[发明专利]通过链式结构改性金属氧化物的表面

说明书

技术领域

本发明涉及能够用作增强填料或流变添加剂用于调节涂层物质如，例如，涂料和清漆，以及粘合剂、密封胶和塑料的粘度、屈服点和剪切稀释性(shear thinning)以及触变性质的表面改性的纳米结构的金属氧化物。

背景技术

有机官能的颗粒金属氧化物通常用作活性填料，用于改善发现多种用途的材料的机械性能。通过这种方式有可能按照靶向方式，例如，改善涂层如涂料和清漆的耐擦伤性，或改变粘合剂和密封胶或塑料如，例如，硅酮弹性体的机械性能。

此外，然而，即使是在基质系统的未交联状态下，所述纳米结构的填料也发挥极为重要的功能。例如，所述分散体通常具有相对高的粘度，而且在许多情况下甚至具有粘弹性。这种假塑性行为特别是对于相应材料的加工过程起着决定性作用。通过颗粒填料的表面改性，就有可能控制与包围它们的基质的相互作用以及由此控制所述分散体的粘弹性行为。

对于表面改性而言，经常使用的化合物是在合适的工艺条件下由化学键合的低聚二甲基硅氧烷单元形成。正如专利说明书DE 1 163 784中所述，这些单元能够由能够缩合的二甲基甲硅氧基(dimethylsiloxy)单元构建。

然而，环状(DE 1916360)或直链(EP 0686676)的低聚或聚二甲基硅氧烷也用于疏水化。在本文采用的生产工艺方法中，通常包含的工艺步骤中普遍采用显著超过250℃的剧烈温度。按照这种方式，有可能实现所述表面的相对均匀改性。然而，通常也已知的是聚二甲基硅氧烷在这些温度下会进入解聚反应，由于这个原因，所得的产品特征在于相对短的二甲基硅氧烷链。

最后但并非最不重要的是，金属氧化物尽可能高的增稠作用在用作流变添加剂的情况下，由于成本效益的原因，通常是合乎需要的。在极性有机系统如，例如，环氧化物或不饱和聚酯树脂中使用时，所得产品的增稠作用很大程度上与涂层程度有关。因此，例如，说明书DE 1916360和EP 0686676指出了高度疏水化和由此所述氧化物表面上硅烷醇基团的低残余含量的重要性。然而，所述金属氧化物与所述极性目标基质不相容性的增大也主要地导致了结合时间(incorporation time)显著增加和/或所述基质中填料分散变差。

此外，描述于上述说明书中的所有的二甲基甲硅氧基官能金属氧化物的表面改性在碱性条件下并无充分的稳定性。关于金属氧化物在富含胺基团的基质中的分散体的储存稳定性的实验室实验主要揭示了假塑性行为在几小时或几天内的显著变化。

因此，迄今可利用的二甲基硅氧烷改性的二氧化硅例如当用作双组分环氧粘合剂的典型胺固化剂的增稠剂时，相比于未改性的亲水性二氧化硅，并未表现出显著的技术优势。因此，例如，的粘度和增稠作用相比于略高，尽管这并没有导致更广泛的应用，因为这种二氧化硅的成本显著更高。

如果当前可用的二甲基硅氧烷改性的二氧化硅用于典型STPE密封胶配方中时，则所述物质表现出粘度增加和剪切应力的极其明显的增加。后者已证明是所述物质应用的极大缺点，这是因为为了克服所述屈服点需要显著更大的力。

发明内容

因此，本发明的目的是克服目前现有技术并提供表面改性的金属氧化物，其特征在于极性有机系统中的高增稠作用，但是尽管如此，能够容易地分散于这些中，并且使用其也有可能生产出在具有与碱性反应的基团的介质中具有储存稳定性的分散体。

该目的通过提供颗粒纳米结构的金属氧化物而实现，所述颗粒纳米结构的金属氧化物具有通式R¹R²R³SiO_1/2(M)和R⁴R⁵Si(O_1/2)₂(D)的基团，其中R¹、R²、R³、R⁴和R⁵在每种情况下都是具有1～24个碳原子的单价烃基，而R¹、R²、R³、R⁴和R⁵能够相同或不同。