[发明专利]疏水化二氧化硅颗粒的分散体及其粒料

说明书

本发明涉及在有机溶剂中制备经表面改性的二氧化硅颗粒(particles)的分散体的方法及可通过所述方法得到的分散体。本发明还涉及在所述分散体的基础上制备粒料(granules)的方法及所述粒料。

一段时间以来，已知二氧化硅颗粒作为涂层配制物(coating formulation)的组分。目前的研究主要集中于提供特别地既显示出高透明度和高耐刮擦性，又显示出良好加工性能和储存稳定性的涂层配制物。

EP-A-943664公开了含有纳米颗粒的透明成膜粘合剂，其通过将纳米颗粒通过喷嘴喷射分散入粘合剂中。可使用的纳米颗粒的实例包括疏水化的热解法制备的二氧化硅颗粒。

相反，EP-A-1923412观察到EP-A-943664中公开的方法不能使所使用的疏水化的热解法制备二氧化硅颗粒充分地分散，并由此在成膜粘合剂中出现混浊的情况。

EP-A-1923412还观察到所述的热解法制备二氧化硅颗粒具有聚集体结构，这使得原则上它们不适于作为用于高透明涂层材料的涂层配制物的组分。

DE-A-102006020987也描述了当使用热解法制备二氧化硅时涂层配制物中可能出现混浊的情况。因此，DE-A-102006020987建议使用经特殊结构改性的热解法(气相法)二氧化硅。通过如机械作用并随后在磨机中研磨可对所述的二氧化硅颗粒进行结构改性。通过该方法可减少涂层配制物中的混浊情况。

热解法制备的二氧化硅颗粒具有易于获得和高纯度的特征。在分散体中，它们常规聚集的结构常导致透明度不足。尽管可利用球磨机以提高透明度，但是从球体磨损的材料会污染分散体。还发现在能量分散(energeticdispersing)的条件下，有机分散添加剂可能劣化，这可能导致出现混浊、稳定性下降、并且粘度增大。

因此，本发明的目的是提供聚集的二氧化硅颗粒，特别是热解法制备的二氧化硅颗粒，其形式为使它们可用于透明的涂层配制物。

本发明提供经表面改性的二氧化硅颗粒的分散体的制备方法，所述颗粒的平均粒径不大于100nm，所述方法通过高压研磨预分散体进行，所述预分散体包含

a)10重量％-50重量％的经表面改性的二氧化硅颗粒，所述颗粒

-是至少部分聚集的，并且

-通过Si-O-Si键与表面改性组分连接，并且

-在它们的表面上仍具有反应性基团，

b)至少一种通式A的二醇单醚

H₃C(CH₂)_m-O-(CH₂)_n-[O-(CH₂)_o]_p-OH(A)

其中，

m＝0、1、2或3，

n和o＝2、3或4，并且

p＝0或1，

c)至少一种通式B的羧酸酯

H_2x+1C_x-O-CH₂-(CHR)-[O-CHR]_y-O-C(＝O)-C_zH_2z+1(B)

其中，

R＝H、CH₃、C₂H₅或C₃H₇，

x和z＝1、2或3，并且

y＝0或1，

d)A/B的摩尔比为10∶90至40∶60，并且m、n、o、p、x、y和z彼此独立。

所述颗粒表面上的反应性基团是所使用的颗粒上已存在和分散操作中形成的那些反应性基团。

所述反应性基团主要是OH基或仅是OH基。这些反应性基团可全部或仅部分地与液相组分反应而形成共价键、离子键或配位键。其部分原因是例如，由于表面改性化合物的隔离作用，所使用的经表面改性的二氧化硅颗粒上单独的反应性基团在空间上不可接近。

在本发明的方法中，至少一些所使用的经表面改性的二氧化硅颗粒处于聚集体形式。“一些”是指基于聚集体和非聚集颗粒的总量，聚集体颗粒的比例为至少5重量％，根据本发明，这些颗粒是初级颗粒。但是，优选使用主要以聚集形式存在的颗粒，即基于聚集体和非聚集颗粒的总量，至少80重量％，通常至少90重量％的程度。该比例可通过如TEM(透射电镜)显微照片计数进行测定。