经染料附着的和/或经表面改性的颜料制造技术

本发明专利技术通常涉及一种经染料附着的和／或经表面改性（例如经官能化）的颜料。某些实施方式包括通过使染料附着在金属氧化物或半金属氧化物颗粒的表面从而形成的颜料。其它实施方式包括通过使具有胺基团的聚合物附着在颜料的表面从而形成的经表面改性的颜料。采用具有胺基团的聚合物对颜料颗粒进行表面官能化可以提高颜料的防水性、颜色牢度、耐污性和／或与复合材料或基质材料中的其它材料的相容性。例如，上述经官能化的颜料可用在油墨、印刷、纸张、织物、涂层、化妆品、食品或其它复合物中，从而提供或调整疏水性、柔软性、光滑度和／或疏油性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及经染料附着的和/或经表面改性的颜料。更具体地， 在某些实施方式中，本专利技术涉及通过使染料附着到金属氧化物或半金属氧 化物颗粒的表面上所形成的颜料，以及通过使具有胺基的聚合物附着到颜 料表面上所形成的经表面改性(例如经官能化)的颜料。
技术介绍
颜料是一种着色剂，其通常被研磨成粉末并与相对中性或无色粘合材 料基质混合。不同的颜料具有不同的尺寸、形状和/或填充属性，这使得它 们对于某些应用是特异性的且是令人希望的。然而，对于在其它方面非常 合适用于特定应用的颜料颗粒往往不具有所需颜色。另一方面，可用的染料与颜料相比具有更宽范围的颜色并且具有更宽 级别的光学属性。染料与颜料的差别在于，染料溶于其基质(即水或油) 中。然而，染料可能很难进行处理，因为染料浓度的微小变化可能导致颜 色发生显著变化。加工染料非常困难且非常昂贵，这是因为，染料可溶于 其基质中，并且从一种颜色变化至另一种颜色需要反复、大范围地清洗加 工装置。可以制备颜料和染料的混合物。然而这不能解决与染料相关的加工缺 陷，因为这种染料仍可溶于基质中。而且，颜料(单独使用或以与染料的混合物使用)难以分散在其所用 的基质之中，这是因为颜料和基质材料之间分子不相容。除了分散问题以 外，颜料和基质材料(例如粘合剂、稀释剂、填料和/或添加剂)之间不相 容，可能会导致物理性质下降，例如拉伸强度降低，这是由于分子界面发 生排斥。因此，需要一种具有更宽的颜色和/或光学性质的变化范围颜料。而 且，还需要一种与其基质具有改善相容性的颜料，从而改善分散性和其它 物理性质。
技术实现思路
本专利技术提供了一种颜料，其通过利用多官能偶联剂使染料附着在金属 氧化物或半金属氧化物颗粒的表面上而形成。并未受缚于任何理论，多官 能偶联剂被认为键合到颗粒上的表面羟基以及染料的反应性基团二者上， 从而使颜料颗粒具有所需的染料的颜色性质，同时保持所需的颜料颗粒的 物理性质。而且，可以通过使聚合物附着在颜料颗粒的表面上对这些颜料以及其 它颜料进行改性。例如，采用具有胺基(带电荷的和/或不带电荷的)的聚 合物对颜料颗粒进行表面改性(例如官能化)可以提高和/或调节颜料的性 质，例如耐水性、颜色牢度、耐污性和/或与基质材料(例如粘合剂、稀释 剂、填料和/或添加剂)的相容性。而且，这些经官能化的颜料可用在油墨、涂料、纸张、涂层、织物、 化妆品和其它复合物中，从而提供或调节疏水性、柔软度、光滑度和/或疏 油性。经官能化的颜料可用在纸张、涂层、织物或化妆品中，从而增强颜 料在其中的分散性。经官能化的颜料也可用在油基或水基涂料或油墨中， 从而增强颜料和基质材料之间的相容性。而且，某些小颗粒尺寸的使用使颜料具有改善的光学性质，例如吸光 率、散射、不透明度、色调、浓淡(亮度)和/或色度。在某些实施方式 中，使用盐水溶液和/或使用多种溶剂，使染料在颗粒表面的装载量增加 了。在一个方面中，本专利技术涉及一种颜料，该颜料包括具有通过多官能偶 联剂附着到其表面上的染料的颗粒，其中，所述颗粒在至少一维尺寸上小于约10 /mi，所述颗粒包括金属氧化物、半金属氧化物或二者。在一个实 施方式中，所述颗粒的直径小于约1 /mi。在一个实施方式中，所述颗粒的 直径小于约200 nm。在某些实施方式中，所述颗粒在至少一维尺寸(例如 直径)上大于约1 /mi，在至少一维尺寸(例如直径)上大于约5 Mm，或 者在至少一维尺寸(例如直径)上大于约10/mi。偶联剂可以使染料共价连接到颗粒表面。或者偶联剂可以以共价、非 共价和/或离子方式键合到染料和/或颗粒表面上。可选或者额外通过范德 华力、氢键和/或其它分子间力经由偶联剂使染料附着在颗粒表面。颗粒可以包括Si、 Sn、 An、 Ti、 Bi、 Fe、 Zr和/或Zn的氧化物。在某 些实施方式中，所述颗粒为或包括高岭土、硅酸盐、二氧化硅、二氧化 钛、硅藻土、硼硅酸盐、矾土、氧化铁、粘土、云母、滑石、碳酸钙、沸 石、玻璃和/或珠光颜料。在某些实施方式中，所述颗粒可以包括Si、 Sn、 An、 Ti、 Bi、 Fe、 Zr和/或Zn的氧化物和/或氢氧化物。所述颗粒可以 是透明的或不透明的。例如，在某些实施方式中，氧化铬和/或氢氧化铬存 在于珠光颜料中，并被认证为化妆用着色剂。珠光颜料，也被称为珍珠颜料或效应颜料，其基于使用诸如云母或玻 璃薄片的小片状体(platelet)层状基材，这种小片状体层状基材已被金属 氧化物、半金属氧化物、金属氢氧化物或半金属氢氧化物包覆。由于光的 反射和折射使这些颜料具有珍珠般的光泽，并且根据金属氧化物层的厚 度，这些颜料还可以具有干涉色彩效应。在本专利技术中，任何可包覆的平滑和透明小片状体可被用作颗粒。可用 的小片状体的例子包括云母(不论是天然的或合成的)、高岭土、玻璃薄 片、A1203、硅土等。所述基材不需完全透明，但应当优选具有至少约 75%的透光率。片状基材的尺寸本身并不重要，其可以适应于特定用途。 通常，所述颗粒的最大尺寸在约3至约200微米，优选在约5至约100微 米的范围内，较小尺寸在约0.2至约IO微米的范围内，并且/或者较大尺 寸与较小尺寸的长径比至少为约5比1。它们的比自由表面积(BET)通常为0.2至25m2/g。包覆基质的各层可以在高折射率材料和低折射率材料之间交替。高折 射率材料包括折射率为约2.00至约3.10的那些材料。低折射率材料包括 折射率为约1.30至约1.80的那些材料。高折射率材料可以为锐钛矿二氧 化钛、金红石二氧化钛、氧化铁、二氧化锆、氧化锌、硫化锌、氯氧化铋 等。化学和物理CRC手册(第63版)(The CRC Handbook of Chemistry and Physics, 63nd edition)报道了这些高折射率材料的折射率，如下所示。包覆基质的各层可以在高折射率材料和低折射率材料之间交替。高折 射率材料包括折射率为约2.00至约3.10的那些材料。低折射率材料包括 折射率为约1.30至约1.80的那些材料。高折射率材料可以为锐钛矿二氧 化钛、金红石二氧化钛、氧化铁、二氧化锆、氧化锌、硫化锌、氯氧化铋 等。化学和物理CRC手册(第63版)(The CRC Handbook of Chemistry and Physics, 63nd edition)报道了这些高折射率材料的折射率，如下所示-<table>table see original document page 12</column></row><table>低折射率材料可以为二氧化硅、氟化镁、氧化铝、聚合物(诸如聚甲 基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、聚脲、聚氨酯、聚二 乙烯基苯等)。化学和物理CRC手册(第63版)报道了这些低折射率材料的折射率，如下所示<table>table see original document page 12</column></row><table>聚合物通常为1.4-1.6可以任意组合上述材料，前提条件是，相邻各层之间的折射率差至少为约0.2，更优选至少为约0.6。所述材料是透明的，但可以具有吸收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颜料，所述颜料包括具有通过第一多官能偶联剂附着在其表面上的染料的颗粒，所述颗粒还具有附着在其表面上的聚合物，其中，所述聚合物：直接沉积在所述颗粒表面；或通过所述第一多官能偶联剂附着在所述颗粒表面；或通过第二多官能偶联剂附着在所述颗粒表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫索恩，麦克尔C波格，威廉A莫沃斯，
申请(专利权)人：索恩实验室公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]