[发明专利]金属氧化物纳米填料、其合成方法及其在碳氟化合物树脂不粘性涂料中的应用

说明书

技术领域

本发明通常涉及金属氧化物如二氧化硅的纳米颗粒填料（或纳米填料）及其在碳氟化合物树脂基水性分散体中的应用。本发明还涉及包含此类填料的不粘性涂料，还涉及具有此类涂料的厨具制品。

还涉及该纳米填料的合成和获得该不粘性涂料与厨具制品的方式。

本发明的主要目的是尽可能精细地在碳氟化合物树脂基不粘性涂料，例如聚四氟乙烯（PTFE）中引入金属氧化物纳米粒子形式的填料，如二氧化硅。为此，必须令该填料（特别是二氧化硅）与该碳氟化合物树脂相容，特别是当其为包含连续的水相和由该树脂构成的不连续相的乳液形式时。事实上，该碳氟化合物树脂基不粘性涂料初始由此类乳液制备，随后施加到基底上并烧结。

背景技术

本领域技术人员已知的解决方案包括通过对其接枝令该纳米粒子与PTFE相容的氟化链，如聚(HEPO)硅烷以改善该二氧化硅纳米粒子与PTFE的相容性。

但是，通过聚(HEPO)硅烷改性二氧化硅的主要缺点在于其太过疏水，不能在通常用于获得不粘性涂层或织物浸渍产品的分散制剂中使用。事实上，不可能将此类二氧化硅分散在水性介质中，并因此极少用于PTFE乳液。

希望通过本发明解决的技术问题因而更具体地包括令二氧化硅（或可以在碳氟化合物树脂的水性分散体中用作填料的任何其它金属氧化物）与PTFE（因此为疏水性）相容，但也可分散在水性介质中。

发明内容

为了解决这一技术问题，申请人已经实现了金属氧化物纳米粒子合成方法，其不仅包括接枝与PTFE（或在本发明范围内可用的任何其它碳氟化合物树脂）相容的链，例如聚(HEPO)硅烷，还包括接枝硅烷改性的基于聚亚烷基二醇的第二链。

申请人惊讶地发现这种方法导致预料不到的和令人惊讶的效果：两种接枝同时共存于相同粒子上而不存在任何排斥。事实上，人们预计的是一旦通过亲水和疏水链接枝，粒子将排斥相反性质的接枝。

由此获得了完全可湿的纳米填料（特别是二氧化硅），并且其容易混入到分散体中。此外，这种纳米填料还具有允许其超稳定该PTFE分散体的表面活性剂特性。

本发明涉及包含至少两种接枝链的金属氧化物的纳米填料，该链的至少一种是亲水性的，并且其它是可与氟化聚合物相容的疏水性链。

根据本发明，疏水性链是低聚物，其重均摩尔量Mw为300至20,000g·mol^-1。

该疏水性链的重均摩尔量Mw优选为500至10.000g·mol^-1，更好为1000至5000g·mol^-1。该疏水性链的重均摩尔量Mw更优选为1000至1500g·mol^-1。

纳米填料在本发明的含义中是指纳米粒子形式的填料，其尺寸之一为5至2000nm，优选为20至200nm，且更好为10至100nm。

作为根据本发明可用于不粘性涂料的金属氧化物，特别可以提名二氧化硅、氧化铝、二氧化铈、氧化锌、氧化钒和氧化锆，以及二氧化钛。优选的金属氧化物是二氧化硅，特别是胶态二氧化硅或煅制二氧化硅。

有利地，该亲水性链是用以下组分改性的聚亚烷基二醇衍生物：

·烷氧基硅烷，

·或膦酸或膦酸酯，

·或亚膦酸或亚膦酸酯，

·或羧酸。

该亲水性链优选是聚乙二醇（PEG）的衍生物或聚丙二醇（PPG）的衍生物，更好是通过烷氧基硅烷（特别是三乙氧基硅烷或三甲氧基硅烷）改性的聚乙二醇（PEG）或聚丙二醇（PPG）的衍生物。

关于疏水性链，根据本发明的第一特别有利实施方案，其为通过烷氧基硅烷改性的HFPO低聚物。

根据本发明的其它同样有利的实施方案，还可以使用单独或混合的并通过烷氧基硅烷改性的偏二氟乙烯（VDF）、四氟乙烯（TFE）或VDF-TFE共低聚物、VDF-六氟丙烯、VDF-氯三氟乙烯。

优选的纳米填料可以由包含两种接枝链的二氧化硅构成：

·该链之一是通过三乙氧基硅烷改性的聚乙二醇衍生物所组成的亲水性链，和

·其它链是通过三乙氧基硅烷或甲基二乙氧基硅烷改性的六氟环氧丙烷（HFPO）的低聚物。

本发明还涉及包含本发明的纳米填料的至少一种碳氟化合物树脂在水相中的分散体。