遮光颜料颗粒制造技术

本发明专利技术提供一种包封在聚合物中的遮光颜料，它包含：平均粒径为０．００５－５微米且折射率至少为１．８的颜料颗粒；已经用于将颜料颗粒分散在水性介质中的氨基磷酸官能第一聚合物；至少部分地包封分散的颜料颗粒的第二聚合物。本发明专利技术还提供这种包封在聚合物中的遮光颜料的形成方法，以及包含该颗粒的组合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包封在聚合物中的遮光颜料颗粒(opacifying pigment particle)。更具体地，本专利技术涉及一种包封在聚合物中的遮光颜料，它包含 平均粒径为0.005-5微米且折射率至少为1.8的颜料颗粒；已经用于将颜料 颗粒分散在水性介质中的氨基磷酸官能(aminophosphorus acid-functional)第一聚合物；至少部分地包封分散的颜料颗粒的第二聚合物。本专利技术还涉 及这种包封在聚合物中的遮光颜料的形成方法，以及包含该颗粒的组合物。
技术介绍
遮光颜料能给遮光涂料(例如油漆)和塑料提供白色和不透明度，或者 说遮盖力。在大多数为将施加涂料的下层表面或基材表面提供不透明 涂层和隐蔽覆盖这类表面而设计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，遮光颜料一般都存在。通常希望遮光涂料、油 漆和塑料具有高遮光能力，这样使用最小施涂量的涂料或油漆或者使用最 小厚度的塑料，就能使涂料或油漆完全隐蔽下表面，即使该表面具有强烈 的对比色也是如此。长期以来，遮光涂料、油漆和塑料生产商一直在寻找具有所需不透明 度的遮光涂料、油漆和塑料的调配方法，其方法是针对规定水平的遮光颜 料使遮盖水平最大化，同时最大程度地减少实际使用的遮光颜料的量。不 受限于特定理论，据信遮光效果与涂料或塑料中遮光颜料颗粒之间的间距 有关。当遮光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。在遮光颜 料含量足够低的涂料和塑料中可能发生这种情况，使得各遮光颜料颗粒相 互孤立。但是，遮光颜料含量如此低的涂料和塑料通常不能以所需的厚度提供足够的不透明度或遮盖力。实现所需水平的遮盖力或不透明度通常需 要更高水平的遮光颜料。在这样的高水平下，遮光颜料颗粒将发生统计分 布，导致至少一些遮光颜料颗粒相互非常接近，结果由于遮光颜料颗粒的 拥挤而造成光散射效率损失。通过减小遮光颜料微粒的拥挤，最大程度地 减少遮光颜料颗粒簇的形成，可以提高遮盖效率。实现此目的的一种方法 是通过在遮光颜料颗粒表面上聚合聚合物而将遮光颜料颗粒包封在聚合物 基质中。美国专利第4，771，086号揭示了包封在聚合物基质中的颜料颗粒，其中 通过乳液聚合方法将颜料颗粒包封在聚合物中。在其描述中，颜料颗粒、 聚合物和用于稳定单体乳液的表面活性剂不含离子电荷。虽然该文献声称 此方法可提供包封在聚合物材料中的颜料颗粒，但对颜料颗粒、聚合物和 用来稳定单体乳液的表面活性剂基本上不含离子电荷的要求却极大地限制 了颜料、聚合物组合物和表面活性剂的选择，因而在聚合反应期间难以保 持颗粒的稳定性。美国专利申请第2006/0009546A1号揭示了包封在聚合物基质中的颜 料颗粒，其中通过乳液聚合方法将颜料颗粒包封在聚合物中。在乳液聚合 过程之前，通过与硅垸官能低聚物反应对颜料颗粒进行改性。虽然该文献 声称此方法可提供包封在聚合物材料中的颜料颗粒，但需要用硅垸功能的 低聚物改性颜料颗粒的要求却增加了生产包封的颜料颗粒的工艺复杂性， 并且在硅垸官能低聚物生产中需要使用有机溶剂，这可能对环境造成不利 影响。
技术实现思路
本专利技术涉及一种包封在聚合物中的遮光颜料，它包含平均粒径为 0.005-5微米且折射率至少为1.8的颜料颗粒；己经用于将颜料颗粒分散在 水性介质中的氨基磷酸官能第一聚合物；至少部分地包封分散的颜料颗粒 的第二聚合物。本专利技术还涉及形成该包封在聚合物中的遮光颜料的方法和 包含该颗粒的组合物。包封在聚合物中的遮光颜料提供所需的遮盖效率， 能够在水性介质中形成，而不引起过度的环境问题。具体实施例方式在本专利技术的第一方面，提供一种包封在聚合物中的遮光颜料，其包含 平均粒径为0.005-5微米且折射率至少为1.8的颜料颗粒；已经用于将所述 颜料颗粒分散在水性介质中的氨基磷酸官能第一聚合物；至少部分地包封 所述分散的颜料颗粒的第二聚合物。在本专利技术的第二方面，提供一种形成包封在聚合物中的遮光颜料的方 法，其包括(a)用氨基磷酸官能第一聚合物将平均粒径为0.005-5微米且折射率至少为1.8的颜料颗粒分散在水性介质中；(b)在所述分散的颜料颗粒存在下进行乳液聚合，提供至少部分地包封所述分散的颜料颗粒的第二 聚合物。在本专利技术的第三方面，提供一种包含包封在聚合物中的遮光颜料的组合物，其包含平均粒径为0.005-5微米且折射率至少为1.8的颜料颗粒； 已经用于将所述颜料颗粒分散在水性介质中的氨基磷酸官能第一聚合物；至少部分地包封所述分散的颜料颗粒的第二聚合物。本专利技术涉及包封在聚合物中的遮光颜料。该颜料颗粒的平均粒径为0.005-5微米，折射率至少为1.8。在本文中遮光指在一定波长的光辐 射时，颗粒产生不透明度，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辐射时提供不透明度。颜料颗 粒的形状不重要。颜料颗粒的合适形状包括球形如正则球形、扁圆球形、 长球形和非正则球形；方形如正则方形和斜方形；板形，包括平板、凹板和凸板；以及不规则形状。球形的颜料颗粒的平均粒径为5纳米至5微米， 优选为IOO纳米至500纳米，更优选为200纳米至300纳米。非球形的颜 料颗粒以其最大尺寸定义的平均粒径优选为5纳米至5微米，优选最多为 500纳米，更优选最多为300纳米。关于颜料颗粒平均粒径的信息通常由颜 料颗粒供应商提供。该颜料颗粒的特征还包括其折射率[nD (20 。C)]明显大于包封聚合物基 质的折射率。合适的颜料颗粒的折射率至少为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(Ci C T/aWooA: o/CAem/Wo; 尸/y^.w)》，第S0嚴，D. R. Lide，编辑，CRC Press6Boca Raton, Florida, 1999,第4-139至4- 146页。合适的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匀组成，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颜料颗粒形成。内核和外壳多相颜 料颗粒包括外壳完全或不完全包封内核的核/壳颗粒；含有不止一个内核 的核/壳颗粒；偶极颗粒；在由一种相组成的表面上有多个另一种相的区域 的颗粒。像二氧化钛这样的颜料颗粒可具有至少一个涂层，该涂层包含氧 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具有氧化硅涂层和氧化铝涂层。已经用氨基磷酸官能第一聚合物将本专利技术的颜料颗粒分散在水性介质 中。在本文中，水性介质是指水和以该介质的重量为基准计含0-30重 量％的能与水混溶的化合物。在本文中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包封在聚合物中的遮光颜料，其包含：平均粒径为０．００５－５微米且折射率至少为１．８的颜料颗粒；已经用于将所述颜料颗粒分散在水性介质中的氨基磷酸官能第一聚合物；至少部分地包封所述分散的颜料颗粒的第二聚合物。

【技术特征摘要】
US 2008-9-4 61/190,9611.一种包封在聚合物中的遮光颜料，其包含平均粒径为0.005-5微米且折射率至少为1.8的颜料颗粒；已经用于将所述颜料颗粒分散在水性介质中的氨基磷酸官能第一聚合物；至少部分地包封所述分散的颜料颗粒的第二聚合物。2. 如权利要求l所述的包封在聚合物中的遮光颜料，其特征在于，所 述颜料颗粒包含二氧化钛。3. 如权利要求l所述的包封在聚合物中的遮光颜料，其特征在于，所 述氨基磷酸官能第一聚合物选自下组具有单独一种包含胺和磷酸基团的 嵌段的嵌段共聚物，具有包含胺和磷酸基团的主链以及不包含胺和磷酸基 团的梳齿的梳形接枝聚合物。4. 一种形成包封在聚合物中的遮光颜料的方法，其包括(a) 用氨基磷酸官能第一聚合物将平均粒径为0.005-5微米且折射率 至少为1.8的颜料...

【专利技术属性】
技术研发人员：WT布朗，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]