[发明专利]烷氧基甲硅烷基官能低聚物以及用其表面改性的颗粒

说明书

技术领域

本发明涉及烷氧基甲硅烷基官能低聚物、表面上负载低聚物(A)的核-壳颗粒(PA)、和所述颗粒(PA)在生产复合材料(K)中的用途。

背景技术

填料是一种细粒状固体，将其添加到母料中改变了所述母料的性能。目前在化学工业中，填料被用于许多目的。其可以改变塑料的机械性能，如硬度、拉伸强度、耐化学性、导电性或热传导性、粘附性或温度改变时的收缩。而且，尤其是它们具有影响聚合物熔体的流变行为，和改善涂层的耐刮擦性的作用。

当颗粒，尤其是纳米颗粒用于有机体系中时经常出现的问题是颗粒和母料之间通常不充分的相容性，所述颗粒通常是无机颗粒。所述缺乏相容性的可能结果是颗粒不能足够好地分散在有机母料中。而且，在长时期的静置或储存中，甚至已经良好分散的颗粒也可能沉淀，形成可能较大的聚集体和/或团聚体，如果可能，其在再分散时也难以分离成原始颗粒。这种非均相体系的加工在任何情况下都是极端困难的，实际上常常是不可能的。因此，例如在将其施涂并固化后，具有光滑表面的涂层通常不能用该路线生产，或仅能通过高成本的方法生产。

因此，有利的是使用表面具有有机基团的颗粒，这导致与周围母料的相容性提高。这样将无机颗粒用有机壳掩蔽。而且，在颗粒表面对母料具有适当的反应性，并因此能与粘合剂体系在配方的特定固化条件下反应的情况下，在固化过程中将颗粒通过化学方法掺混到母料中是可能的，这常常导致特别良好的机械性能以及改善的耐化学性。在本文中优选例如胺基或甲醇基，其能够与例如聚酯、聚氨酯或聚丙烯酸酯反应。这种体系例如在EP 832 947 A中有描述。

对于表面改性，现有技术优选使用可水解硅烷，如γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酸酯基丙基三甲氧基硅烷，其对颗粒表面具有反应性，并且在与颗粒反应时形成掩蔽颗粒核的硅氧烷壳。这种生产方法例如在EP 505 737 A中有描述。由于有机官能基的缘故，这些颗粒与有机母料间的相容性非常好。然而，这些体系遇到的问题可能是，当使用具有低水解和缩合活性的硅烷时，形成的硅烷壳仍旧具有大量的烷氧基甲硅烷基和硅烷醇基。因此，这些颗粒在制备条件下，尤其是在溶剂交换的条件下，和储存条件下的稳定性受到限制。尽管有掩蔽硅氧烷壳，仍可能发生颗粒的聚集和/或团聚。由于所述原因，通常也不可能分离固体形式的颗粒，而后将其再分散在溶剂或复合母料中。这种颗粒的再分散性将是尤其期望的，因为其会使生产复合材料容易得多。

表面不含烷氧基甲硅烷基和硅烷醇基并因此具有较低的团聚倾向的核-壳颗粒的制备在文献EP 0 492 376 A和DE 10 2004 022 406 A中有教导。为此，在第一步骤中，硅氧烷颗粒通过不同硅烷和硅氧烷的缩合产生，其中至少一种硅烷或硅氧烷具有甲基丙烯酰基，并且在随后的步骤中，将聚甲基丙烯酸甲酯壳通过与甲基丙烯酸甲酯反应接枝到所述硅氧烷颗粒上。得到的颗粒显示出与有机聚合物如聚甲基丙烯酸甲酯和PVC优良的相容性。而且，这些硅氧烷接枝聚合物具有的优势是如果接枝壳具有合适的组成和合适的厚度，它们是可再分散的。然而，它们的缺点是制备较复杂，导致高的制备成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种表面改性剂，其可以生产核-壳颗粒，并且克服现有技术的缺点。

本发明提供烷氧基甲硅烷基官能低聚物(A)和其水解和缩合产物，其可通过聚合100重量份的烯键式不饱和烷氧基官能硅烷(S)与0-100重量份的烯键式不饱和共聚单体(C)而得到。

本文中“低聚物”是由至少2个(聚合度：2)，但不超过100个(聚合度：100)的单体单元构成的较高分子量分子。本文中优选聚合度为2-50；特别优选聚合度为2-20。聚合度例如由数均摩尔质量Mn除以所用单体的全部摩尔质量的摩尔加权平均值来计算聚合度，Mn用GPC或NMR的方式测定。硅烷链节(S)的序列和适当时低聚物(A)中的共聚单体(C)的序列依据聚合的类型可以是无规的、嵌段状、交替的或梯度状。特别优选无规或嵌段状序列。

所有具有适于聚合，更具体而言适于自由基聚合的烯键式不饱和键的硅烷和其水解和缩合产物都适用作硅烷(S)。这样的可聚合硅烷的实例包括乙烯基硅烷，如乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三乙酰氧基硅烷；以及丙烯酰基硅烷和甲基丙烯酰基硅烷，例如由WackerChemie AG，Munich，Germany出售的 GF-31、XL-33、XL-32、XL-34、和XL-36硅烷。特别优选的硅烷(S)是下列通式[1]的那些