[發明專利]一種有機改性硅溶膠

有效

• 申請號: 201110361396.9
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102504614A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 康長瑞;王玲玲;千昌富;鄭文耀;王團樂
• 申請（專利權）人: 中國樂凱膠片集團公司
• 主分類號: C09C1/28
• 分類號: C09C1/28;C09C3/12;C09D7/12;C09K3/18
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;郭紹華

技術領域

本發明涉及一種改性的硅溶膠。?

背景技術

SiO₂溶膠是高分子無定形SiO₂微粒分散在溶劑中的膠體溶液。由于具有特殊的性質，硅溶膠在纖維、織物、造紙、涂料、粘接劑、陶瓷、醫藥、精密鑄造等領域得到了廣泛的應用。

硅溶膠按照溶劑性質的不同可分為水性硅溶膠和有機溶劑硅溶膠，有機溶劑硅溶膠主要用于形成透鏡、瓶、膜、片等合成樹脂成型體表面的硬涂膜。液晶顯示材料、鏡片及電器制品等這類產品的表面涂膜不但要求有高的抗劃傷性能還應具有拒水拒油的特性，因此具有特殊用途的有機溶劑硅溶膠的產品應運而生。

這類透明性硬化膜為了達到良好的性能通常要在特種樹脂成膜固化體系中加入硅溶膠，而表面存在羥基的氧化硅顆粒在樹脂體系中會因羥基的作用而聚集，導致涂膜性能不均，同時會出現許多涂布弊病。通過對有機溶劑硅溶膠的SiO₂微粒表面接枝適宜的有機基團就可以消除一般硅溶膠在樹脂體系中出現的各種不良現象。

日本專利JP特開2004091220公開了對正硅酸乙酯（TEOS）醇解法合成的硅溶膠用含有單個或多個烷烴的硅氧烷偶聯劑進行改性得到的有機溶劑型硅溶膠，具有良好的貯存穩定性但其不具有拒水拒油的特性。

WO03/102089公開的技術中使用含有單氟烴硅氧烷類偶聯劑改性的有機硅溶膠的涂膜材料，由于其改性基團的拒水拒油特性會造成與樹脂混合后的溶液貯存穩定性差，涂膜的外觀會有諸如條道、斑點等涂膜弊病。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種溶劑型有機改性硅溶膠，它應在樹脂體系的硬化膜涂布液中有優良的分散性和穩定性，能消除各種相關涂布弊病，同時具有優異的拒水拒油性能。

為達到上述目的，本發明采用了以下的技術方案：

一種有機改性硅溶膠，它由二氧化硅顆粒、有機溶劑和改性劑組成，所述有機改性硅溶膠含17～22%質量百分比的二氧化硅顆粒，含63～82.5%質量百分比的有機溶劑，含0.5～15%質量百分比的改性劑。

上述有機改性硅溶膠，所述改性劑是一種含氟烴基團的硅氧烷化合物。

上述有機改性硅溶膠，所述改性劑是含有氟烴基團和烷烴基團的二官能團硅氧烷偶聯劑。

上述有機改性硅溶膠，所述改性劑結構式為：

式中：R₁表示：或，其中n是1～10的整數；

R₂表示碳原子數1～10烷烴及芳烴；

R₃表示碳原子數1～3的烷烴。

上述有機改性硅溶膠，所述n是3～6的整數，R₂表示碳原子數2～5烷烴。

本發明提供的的溶劑型有機改性硅溶膠具有適宜的平均粒徑，外觀澄清透明，穩定性良好。在樹脂體系的硬化膜涂布液中有優良的分散性和穩定性，能消除各種相關涂布弊病，同時具有優異的拒水拒油性能。

具體實施方式

本發明中的基本溶膠是用硅酸酯類化合物水解、聚合形成具有溶膠特性的二氧化硅顆粒的溶液。

本發明中改性劑是含有氟烴基團和烷烴基團的二官能團硅氧烷偶聯劑，其主要結構為?，其中R₁為(式中n是1~10的整數)或（式中n是1~10的整數），R₂為碳原子數1～120烷烴及芳烴，R₃為碳原子數1～3的烷烴。將同時含有氟烴和烷烴的硅氧烷偶聯接枝到二氧化硅溶膠的顆粒上，兩個有機基團分別起到對外的拒水拒油作用，對內與樹脂親和起到易于分散和穩定的作用。

有機溶劑可以是親水性溶劑，如醇、醚、酮、酯等：也可以是非親水性溶劑如：苯系、丙烯酸酯類。

本發明提供的溶劑型有機改性硅溶膠可以通過下述步驟制備：

1.反應：用醇鹽法對烷基硅氧烷在醇、水、堿溶液中進行水解和縮合，以獲得硅溶膠的反應液。

2.改性：向上述的硅溶膠溶液中加入含有氟烴和烷烴的二官能團硅烷偶聯劑，進行有機改性。

3.濃縮：將步驟2中的反應液進行濃縮。

4.置換：對濃縮液進行溶劑置換，使得硅溶膠具有17%或更高重量百分比的二氧化硅濃度。

步驟1的醇鹽法中使用的烷氧基硅烷如：四甲氧基硅烷（TMOS）、四乙氧基硅烷（TEOS），作為溶劑的醇可以是甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇等。水為純水或二次蒸餾水。堿性催化劑通常使用氨水，其用量根據所需制備溶膠的粒徑相關，反應溫度為15-50℃為宜。