[发明专利]在多元醇中的氧化硅颗粒分散体

说明书

一种接枝大分子单体用于将例如SiO₂分散在多元醇中，所述接枝大分子单体包含至少一种大分子单体与至少一种接枝化合物的反应产物，所述至少一种大分子单体为至少一种在其结构中包含一个或多个羟基封端的聚醚和/或聚酯链的分子，所述至少一种接枝化合物在其结构中包含至少一个至少单烷氧基化的或至少单卤代的甲硅烷基和至少一个含有对大分子单体的羟基呈反应性的基团的烷基、环烷基或芳基。

本发明涉及接枝大分子单体、其作为多元醇中的氧化硅(oxidic silicon)颗粒的稳定剂的用途、相应的分散体、其制备方法、用于制备聚氨酯的用途以及相应的方法和聚氨酯。

已知通过在异氰酸酯或多元醇组分中包含纳米颗粒可以改善聚氨酯材料的机械性能。

因此，DE-A 103 38 164公开了一种制备聚氨酯泡沫的方法，其包括在发泡剂和硅胶颗粒存在下使多异氰酸酯和多元醇反应，其中硅胶颗粒用氨基丙基三乙氧基硅烷官能化。硅烷化试剂使硅胶颗粒的颗粒表面亲水，其中该亲水表面具有对异氰酸酯呈反应性的表面基团。因此，在聚合反应期间，所述颗粒共价结合到泡沫的聚合物基质中以形成聚氨酯结构并用作增强材料。这使得聚氨酯泡沫中的开孔的比例能够被调节，这可以改善聚氨酯泡沫的声学特性(声音阻尼)和隔热能力。将表面官能化的SiO₂颗粒掺入多元醇组分中。SiO₂颗粒优选由四乙氧基硅烷在有机溶剂中制备。该合成路线是昂贵的，因为使用了昂贵的前体，此外，合成中颗粒产率较低。此外，该合成得到尺寸为100nm或更大的颗粒，其可认为是常规填料。

EP-A 1 366 112公开了一种通过以下步骤制备二氧化硅分散体的方法：a)首先加入硅酸盐水溶液，b)将硅酸盐缩聚至粒径为3-50nm，c)所获得的二氧化硅溶胶调节至碱性pH，d)任选地浓缩溶胶，e)将溶胶与分散体的外部流动相的组分混合，以及f)任选地从分散体中除去水和/或其它溶剂组分。所提到的外部流动相为多元醇、多胺、直链或支链的聚乙二醇醚、聚酯和聚内酯。在实施例中，将pH设定为10.5至11的二氧化硅溶胶与异丙醇混合，通过常压蒸馏除去水直至0.1％的含量。然后在搅拌下加入各种聚醚。随后通过在50℃下减压蒸馏除去挥发性组分。可提及的是使用二氧化硅分散体来制备基于聚氨酯、聚硅氧烷、聚烯烃或聚苯乙烯的闭孔或开孔泡沫。溶胶的pH为10至12，因此难以处理。溶胶仅具有低浓度的二氧化硅颗粒(每100份溶胶至多15份SiO₂颗粒)。需要相对大量的溶剂，这使得二氧化硅分散体的制备相对昂贵。

WO 2010/043530公开了一种用于制备含有平均粒径为1至150nm的含水二氧化硅溶胶的多元醇分散体的方法。将含水二氧化硅溶胶与有机稀释剂和多元醇以及具有烷氧基化的甲硅烷基基团和对醇有活性的基团的化合物混合。根据实施例D3，将含水二氧化硅溶胶与异丙醇和三甲氧基硅烷混合，所述三甲氧基硅烷通过3-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷和 XTJ-505的反应获得。反应后，加入多元醇。

本发明的目的是提供具有μm级平均粒径的氧化硅(oxidic silica)颗粒在多元醇中的稳定分散体。通过在聚氨酯制备中使用该分散体，优选增加体系的硬度。

根据本发明，所述目的通过接枝大分子单体实现，所述接枝大分子单体包含至少一种大分子单体与至少一种接枝化合物的反应产物，所述至少一种大分子单体为至少一种在其结构中包含一个或多个羟基封端的聚醚和/或聚酯链的分子，所述至少一种接枝化合物在其结构中包含至少一个至少单烷氧基化的甲硅烷基和至少一个含有对大分子单体的羟基呈反应性的基团的烷基、环烷基或芳基。

所述目的还通过使用所述接枝大分子单体作为多元醇中氧化硅颗粒的稳定剂来实现，所述氧化硅颗粒选自二氧化硅、硅酸盐、硅酸及其混合物。

所述目的还通过一种包含与至少一种多元醇中的氧化硅颗粒反应的接枝大分子单体的分散体实现。优选地，多元醇与接枝大分子单体不同(在结构上)。因此，即使未反应的接枝大分子单体保留在分散体中，也可以通过其不同的结构将其与至少一种多元醇区分开。因此，多元醇与接枝大分子单体不相同。