ЗОЛЬ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ЗОЛЬ-ГЕЛЕВОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ, СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЗОЛЬ-ГЕЛЕВОГО ПОКРЫТИЯ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ

1. Золь для нанесения золь-гелевого покрытия на поверхность, содержащий следующие компоненты мас.%:
a) от 3% до 30%, предпочтительно от 5% до 20%, более предпочтительно от 7% до 15%, в особенности от 8% до 14%, в большей степени в особенности от 10% до 13%, наиболее предпочтительно, 10,8% или 12%, по меньшей мере, одного металлоорганического соединения циркония, алюминия или титана;
b) от 5% до 50%, предпочтительно от 5% до 40%, более предпочтительно от 10% до 40%, в особенности от 15% или 20% до 30%, наиболее предпочтительно, 22% или 23%, по меньшей мере, одного органосиланового соединения;
с) от 1% до 15%, предпочтительно от 2% до 10%, более предпочтительно от 3% до 8%, наиболее предпочтительно, 5%, по меньшей мере, одного соединения, выбираемого из кислот, оснований, гликолей и этоксиэтанола;
d) остаток до 100% в виде деминерализованной или дистиллированной воды;
при этом общее количество а) и b) составляет величину, большую, чем 30%, предпочтительно, большую чем 31,2%; 31,5%; 32%; или 33%, более предпочтительно, большую чем 35%, в особенности, большую чем 40%, в большей степени в особенности большую чем 50%.
2. Золь по п.1, который содержит менее чем 5%, предпочтительно менее чем 3%, более предпочтительно менее чем 1 мас.%, нетоксичных или безвредных органических растворителей, предпочтительно выбираемых из спиртов, таких как нетоксичные или безвредные С1-10 алифатические спирты.
3. Золь по п.1, в котором уровень массового содержания твердой фазы больше чем 4%, предпочтительно находящийся в диапазоне от 4% до 37%, более предпочтительно от 18% до 37%, наиболее предпочтительно от 20% до 30%.
4. Золь по любому из пп.1-3, в котором соотношение между количествами органосиланового соединения и металлоорганического соединения находится в диапазоне от 1,5 или 1,6 до 6, предпочтительно от 1,8 до 2,5.
5. Золь по п.1, в котором металлоорганическое соединение имеет формулу (I) или формулу (II):
,
,
в которых М представляет собой Zr или Ti, R представляет собой отделяемый, удаляемый, предпочтительно гидролизуемый радикал, R' представляет собой неотделяемый, неудаляемый, предпочтительно негидролизуемый радикал, а х находится в диапазоне от 1 до 4, когда соединение имеет формулу (I) или в диапазоне от 1 до 3, когда соединение имеет формулу (II), и при условии присутствия в соединении формулы (I) или формулы (II) двух или более радикалов R и/или R' они, соответственно, могут быть идентичными или различными.
1
10
1
5
2
4
3
10
6
10
1
4
1
6
2
3
1
6
6. Золь по п.5, в котором удаляемые, отделяемые, предпочтительно гидролизуемые радикалы R выбирают из группы, состоящей из галогенов, таких как F, Сl, Вr и I, в частности, Сl и Вr; алкоксигрупп, предпочтительно C-С, более предпочтительно C-C, в особенности С-С, линейных или разветвленных алкоксигрупп, таких как метокси-, этокси-, н-пропокси-, изопропокси-, н-бутокси-, изобутокси-, втор-бутокси-, трет-бутокси-, н-пентилокси- и н-гексилоксигруппы; циклоалкилоксигрупп, предпочтительно С-Сциклоалкилоксигрупп, таких как циклопропилоксигруппа и циклогексилоксигруппа; арилоксигрупп, предпочтительно С-Сарилоксигрупп, таких как феноксигруппа; ацилоксигрупп, предпочтительно C-Cацилоксигрупп, таких как, например, ацетокси- и пропионилоксигруппы; алкилкарбонильных групп, например, ацетильных групп; (С-С)алкокси(С-С)алкильных групп (говоря конкретно, группы, полученной из C-Cалкилэтиленгликоля или -пропиленгликоля); в дополнение к этому группа или группы R необязательно могут иметь одного или нескольких заместителей, выбираемых из галогенов и алкоксирупп.
1
10
1
4
2
4
2
4
6
10
7. Золь по любому из пп.5 или 6, в котором неудаляемые, неотделяемые, препочтительно негидролизуемые радикал или радикалы R' выбирают из группы, состоящей из водорода; гидроксильной группы; алкильных групп, предпочтительно C-С, более предпочтительно C-C, линейных или разветвленных алкильных групп, таких как метильная, этильная, пропильная, н-бутильная, изобутильная, втор-бутильная и трет-бутильная группы; алкенильных групп, предпочтительно С-Салкенильных групп, таких как винильная, 1-пропенильная, 2-пропенильная и бутенильная группы; алкинильных групп, предпочтительно С-Салкинильных групп, таких как ацетиленильная и пропаргильная группы; арильных групп, предпочтительно С-Сарильных групп, таких как фенильная и нафтильная группы; метакрильных и метакрилоксипропильных групп; причем группа или группы R' необязательно могут иметь одного или нескольких заместителей, в общем случае выбираемых из галогенов и алкоксигрупп.
4
3
8. Золь по п.5, в котором металлоорганическое соединение имеет формулу MRили АlR, где М представляет собой Zr или Ti, и R представляют собой отделяемый, удаляемый, гидролизируемый радикал.
9. Золь по п.8, в котором все 4 или 3 радикала R идентичны и представляют собой одну и ту же группу, такую как алкокси-, арилокси- или циклоалкилоксигруппа.
10. Золь по п.9, в котором металлоорганическим соединением являются тетра-н-пропоксицирконий (ТПОЦ) или тетраизопропоксицирконий.
11. Золь по п.1, в котором органосилановым соединением является соединение, содержащее, по меньшей мере, один неудаляемый, неотделяемый, предпочтительно негидролизуемый, радикал и, по меньшей мере, один удаляемый, отделяемый, предпочтительно гидролизуемый, радикал, присоединенные к кремнию.
12. Золь по п.11, в котором органосилановое соединение содержит 2 или 3, предпочтительно, 3, удаляемых, отделяемых, предпочтительно гидролизуемых радикала и один или два, в частности, один, неотделяемый, неудаляемый, например, негидролизуемый радикал(ы).
1
10
1
5
2
4
3
10
6
10
1
4
13. Золь по п.12, в котором отделяемые, удаляемые, предпочтительно, гидролизуемые радикал или радикалы выбирают из группы, состоящей из галогенов, таких как F, Сl, Вr и I, предпочтительно, Сl и Вr; алкоксигрупп, предпочтительно C-C, предпочтительно C-C, более предпочтительно С-С, линейных или разветвленных алкоксигрупп, таких как метокси-, этокси-, н-пропокси-, изопропокси-, н-бутокси-, изобутокси-, втор-бутокси-, трет-бутокси-, н-пентилокси- и н-гексилоксигруппы; циклоалкилоксигрупп, предпочтительно С-Сциклоалкилоксигрупп, таких как циклопропилоксигруппа и циклогексилоксигруппа; арилоксигрупп, предпочтительно С-Сарилоксигрупп, таких как феноксигруппа; ацилоксигрупп, предпочтительно C-Cацилоксигрупп, таких как ацетокси- и пропионилоксигруппы; и алкилкарбонильных радикалов, таких как ацетильный радикал.
1
10
1
4
2
4
2
4
6
10
14. Золь по любому из пп.11 или 12, в котором неотделяемые, неудаляемые, предпочтительно, негидролизуемые радикал или радикалы выбирают из группы, состоящей из водорода; гидроксильной группы; меркаптогруппы; цианогруппы; алкильных групп, предпочтительно C-С, более предпочтительно C-C, линейных или разветвленных алкильных групп, таких как метильная, этильная, пропильная, н-бутильная, изобутильная, втор-бутильная и трет-бутильная группы; алкенильных групп, предпочтительно С-Салкенильных групп, таких как винильная, 1-пропенильная, 2-пропенильная и бутенильная группы; алкинильных групп, предпочтительно С-Салкинильных групп, таких как ацетиленильная и пропаргильная группы; арильных групп, предпочтительно С-Сарильных групп, таких как фенильная и нафтильная группы; алкиларильных групп; арилалкильных групп; (мет)акрильных и (мет)акрилоксипропильных групп; глицидильных и глицидилоксигрупп; и групп, таких как алкильная, алкенильная, алкинильная, алкиларильная и арилалкильная группы, имеющие, по меньшей мере, одну группу, выбираемую из первичной, вторичной или третичной аминогруппы, причем негидролизуемый радикал представляет собой аминоарильную или аминоалкильную группу амидной, алкилкарбонильной, замещенной или незамещенной анилиновой, альдегидной, кетоновой, карбоксильной, ангидридной, гидроксильной, алкокси-, алкоксикарбонильной, меркапто-, циано-, гидроксифенильной, алкилкарбоксилатной групп, групп сульфоновой кислоты, фосфорной кислоты, (мет)акрилоилоксигруппы, групп, содержащих эпоксидное кольцо, таких как глицидильная и глицидилокси-, аллильная и винильная группы.
15. Золь по п.11, в котором отделяемые и неотделяемые радикалы необязательно замещены одним или несколькими заместителями, в общем случае выбираемыми из алкоксигрупп и атомов галогена.
16. Золь по п.11, в котором органосилановое соединение имеет формулу (III):
1
1
3
1
1
4
1
1
20
1
6
Si(R′)(R), где радикалы R идентичны друг другу или отличны друг от друга, предпочтительно идентичны, и представляют собой отделяемую, удаляемую, предпочтительно, гидролизуемую группу по п.13, предпочтительно C-Cалкоксигруппу, более предпочтительно этокси- или метоксигруппу; a R' представляет собой неудаляемый, неотделяемый, предпочтительно негидролизуемый радикал, определенный ранее, предпочтительно глицидильную или глицидилокси(С-С)-, предпочтительно С-С, -алкиленовую группу, например, γ-глицидилоксипропильный радикал, β-глицидилоксиэтильный радикал, τ-глицидилоксибутильный радикал, ∈-глицидилоксипентильный радикал, ω-глицидилоксигексильный радикал и 2-(3,4-эпоксициклогексил)этильный радикал; группу, имеющую, по меньшей мере, одну первичную, вторичную или третичную аминогруппу, предпочтительно выбираемую из 3-аминопропильной, N-(2-аминоэтил)-3-аминопропильной и N-[N'-(2'-аминоэтил)-2-аминоэтил]-3-аминопропильной групп.
17. Золь по п.11, в котором органосилановое соединение выбирают из группы, состоящей из следующих соединений:
- аллилтриметоксисилан,
- N-(2-аминоэтил)-3-аминопропилтриметоксисилан,
- N-[N'-(2'-аминоэтил)-2-аминоэтил]-3-аминопропилтриметоксисилан,
- 3-аминопропилтриметоксисилан,
- 3-глицидилоксипропилтриметоксисилан,
- 3-меркаптопропилтриметоксисилан,
- 3-метакрилоксипропилметилдиметоксисилан,
- 3-метакрилоксипропилтриметоксисилан,
- N-фениламинопропилтриметоксисилан,
- винилтриметоксисилан.
18. Золь по п.17, в котором органосилановым соединением является 3-глицидилоксипропилтриметоксисилан (ГЛИМО).
19. Золь по п.1, в котором органосилановое соединение выбирают из соединений, для которых реакция гидролиза не приводит к образованию метанола.
20. Золь по п.19, в котором органосилановое соединение выбирают из группы, состоящей из следующих соединений:
- 3-аминопропилтриэтоксисилан,
- п-аминофенилсилан,
- 3-аминопропилтриэтоксисилан,
- 3-глицидилоксипропилдиизопропилэтоксисилан,
- 3-глицидилоксипропилтриэтоксисилан,
- (3-глицидилоксипропил)метилдиэтоксисилан,
- 3-меркаптопропилтриэтоксисилан,
- 3-метакрилоксипропилметилдиэтоксисилан,
- винилметилдиэтоксисилан,
- винилтриэтоксисилан.
21. Золь по п.20, в котором органосилановым соединением является 3-глицидилоксипропилтриэтоксисилан (ГЛИЭО).
22. Золь по п.1, в котором компонентом с) является кислота, выбираемая из органических кислот, таких как карбоновые кислоты, предпочтительно, алифатические монокарбоновые кислоты, такие как уксусная кислота, дикарбоновые кислоты и трикарбоновые кислоты, такие как лимонная кислота, и их смеси; и минеральных неорганических кислот, таких как хлористо-водородная кислота, азотная кислота или и их смеси.
23. Золь по п.1, в котором компонентом с) является основание, выбираемое из аминов, таких как этаноламин, триэтиламин, и их смесей.
24. Золь по п.1, который содержит, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество, выбираемое из ионных поверхностно-активных веществ, таких как саркозинаты, и неионных поверхностно-активных веществ, такие как этоксилированные жирные спирты.
25. Золь по п.1, который содержит, по меньшей мере, одно органическое связующее.
26. Золь по п.1, который содержит наполнитель, выбираемый из марок слюды и талька.
27. Золь по п.26, который содержит наполнитель в диапазоне от 1 до 20 мас.%, предпочтительно от 3 до 10 мас.%.
28. Золь по п.1, который содержит наполнитель, выбираемый из каолинов.
29. Золь по п.1, который содержит, по меньшей мере, одно дополнительное соединение, выбираемое из металлоорганических соединений и органосилановых соединений, отличных от металлоорганических соединений а) и органосилановых соединений b).
30. Золь по п.29, в котором дополнительное металлоорганическое соединение, отличное от соединения или соединений а), выбирают из металлоорганических соединений, содержащих металл, отличный от циркония, алюминия и титана, такой как церий, иттрий, лантан, свинец, олово, сурьма, бор, ванадий, индий, ниобий, висмут и гафний.
31. Золь по п.30, в котором дополнительное металлоорганическое соединение, отличное от соединения или соединений а), выбирают из алкоксидов/алкоголятов металлов, отличных от циркония, и соединений, таких как тригидрат или другие гидраты ацетата иттрия; нитрат иттрия; гидрат ацетата церия; гидрат ацетилацетоната церия; стеарат церия; гексагидрат нитрата лантана; гидрат ацетата лантана; и ацетилацетонат лантана.
32. Золь по любому одному из пп.29-31, в котором дополнительным органосилановым соединением является соединение формулы (IV):
,
1
1
где R представляет собой удаляемый, отделяемый, гидролизуемый радикал по п.16; предпочтительно R представляет собой алкоксигруппу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода, такую как метокси, этокси, н-пропокси, изопропокси, втор-бутокси или трет-бутокси.
33. Золь по любому из пп.29-31, в котором дополнительным органосилановым соединением является фторсилан.
34. Золь по п.33, в котором фторсилан выбирают из группы, состоящей из следующих соединений:
2
5
2
2
3
CFCH-CH-SiY
6
13
2
2
3
н-СFСНСН-SiY
8
17
2
2
3
н-CFCHCH-SiY
10
21
2
2
3
н-CFCHCH-SiY
3
2
5
(Y=ОСН, OCH или Сl)
3
7
2
3
2
3
изо-СFO-(СН)-SiCl(СН)
6
13
2
2
2
3
н-СFСНСНSiCl(СН)
6
13
2
2
3
2
н-СFСНСНSiCl(СН).
35. Золь по п.1, который содержит одну или несколько металлических солей, предпочтительно, одну или несколько солей редкоземельных металлов.
36. Золь по п.1, который содержит, по меньшей мере, один проводящий материал.
37. Золь по п.1, который содержит красящее вещество, выбираемое из красителей, пигментов и перламутра.
38. Золь по п.1, который содержит следующие компоненты, мас.%:
a) от 3% до 30%, предпочтительно от 5% до 20%, более предпочтительно от 7% до 15%, в особенности от 8% до 14%, в большей степени в особенности от 10% до 13%, особенно предпочтительно, 10,8% или 12%, тетра-н-пропоксициркония (ТПОЦ), алюминия или титана;
b) от 5% до 50%, предпочтительно от 5% до 40%, более предпочтительно от 10% до 40%, в особенности от 15% или 20% до 30%, особенно предпочтительно, 22% или 23%, 3-глицидилоксипропилтриметоксисилана (ГЛИМО);
c) от 1% до 15%, предпочтительно от 2% до 10%, более предпочтительно от 3% до 8%, наиболее предпочтительно, 5%, по меньшей мере, одного соединения, выбираемого из кислот, оснований, гликолей и этоксиэтанола;
d) остаток до 100% в виде деминерализованной или дистиллированной воды;
при этом совокупное массовое количество а) и b) составляет величину, большую чем 30%, предпочтительно, большую чем 31,2%; 31,5%; 32%; или 33%, более предпочтительно, большую чем 35%, в особенности, большую чем 40%, наиболее предпочтительно больше чем 50%.
39. Набор, включающий первый контейнер, содержащий первую часть А в форме жидкости, содержащую компоненты а), с) и d) золя по любому из пп.1-38; второй контейнер, содержащий вторую часть В, в форме жидкости, содержащую компонент b) золя по любому одному из пп.1-38.
40. Набор по п.39, в котором часть А составляет от 50 до 90 мас.%, предпочтительно от 60 до 90 мас.%, а часть В составляет от 10 до 50 мас.%, предпочтительно от 10 до 40 мас.%, от полученного золя.
41. Способ получения золь-гелевого слоя на поверхности подложки, отличающийся тем, что золь, заявленный по любому из пп.1-38 осаждают на поверхности до получения на поверхности подложки слоя золя; осажденный слой золя высушивают до получения на поверхности подложки золь-гелевого слоя.
42. Способ по п.41, отличающийся тем, что золь-гелевый слой осаждают до получения толщины в сухом состоянии в диапазоне от 500 нм до 20 мкм, предпочтительно от 1 или 2 до 10 мкм, более предпочтительно от 4 до 5 мкм.
43. Способ по любому из пп.41 и 42, отличающийся тем, что золь нагревают предварительно и/или во время осаждения.
44. Способ по любому из пп.41 и 42, отличающийся тем, что перед осаждением золь отфильтровывают.
45. Способ по любому из пп.41 и 42, отличающийся тем, что золь осаждают распылением, разбрызгиванием или окунанием.
46. Способ по п.41, отличающийся тем, что подложку получают из материала, выбираемого из группы, состоящей из металлов; металлических сплавов; органических или минеральных неорганических стекол; органических материалов, таких как пластики; древесины; керамики; текстилей; бетонов; бумаг; камня; и композитных материалов, включающих два или более данных материалов; данные материалы необязательно подвергают плакированию и/или обработке поверхности и/или нанесению покрытия, например, окрашиванию.
47. Способ по п.46, отличающийся тем, что подложку получают из материала, выбираемого из группы, состоящей из алюминия, титана, меди, железа и их сплавов, таких как стали, например, нержавеющие стали, и «Инконель»; и необязательно подвергаемого плакированию, и/или обработке поверхности, и/или нанесению покрытия, например, окрашиванию.
48. Способ по любому из пп.46 и 47, отличающийся тем, что обработку поверхности выбирают из простых и хроматных конверсионных слоев, анодирующих слоев или других слоев.
49. Способ по любому одному из пп.41 и 42, отличающийся тем, что перед осаждением золя поверхность подвергают очистке, и/или активированию, и/или травлению в результате проведения химической, и/или физической, и/или механической обработки.
50. Способ по п.41, отличающийся тем, что перемешивают части А и В по п.39 или перемешивают компоненты а), b), с) и d) с получением золя.
51. Способ по п.50, отличающийся тем, что после перемешивания частей А и В или компонентов а), b), с) и d) золь наносят на поверхность подложки в течение промежутка времени от 0 мин до 24 месяцев, предпочтительно от 0 мин до 12 месяцев, более предпочтительно от 0 мин до 6 месяцев, в особенности от 30 мин до 8 ч.
52. Способ по п.41, отличающийся тем, что высушивание слоя золя проводят при температуре от 0 до 500°С, предпочтительно от 50°С до 150°С, более предпочтительно от 80 до 130°С, в течение промежутка времени от 1 с до 2 ч, предпочтительно от 5 мин до 1 ч, более предпочтительно от 10 до 30 мин.
53. Способ по п.41, отличающийся тем, что высушивание слоя золя проводят переносными тепловыми устройствами, такими как тепловые устройства для удаления покрытий с импульсной подачей воздуха (горелки для выжигания лакокрасочных покрытий) или устройства для нагревания под действием инфракрасного излучения.
54. Способ по п.41, отличающийся тем, что осажденный золь-гелевый слой имеет толщину в сухом состоянии в диапазоне от 0,5 до 20 мкм, предпочтительно от 1 или 2 до 10 мкм.
55. Способ по п.41, отличающийся тем, что золь-гелевый слой представляет собой слой, имеющий стойкость к царапанию; стойкость к истиранию; антифрикционные свойства; стойкость к запотеванию; антистатические свойства; антиотражательную способность; характеристики электролюминесценции; варьируемые оптические свойства; проводимость (при высоких и низких градусах К); сверхпроводимость; ферроэлектрические свойства (пьезоэлектрических и пироэлектрических свойств); характеристики непроницаемости (по отношению к газам; к основаниям, к кислотам, к различным химическим продуктам, в том числе составам для удаления покрытий, рабочим жидкостям для гидравлических систем, таким как «Skydrol»); характеристики грязеотталкивания; термохромные свойства; характеристики люминесценции; нелинейные оптические свойства; пламегасящие свойства; характеристики золь-гелевого покрытия для композитов; стойкость к слипанию (сопротивления склеиванию); изоляционные свойства; сопротивление обрастанию; характеристики грунтовки; характеристики краски; гидрофобность; гидрофильность; пористость; биоцидные свойства; дезодорирующую способность; и износостойкость и тому подобное.
56. Золь-гелевый слой, получаемый способом по любому из пп.41-55.
57. Подложка, имеющая, по меньшей мере, одну поверхность с нанесенным покрытием в виде, по меньшей мере, одного золь-гелевого слоя по п.56.
58. Применение золь-гелевого слоя по п.56 для придания коррозионной стойкости поверхности подложки, в частности, поверхности, полученной из материала, выбираемого из металлов, металлических сплавов и композитных материалов, содержащих металл или металлический сплав.
59. Применение по п.58, в котором на поверхность наносят покрытие в виде золь-гелевого слоя.
60. Способ получения покрытия, содержащего два или более слоев на поверхности подложки, причем, по меньшей мере, один слой является золь-гелевым слоем, получаемым способом по любому из пп.41-55.
61. Способ по п.60, отличающийся тем, что содержит на поверхности подложки два или более слоев, в котором на поверхности получают золь-гелевый слой; затем на золь-гелевый слой наносят один или несколько других слоев, при этом другие слои выбирают, предпочтительно, из слоев краски, грунтовки, мастики, клея или смолы.
62. Способ по п.61, отличающийся тем, что слой наносят на золь-гелевый слой непосредственно после его получения.
63. Способ по п.62, отличающийся тем, что слой наносят на золь-гелевый слой в течение промежутка времени от одного месяца до десяти лет после получения золь-гелевого слоя.
64. Способ по любому из пп.60-63, отличающийся тем, что покрытие включает два или более идентичных или различных золь-гелевых слоев и необязательно один или несколько других слоев.
65. Способ по п.64, отличающийся тем, что золь-гелевые слои выбирают из золь-гелевых слоев по п.55.