[发明专利]经硅烷化的高度疏水的硅酸

说明书

本发明涉及用式(RO)₃SiR′的化合物表面改性的硅酸，其中 R’＝C_nH_2(n-m)+1，n＝9-14，m＝0-n，以及R＝C_qH_2q+1，其中q＝1-4；本发明还涉 及制备所述硅酸的方法以及其用作增稠剂、防结块剂、流动增强剂和用于 控制带电性质的用途。

例如通过湿化学沉淀法或者通过在氢焰中四氯硅烷的水解制得的未改 性硅酸的表面被硅烷醇基覆盖，因而该材料具有亲水性。通过例如使用六 甲基二硅氮烷(DE2043629)、二氯硅烷(DE1163784B)或聚二甲基硅氧烷(EP 0686676A1)进行甲硅烷基化，可显著降低表面上的硅烷醇基的数量。由于 进行有机硅表面改性，硅酸或多或少具有疏水性。

由于改性导致的改变的表面性质，经表面改性的硅酸在许多应用中通 常表现出完全不同于未改性代表物的性质。因此，例如与未改性的原始硅 酸相比较，经表面改性的疏水硅酸的特征是，通常显著更高的增稠效果， 特别是在例如具有极性基团的溶剂、聚合物或树脂的体系中，所述极性基 团例如羟基、酮基、环氧基、醚基、酯基、羧基或含氮基团如伯胺基、仲 胺基或叔胺基、酰氨基或铵基。在这方面工业上特别相关的是，例如，用 作例如油漆、涂料或粘合剂的环氧树脂、聚氨酯、不饱和聚酯树脂和水性 分散体以及乳液。

例如DE4419234A1描述了无机氧化物的甲硅烷基化的方法，其中使用 在该方法的温度范围内为半挥发性的至少一种甲硅烷基化剂处理细粒状无 机氧化物。尤其是，DE4419234A1涉及一种通过该方法制得的高度非极性 硅酸。在说明书中所列举的实施例显示例如在25％浓度的含水乙醇溶液中， 增稠效果随着硅酸的疏水性的提高而提高。然后通过与不同组成的甲醇/水 混合物相比较，从视觉上评价样品的润湿行为来确定硅酸的疏水性，并以 甲醇数表示(定义为水/甲醇混合物中甲醇的重量百分数，其中一半硅酸被润 湿并浸入液体)。

EP0672731B1描述了通过用式(RO)₃SiC_nH_2n+1的化合物处理来生产热 解二氧化硅，其中n＝10-18，以及R＝短链烷基，例如甲基、乙基等。所述 热解二氧化硅特别适用于液体的增稠。在实施例中，用于处理硅酸的化合 物是十六烷基三甲氧基硅烷(H₃CO)₃SiC₁₆H₃₃和十八烷基三甲氧基硅烷 (H₃CO)₃SiC₁₈H₃₇。

与未表面改性的原始硅酸200(实施例9)相比较，提高涂布度(即提高用于改性的硅烷的量，基于表3数据所对应的比表面积)的研究样品的特征是，对丙醇/水的1∶1液体混合物显著更高的增稠效果(参看第9页表格)。如果考虑用(H₃CO)₃SiC₁₆H₃₃(硅烷I)改性，由C含量的提高可明显看出涂布度的增加(参看表4)。虽然所述说明书没有明确讨论样品的疏水性，然而实施例11-14清楚地表明硅酸的C百分含量从实施例4经实施例5和6至实施例7的降低与增稠效果的明显降低有关。由C含量直接获得关于硅酸中存在的负责疏水性的非极性烃的含量的信息。因此，提高C含量通常与增强硅酸的疏水性有关。

然而，从加工处理的角度看，所使用的进料十六烷基三甲氧基硅烷 (H₃CO)₃SiC₁₆H₃₃和十八烷基三甲氧基硅烷(H₃CO)₃SiC₁₈H₃₇具有明显的缺 点。例如，由于相对高的熔点和沸点，已证明十八烷基三甲氧基硅烷的制 备非常复杂且成本高。此外，所述化合物的相对高的粘度还变得很明显， 这在通常所使用的制备方法和/或产品质量上是不利的(根据DIN51562-1， 十六烷基三甲氧基硅烷(H₃CO)₃SiC₁₈H₃₇在25℃下的运动粘度为7.2mm²/s)。