使用膦酸类化合物的金属颜料涂料制造技术

本发明专利技术公开了一种包覆金属颜料，其具有优异的钝化性、分散性和粘附性。本发明专利技术还公开了用于生产该包覆金属颜料的方法，以及包括该包覆金属颜料的涂料组合物。所公开的方法通常涉及使用具有以下通式(A)的化合物。

【技术实现步骤摘要】
使用膦酸类化合物的金属颜料涂料
本专利技术总体涉及包覆颜料和包括该包覆颜料的系统，具体涉及聚合物包覆颜料的设计和生产该包覆颜料的方法，以及包括该包覆颜料的系统的设计。
技术介绍
效果颜料(effect pigment)用于将金属或珠光光泽引入许多各种不同的产品，如油漆、涂料、油墨和塑料。对于这些产品的最佳性能而言，金属效果颜料的良好钝化和分散(性能)是理想的。金属效果颜料，尤其是包括铝、青铜、氧化铁和钢颜料的那些，可以在涂料或油墨配方中与水、酸或碱反应。在金属效果颜料包括氧化铁的实例中，可以发生铝热反应，从而导致物理性能丧失。金属效果颜料，特别是铝，青铜和钢颜料的钝化，例如水性钝化可以提高颜料的耐久性和它们的美学效果。在一些公开的方法中，在金属效果颜料钝化过程中使用有机磷化合物。通过添加膦酸钝化这些颜料可以防止此类物理性能的丧失。例如，US4717424公开使用膦酸或次膦酸进行钝化，其中R基团具有末端C00H羧基。US4565716公开了使用酸性磷酸酯(phosphate ester),膦酸或酸性膦酸酯(phosphonicester)钝化金属颜料。US7462394公开了从含有磷酸基或膦酸基和选自硝基、吡啶或酚羟基的另一取代基的聚合物进行铝钝化。`US5091451公开了从某种化合物进行铝钝化，该化合物是α -氨基亚甲基膦酸和含有至少一个环氧基的化合物的反应产物。US5429674公开了从某种化合物进行铝钝化，该化合物是Ν-酰基氨基亚甲基膦酸酯的反应产物。虽然常规使用的有机磷试剂可以赋予金属颜料化学稳定性以解决钝化中存在的问题，但这些试剂不能解决与金属效果颜料分散相关的问题。包含金属效果颜料的产品的最佳性能也要求金属效果颜料良好分散。产品中的金属效果颜料宜良好分散以防止颜料凝聚，提高遮盖力和提高美学效果。人们已做出各种努力用聚合物涂层封装金属薄片从而提高颜料薄片的分散性。例如，US7479323公开了使用聚乙烯醇预处理铝薄片从而提高颜料在水性介质中的分散性。US4213886公开了使用单乙烯不饱和硅烷修饰铝薄片的工艺。但是，尽管将含官能团单体掺入聚合物链可以提高颜料在所应用介质内的分散性/相容性，但这些官能团可能不利地影响薄片的耐化学性(chemical resistance)。总之，难以兼顾金属颜料的良好钝化和分散性。
技术实现思路
本文描述了具有优良钝化、分散性和粘附性的包覆颜料、生产该包覆金属颜料的方法以及包括该包覆金属颜料的涂料组合物。术语“包覆颜料”在本文中是指用涂层完全包封或部分包封的颜料。所公开的包覆颜料可以包括由金属、金属氧化物或混合的金属氧化物制成的颜料。所公开的方法涉及使用具有两官能团:膦酸酯或膦酸官能团和聚合引发剂官能团的化合物。膦酸酯或膦酸官能团用于通过氢键或共价键合将该化合物附于金属颜料的表面或使该化合物与金属颜料的表面反应。膦酸酯或膦酸官能团连同烷基链或系一起提供钝化性能。引发剂官能团通过可控/活性自由基聚合或传统的自由基聚合为聚合物增长提供一中心。聚合物生长特性可从高亲水到高疏水改变。或者，可依据预定的要求，例如应用性质或溶解度参数而使用亲水和疏水单体的组合来调节亲水/疏水平衡。【附图说明】图1A和1B示出所公开的包覆颜料的实施例。图2为所公开方法的一个实例的示意图。图3为所公开方法的另一个实例的示意图。图4为所公开方法的又一个实例的示意图。图5为所公开方法的再一个实例的示意图。图6A和6B分别示出图1A和1B示出的包覆颜料的内含物。图7为所公开方法的实施方式的总体示意图。图8为所公开方法的【具体实施方式】的示意图。图9为所公开方法的另一【具体实施方式】的另一示意图。图10为11-(2-溴异丁酸酯基)_十一烷基-1-膦酸在lppm到llppm之间的质子CH)核磁共振(NMR)谱图。图11为11-(2-溴异丁酸酯基)_ i 烷基-1-膦酸在lppm到4ppm之间的质子CH)核磁共振(NMR)谱图。图12为11-(2-溴异丁酸酯基)_十一烷基-1-膦酸的碳(13C)核磁共振(NMR)谱图。图13为11-(2-溴异丁酸酯基)_十一烷基-1-膦酸的磷(31P)核磁共振(NMR)谱图。【具体实施方式】本文描述了包含聚合物涂层，具有优异钝化和分散性能的包覆颜料，生产该包覆颜料的方法和包含该包覆颜料的涂料组合物被描述。公开的方法通常包括将聚合引发剂固定在颜料表面，从固定在颜料表面的引发剂的引发位点进行聚合。参照图1A，在一实施方式中，包覆颜料10包括颜料12。在一实例中，颜料12是金属颜料，如铝。在另一实例中，金属颜料是铝和至少一种选自下组的材料的合金:硅、铜、锌、金青铜、钛、错、锡、铁和钢。在一实例中，颜料12可以具有存在于颜料12表面上的官能团。在一个实例中，官能团可以是羟基。在另一实例中，颜料12可能涂有金属氧化物层。金属氧化物层可以包括铝、硅、钛、锆、铜、锌、锡、铁、钥、锰、或其他金属的氧化物，或这些金属氧化物的混合物。在另一个实例中，金属氧化物层可以包括有机-无机混杂层，包括这些金属氧化物中的任何一种或这些金属氧化物的混合物，通过有机连接基团交联。在这个例子中，官能团可以存在于金属氧化物层的表面。在这里，官能团可以是羟基。颜料12可以具有各种形状，包括但不限于，杆状、球状、片状和板状。在一实施方式中，使用的颜料是铝薄片。使用的铝薄片可以是，但不限于，常规的球磨薄片和真空金属化薄片(VMF, vacuum metallized flake)。在一实例中，颜料12的最小尺寸范围可以从5纳米到10微米，或从20纳米到5微米，或者从50纳米到2微米，其最大尺寸范围可以从5纳米到1000微米，或者从100纳米到100微米，或者从1微米到50微米。可以采用场发射扫描电镜(FESEM)测量尺寸。在一实例中，可以采用膦酸酯化合物处理颜料12的表面，从而使膦酸酯化合物连接到颜料12的表面。在一实例中，膦酸酯化合物连接到颜料12的表面。术语“膦酸酯”和“膦酸酯化合物”是指任何膦酸单-或二酯，任何膦酸或任何通过碱化合物全部或部分中和膦酸形成的盐。碱化合物的例子可以包括氨、伯胺(例如烯丙胺、苄胺、正丁胺、叔丁基胺、乙醇胺、乙二胺等)、仲胺(例如二甲基胺、二正丙胺，二异丙胺，对丁基环己胺等)、叔胺(例如三甲基胺，二甲基乙基胺、二甲基异丁基胺、二甲基仲丁基胺等)；和碱或碱土金属。适合连接到颜料12表面的膦酸酯化合物具有以下通式(A):本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包覆颜料，包括金属基质；和环绕所述金属基质的有机层，所述有机层包括具有以下通式(A)的膦酸酯化合物，式中，R1和R2各自选自：氢、任选取代的烷基、任选取代的环烷基、任选取代的芳基、任选取代的烯基、任选取代的胺、聚醚、铵离子，碱金属和碱土金属，R1和R2可以相同或不同；X选自：(a)直链或支链的烃链，烃链在其主链上任选包括杂原子且任选是部分或完全饱和或不饱和的；(b)任选取代的碳环，其中所述碳环选自：环烷基、环烯基、芳基和稠合的碳环基；以及(c)任选取代的杂环，其中所述杂环选择包括选自O、S或N的一个或多个杂原子，n表示包含在X内的碳原子和杂原子的数目，为1到100的整数；I是能够形成引发位点的官能团，所述引发位点在可聚合的单体或大分子单体存在下用于聚合反应。FDA0000381870700000011.jpg

【技术特征摘要】
2012.09.14 US 13/617,2951.一种包覆颜料，包括金属基质；和环绕所述金属基质的有机层，所述有机层包括具有以下通式(A)的膦酸酯化合物， 2.如权利要求1所述的包覆颜料，其特征在于，所述膦酸酯化合物是具有以下通式(I)的膦酸酯化合物: 3.如权利要求1所述的包 覆颜料，其特征在于，所述金属基质是铝。4.如权利要求1所述的包覆颜料，其特征在于，所述金属基质包覆有包含金属氧化物或金属氧化物混合物的金属氧化物层，所述金属氧化物是铝、硅、钛、锆、铜、锌、锡、铁、钥、或锰的氧化物；或有机-无机混杂层，包括金属氧化物或金属氧化物的混合物，通过有机连接基团交联。5.如权利要求1所述的包覆颜料，其特征在于，所述包覆颜料包括足够量的膦酸酯化合物从而为所述包覆颜料提供钝化性能。6.如权利要求1所述的包覆颜料，其特征在于，I为卤素基团、Ν-氧基或二硫羰基。7.如权利要求1所述的包覆颜料，其特征在于，还包含涂层，所述涂层包含聚合物链，所述聚合物链与所述膦酸酯化合物连接。8.如权利要求7所述的包覆颜料，其特征在于，所述涂层包括多个层，各层包括聚合物链。9.如权利要求7所述的包覆颜料，其特征在于，所述涂层包括足够量的聚合物链从而为所述包覆颜料提供分散性。10.如权利要求8所述的包覆颜料，其特征在于，在各层内聚合物链的组成各不相同。11.如权利要求1所述的包覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿南德·森达拉拉曼，郭泳完，克雷格·凯默，约翰·布卡拉，玛丽凯特·托马斯，徐昶，百斐·李奇比，
申请(专利权)人：星铂联制造公司，
类型：发明
国别省市：