Способ получения водной дисперсии, водная дисперсия микрочастиц, включающих фазу наночастиц, и содержащие их композиции для нанесения покрытий

Настоящее изобретение относится к водной дисперсии микрочастиц, содержащих наночастицы, к способам получения дисперсии и к композициям, содержащим дисперсии. Техническая задача - разработка эффективного способа получения стабильной дисперсии композитных микрочастиц, подходящих для использования в композициях для нанесения покрытий, при этом мономеры и/или полимеры и при необходимости инициатор примешивали бы непосредственно к наночастицам, а из смеси формировали бы частицы, не прибегая к эмульсионной полимеризации. Предложено получение дисперсии в результате (а) получения множества наночастиц, характеризующихся средним размером частиц, равным 300 нанометрам либо менее; (b) примешивания наночастиц к смеси одного или более полимеризуемых этиленоненасыщенных мономеров с одним или более полимерами, характеризуемыми средним молекулярным весом от 1000 до 20000 с получением смеси; (с) воздействия на упомянутую смесь условий действия высоких напряжений сдвига в присутствии либо органического растворителя, либо водной среды с формированием из смеси микрочастиц; и (d) полимеризации этиленоненасыщенных мономеров в условиях проведения свободно-радикальной полимеризации. Предложена также стабильная водная дисперсия микрочастиц и варианты ее использования в композициях для нанесения покрытий. 8 н. и 64 з.п. ф-лы, 6 табл.

 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

1. Способ получения стабильной водной дисперсии микрочастиц, содержащих наночастицы, который включает следующие стадии: (а) получение множества наночастиц, характеризующихся средним размером частиц, равным 300 нм либо менее, (b) примешивание наночастиц к смеси одного или более полимеризуемых ненасыщенных мономеров с одним или более полимерами, где один или более полимер характеризуется средним молекуклярным весом от 1000 до 20000 с получением смеси; (с) воздействие на упомянутую смесь условий действия высоких напряжений сдвига в присутствии водной среды с формированием смеси в микрочастицы; и (d) полимеризация упомянутых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа в условиях проведения свободнорадикальной полимеризации.

2. Способ по п.1, в котором стадию (b) проводят в присутствии водной среды.

3. Способ получения стабильной водной дисперсии микрочастиц, содержащих наночастицы, который включает следующие стадии: (а) получение множества наночастиц, характеризующихся средним размером частиц, равным 300 нм либо менее; (b) примешивание в присутствии органического растворителя наночастиц к одному или более содержащим растворитель, диспергируемым в воде катионно стабилизируемым полимерам; (с) воздействие на смесь условий действия высоких напряжений сдвига в присутствии водной среды с получением композитных микрочастиц, диспергированных в водной среде, при этом композитные микрочастицы включают первую фазу, содержащую один либо несколько полимеров и, необязательно, органический растворитель, и вторую фазу, содержащую наночастицы.

4. Способ по п.1 или 2, в котором наночастицы включают наночастицы, придающие окраску.

5. Способ по п.1, в котором микрочастицы включают композитные микрочастицы, включающие первую фазу, содержащую один либо несколько мономеров одного или более полимеров, и вторую фазу, содержащую наночастицы.

6. Способ по п.5, в котором вторая фаза содержит органические и/или неорганические наночастицы.

7. Способ по п.3, в котором наночастицы включают неорганические и/или органические наночастицы.

8. Способ по п.7, в котором наночастицы представляют собой неорганические наночастицы.

9. Способ по п.1, в котором наночастицы характеризуются средним размером частиц в диапазоне от 1 до 200 нм.

10. Способ по п.3, в котором наночастицы характеризуются средним размером частиц в диапазоне от 1 до 200 нм.

11. Способ по п.1, в котором наночастицы характеризуются средним размером частиц в диапазоне от 1 до 150 нм.

12. Способ по п.3, в котором наночастицы характеризуются средним размером частиц в диапазоне от 1 до 150 нм.

13. Способ по п.1, в котором наночастицы характеризуются средним размером частиц в диапазоне от 1 до 50 нм.

14. Способ по п.3, в котором наночастицы характеризуются размером частиц в диапазоне от 1 до 50 нм.

15. Способ по п.6, в котором вторая фаза содержит неорганические наночастицы.

16. Способ по любому из пп.8-15, в котором наночастицы включают неорганические наночастицы, выбираемые из коллоидального диоксида кремния, летучей кремнеземной пыли, аморфного диоксида кремния, оксида алюминия, коллоидального оксида алюминия, диоксида титана, оксида железа, оксида цезия, оксида иттрия, коллоидального оксида иттрия, коллоидального оксида циркония, аморфного оксида циркония и их смесей.

17. Способ по пп.8-15, в котором наночастицы содержат смешанные оксиды металлов.

18. Способ по п.1, в котором наночастицы характеризуются максимальной мутностью, равной 10%.

19. Способ по п.3, в котором наночастицы характеризуются максимальной мутностью, равной 10%.

20. Способ по п.6, в котором вторая фаза содержит органические наночастицы.

21. Способ по п.7, в котором наночастицы включают органические наночастицы.

22. Способ по п.20 или 21, в котором органические наночастицы содержат органические пигменты, выбираемые из перилена, хинакридонов, фталоцианинов, изоиндолинов, диоксазинов, трифендиоксазинов, 1,4-дикетопирролопирролов, антрапиримидинов, антантронов, флавантронов, индантронов, перинонов, пирантронов, гомологов тиоиндиго, 4,4'-диамино-1,1'-диантрахинонила, азосоединений, их замещенных производных и их смесей.

23. Способ по п.22, в котором органические наночастицы содержат технический углерод.

24. Способ по п.1, в котором наночастицы в дисперсии присутствуют в количестве в диапазоне от 0,1 до 50 мас.% при расчете на массу совокупной твердой фазы, присутствующей в дисперсии.

25. Способ по п.3, в котором наночастицы присутствуют в дисперсии в диапазоне от 0,1 до 50 мас.% при расчете на массу совокупной твердой фазы, присутствующей в дисперсии.

26. Способ по п.1, в котором один или более полимер включает полимер, выбираемый из акриловых полимеров, полимерных полиуретанов, полимерных сложных полиэфиров, полимерных простых полиэфиров, полимеров на основе кремния, их сополимеров и их смесей.

27. Способ по п.26, в котором полимер (3) дополнительно включает аминопласт и/или полиизоцианат.

28. Способ по п.1, в котором водную дисперсию получают следующими стадиями: (а) получение множества наночастиц, характеризующихся средним размером частиц, равным 300 нм либо менее; (b) примешивание, необязательно в присутствии водной среды, упомянутых наночастиц к смеси с одним или более полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа и с одним или более полимерами с получением смеси; (с) воздействие на смесь условий действия высоких напряжений сдвига в присутствии водной среды с получением композитных микрочастиц, диспергированных в водной среде, при этом микрочастицы содержат один либо несколько полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа и один либо несколько полимеров в первой фазе и наночастицы во второй фазе; и (d) полимеризация упомянутых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа в условиях проведения свободнорадикальной полимеризации.

29. Способ по п.1, в котором кислотное число одного или более мономеров или одного или более полимеров меньше либо равно 30 мг КОН/г.

30. Способ по п.3, в котором содержащий растворитель, диспергируемый в воде катионно стабилизируемый полимер имеет группы ионной соли либо группы, способные образовывать группы ионной соли.

31. Способ по п.8 или 14, в котором неорганические наночастицы включают силикат алюминия, силикат магния или их смеси.

32. Стабильная водная дисперсия микрочастиц, содержащих наночастицы, при этом упомянутую дисперсию получают при реализации нижеследующих стадий: (а) получение множества наночастиц, характеризующихся средним размером частиц, равным 300 нм либо менее, (b) примешивание, необязательно в присутствии водной среды, упомянутых наночастиц к смеси одного или более полимеризуемых ненасыщенных мономеров с одним или более полимерами, которые имеют средний молекулярный вес от 1000 до 20000 с получением смеси; (с) воздействие на упомянутую смесь условий действия высоких напряжений сдвига в присутствии водной среды с формированием из смеси микрочастиц; и (d) необязательно полимеризация упомянутых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа в условиях проведения свободнорадикальной полимеризации.

33. Водная дисперсия по п.32, в которой микрочастицы включают композитные микрочастицы, включающие первую фазу, содержащую один либо более мономеров и один либо более полимеров, и вторую фазу, содержащую наночастицы.

34. Водная дисперсия по п.32, в которой наночастицы включают наночастицы, придающие окраску.

35. Водная дисперсия по п.32, в которой вторая фаза содержит неорганические и/или органические наночастицы.

36. Водная дисперсия по п.32 в которой наночастицы характеризуются средним размером частиц в диапазоне от 1 до 200 нм.

37. Водная дисперсия по п.32, в которой наночастицы характеризуются средним размером частиц в диапазоне от 1 до 150 нм.

38. Водная дисперсия по п.32 в которой наночастицы характеризуются средним размером частиц в диапазоне от 1 до 50 нм.

39. Водная дисперсия по п.33, в которой фаза наночастиц содержит неорганические наночастицы.

40. Водная дисперсия по п.39, в которой наночастицы включают неорганические наночастицы, выбираемые из коллоидального диоксида кремния, летучей кремнеземной пыли, аморфного диоксида кремния, оксида алюминия, коллоидального оксида алюминия, диоксида титана, оксида железа, оксида цезия, оксида иттрия, коллоидального оксида иттрия, коллоидального оксида циркония, аморфного оксида циркония и их смесей.

41. Водная дисперсия по п.39, в которой неорганические наночастицы содержат смешанные оксиды металлов.

42. Водная дисперсия по п.32, в которой наночастицы характеризуются максимальной мутностью, равной 10%.

43. Водная дисперсия по п.33, в которой вторая фаза содержит органические наночастицы.

44. Водная дисперсия по п.33, в которой органические наночастицы содержат органические пигменты, выбираемые из периленов, хинакридонов, фталоцианинов, изоиндолинов, диоксазинов, трифендиоксазинов, 1,4-дикетопирролопирролов, антрапиримидинов, антантронов, флавантронов, индантронов, перинонов, пирантронов, гомологов тиоиндиго, 4,4'-диамино-1,1'-диантрахинонила, азо-соединений, их замещенных производных и их смесей.

45. Водная дисперсия по п.43, в которой органические наночастицы содержат технический углерод.

46. Водная дисперсия по п.32, в которой наночастицы в дисперсии присутствуют в количестве в диапазоне от 0,1 до 50 мас.% при расчете на массу совокупной твердой фазы, присутствующей в дисперсии.

47. Водная дисперсия по п.32, в которой один или более полимеров содержат полимер, выбираемый из группы, состоящей из акриловых полимеров, полимерных полиуретанов, полимерных сложных полиэфиров, полимерных простых полиэфиров, полимеров на основе кремния, их сополимеров и их смесей.

48. Водная дисперсия по п.47, в которой один или более полимеров дополнительно включает аминопласт и/или полиизоцианат.

49. Дисперсия по п.32, получаемая по способу, включающему нижеследующие стадии: (а) получение множества наночастиц, характеризующихся средним размером частиц, равным 300 нм либо менее; (b) примешивание, необязательно в присутствии водной среды, упомянутых наночастиц к смеси одного либо нескольких полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа и одного или более полимеров с получением смеси; (с) воздействие на упомянутую смесь условий действия высоких напряжений сдвига в присутствии водной среды с получением композитных микрочастиц, диспергированных в водной среде, при этом микрочастицы содержат один либо несколько полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа и один либо несколько полимеров в первой фазе и наночастицы во второй фазе, и (d) полимеризация упомянутых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа в условиях проведения свободнорадикальной полимеризации.

50. Дисперсия по п.32, в которой кислотное число одного или более мономеров одного или более полимеров меньше либо равно 30 мг КОН/г.

51. Композиция для нанесения покрытия, содержащая стабильную водную дисперсию микрочастиц, содержащих наночастицы, при этом упомянутую дисперсию получают при реализации нижеследующих стадий: (а) получение множества наночастиц, характеризующихся средним размером частиц, равным 300 нм либо менее, (b) примешивание, необязательно в присутствии водной среды, упомянутых наночастиц к смеси одного или более полимеризуемых ненасыщенных мономеров с одним или более полимерами, причем один или более полимеров имеют средний молекулярный вес от 1000 до 20000 с получением смеси; (с) воздействие на упомянутую смесь условий действия высоких напряжений сдвига в присутствии водной среды с получением композитных микрочастиц, диспергированных в водной среде, при этом микрочастицы содержат один или более мономеров с насыщенностью этиленового типа и/или один или более полимеров в первой фазе и наночастицы во второй фазе; и (d) полимеризация упомянутых ненасыщенных мономеров в условиях проведения свободнорадикальной полимеризации.

52. Композиция для нанесения покрытия по п.51, в которой наночастицы включают неорганические и/или органические наночастицы.

53. Композиция для нанесения покрытия по п.52, в которой наночастицы включают неорганические наночастицы.

54. Композиция для нанесения покрытия по п.52, в которой наночастицы включают органические наночастицы.

55. Композиция для нанесения покрытия по п.51, в которой наночастицы характеризуются средним размером частиц в диапазоне от 1 до 200 нм.

56. Композиция для нанесения покрытия по п.51, в которой наночастицы характеризуются средним размером частиц в диапазоне от 1 до 150 нм.

57. Композиция для нанесения покрытия по п.51, в которой наночастицы характеризуются средним размером частиц в диапазоне от 1 до 50 нм.

58. Композиция для нанесения покрытия по п.53, где упомянутые неорганические наночастицы включают неорганические пигменты, выбираемые из коллоидального диоксида кремния, летучей кремнеземной пыли, аморфного диоксида кремния, оксида алюминия, коллоидального оксида алюминия, диоксида титана, оксида железа, оксида цезия, оксида иттрия, коллоидального оксида иттрия, коллоидального оксида циркония, аморфного оксида циркония и их смесей.

59. Композиция для нанесения покрытия по п.53, в которой неорганические наночастицы содержат смешанные оксиды металлов.

60. Композиция для нанесения покрытия по п.51, в которой наночастицы характеризуются максимальной мутностью, равной 10%.

61. Композиция для нанесения покрытия по п.54, в которой упомянутая фаза органических наночастиц содержит органические пигменты, выбираемые из перилена, хинакридонов, фталоцианинов, изоиндолинов, диоксазинов, трифендиоксазинов, 1,4-дикетопирролопирролов, антрапиримидинов, антантронов, флавантронов, индантронов, перинонов, пирантронов, гомологов тиоиндиго, 4,4'-диамино-1,1'-диантрахинонила, азо-соединений, их замещенных производных и их смесей.

62. Композиция для нанесения покрытия по п.54, в которой неорганические наночастицы содержат технический углерод.

63. Композиция для нанесения покрытия по п.51, в которой наночастицы в водной дисперсии присутствуют в количестве в диапазоне от 0,1 до 50 мас.% при расчете на массу совокупной твердой фазы, присутствующей в водной дисперсии.

64. Композиция для нанесения покрытия по п.51, в которой один или более полимеров включают полимер, выбираемый из акриловых полимеров, полимерных полиуретанов, полимерных сложных полиэфиров, полимерных простых полиэфиров, полимеров на основе кремния, их сополимеров и их смесей.

65. Композиция для нанесения покрытия по п.51, в которой один или более полимеров включают аминопласт и/или полиизоцианат.

66. Композиция для нанесения покрытия по п.51, в которой один или более полимеров в водной дисперсии присутствуют в количестве в диапазоне от 20 до 60 мас.% при расчете на массу совокупной твердой фазы, присутствующей в водной дисперсии.

67. Композиция для нанесения покрытия по п.51, в которой водная дисперсия в композиции для нанесения покрытия присутствует в количестве в диапазоне от 1 до 100 мас.% при расчете на массу совокупной твердой фазы, присутствующей в композиции для нанесения покрытия.

68. Композиция для нанесения покрытия по п.51, в которой водную дисперсию получают при использовании способа, включающего нижеследующие стадии: (а) получение множества наночастиц, характеризующихся средним размером частиц, равным 300 нм либо менее; (b) примешивание, необязательно в присутствии водной среды, упомянутых наночастиц к одному либо нескольким полимеризуемым мономерам с ненасыщенностью этиленового типа с получением смеси; (с) воздействие на упомянутую смесь условий действия высоких напряжений сдвига в присутствии водной среды с получением композитных микрочастиц, диспергированных в водной среде, при этом микрочастицы содержат один либо несколько мономеров с ненасыщенностью этиленового типа в первой фазе и наночастицы во второй фазе; и (d) необязательно полимеризация упомянутых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа в условиях проведения свободно-радикальной полимеризации.

69. Композиция для нанесения покрытия по п.51, в которой водную дисперсию получают при использовании способа, включающего следующие стадии: (а) получение множества наночастиц, характеризующихся средним размером частиц, равным 300 нм либо менее; (b) примешивание, необязательно в присутствии водной среды, упомянутых наночастиц к смеси одного или более полимеризуемых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа и одного либо нескольких полимеров с получением смеси; (с) воздействие на упомянутую смесь условий действия высоких напряжений сдвига в присутствии водной среды с получением композитных микрочастиц, диспергированных в водной среде, при этом микрочастицы содержат один либо несколько мономеров с ненасыщенностью этиленового типа и один либо несколько полимеров в первой фазе и наночастицы во второй фазе; и (d) полимеризация упомянутых мономеров с ненасыщенностью этиленового типа в условиях проведения свободнорадикальной полимеризации.

70. Композиция для нанесения покрытия по п.51, в которой водную дисперсию получают при использовании способа, включающего нижеследующие стадии: (а) получение множества наночастиц, характеризующихся средним размером частиц, равным 300 нм либо менее; (b) примешивание, необязательно в присутствии водной среды, упомянутых наночастиц к одному или более полимерам с получением смеси; и (с) воздействие на упомянутую смесь условий действия высоких напряжений сдвига в присутствии водной среды с получением композитных микрочастиц, содержащих один или более полимеров в первой фазе и наночастицы во второй фазе.

71. Стабильная водная дисперсия микрочастиц, содержащих наночастицы, получаемая по способу по п.3.

72. Композиция для нанесения электроосаждаемого покрытия, включающая фазу смолы, диспергированную в водной среде, при этом упомянутая фаза смолы содержит: (а) электроосаждаемую смолу, содержащую атомы активного водорода и имеющую ионные группы; (b) отвердитель, имеющий функциональные группы, реакционноспособные по отношению к атомам активного водорода у (а); и (с) стабильную водную дисперсию композитных микрочастиц, полученных по способу по п.3.

73. Субстрат с нанесенным покрытием, включающий электропроводящий субстрат, и нанесенное покрытие, полученное поверх, по меньшей мере, части субстрата из композиции для нанесения электроосаждаемого покрытия по п.72.

74. Композиция для нанесения покрытия, содержащая стабильную водную дисперсию микрочастиц, полученных способом по п.3.