[发明专利]具有独特光学性能的疏水金属和金属氧化物粒子

说明书

本申请要求2007年1月31日提交的临时申请60/898,554的权益。在此引入该申请的公开内容作为参考。

相关申请的交叉参考

[0001]本发明的主题涉及下列美国专利申请：11/583,439、11/524,471和与本申请在相同日提交并且题为“含聚异丁烯基的分散体及其用途”的申请。在此引入这些专利申请的公开内容作为参考。

技术领域

[0002]本发明涉及使用聚异丁烯基琥珀酸酐和相关的化合物以提高各种粒子和纳米粒子的疏水特性。

背景技术

[0003]在本领域中各种分散剂和表面处理剂是已知的，例如公开在US 2003/0032679、US 2004/0209782、WO 87/05924和US 5,266,081中。在此引入上述专利和专利申请的公开内容作为参考。

[0004]这些分散剂和表面处理剂一般使用较高含量的这些试剂，以便获得分散稳定性和/或与聚合物基体的相容性。高含量的分散剂和表面处理剂经常不利地影响粘合性、环境抵抗性、光学透明性、流变学和其它性能。在本领域需要不具有这些问题的金属氧化物的纳米粒子和/或微米粒子的粒子和/或具有金属氧化物表面的粒子的稳定分散体，以及制备这些分散体的方法。

[0005]尽管可能开发在有机溶剂中包含金属和金属氧化物纳米粒子的相对透明和低雾度的涂料、粘合剂和表面处理剂，但是开发在水性介质中的透明和低雾度的涂料、粘合剂和表面处理剂在工业上一直是个挑战。不良的光学性能显著阻碍了纳米粒子渗入要求水性产品(即许多涂料、多数纺织品处理剂和各种用于纤维和非纤维产品的粘合剂)的市场

[0006]暴露于紫外辐射导致用于涂料、塑料和纺织品的着色剂的光致漂白、聚合物的分解、木材的老化及其它有害的作用。在多种工业中需要阻止紫外辐射的负作用。氧化锌具有理想的吸收紫外辐射的性能。但是，包含直径＞100nm的ZnO粒子的组合物是不透明白色的。不透明性是多数应用不能接受的。另外，ZnO在水中的高反应性和溶解性导致在许多水性制剂中絮凝。

发明内容

[0007]本发明通过采用聚异丁烯基琥珀酸酐和类似分子，以产生疏水粉末的方式处理诸如ZnO的金属或金属氧化物，解决了包含常规氧化锌粒子的体系所伴随的问题。当掺入到聚合物基体中时，相当于采用标准未处理亲水ZnO能够获得的，所得的疏水粉末可以提供提高的光学透明性。所得的疏水粉末还可以提供在水性聚合物制剂中改进的分散稳定性。

[0008]本发明一方面涉及一种包含表面处理的金属或金属氧化物粒子的组合物。该组合物包含：

(a)基于粒子的总重量，约0.1wt％-约50wt％的至少一种表面处理剂，其包含下式：

其中X具有1-1000的值；

该分子的反应产物，如具有下式的那些：

和

(b)基于分散体的总重量，约1wt％-约90wt％的包含选自下列粒子的至少一员的粒子：金属和金属氧化物粒子、具有金属或金属氧化物表面的粒子及其混合物(例如粒度为约1nm-约2000nm的粒子)。

[0009]本发明的分散体可以通过诸如球磨、搅拌珠磨、均化器、辊磨和超声波浴的任何合适的方法制备。

[0010]虽然本发明的分散剂可以用于分散宽泛范围的粒子，但是金属氧化物的纳米粒子，特别是锌、锆、铈、钛、铝、铟和锡的氧化物的纳米粒子及其混合物是具有重要商业应用的示例性纳米粒子。纳米氧化锆、氧化铈和氧化铝可用于抗划伤涂料和传热流体。另外，已采用氧化铝薄层钝化的铝金属纳米粒子可用于发展能量材料。氧化铟锡(ITO)纳米粒子可用于透明导电涂层、热管理层和静电荷耗散。氧化锌和氧化钛可用于紫外阻挡应用，包括遮光剂、纺织品和涂料。金属氧化物纳米粒子和/或具有金属氧化物表面的纳米粒子的其它应用包括例如磁性材料、多相催化剂、调色剂组合物和陶瓷。

[0011]为了易于使用分散体母料或在完全配制的组合物中提供纳米粒子和/或微米粒子，希望粒子分散在各种液体和聚合物基体中。分散体的质量应该与其预期用途相当。例如，在诸如某些油墨和涂料的许多应用中不希望存在颜色。另外，分散体一般是稳定的，因此不必在即将使用前制备，但可以在制备后储存。根据配制的组合物的应用，本发明组合物可以包含约0.5wt％-约90wt％的配制的组合物的成分。