[发明专利]用LCST聚合物涂覆基质表面的方法

说明书

本发明涉及一种用LCST聚合物涂覆基质表面的方法，特别是一种涂覆颜料粒子的方法，特别地，通常涉及一种不可逆的涂覆微粒或非微粒基质表面的方法。

LCST聚合物是指在低温下可以溶于一种溶剂，而当温度升高并达到LCST(低临界溶液温度)时以独立相从溶液中分离出来的聚合物。

在Hans-Georg Elias，Huethig，和Wepf-Verlag发表在专刊“Polymere”1996年，183至184页的文章中给出了专门的定义。

颜料是细分的颗粒材料，它与载体或基体材料混合，从而影响或决定载体或基体材料的着色。出于成本的原因，颜料的使用量尽可能小。因为相互作用力，可能会发生团聚，特别是当颜料粒子作用于载体或基体材料中时，因此可以参与着色的粒子的数量减少了。通常破坏这种团聚很费劲或者至少是以一种很费时的方式才可以达到目的。然而，如果希望在可以接受的时间内以合理的成本达到理想的色彩，唯一可选的方法是增加所用颜料的量。

另一方面，颜料粒子，尤其无机颜料的粒子，其密度比通常具有有机特性的载体或基体材料高得多，这样，当颜料分散体静置一段时间后可观察到沉降作用。

本发明的目的是处理粒子以使其稳定分散于液体介质中(例如清漆)。

本发明提供了具有LCST聚合物涂层的粒子，首先将LCST聚合物在低于LCST的温度下溶解于一种溶剂中，然后将所得溶液与粒子混合，并升高所得混合物的温度至(或任选超过)LCST聚合物沉积在粒子表面上的温度，由此得到这种粒子。

LCST聚合物尤其适用于包封颗粒而丝毫不影响颗粒本身的颜色，因为LCST聚合物在可见范围内是完全透明的。

令人惊讶的是，不但可以获得粒子在液体介质例如清漆或类似物中的稳定化，而且我们还意外发现，颜料的着色强度也完全保持，因为LCST聚合物涂层阻止了细颜料粒子的团聚。

作为可用本发明方法涂覆的颗粒的例子，可以提及的是：

颜料：二氧化钛，氧化铁，氧化锌，炭黑和酞菁铜粒子；

填料：硫酸钡，滑石，硅酸盐和重晶石粒子；

纳米颗粒：氧化铁，二氧化钛和二氧化硅粒子；和

微纤维：玻璃，碳，织物和聚合物纤维。

而且，我们已经发现带有LCST聚合物的粒子可以提高粒子与载体或基体材料的相容性，也就是说无论粒子的特性如何，都可以实现与含水介质或有机介质相容。

我们也意外的发现，用LCST聚合物涂覆颗粒，尤其是光致变色颜料的层状粒子，可以提供额外的保护，以防止例如在挤出过程中发生的剪切力下的机械破坏。

优选粒子以分散体的形式加入LCST聚合物溶液中，优选使用与LCST聚合物溶液相同的溶剂，而分散体的温度低于LCST。

特别优选的是，如此进行所述LCST聚合物的涂覆，即使得涂层完全包封(颜料)粒子。

LCST聚合物涂层的厚度优选≥20nm，更优选≥25nm，最优选≥50nm。

首先将要涂覆的材料与LCST聚合物溶液混合加热至高于LCST的温度，然后冷却并且再加热，重复一次或多次，由此在表面上获得厚度特别均匀的涂层。

优选如此进行涂覆过程，使得随后或在涂层形成期间LCST聚合物固定在随即要涂覆的基质的表面。

多种方法适用于所述固定，它们是，例如使涂层交联或使其固着在基质表面。通过适当改变聚合物和/或基质以使单个聚合物链之间(交联)和/或基质与LCST聚合物之间形成化学键，从而可以完成交联或固着。改性LCST聚合物的适宜方法例如是，引入可自由基交联的基团或者引入酰氯或氯甲酸酯基团，因为这可能引起与聚合物中OH和NH基团的反应(交联)或与基质表面上OH和NH基团的反应(固着)。

另一个固定LCST聚合物层的方法是热力学意义上的，该方法在于要么用与基质具有强烈相互作用的基团改性LCST聚合物，要么尽可能地降低聚合物的LCST。

文献公开了聚合物通过所谓的源自接枝的方法(Grafting-from-Verfahren)而键合在表面的反应。这些源自接枝的反应通过在表面上引入特定基团而引发。按照表面改性的不同，单体在表面上以自由基方式、阳离子方式或阴离子方式进行聚合(参照：K.Fujiki，N.Tsubokawa，Y.Sone，Polym.J.22)。

不过，聚合物还可以通过自由基聚合而接枝到表面上(参照：T.Tsubokawa，A.Naitoh，J.Jpn.Soc.Colour Mater.72(8)(1999)475)。