DE-102019115521-B4 - Verfahren zur Herstellung einer Polyurethan-Siliciumdioxid-Verbundfolie

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Polyurethan-Siliciumdioxid-Verbundfolie, aufweisend die Schritte: (a) Herstellen von Polystyrolpartikeln; (b) Herstellen von Siliciumdioxid-Polystyrolpartikeln durch Vermischen der Polystyrolpartikel mit Siliciumdioxid-Nanopartikeln; (c) Herstellen von amphiphilen Siliciumdioxid-Nanopartikeln durch Unterwerfen der Siliciumdioxid-Polystyrolpartikel einer ersten Oberflächenbehandlung, Entfernen der Polystyrolpartikel und dann Unterwerfen der verbleibenden Siliciumdioxid-Nanopartikel einer zweiten Oberflächenbehandlung, (d) Herstellen einer Beschichtungszusammensetzung durch Vermischen der amphiphilen Siliciumdioxid-Nanopartikel mit Polyurethan; und (e) Auftragen der Beschichtungszusammensetzung auf eine Oberfläche eines Substrats, um eine Beschichtungsschicht zu bilden, und Härten der Beschichtungsschicht, wobei das Verfahren ferner aufweist in Schritt (a): Herstellen einer Styrol-Fluid-Mischung durch Einbringen eines Styrolmonomers und eines Lösungsmittels in einen Reaktor und Rühren unter einer Stickstoffatmosphäre für eine vorbestimmte Zeit; und Erhitzen der Styrol-Fluid-Mischung auf eine Temperatur von 60 °C bis 70 °C und Zugabe eines Initiators zu dem Reaktor und Umsetzen der Styrol-Fluid-Mischung mit dem Initiator, wobei der Initiator 2,2'-Azobis (2-methylpropionamidin)dihydrochlorid aufweist.

Inventors

• Ho-Tak Jeon
• Choon-Soo Lee
• Min-Soo Kim
• Hyun-Hyub Ko

Assignees

• HYUNDAI MOTOR COMPANY
• KIA MOTORS CORPORATION
• UNIST (ULSAN NATIONAL INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY)

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20190607

Priority Date

20181107

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung einer Polyurethan-Siliciumdioxid-Verbundfolie, aufweisend die Schritte: (a) Herstellen von Polystyrolpartikeln; (b) Herstellen von Siliciumdioxid-Polystyrolpartikeln durch Vermischen der Polystyrolpartikel mit Siliciumdioxid-Nanopartikeln; (c) Herstellen von amphiphilen Siliciumdioxid-Nanopartikeln durch Unterwerfen der Siliciumdioxid-Polystyrolpartikel einer ersten Oberflächenbehandlung, Entfernen der Polystyrolpartikel und dann Unterwerfen der verbleibenden Siliciumdioxid-Nanopartikel einer zweiten Oberflächenbehandlung, (d) Herstellen einer Beschichtungszusammensetzung durch Vermischen der amphiphilen Siliciumdioxid-Nanopartikel mit Polyurethan; und (e) Auftragen der Beschichtungszusammensetzung auf eine Oberfläche eines Substrats, um eine Beschichtungsschicht zu bilden, und Härten der Beschichtungsschicht, wobei das Verfahren ferner aufweist in Schritt (a): Herstellen einer Styrol-Fluid-Mischung durch Einbringen eines Styrolmonomers und eines Lösungsmittels in einen Reaktor und Rühren unter einer Stickstoffatmosphäre für eine vorbestimmte Zeit; und Erhitzen der Styrol-Fluid-Mischung auf eine Temperatur von 60 °C bis 70 °C und Zugabe eines Initiators zu dem Reaktor und Umsetzen der Styrol-Fluid-Mischung mit dem Initiator, wobei der Initiator 2,2'-Azobis (2-methylpropionamidin)dihydrochlorid aufweist.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , ferner aufweisend in Schritt (b): Herstellen der Siliciumdioxid-Polystyrolpartikel durch Vermischen und Rühren einer Polystyrol-Lösung, die Polystyrolpartikel aufweist, mit einer ersten Siliciumdioxid-Lösung, die Siliciumdioxid-Nanopartikel aufweist, in einem Volumenverhältnis von 1:1, für eine vorbestimmte Zeit.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2 , ferner aufweisend in Schritt (b): Zugabe einer Natriumchlorid-Lösung mit einer Konzentration von 0,1 mmol/L bis 10,0 mmol/L zu der Mischung aus der Polystyrol-Lösung und der ersten Siliciumdioxid-Lösung.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3 , ferner aufweisend in Schritt (c): Unterwerfen der Siliciumdioxid-Polystyrolpartikel einer ersten Oberflächenbehandlung durch Zugabe der Siliciumdioxid-Polystyrolpartikel entweder zu i) einer ersten Verbindung, die N-(tert-Butoxycarbonyl)-β-alanin mit einer Carboxylgruppe und einer Amingruppe enthält oder zu ii) einer zweiten Verbindung, die Perfluorooctansäure mit einer Carboxylgruppe und einer Amingruppe enthält oder zu iii) einer zweiten Verbindung mit einer funktionellen Carboxylgruppe und einer funktionellen Fluorgruppe, und Rühren derselben; nach der ersten Oberflächenbehandlung Zugeben der Siliciumdioxid-Polystyrolpartikel zu Tetrahydrofuran und Entfernen der Polystyrolpartikel; und Unterwerfen der Siliciumdioxidpartikel, welche nach der ersten Oberflächenbehandlung nach dem Entfernen der Polystyrolpartikel verbleiben, einer zweiten Oberflächenbehandlung durch Zugabe der Siliciumdioxidpartikel zu einer Verbindung, wobei die Verbindung die erste Verbindung oder die zweite Verbindung umfasst, welche nicht in der ersten Oberflächenbehandlung verwendet wurde und Rühren der Siliciumdioxidpartikel und der Verbindung.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4 , ferner aufweisend in Schritt (d): Herstellen einer zweiten Siliciumdioxid-Lösung durch Dispergieren der amphiphilen Siliciumdioxid-Nanopartikel in Tetrahydrofuran; Herstellen einer Polyurethanlösung, enthaltend Polyurethan und ein Härtungsmittel; und Herstellen der Beschichtungszusammensetzung durch Vermischen der Polyurethanlösung mit der zweiten Siliciumdioxid-Lösung, wobei die Beschichtungszusammensetzung die Siliciumdioxid-Nanopartikel in einer Menge von 0,3 Gew.-% bis 10,7 Gew.-% enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5 , wobei in Schritt (e) die Beschichtungsschicht bei einer Temperatur von 60 °C bis 90 °C ausgehärtet wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Polyurethan-Siliciumdioxid-Verbundfolie mit verbesserten Anti-Fingerabdruck-Eigenschaften. HINTERGRUND DER ERFINDUNG Eine Kontamination (z.B. Verschmutzung) mit Fingerabdrücken kann durch die Verringerung der Sichtbarkeit von Displays und Touchscreens zu Unannehmlichkeiten für Benutzer führen. Mit der Entwicklung der Kraftfahrzeugtechnik wurden nicht nur Kraftfahrzeug-Instrumentenpanels und zentrale Informationsanzeigen, sondern auch Bedienpanels wie Navigationspanels, Radiopanels, Klimaanlagenpanels und dergleichen durch Displays und Touchscreens ersetzt, und daher bestand ein zunehmendes Bedürfnis, verschiedenen Hochglanzbehandelten Oberflächen (z.B. Hochglanzoberflächen) Anti-Fingerabdruck- Eigenschaften und Anti-Kontamination-Eigenschaften (z.B. Anti-Verschmutzung-Eigenschaften) zu verleihen. Daher wurden Bereiche mit einer hohen Wahrscheinlichkeit mit Fingerabdrücken kontaminiert (z.B. verschmutzt) werden ausgedehnt und die Notwendigkeit von Anti-Fingerabdruck-Oberflächenbehandlungstechnologien für Kraftfahrzeuge hat zugenommen. Komponenten die Fingerabdrücke hinterlassen sind, unter anderem, Schweiß, Talg, Staub und dergleichen. Um Fingerabdrücke auf der Oberfläche von Displays oder dergleichen zu verhindern werden derzeit hauptsächlich Verfahren zur Verbesserung der Kontaktwinkeleigenschaften gegenüber Verschmutzungen verwendet, bei denen anorganische Nanopartikel oder Beschichtungen mit Fluorverbindungen zu Einsatz kommen. In der verwandten Technik wurde jedoch keine kontinuierliche Leistungsbewertung der Wirksamkeit der Anti-Fingerabdruck-Oberflächenbehandlung durchgeführt, und eine Kommerzialisierung kann aufgrund der Komplexität der Oberflächenbehandlungsprozesse nicht realisiert werden. In der verwandten Technik wurden Untersuchungen durchgeführt zur Anwendung von Acrylharzen, Harzen basierend auf Fluor oder Oberflächenstrukturen zur Anti-Fingerabdruck-Oberflächenbehandlung von Stahlblech- oder Displayoberflächen. Beispielsweise wurde ein Verfahren zur Verbesserung der Anti-Fingerabdruck-Eigenschaften durch Auftragen eines Polymers basierend auf Fluor auf eine Oberfläche vorgeschlagen. Dieses Verfahren kann jedoch nachteilig sein, da das Polymer nur auf die Oberfläche aufgetragen wird, wobei das Polymer als ein Anti-Verunreinigung-Mittel (z.B. Anti-Verschmutzung-Mittel) leicht verschwindet (z.B. leicht von der Oberfläche abgetragen wird) und die Anti-Verunreinigung-Beständigkeit (z.B. die Anti-Verschmutzung-Beständigkeit) verringert wird. Weiterhin wurden Verfahren vorgeschlagen zur Ausbildung einer unebenen Oberflächenstruktur, unter Verwendung einer Mischung aus einem unter UV aushärtendem Harz und anorganischen Oxid-Nanopartikeln oder zur Herstellung einer Anti-Fingerabdruck-Folie mit einer porösen Oberflächenstruktur, durch Ausbilden/Entfernen von Feinmetallpartikeln. Ebenso können die Verfahren in der verwandten Technik aufgrund der Komplexität des Prozesses zur Steuerung der Oberflächenstruktur viele Einschränkungen hinsichtlich einer effektiven (z.B. effizienten) Produktivität aufweisen. Außerdem wurde von Patenten berichtet, welche eine Anti-Finger-Behandlung (z.B. Anti-Fingerabdruck-Behandlung) eines spezifischen Substrats, unter Verwendung eines Acrylharzes oder einer (bestimmten) Oberflächenstruktur betreffen. Beispielsweise wurde ein Verfahren zur galvanischen Oberflächenbehandlung einer Substratoberfläche mit Zink, Chrom oder dergleichen oder auf Materialien mit verbesserten Anti-Fingerabdruck-Eigenschaften, einschließlich eines Harzes das Fluor enthält und eines Harzes das photopolymerisierbar ist vorgeschlagen. Studien zu Anti-Fingerabdruck-Oberflächen mit unebener Oberflächenstruktur sind jedoch noch unzureichend. Aus der CN 1 06 587 075 A ist eine Beschichtungszusammensetzung, welche sich als Polyurethan-Siliciumdioxid-Verbundfolie eignet, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung bekannt, wobei die Beschichtungszusammensetzung aufweist: Polyurethan; und amphiphile Siliciumdioxid-Nanopartikel mit einer funktionellen Amingruppe und einer funktionellen Fluorgruppe. Aus der CN 107 399 740 A und der DE 10 2009 040 868 A1 sind weitere Beschichtungszusammensetzungen und Verfahren zu deren Herstellung bekannt. Aus der EP 3 066 164 B1 ist eine weitere Beschichtungszusammensetzung und ein Verfahren zu deren Herstellung bekannt, wobei Polystyrolpartikel mit Siliciumdioxid-Nanopartikeln vermischt werden. ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, welches vereinfachte Prozesse enthält und bei dem durch die Verwendung von amphiphilen Siliciumdioxid-Nanopartikeln eine Phasentrennung, die in einer Polyurethanfolie auftritt, verhindert werden kann, so dass Anti-Fingerabdruck-Eigenschaften verliehen und verbessert werden können und eine unebene Struktur auf der Folienoberfläche bereitgestellt werden kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren