专利名称：具有2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸的酸基聚合物分散剂的制作方法
具有2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸的酸基聚合物分散剂
本发明要求2007年4月25日提交的临时申请号60/913,852的权益。 该申请公开的内容在此通过参考引入本文。
背景技术：
本发明涉及分散剂和包含纳米颗粒的颗粒分散体，特别是涉及分散体。
金属氧化物和金属硼化物的纳米颗粒具有重要的商业用途，所述金 属特别是指锌、锆、铈、钛、铝、镧、铟和锡。纳米氧化锆、纳米氧化 铈和纳米氧化铝常用于耐划伤涂层和热传递流体中。此外，经薄层铝氧 化物钝化的铝金属纳米颗粒也用于含能材料的开发应用中。氧化锡铟 (ITO)纳米颗粒用于透明导电涂层、热管理层(heat management layers )、 静电消散应用中。氧化锌和氧化钛(Ti02)可用于抗UV用途中，包括遮 光剂、遮盖物和涂层。金属氧化物纳米颗粒和/或具有金属氧化物表面的 纳米颗粒的其它用途包括磁性材料、多相催化剂、调色剂组合物和陶瓷。
为了能将纳米颗粒(nanoparticle)和/或微颗粒(microparticle)用作 分散体用于母料或用在全配方组合物中，必须将所述颗粒分散到各种液 体和聚合物基体中。该分散体的性质应与要达到的预期作用相一致。例
如，颜色或浑浊的存在在很多的应用(包括墨水和涂层)中都是不能接 受的。另外，所述分散体优选是稳定的，这样就不必在使用前立即制备， 而是能在制备后储存。
美国专利申请公开号No. 2003/0032679描述了用市售分散剂在溶剂 中形成的纳米颗粒分散体；该申请在本发明中通过引入作为参考。
发明内容
本发明解决了与常见分散体有关的问题，通过用包含2-[2-(2-甲氧基 乙氧基)乙氧基]乙酸和其衍生物，以及至少一种酸性聚合物分散剂来处 理颗粒表面来实现。这两种类型的分散剂当与有机溶剂组合时能得到透 明且稳定的分散体。另外，这种稳定的分散体可以制备成配制剂，该配 制剂能获得具有很好清晰度的干燥膜。本发明涉及一种用于表面处理金属或金属氧化物颗粒(如，纳米颗
粒)的组合物。该组合物包含
i) 与纳米颗粒的重量比为大约1:10至大约5:1的至少一种表面处理 剂2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸；和
ii) 与纳米颗粒的重量比为大约1:10至大约5:1的至少一种酸官能聚
合物分散剂。
发明详述
本发明涉及一种用于表面处理金属或金属氧化物颗粒(如，纳米颗 粒)的组合物，该组合物可以与至少一种溶剂组合以获得颗粒分散体。 该分散体反过来又可以与其它材料组合或混入到其它材料中以生产配 制的产品或最终使用的产品。该组合物包含
i) 与纳米颗粒的重量比为大约1:10至大约5:1的至少一种表面处理 剂2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸；和，
ii) 与纳米颗粒的重量比为大约1:10至大约5:1的至少一种酸官能聚 合物分散剂。
尽管可以使用任何合适的酸官能聚合物分散剂，但在众多的酸官能 聚合物化合物中，合适的聚合物分散剂的实例包含选自如下的至少一 种饱和磷酸酯聚酯或与酸性基团(如Disperbyk⑧110, Disperbyk 111) 的共聚物、具有亲颜料基团的高分子嵌段共聚物的溶液(如Disperbyk⑧ 174)。本发明的一个方面，酸官能聚合物分散剂的至少一种脂肪酸衍 生物用来代替其它酸官能分散剂(如Tego⑧652)或与其它酸性官能分 散剂(如Tego⑧652 )联合使用。
尽管可以使用任何合适的溶剂或它们的组合，但这类溶剂的实例包 含选自如下的至少一种甲基乙基酮、曱苯、丁基乙酸酯溶纤剂(butyl cellosolve acetate) (2-丁氧基乙基乙酸酯)和乙酸丁酯。
本发明的分散体可典型地加入到其它材料中或与其它材料组合以 生产最终使用的产品或配制产品。分散体在配制产品中的量的范围为配 制产品的大约O.l wt。/。至大约80 wt%。本发明的分散体可以在涂层系统 配制的任何一步中加入。
本发明的分散体可以加入到多种配制产品中。在众多产品中，这种 配制产品的实例包含粘合剂、涂层、组合物、层压材料及其它产品。这些分散体的最终用途是用于相对透明且浑浊度低的涂料、粘合剂 和在有机溶剂中包含金属和金属氧化物纳米颗粒的表面处理剂。
本发明的一个方面，将本发明的分散体加入到包含涂层的配制产品 中。该涂层可以使基材具有更多特性。在本发明的一个方面，将该涂层 用于包含玻璃和塑料之至少一种的基材上。在众多特性中，该涂层可改
进防晒性能(solar control)、抗静电属性、导电性。例如，本发明包含 ITO颗粒和乙酸丁酯(如，下面实施例2)的分散体可为玻璃贴膜提供防
晒特性。
下述实施例的目的是说明本发明的某些方面，而不应理解为是限制 后面所列权利要求的保护范围。
实施例1
将2g (2-(2-丁氧基乙氧基)乙基乙酸酯(BCA)和5g 2-[2-(2-曱氧基 乙氧基)乙氧基]乙酸用70g乙酸丁酯稀释。緩慢加入25g氧化锡铟纳米 粉末，同时搅拌。混合物经超声1小时后经过耐驰(Netzsch)研磨机研 磨1-3小时，转速为2500-4200rpm。在研磨才几中的研磨介质为O.lmm尺 寸的氧化钇掺杂的氧化锆。尽管最初颗粒尺寸Z平均为30-70nm，但该 混合物不稳定， 一小时内才稳定下来。
实施例2
采用与实施例l相同的步骤，除了区别在于在研磨后立即向混合物 中加入酸官能聚合物分散剂。在乙酸丁酯中，以ITO固体计，酸官能聚 合物分散剂的量为〉10wt。/。(如，基于ITO固体，20wt。/。的酸官能聚合 物分散剂)。颗粒尺寸Z平均为30-60 nm。产物为深蓝色的分散体，几乎 没有或没有沉淀的ITO。
实施例3
将10 g Disperbyk 110加到乙酸丁酯中，在搅拌的情况下緩慢加入 氧化锡铟纳米粉末。将该混合物超声几分钟。所得混合物的粘度开始迅 速增高，分散过程停止。分散体不稳定。
实施例4向实施例1得到的分散体中后加入碱官能聚合物分散剂(如Byk 9077 ,聚酯基共聚物；Disperbyk 2150; Disperbyk 190; Disperbyk 192; Disperbyk 181; Disperbyk 180; Disperbyk 161;和Disperbyk㊣ 183)会导致立即产生不稳定分散体或会在几天内发生沉淀/失去稳定性 的分散体。
实施例5
采用与实施例1相同的步骤，除了区别在于向溶剂中与2-[2-(2-甲氧 基乙氧基)乙氧基]乙酸一起加入酸官能聚合物分散剂。颗粒尺寸Z平均为 30-60 nm。产物为深蓝色的分散体，几乎没有或没有沉淀的ITO。
实施例6
采用与实施例1相同的步骤，除了区别在于不加入(2-(2-丁氧基乙氧 基)乙基乙酸酯(BCA)。颗粒尺寸Z平均为30-60 nm。产物为深蓝色的分 散体，几乎没有或没有沉淀的ITO。
实施例7
将3.6 g 2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸稀释在？0g乙酸丁酯中。 在搅拌的情况下緩慢加入25g氧化锡铟納米粉末。利用"Rotostater" (Ultra 一Turrax, IKA Labotechnik,型号# SD45)以60转(dial)的转速搅拌混 合物15分钟，其中侧孔用液位覆盖。然后将所得混合物经耐驰研磨机研 磨l小时，转速为2500 rpm,然后在转速4200rpm再研磨1小时。研磨机 中的研磨介质为0.1 mm尺寸的氧化钇掺杂的氧化锆。然后在搅拌的情况 下加入0.93 g disperbyk IIO和5.5 g 2-(2-丁氧基乙氧基)乙基乙酸酯 (BCA)。颗粒尺寸Z平均为50-80nm。产物为深蓝色的分散体，几乎没有 或没有沉淀的ITO。
实施例8
将4 g 2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸稀释在72g甲苯中(或可用 甲基乙基酮代替作为溶剂)。在搅拌情况下将25g六硼化镧(lanthanum hexaboride)纳米粉末緩慢加入。利用"Rotostater" (Ultra -Turmx, IKA Labotechnik,型号# SD45)以60转的转速搅拌混合物15分钟，其中侧孔用液位覆盖。然后在搅拌的情况下加入2gdisperbyk 110和2g(2-(2-丁氧基乙氧基)乙基乙酸酯(BCA)。然后将混合物通过耐驰研磨机3小时， 转速为2500-4200 rpm。研磨机中的研磨介质为0.1 mm尺寸的氧化钇的掺 杂氧化锆。颗粒尺寸Z平均为500-1000 nm。产物为深紫色的分散体，几 乎没有或没有沉淀的六硼化镧。
本发明并不限于实施例所公开的具体实施方案，这些实施例仅用于 例示本发明的几个方面，这些实施方案的任何等同替代方案都在本发明 的保护范围内。实际上，除了本发明公开的内容外，各种对本发明进行 的改变对于本领域技术人员来说是显而易见的，它们也在本发明随附权 利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种组合物，包含i)与纳米颗粒的重量比为大约1∶10至大约5∶1的至少一种表面处理剂2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸；和ii)与纳米颗粒的重量比为大约1∶10至大约5∶1的至少一种酸官能聚合物分散剂。
2. 根据权利要求1所迷的组合物，该组合物进一步含有至少一种有机溶剂。.
3. 根据权利要求2所述的组合物，其中所迷有机溶剂包括如下的至 少一种曱基乙基酮、曱苯、丁基乙酸酯溶纤剂和乙酸丁酯。
4. 根据权利要求1所迷的组合物，其中至少一种酸官能聚合物分散 剂包括选自如下的至少一种饱和磷酸酯聚酯或与酸基团的共聚物。
5. —种分散体，包括i) 与納米颗粒的重量比为大约1:10至大约5:1的至少一种表面处理 剂2_[2-(2-甲氧:^乙氧基)乙氧基]乙酸；和ii) 与纳米颗粒的重量比为大约1:10至大约5:1的至少一种酸官能聚 合物分散剂，iii) 纳米颗粒，和iv) 至少一种溶剂。
6. 根据权利要求5所述的分散体，其中所述纳米颗粒包括金属纳米 颗粒
7. 根据权利要求5所述的分散体，其中所述纳米颗粒包括金属氧化物纳米颗粒。
8. 根据权利要求7所迷的分散体，其中所述金属氧化物纳米颗粒包 括氧化锡铟纳米颗粒。
9. 根据权利要求8所述的分散体，其中所述溶剂包括如下的至少一 种甲基乙基酮、甲苯、丁基乙酸酯溶纤剂和乙酸丁酯。
10. —种分散体，包括i) 2-[2-(2-曱氧基乙氧基)乙氧基]乙酸；ii) 至少一种酸官能聚合物分散剂；iii) 至少一种有机载体，iii)纳米颗粒；其中，酸和分散剂的量足以形成分散体。
全文摘要
本发明涉及含有2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸的酸基聚合物分散剂，该分散剂用于将金属氧化物纳米颗粒分散在有机溶剂如甲基乙基酮(MEK)和乙酸丁酯中。本发明还涉及组合物，包含i)与纳米颗粒的重量比为大约1∶10至大约5∶1的至少一种表面处理剂2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸；和ii)与纳米颗粒的重量比为大约1∶10至大约5∶1的至少一种酸官能聚合物分散剂。一种分散体，包括i)与纳米颗粒的重量比为大约1∶10至大约5∶1的至少一种表面处理剂2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸；和ii)与纳米颗粒的重量比为大约1∶10至大约5∶1的至少一种酸官能聚合物分散剂，iii)纳米颗粒，和iv)至少一种溶剂。
文档编号B01F17/36GK101318113SQ200810095920
公开日2008年12月10日 申请日期2008年4月25日 优先权日2007年4月25日
发明者J·R·奎伊, L·A·默坎多 申请人:气体产品与化学公司