[发明专利]一种有机改性硅溶胶

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性的硅溶胶。 

背景技术

SiO₂溶胶是高分子无定形SiO₂微粒分散在溶剂中的胶体溶液。由于具有特殊的性质，硅溶胶在纤维、织物、造纸、涂料、粘接剂、陶瓷、医药、精密铸造等领域得到了广泛的应用。

硅溶胶按照溶剂性质的不同可分为水性硅溶胶和有机溶剂硅溶胶，有机溶剂硅溶胶主要用于形成透镜、瓶、膜、片等合成树脂成型体表面的硬涂膜。液晶显示材料、镜片及电器制品等这类产品的表面涂膜不但要求有高的抗划伤性能还应具有拒水拒油的特性，因此具有特殊用途的有机溶剂硅溶胶的产品应运而生。

这类透明性硬化膜为了达到良好的性能通常要在特种树脂成膜固化体系中加入硅溶胶，而表面存在羟基的氧化硅颗粒在树脂体系中会因羟基的作用而聚集，导致涂膜性能不均，同时会出现许多涂布弊病。通过对有机溶剂硅溶胶的SiO₂微粒表面接枝适宜的有机基团就可以消除一般硅溶胶在树脂体系中出现的各种不良现象。

日本专利JP特开2004091220公开了对正硅酸乙酯（TEOS）醇解法合成的硅溶胶用含有单个或多个烷烃的硅氧烷偶联剂进行改性得到的有机溶剂型硅溶胶，具有良好的贮存稳定性但其不具有拒水拒油的特性。

WO03/102089公开的技术中使用含有单氟烃硅氧烷类偶联剂改性的有机硅溶胶的涂膜材料，由于其改性基团的拒水拒油特性会造成与树脂混合后的溶液贮存稳定性差，涂膜的外观会有诸如条道、斑点等涂膜弊病。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种溶剂型有机改性硅溶胶，它应在树脂体系的硬化膜涂布液中有优良的分散性和稳定性，能消除各种相关涂布弊病，同时具有优异的拒水拒油性能。

为达到上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种有机改性硅溶胶，它由二氧化硅颗粒、有机溶剂和改性剂组成，所述有机改性硅溶胶含17～22%质量百分比的二氧化硅颗粒，含63～82.5%质量百分比的有机溶剂，含0.5～15%质量百分比的改性剂。

上述有机改性硅溶胶，所述改性剂是一种含氟烃基团的硅氧烷化合物。

上述有机改性硅溶胶，所述改性剂是含有氟烃基团和烷烃基团的二官能团硅氧烷偶联剂。

上述有机改性硅溶胶，所述改性剂结构式为：

式中：R₁表示：或，其中n是1～10的整数；

R₂表示碳原子数1～10烷烃及芳烃；

R₃表示碳原子数1～3的烷烃。

上述有机改性硅溶胶，所述n是3～6的整数，R₂表示碳原子数2～5烷烃。

本发明提供的的溶剂型有机改性硅溶胶具有适宜的平均粒径，外观澄清透明，稳定性良好。在树脂体系的硬化膜涂布液中有优良的分散性和稳定性，能消除各种相关涂布弊病，同时具有优异的拒水拒油性能。

具体实施方式

本发明中的基本溶胶是用硅酸酯类化合物水解、聚合形成具有溶胶特性的二氧化硅颗粒的溶液。

本发明中改性剂是含有氟烃基团和烷烃基团的二官能团硅氧烷偶联剂，其主要结构为 ，其中R₁为(式中n是1~10的整数)或（式中n是1~10的整数），R₂为碳原子数1～120烷烃及芳烃，R₃为碳原子数1～3的烷烃。将同时含有氟烃和烷烃的硅氧烷偶联接枝到二氧化硅溶胶的颗粒上，两个有机基团分别起到对外的拒水拒油作用，对内与树脂亲和起到易于分散和稳定的作用。

有机溶剂可以是亲水性溶剂，如醇、醚、酮、酯等：也可以是非亲水性溶剂如：苯系、丙烯酸酯类。

本发明提供的溶剂型有机改性硅溶胶可以通过下述步骤制备：

1.反应：用醇盐法对烷基硅氧烷在醇、水、碱溶液中进行水解和缩合，以获得硅溶胶的反应液。

2.改性：向上述的硅溶胶溶液中加入含有氟烃和烷烃的二官能团硅烷偶联剂，进行有机改性。

3.浓缩：将步骤2中的反应液进行浓缩。

4.置换：对浓缩液进行溶剂置换，使得硅溶胶具有17%或更高重量百分比的二氧化硅浓度。

步骤1的醇盐法中使用的烷氧基硅烷如：四甲氧基硅烷（TMOS）、四乙氧基硅烷（TEOS），作为溶剂的醇可以是甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇等。水为纯水或二次蒸馏水。碱性催化剂通常使用氨水，其用量根据所需制备溶胶的粒径相关，反应温度为15-50℃为宜。