專利名稱：分散劑和分散體組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及分散劑和使用該分散劑形成的分散體組合物
背景技術：
來自無機物或者來自有機物的各向同性材料和/或各向異性材料在復合(hybrid)材料、表面保護劑、導電膏、導電油墨、傳感器、精密分析元件、光存儲器、液晶顯示元件、納米磁體、傳熱介質、燃料電池用高性能催化劑、有機太陽能電池、納米玻璃設備、研磨劑、藥物載體、環境催化劑、涂料、印刷油墨、噴墨用墨水、濾光器用抗蝕劑、筆記用具用墨水等用途領域中作為主體材料使用。此時，上述來自無機物或來自有機物的各向同性材料和/或各向異性材料在水溶性分散介質中或者非水溶性分散介質中以微小顆粒形態調制成分散體利用，能夠有效提高加工特性、產品特性和原料物性，能夠作為有助于品質穩定化和制造時的成品率提高的物質在產業中應用。
另一方面，存在著因定向分散質的原料變更或者顆粒尺寸的微小化、形狀控制，難以實現分散質的穩定化分散，以致分散質在分散介質中短時間內會發生凝聚的問題。分散質的凝聚在分散體的制造中不僅會導致生產率降低、加工特性降低、可操作性降低和成品率降低，而且會導致最終產品的產品特性、原料物性和品質的降低。此外，已知外觀上也會產生透明性、光澤、著色力降低，色相不均勻和產生裂縫等不良現象。為了抑制這樣的分散質的凝集，實現分散穩定化，可以使用分散劑。作為已提出的低分子量分散劑，具有羧基的有機化合物例如除了甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、i^一碳酸、十二碳酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸等碳原子數I 20的飽和、不飽和的羧酸類之外，還有羥基羧酸類、碳原子數6 34的脂環族羧酸類、芳香族羧酸類等。作為烯基琥珀酸酐類，有辛烯基琥珀酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、十六碳烯基琥珀酸酐等。具有硫醇基的有機化合物，例如有巰基乙醇、巰基-2-丙醇、I-巰基_2，3-丙二醇、3-巰基丙基三甲氧基硅烷、巰基琥珀酸、己硫醇、戊二硫醇、十二烷硫醇、i^一烷硫醇、癸烷硫醇等烷基硫醇。具有酚環的有機化合物例如有三苯基膦、三丁基膦、三辛基膦、三丁基膦等。具有氨基的有機化合物例如有丙胺、丁胺、己胺、庚胺、辛胺、2-乙基己基胺、壬胺、癸胺、十二燒基胺、十六燒基胺、油胺等。此外，作為高分子量的分散劑，主要作為顏料等分散劑被開發的具有羧基、氨基、羥基、酯鍵、酰胺鍵、芳香環、雜環等骨架的高分子型分散劑也可轉用于本用途，市售的有Byk Chemie公司制DISPERBYK 系列、EFKA Additives 公司制 Ciba EFKA 系列、Lubrizol 公司制 Solsperse 系列、楠本化成公司制Disparlon系列等。此外，也提出有利用作為已有的表面活性劑的分散劑的方案，作為陰離子表面活性劑，例如有高級脂肪酸鹽、烷基磺酸鹽、α -烯烴磺酸鹽、鏈烷烴磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、磺基玻拍酸酷鹽、燒基硫酸酷鹽、燒基釀硫酸酷鹽、燒基憐酸酷鹽、燒基釀憐酸酷鹽、燒基釀竣酸鹽、α-磺基脂肪酸甲酯鹽、甲基牛磺酸鹽等。作為非離子表面活性劑，例如有甘油脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、脂肪酸烷醇酰胺、烷基葡糖苷等。作為兩性表面活性劑，例如有烷基甜菜堿、脂肪酰胺丙基甜菜堿、烷基氧化胺等。作為陽離子表面活性劑，例如有烷基三甲基銨鹽、二烷基二甲基銨鹽、烷基二甲基芐基銨鹽、烷基吡啶鎗鹽等。另外，還有氟類表面活性劑或纖維素衍生物、多羧酸鹽、聚苯乙烯磺酸鹽等高分子表面活性劑。發明人進行了使用上述現有的分散劑抑制分散體的凝集以得到穩定的分散體組合物的研究，但由于分散介質、分散質的多樣化，分散質顆粒尺寸的微小化、形狀的多樣化，最終廣品的聞品質化、生廣率提聞、加工特性的聞要求等方面，現有的分散劑尚不能充分滿足所要求的特性。例如，在分散劑為水的情況下，基于分散劑的疏水性相互作用的表面吸附作用、離子性基團所帶來的電吸附作用、來自芳香環的η電子相互作用、還有對粒子間形成電偶極子層所帶來的顆粒間的靜電推斥作用的利用和形成空間位阻所帶來的分散穩定化作用，或者作為穩定化劑添加保護膠體或增稠劑都是有效的，能夠采用可實現分散穩定化和抑制凝·集的各種對策。另一方面，在非水溶性分散介質中，由于疏水性相互作用、離子性基團帶來的電界面吸附作用、靜電推斥作用的效果受到極大限制，因此，分散劑在分散顆粒的表面吸附極大依賴于分散質顆粒和分散劑的特定部位之間的酸堿基相互作用。即，實際上存在分散劑的選擇因分散質的表面性能而被個別最優化，分散劑的用途受到極大限制的情況，而且，分散劑相對于分散介質的整體的親和性也需要與使用的分散介質相應地個別選擇最優分散劑。上述各種離子型表面活性劑作為在水系中的分散劑極其有效，但在非水系分散介質中很多都不能溶解，其適用范圍極其有限。此外，分散質顆粒的尺寸為微米尺寸的情況下，可利用多個吸附部位的多點吸附的采用或空間位阻的高密度且厚的保護層的形成進行分散體系的設計，因此可適當選擇高分子量分散劑，但在分散質顆粒的尺寸為納米尺寸或者亞納米尺寸的情況下，分散質顆粒的尺寸和分散劑分子的尺寸的差距使得利用高分子量分散劑進行分散體系設計很難或者受限。即，當使用分子的尺寸明顯大于分散質顆粒的尺寸的高分子量分散劑時，產生分散質顆粒和分散劑之間或者分散劑分子與分散劑分子之間的多點吸附、聚合度或交聯，促進分散質顆粒的凝集，因此在分散穩定化方面具有本質問題。再者，為了定向分散穩定化，分散質顆粒和分散劑之間利用更強的相互作用進行分散體系的設計為常規方法，但除了分散介質的更換和/或極性的變更、確保分散體組合物的機械穩定性和化學穩定性、分散質顆粒的取出、成膜化(高光澤、低溫且短時間的成膜性)之外，還需要兼備在除去分散劑時易于從分散劑的界面脫離的性能，這在最終產品的生產率提高、加工特性、品質穩定化方面是重要因素。在這一點上，現有的分散劑也不能充分滿足需求性能。此外，盡管納米尺寸的無機微粒(粒徑I IOOnm)或者有機填料或顏料等微分散于樹脂中的復合材料被稱為聚合物納米復合物，但納米尺寸的顆粒容易凝集、與樹脂的親和性低，因此極難在樹脂中均勻分散。為使納米尺寸的顆粒均勻分散在樹脂中，很難利用水溶性分散介質或其利用受到限制，通常有效的方法是在非水溶性分散介質中使用分散劑調制使得納米顆粒均勻分散的分散體，使樹脂溶解在該分散體中進行混合的方法，或者將樹脂溶解在溶劑中的溶液狀態與上述分散體混合，溶解和分散的方法。此外，作為用于使金屬顆粒、金屬氧化物、顏料、各種填料類容易再分散于分散介質或樹脂中的預處理，已知有由表面改性劑或表面保護劑覆蓋分散質顆粒或者使表面改性劑等浸潰在分散質顆粒中進行利用的技術，但是在現有技術中，很多情況下，分散介質的種類、分散質的添加量受到限制，利用范圍非常有限，尚未找到能夠解決該問題的分散劑或表面改性劑和/或表面保護劑。因此，如果能夠找到解決上述問題的分散劑，即，不受分散介質的種類和分散質的添加量的限制，相對于廣泛范圍的原料具有通用性的分散劑，使用該分散劑的非水性分散體、將該分散劑用作分散質的表面改性劑或表面保護劑，用該分散劑覆蓋或者使該分散劑浸入而得到粉狀、顆粒狀或者膏狀的物質，它們在溶劑置換、極性變更、與樹脂、樹脂溶液的混合方面的產業利用價值極大。例如，作為這種技術的在先技術，專利文獻I中公開了具有金屬納米顆粒(A)和覆蓋該金屬納米顆粒(A)的保護膠體(B)的金屬膠體顆粒，上述保護膠體(B)是含有具有羧基的有機化合物(BI)和高分子分散劑(B2)的金屬膠體顆粒。
在先技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2009-74171號公報
發明內容
發明所要解決的課題專利文獻I中公開了具有羧基的分散劑。該分散劑在分散介質為水的情況下是有效的，但在非水溶性分散介質中的分散性較差。本發明鑒于現有技術所具有的上述問題，其目的在于提供一種能夠適用于很廣范圍的分散質，少量添加就能夠發揮優異的分散穩定性的非水溶性分散介質用分散劑。此外，本發明的目的在于提供使用該分散劑形成的分散體組合物。此外，本發明的目的在于提供由該分散劑覆蓋或者浸潰有該分散劑得到的有機物顆粒或者無機物顆粒。解決課題的手段為了達到上述目的，本發明的非水溶性分散介質用分散劑含有下述式(I)表示的化合物。
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R-O—(AO)n~X—0—OH ■囂■式(I〉其中，式(I)的符號的意義如下所述。R表不含有具有支鏈的燒基和/或稀基的碳原子數I 24的燒基和/或稀基。AO表示碳原子數I 4的氧化烯基，η表示氧化烯基的平均加成摩爾數，為I 30的范圍。X為由碳原子、氫原子和/或氧原子構成的連接基。此外，式(I)的X優選為碳原子數I 15的亞烷基。
式(I)的X優選為下述式(2)表示的物質。
權利要求
1.一種非水溶性分散介質用分散劑，其特征在于，含有下述式(I)所示的化合物，
2.如權利要求I所述的非水溶性分散介質用分散劑，其特征在于，式(I)的X為碳原子數I 15的亞烷基。
3.如權利要求I所述的非水溶性分散介質用分散劑，其特征在于，式(I)的X為下述式(2)表示的物質，
4.一種有機物顆粒和/或無機物顆粒，其被覆蓋有或者浸潰有權利要求1、2或3所述的非水溶性分散介質而得到。
5.一種分散體組合物，其使用權利要求1、2或3所述的非水溶性分散介質用分散劑在非水溶性分散介質中分散有機物顆粒或者無機物顆粒而得到。
6.一種涂料組合物,其含有權利要求5所述的分散體組合物，所述分散體組合物將樹脂用作非水溶性分散介質。
7.一種涂料組合物，其含有權利要求5所述的分散體組合物和樹脂的混合物，所述分散體組合物將溶劑用作非水溶性分散介質。
8.一種部件，其通過將權利要求6或7所述的涂料組合物涂覆在基材上之后進行物理反應或化學反應而得到。
全文摘要
本發明涉及一種能夠適用于廣泛范圍的分散質，少量添加就能夠發揮優異的分散穩定性的非水溶性分散介質用分散劑。該非水溶性分散介質用分散劑含有下述式(1)表示的化合物，其中，式(1)中的R表示含有具有支鏈的烷基和/或烯基的碳原子數1～24的烷基和/或烯基，式(1)的AO表示碳原子數1～4的氧化烯基，n表示氧化烯基的平均加成摩爾數，為1～30的范圍，式(1)的X為由碳原子、氫原子和/或氧原子構成的連接基。
文檔編號B01F17/00GK102906060SQ20118002593
公開日2013年1月30日 申請日期2011年1月19日 優先權日2010年5月26日
發明者橋本賀之, 利根川昭充, 加藤和幸 申請人:第一工業制藥株式會社