不透明颜料颗粒制造技术

一种用来形成包封在聚合物中的不透明颜料的方法，所述方法包括：（ａ）用０．１－１０重量％的硫酸官能第一聚合物将平均粒径为１５０－５００纳米、折射率至少为１．８的颜料颗粒（例如ＴｉＯ２）分散在介质中，从而在ｐＨ值为５－８的范围内，分散的颜料颗粒的ξ电势小于－２８ｍＶ，其中所述第一聚合物的含量是以所述颜料颗粒的重量为基准计的；（ｂ）在所述分散的颜料颗粒的存在下进行乳液聚合反应，以提供１０－２００重量％的第二聚合物，所述含量是以所述颜料颗粒的重量为基准计的，所述第二聚合物至少部分地包封所述分散的颜料颗粒。本发明专利技术还提供了由此形成的包封的颜料颗粒，以及包含所述包封的颜料颗粒的组合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用来形成包封在聚合物中的不透明颜料颗粒(opacifyingpigment particle)的方法。更具体来说，本专利技术涉及用来形成包封在聚合物中的不透明颜料颗粒 (opacifying pigment particle)的方法，该方法包括(a)用0. 1-10重量％的含硫酸官能 第一聚合物将平均粒径为150-500纳米、折射率至少为1. 8的颜料颗粒分散在介质中，从而 在PH值为5-8的范围内，分散的颜料颗粒的ζ电势小于_28mV，其中所述第一聚合物的含 量是以所述颜料颗粒的重量为基准计的；(b)在所述分散的颜料颗粒的存在下进行乳液聚合反应，以提供10-200重量％的 第二聚合物，所述含量是以颜料颗粒的重量为基准计的，所述第二聚合物至少部分地包封 所述分散的颜料颗粒。本专利技术还涉及由此形成的包封在聚合物中的不透明颜料，以及包含 所述包封在聚合物中的不透明颜料的组合物。
技术介绍
不透明颜料能给不透明涂料(例如油漆)和塑料提供白色和不透明性，或者“遮盖 力”。在大多数用来在要施加涂料的下层表面或基材表面上提供不透明涂层和隐蔽覆盖这 类表面的涂料中存在这些颜料。在大多数设计为完全不透明或部分不透明的塑料中也存在 这些颜料。在油漆和塑料中，不管油漆是白色还是彩色的，不透明颜料一般都存在。通常希 望不透明涂料、油漆和塑料具有高不透明效果，这样当使用最小厚度的涂料或油漆或者塑 料时，即使该表面具有强对比色，也能使涂料或油漆完全隐蔽下表面。长期以来，不透明涂料、油漆和塑料生产商一直设法通过使遮盖水平最大，同时使 不透明颜料的用量最小来配制具有所需不透明性的不透明涂料、油漆和塑料。不受限于特 定理论，据信不透明效果随涂料或塑料中不透明颜料颗粒之间的间距而变化。当不透明颜 料颗粒具有一定的粒径和间距时，达到最大光散射效率，这样各颗粒的光散射能力就不会 干扰其相邻颗粒的光散射能力。在不透明颜料含量足够低使得各不透明颜料颗粒相互孤立 的涂料和塑料中可能发生这种情况。但是，不透明颜料含量如此低的涂料和塑料经常不能 以所需的厚度提供足够的不透明性或遮盖力。获得所需水平的遮盖力或不透明性通常需要 更高含量的不透明颜料。在这些高含量下，不透明颜料颗粒发生统计分布，导致至少一些不 透明颜料颗粒相互非常接近，结果由于不透明颜料颗粒的聚集而造成光散射效率损失。通 过减小不透明颜料颗粒的聚集，并将不透明颜料颗粒簇的形成减至最小，可以提高遮盖效 率。达到此目的的一种方法是通过在不透明颜料颗粒表面上聚合聚合物而将不透明颜料颗 粒包封在聚合物基质中。美国专利第4，421，660号揭示了一种包封在聚合物基质中的无机固体，所述无机 固体是包封在通过以下聚合法制备的疏水性加成聚合物中将不与水混溶的单体分散在 无机颗粒聚合物的胶体水分散体中，然后进行乳液聚合。在乳液聚合过程之前，使用分散 剂或者表面活性剂将所述颜料分散在水中。尽管文中称该方法可以提供包封在聚合材料 中的颜料颗粒，但是所揭示的使用所揭示的分散剂和表面活性剂的方法会产生大量的砂粒(grit)，而且是不可行的。
技术实现思路
我们已发现当使用某些含硫酸官能聚合物作为某些无机颜料颗粒的分散剂的时 候，能够通过可行的乳液聚合法包封所述颜料颗粒。包封在聚合物中的不透明颜料提供所 需的高遮盖效率，能够在水性介质中形成，而且具有低的砂粒含量。根据本专利技术的第一方面，提供一种形成包封在聚合物中的不透明颜料的方法，其 包括(a)用0. 1-10重量％的含硫酸官能第一聚合物将平均粒径为150-500纳米、折射率 至少为1.8的颜料颗粒分散在介质中，从而在pH值为5-8的范围内，所述分散的颜料颗粒 的ζ电势小于_28mV，其中所述第一聚合物的含量是以所述颜料颗粒的重量为基准计的；(b)在所述分散的颜料颗粒的存在下进行乳液聚合反应，以提供10-200重量％的 第二聚合物，所述含量是以所述颜料颗粒的重量为基准计的，所述第二聚合物至少部分地 包封所述分散的颜料颗粒。根据本专利技术的第二方面，提供一种通过以下方法形成的包封在聚合物中的不透明 颜料，所述方法包括以下步骤(a)用0. 1-10重量％的含硫酸官能第一聚合物将平均粒径 为150-500纳米、折射率至少为1.8的颜料颗粒分散在介质中，从而在pH值为5_8的范围 内，所述分散的颜料颗粒的ζ电势小于_28mV，其中所述第一聚合物的含量是以所述颜料 颗粒的重量为基准计的；(b)在所述分散的颜料颗粒的存在下进行乳液聚合反应，以提供10-200重量％的 第二聚合物，所述含量是以所述颜料颗粒的重量为基准计的，所述第二聚合物至少部分地 包封所述分散的颜料颗粒。根据本专利技术的第三个方面，提供了一种组合物，该组合物包含通过本专利技术第二方 面的方法形成的所述包封在聚合物中的不透明颜料。具体实施例方式本专利技术涉及用来形成包封在聚合物中的不透明颜料的方法。该不透明颜料颗粒 的平均粒径为150-500nm，折射率至少为1.8。在本文中“不透明”指在一定波长的光照射 时，颗粒产生不透明性，所述光不一定是可见光。例如，文中所包含的一些纳米颗粒在低 于可见光范围的波长的光照射时提供不透明性。颜料颗粒的形状不重要。颜料颗粒的合 适形状包括球形如常规球形、扁球形、长球形和非常规球形；立方体如常规立方体和斜方 形；板形，包括平板、凹板和凸板；以及不规则形状。具有球形形状的颜料颗粒的平均直径 为150-500nm，优选为200-350nm。具有非球形形状的颜料颗粒的平均直径(定义为其最大 尺度)优选为150-500nm，优选为200-350nm。颜料颗粒平均粒径通常由颜料颗粒供应商提 {共。所述颜料颗粒还具有以下特征折射率至少为1. 8，优选至少为1. 9， 更优选至少为2.0。各种材料的折射率列于《化学和物理CRC手册(CRC Handbook of Chemistry and Physics)〉〉，第 80 版，D.R.Lide,编辑，CRC Press, Boca Raton, Florida, 1999，第 4-139 至 4-146 页。合适的不透明颜料颗粒包括氧化锌、氧化锑、氧化锆、氧化铬、氧化铁、氧化铅、硫化锌、锌钡白，以及各种形式的二氧化钛，例如锐钛矿和金红石。较佳地，颜料颗粒选自二氧 化钛和氧化铅。更佳地，颜料颗粒选自金红石二氧化钛和锐钛矿二氧化钛。最佳地，颜料颗 粒是金红石二氧化钛。含两种不同形式材料(例如金红石和锐钛矿二氧化钛)的涂料被认 为是包含两种不同的颜料。颜料颗粒可以具有均勻组成，或者也可以具有含两个或更多个相的多相组成。某 些多相颜料颗粒具有内核和外壳结构，其中内核由一种类型的颜料颗粒形成，而外壳由另 一种类型的颗粒形成。内核和外壳多相颜料颗粒包括外壳完全或不完全包封核的核/壳 颗粒；含有不止一个核的核/壳颗粒；偶极颗粒；一相的多个微区在另一相的表面上的颗 粒。像二氧化钛之类的颜料颗粒可具有至少一个涂层，该涂层为二氧化硅、氧化铝、氧化锌 和氧化锆中的一种或多种。例如，适用于本专利技术涂料的某些二氧化钛颗粒的实施方式可以 具有二氧化硅涂层和氧化铝涂层。在本专利技术的第一个方面，所述包封在聚合物中的不透明颜料是使用0. 1-10重 量％，更优选0. 5-5重量％，最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成包封在聚合物中的不透明颜料的方法，其包括：　　（ａ）用０．１－１０重量％的含硫酸官能第一聚合物将平均粒径为１５０－５００纳米、折射率至少为１．８的颜料颗粒分散在介质中，从而在ｐＨ值为５－８的范围内，所述分散的颜料颗粒的ζ电势小于－２８ｍＶ，其中所述第一聚合物的含量是以所述颜料颗粒的重量为基准计的；（ｂ）在所述分散的颜料颗粒的存在下进行乳液聚合反应，以提供１０－２００重量％的第二聚合物，所述含量是以所述颜料颗粒的重量为基准计的，所述第二聚合物至少部分地包封所述分散的颜料颗粒。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：NT艾伦，AG巴特采尔三世，WT布朗，M厄茨，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]