[发明专利]浓缩包含有机聚合物颗粒和二氧化硅颗粒的水性分散体的方法

说明书

本发明涉及浓缩包含有机聚合物颗粒和二氧化硅颗粒的水性分散体的方法。本发明还涉及通过本发明的方法获得的浓缩的二氧化硅水性分散体和此类分散体作为粘合剂的用途。

二氧化硅分散体与有机聚合物分散体如粘合剂分散体的组合被认为具有许多有益作用。可通过在无机颗粒分散体存在下聚合单体或通过混合预形成的无机颗粒和有机聚合物分散体来实现这种组合。

在US 2004/0077761 A1中给出第一种情况的实例，其公开了含填料的有机聚合物分散体。该分散体的有机聚合物在至少一种填料的颗粒存在下聚合。填料颗粒的粒度与聚合物颗粒的比例在1.1:1至20:1的范围内。

在US 2006/0115642 A1中给出后一种情况的实例，其中提供用基于聚氯丁二烯的水性分散体的制品整理纤维产品的方法和制备织物增强和纤维增强的混凝土和其它水泥基产品（包括那些整理过的产品）的方法。在增强混凝土和水泥之一的方法中，其中公开的改进包括将纤维产品浸泡在一种制品中，所述制品包含：(a) 大约20至大约99重量%的基于聚氯丁二烯的水性分散体；和(b) 大约1至大约80重量%的基于选自氧化物、羰基化物（carboxides）和硅酸盐的无机固体的水悬浮液；(c) 任选地，选自聚丙烯酸酯、聚乙酸酯、聚氨酯、聚脲、橡胶和环氧化物的聚合物分散体，和(d) 任选地，选自树脂、稳定剂、抗氧化剂、交联剂、交联促进剂、填料、增稠剂和杀真菌剂的添加剂和辅助剂，其中(a)和(b)的重量百分比总计为100重量%并基于非挥发性馏分的重量。

当混合商购可得的粘合剂分散体与商购可得的二氧化硅分散体时，可能发生所得混合物的不希望的稀释，尤其是就二氧化硅含量而言。这使后继浓缩步骤成为必要。

提高聚合物胶乳的固含量的几种方法是本领域中已知的，所述聚合物胶乳如SBR（苯乙烯丁二烯橡胶）、NBR（丙烯腈丁二烯橡胶）、聚氯丁二烯、聚丁二烯、聚异戊二烯、天然橡胶、聚氯乙烯或(甲基)丙烯酸酯分散体或其共聚物的分散体。

在Houben-Weyl, 卷 XIV/1 Makromolekulare Stoffe卷1, 第4版, 第515页(1961)中，在Polymer Colloids, Elsevier Applied Science Publishers, 第272页(1985)或Industrial and Engineering Chemistry, 卷 43, 1951 二月, 第406-412页, Ernst Schmidt和R. H. Kelsey Creaming Latex with Ammonium Alginate中给出此类方法的非穷尽汇编。

例如，US 2009/0234064 A1公开了包括分散相和水相的弹性体水性分散体。该分散相包括含有可固化的脂族共轭二烯弹性体，如聚异戊二烯的弹性体和次要量的至少一种添加剂。该水相包括水和在可溶状态或分散状态中的其它任选组分。可通过将弹性体如橡胶和添加剂溶解在溶剂混合物中、然后将所得溶液转化成水性乳状液来制备弹性体水性分散体。将该水性乳状液浓缩并从中汽提溶剂以产生稀胶乳。将所得稀胶乳再浓缩。由该弹性体水性分散体制成的制品包括医用手套、避孕套、探针套、牙用橡皮障、手指套、导管等。

其中没有描述无机和有机物质的分散体的组合的浓缩。

所公开的浓缩有机物质的分散体的方法具有下述缺点：可能发生该分散体的颗粒的附聚（在添加电解质、冷冻、水蒸发时），过滤器孔隙可能被堵塞（超滤）或发泡可能阻碍有效分离（离心）。在膏化剂的使用中，被处理的胶乳的粒度被认为具有决定性的重要意义。尽管粒度为400纳米的天然橡胶胶乳可以毫无问题地快速膏化，但通过藻酸铵膏化例如粒度为78纳米的SBR胶乳却并未成功（Ind. Eng. Chem. 43, 407 (1951)）。

因此希望能够浓缩聚合物颗粒与二氧化硅颗粒的分散体而没有上述缺点。本发明的目的是提供这样的方法。

根据本发明，通过包含下述步骤的浓缩包含有机聚合物颗粒和二氧化硅颗粒的水性分散体的方法实现这一目的：

a) 提供包含有机聚合物颗粒和二氧化硅颗粒的水性分散体，所述分散体具有有机聚合物的初始含量和二氧化硅的初始含量；

b) 使步骤a)的分散体与膏化剂接触以产生水性清液相和水性浓缩相，

所述清液相具有比步骤a)的分散体中有机聚合物的初始含量低的有机聚合物含量和/或具有比步骤a)的分散体中二氧化硅的初始含量低的二氧化硅含量，和