防腐蚀二氧化钛颜料制造技术

本发明专利技术提供了一种用于水基涂料组合物中的防腐蚀颜料。所公开的防腐蚀颜料包含：多个二氧化钛颗粒；基于颜料的总重量，在约0.05重量％至约1重量％的范围内的至少一种沉积在二氧化钛颗粒表面上的非挥发性有机羟胺；和基于颜料的总重量，在约0.02重量％至约1重量％的范围内的至少一种沉积在二氧化钛颗粒表面上的有机分散剂。所述颜料为干燥形式。本发明专利技术还提供了一种水基涂料组合物、一种形成用于水基涂料组合物中的干燥防腐蚀颜料的方法以及一种形成水基涂料组合物的方法。种形成水基涂料组合物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】防腐蚀二氧化钛颜料

技术介绍

[0001]本申请要求于2020年8月14日提交的在先提交的美国临时申请第63/065,834号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
[0002]二氧化钛(TiO2)是一种有效地用于包括水性油墨、乳胶漆、纸和塑料的许多类型产品中的无机颜料。例如，二氧化钛是一种非常有效的白色遮光剂。它可以通过硫酸盐工艺或氯化物工艺形成并且通常以粉末形式生产。
[0003]在用于制备二氧化钛的硫酸盐工艺中，将钛渣矿石溶解在硫酸中以形成硫酸氧钛。然后将硫酸氧钛水解以形成水合二氧化钛。水合二氧化钛在煅烧炉中加热以使二氧化钛晶体生长到颜料尺寸。
[0004]在用于制备二氧化钛的氯化物工艺中，将干燥的二氧化钛矿石与焦炭和氯气一起进料到氯化器中以产生气态卤化钛(诸如四氯化钛)。所产生的卤化钛在高温下在专门设计的反应器中进行纯化和氧化以产生具有所需粒径的二氧化钛颗粒。通常将氯化铝或一些其他助氧化剂添加到氧化反应器中的卤化钛中以促进金红石形成并控制粒度。然后冷却二氧化钛和气态反应产物并回收二氧化钛颗粒。
[0005]无论是通过硫酸盐工艺还是氯化物工艺生产，通常将一种或多种无机材料涂布在所生产的二氧化钛颗粒上以改进或增强颜料的性能和特性以适合特定应用。例如，颜料颗粒通常涂有用于改善颜料的不透明度、光稳定性和耐久性的化合物。用于涂布二氧化钛颜料的无机材料的实例包括氧化铝、二氧化硅和氧化锆。
[0006]二氧化钛颜料有助于油漆、纸张、塑料和其他产品的主要性能是遮盖力，也称为不透明度。二氧化钛颜料的遮盖力基于颜料在基础产品(例如乳胶漆制剂)中散射光的能力。颜料在添加有其的基础产品中散射光的能力(换句话说，颜料的光散射效率)取决于多种因素，包括颜料的粒径、颜料颗粒折射率的差异及其周围环境(例如，颜料颗粒与基础产品的折射率相差大导致散射效率高)以及颜料颗粒彼此之间的接近度。
[0007]尽管不是众所周知，但是改性二氧化钛颜料也可以在用于金属基材的涂料中用作腐蚀抑制剂。事实上，由于它们可以提供遮盖力，防腐蚀二氧化钛颜料经常用来代替更常规的防腐蚀颜料。
[0008]传统上，金属基材已经涂有防腐蚀颜料诸如基于铅的颜料和基于铬酸盐的颜料。基于铅的颜料和基于铬酸盐的颜料在抑制腐蚀方面非常有效。然而，这类颜料基于有毒重金属这个的事实可能是有问题的。
[0009]结果是，已开发出基于例如金属磷酸盐(例如磷酸锌)、钼酸盐和硅酸钙的毒性较小的防腐蚀颜料。遗憾的是，这些类型的颜料的制造成本可能很高并且通常具有较大的粒径(例如，大于1微米)。例如，由于缺乏遮盖力和不透明度，这类颜料通常不适用于高光泽乳胶漆制剂。此外，迄今为止开发的防腐蚀二氧化钛颜料中的许多仅在溶剂性体系中有效。油漆和其他涂料的趋势是从溶剂性体系转向水性体系。然而，由于许多所需组分对水敏感并因此不适合腐蚀防护，因此形成用于水性体系的防腐蚀颜料可能具有挑战性。
[0010]因此，需要在水基涂料中有效的防腐蚀二氧化钛颜料。

技术实现思路

[0011]在第一方面，提供一种用于水基涂料组合物的防腐蚀颜料。所述防腐蚀颜料包含：多个二氧化钛颗粒；基于颜料的总重量，在约0.05重量％至约1重量％的范围内的至少一种沉积在二氧化钛颗粒表面上的非挥发性有机羟胺；和基于颜料的总重量，在约0.02重量％至约1重量％的范围内的至少一种沉积在二氧化钛颗粒表面上的有机分散剂。有机分散剂选自由低分子量有机分散剂、有机聚合物分散剂及它们的组合组成的群组。低分子量有机分散剂是含有一个或多个官能团的分子，所述官能团源自选自由膦酸、磷酸、基于膦酸酯的羧酸、这类化合物的盐及它们的组合组成的群组的化合物。有机聚合物分散剂是含有一个或多个官能团的聚合物分子，所述官能团源自选自由膦酸、磷酸、基于膦酸酯的羧酸、这类化合物的盐及它们的组合组成的群组的化合物。颜料为干燥形式。
[0012]在第二方面，提供一种水基涂料组合物。所述水基涂料组合物包含水性混合物；和分散在水性混合物中的防腐蚀颜料。所述防腐蚀颜料是上述第一方面的防腐蚀颜料。
[0013]在第三方面，提供一种形成用于水基涂料组合物中的干燥的防腐蚀颜料的方法。通过该方法形成的干燥的防腐蚀颜料为上述第一方面的防腐蚀颜料。
[0014]在第四方面，提供一种形成水基涂料组合物的方法。通过该方法形成的水基涂料组合物为上述第二方面的水基涂料组合物。
具体实施方式
[0015]通过参考本专利技术详述以及包括在本文中的实施例，可以更容易地理解本公开。为了提供对本公开的各个方面的透彻理解，对许多具体细节进行了阐述。然而，本领域普通技术人员将理解的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施所要求保护的主题。在其他情况下，为了避免混淆所描述的有联系的相关特征，未对方法、程序和组分进行详细描述。本专利技术详述不应被视为限制权利要求的范围。能够在形式和功能上对本文公开的主题进行相当大的修改、变更、组合和等同，这点对于受益于本公开内容的本领域技术人员是显而易见的。
[0016]每当在本文中公开某个范围时，该范围独立且单独地包括在该范围内列举的任何两个数值之间延伸的范围的每个成员。此外，任何范围的最低和最高数值应理解为包括在所阐述的范围内。
[0017]除非另有说明，否则本说明书和相关权利要求中使用的所有表示成分的量、性质诸如分子量、反应条件等的数值应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。
[0018]在一个方面，本文提供一种用于水基涂料组合物中的防腐蚀颜料。在另一个方面，提供一种水基涂料组合物。在又一方面，提供一种形成用于水基涂料组合物中的干燥的防腐蚀颜料的方法。在再一方面，提供一种形成水基金属基材涂料组合物的方法。
[0019]本文公开的用于水基涂料组合物的防腐蚀颜料包含：多个二氧化钛颗粒；基于颜料的总重量，在约0.05重量％至约1重量％的范围内的至少一种沉积在二氧化钛颗粒表面上的非挥发性有机羟胺；和基于颜料的总重量，在约0.02重量％至约1重量％的范围内的至少一种沉积在二氧化钛颗粒表面上的有机分散剂。有机分散剂选自由低分子量有机分散剂、有机聚合物分散剂及它们的组合组成的群组。低分子量有机分散剂是含有一个或多个官能团的分子，所述官能团源自选自由膦酸、磷酸、基于膦酸酯的羧酸、这类化合物的盐及
它们的组合组成的群组的化合物。有机聚合物分散剂是含有一个或多个官能团的聚合物分子，所述官能团源自选自由膦酸、磷酸、这类化合物的盐、基于膦酸酯的羧酸及它们的组合组成的群组的化合物。所述颜料为干燥形式。
[0020]如本文和所附权利要求中使用的“用于水基涂料组合物的防腐蚀颜料”是指当添加到水基涂料组合物中时减少当将涂料组合物施用于其上时金属基材因暴露于腐蚀性环境引起的腐蚀的颜料。“水基涂料组合物”是指施用于金属基材的任何水基涂料组合物，包括但不限于仅出于减少金属基材腐蚀的目的而施用于金属基材的水基涂料组合物、在向金属基材施用第二涂料组合物之前作为预涂层或底涂层施用于金属基材的水基涂料组合物以及施用于金属基材以漆涂金属基材的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于水基涂料组合物的防腐蚀颜料，其包含：多个二氧化钛颗粒；基于所述颜料的总重量，在约0.05重量％至约1重量％的范围内的至少一种沉积在所述二氧化钛颗粒表面上的非挥发性有机羟胺；和基于所述颜料的总重量，在约0.02重量％至约1重量％的范围内的至少一种沉积在所述二氧化钛颗粒表面上的有机分散剂，其中所述有机分散剂选自由低分子量有机分散剂、有机聚合物分散剂及它们的组合组成的群组，并且其中：所述低分子量有机分散剂是含有一个或多个官能团的分子，所述官能团源自选自由膦酸、磷酸、基于膦酸酯的羧酸、这类化合物的盐及它们的组合组成的群组的化合物；所述有机聚合物分散剂是含有一个或多个官能团的聚合物分子，所述官能团源自选自由膦酸、磷酸、基于膦酸酯的羧酸、这类化合物的盐及它们的组合组成的群组的化合物；和所述颜料为干燥形式。2.根据权利要求1所述的防腐蚀颜料，其中所述二氧化钛颗粒具有至少一个沉积在其表面上的无机涂层，其中所述至少一个无机涂层选自由金属氧化物涂层、金属氢氧化物涂层及它们的组合组成的群组。3.根据权利要求2所述的防腐蚀颜料，其中所述至少一个无机涂层选自由二氧化硅涂层、氧化铝涂层、锆涂层及它们的组合组成的群组。4.根据权利要求1所述的防腐蚀颜料，其中所述非挥发性有机羟胺选自由烷基羟胺、芳基羟胺及它们的组合组成的群组。5.根据权利要求4所述的防腐蚀颜料，其中所述非挥发性有机羟胺选自由2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑
1,3
‑
丙二醇、2
‑
氨基
‑2‑
乙基
‑
1,3
‑
丙二醇、三(羟甲基)氨基甲烷、三乙醇胺、三异丙醇胺、N
‑
丁基
‑
二乙醇胺、二甲基葡糖胺及它们的组合组成的群组。6.根据权利要求1所述的防腐蚀颜料，其中所述低分子量有机分散剂的所述官能团所源自的所述化合物群组中的所述膦酸和膦酸盐选自由1
‑
羟基乙烷1,1
‑
二膦酸、氨基三(亚甲基膦酸)、乙二胺四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、这类化合物的盐及它们的混合物组成的群组。7.根据权利要求1所述的防腐蚀颜料，其中所述低分子量有机分散剂的所述官能团所源自的所述化合物群组中的所述磷酸和磷酸盐选自由醇的磷酸酯和共酯、醇乙氧基化物的磷酸酯和共酯、这类化合物的盐及它们的混合物组成的群组。8.根据权利要求1所述的防腐蚀颜料，其中所述低分子量有机分散剂的所述官能团所源自的化合物中的所述基于膦酸酯的羧酸和基于膦酸酯的羧酸盐选自由基于膦酸酯的三甲酸、这类化合物的盐及它们的混合物组成的群组。9.根据权利要求8所述的防腐蚀颜料，其中所述低分子量有机分散剂的所述官能团所源自的化合物中的所述基于膦酸酯的羧酸和基于膦酸酯的羧酸盐选自由2
‑
膦酰基丁烷
‑
1,2,4
‑
三甲酸、这类化合物的盐及它们的混合物组成的群组。10.根据权利要求1所述的防腐蚀颜料，其中所述聚合物分子的所述官能团所源自的所述化合物群组中的所述膦酸为以下的单体：含有至少一个碳
‑
碳双键的有机膦酸、这类化合物的盐及它们的混合物。11.根据权利要求1所述的防腐蚀颜料，其中所述聚合物分子的所述官能团所源自的所
述化合物群组中的所述磷酸为以下的单体：含有至少一个碳
‑
碳双键的醇的磷酸酯和共酯、含有至少一个碳
‑
碳双键的醇乙氧基化物的磷酸酯和共酯、这类化合物的盐及它们的混合物。12.根据权利要求1所述的防腐蚀颜料，其还包含基于所述颜料的总重量，在约0.001重量％至约1重量％的范围内的至少一种沉积在所述二氧化钛颗粒表面上的多元醇。13.根据权利要求12所述的防腐蚀颜料，其中所述多元...

【专利技术属性】
技术研发人员：粟权，V，
申请(专利权)人：特罗诺克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：