疏水改性的颜料粒子的水性分散体制造技术

本发明专利技术涉及一种组合物，所述组合物包含a)用共价键合的聚硅氧烷或甲硅烷基疏水改性的无机颜料粒子的稳定水性分散体；以及b)聚合物阴离子分散剂；其中疏水改性的无机颜料粒子的平均粒度在200nm至10μm范围内，并且以无机颜料粒子和水的重量计，疏水改性的无机颜料粒子的固体含量为10重量％至80重量％。本发明专利技术的组合物提供一种改善在涂料调配物中的耐水性的方法。

Aqueous dispersions of hydrophobically modified pigment particles

The invention relates to a composition comprising a) stable aqueous polysiloxane with covalently bonded silyl or hydrophobic modification of inorganic pigment particle dispersion; and b) anionic polymer dispersant; the hydrophobic modification of inorganic pigment particles of the average particle size in the range of 200nm to 10 m inside, and with inorganic pigment particles and water weight, solid content of hydrophobic modification of inorganic pigment particles is 10 to 80 wt.%. The compositions of the present invention provide a method for improving water resistance in a paint blend.

【技术实现步骤摘要】
疏水改性的颜料粒子的水性分散体
技术介绍
水性涂料调配物的性能部分受到用于使涂料不透明的无机颜料的表面化学的影响。颜料如广泛使用的TiO2在其天然状态下往往是亲水性的，并因此作为对在颜料-粘结剂界面处的水和水溶性着色剂的渗透的阻隔不是特别有效。由于这个原因，将有利的是，对无机颜料粒子的表面进行改性以提供具有改善的耐污性和耐腐蚀性的涂料。涂料调配物中颜料粒子的分散体稳定性影响所得膜的遮盖效率。颜料聚集体比孤立的初级粒子提供更小的遮盖力；因此，将进一步有利的是，对颜料粒子的表面进行改性以最小化颜料在膜中的聚集，从而减少在调配物中所需的颜料量。用疏水基团改性颜料粒子的表面在本领域中是已知的。理论上，预期疏水改性的颜料粒子将改善阻隔性能并且在胶乳中更强烈地与粘结剂粒子结合，从而改善遮盖力。然而，实际上，由于疏水改性的颜料粒子的润湿性差，调配者在将其分散到水中遇到了很大的困难。因此，发现可易于分散在水中的疏水改性的颜料将是在着色水性涂料调配物领域中的进步。
技术实现思路
在第一方面中，本专利技术为一种组合物，所述组合物包含a)用共价键合的聚硅氧烷或甲硅烷基疏水改性的无机颜料粒子的稳定水性分散体；以及b)聚合物阴离子分散剂；其中疏水改性的无机颜料粒子的平均粒度在200nm至10μm范围内，并且以无机颜料粒子和水的重量计，疏水改性的无机颜料粒子的固体含量为10重量％至80重量％；其中甲硅烷基由-Si(R1)3表示；其中每个R1独立为C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、OH、苯基、苯氧基或将Si原子连接至将其连接到无机颜料粒子表面的键，其条件是至少一个R1为C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、苯基或苯氧基；以及其中无机颜料粒子包含钛、铝、硅、铁、钙、镁、锆或锌的氧化物。本专利技术的组合物提供一种改善在涂料调配物中的耐水性的方法。具体实施方式在第一方面中，本专利技术为一种组合物，所述组合物包含a)用共价键合的聚硅氧烷或甲硅烷基疏水改性的无机颜料粒子的稳定水性分散体；以及b)聚合物阴离子分散剂；其中疏水改性的无机颜料粒子的平均粒度在200nm至10μm范围内，并且以无机颜料粒子和水的重量计，疏水改性的无机颜料粒子的固体含量为10重量％至80重量％；其中甲硅烷基由-Si(R1)3表示；其中每个R1独立为C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、OH、苯基、苯氧基或将Si原子连接至将其连接到无机颜料粒子表面的键，其条件是至少一个R1为C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、苯基或苯氧基；以及其中无机颜料粒子包含钛、铝、硅、铁、钙、镁、锆或锌的氧化物。如本文所使用，术语“无机颜料粒子的稳定水性分散体”是指在水中保持均质性至少24小时而不会混合的无机颜料粒子的均匀分散体。均质性是指基本上不存在沉积物和团块形成、相分离、乳油化、脱水收缩和沉淀物。术语“疏水改性”意指具有如使用DVSAdvantageET分析仪(表面测量系统)测量的在90％相对湿度下，相对于未改性的颜料粒子，<25重量％的水吸收的改性的颜料粒子。合适的无机颜料粒子为用可与甲硅烷基或硅烷氧基共价键合的官能团在表面处官能化的那些粒子。无机颜料的实例包括TiO2、ZnO、Al2O3、CaCO3、Fe2O3、SiO2和滑石粉，其中特别优选TiO2。TiO2颜料粒子包括金红石和锐钛矿TiO2以及用包括氧化铝、二氧化硅和氧化锆的多种金属氧化物和氢氧化物表面处理的TiO2。无机颜料粒子的平均粒度由使用马尔文泽塔斯则纳米粒度分析仪(MalvernZetasizerNanoParticleSizeAnalyzer)测定的平均粒度限定。优选地，无机颜料粒子的平均粒度为240nm至5μm、更优选地至1μm、更优选地至500nm并且最优选地至400nm。疏水改性的颜料粒子用共价键合的聚硅氧烷基或甲硅烷基改性。聚硅氧烷疏水物包含-O-(Si(R2)2-O)n-Si(R2)2-O-主链，其中n为1至1350，优选1至100，并且其中每个R2独立为将聚硅氧烷基连接至颜料粒子的键或优选为OH、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基或苯基的侧基。若R2基团中没有将硅氧烷基连接至颜料粒子的键，则端基氧原子中至少一个连接到颜料粒子的表面。端基氧原子可另外连接到H或任何其它端基。合适的端基的实例包括-(CH2)3NH2、-CH2＝CH2、-CH2CH2OH、-CH3、-Si(CH3)3、-(CH2)3OCH2OH，以及-(CH2)3OCH2OH的缩水甘油醚。合适的聚硅氧烷的实例为聚二甲基硅氧烷。优选的聚硅氧烷基由以下结构的任一者表示：其中每个R3为H或连至颜料粒子表面的键，其条件是至少一个R3为连至颜料粒子表面的键；n为1至100；并且虚线表示连至颜料粒子表面的键。优选的甲硅烷基为C1-C18烷基甲硅烷基，其可以是直链或支链的单-烷基甲硅烷基、二-烷基甲硅烷基或三烷基甲硅烷基；优选的C1-C18烷基甲硅烷基为C1-C8烷基甲硅烷基，更优选为C1-C4烷基甲硅烷基。合适的C1-C8烷基甲硅烷基的实例包括甲基甲硅烷基、二甲基甲硅烷基、三甲基甲硅烷基、乙基甲硅烷基、二乙基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、正丙基甲硅烷基、二-正丙基甲硅烷基、三-正丙基甲硅烷基、正丁基甲硅烷基、二-正丁基甲硅烷基、三-正丁基甲硅烷基、叔丁基甲硅烷基、二-叔丁基甲硅烷基、三-叔丁基甲硅烷基、乙基二甲基甲硅烷基、正丙基二甲基甲硅烷基、正丁基二甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基和正辛基二甲基甲硅烷基。合适的甲硅烷基的其它实例为单-苯基甲硅烷基、二-苯基甲硅烷基和三苯基甲硅烷基，以及烷基苯基甲硅烷基，如C1-C4烷基苯基甲硅烷基、二-C1-C4烷基苯基甲硅烷基以及二苯基C1-C4烷基甲硅烷基。甲硅烷化适宜通过优选地，但不是必须在促进剂/共-反应物(如六甲基二硅氮烷)存在下使烷基甲硅烷基卤化物(如三甲基甲硅烷氯化物)与颜料粒子(优选TiO2)接触来进行。对无机颜料粒子的表面进行疏水改性也可以通过使聚烷基氢硅氧烷或聚烷基硅氧烷与颜料粒子(优选TiO2)接触来实现。优选的聚烷基氢硅氧烷为聚甲基氢硅氧烷。聚合物阴离子分散剂(其为用多于一个阴离子基团官能化的聚合物)促进颜料粒子的稳定水性分散体的形成。如与表面活性剂不同，聚合物阴离子分散剂包含多个阴离子基团，优选地每分子至少5个阴离子基团。在机理上，分散剂在水-颜料界面处与无机颜料相互作用；相比之下，表面活性剂与油-水或空气-水相相互作用。因此，表面活性剂降低了空气-水或油-水表面张力，而分散剂不会显著地降低表面张力。合适的分散剂的实例包括以下各项的盐a)羧酸单体的均聚物或共聚物；b)顺丁烯二酸酐和二异丁烯的共聚物；c)苯乙烯和顺丁烯二酸酐的共聚物；d)羧基甲基纤维素；以及e)具有多个连接到聚合物或共聚物主链的硫酸酯、磺酸酯、磷酸酯或膦酸酯基团或其组合的均聚物或共聚物。合适的羧酸单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸或衣康酸或其组合以及羧酸单体的酸酐，如甲基丙烯酸酐和顺丁烯二酸酐。丙烯酸为优选的羧酸单体。适合于形成羧酸官能化共聚物的单体的实例包括非离子丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，如丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己基酯和甲基丙稀酸苯甲酯及其组合。用于分散剂的合适的抗衡离子包括Li+、Na+本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，所述组合物包含a)用共价键合的聚硅氧烷或甲硅烷基疏水改性的无机颜料粒子的稳定水性分散体；和b)聚合物阴离子分散剂；其中所述疏水改性的无机颜料粒子的平均粒度在200nm至10μm的范围内，并且以无机颜料粒子和水的重量计，所述疏水改性的无机颜料粒子的固体含量为10重量％至80重量％；其中所述甲硅烷基由‑Si(R

【技术特征摘要】
2015.07.23 US 62/1959771.一种组合物，所述组合物包含a)用共价键合的聚硅氧烷或甲硅烷基疏水改性的无机颜料粒子的稳定水性分散体；和b)聚合物阴离子分散剂；其中所述疏水改性的无机颜料粒子的平均粒度在200nm至10μm的范围内，并且以无机颜料粒子和水的重量计，所述疏水改性的无机颜料粒子的固体含量为10重量％至80重量％；其中所述甲硅烷基由-Si(R1)3表示；其中每个R1独立为C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、OH、苯基、苯氧基或将所述Si原子连接到将其连接到所述无机颜料粒子表面的键，其条件是至少一个R1为C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、苯基或苯氧基；以及其中所述无机颜料粒子包含钛、铝、硅、铁、钙、镁、锆或锌的氧化物。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述无机颜料粒子用-Si(R1)3基团疏水改性，其中所述无机颜料粒子为TiO2、ZnO、Al2O3、CaCO3、Fe2O3、SiO2或滑石粉。3.根据权利要求2所述的组合物，其中每个R1独立为C1-C8烷基。4.根据权利要求3所述的组合物，其中所述聚合物阴离子分散剂为以下各项的盐：a)羧酸单体的均聚物或共聚物；b)顺丁烯二酸酐和二异丁烯的共聚物；c)苯乙烯和顺丁烯二酸酐的共聚物；d)羧基甲基纤维素；或e)具有多个连接到所述聚合物或共聚物主链的硫酸酯、磺酸酯、磷酸酯或...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·杨克洛维茨，A·卡茨，J·C·勃林，C·J·拉德克，A·范戴克，J·A·罗珀三世，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US