疏水和耐碱性优异的硅酮粒子、其制备方法和涂料组合物技术

本发明专利技术公开了一种具有优异的疏水和耐碱特性的硅酮粒子。本发明专利技术提供了一种通过用碱金属离子或碱土金属离子处理硅酮粒子的表面来控制表面羟基的方法。本发明专利技术还提供了一种采用所述硅酮粒子的涂料组合物，其中硅酮粒子表面上存在的羟基量被控制。

【技术实现步骤摘要】
对相关申请的交叉引用本申请要求2007年11月23日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请10-2007-120093的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本专利技术涉及一种具有优异的疏水和耐碱特性的硅酮粒子及其制备方法、以及使用该硅酮粒子的涂料组合物。更具体地，本专利技术涉及具有优异的疏水和耐碱特性的硅酮粒子，其中通过表面处理向所述粒子的表面提供预定浓度的羟基。
技术介绍
氧化硅、聚有机倍半硅氧烷粒子等硅酮粒子被广泛用于各种工业中。在这些粒子之中，聚有机倍半硅氧烷细粒由于与聚合材料和有机溶剂具有良好的相溶性而被广泛用作树脂或涂层剂的添加剂。最近，因为聚有机倍半硅氧烷细粒具有折射率低以及与树脂良好的相溶性而被推荐用作LCD-TV扩散板的扩散剂。正如日本专利1,095,382、1,789,299和2,139,512以及韩国专利0756676所公开的，这些硅酮细粒可以通过常规的溶胶-凝胶法以单分散粒子的形式来制备。当使用溶胶-凝胶法制备硅酮细粒时，羟基存在于制得的硅酮粒子的表面上。然而，表面羟基除了在树脂模塑过程中由于产生挥发性物质而引起诸多问题以外，还可能会降低硅酮粒子与聚合材料或有机溶剂的相溶性。于是采用在高温下进行热处理来除去表面羟基。然而，热处理操作需要较长时间，并且很难控制硅酮粒子上表面羟基的含量。而且，通过溶胶-凝胶法制备的硅酮粒子的缺点是其中的硅氧键易于在-->碱性溶液中分解，这限制了它们在涂料中的应用。尽管有在硅酮粒子的表面上产生含聚合物涂层的方法，但是存在生产成本高的缺点。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供一种具有优异的疏水和耐碱特性的硅酮粒子，所述硅酮粒子的表面用碱金属离子或碱土金属离子处理，以使所述硅酮粒子具有约0.6或者更低的OH指数。在本专利技术的实施方式中，所述OH指数在约0.0001～0.5的范围内。而且，本专利技术的所述硅酮粒子在室温下至少约6个小时不溶于约20％的NaOH溶液。在本专利技术的示例性实施方式中，所述硅酮粒子可以具有约0.1～10μm的平均粒径。在本专利技术的示例性实施方式中，所述硅酮粒子可以具有不低于7.5m2/g的比表面积。在本专利技术的示例性实施方式中，所述硅酮粒子可为聚有机倍半硅氧烷粒子。本专利技术的另一个方面提供一种用于制备具有优异的疏水和耐碱特性的硅酮粒子的方法。所述方法包括将碱金属离子或碱土金属离子和硅酮粒子悬浮液混合，然后过滤并干燥所述混合物。在本专利技术的示例性实施方式中，所述碱金属离子或碱土金属离子可为KOH、NaOH或它们的混合物。在本专利技术的示例性实施方式中，所述碱金属离子或碱土金属离子可以存在于悬浮液中的硅酮粒子的总重量的约70～20,000ppm的量添加。在本专利技术的示例性实施方式中，所述硅酮粒子悬浮液可以通过有机三烷氧基硅烷在水相中的水解和缩合反应来制备。本专利技术的另一个方面提供一种采用所述经表面处理的硅酮粒子的涂料组合物。-->具体实施方式硅酮粒子根据本专利技术的硅酮粒子具有下式所定义的约0.6或者更低的OH指数。OH指数＝吸收度(Si-OH)/吸收度(Si-CH3)其中吸收度(Si-OH)为在3300～3700cm-1处的Si-OH峰值，吸收度(Si-CH3)为在2900～3100cm-1处的Si-CH3峰值。OH指数为用在3300～3700cm-1的红外光谱区域内的Si-OH峰值除以在约2900～3100cm-1的红外光谱区域内的Si-CH3峰值而得到的值。在硅酮粒子表面上的表面羟基含量可以通过IR(红外)分析来分析。表面羟基的相对含量可以利用根据上式得到的OH指数来确定，而且羟基的优选浓度范围可以通过硅酮粒子表面上羟基的吸收浓度来测定并分析。当OH指数值增加，表面羟基含量变大并使硅酮粒子变得更亲水。当OH指数值降低，表面羟基含量变小并使硅酮粒子变得更疏水。在本专利技术的示例性实施方式中，OH指数可以为约0.6或者更低，优选约0.0001～约0.5。在本专利技术的示例性实施方式中，OH指数可以为约0.05～约0.5。当OH指数低于约0.6时，硅酮粒子可以获得足够的疏水性和耐碱性。在示例性实施方式中，当本专利技术的硅酮粒子在室温下置于约20％的NaOH溶液中时，至少约6个小时不溶解。在示例性实施方式中，如果本专利技术的硅酮粒子置于约20％的NaOH溶液中超过6个小时，则在约20％的NaOH溶液中最多溶解最初重量的5％。本专利技术的硅酮粒子具有以下化学式1所示的单元。【化学式1】RSiO1.5-x(OH)x其中R为具有1～6个碳原子的烷基、乙烯基或者具有6～20个碳原子的芳基，x为约0～约1.5。在本专利技术的示例性实施方式中，R为甲基、乙基或者苯基，从生产的角-->度优选甲基。在以上化学式1中，OH可以位于粒子的内部和表面。尤其是在表面上的OH(以下被称为“表面羟基”)对与聚合材料或溶剂的相溶性具有重要影响。在本专利技术的示例性实施方式中，硅酮粒子可以具有约0.1～10μm的平均粒径。在本专利技术的示例性实施方式中，硅酮粒子可具有不低于7.5m2/g的比表面积。在本专利技术的示例性实施方式中，硅酮粒子可具有不低于10m2/g的比表面积。在本专利技术的一些示例性实施方式中，硅酮粒子可具有8.5～30m2/g的比表面积。在本专利技术的示例性实施方式中，所述硅酮粒子可以为聚有机倍半硅氧烷粒子。经表面处理的硅酮粒子的制备本专利技术提供一种用于制备具有优异的疏水和耐碱特性的硅酮粒子的新方法。该方法包括将碱金属离子或碱土金属离子和硅酮粒子悬浮液混合，然后过滤并干燥该混合物。在本专利技术的示例性实施方式中，硅酮粒子悬浮液可以通过有机三烷氧基硅烷在水相中的水解和缩合反应来制备。有机三烷氧基硅烷由化学式R1Si(OR2)3表示，其中R1为具有1～6个碳原子的烷基、乙烯基或者具有6～20个碳原子的芳基，R2为具有1～5个碳原子的烷基，这种化合物可在市场上买到。酸或碱催化剂可用于分解和缩合反应。酸催化剂可包括但不限于盐酸、硝酸、硫酸、有机酸、有机氯硅烷等。碱催化剂可包括但不限于碱金属、碱土金属、碳酸氢盐、氨等。在酸或碱催化剂的存在下，通过在水相中水解和缩合有机三烷氧基硅烷来制备硅酮粒子悬浮液的方法可为如日本专利1,095,382、1,789,299和2,139,512以及韩国专利0756676等所公开的各种方法，而且可不受限制地使用任何方法。-->在本专利技术的示例性实施方式中，硅酮粒子悬浮液可以通过以下方法制备，该方法包括混合有机氯硅烷和有机三烷氧基硅烷以提供约100～2,000ppm的有机氯硅烷浓度，用水混合该混合物以制备透明溶胶溶液，保持该溶胶溶液的pH值在约8～约11的范围内。该方法被韩国专利0756676公开，其全部内容通过引用合并于此。在一个实施方式中，硅酮粒子悬浮液可以为聚有机倍半硅氧烷粒子悬浮液。碱金属离子或碱土金属离子可被混入由以上方法制备的硅酮粒子悬浮液中以处理硅酮粒子的表面。碱金属离子或碱土金属离子可以包括周期表中IA族或IIA族的Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Sr2+等元素。在本专利技术的示例性实施方式中，在离子交换能力方面，IA族中Na+、K+等可以得到更优选的效果。碱金属离子或碱土金属离子可以通过将其溶于可与硅酮粒子悬浮液混合均匀的溶剂而以溶液形式导入。在示例性实施方式中，该溶剂可以包括水、醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅酮粒子，所述硅酮粒子具有约０．６或者更低的ＯＨ指数，在室温下至少约６个小时不溶于约２０％的ＮａＯＨ溶液，所述ＯＨ指数由下式定义：　ＯＨ指数＝吸收度（Ｓｉ－ＯＨ）／吸收度（Ｓｉ－ＣＨ↓［３］）　其中吸收度（Ｓｉ－ＯＨ）为在３ ３００～３７００ｃｍ↑［－１］处的Ｓｉ－ＯＨ峰值，吸收度（Ｓｉ－ＣＨ↓［３］）为在２９００～３１００ｃｍ↑［－１］处的Ｓｉ－ＣＨ↓［３］峰值。

【技术特征摘要】
KR 2007-11-23 10-2007-01200931、一种硅酮粒子，所述硅酮粒子具有约0.6或者更低的OH指数，在室温下至少约6个小时不溶于约20％的NaOH溶液，所述OH指数由下式定义：OH指数＝吸收度(Si-OH)/吸收度(Si-CH3)其中吸收度(Si-OH)为在3300～3700cm-1处的Si-OH峰值，吸收度(Si-CH3)为在2900～3100cm-1处的Si-CH3峰值。2、根据权利要求1所述的硅酮粒子，其中所述OH指数在约0.0001～约0.5的范围内。3、根据权利要求1所述的硅酮粒子，其中所述硅酮粒子具有以下化学式1所示的单元：【化学式1】RSiO1.5-x(OH)x其中R为具有1～6个碳原子的烷基、乙烯基或者具有6～20个碳原子的芳基，x为约0～约1.5。4、根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李汉洙，金柱圣，李根哲，白景贤，
申请(专利权)人：第一毛织株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]