专利名称：有机硅化合物和用于形成二氧化硅基微粒的材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机硅化合物和用于形成二氧化硅基微粒的材料。
技术背景
在将塑料用于各种工业领域中，特别是用于耐用品如电子装置和汽车中时，需 要提高强度。
对于用于提高塑料强度的相关技术，添加微粒形式的金属氧化物(二氧化硅、 氧化铝、二氧化钛等)作为填料。近年来，已经对添加直径为1微米以下、特别是纳米 级的二氧化硅超微粒子的高增强效果进行了关注。
然而，二氧化硅微粒因为表面上的羟基而易于发生聚集，因此，在塑料中的分 散性差。另外，在塑料/微粒界面处的粘附力可能不足，这取决于塑料的类型，且经常 不能获得充分的改进效果。
因此，通过利用反应性有机化合物对二氧化硅微粒的表面进行处理，可以提高 二氧化硅微粒在塑料中的分散性并提高在塑料/微粒界面处的粘附力，所述反应性有机 化合物为例如有机金属化合物如有机硅化合物、有机铝化合物和有机钛化合物；以及各 种羧酸。例如，专利文献1CTP2004-269773A)描述了，通过使用包含疏水基团的改性剂 和包括极性基团的改性剂依次对氧化物化合物如二氧化硅进行表面处理，并向热塑性树 脂中添加所述氧化物化合物，可以获得其中所述氧化物化合物均勻分散并牢固结合至所 述热塑性树脂的官能团上的树脂组合物。另外，专利文献2(JP62-236821A)描述了一种 用于密封半导体的环氧树脂组合物，所述环氧树脂组合物包含环氧树脂、固化剂和无机 填料的混合物，在所述无机填料中，利用有机硅橡胶层和对树脂呈反应性的层依次对无 机物质如二氧化硅的表面进行包覆。
对于另一种表面处理技术，对更高的功能性进行了研究，例如，通过在二氧化 硅微粒表面上提供特定的有机化合物层如聚硅氧烷层，可以使二氧化硅微粒表面层中的 应力发生松弛。作为其例子，专利文献3CTP2002-327030A)描述了一种核-壳型微粒， 其包含作为核的二氧化硅微粒以及壳层，所述壳层包含通过共价键在所述二氧化硅微粒 表面上提供的聚有机硅氧烷和疏水性可聚合单体的聚合物。
在另一方面，近年来，对所谓的溶胶-凝胶纳米复合材料进行了研究，其中预 先将烷氧基硅烷化合物混合在塑料中，然后，使烷氧基进行缩合以在塑料中形成纳米级 二氧化硅微粒或具有与纳米级二氧化硅微粒类似结构的微粒(在下文中，将这些统称为“二氧化硅基微粒”)。这种方法对二氧化硅基微粒更好地分散在塑料中是有效的，因 此，能够促进高增强效果，特别是提高硬度(弹性模量、杨氏模量)。作为这种方法的例 子，例如，专利文献4CTP6-136321A)描述了，通过将聚氨酯、可水解的烷氧基硅烷(或 其部分缩合物)以及根据需要添加的催化剂溶解在低级醇中，将得到的醇溶胶溶液涂布 到衬底上并对所述醇溶胶溶液进行干燥，制造了聚氨酯-二氧化硅混合物。另外，专利 文献5(JP2006-183021 A)描述了，通过在中性或碱性条件下使具有亲水基团的水分散性聚氨酯、硅酸盐和酸发生反应，或者使这种水分散性聚氨酯和烷基硅酸发生反应而同时 使聚氨酯和聚多硅酸沉淀，得到了聚氨酯-聚硅酸复合材料。发明内容
如上所述，通过使用各种有机化合物进行表面处理而得到的表面改性的微粒， 对在微粒与塑料结合时提高功能是有效的。但是，表面处理步骤如在微粒上喷射表面处 理剂或将微粒浸入处理剂溶液中是必要的。所述处理自身需要时间和努力，且制造方法 麻烦。在表面处理步骤中，微粒易于聚集，特别是直径为1微米以下的超微粒子易于聚 集。因此，难以对微粒进行表面处理，同时难以防止聚集。结果，在产物中发生处理效 果不足且聚集增加的问题。另外，当在微粒表面上形成具有不同功能的多个层时，需要 更复杂的步骤，且需要大量的时间和努力。此外，表面处理剂易于互相反应，因此，处 理效率下降，且剩余的处理剂难以回收和再利用。因此，问题在于，通过表面处理而获 得的具有更高功能性的金属氧化物微粒的产率极低。
在另一方面，上述的溶胶-凝胶纳米复合技术对于使微粒在塑料中具有更高的 分散是有效的。但是，尽管这种纳米复合技术在提高塑料的硬度方面是有效的，但是它 们的伸长率(在断裂时或在最大应力时)不足。换言之，用于实现纳米级超微粒子表面 的更高功能性的方法不足，且重要的问题在于提高断裂时的伸长率和最大应力，即提高 韧性。
本发明的目的是提供一种有机硅化合物，所述有机硅化合物能够在良好的产率 下形成可有效提高塑料强度的二氧化硅基微粒，从而解决了上述问题。
根据本发明的多个方面，可以提供下列有机硅化合物和用于形成二氧化硅基微 粒的材料。
(1) 一种有机硅化合物，其包含
由式⑴表示的第一部分
权利要求
1.一种有机硅化合物，其包含由式⑴表示的第一部分
2.如权利要求1所述的有机硅化合物，其中R4为碳原子数比R1、R2和R3的碳原子 数多1 4个的烷基。
3.如权利要求1或2所述的有机硅化合物，其中R1、R2和R3为甲基或乙基。
4.如权利要求1或2所述的有机硅化合物，其中R1、R2和R3为甲基或乙基，且R4 为碳原子数与R1、R2和R3的碳原子数相同的烷基。
5.如权利要求1 4中任一项所述的有机硅化合物，其中d为O。
6.如权利要求1所述的有机硅化合物，其中所述第一部分由式(IV)表示 其中R9表示碳原子数为1 3的烷基，X表示连接基团，且η表示3以上的整数。
7.如权利要求6所述的有机硅化合物，其中R4为碳原子数比R9的碳原子数多1 4 个的烷基。
8.如权利要求1 7中任一项所述的有机硅化合物，其中R5为烷基。
9.如权利要求1 8中任一项所述的有机硅化合物，其中由式(IIa)表示的单元与由 式(IIb)表示的另一种硅氧烷单元的摩尔比([IIa]/([IIa]+[IIb]))为0.2 1，所述式(IIb) 为如下
10.如权利要求1 9中任一项所述的有机硅化合物，其中所述第二部分的所述有机 硅氧烷结构部的聚合度为2 30。
11.如权利要求1 9中任一项所述的有机硅化合物，其中所述第二部分的所述有机 硅氧烷结构部的聚合度为3 15。
12.一种用于形成二氧化硅基微粒的材料，所述材料包含权利要求1 11中任一项所 述的有机硅化合物。
全文摘要
本发明提供了一种有机硅化合物，其包含特定的烷氧基有机聚硅氧烷部分；包含烷氧基硅烷基团的部分，所述部分结合至所述聚硅氧烷部分上；以及包含树脂相容链或反应性官能团的部分，所述部分结合至所述聚硅氧烷部分上。
文档编号C01B33/18GK102027046SQ200980117668
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月15日 优先权日2008年5月16日
发明者位地正年, 森下直树, 甲斐洋行 申请人:日本电气株式会社