[发明专利]球形聚硅氧烷微粒及其制备方法

说明书

本发明涉及球形聚硅氧烷微粒及其制备方法。具体讲，本发明涉及平均粒径为0.1～5μm的球形聚硅氧烷微粒及有效制备该微粒的方法。

JP-A-63-77940(此处使用的术语“JP-A”表示“未审公开的日本专利申请”)中描述的方法是已知制备球形聚硅氧烷微粒的常规方法。通过将有机三烷氧基硅烷和/或其部分水解产物在有机三烷氧基硅烷和/或其部分水解产物间的界面上，或在有机三烷氧基硅烷和/或其部分水解产物与作为上层的有机溶剂的混合液体间的界面上，以及在氢和/或胺与作为下层的有机溶剂的混合液体间的界面上进行的水解和缩聚反应，该方法得到各微粒形状均为独立的真正球形的聚硅氧烷微粒。

此法获得的聚硅氧烷微粒的特点是颗粒形状为球形、疏水性强、缩合能力低和比重小。由于这些特点，这种聚硅氧烷微粒用作提高涂料、塑料、橡胶、化妆品和纸的润滑性、提高分散性及获得光散射功能的改性添加剂。

然而，这种球形聚硅氧烷微粒的制备方法复杂，难于维持有机三烷氧基硅烷和/或其部分水解产物水解和缩聚的反应界面。结果使由时间和设备能力决定的生产率低。

为了解决这些问题，本发明人提出了一种制备球形聚硅氧烷微粒的方法，该方法包括：对有机烷氧基硅烷和/或其部分缩合产物进行水解而获得的有机硅烷三醇的水/醇溶液进行任选稀释，向其中加入碱性水溶液并混合，然后将此混合物保持在静止状态(JP-A-2000-186148)。根据该方法，水解和缩聚在均匀反应状态下进行，获得球形聚硅氧烷微粒。因此无需象现有技术那样保持进行水解和缩聚的界面的复杂过程，从而能大大提高由时间和设备能力决定的生产率。

根据该方法，可将得到的球形聚硅氧烷微粒的平均粒径控制在1-10μm的范围内，所得球形聚硅氧烷微粒具有下述特点：和通常方法制得的聚硅氧烷比较，其颗粒度分布集中。这种球状聚硅氧烷微粒与塑料的混合物可用作液晶显示的光散射板，并用于改进高质量图象录像带的润滑性能，以提高其运行稳定性。

然而，该方法存在这样一个缺点，即难于获得平均粒度低于1μm的微粒。即根据该方法，为了获得平均粒径相当小的颗粒，需要降低反应产物的浓度或需稀释步骤。这样，和制备平均粒径大的产品比，为了获得平均粒径相当小的颗粒，由时间和设备能力决定的生产率就将降低。

本发明解决了这些技术中存在的通常问题。

因此，本发明的目的之一是提供平均粒径为0.1～5μm的球形聚硅氧烷微粒，其制备不会降低生产率，也没有稀释步骤。

本发明的另一目的是提供一种制备这种球状聚硅氧烷微粒的有效方法。

为实现上述目的，已进行了广泛的研究，其中发现采取下述方法即可实现上述目的：在硅烷醇(对包括有机三烷氧基硅烷和有机四烷氧基硅烷的混合硅烷进行水解制得，其中可水解的四个基团同Si连接)和/或其部分缩合产物的水/醇溶液中加入碱性水溶液，迅速均匀混合所得混合物并放置好。基于该发现完成了本发明。

用下式(Ⅰ)代表的有机三烷氧基硅烷和下式(Ⅱ)代表的有机硅烷进行缩聚反应即可得到本发明的球形聚硅氧烷微粒：

  (Ⅰ)R¹Si(X)₃    (Ⅱ)SiX₄

(Ⅰ)式中：R³代表选自取代或未取代的烷基、链烯基、苯基的一价基团；X为相同或不同的可水解基团；(Ⅱ)式中：X代表相同或不同的可水解基团，其中R¹/Si之比为0.9～小于1.0。

本发明制备球状聚硅氧烷微粒的方法包括步骤(A)和(B)：

其中(A)为将下式(Ⅲ)代表的有机三烷氧基硅烷和下式(Ⅳ)代表的四烷氧基硅烷进行混合，使R¹/Si之比为0.9～小于1.0，随后按所得混合物中每摩尔硅烷加入20～150摩尔水的比例向其中加入水并在酸性条件下水解，从而获得有机硅烷醇和/或其部分水解产物的水或醇溶液，

式(Ⅲ)为R¹Si(OR²)₃，其中R₁代表选自取代或未取代的烷基、链烯基、苯基的一价基团；R²代表相同或不同的取代或未取代的烷基；

式(Ⅳ)为Si(OR²)₄，其中R²代表相同或不同的取代或未取代的烷基；

和步骤(B)，在上步骤获得的有机硅烷醇和/或其部分水解产物的水或醇溶液中加入碱性水溶液，随后进行混合，在静止条件下有机硅烷醇和/或其部分水解产物缩聚形成球形聚硅氧烷微粒。