PL200431B1

Highly durable hydrophobic coatings and methods

Abstract

Substrates have a hydrophobic surface coating comprised of the reaction products of a chlorosilyl group containing compound and an alkylsilane. Most preferably the substrate is glass. In one preferred form of the invention, highly durable hydrophobic coatings may be formed by forming a silicon oxide anchor layer or hybrid organo-silicon oxide anchor layer from a humidified reaction product of silicon tetrachloride or trichloromethylsilane, followed by the vapor-deposition of a chloroalkylsilane. Such a silicon oxide anchor layer will advantageously have a root mean square surface roughness of less than about 6.0 nm (preferably less than about 5.0 nm) and a low haze value of less than about 3.0% (preferably less than about 2.0%). Another embodiment of the present invention include the simultaneous humidified vapor deposition of a chlorosilyl group containing compound and a chloroalkylsilane. Specifically, in certain preferred embodiments, the simultaneous vapor deposition onto a glass substrate of silicon tetrachloride (SiCl4) and dimethyldichlorosilane (DMDCS) results in a hydrophobic coating comprised of cross-linked polydimethylsiloxane (PDMSO), which may then be capped with a fluoroalkylsilane (FAS). The cross-linked PDMSO layer may be formed on the surface of the glass substrate, or a silicon oxide anchor layer may be deposited under the cross-linked (PDMSO) layer. SiCl4 ,trimethylchlorosilane (TMCS), trichloromethylsilane and combinations of these silanes therein may also be simultaneously vapor deposited onto a substrate surface so as to achieve hydrophobic coatings of exceptional durability.

PL200431B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 2

Term

Term ended

Expired 28 August 2021, 5.1 years ago.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Expired
  5. Today

9 claims: 8 independent, 1 dependent

  1. 1
    Podłoóż mającc hydrofot bwą ppwierzzhniową. zzwierające ppdłoóż, warstwę wiążącą, warstwę hydrofobową, znamienne tym, że zawiera warstwę wiążącą tlenku krzemu na podłożu i hydrofobową warstwę powłoki pokrywającą powierzchnię warstwy wiążącej, przy czym powierzchnia warstwy wiążącej tlenku krzemu wykazuje średnią kwadratową chropowatość powierzchni mniejszą niż 6,0 nm i wykazuje wartość zamglenia mniejszą niż 2,0%.
  2. 2
    Poołoóż waeługzzstrs. h, z znmieenntyrn. żż warstwa wiąCąccwakaaująśreeniąkwaarar tową chropowatość powierzchni większą niż 4,0 nm.
  3. 3
    Poołoóż waeług zasttz. 1 ,zznmieenn tym, żż hyyrofo0bwa hpwłoka zzwiera dd0dtkowa naniee siony na warstwę wiążącą zwilżony naparowany produkt reakcji co najmniej jednego alkilochlorosilanu.
  4. 4
    Pco:lłooż wweług hzstrz. Z, zr^aa^i^r^r^nty^y^, żż alkilooelokokilanstanawi dimatylo0icelorokilan lub trimetylochlorosilan.
  5. 5
    Poołooż waeług hzstro. h, zznmieenn tt/m, Zż hydrokoObwa zpwłoka hzwiera zwilżonego naparowanego produktu reakcji dimetylodichlorosilanu na warstwie wiążącej tlenku krzemu i warstwę zwilżonego naparowanego produktu reakcji trimetylochlorosilanu naniesioną na warstwę dimetylodichlorosilanu.
  6. 6
    Poołooż wedłu zzstro. 1, zznmieenn tt/m, Zż l^yyroko0bwa zzwiera wi^wi pplidimetylosiloksanu związaną chemicznie ze wspomnianą warstwą wiążącą.
  7. 7
    Poołooż wiełu zzstro. z, zznmieenntym. zż hyyrokoObwa zpwłoka zzwiera werstwe1ιgieciowanego polisiloksanu związaną chemicznie ze wspomnianą warstwą wiążącą.
  8. 8
    Podłoże wedłu 7, znamiennn tym, że hydrokobowa powłoka zawiera co n^ar^r^ii^j jedną warstwę, którą jest zwilżony naparowany produkt reakcji dimetylodichlorosilanu lub trimetylochlorosilanu naniesiony na warstwę usieciowanego polisiloksanu.
  9. 9
    Poołooż wiełu zzstto. z, zznmieenn tiyn, zż wi^wi wiąCąca wakaaają wartokś z^r^c^^^nia mniejszą niż ,,5%. W. Poclłooż według zzstro. 1, w warsswa wiąCąca z j-s złoOżr^a ze zwilżcnn-o pcodugtu reakcji tetrachlorku krzemu naparowanego przy wilgotności względnej mniejszej niż 50%. U. Poclłooż według zasta. 10, znamiennn tym, że 1errachlokek krezmu z e^ napprowar^a ppoz wilgotności względnej mniejszej niż 45%. 1. PodłoOż wedłu zaasrz. 10, znamiennn tym, że 1errachlokek krezmu Z e^ napprowar^a ppoz wilgotności względnej mniejszej niż 40%. ,3. Poołooż wiełu zzstro. W, zznmieenn tym, żż ppwłoka hydrokoObwa j zło0żka zz zwilżonego produktu reakcji wspomnianych tetrachlorku krzemu i alkilochlorosilanu. M. Pc^dłt^^^ według zasło. Z3, znnmiennn tym, 0(5 wapomniana alżilooelżkokilan οό^^ Zrimetylochlorosilan. 1. Poołooż wiełu zzstro. Z4, zznmieenn tym, Zż wappmaiana 1e-raaelokod krozmu i Z πmarylochlorosilan są naparowane jako mieszanina. W. PodłoOż wec;lłu zasło. H, zznmieenn tym, Zż wi wapomrιianaj miedzzninie ztokurιad Zetrachlorku krzemu do trimetylochlorosilanu jest zawarty między 4,0:0,5 do 4,0:,,5. Π. Podło0ż wec:lłu zasło. H, zznmieenn tym, Zż we wappmr^iar^aj miedzzninie ztekurιad tetrachlorku krzemu do trimetylochlorosilanu wynosi 4,0:,,0. W. Poołooż wiełu zzstro. Z, zznmieenn tt/m, Zż zlżilooelokOkilanaz0bjmują Zimatylodicelokosilan i metylotrichlorosilan. W. Poołooż wiełu zzstro. 3, znamiennn tym, Zż zlżiiżoelżkokilanami zą Zima-elżdicelżkokilżn i metylotrichlorosiłan i są one dodane w ilościach równomolowych. PL 200 431 B1 20. Podłoże według zastrz. 18, znamienne tym, że stosunki dimetylodichlorosilanu i metylotrichlorosilanu są w zakresie odpowiednio od 5 części na 1 część do 1 części na 3 części wagowe. 21. Podłoże według zastrz. 18, znamienne tym, że warstwa alkilochlorosilanowa jest przykryta metylotrichlorosilanem. 22. Podłoże według zastrz. 18, tym, że warstwa alł^iic^c^ł^lc^r^c^^ii^m^\^£3 jest przykryta CF2FCO(CH2)3SiCl2CH3. 23. Podłoże według zas^z. 1, znamienne tym, że hydrofobowa powłoka zawiera zwil· żonego naparowanego produktu reakcji dimetylodichlorosilanu i metylotrichlorosilanu na warstwie wiążącej tlenku krzemu i przykrywającą warstwę zwilżonego naparowanego produktu reakcji trimetylochlorosilanu naniesioną na warstwę dimetylodichlorosilanu i trimetylotrichlorosilanu. 24. Podłoże według za^ł^r^^. 3, znamienne tym. że tetrachlorek krzemu dodany jest w reakcji w ilości równomolowej z przynajmniej jednym alkilochlorosilanem wybranym z grupy składającej się z dimetylodichlorosilanu, metylotrichlorosilanu, trimetylochlorosilanu i chlorofluoroalkilosilanu. 25. Podłoże według zastrz. 24, znamienne tym, że jako warstwę przykrywającą obejmuje CF2FCO(CH2)3SiCl 2 CH3. 26. Podłoże według zasto. 1, znamienne tym, że warsltwa wiążąca wykazuje średnią kwadratową chropowatość powierzchni mniejszą niż 5,0 nm. 27. Podłoże według zasto. 1, znamienne tym, że warsltwa wiążąca wykazie średnią kwadratową chropowatość powierzchni pomiędzy 4,0 nm do 6,0 nm. 28. Podłoże według zastrz. 1, znamienne tym, że powierzchnia warstwy wiążącej wykazuje średnią kwadratową chropowatość powierzchni większą niż 4,0 nm i mniejszą niż 6,0 nm i w którym hydrofobową warstwą powłoki jest zwilżony naparowany produkt reakcji przynajmniej jednego alkilochlorosilanu, który jest wybrany z grupy składającej się z dimetylodichlorosilanu, metylochlorosilanu i trimetylochlorosilanu. 29. Podłoże według zastrz. 28, znamienne tym, że hydrofobowa powłoka zawiera warstwę zwilżonego naparowanego produktu reakcji dimetylodichlorosilanu na warstwie wiążącej tlenku krzemu i warstwę zwilżonego naparowanego produktu reakcji trimetylochlorosilanu naniesioną na warstwę dimetylodichlorosilanu. 30. Podłoże według zas^z. 28, znamienne tym, że hydrofobowa powłoka zawiera warsswę polidimetylosiloksanu związaną chemicznie ze wspomnianą warstwą wiążącą. 31. Podłoże według zastrz. 28, znamienne tym, że hydrofobowa powłoka zawiera warstwę usieciowanego polisiloksanu związaną chemicznie ze wspomnianą warstwą wiążącą. 32. Podłoże według zastrz. 31, znamienne tym, że hydrofobowa powłoka zawiera co najmniej jedną warstwę, którą jest zwilżony naparowany produkt reakcji dimetylodichlorosilanu lub trimetylochlorosilanu naniesiony na warstwę usieciowanego polisiloksanu. 33. Podłożewedług z£^^tr^^. 28, znamienne tym, że alkiiochlofosiianobejmuje όίπε^ΙοόίοΜοΓΟsilan i metylotrichlorosilan w równomolowych ilościach. 34. Podłożewedług z£^^tr^^. 28, znamienne tym, że alkiiochlofosiianobejmuje όίπε^ΙοόίοΜοΓΟsilan i metylotrichlorosilan, w stosunku dimetylodichlorosilanu i metylotrichlorosilanu, w zakresie odpowiednio od 5 części na 1 część do 1 części na 3 części wagowe.