二氧化钛颜料研磨分散体和油漆制造技术

本发明专利技术涉及通过以下方式来制备二氧化钛颜料-聚合物复合粒子的颜料研磨分散体：将二氧化钛粒子与水性乳液混合，该水性乳液包含(i)小于饱和水平量的与所述二氧化钛粒子吸附的非水溶性成膜第一聚合物粒子和(ii)抑制或干扰量的不与所述二氧化钛粒子吸附的非水溶性成膜第二聚合物粒子，其中所述颜料研磨分散体具有约25至约50的二氧化钛颜料体积浓度和约32至约60的二氧化钛复合比。得到的二氧化钛颜料-聚合物复合粒子与不含所述复合粒子的涂料组合物相比可提供改善的涂料组合物不透明度，可采用减小量的二氧化钛和小于饱和水平的所述第一聚合物，并且可提供改善的储存稳定性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二氧化钛颜料研磨分散体和油漆
本专利技术涉及着色油漆和其它涂料组合物。
技术介绍
二氧化钛是在油漆和其它涂料组合物中广泛使用但日益昂贵的颜料。在许多油漆配方中，二氧化钛代表最昂贵的单一原料。已提议多种技术和成分来减少涂料组合物配方中二氧化钛的量，同时仍提供可接受的光散射或不透明度。一种这类成分是由DowChemicalCompany供应的EVOQUETM预复合聚合物。目前可得到四种等级的EVOQUE产品(EVOQUE1140、EVOQUE1180、EXP-4340和EXP-4463)，据称它们与二氧化钛具有不同程度的反应性。据其供应商称，EVOQUE预复合聚合物“与TiO2合并形成既改善颜料的湿遮盖效率又改善干遮盖效率的聚合物-颜料复合物”。还据其供应商称，“需要最低水平的EVOQUE预复合聚合物来完全覆盖TiO2的表面从而改善遮盖效率并可以用于研发稳定的配制物”。列举的最低水平有时称为“饱和水平”或“饱和吸附水平”(下文中定义)。饱和水平将取决于颜料体积浓度(PVC，下文中定义)，在低PVC下需要较少的聚合物添加水平来达到饱和吸附水平，而在高PVC下需要较大的聚合物添加水平来达到饱和吸附水平。一些专利描述了据称与EVOQUE预复合聚合物中所存在的聚合物类似的形成复合颜料粒子的聚合物，这些专利声称在复合粒子形成期间可以存在其它共聚物，只要这些其它共聚物不抑制或基本上不干扰聚合物粒子吸附到颜料粒子即可。目前推荐的使用EVOQUE预复合聚合物制备胶乳漆的方法是通过如下步骤来进行的：将二氧化钛分散到EVOQUE预复合聚合物、水和消泡剂的混合物中形成复合物，然后将复合物与剩余的油漆成分(包括丙烯酸胶乳漆粘合剂)合并，从而形成最终的油漆配制物。在此方法中，直到复合物形成后，才将丙烯酸胶乳漆粘合剂与复合物合并。得到的油漆或其它涂料组合物在某种程度上减少的二氧化钛颜料水平下可达到既定的颜料遮盖度，或者在既定的二氧化钛颜料水平下可达到某种程度上增加的颜料遮盖度。然而，二氧化钛原料成本的潜在的节约和颜料遮盖效率的潜在的益处因EVOQUE产品成本而被抵消。从上文中可以理解，本领域中仍需要具有甚至更低的原料成本、甚至更高的颜料遮盖效率或兼具较低成本和较高效率的改善的含二氧化钛的涂料组合物。本文中公开并要求保护这样的组合物和组分及它们的制备方法。
技术实现思路
我们已经发现，可以通过忽视上文提到的供应商的要求和说明获得在二氧化钛和形成复合颜料粒子的聚合物的低使用水平下具有优异的不透明度和遮盖力的油漆和其它涂料组合物。不希望受理论约束，我们相信如果在复合物形成期间存在足以抑制(例如，减缓)或另外干扰形成复合物的聚合物粒子与二氧化钛粒子吸附的量的不形成这种复合物的水基乳液聚合物，那么二氧化钛就可以更有效地用在含有形成复合颜料粒子的聚合物的涂料组合物中。如果需要，这也可以使得能够使用小于饱和水平的形成复合物的聚合物，同时仍提供有效采用二氧化钛的复合粒子。通过使用胶乳漆粘合剂或其它低成本水基乳液聚合物作为干扰聚合物，可以实现总成本减少以及等同的或甚至改善的遮盖性和其它油漆特性。在一个方面，本专利技术提供一种制备二氧化钛颜料-聚合物复合粒子的颜料研磨分散体的方法，所述方法包括：(a)将二氧化钛粒子与水性乳液混合，该水性乳液包含：(i)与二氧化钛粒子吸附的非水溶性成膜第一聚合物粒子，乳液中第一聚合物粒子的量小于当不存在另一种聚合物时的饱和吸附水平，和(ii)本身不与二氧化钛粒子形成复合粒子的非水溶性成膜第二聚合物粒子，乳液中第二聚合物粒子的量足以抑制或干扰第一聚合物粒子与二氧化钛粒子的吸附；其中颜料研磨分散体具有约25至约50的二氧化钛颜料体积浓度和约32至约60的二氧化钛复合比(TCR，定义见下文)；和(b)形成二氧化钛颜料-聚合物复合粒子，其与不含所述第一聚合物粒子的涂料组合物相比提供了改善的涂料组合物不透明度。在另一方面，本专利技术提供一种颜料研磨分散体，其包含分散在循环水性乳液中的未吸附二氧化钛粒子，该循环水性乳液包含以下各项的混合物：(a)与二氧化钛粒子吸附的非水溶性成膜第一聚合物粒子，乳液中第一聚合物粒子的量小于当不存在另一种聚合物时的饱和吸附水平，和(b)本身不与二氧化钛粒子形成复合粒子的非水溶性成膜第二聚合物粒子，乳液中第二聚合物粒子的量足以抑制或干扰第一聚合物粒子与二氧化钛粒子的吸附，其中颜料研磨分散体具有约25至约50的二氧化钛颜料体积浓度和约32至约60的二氧化钛复合比。在又一方面，本专利技术提供一种本质上由含水性乳液组成的颜料研磨分散体，该水性乳液包含：(a)二氧化钛颜料-聚合物复合粒子，其具有与二氧化钛粒子吸附的非水溶性成膜第一聚合物粒子，乳液中第一聚合物粒子的量小于当不存在另一种聚合物时的饱和吸附水平，而且复合粒子提供与不含所述第一聚合物粒子的涂料组合物相比改善的涂料组合物不透明度，(b)本身不与二氧化钛粒子形成复合粒子的非水溶性成膜第二聚合物粒子，乳液中第二聚合物粒子的量足以抑制或干扰所述第一聚合物粒子与二氧化钛粒子的吸附，颜料研磨分散体具有约25至约50的二氧化钛颜料体积浓度和约32至约60的二氧化钛复合比，和(c)任选的一种或多种增量剂粒子、分散剂或消泡剂。在另一方面，本专利技术提供一种涂料组合物，其含有(i)上述颜料研磨分散体，(ii)一种或多种不透明剂、流变改性剂、聚结剂、润湿剂或蜡，和(iii)不与二氧化钛粒子吸附的任选的其它非水溶性成膜乳液聚合物粒子。所公开的方法、颜料研磨分散体和涂料组合物可提供在二氧化钛或形成复合物的聚合物使用水平减少时具有优异的不透明度和遮盖力的干涂层。这些方法和颜料研磨分散体对于制备半光泽、光泽、高遮盖或超遮盖油漆和其它涂料组合物而言显露出具有特定的价值。附图说明图1为示出一系列根据制造商的建议制备或根据本专利技术制备的含有复合粒子的颜料研磨分散体在复合物形成后一小时测量的粘度的图表；图2为示出一系列根据制造商的建议制备或根据本专利技术制备的含有复合粒子的颜料研磨分散体在复合物形成后一小时和24小时测量的粘度的图表；和图3为示出一系列根据制造商的建议制备或根据本专利技术制备的含有复合粒子的颜料研磨分散体在复合物形成后五天测量的粗砂形式的固体百分比的图表。附图的各图中类似的参考标记表示类似的元件。附图中的元件并非按比例。具体实施方式使用端点列举的数值范围包括此范围内涵盖的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。术语“一种(a/an)”、“一个”、“至少一种”和“一种或多种”可交换使用。因此，例如含有“一种”添加剂的涂料组合物意指涂料组合物包含“一种或多种”添加剂。关于流体介质中的二氧化钛粒子和聚合物粒子使用时，术语“吸附(adsorb)”和“吸附(adsorption)”意指当使二氧化钛和聚合物粒子在流体介质中平衡并使用电子显微镜观察时二氧化钛和聚合物粒子表现出已形成稳定的复合粒子，其中足够数量的二氧化钛粒子与足够数量的聚合物粒子接触来为含有这种复合粒子的干涂料组合物提供二氧化钛粒子间隔和对比率(contrastratio)的改善。如果使用扫描电子显微镜观察，在观察之前可以将流体介质蒸发掉，并将样品进行常规的电镀和抛光步骤。如果使用透射电子显微镜观察，在观察本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备二氧化钛颜料‑聚合物复合粒子的颜料研磨分散体的方法，所述方法包括：(a)将二氧化钛粒子与水性乳液混合，所述水性乳液包含：(i)与所述二氧化钛粒子吸附的非水溶性成膜第一聚合物粒子，所述乳液中第一聚合物粒子的量小于当不存在另一种聚合物时的饱和吸附水平，和(ii)本身不与所述二氧化钛粒子形成复合粒子的非水溶性成膜第二聚合物粒子，所述乳液中第二聚合物粒子的量足以抑制或干扰所述第一聚合物粒子与所述二氧化钛粒子的吸附；其中所述颜料研磨分散体具有约25至约50的二氧化钛颜料体积浓度和约32至约60的二氧化钛复合比；和(b)形成与不含所述第一聚合物粒子的涂料组合物相比提供改善的涂料组合物不透明度的二氧化钛颜料‑聚合物复合粒子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.20 US 61/636,552;2013.03.15 US 61/789,7841.一种制备二氧化钛颜料-聚合物复合粒子的颜料研磨分散体的方法，所述方法包括：(a)将二氧化钛粒子与水性乳液混合，所述水性乳液包含：(i)与所述二氧化钛粒子吸附的非水溶性成膜第一聚合物粒子，所述乳液中第一聚合物粒子的量小于当不存在另一种聚合物时的饱和吸附水平，和(ii)本身不与所述二氧化钛粒子形成复合粒子的非水溶性成膜第二聚合物粒子，所述乳液中第二聚合物粒子的量足以抑制或干扰所述第一聚合物粒子与所述二氧化钛粒子的吸附；其中所述颜料研磨分散体具有25至50的二氧化钛颜料体积浓度和32至60的二氧化钛复合比，其中所述二氧化钛颜料体积浓度基于在干固体，包括增量剂颜料和不透明聚合物，中二氧化钛颜料所占这些干固体体积的总百分比，所述二氧化钛复合比基于二氧化钛粒子在干固体，不计增量剂颜料和不透明聚合物，中所占的干固体体积的总百分比；和(b)形成与不含所述第一聚合物粒子的涂料组合物相比提供改善的涂料组合物不透明度的二氧化钛颜料-聚合物复合粒子。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述颜料研磨分散体具有至少27的二氧化钛颜料体积浓度。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述颜料研磨分散体具有至少30的二氧化钛颜料体积浓度。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述颜料研磨分散体具有至多50的二氧化钛复合比。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述颜料研磨分散体具有至多45的二氧化钛复合比。6.根据权利要求1所述的方法，其中基于与所述颜料研磨分散体中各成分的总干重量相比各个粒子的干重量计，所述颜料研磨分散体含有27至37重量％的二氧化钛粒子、18至49重量％的第一聚合物粒子和55至14重量％的第二聚合物粒子。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一聚合物粒子包含侧接的磷基、乙酰乙酰氧基、1,3-二羰基、醛基、酸基、胺基、环氧基、异氰酸酯基、硫杂环丙烷基、异硫氰酸酯基、醇基、碳化二亚胺基、氮杂环丙烷基、卤代烷基或卤代苯基。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一聚合物粒子不含空隙。9.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔·A·布斯，斯蒂芬·M·科伦基维茨，劳拉·E·哈里斯，亚历克西斯·R·吉平，杰弗瑞·F·泰勒，
申请(专利权)人：威士伯采购公司，
类型：发明
国别省市：美国;US