[发明专利]膦酸硅氧烷处理的无机颗粒

说明书

本发明涉及用至少一种反应性有机硅烷化合物涂覆的无机颗粒，制备膦酸硅氧烷(phosphonatosiloxan)处理的无机颗粒的方法和其应用。

为了使无机颗粒均匀分布和嵌入(塑料)基体中，需要对该颗粒的表面进行改性。无机颗粒，例如二氧化钛颜料，本来具有亲水性能，但是，为了例如最理想地分布在聚乙烯中，应该具有疏水特性。颗粒的这种改性可以通过用有机物包封来实现(“有机处理”)。为了获得抗溶解的稳定涂层，必须使有机物化学键合在颗粒上，而这需要采取特殊的措施。

在Huels AG的公司说明书《有机官能化硅烷-DYNASILAN的应用》(“Anwendungen von organofunktionellen Silanen-DYNASILAN”)第10页等中描述了使用有机官能化的硅烷处理颗粒：从被至少一个有机基团和硅官能化的基团取代的硅烷出发，通过水解使硅经氧固定在颜料的表面(化学结合)，其中发生低聚合反应，即形成聚硅氧烷网状结构，并因此高效地包封颜料表面。直接键合在硅原子上的有机取代基例如辛基基团使颜料颗粒具有疏水性能和好的分散性

同样用有机磷化合物对无机颗粒进行处理原则上改善分散性和改变亲水行为。

DE AS 12 34 234中建议，为了改善分散性，使用酸性有机磷化合物例如一或二正磷酸酯涂覆颗粒。这样虽然有机基团键合在颗粒表面，但是用这样的磷有机基团不能形成网状的包封层。

DE 30 15 766A中使用磷杂聚硅氧烷涂覆颜料；该磷基未携带任何有机取代基，该方法成本高，并且不能调整疏水性。

在DE 15 92 905和EP 0 496 150中，为了改善在有机或含水介质中的分散性，使用下列通式的磷酸酯处理二氧化钛颜料。或

在US 4 183 879、US 4 209 430和EP 0707 051中描述了一种膦酸酯(膦酸的盐和酯)，其作为涂层涂覆在颜料上，可以改善颜料的性能，尤其会避免“发黄”。

在EP 0 073 343中，用有机磷酸酯/链烷醇胺-加成物和多元醇使二氧化钛颜料改性。

使用所有的这些物质均不能获得稳定地键合在无机颗粒表面的交联结构。

在WO 97/20001第2页上简述到，非反应性有机磷化合物静电结合在颜料表面，并且在加工这样的颜料时，这些有机基团从颜料上解吸，并成为在基体中不希望的添加物。特别是在塑料加工工业中，解吸作用导致塑料工件表面缺陷，并且例如使压制性和可焊性非常显著地恶化。

在所有迄今为止的使具有反应性基团的有机磷化合物更好地固定在颗粒表面的研究中，尚不能形成交联涂层。使用R₁P(O)OR₂OR₃类的膦酸酯时，可以与颜料表面发生反应，然而充其量二个基团相互结合成化学键，这样也不能如聚硅氧烷那样形成网状的有机膦酸酯结构。

本发明涉及通过使用有机聚硅氧烷而具有交联有机包封层的无机颗粒，有机膦酸酯化合物嵌入其中，并且其中至少硅原子(经氧)很大程度地化学键合在颗粒表面。

本发明的内容还包括制备被交联有机膦酸硅氧烷涂覆的无机颗粒的方法。

本发明的内容也包括有机膦酸硅氧烷处理的颜料在塑料和漆体系以及在纸和纤维着色中的应用。

本发明的无机颗粒中，有机膦酸酯化合物不是吸附性地淀积在表面，而是化学键合在表面上。因为没有确切的科学解释，所以提出一种适用的说法，即有机膦酸酯基团化学地结合入与表面键合的交联聚硅氧烷中，并且虽然一般不会形成直接从磷原子到颗粒表面上的化学键合，但是由于膦酸酯基团键合在一个或二个与颗粒键合的硅基团上，所以在化学上它们不会轻易地脱落。

通过在无机颗粒周围的网中使磷基团和硅基团“混合”可以使包封层获得一定“弹性”。同样可能的是有机膦酸酯化合物的反应性基团之一一次直接键合在颗粒表面，第二功能才与有机硅基团键合，或者二个有机膦酸酯化合物直接相互键合并与颗粒表面结合，仿佛小岛一样存在于聚硅氧烷交联结构中。

本发明的有机涂覆的无机颗粒的特别优点在于，磷-碳键合是非常稳定的，并且因此在进一步处理颗粒时，特别是嵌入有机基体中时，处于磷上的有机取代基不再脱落，同样可能的有机基团的多样化可以使产物的性能，特别是亲水/疏水特性最佳化。

具有本发明有机涂层的无机颗粒特别是颜料和填料。最特别优选的是对按照硫酸盐或氯化物方法制备的并且具有锐钛矿或金红石结构的二氧化钛颜料进行有机处理。