含有添加剂预混物的水性体系以及用于形成该水性体系的方法技术

本发明专利技术涉及用于包括阳离子聚合物和高表面积的阴离子无机颗粒的着色水性体系的添加剂、制备和使用所述添加剂的方法、形成水性纸张涂布色料的方法及用其涂布的纤维素基体；以及制备稳定的预混物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一般来说，本专利技术涉及含有添加剂预混物的水性体系以及形成该水性体系的方法，其中用于着色的水性体系的添加剂包括阳离子聚合物和阴离子颗粒的混合物，涉及形成水性纸张涂布色料(coating color)的方法及用其涂布的纤维素基体；以及制备稳定的预混物的方法。
技术介绍
100多年以来，着色涂料已被用来改进纸张的光学性能和可印刷性。已经知道涂料中的颜料以及它们所形成的孔隙(pore space)增加了纸张的不透明性、亮度、吸墨性能和光泽。通过压延所述涂布纸张所形成的光滑表面比相对粗糙的未涂布的基片具有更高的光泽，并且更容易在其上印刷。将阳离子聚合物和阳离子颜料用于纸张涂布应用中在本领域是已知的。例如，文章例如LePoutre，P.在Progress in Organic Coating，17，第89-106页(1989)的″The structure of paper coatingsan update″，以及Lepoutre，P.等在1989年9月的Journal of Pulp and Paper Science，15，#5，第183-185页″The light-scattering efficiency of microvoids in papercoatings and filled papers″中描述了在其表面使用阳离子聚合物、两性聚合物和含有两性聚合物的胶乳来控制涂料固体的固定并且增加干燥涂料的空隙(void)分数。这些阳离子添加剂与阴离子涂布色料强烈地相互作用，产生更有效地散射光的多孔结构，并且比标准的纸张涂层具有更多暴露的颜料表面积。增加光散射可提升涂料的不透明性和亮度。增加颜料表面积可增加吸墨性。然而，颜料震荡问题(形成凝胶和硬的聚集体)妨碍了阳离子聚合物添加剂在纸张涂层应用中的商业用途。在造纸应用中使用阳离子颜料和阳离子聚合物已经在很多文章和专利中进行了讨论，例如，美国专利2,795,545(Gluesenkamp)；美国专利3,804,656(Kaliski等)；美国专利5,718,756(Mohler)；美国专利4,738,726(Pratt)；von Raven A.，Scritmatter，G.，Weigl，J.在1998年12月TAPPI Journal第141-148页的″Cationic coating colors-a new coatingsystem″；美国专利4,874,466(Savino)；美国专利4,964,955(Lamar)；和美国专利5,169,441(Lauzon)中进行了描述。这些文章和专利局限于直接添加阳离子聚合物，或者用相对低添加量的阳离子聚合物处理大部分的水性颜料，接下来进行高剪切混合，这将导致结块的形成。本专利技术在考虑了工业中的需要后而提供了相关的方法，以及在该方法中所使用的添加剂，这可以导致减少的颜料震荡、更容易的使用及更好的操作适用性。
技术实现思路
本专利技术涉及包含添加剂预混物的着色水性体系的实施方案，其中所述添加剂预混物包括阳离子聚合物和阴离子颗粒(例如高表面积、带阴离子电荷的无机矿物或合成颗粒和/或它们的混合物)。本专利技术还涉及形成水性体系(例如，水性纸张涂布色料)的方法，其包括(1)混合阴离子颗粒和阳离子聚合物；其中形成添加剂预混物，(2)任选地过滤该添加剂预混物； (3)任选地向该添加剂预混物中加入稳定剂；(4)任选地将该添加剂预混物加入到涂料浆体(starch)中；(5)任选地向该添加剂预混物中加入抗微生物剂；和(6)将该添加剂预混物加入水性体系中。更进一步，本专利技术包括根据上面描述的方法来涂布纤维素基体，及所述涂布过的纤维素基体，其进一步包括以下步骤(7)涂布纤维素基体；和(8)干燥该纤维素基体。更进一步，本专利技术涉及制备稳定的预混物的方法的实施方案，其包括(a)形成包含阴离子颗粒和阳离子聚合物的预混物；(b)向该预混物中加入稳定剂，其中形成了稳定的预混物；和(c)任选地向稳定的预混物中加入抗微生物剂。另外，本专利技术涉及使用上述方法生产的稳定的预混物。附图说明图1描述了阳离子聚合物的浓度与颜料震荡之间的关系。图2描述了涂料粘度和预混物添加浓度之间的关系。图3描述了涂层重量和不透明度之间的关系。图4描述了涂层重量和亮度之间的关系。图5描述了预混物添加浓度和不透明度之间的关系。图6描述了添加浓度和亮度之间的关系。图7描述了后期的稀释搅拌时间和颜料震荡之间的关系。图8描述了预混物添加量和固体的固定之间的关系。具体实施例方式在此，将本说明书中所引用的所有参考文献、尤其是美国专利的全部内容都引入以作为参考。除非另有陈述，对本文中引用数值范围的地方来说，该范围意味包括其端点，以及该范围内的所有整数和分数。当定义一个范围的时候，本专利技术各实施方案的范围并不意味着局限于所叙述的具体值。此外，在本文中所阐述的所有范围都意味着不仅包括所描述的具体范围，而且还包括在其中包含所述最小值和最大值的数值的任意组合。本专利技术的实施方案可用于为提升干燥后结构化效果的目的、诸如增加的空隙体积而需要对颜料进行阳离子改性的应用中。因而，本专利技术的实施方案适合用于包括但不限于纸张涂布、纸张施胶加压涂布、纸张湿部颜料保留物、粘合剂、钻探泥浆等工业应用中。一般来说，本专利技术涉及含有添加剂预混物的水性体系和用来形成该水性体系的方法，其中所述添加剂包括与阴离子颗粒混合的阳离子聚合物、形成含有该添加剂的水性体系(例如，水性纸张涂布色料)的方法以及用其涂布的纤维素基体；并且涉及制备稳定的预混物的方法，其中所述阴离子颗粒缓和了阳离子聚合物与阴离子水性颜料之间的相互作用，并显著地减少或消除了颜料结块。本文中所使用的术语“体系”或其派生词包括但不限于纸张涂布、含有颜料的油漆混合物、纸张湿端颜料保留物、粘合剂、钻探泥浆、纸张施胶加压涂布等。本文中所使用的术语“阴离子颗粒”包括高表面积、带阴离子电荷的无机矿物质，和/或高表面积、带阴离子电荷的合成无机颗粒，和/或它们的混合物。本文中所使用的术语“间接加入”描述的是在将阳离子聚合物或阴离子颗粒之一加入到水性体系之前，使阳离子聚合物和阴离子颗粒混合，从而形成预混物。本文中所使用的术语“直接加入”描述的是将阳离子聚合物加入到水性体系中，所以没有形成预混物。本文中所使用的术语“(共)聚合物”既包括均聚物又包括共聚物。本专利技术涉及一种着色的水性体系，其包括(i)包含阳离子聚合物和阴离子颗粒(例如，高表面积、带阴离子电荷的无机矿物或合成颗粒)的添加剂预混物。用于该水性体系的颜料的类型以及可以利用的各种的量可以在很宽范围内变化，然而，这些方面对本领域的技术人员来说是公知的。加入到着色水性体系中的预混物的添加量优选在每100份颜料0.01-2.0干燥份的范围内，更优选每100份颜料0.05-1.0份，最优选每100份颜料0.1-0.5份。然而，预混物的添加量可以根据聚合物的电荷密度变化。典型地，该预混物的固含量为基于该预混物总重量的约5％-约40％，优选15％-约30％。此外，在制造所述的添加剂预混物中，可以将阳离子聚合物加入到阴离子颗粒溶液中，其中该阳离子聚合物可以很快地加入，从而形成较低固含量的溶液。但是，还希望的是向阳离子聚合物溶液中加入阴离子颗粒，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种着色的水性体系，其包括：（ｉ）含有阳离子聚合物和阴离子颗粒的添加剂预混物。

【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：克莱门特L布兰加德特，查尔斯L伯迪克，勒妮M加瓦斯，
申请(专利权)人：赫尔克里士公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]