[發(fā)明專利]納米內(nèi)核夾心式結(jié)構(gòu)二氧化硅消光劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610035140.8
• 申請日: 2006-04-24
• 公開（公告）號: CN101063007A
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張晴
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州慧谷化學(xué)有限公司
• 主分類號: C09C3/06
• 分類號: C09C3/06;C09C1/28;C09D7/12
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司
• 代理人: 戴建波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二氧化硅消光劑及其制備方法，更具體地講，本發(fā)明涉及一種具有納米內(nèi)核與絮狀包覆物的夾心式結(jié)構(gòu)的二氧化硅新材料、制備方法及其作為消光劑的應(yīng)用。

背景技術(shù)

在涂料工業(yè)中，無定型二氧化硅因其折射指數(shù)與該行業(yè)所使用的大部分樹脂的折射指數(shù)相近，用于清漆中具有良好的光學(xué)性能，因而無定型二氧化硅成為高檔涂料消光劑的首選。影響二氧化硅消光劑的主要特性參數(shù)有孔體積(孔隙率)、平均粒徑和粒徑分布、表面處理等。較早用于消光劑的是氣相法生產(chǎn)的無定型二氧化硅，例如中國專利申請CN02822370.5中公開一種包括無定型顆粒狀二氧化硅的二氧化硅消光劑，其中該二氧化硅顆粒用親水性聚烯烴蠟予以處理。無定型二氧化硅消光劑的缺點是價格昂貴。

液相法(濕法)與氣相法生產(chǎn)的無定型二氧化硅相比，由于成本低廉而日益受到重視。液相法(濕法)生產(chǎn)二氧化硅從工藝路線上可分為凝膠法和沉淀法，其工藝方法可以參考美國專利US?6103,004、US?5123,964和US?5637,636中所公開的方法。

中國專利申請CN200410081752.1中公開了一種用聚乙烯蠟乳液包衣的沉淀二氧化硅，其可用作大漆體系中的消光劑。該沉淀二氧化硅具有下述物理化學(xué)參數(shù)：按照DIN?66131測得的BET表面積為351-600m²/g，按照DIN?53601測得的DBP指數(shù)為300-360％，碳含量為1-8％，按照DIN53194測得的壓實密度為70-140g/l，按照ISO?1524測得的細度為15-50μm，用Malvern儀測量的粒度分布指數(shù)I＜1.0。其中，粒度分布指數(shù)I＝(d₉₀-d₁₀)/2d₅₀。

中國專利申請CN03155464.4中也公開了一種基于沉淀二氧化硅的高效消光劑，該沉淀二氧化硅的BET為350～550m²/g，DBP值為320～400g/100g，粒徑d50為5～15μm、夯實密度為20～90g/l。

中國專利申請CN200380106812.4則公開了一種結(jié)構(gòu)涂覆的二氧化硅，其制備過程為：在適當(dāng)?shù)幕旌先萜髦校盟屯繉觿﹪娡繜峤夥ǘ趸韬蛯峤夥ǘ趸枧c水和涂層劑混合，然后將產(chǎn)品研磨和調(diào)節(jié)。

對于液相法所生產(chǎn)的二氧化硅來說，不同的工藝路線所得到的產(chǎn)品性能是不同的：凝膠法制備出的二氧化硅結(jié)構(gòu)牢固，孔徑分布窄，透明性好，但是空隙率低；沉淀法制備的二氧化硅空隙率高，但結(jié)構(gòu)性疏松，在高剪切下結(jié)構(gòu)容易被破壞，并且透明性也較差。

到目前為止，液相法現(xiàn)有技術(shù)所生產(chǎn)的二氧化硅不能同時滿足既結(jié)構(gòu)牢固、又空隙率高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種無定形二氧化硅消光劑，該消光劑既具有沉淀法生產(chǎn)的二氧化硅消光劑高吸油值和高孔隙率的優(yōu)點，同時也具有凝膠法生產(chǎn)的二氧化硅消光劑牢固的結(jié)構(gòu)和透明性。

本發(fā)明的另一目的是提供一種制備既具有沉淀法二氧化硅特點、又具有凝膠法二氧化硅特點的二氧化硅消光劑的工藝方法。

為了實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，一方面，本發(fā)明提供了一種夾心式結(jié)構(gòu)的二氧化硅消光劑，該二氧化硅消光劑的粒徑在2-30μm之間，優(yōu)選為2-15μm，更優(yōu)選為4-10μm；而且該二氧化硅消光劑包括由二氧化硅構(gòu)成的納米內(nèi)核與由二氧化硅構(gòu)成的絮狀包覆層，其中，納米內(nèi)核的直徑在10-50nm之間，優(yōu)選為10-20nm；相對于該納米內(nèi)核，絮狀包覆層具有較為膨松的結(jié)構(gòu)。

上述的二氧化硅消光劑中，納米內(nèi)核的密度高于絮狀包覆層的密度；而絮狀包覆層的孔隙率則高于納米內(nèi)核的孔隙率。

為了使納米內(nèi)核和絮狀包覆層具有不同的結(jié)構(gòu)、密度和孔隙率等，本發(fā)明二氧化硅消光劑的納米內(nèi)核可通過凝膠法形成，而絮狀包覆層可通過沉淀法形成。

上述的二氧化硅消光劑的表面進一步連接有能錨接到表面硅羥基位置上的聚合物和/或表面活性劑；其中聚合物可以為極性或非極性的，如聚乙烯醇等；表面活性劑優(yōu)選為陰離子型表面活性劑。以重量百分比計，聚合物和/或表面活性劑占二氧化硅消光劑的總重量的1-15％，優(yōu)選為3-8％。

上述的二氧化硅消光劑可以進一步粉碎為粒徑在2-4μm之間的顆粒。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種制備夾心式結(jié)構(gòu)二氧化硅消光劑的工藝方法，該方法包括：

(一)利用凝膠法形成二氧化硅消光劑的納米內(nèi)核；

(二)利用沉淀法形成二氧化硅消光劑的形成絮狀包覆層。

其中，利用凝膠法形成納米內(nèi)核的步驟又包括：