[发明专利]用聚硅氧烷表面改性的颗粒和其生产方法

说明书

本发明涉及具有反应性表面，尤其硅烷反应性或硅氧烷反应性表 面，尤其含羟基的表面的表面改性颗粒，尤其无机型颗粒，和/或涉及由 金属或半金属氧化物和/或氢氧化物组成或包括金属或半金属氧化物和/ 或氢氧化物的颗粒，优选纳米颗粒，这些颗粒在它们的表面上具有聚硅 氧烷基改性剂，尤其已经在它们的表面上与聚硅氧烷基改性剂反应，优 选形成了化学键、尤其共价键，以及涉及生产这些表面改性颗粒的相应 方法。

另外本发明涉及这些表面改性颗粒的用途，尤其用在涂料和涂料体 系，尤其漆、着色剂和类似物中，用在全部类型的分散体中，用在塑料 中，用在泡沫体中，用在化妆品(尤其指甲油)中，用在粘合剂中，用在 密封剂中，等等的用途。另外，本发明涉及这些表面改性颗粒作为填料 的用途，尤其在上述体系中。

另外本发明同样地涉及含有这些表面改性颗粒的体系，尤其涂料和 涂料体系(尤其漆、着色剂和类似物)，塑料，泡沫体和化妆品，尤其指 甲油。最后，本发明的主题还有新型分散体，其含有在载体或分散介质 中的这些表面改性颗粒。

颗粒，尤其纳米颗粒，在涂料和分散体系中的使用原则上是现有技 术领域的技术人员已知的：因此，纳米颗粒作为涂料体系的填料的使用 则提供了一个优点，即涂料获得预期的性能(例如增大的抗划性)，但无 需同时考虑不利的副作用(例如差的透明度)。

众所周知的是纳米颗粒在涂料体系中的引入例如会导致涂料体系 (例如在可UV固化的涂料体系中)的机械性能上的改进。

因此，例如，用烷氧基硅烷改性纳米尺寸硅石颗粒的方法已描述在 EP 1 236 765 A1中，该颗粒在引入到相应的可UV固化的涂料体系中之 后提供在机械性能上的改进。在其它高级交联体系中，例如在环氧树脂 中也已经发现积极的效果。在机械性能上的改进基本上可归因为纳米颗 粒利用化学键结合于周围基质上。由于颗粒与有机基质的化学键接而观 察到增大的脆性，这取决于含有该纳米颗粒的涂料的填充度，并且取决 于应用领域而对涂层有害。只要已知的硅石基纳米级尺寸填料没有结合 于有机基质，则在可UV固化的或环氧化物基涂料体系的机械性能上的 预期改进效果差得多。

除硅石纳米颗粒之外，其它类型的纳米颗粒也可引入到涂料中，以 便优化它们的机械性能。例如，通过在可UV固化的涂料体系中添加纳 米级尺寸氧化铝(例如德国Wesel的BYK-Chemie GmbH的商购产品 NANOBYK-3600和NANOBYK-3601)，实现了耐磨性的明显改善，但不 影响该体系的柔性。在这种情况下该氧化铝不结合于涂料体系的有机基 质。在漆基质中纳米颗粒的稳定化是用商购的润湿和分散添加剂来进行 的。

不属于可UV固化的或以环氧化物体系为基础的涂料体系能够同样 地通过纳米颗粒的添加来针对抗划性进行优化。

因此在US 6 593 417A中描述一种方法，其中硅石颗粒与聚硅氧烷 相结合用于双组分聚氨酯漆中。该聚硅氧烷具有反应活性基团，后者能 够通过共价基团与漆基质结合。聚硅氧烷与纳米颗粒的键接仅仅通过配 位的相互作用来进行。纳米颗粒和聚硅氧烷的特定组合导致纳米颗粒向 涂层/空气界面取向并在那里导致机械增强作用，这可通过增大的抗划性 来表明。纳米颗粒向涂层/空气界面的取向是不利的，因为通过在涂层上 的应力、通过风化和磨损影响，最上层首先被除去并且因此效果随时间 而下降。

US 5 853 809 A教导，在例如用于汽车涂漆中的涂料体系的抗划性 上的改进能够通过引入改性纳米颗粒来实现。该纳米颗粒的改性例如通 过官能化的聚氨酯，以使得聚合物与该纳米颗粒表面形成共价键的方式 来进行。另外，以这种方法改性的纳米颗粒的聚合物壳能够参与到与涂 料的粘结剂体系之间的共价键接。但对于漆体系的脆性，尤其在高纳米 颗粒含量下，没有进行说明。

由现有技术已知的改性纳米颗粒虽然改进了使用该纳米颗粒的漆 的抗划性；但是特别对于非辐射固化的、尤其UV交联的体系，纳米颗 粒利用改性被键接于漆基质上的做法特别受到批评：通过纳米颗粒键接 于漆基质上，固化漆膜的网络密度增大，这导致该漆膜的增大脆性。