改性二氧化硅颗粒制造技术

本发明专利技术涉及改性胶态二氧化硅颗粒，其共价键接于具有至少约3个氧化烯单元的至少一个聚氧化烯结构部分。本发明专利技术还涉及一种其水性分散体和生产这些改性二氧化硅颗粒的方法。本发明专利技术还涉及所述改性胶态二氧化硅颗粒作为用于纸的施胶剂、农业活性成分和沥青的乳化剂以及作为用于漏油的分散剂的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改性二氧化硅颗粒本专利技术涉及改性胶态二氧化硅颗粒、其水性分散体和组合物、生产这些二氧化硅颗粒的方法及其用途。专利技术背景乳化剂和分散剂为本领域中所熟知。常规乳化剂如表面活性剂具有两亲性分子结构，且通过自身定位在相界面处使乳液稳定，由此用于防止液滴聚结。还可通过被称为Pickering或Ramsden乳液的颗粒稳定化乳液使乳液稳定。它们由于颗粒(其通常不为两亲性的)吸附在连续相与分散相之间的界面上而非常稳定，从而提供防止液滴聚结和相分离的阻挡物。WO04/035474公开一种生产水性分散体的方法，该方法包括：使至少一种硅烷化合物与胶态二氧化硅颗粒混合，以形成硅烷化胶态二氧化硅颗粒；和使这些硅烷化胶态二氧化硅颗粒与有机粘合剂混合，以形成稳定的水性分散体。希望提供尤其在稳定、有效和环境友好的分散体中用作乳化剂和分散剂的显示表面活性的经表面改性的二氧化硅颗粒。还希望提供一种制备这些改性二氧化硅颗粒的工业适用方法。本专利技术目的为提供这些经表面改性的二氧化硅颗粒及其分散体，其使环境影响最低而不降低这些颗粒和分散体的表面活性或乳化作用。专利技术简述根据一个方面，本专利技术涉及一种改性胶态二氧化硅颗粒，该颗粒共价键接于至少一个具有至少约3个氧化烯单元的聚氧化烯结构部分。根据另一方面，本专利技术涉及一种制备改性胶态二氧化硅颗粒的方法，该方法包括：使至少一种具有至少约3个氧化烯单元的第一聚氧化烯化合物与胶态二氧化硅颗粒反应，以在所述至少一种第一聚氧化烯化合物与所述二氧化硅颗粒之间形成共价键接。根据另一方面，本专利技术涉及一种可通过本专利技术方法获得的改性胶态二氧化硅颗粒。根据另一方面，本专利技术涉及一种包含本专利技术改性胶态二氧化硅颗粒的水性分散体和组合物。根据另一方面，本专利技术涉及本专利技术改性胶态二氧化硅颗粒和包含改性胶态二氧化硅颗粒的水性分散体作为乳化剂的用途。下文将更具体地描述本专利技术的这些及其他方面。附图简述图1显示通过使用实施例7、8、9和10的改性二氧化硅溶胶所获得的1至2周后的石蜡油乳液。图2显示在水中稀释的的图1中乳液的显微镜图像。左上方为实施例7的二氧化硅溶胶，右上方为实施例8的二氧化硅溶胶，左下方为实施例9的二氧化硅溶胶，且右下方为实施例10的二氧化硅溶胶。图3显示于光学显微镜中所观察到的通过使用实施例6的改性二氧化硅溶胶制得的柏油(bitumen)乳液的乳液液滴。图4显示于光学显微镜中所观察到的通过使用实施例6的改性二氧化硅溶胶制得的燃料油乳液的乳液液滴。专利技术详述根据本专利技术的第一方面，本专利技术改性胶态二氧化硅颗粒含有在胶态粒度范围内的二氧化硅颗粒，其可具有约2nm至约150nm，优选约3nm至约50nm，最优选约5nm至约40nm的平均粒径。如二氧化硅化学中所已知，所述粒度是指初级颗粒的平均尺寸。所述二氧化硅颗粒可含有其他元素，例如铝、硼、氮、锆、镓、钛等。本专利技术改性胶态二氧化硅颗粒具有至少一个聚氧化烯结构部分。本文所用术语“聚氧化烯结构部分”是指任何聚氧化烯基团。所述聚氧化烯结构部分具有至少3个氧化烯单元，或至少4个，或至少5或10个氧化烯单元，合适的范围包括3至20或3至10个，且其可具有至多150个，合适地至多100个氧化烯单元，或10至100或约12至约90或约15至约60个氧化烯单元，且合适的氧化烯单元的实例包括氧乙烯和氧丙烯单元，优选氧乙烯单元。所述聚氧化烯结构部分可包括任何丙氧基和/或乙氧基聚亚烷基(polyalkalene)或其共聚物，例如聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)或包含乙二醇和丙二醇单元的共聚物。优选地，所述聚氧化烯结构部分经烃基封端。合适烃基的实例包括烷基，例如甲基、乙基、丙基和丁基，优选甲基，或癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基或十六烷基。优选地，本专利技术改性二氧化硅颗粒未经乙烯属不饱和基团改性，或连接于光敏性平版印刷板。本专利技术改性胶态二氧化硅颗粒具有至少一个可由以下通式表示的聚氧化烯结构部分：-(-O-CH(R1)-CH2-)n-O-R2，其中n代表至少3或至少4或至少5或10的整数，合适范围包括3至20或3至10；且其可为至多150，合适地至多100，10至100或12至90或15至60；R1代表H或CH3；且R2代表具有1至20个碳原子，合适地1至4个碳原子或2至3个碳原子的烷基(例如CH3、C2H5、C3H7和C4H9，优选CH3)，或具有10至16个碳原子的烷基。根据一个优选实施方案，当n为10至150或100时，R2具有1-4个碳原子。根据另一优选实施方案，当n为3-20时，R2具有10-16个碳原子。所述改性胶态二氧化硅颗粒的聚氧化烯结构部分相对于二氧化硅表面的表面密度可为约0.05至约4或约0.1至约1微摩尔/m2二氧化硅表面。所述聚氧化烯结构部分共价键接于所述二氧化硅颗粒，其通过共价键直接键接于所述二氧化硅颗粒，或通过键接剂(linkingagent)共价键接于所述二氧化硅颗粒，优选通过键接剂共价键接于所述二氧化硅颗粒。因此，本专利技术改性胶态二氧化硅颗粒可含有键接剂或其结构部分。合适键接剂的实例包括硅烷。合适硅烷的实例包括烷氧基硅烷和烷基硅烷。合适烷氧基硅烷的实例包括异氰酸酯硅烷、含有环氧基的硅烷(环氧硅烷)、含有缩水甘油氧基和/或缩水甘油氧基丙基的硅烷(例如γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷、(3-缩水甘油氧基丙基)己基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷)。优选烷氧基硅烷的实例包括合适地含有缩水甘油氧基或缩水甘油氧基丙基的环氧硅烷，尤其是γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和/或γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷。根据一个实施方案，当使用键接剂时，键接剂(例如如上所定义的烷氧基硅烷)与聚氧化烯结构部分的摩尔比可为约0.5至约1.5，更优选约0.75至约1.3，最优选约0.9至约1.2。根据本专利技术改性二氧化硅颗粒的一个实施方案，改性胶态二氧化硅颗粒通过由硅烷缩合所形成的硅氧烷键共价键接于所述至少一个聚氧化烯结构部分。本专利技术改性胶态二氧化硅颗粒可由以下通式表示：SiO2-(X-)m-(-O-CH(R1)-CH2-)n-O-R2，其中SiO2代表胶态二氧化硅颗粒，X代表键接剂或其结构部分，m代表整数0或1(优选1)，n代表至少3或至少4或至少5或10的整数，合适的范围包括3至20或3至10，且其可为至多150，合适地至多100，合适地10至100或12至90或15至60；R1代表H或CH3；且R2代表具有1至20个碳原子，合适地1至4个碳原子的烷基(例如CH3、C2H5、C3H7和C4H9)，或具有10至16个碳原子的烷基。本专利技术改性胶态二氧化硅颗粒可另外包含至少一个与其键接的疏水性结构部分。本文所用术语“疏水性结构部分”意指具有至少3个碳原子的烃基结构部分，例如烷基，优选含有3至8个碳原子的烷基，例如丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正己基、辛基和苯基。所述疏水性结构部分可共价键接于所述二氧化硅颗粒，其通过共价键直接键接于所述二氧化硅颗粒，或通过键接剂共价键接于所述二氧化硅颗粒，优选通过键接剂共价键接于所述二氧化硅颗粒。合适键接剂的实例包括如上所定义的那些。所述改性胶态二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.14 EP 11158141.9;2011.03.14 US 61/452,3541.改性胶态二氧化硅颗粒或其水性分散体作为乳化剂的用途，所述胶态二氧化硅颗粒共价键接于至少一个具有至少3个氧化烯单元的聚氧化烯结构部分，其中所述聚氧化烯结构部分经烷基封端，并且其中胶态二氧化硅颗粒具有3nm至50nm的平均粒径，其中所述改性胶态二氧化硅颗粒是通过由硅烷缩合所形成的硅氧烷键共价键接于所述至少一个聚氧化烯结构部分的，并且所述聚氧化烯结构部分相对于二氧化硅颗粒的表面密度为0.1至4微摩尔/m2二氧化硅表面。2.根据权利要求1的用途，其中所述聚氧化烯结构部分为聚丙二醇或聚乙二醇或其共聚物。3.根据权利要求1的用途，其中所述聚氧化烯结构部分经甲基封端。4.根据权利要求2的用途，其中所述聚氧化烯结构部分经甲基封端。5.根据权利要求1的用途，其中所述聚氧化烯结构部分具有3至100个氧化烯单元。6.根据权利要求2的用途，其中所述聚氧化烯结构部分具有3至100个氧化烯单元。7.根据权利要求3的用途，其中所述聚氧化烯结构部分具有3至100个氧化烯单元。8.根据权利要求4的用途，其中所述聚氧化烯结构部分具有3至100个氧化烯单元。9.根据权利要求1的用途，其中所述聚氧化烯结构部分具有15至60个氧化烯单元。10.根据权利要求2的用途，其中所述聚氧化烯结构部分具有15至60个氧化烯单元。11.根据权利要求3的用途，其中所述聚氧化烯结构部分具有15至60个氧化烯单元。12.根据权利要求4的用途，其中所述聚氧化烯结构部分具有15至60个氧化烯单元。13.根据权利要求1的用途，其中所述二氧化硅颗粒的烷氧基硅烷与聚氧化烯结构部分的摩尔比为0.5至1.5。14.根据权利要求2的用途，其中所述二氧化硅颗粒的烷氧基硅烷与聚氧化烯结构部分的摩尔比为0.5至1.5。15.根据权利要求3的用途，其中所述二氧化硅颗粒的烷氧基硅烷与聚氧化烯结构部分的摩尔比为0.5至1.5。16.根据权利要求4的用途，其中所述二氧化硅颗粒的烷氧基硅烷与聚氧化烯结构部分的摩尔比为0.5至1.5。17.根据权利要求5的用途，其中所述二氧化硅颗粒的烷氧基硅烷与聚氧化烯结构部分的摩尔比为0.5至1.5。18.根据权利要求6的用途，其中所述二氧化硅颗粒的烷氧基硅烷与聚氧化烯结构部分的摩尔比为0.5至1.5。19.根据权利要求7的用途，其中所述二氧化硅颗粒的烷氧基硅烷与聚氧化烯结构部分的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·特恩克罗纳，K·霍尔姆贝里，R·博尔德，
申请(专利权)人：阿克佐诺贝尔化学国际公司，
类型：
国别省市：