用LCST聚合物涂覆基质表面的方法技术

为了能够以这样的方式处理粒子，即它们作为分散于液态介质中，例如清漆中的粒子而被稳定化，因而提出了一种用ＬＣＳＴ聚合物涂覆粒子的方法，该方法的特征在于下述步骤：ａ）在低于ＬＣＳＴ的温度下将一种ＬＣＳＴ聚合物溶解于一种溶剂中；ｂ）将步骤ａ）所得的溶液与要涂覆的粒子混合；ｃ）提高步骤ｂ）所得的混合物的温度至或超过该ＬＣＳＴ聚合物开始沉积在粒子表面上的温度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用LCST聚合物涂覆基质表面的方法，特别是一种涂覆颜料粒子的方法，特别地，通常涉及一种不可逆的涂覆微粒或非微粒基质表面的方法。LCST聚合物是指在低温下可以溶于一种溶剂，而当温度升高并达到LCST(低临界溶液温度)时以独立相从溶液中分离出来的聚合物。在Hans-Georg Elias，Huethig，和Wepf-Verlag发表在专刊“Polymere”1996年，183至184页的文章中给出了专门的定义。颜料是细分的颗粒材料，它与载体或基体材料混合，从而影响或决定载体或基体材料的着色。出于成本的原因，颜料的使用量尽可能小。因为相互作用力，可能会发生团聚，特别是当颜料粒子作用于载体或基体材料中时，因此可以参与着色的粒子的数量减少了。通常破坏这种团聚很费劲或者至少是以一种很费时的方式才可以达到目的。然而，如果希望在可以接受的时间内以合理的成本达到理想的色彩，唯一可选的方法是增加所用颜料的量。另一方面，颜料粒子，尤其无机颜料的粒子，其密度比通常具有有机特性的载体或基体材料高得多，这样，当颜料分散体静置一段时间后可观察到沉降作用。本专利技术的目的是处理粒子以使其稳定分散于液体介质中(例如清漆)。本专利技术提供了具有LCST聚合物涂层的粒子，首先将LCST聚合物在低于LCST的温度下溶解于一种溶剂中，然后将所得溶液与粒子混合，并升高所得混合物的温度至(或任选超过)LCST聚合物沉积在粒子表面上的温度，由此得到这种粒子。LCST聚合物尤其适用于包封颗粒而丝毫不影响颗粒本身的颜色，因为LCST聚合物在可见范围内是完全透明的。令人惊讶的是，不但可以获得粒子在液体介质例如清漆或类似物中的稳定化，而且我们还意外发现，颜料的着色强度也完全保持，因为LCST聚合物涂层阻止了细颜料粒子的团聚。作为可用本专利技术方法涂覆的颗粒的例子，可以提及的是颜料二氧化钛，氧化铁，氧化锌，炭黑和酞菁铜粒子；填料硫酸钡，滑石，硅酸盐和重晶石粒子；纳米颗粒氧化铁，二氧化钛和二氧化硅粒子；和微纤维玻璃，碳，织物和聚合物纤维。而且，我们已经发现带有LCST聚合物的粒子可以提高粒子与载体或基体材料的相容性，也就是说无论粒子的特性如何，都可以实现与含水介质或有机介质相容。我们也意外的发现，用LCST聚合物涂覆颗粒，尤其是光致变色颜料的层状粒子，可以提供额外的保护，以防止例如在挤出过程中发生的剪切力下的机械破坏。优选粒子以分散体的形式加入LCST聚合物溶液中，优选使用与LCST聚合物溶液相同的溶剂，而分散体的温度低于LCST。特别优选的是，如此进行所述LCST聚合物的涂覆，即使得涂层完全包封(颜料)粒子。LCST聚合物涂层的厚度优选≥20nm，更优选≥25nm，最优选≥50nm。首先将要涂覆的材料与LCST聚合物溶液混合加热至高于LCST的温度，然后冷却并且再加热，重复一次或多次，由此在表面上获得厚度特别均匀的涂层。优选如此进行涂覆过程，使得随后或在涂层形成期间LCST聚合物固定在随即要涂覆的基质的表面。多种方法适用于所述固定，它们是，例如使涂层交联或使其固着在基质表面。通过适当改变聚合物和/或基质以使单个聚合物链之间(交联)和/或基质与LCST聚合物之间形成化学键，从而可以完成交联或固着。改性LCST聚合物的适宜方法例如是，引入可自由基交联的基团或者引入酰氯或氯甲酸酯基团，因为这可能引起与聚合物中OH和NH基团的反应(交联)或与基质表面上OH和NH基团的反应(固着)。另一个固定LCST聚合物层的方法是热力学意义上的，该方法在于要么用与基质具有强烈相互作用的基团改性LCST聚合物，要么尽可能地降低聚合物的LCST。文献公开了聚合物通过所谓的源自接枝的方法(Grafting-from-Verfahren)而键合在表面的反应。这些源自接枝的反应通过在表面上引入特定基团而引发。按照表面改性的不同，单体在表面上以自由基方式、阳离子方式或阴离子方式进行聚合(参照K.Fujiki，N.Tsubokawa，Y.Sone，Polym.J.22)。不过，聚合物还可以通过自由基聚合而接枝到表面上(参照T.Tsubokawa，A.Naitoh，J.Jpn.Soc.Colour Mater.72(8)(1999)475)。这一方法的缺点是源自接枝的方法需要官能化的表面，并非所有基质都是这种情况而且这并不总是能够表面官能化的。不过，任何另外要求的表面官能化意味着另外的加工步骤。此外，必须在基质的存在下进行随后的聚合反应，而此反应本身要求非常特殊的反应条件，例如温度、溶剂等等，并且此反应通常会导致至少部分基质粒子的絮凝。生产出来的是涂覆的絮凝物而不是单独的基质粒子。本方法的优点在于用可调节厚度的聚合物层改性不同类型的表面的通用性。通过恰当地选择具有良好活性基团并且LCST尽可能低的LCST聚合物，使得聚合物按照热动力学而固定在基质表面，因此通常不需要额外的交联或固定。当为了所述热动力学固定术而选择LCST聚合物时，注意确保LCST温度尽可能低于被涂覆基质的操作温度(例如室温)，并且注意确保所述操作温度和LCST之间的差距尽可能大，也就是说，温度差距优选≥10℃并且更优选≥15℃。因而LCST优选＜15℃并且更优选＜10℃。除了颜料之外，特别适宜的基质是用于塑料材料和清漆的填料，其中填料以颗粒形式存在并且要求填料尽可能微细和均匀地分布于成品中。同样，该方法适于通过使填料粒子彼此保持离散而提高这些填料的性能，使得不会发生团聚，而且，同时可以提供能够与塑料母体或清漆介质或载体相容的所述填料。上述方法还适于用LCST聚合物涂覆非微粒基质表面，如下进行该过程(a)在低于LCST的温度下将一种LCST聚合物溶解于一种溶剂；(b)使步骤(a)制备的溶液与要涂覆的非微粒基质的表面接触；和(c)升高温度至或超过LCST聚合物在基质表面上发生沉积的温度。本专利技术另一特别重要的应用是用LCST聚合物涂覆作为基质的半导体晶片。所述半导体晶片表面的某些区域或全部区域可以用沉积的LCST聚合物进行疏水化或亲水化处理。因而本专利技术方法还适用于制造半导体晶片表面上的掩膜，通过使亲水性和/或疏水性的有针对性的LCST聚合物沉积在表面上并且固定而制成掩膜。因而本专利技术不仅涉及本专利技术的方法而且涉及带有LCST聚合物涂层且显现出前述优点的颜料。另外，本专利技术也涉及表面上具有LCST聚合物涂层的填料，尤其是具有固定的LCST聚合物表面涂层的半导体晶片。以根据本专利技术的方式涂覆的颜料可用于制备无粘合剂的颜料膏，该颜料膏包含载体介质，载体介质优选水或有机溶剂，因为它们不含粘合剂，所以可以通用于油漆和清漆中。这样就不需要储存改变的颜料膏以用于具有不同粘合剂体系的油漆和清漆。此外，本专利技术无粘合剂的颜料膏可以简单地加入到接收介质中(油漆、清漆、塑料材料等)，由于LCST涂层因而避免了颜料粒子的团聚，并且混合操作无需考虑这一点(无需分散)。本专利技术的LCST涂层-不管在微粒基质上还是在非微粒基质上-都可以充当包含UV稳定剂、发色团或发光组分且处于下面的涂层的保护层。还可以想到，将这些功能组分引入LCST涂层本身，或者，使它们化学连接在LCST聚合物上，然后将它们沉积在基质表面。除了它的保护功能之外，含有LCST聚合物的涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用ＬＣＳＴ聚合物涂覆粒子的方法，其特征在于下列步骤： ａ）在低于ＬＣＳＴ的温度下将一种ＬＣＳＴ聚合物溶解于一种溶剂中； ｂ）将步骤ａ）所得的溶液与要涂覆的粒子混合； ｃ）提高步骤ｂ）所得的混合物的温度至或超过所述ＬＣＳＴ聚合物开始沉积在粒子表面的这一温度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T沙乌尔，M恩坦曼，CD艾森巴施，
申请(专利权)人：颜料及油漆协会研究所，
类型：发明
国别省市：DE[德国]