無(wú)機(jī)高分子材料、其形成方法、及所形成的無(wú)機(jī)高分子涂膜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種無(wú)機(jī)高分子材料的形成方法，包括：混合10至80重量份的四烷氧基硅烷及10至80重量份的三烷氧基硅烷以形成一混合物；在該混合物中加入5至30重量份的催化劑，在pH值介于0.05至4下進(jìn)行反應(yīng)，以形成一無(wú)機(jī)高分子材料。本發(fā)明還提供一種無(wú)機(jī)高分子材料，及其所形成的無(wú)機(jī)高分子涂膜。
【專利說(shuō)明】無(wú)機(jī)高分子材料、其形成方法、及所形成的無(wú)機(jī)高分子涂膜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于無(wú)機(jī)高分子材料及其形成方法，且特別是有關(guān)于一種以聚合反應(yīng)形成的無(wú)機(jī)高分子材料及其形成方法，以及其所形成的無(wú)機(jī)高分子涂膜。
【背景技術(shù)】
[0002]以溶膠-凝膠(sol-gel)方法所形成的納米二氧化硅，因具有良好的耐熱性、耐候性及表面硬度等特性，已廣泛應(yīng)用于化工、精密鑄造(precision casting)、紡織(textile)、造紙(Paper making)和電子等工業(yè)。
[0003]在形成上述二氧化硅材料時(shí)，一般是利用具有四反應(yīng)官能基的硅烷(tetrasubstitutedsilane)形成。然而，由于四反應(yīng)官能基的硅烷網(wǎng)狀交聯(lián)程度較高，在溶液中多形成納米簇狀(cluster)或球狀(spherical)的結(jié)構(gòu),故其固含量(solidcontent)不可過(guò)高(通常S 20%)，否則容易在反應(yīng)過(guò)程就膠化或沉淀。此外，其成膜性較差，故在工業(yè)上的應(yīng)用多以薄涂為主(膜厚約100-500nm)。若要形成大于5μπι的厚膜，往往需導(dǎo)入有機(jī)高分子來(lái)增加成膜性，而形成有機(jī)無(wú)機(jī)混成(0/1 hybrid)材料。然而，導(dǎo)入有機(jī)高分子后，會(huì)導(dǎo)致材料的耐候性(weatherresistance)與表面硬度(surface hardness)等性能降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)機(jī)高分子材料，其形成無(wú)機(jī)高分子涂膜時(shí)，基本上克服了現(xiàn)有技術(shù)的種種缺陷而具有良好的撓取性與表面硬度。
[0005]在本發(fā)明一實(shí)施例中，提供一種無(wú)機(jī)高分子材料的形成方法，包括:混合10至80重量份的四烷氧基硅烷(tetraalkoxysilane)及10至80重量份的三烷氧基硅烷(triaalkoxysilane)以形成一混合物；在該混合物中加入5至30重量份的催化劑,在pH值介于0.05至4下進(jìn)行一反應(yīng)，以形成一無(wú)機(jī)高分子材料。
[0006]在本發(fā)明另一實(shí)施例中，提供一種無(wú)機(jī)高分子材料，是由前述的方法所形成，其中該無(wú)機(jī)高分子材料的無(wú)機(jī)含量至少70wt%。
[0007]在本發(fā)明又一實(shí)施例中，提供一種無(wú)機(jī)高分子涂膜，是由前述的無(wú)機(jī)高分子材料經(jīng)涂布固化而成者，其中該無(wú)機(jī)高分子涂膜的表面硬度至少2H。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明的無(wú)機(jī)高分子材料通過(guò)調(diào)整四烷氧基硅烷及三烷氧基硅烷的比例以及反應(yīng)的PH值，可以形成同時(shí)具有部分線性的無(wú)機(jī)高分子材料且具有較高的無(wú)機(jī)含量；由本發(fā)明的無(wú)機(jī)高分子材料所形成的無(wú)機(jī)高分子涂膜可具有良好的撓取性與表面硬度。
[0009]為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下:
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0010]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所述的無(wú)機(jī)高分子材料的形成方法；
[0011]圖2a顯示在堿性條件下進(jìn)行溶膠-凝膠反應(yīng)所形成的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)；
[0012]圖2b顯示在酸性條件下進(jìn)行溶膠-凝膠反應(yīng)所形成的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)；
[0013]圖3顯示在一實(shí)施例中所形成的無(wú)機(jī)高分子涂膜；
[0014]圖4a至圖4c顯示在一些比較例中僅以四烷氧基硅烷進(jìn)行溶膠-凝膠反應(yīng)，而后再進(jìn)行表面改質(zhì)的結(jié)構(gòu)；
[0015]圖5顯示本發(fā)明一實(shí)施例中的無(wú)機(jī)高分子材料以直接加熱交聯(lián)而形成無(wú)機(jī)高分子涂膜的示意圖；
[0016]其中，主要元件符號(hào)說(shuō)明:
[0017]202~球狀的結(jié)構(gòu)；204~具有部分線性部分及部分網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)；
[0018]300-基板；302~無(wú)機(jī)高分子涂膜；
[0019]400-納米溶膠；402~具表面改質(zhì)的納米溶膠；
[0020]404~有機(jī)高分子；406~有機(jī)無(wú)機(jī)混成材料。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下依本發(fā)明的不同特征舉出數(shù)個(gè)不同的實(shí)施例。本發(fā)明中特定的元件及安排是為了簡(jiǎn)化，但本發(fā)明并不以這些實(shí)施例為限。舉例而言，于第二元件上形成第一元件的描述可包括第一元件與第二元件直接接觸的實(shí)施例，亦包括具有額外的元件形成在第一元件與第二元件之間、使得第一元件與第二元件并未直接接觸的實(shí)施例。此外，為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，本發(fā)明在不同例子中以重復(fù)的元件符號(hào)及/或字母表示，但不代表所述各實(shí)施例及/或結(jié)構(gòu)間具有特定的關(guān)系。
[0022]在本發(fā)明一實(shí)施例中，提供一種無(wú)機(jī)高分子材料的形成方法，包括在酸性條件下，同時(shí)以四烷氧基硅烷(tetraalkoxysilane)及三烷氧基硅烷(triaalkoxysilane)進(jìn)行溶膠-凝膠(sol-gel)反應(yīng)，并藉由四烷氧基硅烷及三烷氧基硅烷的比例以及反應(yīng)的pH值，控制分子線性與網(wǎng)狀交聯(lián)程度，而合成同時(shí)具有部分線性與部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)高分子材料。
[0023]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所述的無(wú)機(jī)高分子材料的形成方法。參照?qǐng)D1，在步驟102中，混合四烷氧基硅烷及三烷氧基硅烷以形成混合物。在步驟104中，在步驟102所形成的混合物中加入催化劑進(jìn)行溶膠-凝膠反應(yīng)，以形成具有線性結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)高分子材料。
[0024]在此溶膠-凝膠反應(yīng)中，四烷氧基硅烷可具有下列化學(xué)式:
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)機(jī)高分子材料的形成方法，包括: 混合10至80重量份的四烷氧基硅烷及10至80重量份的三烷氧基硅烷以形成一混合物； 在所述混合物中加入5至30重量份的催化劑，在pH值介于0.05至4下進(jìn)行反應(yīng)，以形成一無(wú)機(jī)高分子材料。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)高分子材料的形成方法，其中所述四烷氧基硅烷具有下列化學(xué)式:
3.如權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)高分子材料的形成方法，其中所述三烷氧基硅烷具有下列化學(xué)式:
4.如權(quán)利要求3所述的無(wú)機(jī)高分子材料的形成方法，其中R3為具有氟取代的官能基。
5.如權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)高分子材料的形成方法，其中所述催化劑為鹽酸、硝酸、醋酸、硫酸、或前述的組合。
6.如權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)高分子材料的形成方法，還包括使用一有機(jī)溶劑。
7.如權(quán)利要求6所述的無(wú)機(jī)高分子材料的形成方法，其中所述有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、仲丁醇、叔丁醇或前述的組合。
8.如權(quán)利要求6所述的無(wú)機(jī)高分子材料的形成方法，其中所述有機(jī)溶劑的使用量介于.0.01至50重量份。
9.一種無(wú)機(jī)高分子材料，是由權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法所形成，其中所述無(wú)機(jī)高分子材料的無(wú)機(jī)含量至少70Wt%。
10.如權(quán)利要求9所述的無(wú)機(jī)高分子材料，其中所述無(wú)機(jī)高分子材料的重量平均分子量至少 1000g/mol。
11.一種無(wú)機(jī)高分子涂膜，是由如權(quán)利要求9所述的無(wú)機(jī)高分子材料經(jīng)涂布固化而成者，其中所述無(wú)機(jī)高分子涂膜的表面硬度至少2H。
12.如權(quán)利要求11所述的無(wú)機(jī)高分子涂膜，其中所述無(wú)機(jī)高分子涂膜的膜厚至少.2 μ m0
【文檔編號(hào)】C09D1/00GK103880022SQ201210570516
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月19日
【發(fā)明者】湯偉鉦, 沈永清, 黃元昌, 蘇一哲, 黃云珊, 張義和, 林正良 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院