包含微粒狀的金屬氧化物、金屬氧化物水合物和/或金屬氫氧化物、分散劑和有機分散介 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及能流動的分散體，其包括至少一種微粒狀的金屬氧化物、金屬氧化物 水合物和/或金屬氫氧化物作為懸浮固體、分散劑和有機的液態(tài)的分散介質(zhì)，并且涉及分 散劑的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 粉末作為固體引入到漆、膜、涂層和成型化合物中，以便有利地影響性能、如抗拉 強度和抗壓強度、耐磨強度和可加工性。此外，能夠經(jīng)由功能性填料使材料具有其他的性 能、如顏色、防紫外線、磁性、光學(xué)或電學(xué)性能。粉末通常以懸浮物的形式引入、即作為分散 在液態(tài)介質(zhì)中的固體，但是在液態(tài)介質(zhì)中粉末本身并不或者僅極有限地是可溶的并且彼此 不進行化學(xué)結(jié)合。
[0003] 如果僅存在液態(tài)的分散介質(zhì)和分散的固體，那么這就是一種懸浮物。但是當(dāng)前，通 常涉及分散體，即由至少兩種材料構(gòu)成的異質(zhì)的材料混合物，其中當(dāng)前至少分散介質(zhì)是液 態(tài)的（連續(xù)相）并且至少被分散的材料或被分散的材料混合物是固態(tài)的（分散相）。但是 此外，也能夠存在其他的材料，該材料例如也能夠是氣態(tài)的，或者液態(tài)的連續(xù)相除了分散劑 和分散介質(zhì)之外包含液體作為另外的分散相。
[0004] 為了確保材料的均質(zhì)性能重要的是：固體均勻地分散在液態(tài)的分散介質(zhì)中。所使 用的固體分得越精細(xì)并且在固體和液態(tài)的分散介質(zhì)之間的兼容性或相容性越差，前述就越 困難。在本文中，重要的是所得到的混合物的粘度和穩(wěn)定性。通常，通過添加細(xì)分的固體得 到粘度增強。
[0005] 粘度也能夠在分散之后以不可接受的方式提高。本發(fā)明因此具有以下目的，提供 具有適當(dāng)粘度的液態(tài)的分散體，并且當(dāng)期望時提供高的固體含量。
[0006] 在使用表面改性劑時不利的是，需要精確地了解要改性的表面。過量使用的且不 與表面交互作用的表面改性劑能夠在加工材料時產(chǎn)生困難。不足量的表面改性劑通常不引 起分散或僅以不充分的程度引起分散。
[0007] 通常在使用分散介質(zhì)時不利的是：提高化學(xué)復(fù)雜性，化學(xué)復(fù)雜性最終基于總混合 物的"雜質(zhì)"。期望的是：體系中的不同組分的數(shù)量保持得盡可能小。
[0008] 描述固體在液態(tài)介質(zhì)中的分散的大量公開文獻表明：其中或者固體表面被改性以 改進分散能力，或者加入潤濕添加劑或分散添加劑。
[0009] 通過利用表面活性劑作為分散劑在有機溶液中分散連同勃姆石的氧化鋁例如從 WO2009/051905A2 中已知。J_Am.Ceram.Soc.，89[3]882-887(2006)描述借助油酸對y鋁 粉末表面改性和隨后在非極性溶劑中分散。ColloidsandSurfaces, 56 (1991) 25-43公開 了礬土在甲苯和THF中的分散。將亞油酸或者聚異丁烯丁二酰亞胺、如商用產(chǎn)品0L0A1200 作為分散劑。亞油酸提供58體積百分比的分散體，0L0A1200提供66體積百分比的分散 體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本發(fā)明的目的是：在液態(tài)的有機的分散介質(zhì)中提供這種已經(jīng)在低分散劑濃 度時包含高填充的、低粘度的金屬氧化物、金屬氧化物水合物和/或金屬氫氧化物顆粒的 分散體，其中分散的顆粒不應(yīng)成塊或沉淀。
[0011] 該目的令人驚訝地能夠通過根據(jù)本發(fā)明的分散體或者說所使用的分散劑、如在獨 立權(quán)利要求中所描述的那樣來實現(xiàn)。優(yōu)選的實施方式是從屬權(quán)利要求的主題或在下面描 述。分散劑的特征在于：能夠?qū)⑽⒘畹慕饘傺趸铩⒔饘傺趸锼衔锖?或金屬氫氧化 物和它們的混合物在將機械能量輸入的情況下能夠在有機的溶劑或稀釋劑中分散成液態(tài) 的分散體，也分散成具有高的固體含量的這種分散體。
[0012] 術(shù)語"金屬氧化物"能夠理解成，使得包含半金屬氧化物，但是排除非金屬氧化物。 半金屬氧化物歸入金屬氧化物。在出自所包含的元素的族中的元素的多個可行的氧化物形 式中，原則上表示全部形式和改型。相同的內(nèi)容適用于金屬氧化物水合物和金屬氫氧化物。 同樣地，包含組的排列，即包括氧化物、水合物和/或氫氧化物組的金屬。
[0013] 金屬氧化物、金屬氧化物水合物和/或金屬氫氧化物所基于的金屬優(yōu)選是過渡金 屬、稀土和/或鋁。如果在多種金屬的情況下也包括含有多種金屬、尤其由多種金屬構(gòu)成的 混合氧化物和晶體改性物。相同的內(nèi)容適用于金屬氧化物水合物和金屬氫氧化物。
[0014] 金屬氧化物、金屬氧化物水合物或金屬氫氧化物的-通過分散體中的光散射確定 的-平均顆粒直徑平均小于200nm，優(yōu)選小于/等于100nm、尤其優(yōu)選的是10至100nm和尤 其40至80nm的顆粒直徑。
[0015] 礬土和/或勃姆石-分散體具有小于10色度的色值并且尤其優(yōu)選小于5色度的 色值（分別根據(jù)DINEN1557測量）。
[0016] 分散體中的金屬氧化物、金屬氧化物水合物和/或金屬氫氧化物的份額為優(yōu)選1 至80重量百分比、優(yōu)選5至70重量百分比、尤其優(yōu)選20至60重量百分比。
[0017] 分散劑具有如下通式
[0018] R-[A0]d-0-CH2-C00X
[0019] 其中
[0020] R代表具有6至36個碳原子的脂肪族烴基（直鏈或支鏈或者環(huán)狀），優(yōu)選12至24 個并且特別優(yōu)選13至17個，
[0021] A0代表以任意順序的1至20個E0、0至20個P0和/或0至5個B0,其中
[0022] E0 = -0CH2CH2-，
[0023]P0 = -0CH2CH(CH3)-或-OCH(CH3)CH2-，
[0024]BO= -0CH2CH(CH2CH3)-或-OCH(CH2CH3)CH2-，
[0025]X代表氫或抗衡陽離子，和
[0026]d平均為3至30,尤其平均為5至30,尤其優(yōu)選為4至12。
[0027] 抗衡陽離子能夠是堿金屬陽離子或者更少地優(yōu)選（1/2)堿土金屬陽離子或者銨 基或取代的銨基[NHnLm]+，其中n= 0至4和m= 4-n。
[0028] 分散劑優(yōu)選具有占分散體的總重量的1至10重量百分比的份額。
[0029] 此外，分散劑能夠包含氯化鉀、氯化鈉、氯乙酸、其余水含物、醇R-0H的剩余含物 以及例如小于5重量百分比的以下殘基含物
[0030] R-[AO]d - 0H
[0031] R、A0和d具有上述意義。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的分散體包含有機溶劑作為其他的主要組成部分，其選自：質(zhì)子和非 質(zhì)子溶劑的組。根據(jù)本發(fā)明的分散體的有機溶劑尤其選自：直鏈和支鏈脂肪族醇、芳香族 醇、酯、酮、環(huán)酯、脂肪族酯和芳香族溶劑。
[0033] 溶劑的實例包括飽和脂肪族烴，如正戊烷、己烷、正庚烷、異辛烷和十二烷；脂環(huán) 烴，如環(huán)戊烷和環(huán)己烷；芳香族烴，如苯、甲苯、二甲苯和均三甲苯；環(huán)醚，如四氫呋喃（THF) 和二噁烷，酮，如甲基異丁基酮（MIBK)，鹵代烷烴，如三氯乙烷，鹵代芳香烴，如氯苯和溴苯， 醇，如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇，2-甲基-1-丁醇、1，1-二甲基-1-乙 醇、戊醇、己醇、環(huán)己醇、庚醇、辛醇。此外，溶劑可單獨地使用或作為兩種或更多種不同溶劑 的混合物使用。
[0034] 優(yōu)選的是二甲苯、乙醇（具有小于50重量百分比的，尤其是小于10重量百分比的 水含量）、異丙醇（具有小于50重量百分比的，尤其是小于10重量百分比的水含量）。特 別是優(yōu)選的是乙酸甲氧基丙酯（例如純度為96重量百分比），甲苯（例如純度>99重量百 分比）或乙酸丁酯（例如純度>99% )。
[0035] 實例
[0036]使用如購買時一樣的沒有進一步預(yù)處理的溶劑甲苯（Sigma-Ald