二氧化硅悬浮液制造技术

提供了二氧化硅颗粒在与水不混溶的极性有机液体中的稳定的悬浮液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二氧化硅悬浮液本申请要求于2017年12月27日提交的欧洲申请号EP17306943.6的优先权，出于所有目的将该申请的全部内容通过援引并入本申请。
本专利技术涉及二氧化硅颗粒在极性有机液体中的稳定的悬浮液，以及一种用于其制备的方法。
技术介绍
在有机基质如聚合物中使用二氧化硅颗粒经常遇到的问题是无机颗粒与有机基质难以分散并紧密混合。实际上，二氧化硅颗粒具有形成团聚体的趋势，这些团聚体在任何给定的聚合物基质中都难以分散。因此，将有利的是具有二氧化硅颗粒的悬浮液，这些悬浮液可以与包含聚合物和/或低聚物的液体体系混合、悬浮其中和/或呈溶液形式，以允许无机颗粒紧密分散在有机基质中。然而，为了相容，所述二氧化硅颗粒悬浮液应该被提供在有机液体中，并且它们应该具有使二氧化硅颗粒不发生沉降的足够的动力学稳定性。用于制备二氧化硅颗粒在有机液体中的悬浮液的方法是已知的。例如，WO01/53386披露了一种用于制备矿物颗粒、特别是二氧化硅颗粒在有机溶剂中的分散体的方法，其中：a)将与水不混溶的有机溶剂以及部分或优选完全溶于所述有机溶剂中的转移剂与矿物颗粒的水性分散体或悬浮液混合，以及b)将含有所述矿物颗粒的有机溶剂与水相分离。现已发现，如此获得的二氧化硅悬浮液持续长时间段是不稳定的，且该二氧化硅颗粒发生沉降。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供具有小于400nm的平均粒度的二氧化硅颗粒在与水不混溶的极性有机液体中的稳定的悬浮液。本专利技术的另一个目的是一种用于制备所述稳定的悬浮液的方法，该方法从呈固体形式的沉淀二氧化硅开始。具体实施方式本专利技术的第一目的是一种二氧化硅颗粒的悬浮液，其包含：-与水不混溶的极性有机液体，-至少一种相转移剂，以及-具有小于400nm的平均粒度的二氧化硅颗粒，其特征在于衍生自具有式(I)的化合物的有机硅烷部分化学键合至二氧化硅：R-Si(OR1)3(I)，其中R是-CH3或-CH＝CH2，并且每个R1独立地选自由-CH3或-C2H5组成的组。术语“悬浮液”在此用于指根据IUPAC定义的其中分散有固体颗粒的液体。已经发现，衍生自具有式(I)的化合物的有机硅烷部分的存在大大改善了二氧化硅颗粒在与水不混溶的极性有机液体中的悬浮液的稳定性。有效稳定二氧化硅颗粒的悬浮液的具有式(I)的化合物的值得注意的实例是CH3Si(OCH3)3、CH2＝CHSi(OCH3)3、和CH3Si(OC2H5)3。有机硅烷部分以相对于二氧化硅颗粒的重量按重量计至少1％的量存在。有机硅烷部分以相对于二氧化硅颗粒的重量按重量计典型地不超过100％的量存在。有机硅烷部分典型地以相对于二氧化硅颗粒的重量按重量计从2％至45％的量存在。在一些实施例中，有机硅烷部分典型地以按重量计从2％至35％、甚至按重量计2％至20％的量存在。本专利技术的呈悬浮液形式的二氧化硅颗粒典型地具有小于400nm、甚至小于350nm、优选小于300nm的平均粒度。平均粒度典型地为至少5nm。二氧化硅平均粒度可以有利地在从10至350nm的范围内、优选在从20至300nm的范围内、更优选在从20至250nm的范围内。二氧化硅平均粒度可以甚至在从20至200nm的范围内。在本说明书中，表述“平均粒度”用于指如通过动态光散射测量的数目粒度分布(numberparticlesizedistribution)的中值(D50)。悬浮液中二氧化硅颗粒的量是在按重量计从1％至50％、典型地按重量计从2％至40％、优选按重量计从3％至30％的范围内。二氧化硅含量更优选相对于悬浮液的总重量在按重量计从5％至25％的范围内。表述“相转移剂”在此用于指示能够有助于二氧化硅颗粒从水或水相转移至极性有机液体中的化合物。相转移剂通常是表面活性剂，尤其是优选包含至少两个疏水链的离子或非离子表面活性剂。在非离子表面活性剂之中，可以提及：-聚氧烷基化的(尤其是聚氧乙基化的、聚氧丙基化的或聚氧丁基化的)烷基苯氧化物，其烷基取代基为含有在5与25之间的亚烷基单元的C6-C12；-聚氧烷基化的C8-C22脂肪醇，其含有在1与25之间的氧化烯(尤其是氧化乙烯和氧化丙烯)单元；-由环氧乙烷与丙二醇缩合产生的产物，以及由环氧丙烷与丙二醇缩合产生的化合物；-由环氧乙烷与乙二胺缩合产生的产物，以及由环氧丙烷与乙二胺缩合产生的化合物；-带有聚醚官能团的聚硅氧烷；-C8-C20脂肪酸的酰胺；-乙氧基化的脂肪酸酰胺。在有利的实施例中，相转移剂是离子表面活性剂，优选阳离子表面活性剂。有利地该相转移剂是季铵盐。季铵盐的值得注意的非限制性实例是例如具有式(1)的那些：R2R3R4R5NX(1)其中：X选自由以下各项组成的组：卤素、CH3SO4-和C2H5SO4-；R2和R3，彼此相同或不同，选自由以下各项组成的组：C1-C20烷基、芳基或苄基；并且R4和R5，彼此相同或不同，选自由以下各项组成的组：C1-C20烷基、芳基、苄基或具有式(CH2CH2O)x(CH2CHCH3O)yO的包含环氧乙烷和/或环氧丙烷重复单元的部分，其中x和y独立地包括在0与30之间并且当x＝0时，则y≠0。相转移剂优选地选自由以下各项组成的组：苄基三甲基卤化铵、苄基三乙基卤化铵、甲基三癸酰基卤化铵、甲基三丁基卤化铵、甲基三辛基卤化铵、以及鲸蜡基三甲基卤化铵。特别优选鲸蜡基三甲基卤化铵。在卤化物之中，优选氯化物和溴化物。悬浮液中的相转移剂的量是基于提供二氧化硅颗粒的不超过40％单层覆盖率所需的量计算的。有利地，悬浮液中的相转移剂的量足以提供二氧化硅颗粒的至少10％单层覆盖率、优选至少12％覆盖率。提供二氧化硅颗粒的100％单层覆盖率的相转移剂的量可以使用本领域技术人员已知的模型计算。值得注意地，考虑到具有50nm直径的颗粒和6OH/nm2的硅醇密度的模型二氧化硅悬浮液，并且假设每个硅醇与相转移剂的一个分子相互作用，可以计算提供100％覆盖率的相转移剂的量。当相转移剂是鲸蜡基三甲基溴化铵时，提供从10％至40％的单层覆盖率的量典型地是相对于二氧化硅颗粒的重量按重量计从3％至25％、有利地按重量计从5％至15％。悬浮液包含与水不混溶的极性有机液体。术语“与水不混溶的”在此用于指其在20℃下在水中的溶解度小于25g/100g的化合物。该与水不混溶的极性有机液体在将形成具有水/烷基醇二氧化硅悬浮液的双相体系的那些之中选择。合适的与水不混溶的极性有机液体的值得注意的非限制性实例是例如2-甲基四氢呋喃和甲基乙基酮。优选该与水不混溶的极性有机液体是2-甲基四氢呋喃。本专利技术的另一个目的是一种用于制备二氧化硅颗粒在与水不混溶的极性有机液体中的悬浮液的方法，该方法包括以下步骤：(i)将至少一种相转移剂在与水可混溶的有机液体中的溶液与二氧化硅颗粒(具有小于400nm的平均粒度)在水中的悬浮液混合；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化硅颗粒的悬浮液，其包含：/n-与水不混溶的极性有机液体，/n-至少一种相转移剂，以及/n-具有小于400nm的平均粒度的二氧化硅颗粒，/n其特征在于衍生自具有式(I)的化合物的有机硅烷部分化学键合至二氧化硅：/nR-Si(OR

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171227 EP 17306943.61.一种二氧化硅颗粒的悬浮液，其包含：
-与水不混溶的极性有机液体，
-至少一种相转移剂，以及
-具有小于400nm的平均粒度的二氧化硅颗粒，
其特征在于衍生自具有式(I)的化合物的有机硅烷部分化学键合至二氧化硅：
R-Si(OR1)3(I)，
其中R是-CH3或-CH＝CH2，并且每个R1独立地选自由-CH3或-C2H5组成的组。


2.根据权利要求1所述的悬浮液，其中，该与水不混溶的极性有机液体是2-甲基四氢呋喃或甲基乙基酮。


3.根据前述权利要求中任一项所述的悬浮液，其中，二氧化硅颗粒具有在从10至350nm范围内、优选在从20至200nm范围内的平均尺寸。


4.根据前述权利要求中任一项所述的悬浮液，其中，该悬浮液中的二氧化硅颗粒的量相对于该悬浮液的总重量是在按重量计从1％至50％、优选按重量计从3％至30％的范围内。


5.根据前述权利要求中任一项所述的悬浮液，其中，该至少一种相转移剂选自由具有式(1)的季铵盐组成的组：
R2R3R4R5NX(1)
其中：X选自由以下各项组成的组：卤素、CH3SO4-和C2H5SO4-；R2和R3，彼此相同或不同，选自由以下各项组成的组：C1-C20烷基、芳基或苄基；并且R4和R5，彼此相同或不同，选自由以下各项组成的组：C1-C20烷基、芳基、苄基或具有式(CH2CH2O)x(CH2CHCH3O)yO的包含环氧乙烷和/或环氧丙烷重复单元的部分，其中x和y独立地包括在0与30之间并且当x＝0时，则y≠0。


6.根据前述权利要求中任一项所述的悬浮液，其中，该至少一种相转移剂选自由以下各项组成的组：苄基三甲基卤化铵、苄基三乙基卤化铵、甲基三癸酰基卤化铵、甲基三丁基卤化铵、甲基三辛基卤化铵、以...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·科博贾斯汀，MD·布拉伊达，M·米尼亚尔，
申请(专利权)人：罗地亚经营管理公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR