[发明专利]制造包含无机纳米颗粒和有机聚合物的复合颗粒的纳米复合材料分散体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机-无机复合材料或杂化材料的技术领域，特别涉及将无机纳米颗粒(例如金属氧化物纳米颗粒)结合到有机聚合物(如乳胶)中。

特别地，本发明涉及一种在连续相中、特别是在分散介质中制造包含无机纳米颗粒和有机聚合物的复合颗粒的纳米复合材料分散体的方法，并涉及这样获得的纳米复合材料分散体以及可由该纳米复合材料分散体获得的无机纳米颗粒和有机聚合物的复合颗粒。

此外，本发明涉及本发明的纳米复合材料分散体或本发明的复合颗粒分别在塑料和聚合物组合物、涂层、涂料、油漆和粘合剂中的用途，特别是在木头材料或基体的应用中。

此外，本发明涉及分别包含本发明的纳米复合材料分散体或本发明的复合颗粒的尤其是在木头材料或基体上应用的塑料以及聚合物组合物、涂层、涂料、油漆和粘合剂。

最后，本发明还涉及特别是用于塑料和聚合物组合物、涂层、涂料、油漆和粘合剂中的添加剂组合物，该添加剂组合物分别包含本发明的纳米复合材料的分散体或本发明的复合颗粒。

背景技术

无机纳米颗粒，尤其是金属氧化物纳米颗粒结合到聚合物基质或聚合物颗粒中已经引起特别的关注，这是因为获得的复合材料或杂化材料的用途很广，例如在涂层、粘合剂、医药、化妆品等中的应用，以及例如在木头材料领域中的应用。随着无机纳米颗粒掺入到聚合物基质中，会导致复合材料或杂化材料的性能改善。

木头材料有广泛的应用范围，特别是在土木工程如建筑材料、家具行业等中。

本文使用的术语“木头材料”，除了实木之外，还表示木质材料如纤维板、刨花板和木屑板材料。木头材料可以是任何类型和任何形式的木头材料，例如碎片、纤维、木板、层木、薄片、木块等。木头材料或产品例如可以是层状或薄层材料。木头材料或产品例如还可以是复合制品，例如木屑板、纤维板(如中密度纤维板)、刨花板或欧松板。木头材料或制品例如可以是层状或薄层材料，例如层状地板、薄层地板、薄层家具材料、胶合板、墙板、屋面板、层状梁或复合产品。

木头具有满足成为有竞争力且可持续的工程材料标准的内在潜力，即它是一种可大量获得的可再生资源并可形成具有异常高的强度重量比的天然复合材料。然而对于户外使用来说，增强木头材料的性能和长期耐久性是必要的。

特别地，木材是一种优良的建筑材料，具有高强度/密度比，它是可再生资源且已经成功使用多个世纪。当木材用作建筑材料时，也期望能露出木材的美丽表面结构，因而透明涂层对木质产品的表面处理来说是理想选择，然而，各种木质产品上透明涂层的户外应用中的主要挑战之一是木质素和其他碳水化合物在木头风化过程中的保护。

木头用作户外工程材料的一个特定问题方面和缺陷是它对紫外线降解的高敏感性。公知的是木头受到光的作用，颜色会改变且表面会降解。特别地，在户外暴露期间，对于未处理的木头，效果会快速显现，木头变灰，且更松散地缠绕的凸起的纤维在表面上变得可见。这主要是因为表面的木质素(这代表着约30％的木头重量)降解为可由雨水冲走的更小分子的碎片。

通常，木材的UV保护已通过在颜料下隐藏敏感的木质素来完成，通过涂覆有色的木头涂层，它有效地阻止了紫外光到达木质素。到目前为止，这种方法已在北欧和北美国家广泛接受，但并未在其他国家例如南欧和日本完全接受。

此外，建筑行业最新的趋势是将透明涂饰的木头作为外部设计的重要部分，从而利用木材吸引人的美学特性。

此外，研制新改进的透明涂料系统从法律的角度来看也是很重要的。在一些欧洲国家，例如德国，涂料公司需要保证涂料将持续一定时期。利用改进的透明涂层，涂料企业作出这些保证将更容易。

为了在风化过程中有效保护木制品，日光光谱的高能量部分，即紫外光(UV)-可见光(VIS)(250～440nm)，应该在其到达木头表面之前被阻隔或过滤。由于涂料行业中更严格的立法和环境问题，水性透明涂料相对溶剂型涂料更让人喜欢。

通常，有机紫外吸收剂用在木材用的透明涂层中，然而，这些物质一旦遇到户外风化即迅速降解。由此，涂层不仅很快失去其预期的UV保护功能，而且也有助于挥发性的有机化合物(VOCs)排放到环境中。目前的具有有机紫外线吸收剂的透明涂料系统在约2年后需要更换或重新粉刷。

因此，如果优良的紫外线吸收系统可确定用于水性透明涂层，木头的使用寿命将会延长，并将降低环境影响以及维修和更换木头的成本。