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33. 发明专利

TWI319415B 膠體矽石組成物 COLLOIDAL SILICA COMPOSITION 有权
简体标题：胶体硅石组成物 COLLOIDAL SILICA COMPOSITION
公开(公告)号：TWI319415B
公开(公告)日：2010-01-11
申请号：TW092127735
申请日：2003-10-07
申请人：阿克左諾貝爾公司
发明人：彼得葛林伍德
IPC分类号： C08K
CPC分类号： B82Y30/00 , C01B33/1485 , C01P2004/64 , C01P2006/12 , C04B18/148 , C04B20/1051 , C04B41/5089 , C04B41/68 , C04B41/85 , C09C1/3081 , Y02W30/94
摘要：本發明關於一種製造具有至少約20重量%的矽石含量之安定的實質水性矽烷化膠體矽石分散液之方法，該方法包括混合至少一種矽烷化合物及膠體矽石粒子，其中矽烷對矽石的重量比係約0.003至約0.2。本發明亦關於一種由此方法所獲得的分散液以及一種具有至少約20重量%的矽石含量之安定的實質水性矽烷化膠體矽石分散液，其中矽烷對矽石的重量比係約0.003至約0.2。本發明更關於塗料應用及當作添加劑的分散液之用途。 The invention relates to a method of producing a stable substantially aqueous silanized colloidal silica dispersion having a silica content of at least about 20 wt%, comprising mixing at least one silane compound and colloidal silica particles, wherein the weight ratio of silane to silica is from about 0.003 to about 0.2. The invention also relates to a dispersion obtainable by the method, and to a stable substantially aqueous silanized colloidal silica dispersion having a silica content of at least about 20 wt%, wherein the weight ratio of silane to silica is from about 0.003 to about 0.2. The invention further concerns the use of the dispersion for coatings applications and as an additive. 【創作特點】本發明
本發明關於一種製造具有至少約20重量%的矽石含量之安定的實質水性矽烷化膠體矽石分散液之方法，該方法包括混合至少一種矽烷化合物及膠體矽石粒子，其中矽烷對矽石的重量比係約0.003至約0.2，較佳約0.006至約0.15，且最佳約0.015至約0.1。
較佳在溫度約50℃以下，更佳約35℃以下，進行混合。在溫度約50℃以上可能導致矽烷的至少部分自縮合，而減少分散液的安定性以及分散液所賦予的黏合性、耐磨耗性和抗水性。混合時間並不嚴苛的，但是適當地為達約3小時，較佳達約2小時。然而，視所要混合的矽烷及膠體矽石粒子之類型而定，分散液可能僅需要達約10分鐘的混合，或較佳僅達約5分鐘，或最佳僅達1分鐘。較宜地，將矽烷加到膠體矽石粒子。較宜地，在與膠體矽石粒子混合之前，稀釋矽烷，該膠體矽石粒子較宜分散在水性矽石溶膠中。較宜地，用水來稀釋矽烷以形成矽烷和水的預混物，適當地以約1：8至約8：1的重量比，較佳約3：1至約1：3，且最佳約1.5：1至約1：1.5。所得到的溶液係實質澄清的且安定的，而且易於加到膠體矽石粒子。膠體矽石粒子與經預混合的水性矽烷之混合時間適當地係最高約5分鐘，較佳最高約1分鐘。
可在pH約1至約13，較佳約6至約12，且最佳約7.5至約11，進行依本發明的混合。
術語「安定的」，特別是在「安定的實質水性分散液」的文中者，係意指分散液或其內所分散的矽烷化膠體矽石粒子在一段時間內，較佳至少約2個月，更佳至少約4個月，且最佳至少約5個月的於室溫(20℃)之正常儲存，係不會實質上膠凝或沈澱。
較宜地，在製備分散液後兩個月，分散液的黏度相對添加率係低於約100%，更佳低於約50%，且最佳低於約20%。
較宜地，在製備分散液後四個月，分散液的黏度相對添加率係低於約200%，更佳低於約100%，且最佳低於約40%。
膠體矽石粒子在本文中亦稱為矽石溶膠，可衍生自例如具有足夠純度的沈澱矽石、微矽石(矽石煙)、熱解矽石(發煙過的矽石)或矽凝膠，及其混合物。
依本發明的膠體矽石粒子可被改質且可含有其它元素，如胺、鋁及/或硼，它們可以粒子及/或連續相存在著。硼改質的矽石溶膠係敘述於例如US 2,360,410中。鋁改質的矽石粒子適當地具有約0.05至約3重量%的Al2O3含量，較佳約0.1至約2重量%。製備鋁改質的矽石溶膠之程序更敘述於例如John Wiley & Sons出版社的Iler.K.Ralph之「矽石化學」(1979)的第407-409頁及US 5,368,833中。
膠體矽石粒子適當地具有平均粒徑範圍為約2至約150nm，較佳約3至約50nm，且最佳約5至約40nm。適宜地，膠體矽石粒子具有約20至約1500m 2 /g的比表面積，較佳約50至約900m 2 /g，且最佳約70至約600m 2 /g。
膠體矽石粒子較佳為具有窄的粒子大小分佈，即低的粒子大小之相對標準偏差。粒子大小分佈的相對標準偏差係為粒子大小分佈的標準偏差對平均粒子大小之以數目計的比值。粒子大小分佈的相對標準偏差較佳係低於約60數目%，更佳低於30數目%，且最佳低於約15數目%。
膠體矽石粒子係分散在實質水性溶劑中，適合在安定用陽離子如K + 、Na + 、Li + 、NH4 + 、有機陽離子、一級胺、二級胺、三級胺、四級胺或其混合物的存在下，以形成一種水性矽石溶膠。然而，可使用亦包括量為佔總溶劑體積約1至約20體積百分率，較佳約1至約10體積百分率，且最佳約1至約5體積百分率的低級醇、丙酮或其混合物之溶劑的分散液。不過，較佳為使用沒有其它溶劑的水性矽石溶膠。較宜地，膠體矽石粒子係帶負電的。適宜地，溶膠中的矽石含量係約20至約80重量%，較佳約25至約70重量%，且最佳約30至約60重量%。矽石含量愈高，則所得到的矽烷化膠體矽石分散液愈濃縮。矽石溶膠的pH適合地係約1至約13，較佳約6至約12，且最佳約7.5至約11。然而，就鋁改質的矽石而言，pH適合地係約1至約12，較佳約3.5至11。
矽石溶膠之S值較佳為約20至約100，更佳約30至約90，且最佳約60至約90。
已發現具有S值在這些範圍內的分散液可改良所得到的分散液之安定性。S值為膠體矽石粒子的聚集程度之表徵，即聚集體或微膠形成的程度。已經依照Iler,R.k.& Dalton,R.L.在J.Phys.Chem.60(1956),955-957中所給的公式來測量及計算S值。
S值取決於膠體矽石粒子的矽石含量、黏度和密度。高的S值表示低的微膠含量。S值表示例如矽石溶膠的分散相中所存在的SiO2之重量百分率量。在製程期間可控制微膠程度，如更敘述於US 5,368,833中。
矽烷化合物可與矽烷醇基或連接於矽烷醇基而形成安定的共價矽氧烷鍵(Si-O-Si)，例如藉由氫鍵結在膠體矽石粒子的表面上。
適合的矽烷化合物包括參-(三甲氧基矽烷)、辛基三乙氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、異氰酸酯矽烷，如參-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]異三聚氰酸酯；γ-氫硫基丙基三甲氧基矽烷、雙-(3-[三乙氧基矽烷基]丙基)多硫化物，β-(3,4-乙氧基環己基)-乙基三甲氧基矽烷；含環氧基(環氧基矽烷)、縮水甘油氧基及/或縮水甘油氧基丙基的矽烷，如γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、(3-縮水甘油氧基丙基)三甲氧基矽烷、(3-縮水甘油氧基丙基)己基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)-乙基三乙氧基矽烷；含乙烯基的矽烷，如乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基參-(2-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯基甲基二甲氧基矽烷、乙烯基三異丙氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三丙氧基矽烷、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、辛基三甲基氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、丙基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、3-氫硫基丙基三乙氧基矽烷、環己基三甲氧基矽烷、環己基三乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、3-氯丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、異丁基三乙氧基矽烷、三甲基乙氧基矽烷、苯基二甲基乙氧基矽烷、六甲基二矽氧烷、三甲基矽烷基氯化物、乙烯基三乙氧基矽烷、六甲基二矽氮烷及其混合物。US 4,927,749更揭示可用於本發明中的矽烷類。然而較佳的矽烷係環氧基矽烷及含縮水甘油氧基或縮水甘油氧基丙基的矽烷化合物，尤其γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷及/或γ-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷。
依一較佳的實施態樣，有機黏結劑係隨後與矽烷化膠體矽石粒子的分散液混合。術語「有機黏結劑」包括乳膠、水溶性樹脂及聚合物和其混合物。水溶性樹脂及聚合物可為不同類型者，例如聚(乙烯醇)、經改質的聚(乙烯醇)、聚羧酸酯、聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、聚乙烯吡咯烷酮、聚烯丙基胺、聚(丙烯酸)、聚醯胺胺聚丙烯醯胺、聚吡咯、蛋白質，如酪蛋白、大豆蛋白、合成蛋白，多醣類，如包含甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、甲基羥乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素或羧甲基纖維素的纖維素衍生物，及澱料或經改質的澱粉；甲殼素、多醣樹膠，如瓜爾膠、阿拉伯膠、黃原膠及乳香膠及其混合物或混雜物。術語「乳膠」包括基於各種類型的樹脂及/或聚合物的乳液之合成及/或天然乳膠，例如基於苯乙基-丁二烯聚合物、丁二烯聚合物、聚異戊二烯聚合物、丁烯聚合物、腈聚合物、醋酸乙烯酯均聚物、丙烯酸聚合物，如乙烯基丙烯酸共聚物或苯乙烯-丙烯酸聚合物、聚胺甲酸酯、環氧聚合物、纖維素聚合物，例如微纖維素、蜜胺樹脂、氯丁二烯聚合物、酚系聚合物、聚醯胺聚合物、聚酯聚合物、聚醚聚合物、聚烯烴聚合物、聚乙烯基丁醛聚合物、聚矽氧，如矽氧橡膠及矽氧聚合物(例如矽氧油)、脲-甲醛聚合物、乙烯基聚合物及其混合物或混雜物。
較宜地，以矽石對有機黏結劑的重量比例為約0.01至約4，較佳約0.1至約2，且最佳約0.2至約1，使有機黏結劑與矽烷化矽石粒子混合。
本發明亦關於一種由該方法所可獲得之安定的實質水性矽烷化膠體矽石分散液。
本發明更關於一種具有至少約20重量%的矽石含量之安定的實質水性矽烷化膠體矽石分散液，其中矽烷對矽石的重量比係約0.003至約0.2，較佳約0.006至約0.15，且最佳約0.015至約0.1。
分散液中矽烷的重量係以可能的自由矽烷化合物及矽烷衍生物或鍵結或連結於矽石粒子的基之總量作計算。
高濃縮的矽烷化膠體矽石分散液，除了更有效率外，亦會減少乾燥時間，例如在施用所欲塗覆的材料上後。因此可觀地減少乾燥所用的能量。分散液中的高矽石含量係較佳的，只要矽烷化膠體矽石粒子仍安定分散而沒有實質的聚集、沈澱及/或膠凝。較宜地，分散液中的矽石含量係約20至約80重量%，更佳約25至約70重量%，且最佳約30至約60重量%。就減少其運輸成本的觀點看，此亦有利的。
分散液的安定性係有助於其之處理，因為其容許儲存而不需要在使用前於現場立即製備，且不含有任何危險量的有害溶劑。
實質水性分散液較佳為不含有任何有機溶劑。然而，依照一實施態樣，可與水互溶的適當有機溶劑可能含於該水性分散液中，量為總體積的約1至約20體積百分率，較佳約1至約10體積百分率，且最佳約1至約5體積百分率。此係由於以下事實：就某些應用而言，特定量的有機溶劑可存在而沒有任何實質損害效果。
分散液除了含有矽烷化膠體矽石粒子亦可含有至少某些量的未經矽烷化之膠體矽石粒子，視矽石粒子大小、矽烷對矽石的重量比、矽烷化合物的類型、反應條件等而定。適宜地，至少約40重量%的膠體矽石粒子係經矽烷改質，較佳至少約65重量%，更佳至少約90重量%，且最佳至少約99重量%。矽烷化膠體矽石分散液除了包含矽烷基或矽烷衍生物結合或連接於矽石粒子表面形式的矽烷，亦包含至少某些程度的自由分散之未鍵結矽烷化合物。適宜地，至少約40重量%，較佳至少約60重量%，更佳至少約75重量%，尤更佳至少約90重量%，且最佳至少約95重量%的矽烷化合物係結合或連接於矽石粒子表面。因此，藉此方法，矽石粒子係經表面改質。
較宜地，約1至約90%，更佳約5至約80，且最佳約10至約50%以數目計的可橋接或連接於矽烷基的膠體矽石粒子上之矽烷醇基係結合於矽烷基。較宜地，膠體矽石粒子的表面區域上結合或連結約0.1至約5.5，更佳約0.25至約4，且最佳約0.5至約2.5個矽烷基或衍生物/nm 2 。
依照一較佳的實施態樣，矽烷化膠體矽石分散液包括有機黏結劑，較佳為乳膠，如本文中所更進一步說明的。含有有機黏結劑和矽烷化膠體矽石粒子的分散液中之總矽石含量適當地為約20至80重量%，較佳約25至約65重量%，且最佳約30至約50重量%。矽石對有機黏結劑的重量比以乾燥基準算適當地係在0.05至約4的範圍內，較佳約0.1至約2，且最佳約0.2至約1。
含有有機黏結劑的分散液可在各種基材上形成塗膜。
依照一較佳的實施態樣，烷化膠體矽石粒子和有機黏結劑係以分立的粒子存在於分散液中。
本發明亦關於該矽烷化膠體矽石分散液在塗覆應用的用途及當作添加劑以增加黏附性、改良的耐磨耗性及/或抗水性，例如給黏著促進劑、層合劑、密封劑、疏水性、水泥樣材料，在鑄造應用，如精密蠟模鑄造及例如爐子用的耐火纖維黏結，內襯漿料/分散液；觸媒，清潔劑，及晶圓拋光用漿料。適合於被塗覆的材料包括建築材料，如磚、陶瓷材料、水泥及混凝土；相紙，木，金屬表面如鋼和鋁，塑膠膜如聚酯、PET、聚烯烴、聚醯胺、聚碳酸酯或聚苯乙烯；及織物。矽烷化膠體矽石分散液亦可用於控制噴墨塗層的親水性，俾增強在噴墨應用中的黏著性和抗水性，包括例如在紙、塑膠、纖維、玻璃、陶瓷、水泥樣材料、金屬及木上之噴墨塗層。矽烷化膠體矽石分散液亦可用於安定乳液以控制親水平衡。矽烷化膠體矽石分散液亦可用當作顏料分散劑，例如藉由合併良好的潤濕及分散性。
简体摘要：本发明关于一种制造具有至少约20重量%的硅石含量之安定的实质水性硅烷化胶体硅石分散液之方法，该方法包括混合至少一种硅烷化合物及胶体硅石粒子，其中硅烷对硅石的重量比系约0.003至约0.2。本发明亦关于一种由此方法所获得的分散液以及一种具有至少约20重量%的硅石含量之安定的实质水性硅烷化胶体硅石分散液，其中硅烷对硅石的重量比系约0.003至约0.2。本发明更关于涂料应用及当作添加剂的分散液之用途。 The invention relates to a method of producing a stable substantially aqueous silanized colloidal silica dispersion having a silica content of at least about 20 wt%, comprising mixing at least one silane compound and colloidal silica particles, wherein the weight ratio of silane to silica is from about 0.003 to about 0.2. The invention also relates to a dispersion obtainable by the method, and to a stable substantially aqueous silanized colloidal silica dispersion having a silica content of at least about 20 wt%, wherein the weight ratio of silane to silica is from about 0.003 to about 0.2. The invention further concerns the use of the dispersion for coatings applications and as an additive. 【创作特点】本发明本发明关于一种制造具有至少约20重量%的硅石含量之安定的实质水性硅烷化胶体硅石分散液之方法，该方法包括混合至少一种硅烷化合物及胶体硅石粒子，其中硅烷对硅石的重量比系约0.003至约0.2，较佳约0.006至约0.15，且最佳约0.015至约0.1。较佳在温度约50℃以下，更佳约35℃以下，进行混合。在温度约50℃以上可能导致硅烷的至少部分自缩合，而减少分散液的安定性以及分散液所赋予的黏合性、耐磨耗性和抗水性。混合时间并不严苛的，但是适当地为达约3小时，较佳达约2小时。然而，视所要混合的硅烷及胶体硅石粒子之类型而定，分散液可能仅需要达约10分钟的混合，或较佳仅达约5分钟，或最佳仅达1分钟。较宜地，将硅烷加到胶体硅石粒子。较宜地，在与胶体硅石粒子混合之前，稀释硅烷，该胶体硅石粒子较宜分散在水性硅石溶胶中。较宜地，用水来稀释硅烷以形成硅烷和水的预混物，适当地以约1：8至约8：1的重量比，较佳约3：1至约1：3，且最佳约1.5：1至约1：1.5。所得到的溶液系实质澄清的且安定的，而且易于加到胶体硅石粒子。胶体硅石粒子与经预混合的水性硅烷之混合时间适当地系最高约5分钟，较佳最高约1分钟。可在pH约1至约13，较佳约6至约12，且最佳约7.5至约11，进行依本发明的混合。术语“安定的”，特别是在“安定的实质水性分散液”的文中者，系意指分散液或其内所分散的硅烷化胶体硅石粒子在一段时间内，较佳至少约2个月，更佳至少约4个月，且最佳至少约5个月的于室温(20℃)之正常存储，系不会实质上胶凝或沈淀。较宜地，在制备分散液后两个月，分散液的黏度相对添加率系低于约100%，更佳低于约50%，且最佳低于约20%。较宜地，在制备分散液后四个月，分散液的黏度相对添加率系低于约200%，更佳低于约100%，且最佳低于约40%。胶体硅石粒子在本文中亦称为硅石溶胶，可衍生自例如具有足够纯度的沈淀硅石、微硅石(硅石烟)、热解硅石(发烟过的硅石)或硅凝胶，及其混合物。依本发明的胶体硅石粒子可被改质且可含有其它元素，如胺、铝及/或硼，它们可以粒子及/或连续相存在着。硼改质的硅石溶胶系叙述于例如US 2,360,410中。铝改质的硅石粒子适当地具有约0.05至约3重量%的Al2O3含量，较佳约0.1至约2重量%。制备铝改质的硅石溶胶之进程更叙述于例如John Wiley & Sons出版社的Iler.K.Ralph之“硅石化学”(1979)的第407-409页及US 5,368,833中。胶体硅石粒子适当地具有平均粒径范围为约2至约150nm，较佳约3至约50nm，且最佳约5至约40nm。适宜地，胶体硅石粒子具有约20至约1500m 2 /g的比表面积，较佳约50至约900m 2 /g，且最佳约70至约600m 2 /g。胶体硅石粒子较佳为具有窄的粒子大小分布，即低的粒子大小之相对标准偏差。粒子大小分布的相对标准偏差系为粒子大小分布的标准偏差对平均粒子大小之以数目计的比值。粒子大小分布的相对标准偏差较佳系低于约60数目%，更佳低于30数目%，且最佳低于约15数目%。胶体硅石粒子系分散在实质水性溶剂中，适合在安定用阳离子如K + 、Na + 、Li + 、NH4 + 、有机阳离子、一级胺、二级胺、三级胺、四级胺或其混合物的存在下，以形成一种水性硅石溶胶。然而，可使用亦包括量为占总溶剂体积约1至约20体积百分率，较佳约1至约10体积百分率，且最佳约1至约5体积百分率的低级醇、丙酮或其混合物之溶剂的分散液。不过，较佳为使用没有其它溶剂的水性硅石溶胶。较宜地，胶体硅石粒子系带负电的。适宜地，溶胶中的硅石含量系约20至约80重量%，较佳约25至约70重量%，且最佳约30至约60重量%。硅石含量愈高，则所得到的硅烷化胶体硅石分散液愈浓缩。硅石溶胶的pH适合地系约1至约13，较佳约6至约12，且最佳约7.5至约11。然而，就铝改质的硅石而言，pH适合地系约1至约12，较佳约3.5至11。硅石溶胶之S值较佳为约20至约100，更佳约30至约90，且最佳约60至约90。已发现具有S值在这些范围内的分散液可改良所得到的分散液之安定性。S值为胶体硅石粒子的聚集程度之表征，即聚集体或微胶形成的程度。已经依照Iler,R.k.& Dalton,R.L.在J.Phys.Chem.60(1956),955-957中所给的公式来测量及计算S值。 S值取决于胶体硅石粒子的硅石含量、黏度和密度。高的S值表示低的微胶含量。S值表示例如硅石溶胶的分散相中所存在的SiO2之重量百分率量。在制程期间可控制微胶程度，如更叙述于US 5,368,833中。硅烷化合物可与硅烷醇基或连接于硅烷醇基而形成安定的共价硅氧烷键(Si-O-Si)，例如借由氢键结在胶体硅石粒子的表面上。适合的硅烷化合物包括参-(三甲氧基硅烷)、辛基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、异氰酸酯硅烷，如参-[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]异三聚氰酸酯；γ-氢硫基丙基三甲氧基硅烷、双-(3-[三乙氧基硅烷基]丙基)多硫化物，β-(3,4-乙氧基环己基)-乙基三甲氧基硅烷；含环氧基(环氧基硅烷)、缩水甘油氧基及/或缩水甘油氧基丙基的硅烷，如γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷、(3-缩水甘油氧基丙基)己基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧基环己基)-乙基三乙氧基硅烷；含乙烯基的硅烷，如乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基参-(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、辛基三甲基氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、3-氢硫基丙基三乙氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、环己基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、苯基二甲基乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、三甲基硅烷基氯化物、乙烯基三乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷及其混合物。US 4,927,749更揭示可用于本发明中的硅烷类。然而较佳的硅烷系环氧基硅烷及含缩水甘油氧基或缩水甘油氧基丙基的硅烷化合物，尤其γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷及/或γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷。依一较佳的实施态样，有机黏结剂系随后与硅烷化胶体硅石粒子的分散液混合。术语“有机黏结剂”包括乳胶、水溶性树脂及聚合物和其混合物。水溶性树脂及聚合物可为不同类型者，例如聚(乙烯醇)、经改质的聚(乙烯醇)、聚羧酸酯、聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、聚乙烯吡咯烷酮、聚烯丙基胺、聚(丙烯酸)、聚酰胺胺聚丙烯酰胺、聚吡咯、蛋白质，如酪蛋白、大豆蛋白、合成蛋白，多糖类，如包含甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素或羧甲基纤维素的纤维素衍生物，及淀料或经改质的淀粉；甲壳素、多糖树胶，如瓜尔胶、阿拉伯胶、黄原胶及乳香胶及其混合物或混杂物。术语“乳胶”包括基于各种类型的树脂及/或聚合物的乳液之合成及/或天然乳胶，例如基于苯乙基-丁二烯聚合物、丁二烯聚合物、聚异戊二烯聚合物、丁烯聚合物、腈聚合物、醋酸乙烯酯均聚物、丙烯酸聚合物，如乙烯基丙烯酸共聚物或苯乙烯-丙烯酸聚合物、聚胺甲酸酯、环氧聚合物、纤维素聚合物，例如微纤维素、蜜胺树脂、氯丁二烯聚合物、酚系聚合物、聚酰胺聚合物、聚酯聚合物、聚醚聚合物、聚烯烃聚合物、聚乙烯基丁醛聚合物、聚硅氧，如硅氧橡胶及硅氧聚合物(例如硅氧油)、脲-甲醛聚合物、乙烯基聚合物及其混合物或混杂物。较宜地，以硅石对有机黏结剂的重量比例为约0.01至约4，较佳约0.1至约2，且最佳约0.2至约1，使有机黏结剂与硅烷化硅石粒子混合。本发明亦关于一种由该方法所可获得之安定的实质水性硅烷化胶体硅石分散液。本发明更关于一种具有至少约20重量%的硅石含量之安定的实质水性硅烷化胶体硅石分散液，其中硅烷对硅石的重量比系约0.003至约0.2，较佳约0.006至约0.15，且最佳约0.015至约0.1。分散液中硅烷的重量系以可能的自由硅烷化合物及硅烷衍生物或键结或链接于硅石粒子的基之总量作计算。高浓缩的硅烷化胶体硅石分散液，除了更有效率外，亦会减少干燥时间，例如在施用所欲涂覆的材料上后。因此可观地减少干燥所用的能量。分散液中的高硅石含量系较佳的，只要硅烷化胶体硅石粒子仍安定分散而没有实质的聚集、沈淀及/或胶凝。较宜地，分散液中的硅石含量系约20至约80重量%，更佳约25至约70重量%，且最佳约30至约60重量%。就减少其运输成本的观点看，此亦有利的。分散液的安定性系有助于其之处理，因为其容许存储而不需要在使用前于现场立即制备，且不含有任何危险量的有害溶剂。实质水性分散液较佳为不含有任何有机溶剂。然而，依照一实施态样，可与水互溶的适当有机溶剂可能含于该水性分散液中，量为总体积的约1至约20体积百分率，较佳约1至约10体积百分率，且最佳约1至约5体积百分率。此系由于以下事实：就某些应用而言，特定量的有机溶剂可存在而没有任何实质损害效果。分散液除了含有硅烷化胶体硅石粒子亦可含有至少某些量的未经硅烷化之胶体硅石粒子，视硅石粒子大小、硅烷对硅石的重量比、硅烷化合物的类型、反应条件等而定。适宜地，至少约40重量%的胶体硅石粒子系经硅烷改质，较佳至少约65重量%，更佳至少约90重量%，且最佳至少约99重量%。硅烷化胶体硅石分散液除了包含硅烷基或硅烷衍生物结合或连接于硅石粒子表面形式的硅烷，亦包含至少某些程度的自由分散之未键结硅烷化合物。适宜地，至少约40重量%，较佳至少约60重量%，更佳至少约75重量%，尤更佳至少约90重量%，且最佳至少约95重量%的硅烷化合物系结合或连接于硅石粒子表面。因此，借此方法，硅石粒子系经表面改质。较宜地，约1至约90%，更佳约5至约80，且最佳约10至约50%以数目计的可桥接或连接于硅烷基的胶体硅石粒子上之硅烷醇基系结合于硅烷基。较宜地，胶体硅石粒子的表面区域上结合或链接约0.1至约5.5，更佳约0.25至约4，且最佳约0.5至约2.5个硅烷基或衍生物/nm 2 。依照一较佳的实施态样，硅烷化胶体硅石分散液包括有机黏结剂，较佳为乳胶，如本文中所更进一步说明的。含有有机黏结剂和硅烷化胶体硅石粒子的分散液中之总硅石含量适当地为约20至80重量%，较佳约25至约65重量%，且最佳约30至约50重量%。硅石对有机黏结剂的重量比以干燥基准算适当地系在0.05至约4的范围内，较佳约0.1至约2，且最佳约0.2至约1。含有有机黏结剂的分散液可在各种基材上形成涂膜。依照一较佳的实施态样，烷化胶体硅石粒子和有机黏结剂系以分立的粒子存在于分散液中。本发明亦关于该硅烷化胶体硅石分散液在涂覆应用的用途及当作添加剂以增加黏附性、改良的耐磨耗性及/或抗水性，例如给黏着促进剂、层合剂、密封剂、疏水性、水泥样材料，在铸造应用，如精密蜡模铸造及例如炉子用的耐火纤维黏结，内衬浆料/分散液；触媒，清洁剂，及晶圆抛光用浆料。适合于被涂覆的材料包括建筑材料，如砖、陶瓷材料、水泥及混凝土；相纸，木，金属表面如钢和铝，塑胶膜如聚酯、PET、聚烯烃、聚酰胺、聚碳酸酯或聚苯乙烯；及织物。硅烷化胶体硅石分散液亦可用于控制喷墨涂层的亲水性，俾增强在喷墨应用中的黏着性和抗水性，包括例如在纸、塑胶、纤维、玻璃、陶瓷、水泥样材料、金属及木上之喷墨涂层。硅烷化胶体硅石分散液亦可用于安定乳液以控制亲水平衡。硅烷化胶体硅石分散液亦可用当作颜料分散剂，例如借由合并良好的润湿及分散性。

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