專利名稱：親水性表面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有親水性質(zhì)的表面，其制備方法及用途。
背景技術(shù)：
在表面科學(xué)中，多種表面處理的方法已為人所熟知，使得處理后的表面具有防塵和防水功能。例如，眾所周知，具有一定粗糙度同時又高度疏水的表面具有良好的自清潔性能。表面結(jié)構(gòu)和疏水性恰當(dāng)?shù)慕M合甚至可以使少量的水在表面上滾動，以捕集附著的塵土顆粒并清洗表面(WO 96/04123，US 3354022)。眾所周知，荷葉效應(yīng)就是利用了疏水性以及高度組織化的表面，使得水滴從這些表面能夠有效地流走。
但是，疏水性表面存在以下缺點(diǎn)如果結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，例如浮雕結(jié)構(gòu)或多孔性結(jié)構(gòu)，如海綿，則水不能進(jìn)入其孔穴，結(jié)果起不到清潔的作用。此外，在這些表面上水珠呈球形，如果水珠不能從表面上滾落，例如當(dāng)表面處于水平狀態(tài)時，這些水珠會造成視覺障礙。在這些情況中，高度可潤濕的表面是優(yōu)選的，因?yàn)樗尾畈欢喾植加谡麄€表面之上并形成厚度最小的液膜。如果采用適當(dāng)方法，如果用表面活性劑和/或親水性表面降低水的表面張力，則容易達(dá)到這一效果。
為保護(hù)環(huán)境需要持續(xù)不斷地降低表面活性劑的消費(fèi)量?？梢圆捎枚喾N方法制備親水性表面。一種通過常用的方法是采用等離子體處理聚合物表面。此時所采用的等離子體可以是微波等離子體或低壓等離子體。操作中所采用的氣體不同，則所產(chǎn)生的效果也不同。為獲得親水性表面，特別適用的等離子體有氧氣等離子體，CO2等離子體，NO等離子體和NO2等離子體。如果使用氧氣，聚合物表面被修飾而生成官能團(tuán)，如羥基，羰基，羧基或過氧基。采用氮?dú)饣虬睔鈩t促進(jìn)胺基和亞氨基的形成。這些極性的親水性基團(tuán)明顯改變了表面的化學(xué)性質(zhì)并且改善了可潤濕性。親水性表面的接觸角僅為幾度。
但是，等離子體處理法復(fù)雜并且僅能夠用于聚合物表面。此外，所產(chǎn)生的親水性表面不是很穩(wěn)定。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種親水性表面及其制備方法。該方法不必采用等離子體，對于表面材料的限制也能夠被克服。
令人吃驚的是現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)如果在這些表面上添加親水性顆粒并將其固定，則可以方便地制備出親水性表面?？梢圆捎枚喾N方法進(jìn)行固定，例如采用粘合劑等作為載體，僅利用粘合力實(shí)現(xiàn)固定，或者將表面溶劑化或溶脹，植入顆粒，然后將表面固化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提出了具有親水性質(zhì)的表面，其特征在于其表面包含具有親水性質(zhì)的顆粒。
本發(fā)明還提供該親水性表面的制備方法，其特征在于在表面上涂覆具有親水性質(zhì)的顆粒并固定該顆粒。
本發(fā)明還提供至少一個表面為本發(fā)明親水性表面的物品。
本發(fā)明還提供至少一個表面為本發(fā)明的親水性表面的清洗用織物和纖維，以及包含這些纖維的織物。
本發(fā)明表面的優(yōu)點(diǎn)在于非常容易被水潤濕，甚至在水中未添加表面活性劑的情況下。對于清洗用織物，清洗用海綿或清洗用泡沫而言這種情況特別有利，因?yàn)樵谶@些清洗輔助工具中，通過簡單的潤濕過程，水的吸收被明顯易化和促進(jìn)。
本發(fā)明表面的制備也非常簡單。特別地，有可能利用這些親水性表面制作三維結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的物品。
本發(fā)明的方法以及本發(fā)明的表面通過實(shí)施例的方式加以描述，這些實(shí)施例不起定界作用。
本發(fā)明具有親水性質(zhì)的表面中含有親水性顆粒。這些顆粒優(yōu)選為親水性二氧化硅顆粒。為了使本發(fā)明表面的親水性達(dá)到有效水平，親水性顆粒優(yōu)選構(gòu)成本發(fā)明表面的10至100％，優(yōu)選為50至95％，特別優(yōu)選為75至85％。
表面本身可以是由金屬，塑料，聚合物，木材，陶瓷或玻璃制成的物品的表面。特別地，這些表面為涂布有塑料或聚合物的，由金屬，木材，陶瓷或玻璃制成的表面。
親水性顆粒的存在形式優(yōu)選為初級粒子，粒徑為1nm至20μm，優(yōu)選為5nm至5μm，特別優(yōu)選為12nm至1μm。這些初級粒子也可以以附聚體或聚集體的形式存在，這些附聚體或聚集體的粒徑為20nm至100μm。根據(jù)DIN 53 206的規(guī)定，聚集體中(初級)顆粒間通過邊或面相接觸，而在附聚體中(初級)顆粒間通過點(diǎn)相接觸。優(yōu)選地，親水性顆粒的BET表面積為50至600m2/g。特別優(yōu)選使用BET表面積為50至380m2/g的親水性顆粒。
本發(fā)明親水性二氧化硅的實(shí)例購自Cabot公司，商品名為CAP-O-Sil。例如，本發(fā)明的表面中可包含LM150、M-5、H-5、EH-5、M-7D級二氧化硅。從Cabot公司購進(jìn)的這些親水性二氧化硅的BET表面積為150至380m2/g。這些二氧化硅分級在流變學(xué)中常用。購自Degussa公司，級別為Aerosil級的氣相法親水性二氧化硅也同樣適用。因此，本發(fā)明的表面也包括這些親水性Aerosil級二氧化硅，如商品名為Aerosil ox50、90、130、150、200、300和/或380的Aerosil二氧化硅。
可以通過化學(xué)或機(jī)械粘附力將親水性顆粒方便地粘附于表面之上。特別優(yōu)選地，親水性顆粒被固定于表面之上，例如通過一種載體進(jìn)行固定。優(yōu)選存在于本發(fā)明表面之上的載體為粘合劑系統(tǒng)或漆系統(tǒng)。載體的實(shí)例有熱熔性粘合劑，其中包含至少一種選自乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、聚酰胺、聚醚砜、聚異丁烯和聚乙烯醇縮丁醛的化合物；或者漆，其中至少包含由單體和/或聚合不飽和丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯和/或聚氨酯構(gòu)成的混合物。優(yōu)選地，載體層的厚度不超過所用顆粒初級粒徑的一半。
親水性顆粒也可以錨定于表面之上。在這種固定顆粒的方法中，顆粒至少在某種程度上嵌入表面之中。只有在表面由聚合物或塑料制成或表面涂層為聚合物或塑料的情況中，這種固定顆粒的方法才可行。
優(yōu)選采用本發(fā)明制備親水性表面的方法制備本發(fā)明的表面。其中包括將親水性顆粒添加于表面之上，然后將其固定。
優(yōu)選使用的親水性顆粒初級粒子的粒徑為1nm至20μm，優(yōu)選為5nm至5μm，特別優(yōu)選為12nm至1μm。這些初級粒子也可以以附聚體或聚集體的形式存在，這些附聚體或聚集體的粒徑為20nm至100μm。根據(jù)DIN 53 206的規(guī)定，聚集體中(初級)顆粒間通過邊或面相接觸，而在附聚體中(初級)顆粒間通過點(diǎn)相接觸。優(yōu)選地，親水性顆粒的BET表面積為50至600m2/g。特別優(yōu)選使用BET表面積為50至380m2/g的親水性顆粒。
本發(fā)明方法者使用的親水性顆粒優(yōu)選包括親水性二氧化硅。本發(fā)明親水性二氧化硅的實(shí)例購自Cabot公司，商品名為CAP-O-Sil。例如，本發(fā)明的方法可使用LM150、M-5、H-5、EH-5、M-70級二氧化硅。從Cabot公司購進(jìn)的這些親水性二氧化硅的BET表面積為150至380m2/g。這些二氧化硅分級在流變學(xué)中常用。購自Degussa公司，級別為Aerosil級的氣相法親水性二氧化硅也同樣適用。本發(fā)明的方法可使用例如商品名為Aerosil ox50、90、130、150、200、300和/或380的特定的親水性Aerosil二氧化硅。
在本發(fā)明方法的一個實(shí)施方案中，利用一種包含親水性顆粒和溶劑的混懸液將親水性顆粒添加于表面之上并固定，然后除去溶劑。向物品至少一個表面上使用混懸液的一種方法是將物品浸入混懸液中，或者通過噴霧器，涂布器或刮刀將混懸液涂布于物品之上。優(yōu)選地，混懸液包含一種溶解于溶劑中的聚合物。優(yōu)選地，溶劑包含小于10重量％溶解的聚合物，優(yōu)選為0.1至5重量％，特別優(yōu)為0.5至2.5重量％。
可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法制備混懸液，例如，將二氧化硅直接混入溶劑中。優(yōu)選地以溶劑計，本發(fā)明所采用的混懸液中親水性顆粒的含量為0.1至50重量％，優(yōu)選為0.5至25重量％，更優(yōu)選為0.5至5重量％，5至10重量％，15至20重量％，20至25重量％，特別優(yōu)為1至2.5％。
在物品表面不被溶劑溶劑化的情況下，固定顆粒的方法包括在除去溶劑之后，將顆粒作為一個涂層粘附于物品表面。如果混懸液中存在溶解的聚合物，顆粒可以通過所形成的聚合物薄膜固定于表面之上，其中聚合物薄膜是通過去除溶劑而形成的。
所用溶劑包含至少一種適用的化合物，選自醇、二醇、醚、二醇醚、酮、酰胺、硝基化合物、鹵代烴及其混合物，這些化合物不溶劑化被涂布的物品。需要根據(jù)被處理表面以及溶解于混懸液中的聚合物的性質(zhì)來選擇溶劑。
當(dāng)表面由金屬、玻璃、陶瓷或木材構(gòu)成時，適用溶劑的一個實(shí)例是四氫呋喃。存在于該溶劑中的溶解的聚合物的一個實(shí)例是聚苯乙烯。對于塑料構(gòu)成的表面也可以找到適當(dāng)?shù)牟牧洗钆浞椒?。例如對于高壓聚乙?LDPE)制成的表面而言，可以采用以四氫呋喃作為溶劑的混懸液進(jìn)行類似的處理。在這種情況下，混懸液又可以包含作為溶解的聚合物聚苯乙烯。對于聚氯乙烯表面而言，可以采用以環(huán)己酮為溶劑的混懸液。
在本發(fā)明方法的另一實(shí)施方案中，物品的表面被溶劑溶脹或溶劑化，除去溶劑后，顆粒被錨定于物品表面之上。
可以被溶劑化或溶脹的表面的實(shí)例為含有聚合物的表面，該聚合物基于聚碳酸酯。聚(甲基)丙烯酸酯、聚酰胺、PVC、聚乙烯、聚丙烯、脂肪族直鏈或支鏈聚烯烴、環(huán)型聚烯烴、聚苯乙烯、聚酯、聚醚砜、聚丙烯腈、聚亞烷基對苯二甲酸酯，或其混合物或共聚物。如果物品全部由這種材料組成，上述由聚合物制成的物品的表面可以是固有的。此外，也可將聚合物作為一種涂層涂布于其它材料的表面之上。例如，由玻璃或金屬制成的物品的一個表面可以完全或部分由上述聚合物構(gòu)成，例如將物品浸入聚合物的熔體中，然后將熔體固化，或者涂布反應(yīng)型聚合物的粘合劑或粉末涂料，然后將物品上的粘合劑/涂料固化。
優(yōu)選地，適用于作為目標(biāo)表面的溶劑或溶脹劑的化合物選自醇、二醇、醚、二醇醚、酮、酰胺、硝基化合物、鹵代烴及其混合物。
優(yōu)選地，特別適用于作用適用表面溶劑的溶劑甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、辛醇、環(huán)己醇、苯酚、甲基酚、乙二醇、二乙二醇、二氧六環(huán)、二氧戊環(huán)、四氫呋喃、乙二醇醚、二乙二醇醚、三乙二醇醚、聚乙二醇醚、丙酮、丁酮、環(huán)己酮、二醇酯、二甲基甲酰胺、吡啶、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基己內(nèi)酯、乙腈、二甲亞砜、環(huán)丁砜、硝基苯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、1，2-二氯乙烷、氯酚、氯氟烴及其混合物。
表面溶劑化時，在表面上形成含高濃度溶解聚合物的液體區(qū)域。除去溶劑后，聚合物固化(沉積)，使得著床于該區(qū)域內(nèi)的顆粒被固定于表面之上。在本發(fā)明方法的這一實(shí)施方案中，優(yōu)選地，混懸液中也含有溶解聚合物。特別優(yōu)選的情況是溶解的聚合物與表面聚合物一樣。
為避免較為強(qiáng)烈地破壞表面，注意避免表面與混懸液的接觸時間不要過長是重要的。在本發(fā)明方法的這一方面中，本發(fā)明優(yōu)選的表面處理方法是將物品/表面浸入含有顆粒的溶劑中。浸漬時間根據(jù)聚合物在溶劑中溶劑化的速度而定，優(yōu)選地，時間小于5min，優(yōu)選為1s至5min，特別優(yōu)選為1至20s，或20s至1.5min，或1.5至2min。特別優(yōu)選地，表面浸入溶劑的時間為5至15s。一旦物品浸入溶劑后，將其取出并干燥。
本發(fā)明方法的另一方面包括使表面溶脹。適用的溶脹劑不使聚合物表面溶劑化。從嚴(yán)格意義上講，通過溶劑分子的植入，表面變得模糊并且變軟。如本專利權(quán)利要求所述，這樣使得至少一部分顆粒以及溶劑分子滲入表面中。作為溶脹劑的化合物為被處理聚合物的不良溶劑，因此與溶液法中所采用的溶劑相比，該處理方法需要更長的時間，或者是那些通過添加非溶劑使溶解力降低的溶劑。結(jié)果唯一肉眼可見的作用是僅最上層聚合物發(fā)生溶脹。這種方法避免了塑料或聚合物表面的全部或部分被破壞。
獲得適用溶脹劑的另一方法是與非溶劑混合。例如，無規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯既不溶于丙酮又不溶于環(huán)己烷。但是當(dāng)這二種非溶劑被混合后，可迅速得到能溶漲聚苯乙烯的混合比例。事實(shí)上，混合比范圍內(nèi)無規(guī)立構(gòu)聚苯乙烯可以溶解。
在溶脹處理或溶脹步驟以及隨后的干燥步驟完成后，用于形成具有突起結(jié)構(gòu)的表面的顆粒被固定在與溶脹劑接觸的上層聚合物中。隨后除去溶脹劑，使溶脹過程逆轉(zhuǎn)，顆粒被牢固地錨定于聚合物表面之上。因此，表面溶脹是本發(fā)明的用于制作帶有自清潔表面物品的方法中不可或缺的特征，其中自清潔表面上沒有任何載體層。
本發(fā)明所采用溶脹劑包括至少一種化合物，選自適用于作為適用表面溶脹劑的醇、二醇、醚、二醇醚、酮、酰胺、硝基化合物、鹵代烴及其混合物。也可以使用上述溶脹劑和疏水性溶劑，如脂肪烴構(gòu)成的混合物。優(yōu)選地，所用溶脹劑包含至少一種適用于適宜表面的化合物，選自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、辛醇、環(huán)己醇、苯酚、甲基酚、乙二醇、二乙二醇、二氧六環(huán)、二氧戊環(huán)、四氫呋喃、乙二醇醚、二乙二醇醚、三乙二醇醚、聚乙二醇醚、丙酮、丁酮、環(huán)己酮、二醇酯、二甲基甲酰胺、吡啶、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基己內(nèi)酯、乙腈、二甲亞砜、環(huán)丁砜、硝基苯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、1，2-二氯乙烷、氯酚、氯氟烴及其混合物，以及該溶漲劑與選自于以下組中的化合物的混合物石油精、石油醚、環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷、十氫萘、四氫化葵萜類、苯、甲苯和二甲苯。
對于無定形聚合物，根據(jù)聚合物和溶劑的溶解度參數(shù)可以對溶脹劑作預(yù)測。在Hans-Georg Elias的“Makromoleküle”，Hüthig & Wepf VerlagBasel-Heidelberg-New York(1981)一書中列出了溶解度參數(shù)。還給出幫助預(yù)測溶解過程的方法。在溶液與非溶液之間的邊界區(qū)域發(fā)生了溶脹。對于結(jié)晶或半結(jié)晶聚合物而言，在溫度低于結(jié)晶的熔點(diǎn)時不能利用溶解度參數(shù)的概念去尋找溶脹劑。此時，為尋找溶脹劑，可以根據(jù)溶劑的性質(zhì)和溫度的作用通過簡單試驗(yàn)的方式進(jìn)行尋找。
例如，下表列出了一些適用于本發(fā)明的溶脹劑和聚合物的組合。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，其他組合是顯而易見的。

以所使用聚合物材料為參數(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員簡單試驗(yàn)可以尋找到適用的溶脹劑。
在本發(fā)明方法的所有實(shí)施方案中，優(yōu)選地，在涂布于表面之前，含有親水性顆粒的混懸液或溶劑的溫度為-30至150℃，優(yōu)選為25至100℃，特別優(yōu)選為25至49℃，或50至85℃，或86至100℃。
除溶劑，或干燥過程可以在室溫或更高溫度下進(jìn)行。優(yōu)選地，干燥或除溶劑過程在30至70℃，優(yōu)選為40至60℃的加熱條件下進(jìn)行。
在本發(fā)明方法的另一方面中，采用本發(fā)明方法將顆粒固定于表面之上，其中包括步驟a)向表面上涂布一層液體或糊狀可固化物質(zhì)作為載體，b)向載體中添加親水性顆粒，和c)通過載體的固化固定顆粒。
涂布可固化物質(zhì)的方法的實(shí)例為采用噴霧器，刮刀，涂布器或噴頭進(jìn)行涂布。被涂布的可固化物質(zhì)的厚度優(yōu)選為1至100μm，優(yōu)選為5至50μm。依據(jù)可固化物質(zhì)的粘度，在添加顆粒之前，優(yōu)選分別進(jìn)行初步干燥或初步干燥。理想的情況下，選擇可固化物質(zhì)的粘度使得所用顆粒部分沉入可固化物質(zhì)內(nèi)，同時當(dāng)表面處于垂直狀態(tài)時，又不造成可固化物質(zhì)和所添加的顆粒流失。
可以采用常見方法，如噴霧或撲粉添加親水性顆粒。特別地，采用靜電噴槍對顆粒進(jìn)行噴涂。一旦完成顆粒的添加，過量顆粒，即未和可固化物質(zhì)粘附的顆?？梢酝ㄟ^振動，刷或吹的方法從表面去除，收集這些顆粒并重新使用。
所用可固化物質(zhì)可包含一種作為載體的漆，其中漆至少包含由單體和/或聚合不飽和丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯構(gòu)成的混合物。混合比可在寬范圍內(nèi)變動。特別優(yōu)選為通過熱能或化學(xué)能和/或光能固化的漆。
優(yōu)選地，所用可固化物質(zhì)包含一種具有疏水性質(zhì)的漆或一種漆系統(tǒng)。
優(yōu)選地，用作漆的混合物包含具有官能團(tuán)如羥基、環(huán)氧基或胺基的化合物，其實(shí)例有2，3-環(huán)氧丙基甲基丙烯酸酯和2-羥乙基丙烯酸酯。特別優(yōu)選地，漆和親水性顆粒(具有親水性質(zhì))，如Aerosil 200的相容性可以通過親水性漆成分得以相互適應(yīng)。所用可固化物質(zhì)不僅為丙烯酸樹脂基漆，也可以是聚氨酯基漆，以及聚氨酯-丙烯酸酯或硅酮-丙烯酸酯漆?？刹捎玫钠渌晒袒镔|(zhì)為二元漆系統(tǒng)以及其它活性漆系統(tǒng)。優(yōu)選地，作為載體本身，漆系統(tǒng)或粘合劑系統(tǒng)中包含親水性顆粒。
依據(jù)所采用的漆系統(tǒng)，通過載體的固化，優(yōu)選通過熱能和/或化學(xué)能和/或光能誘導(dǎo)載體固化將顆粒固定與載體之上。通過熱能和/或化學(xué)能和/或光能誘導(dǎo)載體固化的實(shí)例為漆或漆系統(tǒng)中的成分分別發(fā)生聚合或交聯(lián)。特別優(yōu)選地，載體通過光能固化，特別優(yōu)選地，載體通過中壓汞燈的紫外區(qū)光照發(fā)生固化。優(yōu)選地，載體在惰性氣體中固化，特別優(yōu)選為氮?dú)狻?br> 依據(jù)可固化物質(zhì)涂布的厚度以及所用顆粒的直徑，有必要對添加顆粒以及固化可固化物之間的時間進(jìn)行限制，以避免顆粒完全沒入可固化物質(zhì)中。優(yōu)選地，在添加顆粒以后可固化物質(zhì)在0.1至10min內(nèi)固化，優(yōu)選1至5min。
在本發(fā)明方法該實(shí)施方案的一個方面中，載體體系中包含形態(tài)為固體顆粒的固定顆粒。這些顆粒部分或完全熔化，隨著部分熔化載體的固化或硬化，親水性顆粒被固定于表面之上。因此，這一方法優(yōu)選包括以下步驟I)向表面上添加固定顆粒和構(gòu)成表面結(jié)構(gòu)的顆粒，和II)固定顆粒部分熔化，然后由固定顆粒形成的載體固化，使得表面上的構(gòu)成表面結(jié)構(gòu)的顆粒和載體被固定。
固定顆粒和親水性顆粒可順序使用或同時使用。通常，首先將固定顆粒添加至表面上，然后再添加親水性顆粒。優(yōu)選地，在添加構(gòu)成表面結(jié)構(gòu)的顆粒之前，固定顆粒在表面上部分熔化。此處部分熔化(或部分燒結(jié))指固定顆粒與接觸點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)粘合。
在本發(fā)明方法的一個特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，制備固定顆粒和構(gòu)成表面結(jié)構(gòu)的顆粒的混合物并將其添加于表面之上。為制備構(gòu)成表面結(jié)構(gòu)的顆粒和固定顆粒的混合物，優(yōu)選使用其親水性質(zhì)與固定顆粒性質(zhì)相似的構(gòu)成表面結(jié)構(gòu)的顆粒。
可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法如噴霧或撲粉將顆粒添加于表面之上。依據(jù)所需制備含有親水性表面的物品的用途，此時表面可以含有防腐蝕涂層，漆層或警示涂層。表面或物品可同樣包含任何可以想到的材料，如聚合物、塑料、金屬、木材、天然材料、陶瓷或玻璃。使用中唯一的限制條件是物品或表面的耐熱性能。因此，在本發(fā)明方法的這一實(shí)施方案中，被處理的物品在固定顆粒的熔點(diǎn)區(qū)域內(nèi)必須是熱穩(wěn)定的。
通過簡短的加熱實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的初步熔化，初步熔化(或初步燒結(jié))指固定顆粒以這樣一種方式軟化，即冷卻后固定顆粒的表面至少部分粘附于鄰近固定顆粒和/或親水性顆粒表面，以及要形成自清潔表面的物體表面之上。粘附可以通過化學(xué)鍵合或物理力形成。
選擇溫度使初期熔化得以出現(xiàn)，對初期熔化過程持續(xù)的時間也要進(jìn)行選擇，優(yōu)選地，應(yīng)使固定顆粒僅部分熔化，從而使親水性顆粒保留于表面之上。
所用加熱方法可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法，例如，使用烘箱或任何其它熱源。優(yōu)選的加熱方法是紅外輻射加熱。但同樣優(yōu)選將至少含有固定顆粒和親水性顆粒的混合物，或僅固定顆粒涂覆到熱的表面上，涂覆完成后再行冷卻。當(dāng)物品本身表面的性質(zhì)造成所使用混合物不能以穩(wěn)定的方式保留于表面之上時，這種操作是特別優(yōu)選的。例如，當(dāng)物品的幾何形狀或其它因素使得粉沫涂布劑(固定顆?；蛴H水性顆粒)與基底材料粘附力不足時，需要采用這一方法。
用于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案并且至少含有固定顆粒和親水性顆粒的混合物優(yōu)選包含10至90重量％的親水性顆粒、和90至10重量％的固定顆粒。特別優(yōu)選地，混合物包含25至75重量％的親水性顆粒、和25至75重量％的固定顆粒。可簡單地將固體混合制備混合物。但也可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的混合器完成混合。優(yōu)選地，在加熱條件下進(jìn)行混合，同時監(jiān)測所消耗的電量。當(dāng)團(tuán)聚開始出現(xiàn)時，電消耗升高，以此可以方便地實(shí)現(xiàn)監(jiān)測，此后再將混合物冷卻。此時輕微加熱的結(jié)果使得親水性顆粒和固定顆粒間至少產(chǎn)生一定程度的連接，同時不出現(xiàn)固定顆粒熔融體將親水性顆粒包裹而使親水性顆粒親水性下降的情況?；旌线^程中對顆粒進(jìn)行加熱的優(yōu)點(diǎn)在于團(tuán)聚使得上述混合物中產(chǎn)生更大的顆粒，使得操作更加容易，這是因?yàn)楫?dāng)通過噴涂或撲粉操作向表面施加混合物時，可以明顯降低粉塵，同時可以避免固定顆粒和親水性顆粒密度不同時，由于機(jī)械力的作用所導(dǎo)致的分層。
本發(fā)明使用的固定顆粒的平均粒徑優(yōu)選為小于50μm。固定顆粒的平均粒徑優(yōu)選為與親水性顆粒的粒徑一致。同樣優(yōu)選地，固定顆粒的平均粒徑比親水性顆粒小10至70％，優(yōu)選為小25至50％。
優(yōu)選地，作為固定顆粒的固定劑為選自熱熔性粘合劑和粉末涂料的化合物。優(yōu)選地，這些熱熔性粘合劑和/或粉末涂料包含至少一種選自乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚酰胺、聚醚砜、聚異丁烯、環(huán)氧樹脂和聚乙烯醇縮丁醛的化合物。
本發(fā)明的方法可以制作至少一個面或表面為本發(fā)明表面的物品。至少一個表面上具有本發(fā)明親水性表面的物品可以是例如纖維或清洗用織物，以及采用這些纖維制成的織物。特別地，具有本發(fā)明表面的清洗用織物或具有本發(fā)明表面的纖維具有明顯更好的吸水性，因此也明顯地更易于使用。
可以在海綿或泡沫中添加本發(fā)明的表面，其中，本發(fā)明的表面處于其外部以及開孔中。這些泡沫或海綿作為清洗輔助工具的優(yōu)點(diǎn)與上述清洗用織物相同。這些泡沫或海綿的其它用途是作為盛水容器，如用于插花的容器，或例如另外作為吸收劑。
親水性表面的其它用途是作為蒸餾柱、反應(yīng)器或除濕器的內(nèi)部。含有本發(fā)明親水性表面的內(nèi)部所具有的良好的可潤濕性可以改善水蒸汽在內(nèi)部的冷凝，因而提高了效率。


利用附圖1a至3b描述本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅局限于此。
圖1a和1b顯示了不同放大倍率下，涂布有親水性二氧化硅的聚碳酸酯薄片的掃描電鏡圖(SEM)。
圖2a和2b顯示了不同放大倍率下聚氯乙烯(PVC)海綿的SEM。圖2a清楚地顯示了海綿的孔結(jié)構(gòu)。
圖3a和3b顯示了不同分辯率下實(shí)施例2中的具有親水性二氧化硅的PVC海綿。特別地，在圖3b中可以看到親水性二氧化硅植于孔表面之上的情況。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例為本發(fā)明方法的實(shí)施例，但本發(fā)明并不僅僅局限于此。
實(shí)施例1將聚碳酸酯薄片浸入親水性二氧化硅和丙酮所構(gòu)成的混懸液中，其中親水性二氧化硅的平均粒徑為12nm，BET表面積為200m2/g(Aerosil 200，Degussa AG)，按二氧化硅的重量計算，其含量為1重量％。處理過程中初級粒子植入溶劑化的聚合物基質(zhì)中，丙酮揮發(fā)后即被牢固錨定于表面之上。這種涂層具有抗擦除性。由于液滴(水)在該表面上立即鋪展，其接觸角不能被測出。
圖1a和1b顯示了不同放大倍率下實(shí)施例1表面的SEM。
實(shí)施例2將商品PVC(聚氯乙烯)海綿浸入親水性二氧化硅和己烷所構(gòu)成的混懸液中，其中親水性二氧化硅的平均粒徑為12nm，BET表面積為200m2/g(Aerosil 200，Degussa AG)，按二氧化硅的重量計算，其含量為1重量％。處理過程中初級粒子植入溶劑化的聚合物基質(zhì)中，己烷揮發(fā)后即被牢固錨定于表面之上。圖2a和2b顯示了用于實(shí)施例2所用的海綿的SEM。圖3a和3b顯示了實(shí)施例2中經(jīng)處理的PVC海綿的SEM。可以清楚地看出溶劑沒有破壞孔洞的結(jié)構(gòu)，初級粒子植入到聚合物中。
與未被涂布的海綿相比，親水性海綿吸收液體的速度更快。本發(fā)明制造的親水性海綿自發(fā)吸收足夠量的水并完全浸入水浴中的時間為10s，而未經(jīng)處理的商品PVC海綿則需耗時1.5h。
權(quán)利要求
1.一種具有親水性質(zhì)的表面，其特征在于該表面含有具有親水性質(zhì)的顆粒。
2.如權(quán)利要求1所述的表面，其中所述顆粒為親水性二氧化硅顆粒。
3.如權(quán)利要求1或2所述的表面，其中以初級粒子形式存在的顆粒的平均粒徑為1nm至20μm。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的表面，其中所述親水性顆粒上通過載體固定于所述表面上的。
5.如權(quán)利要求1至3之一所述的表面，其中所述親水性顆粒被錨定于所述表面之上。
6.一種制備具有親水性質(zhì)的表面的方法，其特征在于將具有親水性質(zhì)的顆粒涂覆于表面之上并將其固定。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中通過涂布含有在溶劑中的親水性顆粒的混懸液，然后除去溶劑進(jìn)行固定，以實(shí)現(xiàn)親水性顆粒的涂覆。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中把物品浸入混懸液中，由此將混懸液涂布于物品的至少一個表面之上。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中通過噴涂的方法將混懸液涂布于物品的至少一個表面之上。
10.如權(quán)利要求7至9之一所述的方法，其中混懸液中包含溶解于溶劑中的聚合物。
11.如權(quán)利要求7至10之一所述的方法，其中物品的表面未被溶劑溶劑化，而且顆粒在除去溶劑后作為涂層粘附于物品表面之上。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所用溶劑包含至少一種選自于以下組中的適用化合物醇、二醇、醚、二醇醚、酮、酰胺、硝基化合物、鹵代烴及其混合物，這些化合物不溶劑化被涂布的物品。
13.如權(quán)利要求7至10之一所述的方法，其中物品的表面被溶劑溶脹或溶劑化，而且顆粒在除去溶劑后被錨定于物品的表面之上。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中被溶劑化或溶脹的表面包含基于以下物質(zhì)的聚合物聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚酰胺、PVC、聚乙烯、聚丙烯、脂肪族直鏈或支鏈聚烯烴、環(huán)型聚烯烴、聚苯乙烯、聚酯、聚醚砜、聚丙烯腈、聚亞烷基對苯二甲酸酯、或包含其混合物或共聚物的聚合物。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其中適用于作為適宜表面溶劑的所用溶劑包括至少一種選自于以下組中的化合物醇、二醇、醚、二醇醚、酮、酰胺、硝基化合物、鹵代烴及其混合物。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中用于適宜表面的適用溶劑選自于以下組中甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、辛醇、環(huán)己醇、苯酚、甲基酚、乙二醇、二乙二醇、二氧六環(huán)、二氧戊環(huán)、四氫呋喃、乙二醇醚、二乙二醇醚、三乙二醇醚、聚乙二醇醚、丙酮、丁酮、環(huán)己酮、二甲基甲酰胺、吡啶、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基己內(nèi)酯、乙腈、二甲亞砜、環(huán)丁砜、硝基苯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、1，2-二氯乙烷、氯酚及其混合物。
17.如權(quán)利要求7至16之一所述的方法，其中在涂布于表面之前，含有親水性顆粒的溶劑的溫度為-30至150℃，優(yōu)選為25至100℃。
18.如權(quán)利要求6所述的方法，其中包括步驟a)向表面上涂布可固化物質(zhì)作為載體，b)向載體中添加親水性顆粒，和c)通過載體的固化固定顆粒。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中載體通過熱能和/或光能進(jìn)行固化。
20.如權(quán)利要求18或19所述的方法，其中所用可固化載體包含一種漆，該漆包含一種由單體和/或聚合不飽和丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯和/或聚氨酯構(gòu)成的混合物，或者包含一種熱熔性粘合劑，其包含至少一種選自乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚酰胺、聚醚砜、聚異丁烯和聚乙烯醇縮丁醛的化合物。
21.如權(quán)利要求18至20之一所述的方法，其中載體包含親水性顆粒。
22.如權(quán)利要求6至21之一所述的方法，其中所用親水性顆粒粒徑為1nm至20μm，優(yōu)選為5nm至5μm。
23.如權(quán)利要求6至21之一所述的方法，其中所用親水性顆粒包含親水性二氧化硅。
24.一種物品，其至少一個表面上具有如權(quán)利要求1至5之一所述的表面。
25.一種清洗用織物，其至少一個表面上具有如權(quán)利要求1至5之一所述的表面。
26.一種纖維，其至少一個表面上具有如權(quán)利要求1至5之一所述的表面。
27.一種織物，其含有如權(quán)利要求26所述的纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有親水性質(zhì)的表面，其特征在于其表面包含具有親水性質(zhì)的顆粒。還涉及該親水性表面的制備方法，其特征在于在表面上涂覆具有親水性質(zhì)的顆粒并固定該顆粒。還涉及至少一個表面為本發(fā)明親水性表面的物品，以及至少一個表面為本發(fā)明的親水性表面的清洗用織物和纖維，以及包含這些纖維的織物。本發(fā)明表面的優(yōu)點(diǎn)在于非常容易被水潤濕，甚至在水中未添加表面活性劑的情況下。對于清洗用織物，清洗用海綿或清洗用泡沫而言這種情況特別有利，因?yàn)樵谶@些清洗輔助工具中，通過簡單的潤濕過程，水的吸收被明顯易化和促進(jìn)。具有親水性的表面以及制備該表面的方法。
文檔編號B05D1/18GK1639296SQ03805456
公開日2005年7月13日 申請日期2003年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月7日
發(fā)明者馬庫斯·奧勒斯, 埃德溫·努恩 申請人:德古薩股份公司