RU2576617C2 - Водная дисперсия диоксида кремния - Google Patents

Водная дисперсия диоксида кремния Download PDF

Info

Publication number
RU2576617C2
RU2576617C2 RU2012123006/04A RU2012123006A RU2576617C2 RU 2576617 C2 RU2576617 C2 RU 2576617C2 RU 2012123006/04 A RU2012123006/04 A RU 2012123006/04A RU 2012123006 A RU2012123006 A RU 2012123006A RU 2576617 C2 RU2576617 C2 RU 2576617C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dispersion
silane
gamma
group
functional group
Prior art date
Application number
RU2012123006/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012123006A (ru
Inventor
Петер Гарри Йохан ГРИНВУД
Ханс ЛАГНЕМО
Original Assignee
Акцо Нобель Кемикалз Интернэшнл Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акцо Нобель Кемикалз Интернэшнл Б.В. filed Critical Акцо Нобель Кемикалз Интернэшнл Б.В.
Publication of RU2012123006A publication Critical patent/RU2012123006A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2576617C2 publication Critical patent/RU2576617C2/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/145—Preparation of hydroorganosols, organosols or dispersions in an organic medium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28—Compounds of silicon
    • C09C1/30—Silicic acid
    • C09C1/3063—Treatment with low-molecular organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28—Compounds of silicon
    • C09C1/30—Silicic acid
    • C09C1/3072—Treatment with macro-molecular organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28—Compounds of silicon
    • C09C1/30—Silicic acid
    • C09C1/3081—Treatment with organo-silicon compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28—Compounds of silicon
    • C09C1/30—Silicic acid
    • C09C1/309—Combinations of treatments provided for in groups C09C1/3009 - C09C1/3081
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62—Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/80—Processes for incorporating ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00—Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C09K23/002—Inorganic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/22—Rheological behaviour as dispersion, e.g. viscosity, sedimentation stability

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)

Abstract

Изобретение относится к стабильным дисперсиям силанизированных частиц коллоидного диоксида кремния, используемым для получения полимерных материалов и композиций для покрытий. Предложен способ получения дисперсии, включающий а) смешивание водной дисперсии силанизированных частиц коллоидного диоксида кремния с по меньшей мере одним органическим соединением, включающим по меньшей мере две гидроксильные группы, выбранным из этиленгликоля и полиолов, в отсутствие какого-либо однофункционального спирта и b) удаление воды из образовавшейся водной дисперсии до тех пор, пока остаток воды в дисперсии не составит ниже примерно 10 мас.%. Предложена также получаемая заявленным способом дисперсия и варианты ее использования. Технический результат - предложенный способ позволяет получать дисперсию, которая остается стабильной при хранении и транспортировке без введения отдельного стабилизатора. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 табл., 46 пр.

Description

Настоящее изобретение относится к дисперсии, включающей силанизированные частицы коллоидного диоксида кремния и, по меньшей мере, одно органическое соединение, содержащее, по меньшей мере, две гидроксильные группы, способу получения такой дисперсии и использованию таковой для создания полимерного материала. Дисперсию также можно использовать для нанесения лака или покрытий.
Предпосылки создания изобретения
Силикатные золи нашли широкое применение во многих областях, включая наполнение, расширение, утолщение и усиление различных органических материалов, таких как пластмассы, смолы, резина, масла и т.д.
В WO2006/128793 раскрывается способ изготовления полимерных материалов, содержащих частицы диоксида кремния в форме порошков или паст, каковой способ включает стадии:
1) разбавления стабилизированного щелочью силикатного золя водой и/или водорастворимым органическим растворителем;
2) закачивания силана и/или органического соединения, выбранного из полиолов и дикарбоновых кислот, в перемешиваемый золь стадии 1;
3) деионизацию золя стадии 2 путем приведения его в контакт с анионо- и катионообменными смолами; и
4) высушивания деионизированного золя стадии 3 путем испарения воды.
US2004/0147029 относится к дисперсии диоксида кремния, которая включает внешнюю текучую фазу, содержащую полимеризуемые мономеры, олигомеры и/или предполимеры, которые можно перевести в полимеры путем нерадикальной реакции; и/или полимеры и дисперсную фазу, содержащую аморфный диоксид кремния.
Являлось бы желательным создать стабильную коллоидную дисперсию диоксида кремния, которая остается стабильной во время хранения и транспортировки, в особенности, в отсутствие отдельного стабилизирующего средства, и такую, которую можно было бы использовать, например, в применениях, включающих наполнение, расширение, утолщение и/или усиление различных органических материалов, например, пластмасс, смол или резины.
Изобретение
Изобретение относится к способу получения дисперсии, включающему
а) смешивание водной дисперсии силанизированных частиц коллоидного диоксида кремния с, по меньшей мере, одним органическим соединением, включающим, по меньшей мере, две гидроксильные группы для создания водной дисперсии силанизированных частиц коллоидного диоксида кремния и указанного, по меньшей мере, одного органического соединения, в котором смешивание осуществляют, по существу, в отсутствие какого-либо однофункционального спирта; и
b) удаление воды из образовавшейся водной дисперсии до тех пор, пока остаток воды в дисперсии не составит ниже примерно 10 масс.%.
Удаление воды можно осуществить путем любого обычного исполнительного механизма, например, испарителя.
Термин "однофункциональный спирт" представляет собой спирт, содержащий только одну гидроксильную группу на молекулу, например, метанол или этанол.
Под, "по существу, свободный от" или, "по существу, в отсутствие" однофункционального спирта имеется в виду, что содержание однофункционального спирта в дисперсии составляет меньше, чем 10 масс.%, более конкретно, меньше, чем 5 масс.%, и, в особенности, меньше, чем 1 масс.%.
Вследствие такового частицы коллоидного диоксида кремния являются, по существу, немодифицированными по отношению к однофункциональному спирту. В соответствии с одним вариантом осуществления, меньше, чем 10, меньше, чем 5, меньше, чем 1 или меньше, чем 0,1, или даже меньше, чем 0,05 масс.%, частиц диоксида кремния являются модифицированными однофункциональным спиртом.
В соответствии с одним вариантом осуществления частицы коллоидного диоксида кремния могут являться модифицированными и могут содержать другие элементы, такие, как алюминий, азот, цирконий, галлий, титан и/или бор, которые могут присутствовать в частицах и/или в непрерывной фазе. Силикатные золи, модифицированные бором, описаны, например, в US 2630410. Процедура получения силикатного золя, модифицированного алюминием, далее приведена, например, в "The Chemistry of Silica", Iler, K. Ralph, с. 407-409, John Wiley & Sons (1979) и в US 5368833.
Частицы коллоидного диоксида кремния могут иметь удельную поверхность от примерно 20 до примерно 1500, конкретно, от примерно 50 до примерно 900, и, более конкретно, от примерно 70 до примерно 600, или от примерно 120 до примерно 600 м2/г, например, от примерно 150 до примерно 450 м2/г.
Частицы коллоидного диоксида кремния могут иметь средний диаметр частиц, варьирующийся от примерно 2 до примерно 150 нм, например, от примерно 3 до примерно 60, такой как от примерно 5 до примерно 40, или от примерно 5 до примерно 25 нм, такой, как от примерно 6 до примерно 18 нм.
Частицы коллоидного диоксида кремния могут иметь узкое распределение размеров частиц, т.е. низкое относительное стандартное отклонение размера частиц. Относительное стандартное отклонение распределения размеров частиц представляет собой соотношение стандартного отклонения распределения размеров частиц и среднего размера частиц в цифрах. Относительное стандартное отклонение распределения размеров частиц может составлять меньше, чем примерно 60% в цифрах, конкретно, меньше, чем примерно 30% в цифрах и, более конкретно, меньше, чем примерно 15% в цифрах.
Частицы коллоидного диоксида кремния могут являться диспергированными в водной среде, в особенности, в присутствии стабилизирующих катионов, таких, как K+, Na+ Li+, NH4 +, органических катионов, первичных, вторичных, третичных и четвертичных аминов или смесей таковых, так, чтобы образовать водный силикатный золь. Однако, можно использовать также дисперсии, включающие органические среды, например, ацетон, в особенности, в количестве вплоть до примерно 20, например, в количестве от примерно 1 до примерно 20, конкретно, от примерно 1 до примерно 10, и, более конкретно, от примерно 1 до примерно 5 объемных процентов общего объема среды. Однако, в одном конкретном варианте осуществления используют водные силикатные золи без каких-либо дополнительных сред. Частицы коллоидного диоксида кремния могут быть заряжены отрицательно. Содержание диоксида кремния в силикатном золе может составлять от примерно 10 до примерно 80, конкретно, от примерно 20 до примерно 70 и, более конкретно, от примерно 20 до примерно 60, или от примерно 25 до примерно 60, или от примерно 30 до примерно 60 масс.%. Чем выше содержание диоксида кремния, тем более концентрированная получающаяся силанизированная дисперсия коллоидного диоксида кремния. рН силикатного золя может составлять от примерно 1 до примерно 13, конкретно, от примерно 6 до примерно 12, и, более конкретно, от примерно 7,5 до примерно 11. Однако, для модифицированных алюминием силикатных золей рН может составлять от примерно 1 до примерно 12, конкретно, от примерно 3,5 до примерно 11.
Силикатный золь может иметь константу Сведберга от примерно 20 до примерно 100, конкретно, от примерно 30 до примерно 90, и, более конкретно, от примерно 60 до примерно 90.
Было обнаружено, что дисперсии с константами Сведберга в этих диапазонах могут увеличить стабильность получающейся дисперсии. Константа Сведберга характеризует степень агрегации частиц коллоидного диоксида кремния, т.е., степень агрегата или образования микрогеля. Константу Сведберга измеряли и рассчитывали в соответствии с формулами, приведенными в J. Phys. Chem. 60 (1956), 955-957, Iler, R. K. & Dalton, R. L.
Константа Сведберга зависит от содержания диоксида кремния, вязкости и плотности частиц коллоидного диоксида кремния. Высокое значение константы Сведберга указывает на низкое содержание микрогеля. Константа Сведберга представляет собой количество SiO2 в процентах по массе, присутствующего в дисперсной фазе, например, в силикатном золе. Степень микрогеля можно контролировать во время процесса получения, как в дальнейшем описано, например, в US 5368833.
Частицы коллоидного диоксида кремния, далее именуемые в данном описании силикатными золями, могут происходить, например, от осажденного диоксида кремния, микрокремнезема (кварцевой пыли), пирогенного кремнезема (кремнеземная пыль) или от силикагелей с достаточной чистотой, и от смесей таковых; их можно силанизировать при помощи способа, описанного в WO2004/035474. Силикатный золь можно также обычно получить из жидкого стекла, как раскрыто, например, в US 5368833.
Частицы коллоидного диоксида кремния можно модифицировать при помощи любого пригодного силанового соединения. Например, трис(триметокси)силана, октилтриэтоксисилана, метилтриэтоксисилана, метилтриметоксисилана; бис-(3-[триэтоксисилил]пропил)полисульфида, бета-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриметоксисилана, гамма-метакрилоксипропилтриметоксисилана, гамма-метакрилоксипропилтриизопропоксисилана, гамма-метакрилоксипропилтриэтоксисилана, октилтриметоксисилана, этилтриметоксисилана, пропилтриэтоксисилана, фенилтриметоксисилана, циклогексилтриметоксисилана, циклогексилтриэтоксисилана, диметилдиметоксисилана, 3-хлорпропилтриэтоксисилана, 3-метакрилоксипропилтриметоксисилана, изо-бутилтриэтоксисилана, триметилэтоксисилана, фенилдиметилэтоксисилана; силанов, содержащих эпоксигруппу (эпоксисилана), глицидокси- и/или глицидоксипропильную группу, таких, как гамма-глицидоксипропилтриметоксисилан, гамма-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан, (3-глицидоксипропил)триэтоксисилан, (3-глицидоксипропил)гексилтриметоксисилан, бета-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриэтоксисилан; силанов, содержащих винильную группу, таких, как винилтриэтоксисилан, винилтриметоксисилан, винилтрис-(2-метоксиэтокси)силан, винилметилдиметоксисилан, винилтриизопропоксисилан; гексаметилдисилоксана, триметилсилилхлорида, винилтриэтоксисилана, гексаметилдисилазана, и смесей таковых. В соответствии с одним вариантом осуществления можно использовать силаны с меркапто-функциональной группой, например, 3-меркаптопропилтриметоксисилан, 3-меркаптопропилтриэтоксисилан, HS(CH2)3, Si(OCH3)3, меркаптосилан, имеющий, по меньшей мере, одну гидроалкоксисилильную группу и/или циклическую диалкоксисилильную группу, гамма-меркаптопропилтриметоксисилан, гамма-меркаптопропилтриэтоксисилан, гамма-меркаптопропилтриметоксисилан.
В соответствии с одним вариантом осуществления можно использовать силановые соединения с амидной функциональной группой, например, с (мет)акриламидными группами; уреидной функциональной группой, аминной функциональной группой, сложноэфирной функциональной группой и/или изоцианатной функциональной группой, такие, как трис-[3-(триметоксисилил)пропил]изоцианурат. Подходящие уреидофункциональные силаны включают β-уреидоэтилтриметоксисилан, β-уреидоэтилтриэтоксисилан, γ-уреидоэтилтриметоксисилан и/или γ-уреидопропилтриэтоксисилан. Силановые соединения с уреидной функциональной группой могут иметь структуру B(4-n)-Si-(A-N(H)-C(O)-NH2)n, где А представляет собой алкиленовую группу, содержащую от 1 до примерно 8 атомов углерода, В представляет собой гидроксильную или алкоксигруппу, содержащую от 1 до примерно 8 атомов углерода, и n представляет собой целое число от 1 до 3 при условии, что если n составляет 1 или 2, каждая из В может являться одной и той же или различной.
В соответствии с одним вариантом осуществления силан с аминной функциональной группой может представлять собой, например, аминометилтриэтоксисилан, N-(β-аминоэтил)аминометилтриметоксисилан, аминометилметилдиэтоксисилан, N-(β-аминоэтил)метилтриэтоксисилан, γ-аминопропилтриэтоксисилан, γ-аминопропилметилдиэтоксисилан, γ-аминоизобутилтриметоксисилан, N-(β-аминоэтил)-γ-аминопропилтриметоксисилан и N-(β-аминоэтил)-γ-аминопропилметилметоксисилан. Дальнейшие примеры вышеуказанных силановых функциональных групп, которые можно использовать, включают таковые, указанные в US 5928790 и US 4927749, включенные в данное описание путем ссылки.
С целью получения силанизированных частиц коллоидного диоксида кремния силановые соединения и частицы коллоидного диоксида кремния можно смешивать непрерывно, например, в водной фазе, например, при температуре от примерно 20 до примерно 95, такой, как от примерно 50 до примерно 75, или от примерно 60 до примерно 70°С. Силан, например, медленно прибавляют к частицам диоксида кремния при энергичном перемешивании при температуре выше примерно 60°С и с управляемой скоростью, которая обычно составляет от примерно 0,01 до примерно 100, такую, как от примерно 0,1 до примерно 10, от примерно 0,5 до примерно 5 или от примерно 1 до примерно 2 молекул силана на нм2 площади поверхности коллоидного диоксида кремния (на частицах коллоидного диоксида кремния) и часа. Прибавление силана можно продолжать в течение любого пригодного времени в зависимости от скорости прибавления, количества силана, которое необходимо прибавить, и степени желаемого силилирования. однако, прибавление силана можно продолжать вплоть до примерно 5 часов или вплоть до примерно 2 часов до тех пор, пока не будет добавлено надлежащее количество силановых соединений. В соответствии с одним вариантом осуществления прибавляют от примерно 0,1 до примерно 6, так, как от примерно 0,3 до примерно 3 или от примерно 1 до примерно 2 молекул силана на нм2 площади поверхности частиц коллоидного диоксида кремния. Непрерывное прибавление силана к коллоидным частицам может являться особенно важным при получении высоко концентрированных силанизированных дисперсий, имеющих содержание диоксида кремния вплоть до примерно 80 масс.%.
В соответствии с одним вариантом осуществления силан можно разбавить перед смешиванием его с частицами коллоидного диоксида кремния, например, водой для образования заранее приготовленной смеси силана и воды, надлежащим образом с массовым соотношением от примерно 1:8 до примерно 8:1, от примерно 3:1 до примерно 1:3, или от примерно 1,5:1 до примерно 1:1,5. Получающийся раствор силан-вода является, по существу, прозрачным и стабильным, и легким для смешивания с частицами коллоидного диоксида кремния.
В соответствии с одним вариантом осуществления массовое соотношение силана и диоксида кремния в дисперсии может составлять от примерно 0,01 до примерно 1,5, конкретно, от примерно 0,05 до примерно 1 и, более конкретно, от примерно 0,1 до примерно 1, или от примерно 0,15 до примерно 1, или от примерно 0,2 до примерно 0,5.
Дальнейшие пригодные варианты осуществления силана, коллоидного диоксида кремния и получения силанизированного диоксида кремния раскрыты в ЕР 1554221 В1.
В соответствии с одним вариантом осуществления органическое соединение, содержащее, по меньшей мере, две гидроксильные группы, представляет собой полиол.
В соответствии с одним вариантом осуществления, какое-либо другое органическое соединение, кроме указанного полиола, не смешивают с диоксидом кремния. В соответствии с одним вариантом осуществления, не добавляют или по существу не добавляют альдегид или кетон.
Под "полиолом" имеется в виду органическое соединение, содержащее, по меньшей мере, две гидроксильные группы, каковое соединение является, по меньшей мере, частично смешивающимся с водой, или растворимым в ней, например, диолом, триолом или тетраолом, содержащим 2, 3 или 4 гидроксильных группы соответственно. Под "гликолем" имеется в виду органическое вещество, содержащее две гидроксильные группы. Полиолы можно разделить на два класса: таковые, имеющие диапазон молекулярных масс в 62-1000 и функциональность 3-8, которые можно использовать для получения жестких пенопластов, жестких твердых материалов и жестких покрытий, и таковые, имеющие диапазон молекулярных масс в 1000-6500 и функциональность 2-3, которые можно использовать для получения мягких пенопластов и эластомеров. Свойства жесткости/мягкости можно подстраивать путем смешивания полиолов двух указанных классов, как это необходимо. Полиолы, используемые в соответствии с настоящим изобретением, могут быть типа полимера простого эфира, типа полимера сложного эфира или акрилового типа.
В соответствии с одним вариантом осуществления, указанное, по меньшей мере, одно органическое соединение, включающее, по меньшей мере, две гидроксильные группы, обычно, полиол, имеет молекулярную массу, варьирующуюся от примерно 62 до примерно 10000 г/моль, конкретно, от примерно 62 до примерно 4000 г/моль.
В соответствии с одним вариантом осуществления, молекулярная масса органического соединения варьируется от примерно 62 до примерно 500, например, от примерно 62 до примерно 400, или от примерно 62 до примерно 200 г/моль. В соответствии с одним вариантом осуществления, молекулярная масса органического соединения варьируется от примерно 200 до примерно 400.
В соответствии с одним вариантом осуществления полиол выбирают из полиэтиленгликоля, глицерина, трифункционального полиэтиленгликоля, простого полиэфирного полиола на основе сахарозы или смесей таковых.
Простые полиэфирные полиолы можно выбрать среди: политетраметиленгликолевых полиолов (PTMEG), которые получают кислотно-катализируемой полимеризацией тетрагидрофурана (THF); полипропиленгликолевые полиолы, которые могут быть основаны только на пропиленоксиде, смеси этиленоксида и пропиленоксида или на смеси пропиленоксида, этиленоксида и катализаторов двойного цианида металла (DMC); модифицированных полимеров полиолов; и терминированных аминами простых полиэфирных полиолов.
Сложные полиэфирные полиолы можно выбрать среди: полибутандиоладипатов; поликапролактонполиолов; и полиэтилентерефталатполиолов. Сложные полиэфирные полиолы могут являться линейными или разветвленными, и разветвление может являться слабым, средним или обширным. Сложные полиэфирные полиолы могут являться модифицированными путем включения в их структуру насыщенных, жирных кислот низкой молекулярной массы.
Акриловые полиолы получают путем полимеризации гидроксил-содержащих мономеров, таких, как гидроксиэтилметакрилат, гидроксипропилметакрилат и пропоксилат аллилового спирта, и сополимеров, таких, как метилметакрилат, стирол, бутилакрилат, 2-этилгексилакрилат, акриловая кислота, метакриловая кислота и акрилонитрил.
Сложные и простые полиэфирные полиолы характеризуют по их гидроксильной функциональности, которая является связанной со средним числом гидроксильных групп на молекулу полиола и обычно попадает в диапазон от примерно 2 до почти 4. Акриловые полиолы имеют функциональности, варьирующиеся от 2 до 8. Полиолы диольного типа, которые можно использовать для получения, например, термоэластомеров на основе сложных эфиров, являются ациклическими и алициклическими дигидроксисоединениями. Примерные диолы представляют собой таковые с 2-15 атомами углерода, такие, как этилен-, пропилен-, тетраметилен-, пентаметилен-, 2,2'-диметилтриметилен-, гексаметилен- и декаметиленгликоли, дигидроксициклогексан, циклогександиметанол и т.д. Эквивалентные образующие сложные эфиры производные диолов также являются пригодными, например, этиленоксид или этиленкарбонат можно использовать вместо этиленгликоля. Полиолы касторового масла, поликарбонатные полиолы и полибутадиеновые полиолы также можно использовать. Дальнейшие пригодные полиолы раскрыты, помимо прочего, в US 5840781, US 2004/0147029 и US 4269945, и WO2006/128793.
В соответствии с одним вариантом осуществления, полиол, по существу, является смешивающимся с водой.
В соответствии с одним вариантом осуществления массовое соотношение диоксида кремния и органического соединения, например, полиола, варьируется от примерно 1:20 до примерно 4:1, например, от примерно 1:10 до примерно 2:1, или от примерно 1:5 до примерно 1:1, или от примерно 2:5 до примерно 2:3.
Температура во время испарения обычно варьируется от примерно 10 до примерно 200°С, например, от примерно 80 до примерно 200°С. Давление во время испарения обычно варьируется от примерно 20 до примерно 50 мбар. Продолжительность испарения обычно составляет от примерно 1 до примерно 3 ч, или до тех пор, пока содержание остаточной воды не составит ниже 10 масс.%, например, ниже примерно 5 масс.%, или ниже примерно 3 масс.%, или ниже примерно 1 масс.%.
Изобретение также относится к дисперсии, включающей силанизированные частицы коллоидного диоксида кремния и, по меньшей мере, одно органическое соединение, содержащее, по меньшей мере, две гидроксильные группы, в которой дисперсия является, по существу, свободной от какого-либо однофункционального спирта.
Настоящее изобретение также относится к стабильной дисперсии, получаемой при помощи способа. Частицы коллоидного диоксида кремния и органическое соединение могут иметь любые характеристики, как определено в части этого описания, относящейся к способу.
В соответствии с одним вариантом осуществления, в особенности, после существенного удаления воды, массовое соотношение диоксида кремния и указанного органического соединения в дисперсии варьируется от примерно 1:20 до примерно 4:1, например, от примерно 1:10 до примерно 2:1, или от примерно 1:5 до примерно 1:1, или от примерно 2:5 до примерно 2:3.
В соответствии с одним вариантом осуществления содержание воды в дисперсии составляет ниже примерно 10 масс.%, например, ниже примерно 5 масс.%, такое, как ниже примерно 1 масс.%.
В соответствии с одним вариантом осуществления дисперсия содержит меньше, чем 10 масс.%, так, как меньше, чем 5 масс.%, или меньше, чем 1 масс.% однофункционального спирта.
В соответствии с одним вариантом осуществления дисперсия является стабильной. Под термином "стабильная дисперсия" имеется в виду дисперсия, которая по существу, не образует гель или осадок в течение периода, по меньшей мере, примерно в 2 месяца, конкретно, по меньшей мере, примерно в 4 месяца, и, более конкретно, по меньшей мере, примерно в 5 месяцев при нормальном хранении при комнатной температуре, т.е., при температуре от примерно 15 до примерно 35°С.
В соответствии с одним вариантом осуществления вязкость дисперсии увеличивается меньше, чем в 10 раз, так, как меньше, чем в 5, или меньше, чем в 2 раза в течение периода в 2 месяца.
Стабильность дисперсии способствует обращению с таковой и применение ее в любой области, так как это делает возможным хранение и не требует приготовления на месте немедленно перед использованием. Заранее приготовленную дисперсию можно, таким образом, легко напрямую использовать. Дисперсия также является преимущественной в смысле того, что она не включает опасные количества токсичных компонентов.
Кроме силанизированных частиц коллоидного диоксида кремния дисперсия может содержать, по меньшей мере, в некоторой степени, несиланизированные частицы коллоидного диоксида кремния, в зависимости от размера частиц диоксида кремния, массового соотношения силана и диоксида кремния, типа силанового соединения, условий реакции и т.д.
В соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере, примерно 40 масс.% частиц коллоидного диоксида кремния являются силанизированными (модифицированными силаном), конкретно, по меньшей мере, примерно 65 масс.%, конкретно, по меньшей мере, примерно 90 масс.%, и, более конкретно, по меньшей мере, примерно 99 масс.%. Полученная дисперсия может включать кроме силана в форме силановых групп или силановых производных, связанных или присоединенных к поверхности частиц диоксида кремния, также, по меньшей мере, в некоторой степени, свободно диспергированные несвязанные силановые соединения. В одном варианте осуществления, по меньшей мере, примерно 40%, конкретно, по меньшей мере, примерно 60%, более конкретно, по меньшей мере, примерно 75%, более конкретно, по меньшей мере, примерно 90%, и, еще более конкретно, по меньшей мере, примерно 95 масс.% силановых соединений являются связанными или присоединенными к поверхности частиц диоксида кремния.
По меньшей мере, 1% по числу силанольных поверхностных групп на частицах коллоидного диоксида кремния могут являться способными связываться или соединяться с силановыми группами на силановых соединениях, конкретно, по меньшей мере, примерно 5%, конкретно, по меньшей мере, примерно 10%, более конкретно, по меньшей мере, примерно 30%, в особенности, по меньшей мере, примерно 50% связываются или соединяются с силановой группой.
В соответствии с одним вариантом осуществления дисперсия,по существу, состоит из указанных силанизированных частиц коллоидного диоксида кремния и указанного органического соединения, включающего, по меньшей мере, две гидроксильные группы. Эти силанизированный коллоидный диоксид кремния и органические соединения могут являться такими, как описано в способе создания дисперсии в данном описании. Однако, дисперсия, включающая указанные частицы диоксида кремния и органические соединения, может также включать дальнейшие компоненты.
В соответствии с одним вариантом осуществления полученная дисперсия является, по существу, свободной от какого-либо альдегида или кетона. В соответствии с одним вариантом осуществления содержание альдегида и/или кетона составляет меньше, чем примерно 5 масс.% или меньше, чем примерно 1 масс.% на основании общей массы дисперсии.
В соответствии с одним вариантом осуществления содержание диоксида кремния в полученной дисперсии варьируется от примерно 10 до примерно 80, конкретно, от примерно 15 до примерно 70, например, от примерно 20 до примерно 70, и, более конкретно, от примерно 25 до примерно 60 масс.%, или от примерно 30 до примерно 60 масс.%, или от примерно 30 до примерно 50 масс.%.
Настоящее изобретение также относится к использованию полученной дисперсии, как описано в данном описании, для создания композиции лака на основе органических растворителей или покрытия, которая является, по существу, свободной от какого-либо содержания воды, например, меньше, чем 10 масс.%, так, как меньше, сем 5 масс.% или меньше, чем 1 масс.% воды на основании общей массы композиции лака на основе органических растворителей или покрытия.
Настоящее изобретение также относится к использованию дисперсии для конденсационной полимеризации. В соответствии с одним вариантом осуществления полимеризацию можно использовать для производства полиэфира, алкидов, полиамидов, полиуретанов, фенолформальдегидных, мочевиноформальдегидных, эпоксидных полимеров, силиконовых полимеров.
Настоящее изобретение также относится к способу получения полимерного материала, включающего взаимодействие
a) дисперсии, включающей силанизированный коллоидный диоксид кремния и, по меньшей мере, одно органическое соединение, содержащее, по меньшей мере, две гидроксильных группы с
b) по меньшей мере, одним компонентом, выбранным из изоцианата, дикарбоновой кислоты, эпоксида, силоксана или диамина.
Изоцианат обычно представляет собой мономер, олигомер или полимер, имеющий две или более изоцианатных функциональных групп, такой, как диизоцианат или дифенилметандиизоцианат. Реакцию обычно осуществляют в присутствии катализатора.
Органическое соединение, содержащее, по меньшей мере, две гидроксильные группы, можно конвертировать в полимеры при помощи нерадикальных реакций; в особенности, при помощи нерадикальных реакций, включающих изоцианаты, полиизоцианаты, дикарбоновые кислоты, диамины или комбинации таковых. Примеры пригодных изоцианатов, полиизоцианатов, дикарбоновых кислот и диаминов раскрыты, например, в WO2006/128793.
Настоящее изобретение приводит к более гомогенному продукту из-за того, что диоксид кремния является, по существу, диспергированным, и не находится в какой-либо негомогенной форме, такой, как осажденная форма. Полученный продукт имеет более гомогенную матрицу, приводя к улучшенной механической прочности, надежности и т.д.
В соответствии с одним вариантом осуществления полученный полимерный материал представляет собой полимеры на основе уретана, такие, как термопластичные эластомеры на основе уретана и чистые полиуретановые полимеры. Полимерный материал также может представлять собой полиэфир, включающий термопластичные эластомеры на основе сложного эфира или алкид, который представляет собой полиэфир, модифицированный присоединением жирных кислот. Полимерный материал может также представлять собой меламин, полиамид, включая термопластичные эластомеры на основе амида, и полимочевинные полимеры, содержащие уретановые группы.
В соответствии с одним вариантом осуществления полимерный материал представляет собой полиуретан, полиэфир, эпоксидные смолы, полисилоксан или полиамид, или смесь таковых.
В соответствии со все еще другим вариантом осуществления количество силанизированных частиц диоксида кремния составляет от примерно 1 до примерно 40, например, от примерно 2 до примерно 20, например, от примерно 2 до примерно 15, или, например, от примерно 3 до примерно 10 масс.% полученного полимерного материала (т.е., содержание силанизированного диоксида кремния на основании массы полимерного материала).
В соответствии с другим вариантом осуществления другие компоненты способа могут включать в числе прочих удлинители цепей, разветвляющие средства, сшиватели, катализаторы, вспенивающие средства и противопенные средства. Такие компоненты раскрыты, помимо прочего, в US 5840781.
Настоящее изобретение также относится к полимерному материалу, получаемому при помощи способа, как описано в данном описании.
Настоящее изобретение также относится к использованию такого полимерного материала, например, полиуретана, полиэфира, эпоксидной смолы, полисилоксана и/или полиамида для производства мягких и жестких пенопластов, волокон, покрытий и формованных эластомеров.
Способ получения полимера с использованием содержащей полиол дисперсии можно использовать для получения различных полимеров, таких, как полиуретаны, термоэластомеры на основе уретана, термоэластомеры на основе сложного эфира и термоэластомеры на основе амида, основные положения которого описаны в WO2006/128793.
Из описанного таким образом изобретения будет очевидно, что таковое можно варьировать многими способами. Такие вариации нельзя считать выходящими за пределы объема и сущности настоящего изобретения, и все такие модификации, как будет являться очевидным для специалиста в данной области техники, имеют целью являться включенными в объем притязаний формулы изобретения. Хотя нижеприведенные примеры дают более конкретные подробности реакций, следующие общие принципы могут быть раскрыты здесь. На следующих примерах будет далее показано, как можно осуществить описанное изобретение без ограничения его объема.
Все части и процентные доли относятся к частям и процентным долям по массе, если не указано иначе.
Примеры
Силикатные золи, использованные в примерах, показаны в таблице 1 ниже.
Таблица 1
Обозначение золя Силикатный золь Содержание диоксида кремния (масс.%) Модификация
поверхности		 рН Поставщик
A Bindzil® СС30 29 Силан 6-8 Eka Chemicals AB, Швеция
B Bindzil® 30/360 30 Нет 8-11 Eka Chemicals AB, Швеция
C Bindzil® 820 DI 20 Нет 2-3 Eka Chemicals AB, Швеция
D Bindzil® CC301 50 Да 2 Eka Chemicals AB, Швеция
E Bindzil® CC301 30 да 2 Eka Chemicals AB, Швеция
Полиолы, использованные в примерах, показаны в таблице 2 ниже.
Таблица 2
Полиол Краткое описание Поставщик
ПЭГ 400 Полиэтиленгликоль - средняя молекулярная масса 400 Akzo Nobel Surface Chemistry, Швеция
ПЭГ 200 Полиэтиленгликоль - средняя молекулярная масса 200 Fischer Scientific
Глицерин Пропан-1,2,3-триол Fischer Scientific
Этиленгликоль    
Диэтиленгликоль   Dow (через August Hedinger GmbH)
Дипропиленгликоль   Dow (через August Hedinger GmbH)
Dowanol PM Метиловый эфир пропиленгликоля Dow (через August Hedinger GmbH)
Dowanol DPM Метиловый эфир дипропиленгликоля Dow (через August Hedinger GmbH)
Dowanol TPM Метиловый эфир трипропиленгликоля Dow (через August Hedinger GmbH)
Arcol 1108 Трифункциональный простой эфир полиола Bayer Material Science AG, Леверкузен, Германия
Desmophen PU 21AP27 Простой эфир полиола на основе сахарозы Bayer Material Science AG, Леверкузен, Германия
Дисперсии силикатных золей в таблице 1 получали в соответствии со следующим общим описанием, с количествами и значениями для каждого отдельного примера в соответствии с таблицей 3 ниже. Соответствующие силикатные золи смешивали с полиолами в соответствии со спецификациями. В некоторых примерах рН силикатных золей снижали при помощи катионного обмена до рН 2 до смешивания до указанного значения.
Смешивание продолжали в течение периода примерно в 1 минуту, после чего смесь подвергали испарению при пониженном давлении обычно в 20-30 мбар, при указанной температуре, до тех пор, пока больше воды не испарялось. Содержание воды составляло, как указано в таблицах 4а и 4b на основании общей массы упаренной смеси.
Вязкость таким образом упаренных смесей определяли в соответствии с ASTM D1200 с использованием чашечного вискозиметра Ford #5 на дату получения (таблица 3) и после выдерживания (таблица 5, которая также содержит определенные данные по исходной вязкости для некоторых образцов). В таблице 5 для некоторых образцов проводили два измерения вязкости после выдерживания. Даты, в которые осуществляли измерения вязкости, приведены в формате год-месяц-день. В таблицах 3 и 5 вязкость измеряли в секундах с использованием испытания с чашечным вискозиметром Ford #5, если не указано иначе. Для некоторых образцов вязкость приведена в мПа.с, как измерено при помощи вискозиметра Brookfield.
Таблица 3
№ Растворитель Растворитель (г) Силикатный золь Силикатный золь (г) SiO2, масс.%, рассчитано после испарения Вязкость (секунды), Ford Cup 5
1 ПЭГ 400 500 СС30, 80°С 500 21 210
2 ПЭГ 400 1000 СС30, 80°С 500 12-13 Очень вязкий, но текучий
3 ПЭГ 400 700 СС30, рН 2, 80°С 350 12-13 43
4 ПЭГ 400 700 СС30, 40°С 350 12-13 131
5 ПЭГ 400 700 30/360 350 13 (образовался гель до испарения) гель
6 ПЭГ 400 700 30/360, рН 2, 80°С 350 13 Гель
7 ПЭГ 400 700 СС30, рН2, 80°С 350 12-13 55
8 Глицерин 712 СС30, рН2, 80°С 356 12-13 66
9 Глицерин 700 СС30, 80°С 350 12-13 73
10 Глицерин 650 СС30, 80°С 650 22 103
11 Глицерин 400 СС30, 80°С 650 31 201
12 Глицерин 200 СС30, 80°С 650 46 1200
13 Глицерин 400 30/360, рН 2, 80°С 650 32 235
14 Глицерин 200 30/360, рН 2, 80°С 650 48 Гель
15 Глицерин 200 30/360, рН 7, 80°С 650 45 Гель
16 Глицерин 400 30/360, рН 7, 80°С 650 32 557
17 Глицерин 400 820 DI, 80°C 975 32 433
18 Глицерин 200 820 DI, 80°C 975 47 гель
19 ПЭГ 400 500 СС30, 40°С 500 21 24
20 ПЭГ 200 200 СС30, рН 2, 40°С 650 28 12
21 ПЭГ 200 200 СС30, рН 2, 40°С 650 43 31
22 ПЭГ 200 200 СС30, 40°С 650 44 41
23 Arcoll 1108 400 СС30, рН 2, 40°С 650 28 126
24 ПЭГ 200 200 СС30, рН 2, 40°С 1300 53 1926
25 ПЭГ 200 400 СС30, рН 2, 40°С 1300 45 59
26 ПЭГ 200 400 СС30, рН 2, 60°С 1300 46 164
27 ПЭГ 200 400 СС30, рН 2, 80°С 1300 49* 365
28 ПЭГ 200 (100 г) + В (300 г) СС30, рН 2, 60°С 1300 37 22
29 Desmophen PU 21AP27 400 СС30, рН 2, 60°С 650   17
30 Desmophen PU 21AP27 600 СС30, рН 2, 80°С 650   448
31 Desmophen PU 21AP27 400** СС30, рН 2, 80°С 650   358
32 Глицерин 800 СС30, рН 2, 80°С 1300   245
33 Диэтиленгликоль 800 СС30, рН 2, 80°С 1300   428 мПа.с
34 Этиленгликоль 800 СС30, рН 2, 80°С 1300   61 мПа.с
35 Этиленгликоль 400 СС30, рН 2, 80°С 1300   181 мПа.с
36 Dowanol TPM 800 СС30, рН 2, 50°С 1300   Белая эмульсия 35 с /1200 мПа.с
37 Dowanol DPM 800 СС30, рН 2, 50°С 1300   Белая эмульсия, которая станет прозрачным раствором по прибавлении воды, вязкость: 25 с
38 Dowanol PM 800 СС30, рН 2, 50°С 1300   8 с/31 мПа.с
39 Дипропиленгликоль 400 СС30, рН 2, 50°С 650   27 с/503 мПа.с
40 Дипропиленгликоль 400 30/360 650   Гель после прибавления 200 г
41 Dowanol TPM 400 30/360 650   Гель после прибавления 200 г
42 Dowanol DPM 400 30/360 650   Гель после прибавления 200 г
43 Dowanol PM 400 30/360 650   Гель после прибавления 200 г
44 Дипропиленгликоль 400 820 DI, 50°С 975   101 с/ > 2000 мПа.с
45 ПЭГ 200 800 Bindzil CC301 1300   300 мПа.с
46 Этиленгликоль 400 Bindzil CC301 1300   790 мПа.с
СС30: 29% SiO2
30/360: 30% SiO2
*: часть диоксида кремния перешла в конденсат
Arcoll 1108 является смешивающимся с водой лишь частично
В: Desmophen PU 21AP27
**: прибавление 20 г этанола к полиолу перед смешиванием с силикатными золями
Таблица 4а
№ SiO2, масс.% по XRF Н2О, масс.% (по Карлу Фишеру) Вязкость, Ford Cup 5
25 41,2 5,0% 92 с (образец возрастом в 8 недель)
26 43,8 2,0% 228 с (образец возрастом 3 недели)
26а 41,2 5,0% 78 с
27 44,1 0,93% 453 с (образец возрастом 3 недели)
27а 41,2 5,0% 86 с
а: образец, разбавленный деионизованной водой (DI) и ПЭГ-200 с целью иметь то же самое содержание воды и диоксида кремния, что и № 25.
Таблица 4b
№ SiO2, масс.% по XRF Н2О, масс.% (по Карлу Фишеру)
28 34,8 28,0%
29 22,1 30,0%
30 25,5 8,4%
31 23,1 3,2%
32 29,5 1,2%
33 28,4 1,1%
34 28,8 1,3%
35 42,6 1,6%
Таблица 5
№ Дата приготовления образца Вязкость (с), Ford Cup 5 (выдержано), измеренная 2008-12-22, если не указано иначе
1 2008-04-11 912
2 2008-04-11 10
3 2008-04-11 100
4 2008-04-11 гель
7 2008-04-16 Очень вязкий, но текучий
8 2008-04-16 93
9 2008-04-16 95
10 2008-04-16 150
11 2008-04-17 282
12 2008-04-17 2556
13 2008-04-17 459
16 2008-04-17 гель
17 2008-04-18 885
19 2008-04-21 15
20 2008-05-16 12
21 2008-05-16 31
22 2008-05-16 41
23 2008-08-14 126
24 2008-08-15 3208
25 2008-08-15 59
26 2008-09-23 241
27 2008-09-23 428
28 2008-11-18 19
29 2008-11-18 16
30 2008-11-20 418
31 2008-11-20 Очень вязкий, но текучий
32 Вязк. после 78 дней 242 с
33 Вязк. после 78 дней 150 мПа.с
Как можно видеть в таблице 5, стабильность при хранении дисперсий в соответствии с изобретением является великолепной, в то время как сравнительные дисперсии 5-6 и 13-18 (включающие несиланизированные частицы диоксида кремния) либо становятся нестабильными и образуют гель, либо становятся гораздо более вязкими, чем дисперсии, основанные на силанизированных частицах диоксида кремния, полученных при сравнимых условиях, т.е. с одинаковыми или близкими количествами диоксида кремния, температурой смешивания, и т.д.
Теплостойкость
С целью оценить температурную устойчивость и иметь указание на то, является ли диоксид кремния полностью диспергированным в полиоле или реагирует с полиолом, так же, как и достаточную стабильность в полиоле для того, чтобы использовать ниже температур, имеющих значение для смол, например, алкидной полимеризации.
Примерно 50 г (объем примерно 30 мл) силикатного золя № 13 и № 33 автоклавировали в 50-мл автоклаве при 220°С в течение 5 часов.
После автоклавирования:
Несиланизированный силикатный золь № 13 являлся полностью полимеризованным в прочный твердый материал.
Силанизированный силикатный золь № 33, с другой стороны, имел низкую вязкость при высокой температуре и являлся жидким (хотя и вязким) при комнатной температуре.

Claims (16)

1. Способ получения дисперсии, включающий
а) смешивание водной дисперсии силанизированных частиц коллоидного диоксида кремния, имеющей массовое соотношение силана и диоксида кремния, варьирующееся от примерно 0,1 до примерно 1,5, с по меньшей мере одним органическим соединением, включающим по меньшей мере две гидроксильные группы, выбранным из этиленгликоля и полиолов, выбранных из полиэтиленгликоля, глицерина, трифункционального простого полиэфирного полиола, простого полиэфирного полиола на основе сахарозы или смесей таковых, где указанные силанизированные частицы коллоидного диоксида кремния являются, по существу, немодифицированными по отношению к однофункциональному спирту, для создания водной дисперсии силанизированных частиц коллоидного диоксида кремния и указанного по меньшей мере одного органического соединения, в котором смешивание осуществляют, по существу, в отсутствие какого-либо однофункционального спирта, где силан выбирают из трис(триметокси)силана, октилтриэтоксисилана, метилтриэтоксисилана, метилтриметоксисилана; бис-(3-[триэтоксисилил]пропил)полисульфида, бета-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриметоксисилана, гамма-метакрилоксипропилтриметоксисилана, гамма-метакрилоксипропилтриизопропоксисилана, гамма-метакрилоксипропилтриэтоксисилана, октилтриметоксисилана, этилтриметоксисилана, пропилтриэтоксисилана, фенилтриметоксисилана, циклогексилтриметоксисилана, циклогексилтриэтоксисилана, диметилдиметоксисилана, 3-хлорпропилтриэтоксисилана, 3-метакрилоксипропилтриметоксисилана, изобутилтриэтоксисилана, триметилэтоксисилана, фенилдиметилэтоксисилана;
силанов, содержащих эпоксигруппу (эпоксисилана), глицидокси- и/или глицидоксипропильную группу, таких как гамма-глицидоксипропилтриметоксисилан, гамма-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан, (3-глицидоксипропил)триэтоксисилан, (3-глицидоксипропил)гексилтриметоксисилан, бета-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриэтоксисилан;
силанов, содержащих винильную группу, выбранных из винилтриэтоксисилана, винилтриметоксисилана, винилтрис-(2-метоксиэтокси)силана, винилметилдиметоксисилана, винилтриизопропоксисилана; гексаметилдисилоксана, триметилсилилхлорида, винилтриэтоксисилана, гексаметилдисилазана и смесей таковых;
силанов с меркапто-функциональной группой, выбранных из 3-меркаптопропилтриметоксисилана, 3-меркаптопропилтриэтоксисилана, HS(CH2)3, Si(OCH3)3, меркаптосилана, имеющего по меньшей мере одну гидроалкоксисилильную группу и/или циклическую диалкоксисилильную группу, гамма-меркаптопропилтриметоксисилана, гамма-меркаптопропилтриэтоксисилана, гамма-меркаптопропилтриметоксисилана;
силанов с амидной функциональной группой, выбранной из (мет)акриламидных групп; с уреидной функциональной группой, аминной функциональной группой, сложноэфирной функциональной группой и/или изоцианатной функциональной группой, таких как трис[3-(триметоксисилил)пропил]изоцианурат,
при этом силановые соединения с уреидной функциональной группой имеют структуру B(4-n)-Si-(A-N(Н)-С(О)-NH2)n, где А представляет собой алкиленовую группу, содержащую от 1 до примерно 8 атомов углерода, В представляет собой гидроксильную или алкоксигруппу, содержащую от 1 до примерно 8 атомов углерода, и n представляет собой целое число от 1 до 3 при условии, что если n составляет 1 или 2, каждая из В может являться одной и той же или различной;
при этом силан с аминной функциональной группой выбирают из аминометилтриэтоксисилана, N-(β-аминоэтил)аминометилтриметоксисилана, аминометилметилдиэтоксисилана, N-(β-аминоэтил)метилтриэтоксисилана, γ-аминопропилтриэтоксисилана, γ-аминопропилметилдиэтоксисилана, γ-аминоизобутилтриметоксисилана, N-(β-аминоэтил)-γ-аминопропилтриметоксисилана и N-(β-аминоэтил)-γ-аминопропилметилдиметоксисилана;
b) удаление воды из образовавшейся водной дисперсии до тех пор, пока остаток воды в дисперсии не составит ниже примерно 10 мас.%.
2. Способ по п. 1, в котором силан выбирают из силанов, содержащих эпоксигруппу (эпоксисилана), глицидокси- и/или глицидоксипропильную группу.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором силан выбирают из силанов, содержащих эпоксигруппу.
4. Способ по п. 1, в котором силан выбирают из гамма-глицидоксипропилтриметоксисилана, гамма-глицидоксипропилметилдиэтоксисилана, (3-глицидоксипропил)триэтоксисилана, (3-глицидоксипропил)гексилтриметоксисилана и бета-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриэтоксисилана.
5. Способ по п. 1, в котором полиол имеет молекулярную массу от примерно 62 до примерно 400 г/моль.
6. Способ по п. 1, в котором массовое соотношение диоксида кремния и органического соединения варьируется от примерно 1:20 до примерно 4:1.
7. Стабильная дисперсия, получаемая способом по любому одному из пп. 1-6.
8. Стабильная дисперсия, включающая силанизированные частицы коллоидного диоксида, имеющая массовое соотношение силана и диоксида кремния, варьирующееся от примерно 0,1 до примерно 1,5, и по меньшей мере одно органическое соединение, содержащее по меньшей мере две гидроксильные группы, выбранное из этиленгликоля и полиолов, выбранных из полиэтиленгликоля, глицерина, трифункционального простого полиэфирного полиола, простого полиэфирного полиола на основе сахарозы или смесей таковых, где указанные силанизированные частицы коллоидного диоксида кремния являются, по существу, немодифицированными по отношению к однофункциональному спирту, каковая дисперсия является, по существу, свободной от какого-либо однофункционального спирта, где содержание воды в дисперсии составляет ниже примерно 10 мас.%; где силан выбирают из
трис(триметокси)силана, октилтриэтоксисилана, метилтриэтоксисилана, метилтриметоксисилана; бис-(3-[триэтоксисилил]пропил)полисульфида, бета-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриметоксисилана, гамма-метакрилоксипропилтриметоксисилана, гамма-метакрилоксипропилтриизопропоксисилана, гамма-метакрилоксипропил-триэтоксисилана, октилтриметоксисилана, этилтриметоксисилана, пропилтриэтоксисилана, фенилтриметоксисилана, циклогексилтриметоксисилана, циклогексилтриэтоксисилана, диметилдиметоксисилана, 3-хлорпропилтриэтоксисилана, 3-метакрилоксипропил-триметоксисилана, изобутилтриэтоксисилана, триметилэтоксисилана, фенилдиметилэтоксисилана;
силанов, содержащих эпоксигруппу (эпоксисилана), глицидокси- и/или глицидоксипропильную группу, таких как гамма-глицидоксипропилтриметоксисилан, гамма-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан, (3-глицидоксипропил)триэтоксисилан, (3-глицидоксипропил)гексилтриметоксисилан, бета-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриэтоксисилан;
силанов, содержащих винильную группу, выбранных из винилтриэтоксисилана, винилтриметоксисилана, винилтрис-(2-метоксиэтокси)силана, винилметилдиметоксисилана, винилтриизопропоксисилана; гексаметилдисилоксана, триметилсилилхлорида, винилтриэтоксисилана, гексаметилдисилазана и смесей таковых;
силанов с меркапто-функциональной группой, выбранных из 3-меркаптопропилтриметоксисилана, 3-меркаптопропилтриэтоксисилана, HS(CH2)3, Si(OCH3)3, меркаптосилана, имеющего по меньшей мере одну гидроалкоксисилильную группу и/или циклическую диалкоксисилильную группу, гамма-меркаптопропилтриметоксисилана, гамма-меркаптопропилтриэтоксисилана, гамма-меркаптопропилтриметоксисилана;
силанов с амидной функциональной группой, выбранной из (мет)акриламидных групп; с уреидной функциональной группой, аминной функциональной группой, сложноэфирной функциональной группой и/или изоцианатной функциональной группой, таких как трис[3-(триметоксисилил)пропил]изоцианурат,
при этом силановые соединения с уреидной функциональной группой имеют структуру B(4-n)-Si-(A-N(Н)-С(О)-NH2)n, где А представляет собой алкиленовую группу, содержащую от 1 до примерно 8 атомов углерода, В представляет собой гидроксильную или алкоксигруппу, содержащую от 1 до примерно 8 атомов углерода, и n представляет собой целое число от 1 до 3 при условии, что если n составляет 1 или 2, каждая из В может являться одной и той же или различной;
при этом силан с аминной функциональной группой выбирают из аминометилтриэтоксисилана, N-(β-аминоэтил)аминометилтриметоксисилана, аминометилметилдиэтоксисилана, N-(β-аминоэтил)метилтриэтоксисилана, γ-аминопропилтриэтоксисилана, γ-аминопропилметилдиэтоксисилана, γ-аминоизобутилтриметоксисилана, N-(β-аминоэтил)-γ-аминопропилтриметоксисилана и N-(β-аминоэтил)-γ-аминопропилметилдиметоксисилана.
9. Дисперсия по п. 8, в которой силан выбирают из силанов, содержащих эпоксигруппу (эпоксисилана), глицидокси- и/или глицидоксипропильную группу.
10. Дисперсия по п. 8 или 9, в которой силан выбирают из силанов, содержащих эпоксигруппу.
11. Дисперсия по п. 8, в которой силан выбирают из гамма-глицидоксипропилтриметоксисилана, гамма-глицидоксипропилметилдиэтоксисилана, (3-глицидоксипропил)триэтоксисилана, (3-глицидоксипропил)гексилтриметоксисилана и бета-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриэтоксисилана.
12. Дисперсия по п. 8, в которой содержание воды в дисперсии составляет менее 5 мас.%.
13. Дисперсия по п. 8, в которой массовое соотношение диоксида кремния и органического соединения варьируется от примерно 1:20 до примерно 4:1.
14. Дисперсия по п. 8, в которой указанный по меньшей мере один полиол имеет молекулярную массу от примерно 62 до примерно 400 г/моль.
15. Применение дисперсии по любому одному из пп. 7-14 для конденсационной полимеризации.
16. Применение дисперсии по любому одному из пп. 7-14 для композиций лака или покрытия.
RU2012123006/04A 2009-11-05 2010-11-01 Водная дисперсия диоксида кремния RU2576617C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09175128.9 2009-11-05
EP09175128 2009-11-05
US25869909P 2009-11-06 2009-11-06
US61/258,699 2009-11-06
PCT/EP2010/066551 WO2011054774A1 (en) 2009-11-05 2010-11-01 Aqueous silica dispersion

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012123006A RU2012123006A (ru) 2013-12-10
RU2576617C2 true RU2576617C2 (ru) 2016-03-10

Family

ID=41508804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012123006/04A RU2576617C2 (ru) 2009-11-05 2010-11-01 Водная дисперсия диоксида кремния

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9637639B2 (ru)
EP (1) EP2496340B1 (ru)
JP (1) JP5602866B2 (ru)
KR (1) KR101733042B1 (ru)
CN (1) CN102596381B (ru)
AU (1) AU2010314168B2 (ru)
CA (1) CA2777834C (ru)
PL (1) PL2496340T3 (ru)
RU (1) RU2576617C2 (ru)
WO (1) WO2011054774A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2823030C1 (ru) * 2019-11-28 2024-07-17 Инпекс Корпорейшн Наночастицы кремния для добычи неочищенной нефти с использованием двуокиси углерода и способ добычи неочищенной нефти

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2561278T3 (es) * 2010-09-10 2016-02-25 Basf Se Dispersiones de dióxido de silicio
US9249317B2 (en) 2011-03-25 2016-02-02 Akzo Nobel Chemical International B.V. Alkyd-based coating composition
US9650536B2 (en) 2012-07-06 2017-05-16 Akzo Nobel Coatings International B.V. Method for producing a nanocomposite dispersion comprising composite particles of inorganic nanoparticles and organic polymers
US8883917B1 (en) * 2012-09-10 2014-11-11 Nylon Corporation Of America, Inc. Nylon polymers having a low coefficient of friction and method for the manufacture thereof
US20140072815A1 (en) * 2012-09-12 2014-03-13 Ppg Industries Ohio, Inc. Curable film-forming compositions demonstrating burnish resistance and low gloss
CN105176179B (zh) * 2015-08-31 2019-01-18 福建富兰光学有限公司 改性硅溶胶及其制备方法和应用
JP7284765B2 (ja) 2018-03-21 2023-05-31 ヌーリオン ケミカルズ インターナショナル ベスローテン フェノーツハップ 日射反射特性を有するコーティング
US20220009785A1 (en) * 2018-11-29 2022-01-13 Evonik Operations Gmbh Aqueous silica dispersion with long shelf life for fire-resistant glass
EP3663365A1 (de) * 2018-12-07 2020-06-10 Evonik Operations GmbH Hydrophiles siliziumdioxid und silanol haltige wässrige dispersion und lackzubereitung
CN111040472B (zh) * 2019-11-12 2021-09-14 中国石油天然气集团公司 改性纳米二氧化硅及其改性方法、防腐涂料和涂层
US20230383083A1 (en) * 2020-10-01 2023-11-30 Cabot Corporation Flexible Polyurethane Foam and Formulation Thereof
KR102692760B1 (ko) * 2021-10-26 2024-08-07 피아이첨단소재 주식회사 폴리아믹산 조성물 및 이의 제조방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3699049A (en) * 1971-02-04 1972-10-17 Nalco Chemical Co Process for making silica organosols
EP1236765A1 (de) * 2001-02-28 2002-09-04 hanse chemie GmbH Siliciumdioxiddispersion
RU2282585C2 (ru) * 2002-10-14 2006-08-27 Акцо Нобель Н.В. Коллоидная дисперсия диоксида кремния
WO2006128793A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-07 Small Particle Technology Gbg Ab Dispersible silica particles

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2630410A (en) 1949-04-19 1953-03-03 Union Carbide & Carbon Corp Nongelling aqueous silica sols stabilized with boron compounds
US4269945A (en) 1980-01-24 1981-05-26 The Dow Chemical Company Reaction injection molded polyurethanes employing aliphatic amine chain extenders
JPS5864211A (ja) * 1981-10-14 1983-04-16 Asahi Glass Co Ltd 微粒状シリカおよびその製造方法
JPS58145614A (ja) * 1982-02-23 1983-08-30 Shokubai Kasei Kogyo Kk 有機溶剤に均質に分散可能な粉末状シリカとその製造法
JPS63182204A (ja) * 1987-01-22 1988-07-27 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd 無機酸化物微粒子の有機溶媒単分散体の製法
US4927749A (en) 1986-04-09 1990-05-22 Jeanette Simpson Reagent for cell separation
SE500387C2 (sv) 1989-11-09 1994-06-13 Eka Nobel Ab Silikasoler, förfarande för framställning av silikasoler samt användning av solerna i pappersframställning
US5935700A (en) * 1994-06-06 1999-08-10 Catalysts & Chemicals Industries Co., Ltd. Thermoplastic resin film containing composite oxide particles
DE19502578A1 (de) 1995-01-27 1996-08-01 Bayer Ag Neue Polyetherpolyole, Polyformulierung enthaltend diese Polyetherpolyole und deren Verwendnung zur Herstellung von harten Polyurethanschaumstoffen
US5928790A (en) 1996-04-23 1999-07-27 Mcgean-Rohco, Inc. Multilayer circuit boards and processes of making the same
AU2003229206A1 (en) * 2002-05-31 2003-12-19 Mcmaster University Polyol-modified silanes as precursors for silica
US7129277B2 (en) * 2002-12-31 2006-10-31 3M Innovative Properties Company Emulsions including surface-modified inorganic nanoparticles
US20100130642A1 (en) * 2005-02-10 2010-05-27 Wacker Chemie Ag Lacquers containing particles with protected isocyanate groups
JP2007063117A (ja) * 2005-08-02 2007-03-15 Nissan Chem Ind Ltd 有機溶媒分散シリカゾル及びその製造方法
JP5078620B2 (ja) * 2005-11-25 2012-11-21 日揮触媒化成株式会社 中空シリカ微粒子、それを含む透明被膜形成用組成物、および透明被膜付基材
WO2008145585A1 (de) 2007-05-25 2008-12-04 Basf Se Verfahren zur verteilung von silikaten in beschichtungsmassen
CN102217005A (zh) * 2008-09-11 2011-10-12 格雷斯股份有限两合公司 金属氧化物分散体

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3699049A (en) * 1971-02-04 1972-10-17 Nalco Chemical Co Process for making silica organosols
EP1236765A1 (de) * 2001-02-28 2002-09-04 hanse chemie GmbH Siliciumdioxiddispersion
RU2282585C2 (ru) * 2002-10-14 2006-08-27 Акцо Нобель Н.В. Коллоидная дисперсия диоксида кремния
WO2006128793A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-07 Small Particle Technology Gbg Ab Dispersible silica particles

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2823030C1 (ru) * 2019-11-28 2024-07-17 Инпекс Корпорейшн Наночастицы кремния для добычи неочищенной нефти с использованием двуокиси углерода и способ добычи неочищенной нефти

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120112389A (ko) 2012-10-11
CA2777834C (en) 2017-11-28
AU2010314168B2 (en) 2015-01-15
CA2777834A1 (en) 2011-05-12
PL2496340T3 (pl) 2020-06-29
US20120234206A1 (en) 2012-09-20
KR101733042B1 (ko) 2017-05-08
EP2496340A1 (en) 2012-09-12
AU2010314168A1 (en) 2012-05-17
RU2012123006A (ru) 2013-12-10
EP2496340B1 (en) 2020-01-08
WO2011054774A1 (en) 2011-05-12
US9637639B2 (en) 2017-05-02
CN102596381B (zh) 2015-08-12
JP5602866B2 (ja) 2014-10-08
CN102596381A (zh) 2012-07-18
JP2013510061A (ja) 2013-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2576617C2 (ru) Водная дисперсия диоксида кремния
KR101723246B1 (ko) 실리카를 함유하는 폴리올 분산액의 제조 방법 및 폴리우레탄 물질을 제조하기 위한 그 분산액의 용도
JP5606909B2 (ja) 高透過性を有する硬化性ケイ素含有組成物
US8247525B2 (en) Particles and composite particles, their uses and a novel process for producing them from alkoxysilyl-group-carrying alkoxylation products
US8901186B2 (en) Process for producing silica-comprising dispersions comprising polyetherols or polyether amines
ES2600559T3 (es) Poliisocianatos modificados con nanopartículas
WO2006128793A1 (en) Dispersible silica particles
JP2011511113A (ja) 液状の、フッ素含有および単一成分の組成物
JP6293480B2 (ja) シリル化ポリウレタン／ポリオルガノシロキサン混合物、ならびにそれを含有するシーラント組成物およびヒュームドシリカ組成物
US20120065341A1 (en) Silicon dioxide dispersions
JP2009235238A (ja) 水性塗料組成物、有機無機複合塗膜及び金属アルコキシド縮合物分散体及びその製造方法
JP2008266521A (ja) 湿気硬化型樹脂組成物
JP3796826B2 (ja) 水性樹脂分散体ないしは水性樹脂溶液の製造法
JP2008274242A (ja) 水性塗料組成物、有機無機複合塗膜、シラン縮合物分散体及びその製造方法
JP2006501128A (ja) 充填シリコーン組成物および硬化シリコーン生成物
JP3948072B2 (ja) 水性樹脂、その製造法ならびに其れを含有する水性硬化性樹脂組成物
KR20190105914A (ko) 상온경화형 실란 올리고머 코팅제
BR112012009573A2 (pt) método para produzir uma dispersão, dispersão estável, uso da dispersão, método para produzir um material polimérico e material polimérico
JP3829377B2 (ja) 水性樹脂組成物及びそれを含有する水性硬化性樹脂組成物
WO2024135214A1 (ja) エマルション組成物およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191102