2 true DE69109001T2 (de) | 1995-11-23 |
Family
ID=27415468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE69109001T Expired - Fee Related DE69109001T2 (de) | 1990-06-29 | 1991-06-25 | Abriebbeständige Siloxanbeschichtungen. |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0465918B1 (de) |
| JP (1) | JP2510365B2 (de) |
| KR (1) | KR950010166B1 (de) |
| BR (1) | BR9102698A (de) |
| CA (1) | CA2043453A1 (de) |
| DE (1) | DE69109001T2 (de) |
| ES (1) | ES2073617T3 (de) |
| YU (1) | YU110091A (de) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG38903A1 (en) * | 1995-03-16 | 1997-04-17 | Gen Electric | Acrylic coatings containing inorganic UV screen |
| EP0963414B1 (de) * | 1997-02-25 | 2012-07-25 | Bayer MaterialScience AG | Organisch-anorganische hybridmaterialien |
| US6387993B1 (en) | 2000-06-05 | 2002-05-14 | H. B. Fuller Licensing & Financing Inc. | Flame retardant composition |
| DE102004048874A1 (de) * | 2004-10-07 | 2006-04-13 | Bayer Materialscience Ag | Hybride Decklacke |
| US10041176B2 (en) | 2005-04-07 | 2018-08-07 | Momentive Performance Materials Inc. | No-rinse pretreatment methods and compositions |
| JP6284399B2 (ja) * | 2014-03-19 | 2018-02-28 | 大阪ガスケミカル株式会社 | 塗料組成物 |
| JP6793915B2 (ja) * | 2015-07-14 | 2020-12-02 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 表面改質された球状単分散コアシェル型酸化セリウムポリマーハイブリッドナノ粒子 |
| US11104814B2 (en) * | 2016-02-15 | 2021-08-31 | Momentive Performance Materials Inc. | Primer formulations with improved photostability |
| US20180148601A1 (en) * | 2016-11-30 | 2018-05-31 | Momentive Performance Materials Inc. | Abrasion resistant coating composition with inorganic metal oxides |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4799963A (en) * | 1986-10-03 | 1989-01-24 | Ppg Industries, Inc. | Optically transparent UV-protective coatings |
| JP2696829B2 (ja) * | 1987-03-13 | 1998-01-14 | セイコーエプソン株式会社 | 高屈折率コーテイング膜およびその製造方法 |
| JPS647582A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-11 | Toshiba Corp | Photosemiconductor device |
| JPH02274781A (ja) * | 1989-04-17 | 1990-11-08 | Seiko Epson Corp | コーティング用組成物 |
-
1991
- 1991-05-29 CA CA002043453A patent/CA2043453A1/en not_active Abandoned
- 1991-06-21 YU YU110091A patent/YU110091A/sh unknown
- 1991-06-25 DE DE69109001T patent/DE69109001T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-06-25 EP EP91110452A patent/EP0465918B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-06-25 ES ES91110452T patent/ES2073617T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1991-06-26 BR BR919102698A patent/BR9102698A/pt not_active IP Right Cessation
- 1991-06-27 JP JP3156926A patent/JP2510365B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1991-06-28 KR KR1019910010906A patent/KR950010166B1/ko not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| YU110091A (sh) | 1994-01-20 |
| KR950010166B1 (ko) | 1995-09-11 |
| EP0465918A3 (en) | 1992-07-22 |
| EP0465918B1 (de) | 1995-04-19 |
| JPH04226546A (ja) | 1992-08-17 |
| ES2073617T3 (es) | 1995-08-16 |
| DE69109001D1 (de) | 1995-05-24 |
| KR920000486A (ko) | 1992-01-29 |
| BR9102698A (pt) | 1992-02-04 |
| EP0465918A2 (de) | 1992-01-15 |
| CA2043453A1 (en) | 1991-12-30 |
| JP2510365B2 (ja) | 1996-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69835139T2 (de) | Fäulnisverhindernde emulsionsbeschichtungszusammensetzung, verfahren zur herstellung und mit dieser fäulnisverhindernden zusammensetzung beschichteter gegenstand | |
| DE3786864T3 (de) | Beschichtungszusammensetzungen auf der Basis von Siloxanen und Metalloxiden. | |
| EP2691478B1 (de) | Wetterstabile perlglanzpigmente, verfahren zu ihrer herstellung und verwendung | |
| EP2539409B1 (de) | Zusammensetzungen von mit oligomeren siloxanolen funktionalisierten metalloxiden und deren verwendung | |
| EP0967253B1 (de) | Antifoulingmittel, ein Verfahren zur Herstellung und deren Verwendung sowie daraus hergestellte Antifoulingbeschichtungen | |
| EP0017187B1 (de) | Polysiloxan enthaltende Beschichtungsmassen, deren Verwendung und die damit beschichteten Thermoplaste | |
| DE69016609T2 (de) | Beschichtungszusammensetzung, beschichtetes anorganisches gehärtetes Produkt und Verfahren zur Herstellung dieses Produktes. | |
| US5344712A (en) | Abrasion resistant siloxane coatings containing ceria | |
| DE69613285T3 (de) | Wetter- und verschmutzungsbeständige Silicon enthaltende Beschichtungszusammensetzung | |
| DE10330020A1 (de) | Hochgefüllte Silan-Zubereitung | |
| DE102004037045A1 (de) | Wässrige Silan-Nanokomposite | |
| EP2571943B1 (de) | Funktionalisierte partikel und deren verwendung | |
| DE4030727A1 (de) | Kunstharzbeschichtete metallpigmente, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung | |
| US6180248B1 (en) | Siloxane organic hybrid polymers | |
| DE2947823A1 (de) | Waessrige silikonharz-dispersion zum ueberziehen | |
| DE69109001T2 (de) | Abriebbeständige Siloxanbeschichtungen. | |
| DE60035776T2 (de) | Zusammensetzung für abriebfeste beschichtung | |
| EP1230187B1 (de) | Beschichtungszusammensetzung auf basis organisch modifizierter anorganischer kondensate | |
| EP1197539B1 (de) | Verfahren zur Herstellung Fluoroalkyl funktionalisierter Silanbeschichtungen | |
| EP1174467B1 (de) | Hitzestabile, korrosionsinhibierende Polyorganosiloxanharze | |
| DE3876424T2 (de) | Beschichtungszusammensetzung. | |
| EP0073362B1 (de) | Wasserhaltige Beschichtungsmittel auf Silikonharzbasis für Kunststoffoberflächen | |
| EP1299456A1 (de) | Verfahren zur herstellung von sol-gel-kompositionen mit verringertem lösungsmittelgehalt und verbesserter lagerstabilität und deren verwendung | |
| EP1645601A1 (de) | Hybride Decklacke | |
| EP0849332B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Überzügen auf Substraten und ein Beschichtungsmaterial hierzu |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: PPG INDUSTRIES OHIO, INC., CLEVELAND, OHIO, US |
|
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |