TWI482739B - 水性經矽烷化之矽石分散液 - Google Patents

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Description

水性經矽烷化之矽石分散液
本發明係關於一種提供包含經矽烷化膠狀矽石顆粒之水性分散液之方法，其中該等矽烷基團係源自a)至少一種含環氧官能性之矽烷化合物；b)至少一種能改質膠狀矽石顆粒之不含環氧官能性之矽烷化合物，其係藉由以任意順序混合含有矽烷基團a)及b)前驅體之矽烷化合物及c)膠狀矽石顆粒，以形成經矽烷化膠狀矽石顆粒之分散液而獲得。本發明亦係關於該經矽烷化膠狀矽石分散液之用途。
膠狀矽石分散液先前尤其作為塗料材料以改良黏附性及提高各種材料之耐磨性及防水性。然而，此等組合物(尤其高濃縮膠狀矽石組合物)易凝膠化或沉澱，其會極大縮短儲存時間。
EP 1554221揭示一種提供經矽烷改質之矽石之分散液之方法。然而，此分散液之穩定性常無法提供充足之穩定性、硬度、及/或防水性。
期望針對先前技術的以上不足提供一種改良之經矽烷化之矽石溶膠分散液。亦期望提供一種易於儲存及運輸且不存在任何初始沉澱之尤其用於塗料應用之高濃縮膠狀矽石分散液。其進一步目的係提供一種可賦予塗漆調配物高防水性及/或硬度，尤其早期硬度之分散液。亦期望提供一種製造此分散液之便利且低價方法。
進一步目的係提供一種適用於不會使木材(例如橡樹)褪色之木材塗漆之分散液。本發明之又一目的係提供防水性經改良之木材塗漆調配物。
本發明係關於一種製造經矽烷化膠狀矽石顆粒之水性分散液之方法，其包含於水性介質中以任意順序混合a)至少一種含環氧官能性之矽烷化合物；b)至少一種能改質膠狀矽石顆粒之不含環氧官能性之矽烷化合物；及c)膠狀矽石顆粒，以形成一種含有源自a)及b)之矽烷基團之經矽烷化膠狀矽石顆粒之水性分散液。
根據一實施例，經矽烷化之膠狀矽石顆粒可賦予塗漆硬度及/或防水性。
根據一實施例，b)係選自具有醯胺基官能性、脲基官能性、胺基官能性、酯基官能性、巰基官能性、及/或異氰酸基官能性之矽烷，例如具有醯胺基官能性、脲基官能性、及/或胺基官能性(例如醯胺基及/或脲基官能性)之矽烷。
根據一實施例，b)對a)之重量比係介於約2至約0.1，例如約1.5至約0.2，或約1.1至約0.4之範圍內。
根據一實施例，a)與b)兩者對矽石之重量比係介於約0.01至約3，例如約0.01至約1.5，例如約0.05至約1，或約0.10至約0.5，或約0.2至約0.5，或約0.3至約0.5之範圍內。
根據一實施例，醯胺基官能性包含(甲基)丙烯醯胺基。根據一實施例，具有醯胺基官能性之矽烷包括(例如)通式(II)CH2 =CR5 -CO-NR6 -R7 -SiR8 m -(R9 )3-m 之含矽烷基團之甲基(丙烯醯胺)之烯系不飽和含矽烷單體，其中m=0至2，R5 係H或甲基，R6 係H或具有1至5個碳原子之烷基，R7 係具有1至5個碳原子之伸烷基或其中碳鏈係經O或N原子間斷之二價有機基團，R8 係具有1至5個碳原子之烷基，及R9 係具有1至40個碳原子之烷氧基且可經其他雜環取代。於其中出現兩或更多個R5 或R9 基團之單體中，此等基團可相同或不同。此類(甲基)丙烯醯胺-烷基矽烷之實例係3-(甲基)丙烯醯胺基-丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯胺基-丙基三乙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯胺基-丙基三(β-甲氧基乙氧基)矽烷、2-(甲基)丙烯醯胺基-2-甲基丙基三甲氧基矽烷、2-(甲基)丙烯醯胺基-2-甲基乙基三甲氧基矽烷、N-(2-(甲基)丙烯醯胺基-乙基)胺基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯胺基-丙基三乙醯氧基矽烷、2-(甲基)丙烯醯胺基-乙基三甲氧基矽烷、1-(甲基)丙烯醯胺基-甲基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯胺基-丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯胺基-丙基二甲基甲氧基矽烷、3-(N-甲基-(甲基)丙烯醯胺基)-丙基三甲氧基矽烷、3-((甲基)丙烯醯胺基-甲氧基)-3-羥基-丙基三甲氧基矽烷、3-((甲基)丙烯醯胺基-甲氧基)-丙基三甲氧基矽烷、N,N-二甲基-N-三甲氧基-矽烷基丙基-3-(甲基)丙烯醯胺基-丙基氯化銨及N,N-二甲基-N-三甲氧基矽烷基丙基-2-(甲基)丙烯醯胺基-2-甲基丙基氯化銨。
根據一實施例，具有脲基官能性之矽烷包括(例如)β-脲基乙基-三甲氧基矽烷、β-脲基乙基-三乙氧基矽烷、γ-脲基乙基三甲氧基矽烷、及/或γ-脲基丙基-三乙氧基矽烷。
根據一實施例，具有脲基官能性之矽烷可具有結構：B(4-n) -Si-(A-N(H)-C(O)-NH2 )n ，其中A係含有1至約8個碳原子之伸烷基，B係羥基或含有1至約8個碳原子之烷氧基，及n係自1至3之整數，若n係1或2，則各個B可相同或不同。
根據一實施例，具有環氧基官能性之矽烷包括(例如)縮水甘油氧基及/或縮水甘油氧基丙基，如γ-縮水甘油氧基丙基-三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、甲基二乙氧基矽烷γ-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、(3-縮水甘油氧基丙基)三甲氧基矽烷、(3-縮水甘油氧基丙基)己基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)-乙基三乙氧基矽烷。
根據一實施例，具有環氧基官能性之矽烷包括至少一縮水甘油氧基或縮水甘油氧基丙基，特定言之γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷及/或γ-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷。
根據一實施例，具有巰基官能性之矽烷包括3-巰基丙基三甲氧基矽烷、HS(CH2 )3 、Si(OCH3 )3 、具有至少一羥基烷氧基矽烷基及/或一環狀二烷氧基矽烷基之巰基矽烷、γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三乙氧基矽烷。
根據一實施例，具有胺基官能性之矽烷係選自胺基甲基三乙氧基矽烷、N-(β-胺基乙基)胺基甲基三甲氧基矽烷、胺甲基甲基二乙氧基矽烷、N-(β-胺基乙基)甲基三乙氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-胺基異丁基三甲氧基矽烷、N-(β-胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、及N-(β-胺基乙基)-γ-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷。以上可使用之矽烷官能化物之其他具體實例包括以引用方式併入本文之US 5,928,790中所述者。
根據一實施例，該等矽烷化合物可以任何次序與膠狀矽石顆粒混合。根據一實施例，至少一種具有環氧基官能性之矽烷化合物係與膠狀矽石顆粒混合，然後與至少一種矽烷化合物b)混合。
根據一實施例，矽石經由矽烷化合物b)(例如胺基官能性矽烷)改質後，具有環氧基官能性之矽烷化合物與膠狀矽石顆粒混合。
根據一實施例，矽烷化合物a)及b)係在pH低於12，例如低於11，低於10或低於9.5下與膠狀矽石顆粒混合。根據一實施例，矽烷化合物(例如具有胺基官能性之矽烷)之混合係於pH高於10，例如高於11下進行。
根據一實施例，矽烷化合物與膠狀矽石顆粒之混合可於約1至約13，如約6至約12，或約7.5至約11，或約9至約10.5之pH下進行。
矽烷與膠狀矽石顆粒之混合可於(例如)約20至約95，如約50至約75，或約60至約70℃之溫度下持續進行。例如，劇烈攪拌下於約60℃之溫度下及以控制速率，將矽烷緩慢地加入矽石顆粒中，該速率適宜係約0.01至約100，如約0.1至約10，約0.5至約5，或約1至約2矽烷分子/nm2 膠狀矽石表面積(膠狀矽石顆粒表面)/小時。矽烷之添加可連續進行任意合適時間，其取決於添加速率、待添加矽烷量、及所需矽烷化度。然而，矽烷之添加可持續長達約5小時，或長達約2小時，直至已加入合適量之矽烷化合物a)及b)。添加至膠狀矽石顆粒之a)及b)之量較佳係約0.1至約6，如約0.3至約3，或約1至約2矽烷分子/nm2 膠狀矽石顆粒表面積。當製備具有高達約80重量%矽石含量之高濃縮經矽烷化之矽石分散液時，矽烷至膠狀顆粒之持續添加尤為重要。然而，分散液中之矽石含量適宜係約20至約80，約25至約70，或約30至約60重量%。
根據一實施例，將矽烷化合物a)及b)中之至少一者(例如a))稀釋，例如由水稀釋以形成矽烷與水之預混合物，適宜以約1:8至約8:1，約3:1至約1:3，或約1.5:1至約1:1.5之重量比，然後使其與膠狀矽石顆粒混合。所得之矽烷-水溶液實質上係澄清且穩定的且易於與膠狀矽石顆粒混合。將矽烷持續地加入膠狀矽石顆粒中時，停止添加矽烷後，持續該混合約1秒至約30分鐘，例如約1至約10分鐘。
根據一實施例，分散液於製備兩個月後之黏度相對增加係低於約100%，如低於約50%，或低於約20%。根據一實施例，分散液於製備四個月後之黏度相對增加係低於約200%，如低於約100%，或低於約40%。
膠狀矽石顆粒(於本文中亦稱為矽石溶膠)係源自例如經沉澱之矽石、微矽石(矽石粉)、熱解矽石(經煅製之矽石)或具有充足純度之矽石凝膠、及其等混合物；其等可藉由WO 2004/035474中所述之方法矽烷化。一般而言，矽石溶膠亦可自水玻璃獲得，如US 5,368,833中所揭示。
根據本發明之膠狀矽石顆粒及矽石溶膠可經改質且可含有諸如胺、鋁及/或硼之其他元素，該等元素可存在於顆粒及/或連續相中。經硼改質之矽石溶膠描述於(例如)US 2,630,410中。經鋁改質之矽石顆粒適宜地具有約0.05至約3重量%，例如約0.1至約2重量%之Al2 O3 含量。製備經鋁改質之矽石溶膠之步驟進一步描述於(例如)IIer,K. Ralph之「The Chemistry of Silica」，407至409頁，John Wiley ＆ Sons(1979)及US 5,368,833中。
膠狀矽石顆粒適宜地具有介於約2至約150 nm，例如約3至約50 nm，約5至約40 nm，或約7至約22 nm範圍內之平均粒徑。適宜地，膠狀矽石顆粒具有約20至約1500，如約50至約900，約70至約600 m2 /g，或約130至約360 m2 /g之比表面積。
根據一實施例，膠狀矽石顆粒可具有窄粒徑分佈，即，粒徑之低相對標準偏差。
根據一實施例，粒徑分佈之相對標準偏差係粒徑分佈之標準偏差對平均粒徑之數值比。粒徑分佈之相對標準偏差係低於約60數值%，如低於約30數值%，或低於約15數值%。
膠狀矽石顆粒適宜於穩定陽離子如K+ 、Na+ 、Li+ 、NH4 + 、有機陽離子、第一、第二、第三及第四胺，或其等混合物存在下，適宜地分散於水性介質中，以形成水性矽石溶膠。然而，亦可以總分散介質體積之約1至約20，約1至約10，或約1至約5體積%之適宜量使用包含有機介質(例如，低碳數醇、丙酮或其等混合物)之分散液。根據一實施例，可使用不含任何其他有機介質之水性矽石溶膠。根據一實施例，膠狀矽石顆粒係帶負電荷。適宜地，於溶膠中之矽石含量係約20至約80，如約25至約70、及約30至約60重量%。矽石含量越高，所得之經矽烷化之膠狀矽石分散液濃度越大。矽石溶膠之pH適宜地係約1至約13，約3.5至12，約6至約12，或約7.5至約11。
根據一實施例，矽石溶膠具有約20至約100，如約30至約90、或約60至約90%之S值。
已發現具有於此等範圍內之S值之分散液可改良所得分散液之穩定性。S值可描述膠狀矽石顆粒之凝集程度，即，凝集物或微凝膠形成之程度。已根據IIer之J. Phys. Chem. 60(1956),955-957,R.K. ＆ Dalton,R.L.給出之方程測定並計算S值。
S值係視膠狀矽石顆粒之矽石含量、黏度、及密度而定。高S值表示低微凝膠含量。S值表示(例如)矽石溶膠之分散相中存在的SiO2 重量%之量。如US 5,368,833中進一步所述，可於製造期間控制微凝膠度。
於膠狀矽石顆粒表面，矽烷化合物可與矽醇基形成穩定的共價矽氧鍵(Si-O-Si)或藉由氫鍵與矽醇基鍵結。
根據一實施例，經矽烷化之膠狀矽石顆粒之水性分散液係與塗漆，諸如水性/基於水(或水可混溶)之塗漆，例如基於樹脂，諸如環氧、聚胺基甲酸酯、丙烯酸系、聚酯、醇酸樹脂之分散液或乳液混合，用於木材塗料、金屬塗料、塑膠塗料、紙塗料或玻璃及陶瓷或礦物基材之塗料。
一般而言，術語塗漆包含任意澄清或有色漆，其藉由溶劑蒸發亦及常見之製造堅硬、耐用面漆之固化製程乾燥，且具有自完全無光澤至高光澤度之任何光澤水平且可如所需地經進一步拋光。
根據一實施例，將有機黏結劑添加至經矽烷化之膠狀矽石顆粒之分散液中。術語「有機黏結劑」包括膠乳、水可溶樹脂及其等聚合物及混合物。水可溶樹脂及聚合物可為各種類型諸如，例如聚(乙烯醇)、經改質之聚(乙烯醇)、聚羧酸酯、聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、聚乙烯吡咯酮、聚丙烯胺、聚(丙烯酸)、聚胺醯胺、聚丙烯醯胺、聚吡咯、蛋白質(如酪蛋白、大豆蛋白質、合成蛋白質)、聚醣如纖維素衍生物，包括甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、甲基羥乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素或羧甲基纖維素、及澱粉或經改質澱粉、殼聚醣、聚醣樹膠諸如瓜耳樹膠、阿拉伯樹膠、黃原樹膠及乳香樹膠及其等混合物或雜化物。術語「膠乳」包括基於各類樹脂及/或聚合物之乳液的合成及/或天然膠乳，例如苯乙烯-丁二烯聚合物、丁二烯聚合物、聚異戊二烯聚合物、丁基聚合物、腈聚合物、乙烯基乙酸酯均聚物、丙烯系聚合物如乙烯系丙烯系共聚物或苯乙烯-丙烯系聚合物、聚胺基甲酸酯、環氧聚合物、纖維素聚合物、例如微纖維素、三聚氰胺樹脂、氯丁橡膠聚合物、基於苯酚之聚合物、聚醯胺聚合物、聚酯聚合物、聚醚聚合物、聚烯烴聚合物、聚乙烯丁縮醛聚合物、矽酮諸如矽酮橡膠及矽酮聚合物(例如，矽酮油)、脲甲醛聚合物、乙烯基聚合物或其等混合物或雜化物。
根據一實施例，以約0.01至約4，如約0.1至約2、或約0.2至約1、或約0.2至約0.5之矽石對塗漆之以乾重計之重量比將經矽烷化之膠狀矽石顆粒之分散液與塗漆，諸如水性塗漆，例如木材或環氧塗漆混合。同樣，經矽烷化之顆粒可與有機黏結劑以相同比例混合。根據一實施例，於中等溫度下，適宜約15至約35℃、或約20至約30℃，將經矽烷化之膠狀矽石顆粒與諸如有機黏結劑或塗漆之其他組分混合。根據一實施例，混合該等組分約10秒至約1小時，或約1分鐘至約10分鐘。
本發明進一步係關於可藉由本文所述之方法獲得之水性分散液。具體而言，本發明係關於一種包含經矽烷化之膠狀矽石顆粒之水性分散液，其中該等經矽烷化之膠狀矽石顆粒包含a)至少一種含環氧基官能性之矽烷化合物、及b)至少一種不含環氧基官能性之矽烷化合物中之矽烷基團。
根據一實施例，該等矽烷能改質膠狀矽石顆粒。該等矽烷基團可源自本文所揭示之任何矽烷化合物。
分散液之組分適宜地具有於本文方法部份所揭示之技術特點。
水性分散液可於各種基材上形成塗層膜。
根據一實施例，水性分散液進一步包含一種塗漆，例如水性塗漆。該水性分散液能賦予塗漆調配物經改良之硬度，尤其早期硬度、及/或防水性。
根據一實施例，分散液具有基於該分散液中之乾物質之約1至約80，如約10至約70、約20至約50重量%之矽石含量。除於穩定性方面更有效外，該分散液於施用於待塗覆之材料後，具有較短之乾燥時間。
因此用於乾燥之能量會極大減少。只要經矽烷化之膠狀矽石顆粒維持穩定分散而沒有任何實質凝集、沉澱及/或凝膠化，則以於分散液中之高矽石含量為較佳。就降低其運輸成本而言亦有利。
根據一實施例，分散液中a)與b)兩者對矽石之重量比係約0.01至約3，例如約0.01至約1.5，如約0.05至約1、或約0.1至約0.5、或約0.2至約0.5、或約0.3至約0.5。根據一實施例，b)對a)之重量比係介於約2至約0.1，例如約1.5至約0.2、或約1.1至約0.4之範圍內。
矽石之含量包含經改質之經矽烷化之矽石顆粒及亦可存在於所製得的分散液中之未經改質之矽石顆粒中之矽石。矽烷之總含量係基於所有游離分散之矽烷及所有經鍵結或結合之矽烷基團。
根據一實施例，分散液進一步含有有機黏結劑，如本文進一步論述之膠乳。包含有機黏結劑及經矽烷化之膠狀矽石顆粒之分散液之總固體含量適宜地係約15至約80，如約25至約65、或約30至約50重量%。矽石對有機黏結劑之以乾重計之重量比適宜地係於約0.01至約4，如約0.1至約2、或約0.2至約1之範圍內。
根據一實施例，經矽烷化之膠狀矽石顆粒及有機黏結劑係以離散顆粒存在於分散液中。
分散液之穩定性使其於任何用途中之處理及應用變得便利，係因其允許儲存且在使用前無需於現場立即製備。因此，可便利地直接使用已製成之分散液。就其不包含有害量之毒性組分而言，該分散液亦有益處。該水性分散液可含有水可混溶有機介質。例如，水可混溶之合適有機介質可以水與有機介質總體積之約1至約20之量，例如，約1至約10、或約1至約5體積%之量包含於該分散液中。
分散液除含有經矽烷化之膠狀矽石顆粒外，至少在某種程度上亦含有非經矽烷化之膠狀矽石顆粒，其取決於矽石顆粒尺寸、矽烷對矽石之重量比、矽烷化合物類型、反應條件等。適宜地，至少約40重量%之膠狀矽石顆粒係經矽烷化(經矽烷改質)，例如至少約65、或至少約90、或至少約99重量%。分散液除包含結合或鍵結至矽石顆粒表面之矽烷基團或矽烷衍生物形式之矽烷外，至少在某種程度上亦可含有游離分散未結合之矽烷化合物。適宜地，至少約40，例如至少約60、至少約75、至少約90、或至少約95重量%之矽烷化合物係結合或鍵結至矽石顆粒表面。
本發明進一步係關於包含如本文所述之經矽烷化之矽石膠狀顆粒之塗漆調配物。
本發明亦係關於經矽烷化之膠狀矽石分散液於塗料應用諸如塗漆調配物，例如木材塗漆或環氧塗漆中作為添加劑以賦予經改良之防水性、硬度，特定言之早期硬度、及穩定性之用途。此外，本發明之分散液可賦予經改良之黏附性及耐磨性。本發明之分散液亦可提供經改良之打磨性(拋光性)及流動性。此類分散液亦可提供上色系統(如漆)較佳之膜特性。
該分散液亦適用於塗覆及浸漬織布及非織布織物、磚形料、相紙、木材、金屬表面如鋼或鋁、塑料膜諸如(例如)聚酯、PET、聚烯烴、聚醯胺、聚碳酸酯、或聚苯乙烯；織品、皮革、紙張及類紙材料、陶瓷、石塊、膠結材料、瀝青、硬纖維、麥桿、玻璃、瓷料、各種不同類型之塑膠、用於(例如)抗靜電及耐油脂處理之玻璃纖維；作為非織物之黏結劑、黏合劑、黏著促進劑、層壓劑、密封劑、疏水劑，作為例如軟木粉或鋸屑、石棉、及橡膠廢料之黏結劑；作為紡織印刷及紙張工業中之助劑；作為聚合物之添加劑；作為例如玻璃纖維、及處理皮革之上漿劑。
如此般論述本發明，當瞭解其可以許多方式變化。此等變化不應被視為脫離本發明之主旨及範圍，且將為熟習本技術者瞭解之所有此等修改係應包括於專利申請範圍之範疇內。雖然下文之實例提供反應之更具體細節，但此處可揭示以下之一般原理。以下實例將進一步說明所述發明可如何實施而非限制其範圍。
除非另外說明，否則所有份數及百分比係指重量份數及百分比。
實例
以下使用之矽烷A至E係購自瑞士Momentive。
A：Silquest A-187(含縮水甘油氧基之環氧矽烷)
B：Silquest A-1524(含脲基之矽烷)
C：Silquest A-1100(含胺基之矽烷)
D：Silquest A-1130(含胺基之矽烷)
E：Silquest A-178(含丙烯醯胺基之矽烷)
矽烷之水解
室溫下，於適度攪拌下將矽烷化合物A至E添加至pH經調節之水中，60至120分鐘後獲得澄清溶液。
所使用之購自Eka Chemicals AB，Sweden之矽烷溶膠Bindzil 30/360顯示於下表2中：
經矽烷化之膠狀矽石分散液之製備
於充分攪拌下，將預水解之矽烷溶液A至E(參見表1)以600 g溶液/小時之速率逐滴加入矽石溶膠A1中。添加矽烷後，使攪拌持續約30分鐘。
該製程溫度係60至70℃。藉由將水與矽烷等量混合製備經水稀釋之矽烷化合物之預混合樣品(參見表4至6)。緩慢攪拌該等混合物直至獲得澄清溶液。除非另外說明，否則然後於適度攪拌下將矽烷稀釋液與矽石溶膠混合。約300 ppm之游離環氧矽烷未與矽石顆粒反應。
木材塗漆及環氧塗漆調配物1至6及7至11於1、7、14、及30天後分別進行Knig硬度測試。
木材塗漆調配物(編號1至6)：
於充分攪拌下，將20 g經矽烷改質之膠狀矽石添加至80 g 1-包基於水之塗漆中。
由於若pH超過8.5則橡木發生褪色，故木材塗料需中性pH之調配物。因此塗料調配物中需具有一種於中性pH下穩定且不會導致pH震盪之經矽烷改質之矽石溶膠。
環氧塗漆調配物(編號7至11)：
於充分攪拌下，將5 g經矽烷改質之矽石溶膠先添加至10 g 2-包環氧塗漆中且隨後添加10 g環氧硬化劑。
藉由膜塗抹器於玻璃板上澆注膜。濕膜厚度係200 μm並於1、7、14及30天後測定硬度(乾燥及室溫下儲存)。
根據標準ISO 1522(以前為ASTM D-4366)，藉由Knig擺式硬度測試器測定設備進行測試。
表11中之所有塗漆調配物在環氧塗漆中穩定2個月以上。
如表12中所記錄，如編號3至6之基於經雙矽烷化之膠狀矽石分散液之調配物顯示較對照樣品(編號1)及經單矽烷化之膠狀矽石分散液(編號2)之經改良之早期硬度。極為重要的在於硬度之發展係迅速的，原因在於使用者需要幾乎立即用於如已施用木材塗漆調配物之新製得地板上之傢具等安置處之應用。
可發現基於經雙矽烷化之膠狀矽石分散液之調配物9至11展現較對照樣品(編號7)及經單矽烷化之膠狀矽石分散液(編號8)之經改良之早期硬度。
防水性(24小時)測試
將10滴水置於具有澄清膠狀矽石膜之作為基材之長達24小時(20℃)之膜上。將一50 ml杯置於水滴上以防止蒸發。24小時後以等級1至5分析該等板。
該等級為
1：膜「溶解」
2：部份溶解
3：對膜有影響
4：對膜存在一定程度影響
5：無影響
木材塗漆調配物(編號1至6)：
自木材塗漆調配物，可觀察到經脲基或丙烯醯胺基官能化矽烷與環氧矽烷改質之經矽烷化之矽石顆粒得到較僅經環氧改質者更佳的防水性。
環氧塗漆調配物(7至11)：
對於任一樣品而言，防水性未受負面影響。

Claims (13)

  1. 一種製造具有自約3至約40nm之平均粒徑的經矽烷化之膠狀矽石顆粒之水性分散液之方法，其包含於水性介質中以任何次序混合a)至少一種含環氧官能性之矽烷化合物，b)至少一種選自含醯胺基官能性、脲基官能性及/或胺基官能性的能改質膠狀矽石顆粒之矽烷之矽烷化合物；及c)膠狀矽石顆粒，以形成含有源自a)及b)之矽烷化合物之經矽烷化之膠狀矽石顆粒之水性分散液，其中a)與b)兩者對矽石之重量比係自約0.01至約1.5。
  2. 如請求項1之方法，藉此該等經矽烷化之膠狀顆粒能賦予塗漆硬度及/或防水性。
  3. 如請求項1之方法，其中b)係選自包含醯胺基及/或脲基官能性之矽烷。
  4. 如請求項1之方法，其中b)對a)之重量比係自約2至約0.1。
  5. 如請求項1之方法，其中a)與b)兩者對矽石之重量比係自約0.05至約1。
  6. 如請求項1之方法，其中該水性分散液係與塗漆混合。
  7. 一種包含經矽烷化之膠狀矽石顆粒之水性分散液，其中該等經矽烷化之膠狀矽石顆粒具有自約3至約40nm之平均粒徑，且包含源自下列之矽烷基團：a)至少一種含環氧官能性之矽烷化合物，及b)至少一種選自含醯胺基官能性、脲基官能性及/或胺基官能性的矽烷之矽烷化合物，其中a)與b)兩者對矽石之重量比係自約0.01至約 1.5。
  8. 如請求項7之水性分散液，其中該等經矽烷化之膠狀矽石顆粒能賦予塗漆經改良之硬度及/或防水性。
  9. 如請求項7之水性分散液，其中b)係選自含醯胺基官能性及/或脲基官能性的矽烷。
  10. 如請求項7之水性分散液，其中b)對a)之重量比係在自約2至約0.1之範圍內。
  11. 如請求項7之水性分散液，其中a)與b)兩者對矽石之重量比係在自約0.05至約1之範圍內。
  12. 如請求項7之水性分散液，其中該分散液進一步包含塗漆。
  13. 一種以如請求項7之分散液用於塗料應用中之用途。
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