包含微粒状的金属氧化物、金属氧化物水合物和/或金属氢氧化物、分散剂和有机分散介质的能流动的分散体.pdf

本发明的主题是能流动的分散体，其包括：至少一种微粒状的金属氧化物、金属氧化物水合物和/或金属氢氧化物作为悬浮固体；分散剂；和有机的液态的分散介质，并且是分散剂的应用。

权利要求书
1.  一种能流动的分散体，具有
·至少一种微粒状的金属氧化物、金属氧化物水合物和/或金属氢氧化物或上述物质的混合物作为悬浮固体，
·至少一种有机的液态的分散介质和
·至少一种分散剂，其中所述分散剂具有通式：
R-[AO]d–O-CH2-COOX
其中
R代表具有6至36个碳原子的脂肪族烃基，
AO代表以任意顺序的1至20个EO、0至20个PO和/或0至5个BO，其中
EO＝-OCH2CH2-，
PO＝-OCH2CH(CH3)-或-OCH(CH3)CH2-，
BO＝-OCH2CH(CH2CH3)-或-OCH(CH2CH3)CH2-，
X代表氢或抗衡阳离子，和
d平均为3至30。

2.  根据权利要求1所述的分散体，其中，
AOa)平均代表5至20个EO或者
b)平均代表1至3个PO或7至14个EO。

3.  根据权利要求1或2所述的分散体，其中，所述脂肪族烃基R具有12至24个、尤其13至17个碳原子，并且也与上述情况无关地是烷基基团。

4.  根据权利要求1所述的分散体，其中，有机的液态的所述分散介质选自：甲苯、乙酸丁酯、乙酸甲氧基丙酯、二甲苯、水含量小于50重量百分比的异丙醇、水含量小于50重量百分比的乙醇、和上述物质的混合物。

5.  根据权利要求1所述的分散体，其中，金属氧化物、金属氧化物水合物或金属氢氧化物为铝、铁、钛、硅、铜的氧化物、氢氧化物或者氧化物水合物、或上述物质的混合物，包括铝和硅的混合氧化物。

6.  根据前述权利要求中至少一项所述的分散体，其特征在于，金属氧化物、金属氧化物水合物或金属氢氧化物为矾土和/或勃姆石。

7.  根据权利要求1或6所述的分散体，其中，所述分散体具有根据DINEN1557的小于10色度的色值。

8.  根据前述权利要求中至少一项所述的分散体，其中，所述分散体保持至少6个月稳定而没有沉淀。

9.  根据前述权利要求中至少一项所述的分散体，其中，金属氧化物、金属氧化物水合物或金属氢氧化物的份额为1至80重量百分比、优选5至70重量百分比、尤其优选20至60重量百分比。

10.  根据前述权利要求中至少一项所述的分散体，其中，金属氧化物、金属氧化物水合物或金属氢氧化物占所述分散体的份额为至少20重量百分比、优选至少30重量百分比。

11.  根据前述权利要求中至少一项所述的分散体，其中，所述分散剂占所述分散体的份额为0.5至20重量百分比、优选1至15重量百分比、尤其优选1.5至5重量百分比。

12.  根据前述权利要求中至少一项所述的分散体，其中，所述分散介质的份额为至少19.5重量百分比。

13.  根据前述权利要求中至少一项所述的分散体，其中，所述分散体中的金属氧化物、金属氧化物水合物或金属氢氧化物的通过光散射确定的平均颗粒直径小于200nm，优选小于等于100nm并且尤其优选为10至100nm。

14.  一种醚羧酸作为用于制备能流动的分散体的分散剂或在能流动的分散体中的分散剂的应用，所述醚羧酸通式如下
R-[AO]d–O-CH2-COOX
其中
R代表具有6至36个碳原子的脂肪族的烃基，
AO代表以任意顺序的1至20个EO、0至20个PO和/或0至5个BO，其中
EO＝-OCH2CH2-，
PO＝-OCH2CH(CH3)-或-OC(CH3)CH2-，
BO＝-OCH2CH(CH2CH3)-或-OCH(CH2CH3)CH2-，
X代表氢或抗衡阳离子，和
d平均为3至30，特别平均为5至30，
所述分散体包含至少一种微粒状的金属氧化物、金属氧化物水合物和/或金属氢氧化物作为悬浮固体和有机的液态的分散介质。

说明书包含微粒状的金属氧化物、金属氧化物水合物和/或金属氢氧化物、分散剂和有机分散介质的能流动的分散体
技术领域
本发明涉及能流动的分散体，其包括至少一种微粒状的金属氧化物、金属氧化物水合物和/或金属氢氧化物作为悬浮固体、分散剂和有机的液态的分散介质，并且涉及分散剂的应用。
背景技术
粉末作为固体引入到漆、膜、涂层和成型化合物中，以便有利地影响性能、如抗拉强度和抗压强度、耐磨强度和可加工性。此外，能够经由功能性填料使材料具有其他的性能、如颜色、防紫外线、磁性、光学或电学性能。粉末通常以悬浮物的形式引入、即作为分散在液态介质中的固体，但是在液态介质中粉末本身并不或者仅极有限地是可溶的并且彼此不进行化学结合。
如果仅存在液态的分散介质和分散的固体，那么这就是一种悬浮物。但是当前，通常涉及分散体，即由至少两种材料构成的异质的材料混合物，其中当前至少分散介质是液态的(连续相)并且至少被分散的材料或被分散的材料混合物是固态的(分散相)。但是此外，也能够存在其他的材料，该材料例如也能够是气态的，或者液态的连续相除了分散剂和分散介质之外包含液体作为另外的分散相。
为了确保材料的均质性能重要的是：固体均匀地分散在液态的分散介质中。所使用的固体分得越精细并且在固体和液态的分散介质之间的兼容 性或相容性越差，前述就越困难。在本文中，重要的是所得到的混合物的粘度和稳定性。通常，通过添加细分的固体得到粘度增强。
粘度也能够在分散之后以不可接受的方式提高。本发明因此具有以下目的，提供具有适当粘度的液态的分散体，并且当期望时提供高的固体含量。
在使用表面改性剂时不利的是，需要精确地了解要改性的表面。过量使用的且不与表面交互作用的表面改性剂能够在加工材料时产生困难。不足量的表面改性剂通常不引起分散或仅以不充分的程度引起分散。
通常在使用分散介质时不利的是：提高化学复杂性，化学复杂性最终基于总混合物的“杂质”。期望的是：体系中的不同组分的数量保持得尽可能小。
描述固体在液态介质中的分散的大量公开文献表明：其中或者固体表面被改性以改进分散能力，或者加入润湿添加剂或分散添加剂。
通过利用表面活性剂作为分散剂在有机溶液中分散连同勃姆石的氧化铝例如从WO2009/051905A2中已知。J.Am.Ceram.Soc.，89[3]882-887(2006)描述借助油酸对γ铝粉末表面改性和随后在非极性溶剂中分散。ColloidsandSurfaces,56(1991)25-43公开了矾土在甲苯和THF中的分散。将亚油酸或者聚异丁烯丁二酰亚胺、如商用产品OLOA1200作为分散剂。亚油酸提供58体积百分比的分散体，OLOA1200提供66体积百分比的分散体。
发明内容
因此，本发明的目的是：在液态的有机的分散介质中提供这种已经在低分散剂浓度时包含高填充的、低粘度的金属氧化物、金属氧化物水合物和/或金属氢氧化物颗粒的分散体，其中分散的颗粒不应成块或沉淀。
该目的令人惊讶地能够通过根据本发明的分散体或者说所使用的分散剂、如在独立权利要求中所描述的那样来实现。优选的实施方式是从属权利要求的主题或在下面描述。分散剂的特征在于：能够将微粒状的金属氧化物、金属氧化物水合物和/或金属氢氧化物和它们的混合物在将机械能量输入的情况下能够在有机的溶剂或稀释剂中分散成液态的分散体，也分散成具有高的固体含量的这种分散体。
术语“金属氧化物”能够理解成，使得包含半金属氧化物，但是排除非金属氧化物。半金属氧化物归入金属氧化物。在出自所包含的元素的族中的元素的多个可行的氧化物形式中，原则上表示全部形式和改型。相同的内容适用于金属氧化物水合物和金属氢氧化物。同样地，包含组的排列，即包括氧化物、水合物和/或氢氧化物组的金属。
金属氧化物、金属氧化物水合物和/或金属氢氧化物所基于的金属优选是过渡金属、稀土和/或铝。如果在多种金属的情况下也包括含有多种金属、尤其由多种金属构成的混合氧化物和晶体改性物。相同的内容适用于金属氧化物水合物和金属氢氧化物。
金属氧化物、金属氧化物水合物或金属氢氧化物的-通过分散体中的光散射确定的-平均颗粒直径平均小于200nm，优选小于/等于100nm、尤其优选的是10至100nm和尤其40至80nm的颗粒直径。
矾土和/或勃姆石-分散体具有小于10色度的色值并且尤其优选小于5色度的色值(分别根据DINEN1557测量)。
分散体中的金属氧化物、金属氧化物水合物和/或金属氢氧化物的份额为优选1至80重量百分比、优选5至70重量百分比、尤其优选20至60重量百分比。
分散剂具有如下通式
R-[AO]d–O-CH2-COOX
其中
R代表具有6至36个碳原子的脂肪族烃基(直链或支链或者环状)，优选12至24个并且特别优选13至17个，
AO代表以任意顺序的1至20个EO、0至20个PO和/或0至5个BO，其中
EO＝-OCH2CH2-，
PO＝-OCH2CH(CH3)-或-OCH(CH3)CH2-,
BO＝-OCH2CH(CH2CH3)-或-OCH(CH2CH3)CH2-,
X代表氢或抗衡阳离子，和
d平均为3至30，尤其平均为5至30，尤其优选为4至12。
抗衡阳离子能够是碱金属阳离子或者更少地优选(1/2)碱土金属阳离子或者铵基或取代的铵基[NHnLm]+，其中n＝0至4和m＝4-n。
分散剂优选具有占分散体的总重量的1至10重量百分比的份额。
此外，分散剂能够包含氯化钾、氯化钠、氯乙酸、其余水含物、醇R-OH的剩余含物以及例如小于5重量百分比的以下残基含物
R-[AO]d–OH
R、AO和d具有上述意义。
根据本发明的分散体包含有机溶剂作为其他的主要组成部分，其选自：质子和非质子溶剂的组。根据本发明的分散体的有机溶剂尤其选自：直链和支链脂肪族醇、芳香族醇、酯、酮、环酯、脂肪族酯和芳香族溶剂。
溶剂的实例包括饱和脂肪族烃，如正戊烷、己烷、正庚烷、异辛烷和十二烷；脂环烃，如环戊烷和环己烷；芳香族烃，如苯、甲苯、二甲苯和均三甲苯；环醚，如四氢呋喃(THF)和二噁烷，酮，如甲基异丁基酮(MIBK)，卤代烷烃，如三氯乙烷，卤代芳香烃，如氯苯和溴苯，醇，如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇，2-甲基-1-丁醇、1,1-二甲基-1-乙醇、戊醇、己醇、环己醇、庚醇、辛醇。此外，溶剂可单独地使用或作为两种或更多种不同溶剂的混合物使用。
优选的是二甲苯、乙醇(具有小于50重量百分比的，尤其是小于10重量百分比的水含量)、异丙醇(具有小于50重量百分比的，尤其是小于10重量百分比的水含量)。特别是优选的是乙酸甲氧基丙酯(例如纯度为96重量百分比)，甲苯(例如纯度>99重量百分比)或乙酸丁酯(例如纯度>99％)。
实例
使用如购买时一样的没有进一步预处理的溶剂甲苯(Sigma-Aldrich)、乙酸丁酯(Merck)(BuOAc)和乙酸甲氧基丙酯(MPA)(Merck)。使用SASOL德国股份有限公司的勃姆石HP14和1000和AppliChem股份有限公司的TiO2(纯度98％)，采用Riedel-de的Fe2O3(纯度95重量百分比)。采用Evonik工业的和
实例1甲苯中的DISPERALHP14
将10g的分散添加剂A、平均7个氧化乙烯单元的羧甲基化的异-C13-醇和60g甲苯(纯度>99.7％)置于150ml的烧杯中(高型)中。混合物随后借助超声指(BransonDigitalSonifierS-450D)在100％幅度和30秒运行时间的情况下均质化。此后，将30gHP14连续地添加给混合物。随后，借助超声在100％幅度和60秒运行时间的情况下将混合物分散。
实例2乙酸丁酯中的DISPERALHP14
将10g的分散添加剂A和60g乙酸丁酯(BuOAc)(纯度>99％)置于150ml的烧杯中(高型)中。混合物随后借助超声指(BransonDigitalSonifierS-450D)在100％幅度和30秒运行时间的情况下均质化。此后，将30gHP14连续地添加给混合物。随后，借助超声在100％幅度和60秒运行时间的情况下将混合物分散。
实例3乙酸甲氧基丙酯中的DISPERALHP14
将4g的分散添加剂A(MW4538)和81g乙酸甲氧基丙酯(纯度大致为96％)置于150ml的烧杯中(高型)中。混合物随后借助超声指(BransonDigitalSonifierS-450D)在100％幅度和30秒运行时间的情况下均质化。此后，将15gHP14连续地添加给混合物。随后，借助超声在100％幅度和60秒运行时间的情况下将混合物分散。
对于根据实例1至3的分散体而言，在6个月之后也不能够观察到沉淀并且分散体视觉上表现出未改变。
类似地适用于其他从表格1中可见的实例。
表格1


B是首先具有平均2.4个氧化丙烯单元和随后平均1.6个氧化乙烯单元的羧甲基化的C9醇。
C是具有平均7个氧化乙烯单元的羧甲基化的C16/C18/C20支链醇。
D是首先具有平均6个氧化丙烯单元和随后平均6个氧化乙烯单元的羧甲基化的C16/C18醇。
E是具有首先平均4.5个氧化丙烯单元和随后平均2个氧化乙烯单元的羧甲基化的C16/C18醇。
HP14和1000是出自Sasol德国股份有限公司的勃姆石和市售产品。和分别是Sasol德国股份有限公司的保护商标。