具有优异分散稳定性的有机聚合物/无机细粒-分散水溶液及其应用制造技术

一种具有优异分散稳定性的有机聚合物／无机细粒－分散水溶液，其包括颗粒直径为５００纳米或更小的微溶于水的无机细粒（Ｂ），（Ａ）与（Ｂ）的比例为１０∶９０至９９．９９∶０．０１（重量比），其中无机细粒（Ｂ）的制备如下：在具有羧基的水溶性或水分散的合成高分子化合物（Ａ）的存在下，使周期表第二族元素的化合物（ａ）与选自有机酸、无机酸及其盐中的任意一种化合物反应。上述分散水溶液可以用作造纸化学品、喷墨记录化学品、医药材料和化妆品原料。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有优异分散稳定性的有机聚合物/无机细粒-分散水溶液、复合材料、其生产方法及其应用。
技术介绍
在有机、无机和金属基础材料方面，不能通过单种材料获得特性的材料可以通过其复合来制备，它只是当今材料研究中的一种常见方法。例如，通过复合玻璃纤维和聚合物得到的纤维增强塑料(FRP)具有不能只通过聚合物便能获得的强度。另一方面，从玻璃纤维方面来观察这种材料，我们可以得到这样一个观点本身脆并且加工性差的玻璃纤维通过与聚合物复合可以转变成可以模塑的材料。因此，复合可以获得一些功能和性能，这种功能和性能不能通过待公开的单种材料通过最优方式利用各种基础材料或者通过弥补其缺陷来获得。在传统的复合材料中，位于基材(分散介质)中完全不同的材料(被分散相)的大小的数量级为微米或更大，并具有以这种尺寸复合所期望的效果。在许多实例中已有报导与以扫描探针显微镜(SPM)为代表的先进技术相结合来分析微观区域，使被分散相的复合材料以纳米级超小型化可以制备具有高性能和多功能的材料或者具有不能通过传统复合材料获得的的新功能，并且它们受到人们的关注。通过以纳米级复合有机材料和无机材料的已知材料(此后称为毫微复合材料)的实例为毫微复合材料，它通过复合层状粘土无机物(如粘土和合成层状硅酸盐)与聚合物如尼龙以及采用溶胶-凝胶法复合二氧化硅和聚合物的毫微复合材料。对于前面的毫微复合材料，进行的研究包括(1)将有机单体插入层状化合物的各层之间实施聚合反应的方法，(2)原地聚合方法实施聚合物的聚合和生产，同时将填料进行分散，和(3)在有机阳离子的存在下混合和分散层状化合物和聚合物的方法。这些方法在插入有机物质后主要利用填料的裂解现象，这样将无机物限制在可被分散成纳米级结构的层状粘土无机物中。对于后面的毫微复合材料，通过低温溶胶-凝胶法合成无机物可以实施无机物与有机物的毫微复合。它们的优点在于可以采用精制的无机原料但缺点是原料较贵，并且随着反应的进行体积收缩。在有机聚合物与无机物的毫微复合材料中，除了插入法能够很好地实施外，溶胶-凝胶法是一种将无机物机械粉碎成纳米级然后与有机聚合物混合获得有机-无机毫微复合材料的方法。然而，一般而言应当认识到难以机械粉碎无机物至纳米级，即使可以被粉碎，也不易与根本不同的纳米级有机聚合物均匀混合，并抑制再凝聚。本专利技术人注意到如果用作有机-无机毫微复合材料的一个组分为磷酸钙如羟基磷灰石(此后缩写为HAp)和磷酸三钙(此后缩写为TCP)，它们没有生物毒性并且与有机物具有高的亲合性，它们可以被转化为非常有用的物质。HAp是组成脊椎动物硬组织的一种无机组分，并且它在实际中用作人造骨、人造牙根和人造关节的硬组织的替代物质。HAp烧结物是一种脆性物质，如果单独使用对压缩有很强的抗性，但抗张力较弱，并且在模塑性方面较差。作为改良这种缺陷的一种方法的公开，日本专利申请公开号平10-229是一种获得有机-无机复合材料的技术，通过混合HAp与乳酸基聚酯，它在模塑加工方面的稳定性获得改进并且在柔韧性、强度、弹性模量、复制性和模塑加工性方面具有良好的平衡。基于下面观点开发出的这种技术提供更靠近机体的材料存在于机体中的HAp以与生物聚合物的骨胶原的复合产物的形式存在。在这种方法中，通过湿法合成磷酸钙化合物如HAp或TCP，焙烧并粉碎所得沉淀物，随后采用混合器与聚合物混合获得复合材料。用于这种情况的磷酸钙颗粒的尺寸为5毫米或更小，并且有机聚合物局限于乳酸基聚酯。充分应用各种基础材料的特性，这种材料获得骨诱导能力和生物相容性，并且它不是一种均匀分散成纳米级的材料。另一方面，根据日本专利申请公开号平7-101708，公开了一种复合材料，其含有晶体颗粒直径为0.5μm(500纳米)或更低的HAp粉末和有机物如骨胶原，该复合材料近似于机体的牙齿和骨。在这种技术中，通过将骨胶原和磷酸的混合液加入氢氧化钙的悬浮液中，同时强烈搅拌，过滤和干燥所得沉淀物获得水合物并在40℃下向水合物施加200MPa的压力获得具有高杨氏模量的复合材料。Tanaka等人证实这种HAp-骨胶原复合材料是一种毫微复合材料，其中Hap毫微晶体(几纳米)沿骨胶原纤维C轴取向(30纳米)。然而，在生产接近活性骨(vital bone)的材料中包括的问题有必须建立一种合成方法使接近活性骨强度的强度可以自由控制，和必须建立一种方法减少骨胶原的抗原性。另外，由于它具有取向结构，这种材料不是高透明性(毫微复合材料特征)的材料。可以通过液相法合成的无机物如磷酸钙和碳酸钙，在许多情况下易于转化为低结晶度的物质或精细晶体，并且它们通常转化为胶状沉淀物。通常采用的材料通过过滤、干燥、焙烧随后粉碎这种沉淀物来获得，但难以将它们粉碎成初级粒子，并且不易分散和混合毫微级颗粒进入聚合物。因此，在传统技术中没有实用的方法来生产这样的复合材料包括通过液相法合成的磷酸钙的无机物以毫微级被均匀分散。在造纸工业中，大量的森林资源作为原材料被消耗并且需要大量的能源来生产纸浆和造纸步骤，并且当前全球范围的环境问题变得越来越严重，迫切需要尽可能努力减少对环境的压力。具体而言，废纸作为资源循环变得越来越重要，据说循环的程度接近极限(排除不可回收的纸如卫生纸和书本纸张)。然而，废纸是一种原材料，其中纤维通过切断和磨擦变短，因此其增加的使用率导致纸张强度的降低。纸张强度的这种降低可以通过加入或涂布水溶性高分子化合物来弥补，这些高分子化合物的代表有淀粉如氧化淀粉和阳离子化淀粉、聚乙烯醇(PVA)和(甲基)丙烯酰胺基聚合物。另一方面，使用包括上述水溶性高分子化合物的纸张增强剂来弥补纸张强度的降低，另外加入主要为无机颜料的各种添加剂以减少纸浆的用量(从节约资源的角度来看)。在这些纸张增强剂中，(甲基)丙烯酰胺基聚合物是已知的高性能的化学品，通过少量可获得明显效果。然而，从全球范围来看环境问题是必须考虑的重要问题，较以往具有更高性能的化学品的需求日益增长以解决原料品质变差的问题并减少纸浆的用量。目前研究的方法有提供具有高纸张增强作用的(甲基)丙烯酰胺基聚合物的方法，与官能单体共聚的方法，通过后修饰向其导入官能团的方法和向其导入交联结构的方法。然而，从目前来看，将来需要更高性能，只通过改性聚合物的常规方法可获得的性能受到限制，因此需要提供基于新概念的造纸化学品。喷墨记录系统打印的优点在于噪音小并且安静；高速打印是可能的；打印成本较低；着色容易；印刷记录清晰；可以大尺寸进行打印。因此它应用广泛。喷墨记录系统是这样一个记录系统墨滴通过各种操作方法从细喷嘴喷出并粘附在记录片材如纸上从而获得以文字或图形形式的信息。用于喷墨记录系统的片材所需的特征是根据上述系统的原则，粘附至片材表面的液滴很快被吸收至片材中，在表面上的铺展和毛边受到控制，墨水尽可能停留在片材表面的周围从而提高显色强度。至今人们已经提出一种将这些特征赋予喷墨记录片材从而提供片材表面上的吸收墨水涂层的方法。例如提出一种涂层，其包括具有高吸收性的二氧化硅粉或氧化铝粉和水溶性聚合物(如聚乙烯醇)作为主要组分的粘合剂以及进一步包括各种混合的添加剂以改进墨水的固着性质和耐水性。因此，具有采用二氧化硅粉或氧化铝粉作为无机填料的涂层的喷墨记录片材的墨水吸收性得到大幅度提高从而可以获本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有优异分散稳定性的有机聚合物／无机细粒－分散水溶液，包括具有羧基的水溶性或水分散的合成高分子化合物（Ａ）和颗粒直径为５００纳米或更小的微溶于水的无机颗粒（Ｂ），（Ａ）与（Ｂ）的比例为１０∶９０至９９．９９∶０．０１（重量比）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高木斗志彦，田边胜，伊藤博，大柳俊树，
申请(专利权)人：三井化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]