新型蜡分散体制剂、其制造方法及用途技术

可用作油漆、墨和涂料的表面改性剂的水性蜡分散体。更特别地，可用作表面改性剂以在底漆、油漆、墨和其它涂料制剂中提供改进的性质的水性颗粒蜡分散体。该分散体稳定，基本均匀，在低粘度下具有高固体浓度并符合适用在食品包装用途中的ＦＤＡ规章。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可用作底漆、油漆、墨和涂料的表面改性剂、用作润滑剂、脱模剂和其 它用途的水性蜡分散体。更特别地，本专利技术涉及可用作表面改性剂以在底漆、油漆、墨和其 它涂料制剂中提供改进的性质的水性颗粒蜡分散体。
技术介绍
在油漆和涂料工业中，天然和合成添加剂在产品的性能品质中起到重要作用，有 助于最终涂层产品的合意的表面性质、改进的涂层完整性和表面外观，以及有助于涂布产 品的下游加工和延长它们的使用寿命。尽管仅构成制剂的一小部分，但添加剂可以在低剂 量和成本下实现整个制剂的性能的显著改进，从而提供提高的产品性能和价值。随着对表 面改性剂的性能要求继续提高，这些工业中的最终用户也继续期望更低的成本，这产生更 薄的涂膜和更快的作业线速。另外，随着四十亿美金的全球添加剂工业发展，越来越需要不 含环境有害的表面活性剂、具有0或低挥发性有机化合物(VOC)含量且不含防沫剂和消泡 剂的水基添加剂分散体。在如今可得的许多添加剂中，天然和合成蜡能够满足这些工业中的此类需要，以 环保的水性蜡分散体形式赋予油漆和涂料改进的表面改性性质。微粉化的颗粒蜡的水性分 散体特别有用，因为该极小粒度能使粒子充分遍布在水基料中，从而改进该蜡的效率和效 力。可以使用微流体技术通过使流体通过尺寸为大约1微米至500微米的通道来制造微粉 化颗粒蜡的水性分散体，所述微流体技术使用能处理极小体积液体(即在微升/毫微升范 围内)的装置。在这种尺寸规模下，影响流体行为的因素不同于在更大规模下的那些。例 如，与大尺度系统相比，对微尺度系统而言，表面力成为日益主导的因素。在流体和微通道 之间产生的大表面力、高剪切和拉伸率(分别例如低雷诺数和高魏森贝格数)可能使本来有 用的大尺度方法和结构在微流体尺度下无用或行不通。许多可用的粒度降低方法和装置是 本领域已知的，包括均化器、转子/定子和介质磨机，尽管一些技术好于另一些。随着流体 导管的尺寸降低，控制粒子表面可湿性变得更难，而其在水性蜡分散体中是重要的。微粉化的颗粒蜡已知在底漆、油漆、墨和其它涂料制剂中提供合意的表面性质，如 高水平的耐擦性、耐刮伤性、耐划性和耐磨性，以及改进的滑爽性、光泽控制和抗粘连/沾 污(offsetting)性质。本文所用的“微粉化”是典型地通过摩擦或粒子间碰撞和碎裂来降 低蜡粒子的平均直径(mean average diameter)的方法，本专利技术的分散体中的“微粉化”蜡 是下文更具体描述的平均(Mv)粒度在直径上已降至仅几微米的颗粒蜡。颗粒蜡添加剂保护和改进油漆和涂料的表面的能力与该蜡的特性直接相关。例 如，可以通过该蜡的摩擦系数(C0F)、硬度和韧度、蜡类型、蜡分子量和在涂料分散体中的蜡剂量确定涂层的耐久性。蜡的韧度随该蜡的分子量、密度和结晶度的提高而提高。蜡密度 影响在涂料组合物中分散的稳定性，因为该蜡的密度越接近该蜡混入的涂料的密度，稳定 性越好。蜡的溶解性质也是相关因素。墨、涂料和油漆用途中最常用的微粉化的颗粒蜡必 须在室温(25°C)在该墨、涂料或油漆制剂中保持不可溶，以防止该蜡溶胀。分子量和密度越 高，该不溶性越高。另外，当添加到涂料中时，这些蜡具有大约0. 1微米至大约50微米的粒 度。为了保护涂膜的完整性，该蜡应保持不可溶以在产品储存过程中保持其原始粒度和原 始粒度分布。这防止在施加的涂膜中形成缺陷，如果在该涂料组合物施加到表面上和/或 固化的过程中该蜡迁移到膜表面上，可能发生这些缺陷。颗粒蜡分散体中蜡粒子的尺寸是受该涂料的涂布厚度、施加参数和固化进度影响 的另一相关考虑因素。通常，粒度越小，缺陷的可能性越小。特别地，当蜡粒子的尺寸小于 涂层的湿膜厚度时，可避免膜缺陷。此外，蜡粒子越小，每单位重量的粒子数越大且它们的 总表面积越大，由此在粒子浮现到(bloom)涂层表面上时提高涂层性能。相反，大粒子可能 造成膜缺陷或产品失效。该蜡的粒度、粒度分布、粒子形态和折光指数也影响膜的光泽和浊 度性质。蜡作为表面改性剂的效力还取决于该蜡在所选油漆、墨或其它涂料中的可湿性。 具体而言，不溶于水的蜡的不足的可湿性使微粉化蜡添加剂在水基漆、水基墨和其它水基 涂料中的效力变复杂。为了补偿这种问题，已知在水性蜡分散体中掺入分散剂，如表面活性 剂以改进蜡粒子的可湿性。例如，美国专利5，743，949教导了包括聚合碳水化合物分散剂， 如水溶性烷基化或羟烷基化纤维素醚，如甲基纤维素或羟乙基纤维素，或碱金属纤维素，如 羧甲基纤维素钠的水性蜡分散体。表面活性剂也可用于在水中的非蜡聚合物分散体。例如， 美国专利申请公开2005/01007M和2007/(^92705教导了包含分散剂，如羧酸、羧酸盐，表 面活性剂等的在水中的非蜡聚烯烃树脂分散体。这些公开中描述的树脂分散体可用于涂布 到基底上以便为该基底提供耐水、耐油或耐化学性，或作为墨或涂料组合物的粘合剂。美国 专利7，307，042和欧洲专利申请公开EP1806237都教导了充当热记录材料的保护层的非蜡 树脂乳状液，其中该树脂乳状液可包含表面活性剂作为乳化剂。但是，在现有技术状况中，已知的水性蜡分散体具有显著的不合意缺点，在本领域 中仍需继续改进。例如，美国专利5，743，949的分散体包含微粉化蜡、水和粘性纤维素基分 散剂的掺合物。该粘性纤维素基分散剂充当使蜡粒子悬浮在水中并提高该分散体粘度的网 络。这特别在实施例20中举例说明，其中公开了具有44. 4%蜡浓度以及670 mPas (670厘 泊)粘度的最低粘分散体。最好提供具有相当的蜡浓度但粘度明显更低的分散体，从而在添 加后极小影响涂料的粘度。美国专利5，743，949中的另一缺陷涉及形成分散体的方式。具 体而言，通过将蜡以微粉化粉末形式(即在将蜡微粉化后)引入水中，粒子附聚或结块在一 起，且分散剂未能完全或基本完全润湿所有分散粒子，由此随时间经过产生具有低稳定性 的劣质分散体。蜡粒子的完全或基本完全润湿是合意的，因为蜡尽管是水不可溶的，但可能 可被水润湿以易于掺入制剂中和防止蜡与水介质分离。对于聚合的非蜡树脂乳状液，如美国专利申请公开2005/01007M和 2007/(^92705、美国专利7，307，042和欧洲专利申请公开EP1806237(所有这些都教导了通 过在水介质中将熔融的非蜡热塑性树脂与分散剂混合来形成分散体)中所述的那些，粒子 附聚和不足的粒子润湿也成问题。这些树脂分散体具有明显不同于蜡的性质，这使它们不5适合作为涂料，如油漆和墨，的有效添加剂。例如，蜡在高于大约40°C在不分解的情况下熔 融或软化，通常在大约50°C至150°C之间转化成熔融的低粘状态并实质上不含灰分形成性 化合物，这使它们区别于油和树脂。重要地，蜡也是不拉丝的(non-stringing)并且不像树 脂和塑料，通常不形成自立膜。相反，不像蜡添加剂，在施加到基底上后，树脂分散体的树脂 粒子聚结或固化并形成自立膜或在合适基底上的膜。蜡仅改变膜的表面性质，并且不会降 低由包括蜡粒子的涂料组合物，如油漆或墨组合物，形成的膜的机械性质。树脂也与涂料， 如油漆、墨或其它涂料掺合或交联，从而改变最终涂料组合物的物理性质，如膜与基底的粘 合性。因此，尽管树脂分散体可用作墨或涂料的粘合剂，但它们不适合作本文档来自技高网...

【技术保护点】
水性蜡分散体，其包含：　　ａ）水；　　ｂ）分散在该水中的至少一种颗粒蜡，其中该颗粒蜡包含平均粒度为大约０．１微米至大约６微米的粒子，其中基本所有所述蜡粒子具有大约２０微米或更小的粒度，且其中该颗粒蜡构成该分散体的大约５重量％至大约４５重量％；和　　ｃ）基于该颗粒蜡重量的多于０重量％至大约５重量％的分散剂；该分散剂涂布至少一些所述蜡粒子的表面；且其中该分散体具有在大约２５℃在占该分散体的大约１０重量％的蜡浓度为大约１００　ｃｐｓ或更小的粘度和在大约２５℃在占该分散体的大约４５重量％的蜡浓度为大约２００　ｃｐｓ或更小的粘度，且其中基本没有所述蜡粒子的附聚。

【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：G莱奥特萨科斯，WM格拉瓦特，CP史密斯，MA科库尔，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]