含水聚有机硅氧烷杂化树脂分散体制造技术

本发明专利技术涉及含水聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其包含：‑至少一种聚有机硅氧烷杂化树脂，‑至少一种两亲性乳化剂，和‑水。

Hybrid Resin Dispersion of Aqueous Polyorganosiloxane

【技术实现步骤摘要】
含水聚有机硅氧烷杂化树脂分散体本专利技术涉及含水聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其制备方法及其用途。称为聚有机硅氧烷的纯有机硅树脂因其热稳定性和气候稳定性而闻名。它们用于混凝土的浸渍、高热稳定性涂料或耐气候性外层涂料中。为了提高聚有机硅氧烷的稳定性，用其他聚合物对其进行改性。有机硅树脂与这些聚合物的相互化学键接在制备过程的早期阶段中发生。以下称为聚有机硅氧烷杂化树脂的已知有机改性的聚有机硅氧烷树脂为有机硅-醇酸树脂、有机硅-聚酯树脂、有机硅-环氧化物杂化树脂、有机硅-聚氨酯树脂和有机硅-聚丙烯酸酯树脂。因此，可以将纯的有机硅树脂的积极性质，诸如热稳定性，耐气候性和低表面张力与聚酯的积极性质，诸如低热塑性、高弹性和良好的颜料润湿性相结合。已经发现有机硅-聚酯树脂的性质在耐热家用电器的装饰涂层中特别有利，其中所述家用电器例如烤箱、太阳灯罩、风扇加热器和炉子、以及深油炸锅、锅和平底锅的外部涂层。家用物品的涂层还必须是耐洗涤剂的。这意味着它们必须经受机器洗碗机的清洁，这在现今通常是在含有表面活性剂和高碱性清洁组合物存在下且没有损坏的情况下进行。涂层的耐洗涤剂性通常由漆配方，但特别是由所用树脂而决定。环氧树脂的性质也可以与有机硅树脂的性质相结合。与纯的有机硅树脂相比，这些有机硅-环氧树脂杂化树脂以更好的金属粘合和抗腐蚀性以及更好的化学稳定性而著称。典型的应用是排气管涂层，以及陶瓷基材，诸如任何种类的陶器或混凝土的涂层系统。这种涂层系统也用于航运领域，例如用于船体涂层、海面下方和海面上方的海上设施以及港口设施。通常，聚有机硅氧烷杂化树脂在有机溶剂，例如芳烃、酯、醚或酮，例如二甲苯、甲苯、Solvesso和乙酸甲氧基丙酯、乙酸乙酯和乙酸丁酯中提供。溶剂型配制剂的优点在于易于施用、良好的流平性和在基材上形成初始膜。聚有机硅氧烷杂化树脂膜可以进行物理干燥，作为双组分体系进行反应固化或烘烤。在室温下固化的系统也是已知的。然而，溶剂型体系具有毒理学和生态学的缺点。由于健康、安全和环境保护的原因，对健康有害的高含量可燃烧溶剂是不利的。此外，溶剂的使用越来越受法律规定的约束。因此，不断寻求低溶剂或完全无溶剂的体系。现有技术描述了许多提出的称为聚有机硅氧烷的纯有机硅树脂的解决方案，。EP098940描述了一种方法，其中液体低聚硅氧烷用聚乙烯醇或纤维素醚乳化，此时，液体低聚有机硅氧烷在该乳液中的缩合形成高粘度或固体聚有机硅氧烷。该方法的缺点在于额外的技术复杂性，这是因为液体低聚硅氧烷的合成需要与聚合有机硅氧烷的合成不同的方法，并且乳液缩合难以控制。DE2158348描述了一种制备基于可与橡胶交联的高粘度硅氧烷的乳液的方法，其中制备了基于硅氧烷含有至少150％水和至少80％乳化剂的高度稀释的预乳液，并且该乳液通过蒸除溶剂/水混合物而浓缩。该方法需要较高量的乳化剂，由于性能特征的显著变化并且还增加了成本这在许多应用中是不希望的。在该乳液中最大硅氧烷含量为45％，并残留了5％至7％的溶剂。DE4415322A1描述了使用溶解在有机溶剂(例如甲苯)中的聚合有机硅化合物制备含水有机硅树脂乳液的方法，其中在将由乙氧基化甘油三酯和乙氧基化十三烷醇和水组成的乳化剂混合物加入聚合有机硅化合物且得到不再自由流动的均匀混合物之后，有机溶剂作为溶剂/水混合物被除去，随后，将达到所需最终浓度所需的水量以及任选已知的添加剂均匀地加入。该文件中没有迹象表明该方法适用于除了所述的聚有机硅氧烷以外的其他树脂例如聚有机硅氧烷杂化树脂。因此，本专利技术的一个目的是提供一种可用于各种涂料而不会显著损害其它涂料性质和相应应用的实用价值的含水聚有机硅氧烷杂化树脂分散体。该目的通过包含至少一种聚有机硅氧烷杂化树脂、至少一种两亲性乳化剂和水的含水聚有机硅氧烷杂化树脂分散体令人惊讶地得以实现。一般而言，本领域技术人员将含水聚合物分散体分类为二级和一级分散体。二级分散体由常规制备然后在后续步骤中从溶液或熔体转化为含水分散体的聚合物形成。对比之下，一级分散体是其中聚合物在乳化剂存在下而直接以分散分布在水性分散介质中而获得的那些。所有制备方法的共同之处在于，基本上单体是部分地用于构建聚合物，或者该构建仅由该单体而实现。EP0008090A1描述了一种制备水可混溶的有机硅-聚酯树脂的方法，其中稳定的分散体基于在有机硅-聚酯树脂的制备过程中使用“酸化的”聚酯。除了非常复杂的工艺之外，由于该方法中所需的酸值为25-110，还具有聚酯再分解(酸性的酯水解)的风险。通过本专利技术的含水聚有机硅氧烷杂化树脂分散体可以考虑减少溶剂排放的要求。优选，所述聚有机硅氧烷杂化树脂为有机聚合物-改性的聚有机硅氧烷。更优选，所述聚有机硅氧烷杂化树脂包含含有如下组分的组合物的反应产物：-组分A)5-95重量份，优选10-70重量份的一种或多种如下通式的聚有机硅氧烷RaSi(OR‘)bO(4-a-b/2)式(I)其中0<a<2,0<b<2且a+b<4，-任选存在的组分B)0-20重量份，优选1-10重量份的一种或多种下式的线性和/或支化聚有机硅氧烷R”O-[R'"2Si-O]n-式(II)-组分C)5-95重量份，优选30-90重量份的有机聚合物，其中，Ra、R'、R"和R"'各自独立地为具有1-8个碳原子的烷基基团或具有6-20个碳原子的芳族基团，并且n为4-250的数字。该聚有机硅氧烷杂化树脂可以以已知的方式而制备。标准方法可以在DE102013218976A1、DE102013218981A1、US3,154,597或US3,170,962中找到。本领域技术人员知道其他文献，例如WernfriedHeilen的“Siliconeresinsandtheircombination”，第2.2章，Siliconecombinationresins/siliconeresinhybrid，2015或者“HighSiliconesandSilicone-ModifiedMaterialsstrengthSilicone-UrethaneCopolymers：SynthesisandProperties，第26章，第395-407页”。在此情况下，例如，使聚有机硅氧烷与含有羟基的有机聚合物反应，或者所述有机聚合物在所述聚有机硅氧烷存在下借助合适的单体而制备，或者具有烷氧基硅烷官能团的有机聚合物通过水解/缩合或与烷氧基硅烷单体或硅氧烷低聚物的平衡而制备。优选，聚有机硅氧烷是线性或单-支化的或多-支化的Si-OH-官能的或者SiOR3-官能的聚有机硅氧烷。在该文献中聚有机硅氧烷也称为硅氧烷低聚物、烷氧基官能的甲基-硅氧烷、苯基-硅氧烷和甲基/苯基硅氧烷、羟基-官能的甲基-硅氧烷、苯基-硅氧烷和甲基/苯基硅氧烷或硅烷醇。烷氧基官能的甲基-硅氧烷、苯基-硅氧烷或甲基/苯基硅氧烷低聚物可从ShinEtsu市购，商品名为KC-89S、KR-500、X40-9225、X40-9246、X40-9250、KR-401N、X-40-9227、KR-510、KR-9218、KR-213。甲氧基官能的甲基-硅氧烷、苯基-硅氧烷和甲基/苯基硅氧烷可以由从DowCorning市购，商品名为DowUS-CF2403树本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含水聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其包含：‑至少一种聚有机硅氧烷杂化树脂，‑至少一种两亲性乳化剂，和‑水。

【技术特征摘要】
2018.02.08 EP 18155668.91.含水聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其包含：-至少一种聚有机硅氧烷杂化树脂，-至少一种两亲性乳化剂，和-水。2.权利要求1的聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其特征在于所述聚有机硅氧烷杂化树脂为有机聚合物-改性的聚有机硅氧烷。3.权利要求1或2的聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其特征在于所述聚有机硅氧烷杂化树脂包含含有如下组分的组合物的反应产物：-组分A)5-95重量份，优选10-70重量份的一种或多种如下通式的聚有机硅氧烷RaSi(OR‘)bO(4-a-b/2)式(I)其中0<a<2,0<b<2且a+b<4，-任选存在的组分B)0-20重量份，优选1-10重量份的一种或多种下式的线性和/或支化聚有机硅氧烷R”O-[R'”2Si-O]n-式(II)-组分C)5-95重量份，优选30-90重量份的有机聚合物，其中，Ra、R'、R”和R”'各自独立地为具有1-8个碳原子的烷基基团或具有6-20个碳原子的芳族基团，并且n为4-250的数。4.权利要求3的聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其特征在于所述有机聚合物选自聚环氧化物、聚酯、聚丙烯酸酯类和/或聚甲基丙烯酸酯类及其共聚物、聚氨酯、纤维素衍生物、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚和聚苯醚、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚、芳族和脂族缩水甘油基官能化聚合物、低聚物、苯氧基树脂、聚碳酸酯、酮醛树脂、选自聚乙烯醇、聚甘油、聚乙酸乙烯酯、其(部分)水解产物及其衍生物的聚乙烯树脂、酚醛树脂、含氟聚合物、醇酸树脂及其任意混合物。5.权利要求4的聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其特征在于所述有机聚合物含有羟基和/或酸性氢。6.权利要求1-5中任一项的聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其特征在于所述乳化剂是具有一种或多种疏水单元且具有一种或多种亲水单元的嵌段共聚物，其中所述疏水单元优选由聚环氧丙烷、有机改性的聚环氧丙烷或聚环氧丁烷组成，并且所述亲水单元由聚环氧乙烷组成。7.权利要求6的聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其特征在于所述乳化剂的HLB值为9-19，优选HLB值为11-17。8.权利要求7的聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其特征在于所述乳化剂为具有聚环氧丙烷中间嵌段和两个聚环氧乙烷末端嵌段的三嵌段共聚物或其混合物。9.前述权利要求中任一项的聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其特征在于残余溶剂含量基于聚有机硅氧烷杂化树脂分散体为<5.0重量％，优选<2.5重量％，更优选<1.0重量％。10.前述权利要求中任一项的聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其特征在于其包括选自消泡剂、脱气剂、流变添加剂、防腐剂、基材润湿剂、交联剂、干燥助剂、催化剂、抗氧化剂、防结皮剂、防沉剂、增稠剂、聚结剂、成膜助剂、填料、颜料和/或分散剂的其它添加剂。11.权利要求10的聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其特征在于所用的防腐剂为杀真菌剂、杀细菌剂、杀虫剂、杀藻剂和/或除草剂。12.前述权利要求中任一项的聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其特征在于根据ISO13320:2009测定，聚有机硅氧烷杂化树脂颗粒的平均体积加权直径为0.1-10.0μm，0.1-2.0μm，优选0.2-1.0μm，更优选0.2-0.7μm。13.前述权利要求中任一项的聚有机硅氧烷杂化树脂分散体，其特征在于所述聚有机硅氧烷杂化树脂分散体基于分散体的固含量为30...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·赛弗里德，S·西尔伯，BJ·德甘斯，M·菲德尔，M·哈尔莱克，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE