[发明专利]一种用于制备有机纳米粒子的方法

说明书

本发明涉及一种用于制备有机纳米粒子(nanoparticle)的方法；所述 有机纳米粒子作为纸张涂层的塑性颜料的用途；以及涂层中含有所述有机 纳米粒子的纸张。

颜料广泛用在纸张的制造中从而改善待制纸张的亮度、不透明性和印 刷性。纸张工业中使用的主要颜料是碳酸钙，这种材料具有如下缺点：由 于现有研磨技术存在的局限性，所以这种材料的性质很难被调节至满足特 定的纸张要求。为了克服这个问题，建议在纸张中使用聚合物颜料。然 而，目前建议使用的聚合物颜料具有当其处于压力下和水性环境下时具有 成膜性的缺陷。

本发明的目的在于提供一种改善的有机纳米粒子。一方面，改善例如 在于，所述纳米粒子具有可调的高温成型稳定性并且/或者所述纳米粒子当 用在纸张制造工艺中时具有可调的成膜能力。

本发明的另一目的在于提供一种用于制备上述纳米粒子的改进方法。 一方面，本方法的改进例如在于，所述方法更加多样化，且对结果的预测 性更好。

令人惊讶地，现在发现当使用特定多步工艺时可以实现这一点。

因此，本发明涉及一种用于制备有机纳米粒子的方法，所述方法包括 如下步骤：

(a)制备含有不饱和聚酯和/或乙烯基酯树脂、引发剂和疏水性单体 的溶液；

(b)使步骤(a)中获得的溶液在水相中乳化；此后

(c)使上述乳化溶液固化。

根据本发明得到的有机纳米粒子由于具有可调的高温成型稳定性因而 非常适于作为纸张应用中的颜料。另外，纳米粒子可以团聚形成微米粒子 (microparticle)，这些微米粒子具有高孔体积因而密度较小，这使得它们 非常适于各种其它应用，例如在例如汽车工业中的复合材料中用作填料。 另一种有利的应用是，用作复合材料或涂层(尤其是具有以聚酯和/或乙烯 基酯聚合物为基料的树脂的材料)的收缩还原剂(shrink reduction agent)，因为固化的纳米粒子或微米粒子在材料(所述纳米粒子或微米粒 子用在其中)固化期间不会收缩且仍保持其它性质，诸如热膨胀性和化学 性质。所述粒子还可以在涂层(诸如纸张涂层)中或在纸张处理中作为光 泽剂或去光剂(matting agent)。可以通过选择树脂和单体的类型以及通 过调节粒子尺寸和交联密度来调节纳米粒子促进光泽或退光的能力。

所述溶液通过如下制备：将不饱和聚酯和/或乙烯基酯树脂以及引发剂 溶于疏水性单体中。所述溶液可以包括其它组分，这些组分可以溶于或悬 浮于所述溶液中。其它组分的实例是染料；颜料；导电材料，诸如金属粒 子；添加剂，诸如乳化剂、表面活性剂；小有机化合物，诸如亲水性单 体；填料，诸如惰性无机粒子或有机粒子；和/或交联剂，诸如具有一个以 上能够与乙烯基型双键反应的官能团的有机化合物。然而，在优选的实施 方式中，所述溶液由不饱和聚酯和/或乙烯基酯树脂、引发剂和疏水性单体 组成。

用在本发明中的疏水性单体可以适当地选自：芳族(乙烯基)化合 物、甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯。因此本文中使用的术语“疏水性单体”涵 盖了传统的单体；分子量小于500g/摩尔、能够与不饱和聚酯和/或乙烯基 酯树脂反应从而在固化后形成交联网络的其它化合物；以及含有至少两种 在上述术语疏水性单体范围内的物质的混合物。

在本发明的优选实施方式中，疏水性单体是芳族(乙烯基)化合物， 更优选是芳族乙烯基单体，最优选是苯乙烯。在优选的实施方式中，至少 50重量％的疏水性单体是苯乙烯，更优选地，70-95重量％的疏水性单体 是苯乙烯。使用苯乙烯的优点在于，苯乙烯的成本较低，而且含有苯乙烯 的本发明的纳米粒子具有较高的耐久性。

从保护环境角度考虑，应当限制苯乙烯的用量。因此，在本发明的另 一实施方式中，在步骤(b)开始时所述溶液包含少于40重量％的苯乙 烯，优选地在步骤(b)开始时所述溶液包含少于10-30重量％的苯乙烯。 限制苯乙烯用量的另一优点在于，减少或甚至消除了最终产品中的未反应 苯乙烯的排放，否则这种排放可能导致最终产品具有苯乙烯的气味。