TWI419946B - 包含疏水化二氧化矽粒子之漆料調配物及分散液 - Google Patents

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Description

包含疏水化二氧化矽粒子之漆料調配物及分散液
本發明係關於水性分散液及漆料調配物，此二者均包含疏水化二氧化矽粒子。
與分散液之製備有關的重點為：
i.　在混合期間有效濕潤填料及顏料。此使得分散時間及分散能量之輸入減少；
ii.　經常需要非常低黏度之分散液；
iii.　乾燥後，必須獲致高光澤度；
iv.　即使在長期貯存、遠距離運輸及曝露在極端氣候下，該分散液中之固相的沉降傾向必須最小化；
v.　該分散液中不應有任何絮凝。此於製備可重現色調及使用現今慣用漆料混合機器時尤其重要；
vi.　該分散液必須與多種添加劑相容。
為符合該等要點，通常添加分散劑至該分散液中。已針對此目的提出大量水溶性分散劑。實例為以離子性結構為基底之分散劑，諸如多磷酸鹽，或兩親性結構，換言之具有經定義之疏水性及親水性嵌段，其係以非離子脂肪醇乙氧基化物或烷基酚乙氧基化物及/或其經陰離子改質之衍生物。
然而，迄今只習知一些包含疏水化二氧化矽粒子之高度填充、低黏度之安定分散液。由於高度填充之分散液可因而降低其運輸成本及由於混入高度填充漆料分散液時其不必再次以高水含量產物予以稀釋，故希望有高度填充之分散液。
DE-A-10316661揭示高度填充、低黏度之分散液，其包含5重量%至50重量%之疏水化二氧化矽粒子及通式為R1 CO2 (CH2 CH(Ph)O)a (Cn H2n-x R2 xO)b R3 之分散劑。然而，於使用時該分散液只形成適度永久性塗層。
EP-A-2107086揭示包含疏水化二氧化矽粒子、至少一種乙氧化醇之磷酸酯及具有鹼性效果的組成物的水性分散液。目前已出現包含該分散液的漆料調配物只在該分散液含有大量N-甲基吡咯啶酮才展現出良好結果的現象。然而，有鑑於其毒性，N-甲基吡咯啶酮係漆料調配物中不想要的成分。
因此，本發明之技術目的係提供只含有較小比例之N-甲基吡咯啶酮或完全無N-甲基吡咯啶酮，此外容許低黏度且具有高固體負載量之安定分散液。此外，該分散液應能迅速混入水性漆料調配物、展現良好貯存安定性及容許在漆料調配物中發展結構黏度。
本發明提供包含疏水化二氧化矽粒子之水性分散液，其包含
a.　10重量%至30重量%之疏水化二氧化矽粒子，
b.　50重量%至80重量%之水，
c.　5重量%至15重量%之至少一種通式為R1 O((CH2 )m O)n H之醇烷氧基化物，其中，R1 為具有10至25個碳原子的支鏈或非支鏈烷基或烯基，m為2或3，且n為10至50，
d.　0.5重量%至5重量%之至少一種分子量小於500，較佳係小於50-250的胺及/或胺基醇，
e.　0重量%至1重量%，較佳係小於0.5重量%，更佳為小於0.1重量%之N-甲基吡咯啶酮，
重量百分比之所有數值均係基於該分散液計。
本發明之分散液無漆料工業中所使用的彩色顏料及黏合劑。在一較佳具體實例中，疏水化二氧化矽粒子之分率以該分散液的固體分率計為至少90重量%，更佳為至少98重量%。尤佳者為分散液之固相完全由疏水化二氧化矽粒子所組成的具體實例。
疏水化意指二氧化矽粒子表面上的羥基與使該等粒子具有疏水性質的藥劑反應。本文中疏水程度的適用測量標準係由甲醇可濕性供應。
為測定甲醇可濕性，秤出0.2 g(±0.005 g)部分之疏水化二氧化矽粒子置入透明離心管。於各經秤重部分中添加8.0 ml之甲醇/水混合物，個別甲醇濃度為10體積%、20體積%、30體積%、40體積%、50體積%、60體積%、70體積%及80體積%。將該等密封之管搖晃30秒，然後以2500 min-1 離心5分鐘。讀出沉降物體積，轉換成百分比且針對甲醇含量(體積%)繪圖。該曲線的反曲點對應於甲醇之可濕性。甲醇之可濕性愈高，二氧化矽粒子的疏水性愈大。本發明內容中被視為「疏水化」之粒子係甲醇可濕性為至少20體積%的粒子。
已發現當甲醇可濕性為20體積%至80體積%時獲得特別良好的漆料性質。特佳者可為甲醇可濕性為30體積%至60體積%之粒子。
符合該條件之適用市售疏水化二氧化矽粒子的實例包括R972、R974、R104、R106、R805、R812、R812 S、R202、R8200及R9200，此等均得自Evonik Degussa(表1)。
該等疏水化二氧化矽粒子更佳可藉由疏水化熱解製備之二氧化矽粒子而獲得。熱解意指藉由火焰水解或火焰氧化所製備之粒子。熱解二氧化矽粒子係描述於例如Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry，第A23卷，第635頁，第5版。該等粒子通常呈聚集原粒子形式且在其表面具有能與疏水化劑反應的反應性中心。用於本發明分散液的疏水化二氧化矽粒子較佳具有50-300 m2 /g之BET表面積，更佳具有70-200 m2 /g之BET表面積，及最佳具有90-150 m2 /g之BET表面積。
尤其適用之疏水化二氧化矽粒子為藉由與有機矽烷、矽氮烷或環狀聚矽氧烷反應而獲得者。該反應產生表面上存在O-Si型化學鍵之矽烷化二氧化矽粒子。
尤其適用於疏水化之藥劑包括
有機矽烷(RO)3 Si(Cn H2n+1 )及(RO)3 Si(Cn H2n-1 )，其中R=烷基，諸如甲基、乙基、正丙基、異丙基、丁基，且n=1-20。
有機矽烷R'x (RO)y Si(Cn H2n+1 )及R'x (RO)y Si(Cn H2n-1 )，其中R及/或R'=烷基，諸如甲基、乙基、正丙基、異丙基、丁基、n=1-20；x+y=3；x=1.2；y=1.2。
鹵代有機矽烷X3 Si(Cn H2n+1 )及X3 Si(Cn H2n-1 )，其中X=Cl、Br；n=1-20。
鹵代有機矽烷X2 (R')Si(Cn H2n+1 )及X2 (R')Si(Cn H2n-1 )，其中X=Cl、Br；R'=烷基，諸如甲基、乙基、正丙基、異丙基、丁基；R'=環烷基；n=1-20。
鹵代有機矽烷X(R')2 Si(Cn H2n+1 )及X(R')2 Si(Cn H2n-1 )，其中X=Cl、Br；R'=烷基，諸如甲基、乙基、正丙基、異丙基、丁基；R'=環烷基；n=1-20。
有機矽烷(RO)3 Si(CH2 )m -R'，其中R=烷基，諸如甲基、乙基、丙基；m=0.1-20；R'=甲基。
有機矽烷(R")x (RO)y Si(CH2 )m -R'，其中R"=烷基、環烷基；x+y=3；x=1或2；y=1或2；m=0.1-20；R'=甲基。
鹵代有機矽烷X3 Si(CH2 )m -R'，其中X=Cl、Br；m=0.1-20；R'=甲基。鹵代有機矽烷RX2 Si(CH2 )m R'，其中X=Cl、Br；m=0.1-20；R'=甲基。
鹵代有機矽烷R2 XSi(CH2 )m R'，其中X=Cl、Br；m=0.1-20；R'=甲基。
矽氮烷R'R2 SiNHSiR2 R'其中R、R'=烷基、乙烯基、芳基。
環狀聚矽氧烷D3、D4、D5及其同系物，其中D3、D4及D5理解為具有3、4或5個O-Si(CH3 )2 型單元之環狀聚矽氧烷，例如八甲基環四矽氧烷=D4。
Y-O-[(R1 R2 SiO)m -(R3 R4 SiO)n ]u -Y型之聚矽氧烷或聚矽氧油，其中
R1 、R2 、R3 、R4 =彼此獨立為烷基，諸如Cn H2n+1 ，
n=1-20；芳基，諸如苯基及經取代苯基、(CH2 )n -NH2 、H
Y=CH3 、H、Cn H2n+1 ，n=2-20；Si(CH3 )3 、Si(CH3 )2 H、Si(CH3 )2 OH、Si(CH3 )2 (OCH3 )、Si(CH3 )2 (Cn H2n+1 )，n=2-20
m=0、1、2、3、...、100 000，
n=0、1、2、3、...、100 000，
u=0、1、2、3、...、100 000。
市售產物之實例為RHODORSILOILS 47 V 50、47 V 100、47 V 300、47 V 350、47 V 500、47 V 1000、Wacker Silicon Fluids AK 0,65、AK 10、AK 20、AK 35、AK 50、AK 100、AK 150、AK 200、AK 350、AK 500、AK 1000、AK 2000、AK 5000、AK 10000、AK 12500、AK 20000、AK 30000、AK 60000、AK 100000、AK 300000、AK 500000、AK 1000000或Dow Corning200流體。
作為表面改質劑，較佳可能使用下列物質：辛基三甲氧基矽烷、辛基三乙氧基矽烷、二甲基二氯矽烷、六甲基二矽氮烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、十六基三甲氧基矽烷、十六基三乙氧基矽烷及二甲基聚矽氧烷。尤佳係可能使用二甲基二氯矽烷。尤其適於本發明之分散液的疏水化二氧化矽粒子的市售粉末為例如R972，Evonik Degussa。
另外已發現若本發明分散液中之疏水化二氧化矽粒子的平均粒度d50 不超過300 nm則較為有利。尤佳係100-250 nm之範圍。
該分散液之液相係由單一相所組成。該液態分散液相包含水、至少一種醇烷氧基化物、至少一種胺及/或胺基醇及隨意的有機溶劑、N-甲基吡咯啶酮、聚乙二醇、聚丙二醇及從順丁烯二酸所衍生之共聚物。
50重量%至80重量%之水構成本發明分散液的主成分。較佳可為水含量為60重量%至75重量%之分散液。
在本發明一特定具體實例中，以疏水化二氧化矽粒子之分率計，通式為R1 O((CH2 )m O)n H之醇烷氧基化物的分率為5重量%至20重量%，較佳為8重量%至15重量%。
通式為R1 O((CH2 )m O)n H的一或多種化合物獲得最佳技術漆料結果，其中
R1 =CH3 (CH2 )x CH2 O，其中x=8-18，m=1-4且n=15-25。可明確提及：
CH3 (CH2 )10 CH2 O[(CH2 )2 O]18 H,
CH3 (CH2 )12 CH2 O[(CH2 )2 O]18 H,
CH3 (CH2 )14 CH2 O[(CH2 )2 O]18 H,
CH3 (CH2 )16 CH2 O[(CH2 )2 O]18 H,
CH3 (CH2 )10 CH2 O[(CH2 )2 O]20 H;
CH3 (CH2 )12 CH2 O[(CH2 )2 O]20 H,
CH3 (CH2 )14 CH2 O[(CH2 )2 O]20 H,
CH3 (CH2 )16 CH2 O[(CH2 )2 O]20 H,
CH3 (CH2 )10 CH2 O[(CH2 )2 O]23 H,
CH3 (CH2 )12 CH2 O[(CH2 )2 O]23 H,
CH3 (CH2 )14 CH2 O[(CH2 )2 O]23 H及
CH3 (CH2 )16 CH2 O[(CH2 )2 O]23 H。
本發明之分散液的液相另外包含胺及/或胺基醇。其分率以疏水化二氧化矽粒子之分率計較佳為3重量%至20重量%，較佳為5重量%至15重量%。
該分散液較佳可包含胺基醇。胺基醇一辭係指含有至少一個胺基及至少一個羥基之化合物。用於本發明之胺基醇的分子量較佳為50-500，更佳為100-250。適用之胺基醇為2-胺乙醇、1-胺乙醇、3-胺基-1-丙醇、2-胺基-1-丙醇、1-胺基-2-丙醇、2-胺基-2-甲基-1-丙醇、2-胺基-2-甲基-1,3-丙二醇、2-胺基-2-羥甲基-1,3-丙二醇、2-(2-胺乙氧基)乙醇、2-胺基-1-丁醇、4-胺基-1-丁醇、1-胺基-2-丁醇、1-胺基-3-丁醇、3-胺基-1-丁醇、2-胺基-1-環己醇、3-胺基-1-環己醇、4-胺基-1-環己醇、2-胺基-1-(羥甲基)環戊醇、2-胺基-1-己醇、6-胺基-1-己醇、2-胺基-3-甲基-1-丁醇、1-(胺甲基)環己醇、6-胺基-2-甲基-2-庚醇、2-胺基-3-甲基-1-戊醇、2-胺基-4-甲基-1-戊醇、2-胺基-1-戊醇、5-胺基-1-戊醇、1-胺基-2,3-丙二醇、2-胺基-1,3-丙二醇、2-胺基-1,3-丙二醇、2-((3-胺丙基)甲胺基)乙醇或其混合物。
此外，可能有(CH3 )2 NCHR1 CHR2 -O-[CHR3 -CHR4 -O]n H型之胺基醇，其中R1 、R2 、R3 及R4 各為H、CH3 或C2 H5 且n可為1-5，各例中可能使用相同或不同的R1 、R2 、R3 及R4 。舉例來說，1-(2-二甲胺基乙氧基)-2-丙醇、1-(1-二甲胺基-2-丙氧基)-2-丙醇、2-(1-二甲胺基-2-丙氧基)乙醇、2-(2-二甲胺基乙氧基)乙醇及2-[2-(2-二甲胺基乙氧基)乙基]乙醇可為本發明分散液的一部分。
以N,N-二烷基醇胺諸如N,N-二甲基乙醇胺及N,N-二甲基異丙醇胺獲得最佳之技術漆料結果。
本發明之分散液可另外包含0.1重量%至1.5重量%之至少一種聚乙二醇及/或聚丙二醇。較佳為平均分子量(質量平均)為100或更高，更佳為150-6000之聚丙二醇。
另外已發現若本發明之分散液另外包含以疏水化二氧化矽粒子之分率計為至少0.1至1重量%之至少一種通式I的共聚物則較有利
其中Z=
其中
M　為氫、一價或二價金屬陽離子、銨離子、有機胺基團，
a　為1，或若M為二價金屬陽離子，則a為0.5
X　係同樣為-OMa 或-O-(Cp H2p O)q -R1 ，其中
R1 　為H、具有1至20個碳原子之脂族烴基，具有5至8個碳原子之環脂族烴基，具有6至14個碳原子之隨意經取代的芳基，p=2-4，q=0-100，-NHR2 及/或-NR2 2 ，其中R2 =R1 或-CO-NH2
Y　為O、NR2
A1 　為伸乙基、伸丙基、伸異丙基、伸丁基，
m　為10-30，
n　為0-50，
k　為10-30，及
總和m+k在20-60之範圍中，較佳為20-40。
-(A1 O)n -可為所述環氧烷其中一者的同元聚合物，或聚合物分子中之單體的二或多者具有統計分布之嵌段共聚物或共聚物。單元[　]m 及[　]k 同樣可呈聚合物分子中之單體的二或多者具有統計分布之嵌段共聚物或共聚物的形式。
用作一價或二價金屬陽離子M者較佳為鈉、鉀、鈣及鎂離子。所使用之有機胺基較佳係從一級、二級或三級C1 至C20 烷胺、C1 至C20 醇胺、C5 至C8 環烷胺及C6 至C14 芳胺所衍生的經取代銨根。對應之胺的實例為呈質子化(銨)形式的甲胺、二甲胺、三甲胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、環己胺、二環己胺、苯胺、二苯胺。
X可表示-OMa 或-O-(Cp H2p O)q -R1 其中R1 =H、具有1至20個C原子的烴基、具有5至8個C原子之環脂族烴基、6至14個C原子之芳基，其可隨意地另外經取代。p可為2至4，q=0至100，且在一較佳具體實例中，p=2或3，因此從聚環氧乙烷或聚環氧丙烷衍生。或者，X亦可為-NHR2 及/或-NR2 2 ，其中R2 =R1 或-CO-NH2 ，對應於對應不飽和羧酸之單取代或二取代之一醯胺。
Y可為O(酸酐)或NR2 (醯亞胺)。
較佳可能使用通式Ia或Ib之共聚物，其中A1 為伸乙基，m為10至30，n為5至20，k為10至30，且其中總和m+k在20至40之範圍中。
較佳亦可能使用通式Ia或Ib之化合物，其中R為隨意地含有多重鍵及隨意地含有羥基且具有8至18個C原子之隨意地分支烷基，A為伸乙基，M=H或鹼金屬，a為1至30且b為1或2。
已出現特別適用於技術漆料應用者為包含至少一種通式R1 O((CH2 )m O)n H之醇烷氧基化物、至少一種平均分子量為100至6000之聚丙二醇及至少一種通式I之共聚物的分散液。該情況中之醇烷氧基化物/聚丙二醇/共聚物重量比較佳為50-70/15-30/10-20，且加總至100。
本發明之分散液可另外包含至多10重量%之至少一種有機溶劑，但N-甲基吡咯啶酮除外。該溶劑較佳係選自由脂族、環脂族及芳族烴、醇、二醇、二醇醚、酮、酯及醚所組成之群組。可明確提及正己烷、正庚烷、環己烷、甲苯、二甲苯、乙苯、異丙苯、苯乙烯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、異丁醇、2-乙基己醇、環己醇、二丙酮醇、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、二異丁基酮、環己酮、異亞丙基丙酮、異佛酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁基醚、異乙酸丁酯、甲基乙二醇乙酸酯、丁基乙二醇乙酸酯、乙酸乙基二甘醇酯、乙酸丁基二甘醇酯、乙酸甲氧基丙酯、乙酸乙氧基丙酯、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、二乙醚、甲基丁基醚、四氫呋喃、二烷、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、1-異丙氧基-2-丙醇、1-異丁氧基-2-丙醇、乙基乙二醇、乙基丙二醇、丁基乙二醇、乙基二甘醇、丁基二甘醇、甲基二丙二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、2,4-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2,5-己二醇、2,4-庚二醇、2-乙基-1,3-己二醇、二乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、己二醇、辛二醇及三乙二醇。尤佳者可為二乙二醇、二丙二醇及三丙二醇。
最後，可將消泡劑及防腐劑加至本發明之分散液。其於該分散液中之分率通常少於1重量%。
製備本發明分散液之適用分散設備為能以水相充分濕潤該疏水性粉末的任何設備。在漆料產業中，針對此目的常使用溶解器，其較簡單構造容許低度維護、容易清潔之製造體系。然而，視待製造之水性分散液的所需黏度或者填充度而定，充分分散或後研磨是必要的。後研磨可在例如攪動之球磨機中進行。然而，在許多情況下，使用轉子/定子機器之充分剪切即已足夠。濕潤及分散能量的可用組合之一係由Ystral公司之轉子/定子機器提供，該轉子/定子機器使得粉末在吸力下被吸入且在已關閉該粉末吸入孔之後藉由劇烈剪切作用分散。
尤其是使用轉子/定子機器(其中空氣可在吸力下被吸入因此可能發泡)時，已證實只包括一部分所需之水及初始進料中的添加劑並混合一部分疏水化二氧化矽較為有利。高於特定量之疏水化二氧化矽(以待混合之疏水化二氧化矽整體計為約25重量%至30重量%)，則必須確定其消泡作用。只有在添加全部數量之粉末之後，最後添加剩餘之水分率。以此種方式，開始將粉末添加於製備容器時維持充分體積以供初始發泡。
本發明另外提供包含該分散液之漆料調配物。
本文中適用之黏合劑可為漆料及塗覆技術中慣用的樹脂，如同例如"Lackharze,Chemie,Eigenschaften und Anwendungen[Paint resins,Chemistry,Properties and Applications]"(D. Stoye、W. Freitag、Hanser Verlag編，Munich，Vienna 1996)所述。
待提及之實例包括具有或不具其他官能基(甲基)丙烯酸及其酯與其他烯烴不飽和化合物(諸如例如苯乙烯、聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚胺基甲酸酯多元醇及環氧樹脂)之聚合物及共聚物，亦描述該等聚合物之任何所希望混合物，以及藉由聚合物所製備的經脂肪酸改質之醇酸樹脂。
作為聚合物組分，另外可能使用帶有羥基之有機化合物，例如聚丙烯酸酯、聚酯、聚己內酯、聚醚、聚碳酸酯及聚胺基甲酸酯多元醇，及羥基官能環氧樹脂，亦可使用該等聚合物之任何所希望混合物。尤其是，使用水性以溶劑為媒介或無溶劑聚丙烯酸酯多元醇及聚酯多元醇以及其任何所希望混合物。
聚丙烯酸酯多元醇係具有包括羥基之基團的單體與其他烯烴不飽和單體(諸如例如(甲基)丙烯酸之酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基酯、順丁烯二酸及反丁烯二酸之一烷基酯及二烷基酯、α-烯烴及其他不飽和寡聚物及聚合物的共聚物。
本發明之製劑可另外包含彩色顏料及/或惰性填料。
彩色顏料可為有機或無機性質。實例包括硫酸鋇、氧化鉛、氧化鐵、酞青素錯合物、二氧化鈦、氧化鋅及硫化鋅。
本發明之製劑可另外包含惰性填料。惰性填料為熟悉本技術之人士習知之填料，其不影響或實質上不影響該製劑之流變性質。實例包括碳酸鈣、矽藻土、雲母、高嶺土、白堊、石英及滑石。
以該製劑的整體固體分率計，彩色顏料及/或惰性填料典型存在分率總計為10重量%至70重量%，較佳為30重量%至50重量%。
該製劑的整體固體分率由疏水化二氧化矽粒子、黏合劑及隨意的彩色顏料及惰性填料組成，以該製劑計較佳為40重量%至60重量%。
本發明另外提出分散液的用途，其係用作汽車工業中之水基底-面漆的添加物，用作罐頭塗覆及線圈塗覆程序之塗料成分，及用作水基UV可固化調配物中的添加劑。
 實施例
分散液1-4係先使用溶解器混合該分散液的液態組分而製備。然後在攪拌下添加972(Evonik Degussa)，利用溶解器在4000 rpm下先進行初步分散5分鐘期間，然後利用Ultra-Turrax在7000 rpm下分散30分鐘期間。之後，使用額外水將972之含量設定為20重量%。
該等分散液之組成及其物理化學性質係示於表2。分散液1代表發明分散液。
雖然發明分散液1之固體含量高，但在其製備後於室溫下24小時仍具有低黏度。即使在40℃貯存超過4週，黏度只有不顯著的提高。在分散液2及3之情況下，由於製劑變成糊狀，高度填充分散液之製備失敗。分散液4同樣不適於漆料調配物，此係因為在40℃之貯存測試中，只在四週之後其便展現出黏度急遽增加。在該等條件下，發明分散液展現出黏度之可忽視增加。
面漆中之分散液測試
在SL 5珠磨機中預混合及分散該研磨底質(表3)20分鐘(1 mm玻璃珠，3000 rpm，至細度計值<10 μm)。使用槳式攪拌器預混合該樹脂混合物(表4)。使用溶解器預混合該樹脂混合物及該分散之研磨底質。在攪拌下添加該分散液及剩餘的水(表5)。然後於DMEA(於水中10%)將pH調整至約8.6。
面漆之黏度的測量係在23℃貯存4週後進行。產率測試在500 s-1 之剪切速率下120秒及在0.5 s-1 之剪切速率下300秒來進行。產率曲線意在顯示黏度的變化速度，其係使用流量曲線測定，當該剪切速率迅速改變時重建立。在理想結構黏度的情況下，黏度必須在剪切速率下降時立刻上升，且必須展現出恆定值。希望稍微延遲黏度建立，此係因為其有助於獲得漆料/清漆之較佳流出。
於23℃貯存4週後測定該面漆之沉降表現。測量沉降物之高度，且計算沉降物與上澄液相之間的百分比。
產率曲線揭露出，在以具有1重量%之R 972的分散液為底質之製劑的情況下，再次迅速發生黏度提高。
表1：適於製備本發明分散液之二氧化矽粉末
表2：分散液之組成及其物理化學性質
表3：碾磨底質組成物
表4：樹脂組成物之組成
表5：面漆(PS)

Claims (15)

  1. 一種包含疏水化二氧化矽粒子之水性分散液，其特徵在於其包含a.　50重量%至80重量%之水，b.　10重量%至30重量%之疏水化二氧化矽粒子，c.　5重量%至15重量%之至少一種通式為R1 O((CH2 )m O)n H之醇烷氧基化物，其中R1 為具有10至25個碳原子的支鏈或非支鏈烷基或烯基，m為2或3，且n為10至50，d.　0.5重量%至5重量%之至少一種分子量小於500的胺及/或胺基醇，及e.　0重量%至1重量%之N-甲基吡咯啶酮，重量百分比之所有數值均係基於該分散液計。
  2. 如申請專利範圍第1項之分散液，其中該疏水化二氧化矽粒子之甲醇可濕潤性為30體積%至60體積%。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之分散液，其中該疏水化二氧化矽粒子為矽烷化二氧化矽粒子。
  4. 如申請專利範圍第1項之分散液，其中該疏水化二氧化矽粒子來自熱解來源。
  5. 如申請專利範圍第1項之分散液，其中該等疏水化二氧化矽粒子在該分散液中之平均粒度d50 不超過300 nm，較佳為100至250 nm。
  6. 如申請專利範圍第1項之分散液，其中以疏水化二氧化矽粒子之分率計，該通式為R1 O((CH2 )m O)n H之醇烷氧基化物的分率為5重量%至20重量%，較佳為8重量%至15重量%。
  7. 如申請專利範圍第1項之分散液，其中在該醇烷氧基化物之通式R1 O((CH2 )m O)n H中，R1 為CH3 (CH2 )x CH2 O，其中x=8-18，m=1-4，且n=15-25。
  8. 如申請專利範圍第1項之分散液，其中以疏水化二氧化矽粒子之分率計，該胺及/或胺基醇的分率為3重量%至20重量%。
  9. 如申請專利範圍第1項之分散液，其包含胺基醇。
  10. 如申請專利範圍第1項之分散液，其包含0.1至1.5重量%之至少一種聚乙二醇及/或聚丙二醇。
  11. 如申請專利範圍第10項之分散液，其另外包含以疏水化二氧化矽粒子之分率計為0.1至1重量%之至少一種以下通式I之共聚物 其中Z= 其中M　為氫、一價或二價金屬陽離子、銨離子、有機胺基團，a　為1，或若M為二價金屬陽離子，則a為0.5X　係同樣為-OMa 或-O-(Cp H2p O)q -R4 ，其中R4 　為H、具有1至20個碳原子之脂族烴基，具有5至8個碳原子之環脂族烴基，具有6至14個碳原子之隨意經取代的芳基，p=2-4，q=0-100，-NHR2 及/或-NR2 2 ，其中R2 =R1 或-CO-NH2 Y　為O、NR2 A1 　為伸乙基、伸丙基、伸異丙基、伸丁基，m　為10-30，n　為0-50，k　為10-30，及總和m+k在20-60之範圍中。
  12. 如申請專利範圍第11項之分散液，其包含至少一種通式為R1 O((CH2 )m O)n H之醇烷氧基化物，至少一種平均分子量為400至6000之聚丙二醇，及至少一種通式I之共聚物，該醇烷氧基化物/聚丙二醇/共聚物之重量比為50-70/15-30/10-20，且加總至100。
  13. 如申請專利範圍第1項之分散液，其含有至多達10重量%之至少一種有機溶劑，但N-甲基吡咯啶酮除外。
  14. 一種漆料調配物，其包含如申請專利範圍第1至13項之分散液。
  15. 一種如申請專利範圍第1至13項之分散液的用途，其係用作汽車工業中之水基底-面漆的添加物，用作罐頭塗覆及線圈塗覆程序之塗料成分，用作水基UV可固化調配物中的添加劑。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150127658A (ko) 2013-03-07 2015-11-17 스위치 머티리얼즈 인코퍼레이티드 적층 장치에 대한 시일 및 밀봉 시스템
WO2015089663A1 (en) 2013-12-19 2015-06-25 Switch Materials Inc. Switchable objects and methods of manufacture
EP3122934B1 (en) * 2014-03-28 2018-06-06 Buckman Laboratories International, Inc Defoamer compositions and methods of using the same
EP3467052B1 (de) 2017-10-06 2022-04-13 Evonik Operations GmbH Wässrige dispersion enthaltend siliziumdioxid und trimethyl 1,6-hexamethylendiamin
JP7129255B2 (ja) * 2018-07-18 2022-09-01 日本ペイント株式会社 超撥水性塗料組成物
EP3663365A1 (de) 2018-12-07 2020-06-10 Evonik Operations GmbH Hydrophiles siliziumdioxid und silanol haltige wässrige dispersion und lackzubereitung
KR102184427B1 (ko) * 2018-12-27 2020-11-30 주식회사 케이씨텍 소수성이 개선된 분산액 조성물, 분산액 조성물의 소수성 평가 방법 및 경화성 조성물

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070145327A1 (en) * 2003-04-11 2007-06-28 Degussa Ag Aqueous dispersion of hydrophobized silicon dioxide powder comprising a dispersing agent

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3887083B2 (ja) * 1997-09-26 2007-02-28 株式会社資生堂 棒状メソポーラス粉体及びその製造方法
JP3774776B2 (ja) * 1998-01-30 2006-05-17 ぺんてる株式会社 筆記具用水性顔料インキ
JP4429446B2 (ja) * 2000-01-11 2010-03-10 竹本油脂株式会社 微粒子用水系分散剤
JP4631119B2 (ja) * 2000-01-28 2011-02-16 Ｊｓｒ株式会社 疎水化コロイダルシリカの製造方法
GB0127325D0 (en) * 2001-11-14 2002-01-02 Acma Metal oxide composition
DE10225125A1 (de) * 2002-06-06 2003-12-18 Goldschmidt Ag Th Wässerige Dispersion enthaltend pyrogen hergestellte Metalloxidpartikel und Dispergierhilfsmittel
JP2004351815A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Fuji Photo Film Co Ltd シリカ分散液の製造方法及びインク吸収層塗液の製造方法
JP4956917B2 (ja) * 2005-03-22 2012-06-20 Ｄｉｃ株式会社 水性顔料分散体および水性顔料記録液
EP2107086B1 (de) * 2008-04-02 2012-05-02 Evonik Degussa GmbH Dispersion enthaltend hydrophobierte Siliciumdioxidpartikel
JP2010065130A (ja) * 2008-09-10 2010-03-25 Fujifilm Corp 顔料分散体の製造方法、ならびにインクジェット記録用水性インクおよびその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070145327A1 (en) * 2003-04-11 2007-06-28 Degussa Ag Aqueous dispersion of hydrophobized silicon dioxide powder comprising a dispersing agent

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