Dióxido de titanio modificado con polisiloxano.

Una composición que comprende

una partícula que comprende dióxido de titanio tratado con un polisiloxano que tiene la fórmula general:

**Fórmula**

donde cada uno de R1 y R2 se selecciona independientemente del grupo consistente en C1 a C14 hidrocarbilo; cada R3 se selecciona del grupo consistente en hidroxi, halo, alcoxi y acetoxi; R4 se selecciona del grupo consistente en C1 a C22 hidrocarbilo; x es un número entero de 1 a 22; m es un número entero de 0 a 500; y n es un número entero de 1 a 500, y polietileno.

Esta invención se refiere a una partícula obtenida tratando dióxido de titano con un polisiloxano. Se desvelan mezclas de estas partículas con polímeros orgánicos.

Antecedentes de la invención El dióxido de titanio ha encontrado un uso extendido. Típicamente se usa en otra matriz para impartir ciertas propiedades. Por ejemplo, se usa ampliamente como un pigmento blanco para pinturas y polímeros. Otras aplicaciones usan dióxido de titanio en pequeñas partículas que tiene diferentes propiedades ópticas. Para estas y otras aplicaciones, es fundamental tener buena dispersión del dióxido de titano. A menudo se añaden agentes dispersantes al dióxido de titanio. La selección del agente dispersante es a menudo un compromiso entre efectividad, coste, compatibilidad con otros aditivos en la matriz, y propiedades de actuación en la matriz. Por esta razón, se ha trabajado mucho para mejorar la dispersión de dióxido de titanio en varias matrices.

Se ha estudiado una variedad de tratamientos. La patente de Estados Unidos Nº 6.646.037 trata el dióxido de titanio con sales de ácido sulfónico de alquilo y la patente de Estados Unidos Nº 6.765.041 desvela el tratamiento con ésteres de fosfato de alquilo. Se han usado compuestos de organosilicio. Por ejemplo, la patente de Estados Unidos Nº 4.061.503 desvela el tratamiento de dióxido de titanio particulado con un compuesto de silicio sustituido por poliéter para mejorar la capacidad para dispersarse de dióxido de titano en pinturas y plásticos pigmentados y/o rellenos, y composiciones de compuesto de plástico reforzado.

La patente de Estados Unidos Nº 4.810.305 desvela un organopolisiloxano con mejora capacidad para dispersarse. El polisiloxano es un hidrosiloxano tal como polimetilhidrosiloxano. Las patentes de Estados Unidos números 5.607.994, 5.631.310, 5.889.090 y 5.959.004 desvelan el uso de una mezcla de un silano hidrolizable tal como butiltrimetoxisilano y un polisiloxano tal como polidimetilsiloxano. La patente de Estados Unidos Nº 5.932.757 describe una mezcla de oligómeros de alquilalcoxisilanos.

La patente de Estados Unidos Nº 6.620.234 desvela la mezcla de clorosilano reactivo tal como triclorosilano hexílico con dióxido de titanio en un medio acuoso para formar dióxido de titanio revestido. El ácido hidroclórico del subproducto se neutraliza y se retira como una sal.

DE 197 24 638 A1 desvela composiciones de policarbonato retardante que comprenden dióxido de titano y, opcionalmente, un organopolisiloxano.

EP 1 690 902 A2 desvela nanopartículas de materiales tales como dióxido de titanio que se modifican con un polisiloxano de fórmula general (R1xR23-xSiR3) yR5, donde R1, R2, R3, R5, x e y se definen en el presente documento.

Mientras se ha investigado mucho en lo relativo al revestimiento de dióxido de titanio con silanos y siloxano, se necesitan más mejoras. Hasta la fecha, las técnicas de tratamiento son a menudo un compromiso entre capacidad de procesamiento y propiedades finales. Muchos compuestos que contienen silicio no son suficientemente reactivos con dióxido de titano para proporcionar revestimientos efectivos. Otros compuestos que contienen silicio son volátiles o producen productos secundarios volátiles. En un esfuerzo por mejorar la reactividad, se han usado grupos funcionales tales como grupos alcoxi, pero el alcohol generado como un subproducto puede causar problemas ambientales durante la producción de pigmento. El uso de halosilanos en medio acuoso puede solucionar este problema, pero es un proceso más complicado y con coste añadido. Debido a la significativa investigación realizada en esta área, hay una necesidad de más mejoras.

Resumen de la invención La invención es una mezcla de partículas con un polímero orgánico como se define en la reivindicación 1. Las partículas se obtienen tratando dióxido de titanio con un polisiloxano. Uno o más átomos de silicio del polisiloxano se sustituyen por un grupo alquileno que se termina con un grupo sililo que contiene tres sustituyentes seleccionados del grupo consistente en hidroxi, halo, alcoxi, acetoxi y mezclas de los mismos.

Descripción detallada de la invención La invención es una mezcla de partículas con un polímero orgánico. La partícula se obtiene tratando dióxido de titanio con un polisiloxano. Cualquier forma de dióxido de titanio es adecuada para la partícula. Preferentemente, el dióxido de titanio está en forma de rutilo o anatasa. El dióxido de titanio puede prepararse mediante cualquier proceso conocido, tal como proceso de sulfato o el proceso de cloruro.

El dióxido de titanio útil en la invención tiene un tamaño de partícula típico en el rango de 0, 001 a 20 µm. para uso en aplicaciones pigmentarias típicas, el dióxido de titanio preferentemente tiene un tamaño de partícula en el rango de 0, 1 a 0, 5 µm, más preferentemente de 0, 2 a 0, 35 µm. para uso en aplicaciones fotocatalíticas, el dióxido de titanio preferentemente tiene un tamaño de partícula en el rango de 0, 001 a 0, 1 µm.

El dióxido de titanio puede ser dióxido de titanio no tratado obtenido directamente de un proceso de producción tal como procesos de cloruro o sulfato. Alternativamente, el dióxido de titanio puede tratarse con al menos un material de revestimiento antes o después del tratamiento con el polisiloxano. Materiales de revestimiento adecuados incluyen óxidos inorgánico, tales como óxido de aluminio, dióxido de silicio, óxido de zirconio, fosfatos inorgánicos, dióxido de titanio soluble en ácido, y similares. Los materiales orgánicos de revestimiento adecuados incluyen polialcoholes tales como trimetilolpropano y alcanolaminas, tales como trietanolamina. Preferentemente, el dióxido de titano se cubre con alúmina. La cantidad de alúmina es preferentemente 0, 01-0, 8% por peso en términos de Al2O3 en relación con TiO2. Los procesos para depositar óxido de metal en un dióxido de titanio son bien conocidos por aquellos expertos en la técnica. Preferentemente, los óxidos de metal se añaden mediante tratamiento húmedo o mediante deposición en fase de gas. Técnicas adecuadas de tratamiento húmedo se muestran en las patentes de Estados Unidos Números 3.767.455, 4.052.223 y 6.695.906.

Las técnicas de deposición en fase de gas adecuadas se muestran en las patentes de Estados Unidos Números 5.562.764 y 6.852.306.

El dióxido de titanio se trata con un polisiloxano. Uno o más átomos de silicio del polisiloxano se sustituyen por un grupo alquileno que termina con un grupo silil que contiene tres sustituyentes seleccionados del grupo consistente en hidroxi, halo, alcoxi, acetoxi y mezclas de los mismos.

El polisiloxano tiene la fórmula general:

donde cada R1 y R2 se selecciona independientemente del grupo consistente en C1 a C14 hidrocarbilo; cada R3 se selecciona del grupo consistente en hidroxi, halo, alcoxi y acetoxi; R4 se selecciona del grupo consistente en C1 a C22 hidrocarbilo; x es un número entero de 1 a 22; m es un número entero de 0 a 500; y n es un número entero de 1 a 500. Preferentemente, R3 se selecciona del grupo consistente en hidroxi y alcoxi. Preferentemente, R4 es C6 a C10 hidrocarbilo. Preferentemente, R1 es un metilo. Preferentemente, la suma de m + n es superior a 12, más preferentemente, superior a 20. Preferentemente, m es mayor que n y más preferentemente mayor que 3n.

El polisiloxano puede hacerse mediante cualquier método. Un método conveniente es combinar los precursores cíclicos en una reacción catalizada de ácido o base. Por ejemplo:

El monómero cíclico que contiene el silano puede prepararse mediante cualquier método. Un método conveniente es de un hidrosiloxano y un silano como se muestra más abajo:

Este método se describe en la Patente de Estados Unidos Nº 6.660.822.

El dióxido de titanio se trata con el polisiloxano. El polisiloxano puede añadirse puro, como una emulsión, o como una emulsión. Preferentemente, el polisiloxano se añade puro o como una emulsión acuosa. Los métodos para añadir el polisiloxano pueden ser similares a métodos para añadir otros tratamientos de superficie que se incorporan de manera flexible y fácil en los procesos de producción de dióxido de titanio. De este modo, hay muchos lugares durante la producción de dióxido de titanio en los que puede añadirse polisiloxano y los puntos de adiciones aquí descritos no pretenden ser exhaustivos. El punto óptimo durante el cual se tiene que añadir el polisiloxano dependerá en parte del proceso en el que se incorporará.

En el método más simple, el polisiloxano puede añadirse mediante pulverización o vertido en un sistema en el que el dióxido de titanio ya está presente. Para maximizar la uniformidad... [Seguir leyendo]

1. Una composición que comprende una partícula que comprende dióxido de titanio tratado con un polisiloxano que tiene la fórmula general:

donde cada uno de R1 y R2 se selecciona independientemente del grupo consistente en C1 a C14 hidrocarbilo; cada R3 se selecciona del grupo consistente en hidroxi, halo, alcoxi y acetoxi; R4 se selecciona del grupo consistente en C1 a C22 hidrocarbilo; x es un número entero de 1 a 22; m es un número entero de 0 a 500; y n es un número entero de 1 a 500, y polietileno.

2. La composición de la reivindicación 1 donde R3 es alcoxi.

3. La composición de la reivindicación 1 donde R3 es hidroxi.

4. La composición de cualquier reivindicación precedente donde R4 es C6 a C10 hidrocarbilo.

5. La composición de cualquier reivindicación precedente donde la suma de m + n es superior a 12.

6. La composición de cualquier reivindicación precedente donde m es mayor que n.

7. La composición de cualquier reivindicación precedente donde la proporción de peso de polisiloxano con dióxido de titanio es de 0, 0001:1 a 0, 5:1.

8. La composición de cualquier reivindicación precedente donde la proporción de peso de polisiloxano con dióxido de titanio es de 0, 001:1 a 0, 2:1.

9. La composición de cualquier reivindicación precedente que tiene un diámetro medio de partícula de dióxido de titanio tratado de 0, 2 a 0, 35 micrones.

10. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 que tiene un diámetro medio de partícula de dióxido de titanio inferior a 0, 2 micrones.

11. La composición de cualquier reivindicación precedente donde el dióxido de titanio se trata al menos con un material de revestimiento antes de o después del tratamiento con el polisiloxano.

12. La composición de la reivindicación 11 donde el material de revestimiento se selecciona del grupo consistente en óxido de aluminio, dióxido de silicio, óxido de zirconio, fosfatos inorgánicos, dióxido de titanio soluble en ácido, alcanolaminas y polialcoholes.

13. La composición de cualquier reivindicación precedente que además comprende sulfuro de zinc, sulfato de bario, carbonato de calcio y combinaciones de los mismos.

14. La composición de cualquier reivindicación precedente que tiene de 50% peso a 75% peso de las partículas de dióxido de titanio tratado.

15. Un proceso para preparar la composición de cualquier reivindicación precedente donde el polisiloxano se añade al dióxido de titanio en un dispositivo de mezcla.

16. El proceso de la reivindicación 15 donde el polisiloxano se añade como una emulsión acuosa.