TWI787363B - 包含二氧化矽及三甲基－１，６－己二胺之水性分散液 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種水性分散液，其包含二氧化矽及2,2,4-三甲基-1,6-己二胺及/或2,4,4-三甲基-1,6-己二胺，及產生此分散液之方法及其於漆製備之用途。

Description

包含二氧化矽及三甲基－１，６－己二胺之水性分散液
本發明係關於一種水性分散液，其包含二氧化矽及三甲基-1,6-己二胺，及其之製備方法及其於漆製備之用途。
二氧化矽通常用於調整液體系統中的流變性質。因此，例如，二氧化矽粒子可被用於以溶劑為基底之塗料及漆，以防止在垂直表面上固化之前使其流動或者在此種漆中抑制顏料的沉降。這種流變效應係基於矽醇基團與相鄰矽石粒子之間的氫鍵的形成。親水性矽石在非極性液體中具有最大的增稠和觸變效應，即具有少量既有氫鍵的液體。液體介質的既有氫鍵可以破壞矽石的矽醇基團之間氫鍵的形成，並降低增稠效應。在諸如許多環氧樹脂的中等極性系統中，增稠效應仍然很強。WO 2009/068379 A1揭示了親水性沉澱矽石，其在非極性和中等極性系統中表現出提高的增稠效應，例如UPE配方。然而，在諸如含有低分子量醇或水的系統的高極性系統中，親水性矽石通常對於增稠和產生觸變性是低效的。
在含水系統例如乳液和分散液中，當使用相對低濃度的二氧化矽作為增稠劑時，親水性矽石通常是低效的。然而，藉由使用特殊添加劑可以顯著提高矽石的增稠效應。
在水性分散液中可以將各式各樣的胺吸附在熱解二氧化矽的表面上係習知的(Archiv der Pharmazie，1987，第320卷，第1-15頁)。該效果係用於生產具有低黏度的高填充、胺穩定的水性分散液。因此，WO 2012/062559 A1揭示了這樣的水性分散液，其尤其含有疏水性的二氧化矽粒子和在相對高的固體含量下具有低黏度的胺醇。
WO 2016/095196揭示了包含膠體二氧化矽和各式各樣的胺的水性漆製備。在第23頁，參考表4，並注意到二胺如JEFFAMINE D203，異佛爾酮二胺(isophoronediamine, IPD)和N, N'-二乙基-1,3-丙二胺在水性分散液中與單胺相比帶來更大的增稠度(黏度增加)。此處對比實施例M的漆製備含有例如7.6重量%的SiO2 和0.4重量%的IPD(SiO2 /胺=53.9 mol/mol；SiO2 /水=0.04 mol/mol)。
本發明所解決的問題是與固體含量相對較低的已知系統相比，提供具有相對高黏度的含水系統。
藉由包含二氧化矽和2,2,4-三甲基-1,6-六亞甲基二胺和/或2,4,4-三甲基-1,6-六亞甲基二胺的水性分散液解決了該問題。
現已令人驚訝地發現，與其他結構上非常相似的二胺相比，上述胺在相對低含量的二氧化矽中表現出更高的水性分散液黏度。
根據本發明的分散液含有二氧化矽，較佳地為無定形形式。該二氧化矽可包含一種或多種通常已知類型的矽石，例如所謂的氣凝膠、幹凝膠、珍珠岩、沉澱矽石、氣相矽石。較佳的，該分散液根據本發明包含有選自熱解二氧化矽、沉澱的二氧化矽、藉由溶膠-凝膠法製備的二氧化矽及其混合物所組成之群的二氧化矽。
藉由沉澱(沉澱的矽石)製備的二氧化矽例如在水玻璃溶液(水溶性鈉矽石)與無機酸的反應中形成。此也可以在矽石鈉溶液中產生膠體二氧化矽(矽石溶膠)，其提供具有非常小的粒度和非常好的分散穩定性的分散液。特別是在半導體基質的研磨中，缺點是藉由鈉矽石起始材料引入的雜質的比例。
熱解二氧化矽，也稱為氣相矽石，是藉由火焰水解或火焰氧化製備的。這涉及氧化或水解可水解或可氧化的起始材料，通常在氫/氧火焰中。可用於熱解方法的起始材料包含有機和無機物質。特別適合該起始材料的是四氯化矽。由此獲得的親水性矽石是無定形的。氣相矽石通常呈聚集形式。“聚集的”應被理解為意指在發生期間最初形成的所謂的原始粒子在反應的進一步過程中彼此形成強鍵，以形成三維網路。原始粒子基本上沒有孔並且在其表面上具有游離羥基。熱解二氧化矽表現出非常高的純度和與膠體二氧化矽相當的一次粒徑。然而，這些原始粒子經歷聚集和黏聚以形成相對硬的粒子。已經證明聚集體和黏聚物的分散是困難的；該分散液係不太穩定並且傾向於沉積或凝膠化。
適用於製備本發明分散液的另一種二氧化矽源是藉由溶膠-凝膠法製備的二氧化矽，例如氣凝膠、幹凝膠或類似材料。用於SiO2 溶膠合成的起始材料通常是矽醇鹽(silicon alkoxides)。這些前驅物的水解和由此形成的活性物質之間的縮合是溶膠-凝膠過程中必不可或缺的基本反應。合適的矽源特別包含矽酸四烷基酯(tetraalkyl orthosilicates)，例如矽酸四甲酯(tetramethyl orthosilicate)或矽酸四乙酯(tetraethyl orthosilicate)。在超臨界條件下(甲醇，溫度 ＞ 239.4℃；壓力 ＞ 80.9 bar)除去在矽酸四烷基酯水解中形成的醇，並導致形成高度多孔的SiO2 氣凝膠。
與典型的沉澱矽石相比，熱解矽石在增加黏度方面更有效率，在低黏度樹脂中提供更好的懸浮穩定性並且導致更好的透明度。與熱解矽石相比，沉澱矽石的優點包含更快和不依賴於剪切的分散，更低的成本，更好的塗層或釉流動，更低的凝膠塗層孔隙率。因此，在許多情況下使用熱解矽石和沉澱矽石的混合物以獲得兩種矽石類型的優點。
然而，特佳地在根據本發明的分散液中使用一種或多種熱解矽石。
根據本發明的分散液可含有1重量%至50重量%，特佳地1重量%至30重量%的二氧化矽。在此，根據本發明的分散液中SiO2 與水的莫耳比較佳的為0.001至0.5，特佳地為0.005至0.2，非常特佳地為0.01至0.1。
存在於根據本發明的分散液中的二氧化矽較佳的是親水性的。
在本發明的內文中，術語“親水性的”涉及對極性介質具有相對高的親和力(諸如水)並具有相對低疏水性的粒子。這種疏水性通常可以藉由將適當的非極性基團施加到矽石表面來實現。矽石的疏水性程度可以藉由包含其甲醇潤濕性的參數來確定，例如在WO2011/076518 A1，第5-6頁中有更具體地描述。在純水中，疏水性矽石完全與水分離並漂浮在其表面上而不被溶劑潤濕。相反的，在純甲醇中，疏水性矽石分佈在整個溶劑體積中；完全潤濕。甲醇潤濕性的測量決定甲醇/水測試混合物中甲醇的最大含量，其中仍不發生矽石的潤濕，即在與測試混合物接觸後，100%使用的矽石與測試混合物分離。甲醇/水混合物中甲醇含量的重量%稱為甲醇潤濕性。甲醇潤濕性越高，矽石越疏水。甲醇潤濕性越低，疏水性越低，材料的親水性越高。
在根據本發明的分散液中所使用的二氧化矽的甲醇潤濕性小於20%，較佳地為0%至15%，特佳地為0%至10%，非常特佳地為0%至5%，基於甲醇/水混合物中甲醇的重量。
在根據本發明的分散液中所使用的二氧化矽可以具有1.2至5.4 OH/nm2 的羥基密度，較佳地為1.5至3.0 OH/nm2 ，特佳的為1.8至2.5 OH/nm2 。羥基密度可以藉由J. Mathias和G. Wannemacher在Journal of Colloid and Interface Science 125(1988)中公開的方法藉由與氫化鋁鋰反應來測定。如在上述出版物中所解釋的，藉由火焰水解製備的未處理的二氧化矽粉末的表面具有約1.8至2.5 OH/nm2 的羥基密度。例如，WO 2004/020334 A1揭示了如何獲得具有2.5至5.4 OH/nm2 的升高的羥基密度的矽石。羥基密度低於1.8 OH/nm2 可以藉由例如用合適的疏水劑部分疏水化游離矽醇基團來實現。疏水劑可以是含矽化合物，較佳地選自鹵代矽烷(halosilanes)、烷氧基矽烷(alkoxysilanes)、矽氮烷或矽氧烷。
這種含矽化合物特佳的為具有至少一個烷基且沸點低於200℃的液體化合物。它較佳地選自由CH3 SiCl3 、(CH3 )2 SiCl2 、(CH3 )3 SiCl、C2 H5 SiCl3 、(C2 H5 )2 SiCl2 、(C2 H5 )3 SiCl、C3 H8 SiCl3 、CH3 Si(OCH3 )3 、(CH3 )2 Si(OCH3 )2 、(CH3 )3 SiOCH3 、C2 H5 Si(OCH3 )3 、(C2 H5 )2 Si(OCH3 )2 、(C2 H5 )3 SiOCH3 、C8 H15 Si(OC2 H5 )3 、C8 H15 Si(OCH3 )3 、(H3 C)3 SiNHSi(CH3 )3 及彼之混合物所組成之群。特佳的是(H3 C)3 SiNHSi(CH3 )3 及(CH3 )2 SiCl2 。
本發明的分散液較佳地是鹼性的且具有大於8，較佳地為9至13，特佳地為10至12的pH。
根據本發明的分散液可包含0.01重量%至10重量%，特佳地是0.1重量%至7重量%，非常特佳地是0.5重量%至5重量%的2,2,4-三甲基-1,6-己二胺及/或2,4,4-三甲基-1,6-己二胺。
在本發明特佳的實施態樣中，根據本發明的分散液包含2,2,4-三甲基-1,6-己二胺及2,4,4-三甲基-1,6-己二胺兩者，其中2,2,4-三甲基-1,6-己二胺與2,4,4-三甲基-1,6-己二胺的莫耳比為0.5至1.5，特佳地是0.8至1.2，非常特佳地是0.9至1.1。特佳地是使用2,2,4-三甲基-1,6-己二胺及2,4,4-三甲基-1,6-己二胺的異構物混合物製備本發明的分散液，其實際上具有相同的約50重量%比例的兩種胺，且例如可以從Evonik Ressource Efficiency GmbH以名稱VESTAMIN® TMD獲得。
當根據本發明的分散液中二氧化矽與2,2,4-三甲基-1,6-己二胺及/或2,4,4-三甲基-1,6-己二胺的莫耳比證明是特別有利的，其為1至1000，特佳地為5至200，非常特佳地為10至100。
當根據本發明的分散液中的二氧化矽粒子具有不大於300 nm的數均粒徑d50 時，進一步被證明是有利的。特佳地為100至250 nm的範圍。數均粒徑可以根據ISO13320：2009藉由雷射繞射粒徑分析來決定。
可用的親水性熱解二氧化矽是親水性熱解二氧化矽，其具有BET表面積為20至500 m2 /g，較佳地為30至400 m2 /g。特佳地是使用具有BET表面積為200±25、300±30或380±30 m2 /g的親水性熱解二氧化矽。比表面積，也簡稱為BET表面積，係根據DIN 9277：2014藉由根據Brunauer-Emmett-Teller方法的氮吸附而測定。
在根據本發明的分散液中所使用的二氧化矽可具有至多400 g/L，較佳地為20至300 g/L，特佳地為30至200 g/L，非常特佳地為40至100 g/L的搗實密度(tamped density)。各種粉狀或粗粒粒狀材料的搗實密度可根據DIN ISO 787-11：1995“顏料及摻和劑的一般試驗方法-第11部分：搗實後的搗實體積和視密度(apparent density)的測定”來決定。這涉及在攪拌及搗實之後測量塊材的體密度。
根據本發明的分散液不僅可以含有水、二氧化矽及三甲基-1,6-己二胺，還可以含有其它組分，例如溶劑和各式各樣的添加劑。根據本發明的水性分散液中水的比例可以為50重量%至99重量%，特佳地為60重量%至90重量%。
除N-甲基吡咯烷酮外，根據本發明的分散液可含有至多10重量%的至少一種有機溶劑。該溶劑較佳地選自由脂族、脂環族及芳族烴、醇、二醇、二醇醚、酮、酯和醚。明確提及的可以是正己烷、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、異佛爾酮、乙酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸丁酯、丁醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異丁酯、乙酸甲氧乙酯(methyl glycol acetate)、乙酸丁氧乙酯(butyl glycol acetate)、乙酸乙基二甘醇酯(ethyl diglycol acetate)、乙酸丁基二甘醇酯(butyl diglycol acetate)、乙酸甲氧基丙酯(methoxypropyl acetate)、乙酸乙氧基丙酯(ethoxypropyl acetate)、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、乙醚、甲基第三丁基醚、四氫呋喃、二
Figure 107134924-A0304-12-01
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、乙二醇、丙二醇、丁二醇、乙基二甘醇、丁基二甘醇、甲基二丙二醇(methyl dipropylene glycol)、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、二伸乙甘醇、二丙烯甘醇、三伸丙二醇、己二醇、辛二醇及三伸甘醇。特佳地係使用二伸乙甘醇、二丙烯甘醇和三伸丙二醇。
根據本發明的分散液較佳地在很大程度上不含在漆工業中使用的有色顏料和黏合劑。在本發明的一個較佳的實施態樣中，二氧化矽的比例為分散液的固相含量的至少90重量%，特佳地至少98重量%。非常特佳地一個實施態樣，其中分散液的固相完全由二氧化矽所組成。
根據本發明的分散液可另外包含至多1重量%的N-甲基吡咯烷酮。
在本發明的一個具體實施態樣中，在每種情況下，基於二氧化矽的比例，5重量%至20重量%，較佳地8重量%至15重量%的通式R1 O((CH2 )m O)n H的醇烷氧基化物在根據本發明的分散液中使用。對於一種或多種通式R1 O((CH2 )m O)n H的化合物獲得最佳的塗漆結果，其中R1 =CH3 (CH2 )x CH2 O，其中x=8-18，m=1-4，n=15-25。明確提及可能是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所製成。
根據本發明的分散液可以進一步包含除三甲基-1,6-己二胺以外的胺及/或胺醇。其比例較佳地為3重量%至20重量%，特佳地為5重量%至15重量%，在每種情況下基於二氧化矽的比例。
術語胺醇應理解為意指包含至少一個胺基及至少一個羥基的化合物。用於本發明的胺醇的分子量較佳地為50至500 g/mol，特佳地為100至250 g/mol。合適的胺醇是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-胺基乙氧基)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)環戊烷、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)甲基胺基)乙醇或彼之混合物。
(CH3 )2 NCHR1 CHR2 -O-[CHR3 -CHR4 -O]n H的胺醇，其中R1 、R2 、R3 和R4 各自代表H、CH3 或C2 H5 及n可以是1-5，其中R1 、R2 、R3 和R4 可各自相同或不同，也可以是根據本發明的分散液的組分。實施例包含1-(2-二甲基胺基乙氧基)-2-丙醇、1-(1-二甲基胺基-2-丙氧基)-2-丙醇、2-(1-二甲基胺基-2-丙氧基)乙醇、2-(2-二甲基胺基乙氧基)乙醇和2-[2-(2-二甲基胺基乙氧基)乙氧基]乙醇。
較佳地係如N,N-二甲基乙醇胺和N,N-二甲基異丙醇胺的N,N-二烷基烷醇胺。
根據本發明的分散液可以進一步包含0.1重量%至1.5重量%的至少一種聚乙二醇及/或聚丙二醇。較佳的平均分子量(質量平均)為100 g/mol或更高，特佳地為150-6000 g/mol的聚丙二醇。
已證明有利的是，根據本發明的分散液進一步包含0.1重量%至1重量%，基於二氧化矽的比例，至少一種通式I的共聚物。
Figure 02_image003
其中 M 是氫、一價或二價金屬陽離子、銨離子、有機胺基， a 是1，或者在M是二價金屬陽離子的情況下，a=0.5， X 是同樣的-OMa 或-O-(Cp H2p O)q -R1 其中 R1 是H，具有1至20個碳原子的脂族烴基， 具有5至8個碳原子的脂環族烴基，任選地取代的烷基具有6至14個碳原子， p=2-4，q=0-100，-NHR²及/或-NR²2 其中R²=R1 或-CO-NH2 Y 是O、NR²， A1 是乙烯基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基， m 是10-30， n 是0-50， k 是10-30，其中m+k的總合是在20-60的範圍間，較佳地為20-40。 -(A1 O)n -可以是該所述之環氧烷烴之一的均聚物，或是在聚合物分子中具有兩個或更多個單體的隨機分佈的區段共聚物或共聚物。單元[ ]m 和[ ]k 同樣的可以是區段共聚物或共聚物的形式，其在聚合物分子中具有兩種或更多種單體的隨機分佈。
較佳地用作一價或二價金屬陽離子M是鈉、鉀、鈣及鎂離子。較佳地用作有機胺基團的是取代的銨基團，其衍生自一級、二級或三級C1 -至C20 -烷基胺，C1 -至C20 -烷醇胺，C5 -至C8 -環烷基胺及C6 -至C14 -芳胺。對應的胺的實施例是質子化(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可以表示-OMa 或-O-(Cp H2p O)q -R1 ，其中R1 =H，具有1至20個碳原子的脂族烴基，具有5至8個碳原子的脂環烴基，具有6至14個碳原子的芳基，其也可任選地被取代。p可以是2至4，q=0至100，其中在較佳的實施態樣中，p=2或3，因此衍生自聚氧化乙烯或聚氧化丙烯。或者，X也可代表-NHR²及/或-NR²2 ，其中R2 =R1 或-CO-NH2 ，其對應於相應之不飽和羧酸的單取代或雙取代單醯胺。
Y可以代表O(酸酐)或NR2 (醯亞胺)。
較佳地是使用通式Ia或Ib的共聚物，其中A1 是乙烯基，m是10雙30(10 bis 30)，n是5至20，k是10至30，並且其中m+k的總和在20到40。
也可較佳地使用通式Ia或Ib的化合物，其中R表示任選支化的、任選多鍵結的、任選含羥基的具有8至18個碳原子的烷基，A代表乙烯基，M=H或鹼金屬，a是1至30，b是1或2。
已證明特別適用於塗漆應用的分散液包含至少一種通式為R1 O((CH2 )m O)n H的醇烷氧基化物(alcohol alkoxylate)，至少一種平均分子量為100至6000 g/mol的聚丙二醇和至少一種通式I的共聚物。該醇烷氧基化物/聚丙二醇/共聚物的重量比較佳地為50-70/15-30/10-20，其中這些總和為100。
根據本發明的分散液最後還可以添加消泡劑和防腐劑。其在分散液中的比例通常低於1重量%。
本發明進一步提供包含根據本發明的分散液的漆之製備。
在此合適的黏合劑可以是漆和塗層技術中常用的樹脂，例如在“Lackharze, Chemie, Eigenschaften und Anwendungen, Editors D. Stoye, W. Freitag, Hanser Verlag, Munich, Vienna 1996”中舉例所述。
實施例尤其包含(甲基)丙烯酸及其酯的聚合物和共聚物，任選地帶有其它官能基，與其它不飽和化合物，例如苯乙烯、聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚氨酯多元醇及環氧樹脂、以及這些聚合物的任何所需混合物、以及藉由聚縮合反應產生的脂肪酸改質的醇酸樹脂。
也可用作聚合物組分的是帶有機羥基的化合物，例如聚丙烯酸酯、聚酯、聚己內酯、聚醚、聚碳酸酯和聚氨酯多元醇和羥基官能環氧樹脂，以及這些聚合物的任何所需混合物。特別使用的是含水或含溶劑或不含溶劑的聚丙烯酸酯和聚酯多元醇及其任何所需的混合物。
聚丙烯酸酯多元醇是含羥基單體與其它烯屬不飽和單體的共聚物，例如(甲基)丙烯酸、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基酯、馬來酸(maleic)和富馬酸(fumaric)單烷基酯和二烷基酯、α-烯烴和其它不飽和寡聚物和聚合物的酯。
根據本發明的漆製備進一步包含有色顏料及/或無活性填料。
該有色顏料本質上可以是有機的或無機的。實施例包含氧化鉛、鉛矽石、氧化鐵、酞菁複合物、二氧化鈦、氧化鋅、硫化鋅、釩酸鉍(bismuth vanadate)、尖晶石混合氧化物，例如鈦-鉻、鈦-鎳或錫-鋅尖晶石或混合氧化物、片狀金屬或干涉顏料和碳黑。
根據本發明的漆製備進一步可包含非活性填料。“非活性填料”應理解為指本發明技術領域具通常知識者已知的填料，其對製備的流變性質僅具有不顯著的影響(如果有的話)。實施例包含碳酸鈣、矽藻土、雲母、高嶺土、白堊、石英和滑石。
有色顏料及/或無活性填料通常以基於製劑的總固相含量總計為10重量%至70重量%，較佳地為30重量%至50%重量的比例存在。
由二氧化矽粒子、黏合劑及任選地有色顏料及非活性填料所組成的漆製備的總固相含量較佳地為10-80重量%，特別佳地為20-70重量%，非常特佳地為30至60重量%，基於漆製備的總質量。
本發明進一步提供了根據本發明的分散液作為汽車工業中的液壓填料的添加劑的用途，作為罐裝和卷材塗佈方法中的塗料組分以及作為以水為基底UV固化配方中的添加劑的用途。
本發明進一步提供了藉由攪拌包含二氧化矽、水及2,2,4-三甲基-1,6-己二胺及/或2,4,4-三甲基-1,6-己二胺的混合物來製備本發明分散液的方法。
例如，根據本發明的方法可以在分散設備中進行。適合作為這種用於生產根據本發明的分散液的分散設備的設備包含能夠使含水相強烈潤濕粉狀或粒狀二氧化矽的所有設備。為此目的，漆工業通常使用所謂的溶解器，其相對簡單的結構允許低維護及易清潔的生產模式。然而，取決於所需的黏度或要產生的水性分散液的填充水平，仍然需要強力分散或後研磨。後研磨可以在例如攪拌珠磨機中進行。然而，使用轉子/定子機器的密集剪切通常就足夠了。藉由Ystral的轉子/定子機器提供潤濕及分散設備的有利組合，其允許吸出粉末，並且在關閉粉末抽吸開口之後，藉由強力剪切分散。
本發明的方法較佳地在大於500 rpm(每分鐘轉數)，特佳地1000至10000 rpm，非常特佳地2000至8000 rpm的攪拌速度下進行。
特別是當使用轉子/定子機器時，其中可以吸入空氣而因此發生泡沫形成，已經證明有利的是首先僅加入一部分所需的水和添加劑並加入一部分二氧化矽。高於特定量的二氧化矽，約25-30重量%，基於所加入的二氧化矽的全部，其消泡效果是顯而易見的。僅在加入全部量的粉末後，隨後加入剩餘比例的水。這在補充容器中保留足夠的體積，用於在粉末添加開始時形成起始泡沫。
實施例
比較實施例1-4及實施例1-3
通過首先藉由使用溶解器(ATP DISPERMILL Vango 100)以4000 rpm攪拌30分鐘將二氧化矽摻入水中來製備來自比較實施例1-4和本發明實施例1-3的所有分散液，以獲得25%的SiO2 分散液。根據所需的最終組成物將該25%的水性SiO2 分散液與水及胺混合，並用來自Kinematica AG的Polytron PT 6100轉子-定子分散器以6000 rpm進一步分散30分鐘。
使用流變儀(Anton Paar MCR100)以sec-1 的轉速(每秒1轉)測定所得分散液的動態黏度(剪切黏度)。
所用的SiO2 和各胺的用量和比例，所得分散液的pH及其黏度總結在下表1中：
Figure 02_image005
1) DMAE=N,N-二甲胺基乙醇[CAS No 108-01-0, Mw=89.1 g/mol]2) HMDA=1,6-己二胺[CAS No 124-09-4, Mw=116.2 g/mol]3) IPD=異佛爾酮二胺[CAS No 2855-13-2, Mw=170.3 g/mol]4) TMD=異構物混合物的大致相等的部分(50重量%/50重量%)的2,2,4-三甲基-1,6-己二胺及2,4,4-三甲基-1,6-己二胺[Mw=158.3 g/mol] 可從Evonik Reesource Efficiency GmbH獲得，名稱為VESTAMIN® TMD。5) SiO2 =熱解二氧化矽 AEROSIL® 200 (BET=200 m2 /g) 來自Evonik Ressource Efficiency GmbH。6) 術語“胺”係關於在每種情況下使用的胺(DMAE、HMDA、IPD及TMD)。7) 由於凝固，因此無法測量該混合物的黏度。
本發明實施例1-3清楚地表明，完全出乎意料地，TMD表現出比結構上非常相似的1,6-己二胺(比較實施例2)和異佛爾酮二胺(比較實施例3及4)更大的增稠效應，否則給出相同的其它組分的分散液和相同的測試條件。
Figure 107134924-A0101-11-0002-1

Claims (13)

  1. 一種水性分散液，包含二氧化矽及2,2,4-三甲基-1,6-己二胺及/或2,4,4-三甲基-1,6-己二胺，其特徵在於該水性分散液的pH為10至12且該二氧化矽係選自由熱解二氧化矽所組成之群組，其中該二氧化矽具有根據DIN ISO 787-11：1995測量至多400g/L的搗實密度(tamped density)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之分散液，包含1重量%至30重量%的二氧化矽。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之分散液，包含0.01重量%至10重量%的2,2,4-三甲基-1,6-己二胺及/或2,4,4-三甲基-1,6-己二胺。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之分散液，其中該二氧化矽粒子具有不大於300nm之數均粒徑d50。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之分散液，其中該分散液中SiO2與2,2,4-三甲基-1,6-己二胺及/或2,4,4-三甲基-1,6-己二胺的莫耳比為5至100。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之分散液，其中該分散液中SiO2與水的莫耳比為0.001至0.5。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之分散液，其中該二氧化矽在甲醇/水混合物中具有小於20重量%甲醇的甲醇潤濕性。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之分散液，其中該二氧化矽具有1.2至5.4OH/nm2之羥基密度。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之分散液，其中該二氧化矽粒子具有20至500m2/g之BET表面積。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之分散液，其中該分散液含有2,2,4-三甲基-1,6-己二胺及2,4,4-三甲基-1,6-己二胺，其中2,2,4-三甲基-1,6-己二胺與2,4,4-三甲基-1,6-己二胺的莫耳比為0.8至1.2。
  11. 一種包含如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之分散液的漆製備。
  12. 一種如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之分散液的用途，其係用於汽車工業中液壓填料的添加劑，作為罐裝和卷材塗佈方法中的塗料組分，作為以水為基底UV固化配方及透明漆中的添加劑。
  13. 一種如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之分散液的製備方法，其中包含攪拌包含二氧化矽、水和2,2,4-三甲基-1,6-己二胺及/或2,4,4-三甲基-1,6-己二胺的混合物。
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