專(zhuān)利名稱(chēng)：復(fù)合顏料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顏料復(fù)合物，特別是涉及包含至少二種不同物質(zhì)的顆粒的締合的復(fù)合物。
眾所周知，顏料在顏料體系例如涂料薄膜中的分散性大大影響顏料的光學(xué)效果，特別是顏料粒子的絮凝降低顆粒散射光的效率。
本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合材料。它具有優(yōu)良的光散射性質(zhì)，并與許多傳統(tǒng)顏料相比，降低了相同粒子的凝絮。
根據(jù)本發(fā)明，一種復(fù)合顆粒顏料包含至少兩種化學(xué)上截然不同的物質(zhì)的締合，其中第一種物質(zhì)的顆粒帶有正的表面電荷，第二種物質(zhì)的顆粒帶有負(fù)電荷，由于所述的表面電荷，第一種物質(zhì)的顆粒與第二種物質(zhì)的顆粒相結(jié)合。
復(fù)合物的顆粒上的表面電荷的作用將產(chǎn)生相同粒子間的排斥和不相同粒子間的吸引，因此提供一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，相同粒子的絮凝減到最小，但存在含有不相同粒子的絮凝物，該結(jié)構(gòu)導(dǎo)致相當(dāng)良好分散性和改進(jìn)光散射效果。
也根據(jù)本發(fā)明，生產(chǎn)一種復(fù)合顆粒顏料的方法包括形成一種第一顆粒物質(zhì)的水分散液和第二化學(xué)上截然不同的題粒物質(zhì)的水分散液，如此形成的分散液的PH值是這樣的，二種顆粒物質(zhì)粒子都帶有表面電荷，第一種顆粒物質(zhì)上的表面電荷與第二種顆粒物質(zhì)上的表面電荷符號(hào)相反，并在混合時(shí)不產(chǎn)生在顆粒物質(zhì)之一上表面電荷符號(hào)變換的條件下混合所述的分散液。
在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，在第一種顆粒物質(zhì)的粒子帶有正的表面電荷的PH條件下形成第一種顆粒物質(zhì)的水分散液，在PH值基本上相同于第一種顆粒物質(zhì)的分散液的PH值形成第二種化學(xué)上完全不同的顆粒物質(zhì)的水分散液，其中第二種顆粒物質(zhì)的粒子帶有負(fù)表面電荷，并將如此形成的分散液一起混合。
本發(fā)明的產(chǎn)品是含有至少兩種化學(xué)上截然不同物質(zhì)的粒子的復(fù)合物質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，盡管任何顆粒物質(zhì)能用于復(fù)合物，但由于生成的復(fù)合物是含有顏料的，至少一種物質(zhì)將通常是常被考慮成為顏料的一種物質(zhì)，特別無(wú)機(jī)顏料是優(yōu)選的，例如該顏料是二氧化鈦顏料、氧化鋅顏料、氧化銻顏料、鋇顏料、鈣顏料、鋯顏料、鉻顏料、鐵顏料、鎂顏料、鉛顏料、硫化鋅和鋅鋇白。
能用作顏料物質(zhì)之一的其它物質(zhì)是增量劑或填料，例如二氧化硅、硅酸鹽、鋁酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽或粘土。上述作為顏料的非顏料形式的化合物也可用作復(fù)合物的一個(gè)組份。
有機(jī)顆粒物質(zhì)也可用于本發(fā)明的產(chǎn)品中，一般稱(chēng)為微球體的聚合物粒子是優(yōu)異的復(fù)合物組份。相當(dāng)寬量程聚合物適用于形成微球體，一些不同類(lèi)型的微球體是工業(yè)上可購(gòu)得，例如由聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、丙烯酸聚合物和一些共聚物組成的微球體是可得到的，并能用于本發(fā)明的產(chǎn)品中。
當(dāng)應(yīng)用微球體時(shí)，它們可包括固體微球體或微球體可含有空隙或泡，多孔微球體能用來(lái)有助于本發(fā)明復(fù)合物的顏料的效果。
本發(fā)明最優(yōu)選的實(shí)施例是包含二氧化鈦粒子與無(wú)機(jī)填料或增量劑的粒子或與聚合物微球體的締合的復(fù)合物，二氧化鈦優(yōu)選是金紅石二氧化鈦。
顆粒物質(zhì)的優(yōu)選尺寸在某種程度上取決于顆粒的性質(zhì)。為了提供基本的顏料效果，在復(fù)合物中將包含顆粒物質(zhì)之一，其平均主要粒子尺寸優(yōu)選是對(duì)于所用物質(zhì)提供最佳顏料性質(zhì)的那些。例如，當(dāng)二氧化鈦顏料被用作顆粒物質(zhì)的一種時(shí)，那么其平均晶體尺寸優(yōu)選在大約0.05和0.5微米之間。對(duì)于金紅石二氧化鈦來(lái)說(shuō)，平均晶體尺寸最優(yōu)選在0.2和0.3微米之間，對(duì)于銳鈦礦二氧化鈦，平均晶體尺寸最優(yōu)選在0.1和0.35微米之間。
考慮到復(fù)合物顏料效果，復(fù)合物的組分之一常常用來(lái)隔離或支撐包括在復(fù)合物中的粒子。所述粒子在下面被稱(chēng)作“非顏料粒子”雖然這些粒子可能有助于復(fù)合物的一些顏料效果。
用作復(fù)合物組分之一的任何非顏料粒子的尺寸能在廣泛范圍內(nèi)變化。一般來(lái)說(shuō)，這些粒子的尺寸使復(fù)合物顯示最佳顏料性質(zhì)，該尺寸取決于顏料粒子的性質(zhì)。例如，如果顏料粒子是金紅石二氧化鈦。其平均晶體尺寸在0.2和0.3微米之間，那么非顏料粒子的平均尺寸優(yōu)選在0.02和0.3微米之間。
然而，當(dāng)非顏料粒子的尺寸不是接近于最佳顏料性質(zhì)的尺寸時(shí)，盡管這樣，本發(fā)明的復(fù)合物與相似顏料摻合物相比較，還是顯示改進(jìn)的顏料性質(zhì)，后者是通過(guò)混合而沒(méi)有形成本發(fā)明復(fù)合物的結(jié)構(gòu)而制得的。例如，按照本發(fā)明的方法由顏料二氧化鈦和填料如白土制造的復(fù)合物能使由此生產(chǎn)的涂料的對(duì)比率比由二氧化鈦和白土的混合物制備的相類(lèi)似涂料的對(duì)比率高。
因此，本發(fā)明有用的復(fù)合物能由金紅石二氧化鈦(其平均晶體尺寸在0.2至0.3微米之間)和第二種具有平均顆粒大小至多大約40微米的顆粒物質(zhì)來(lái)制備。
所用顆粒物質(zhì)的比例取決于粒子的相對(duì)尺寸。例如，當(dāng)顏料顆粒是平均晶體尺寸在0.2和0.3微米之間的二氧化鈦和平均粒子尺寸為0.02至0.3微米的非顏料粒子時(shí)，二氧化鈦與非顏料粒子間的比優(yōu)選為0.3∶1至3∶1(體積)。但是如果非顏料粒子的平均尺寸為0.5和10微米間，那么，二氧化鈦與非顏料粒子的比優(yōu)選為0.05∶1至1.5∶1(體積)。
在本發(fā)明的方法中，在本發(fā)明的復(fù)合產(chǎn)品中締合的顆粒物質(zhì)分別分散在水中，這些分散液可用任何適當(dāng)方法來(lái)制備。最優(yōu)選的是將顆粒物質(zhì)在無(wú)分散劑存在下與水?dāng)嚢鑱?lái)制得，但利用商業(yè)可得的分散液通常是很便利的，所述分散液常含有分散劑。這些分散劑的存在通常不妨礙在本發(fā)明的方法中使用所述分散液。
優(yōu)選的顆粒物質(zhì)的分散液再進(jìn)行研磨步驟打碎任何存在的聚集體，并使達(dá)到最佳化粒子的分散度。研磨能通過(guò)例如高速葉輪磨機(jī)、球磨機(jī)、混砂機(jī)或使用超聲波來(lái)進(jìn)行。
選擇顆粒物質(zhì)之一的分散液的PH值，以至使粒子的表面帶有正電荷，實(shí)際選擇的PH值將取決于顆粒物質(zhì)的性質(zhì)和粒子表面的性質(zhì)。例如，涂敷氧化鋁的二氧化鈦粒子當(dāng)在PH低于大約6時(shí)分散時(shí)，基本上帶有正電荷，而涂敷二氧化硅的二氧化鈦粒子上表面電荷在PH小于大約2分散時(shí)，基本上是正電荷。
在本發(fā)明的方法中，上述分散液之一含有具有正的表面電荷的粒子，并與含有帶有負(fù)的表面電荷的粒子的另一分散液混合。該另一分散液可在任何PH值下制備，但是優(yōu)選的是為了簡(jiǎn)化該方法的混合步驟，另一分散液的PH基本上相同于帶有正表面電荷的粒子的分散液的PH。
當(dāng)二種分散液的PH值基本上相同時(shí)，本發(fā)明的產(chǎn)品很容易通過(guò)混合這二種分散液，同時(shí)用任何適宜裝置來(lái)攪拌混合物而制備，例如通過(guò)攪拌、再循環(huán)混合或通過(guò)將混合物進(jìn)行超聲波振蕩作用來(lái)進(jìn)行二種分散液的充分混合。典型的是將一種分散液慢慢加到另一分散液中或把二種分散液同時(shí)加到攪拌混合區(qū)中。
例如當(dāng)某一分散液在為了混合所選擇的PH值具有差的穩(wěn)定性時(shí)，在基本上不同的PH值下制備兩種分散液可能是需要的。當(dāng)需要應(yīng)用具有基本上不同PH值的分散液時(shí)，在混合過(guò)程中，可能出現(xiàn)任何PH的變化，在顆粒物質(zhì)的任何一個(gè)上的表面電荷符號(hào)不逆轉(zhuǎn)的條件下混合分散液是重要的。例如在混合步驟中，添加酸或堿來(lái)調(diào)節(jié)PH可能是需要的。
例如，對(duì)于由涂敷氧化鋁的二氧化鈦生產(chǎn)復(fù)合物的適宜PH值為大約4至5。但是，商業(yè)上可得的聚合物微球體通常在PH大約7至9用作分散液。盡管如此，本發(fā)明的產(chǎn)品可通過(guò)把商業(yè)微球體的分散液加到PH為4到5的二氧化鈦分散液中由二氧化鈦和聚合物微球體形成，同時(shí)通過(guò)同時(shí)加入酸使生成混合物的PH保持在4至5范圍內(nèi)。
本發(fā)明的方法以水分散液的形式生成復(fù)合顏料，對(duì)于在如含水油漆和紙涂料中的使用而言，這是一種便利的形式。但是，該產(chǎn)品也可以通過(guò)例如過(guò)濾和干燥從分散液中分離形成固體產(chǎn)品。
本發(fā)明的產(chǎn)品能作為一種顏料用于如涂料墨水、紙和塑料中，并顯示出與由復(fù)合物質(zhì)的組分的簡(jiǎn)單當(dāng)量混合而形成的顏料體系相比改進(jìn)的顏料性質(zhì)。
本發(fā)明由下列實(shí)施例來(lái)說(shuō)明。
實(shí)施例1使用氫氧化鈉溶液把1300克軟化水的PH調(diào)到10，在攪拌下，加入700克碳酸鈣(Snowcal 60)，同時(shí)使PH保持在10，加完碳酸鈣以后攪拌繼續(xù)進(jìn)行。
使用稀硫酸使189.4克軟化水的PH值調(diào)到PH3。把102克二氧化鈦顏料(Tioxide TR92 級(jí))加到不斷攪拌的水中，同時(shí)使PH保持在3，在碳酸鈣加完后繼續(xù)進(jìn)行攪拌。
使用稀硫酸把碳酸鈣淤漿的PH調(diào)到PH6，使用氫氧化鈉溶液把二氧化鈦顏料的PH調(diào)到6。用強(qiáng)力混合把顏料淤漿加到碳酸鈣淤漿中。在所有顏料都加入后，攪拌再繼續(xù)10分鐘。過(guò)濾生成的淤漿，并用熱水洗滌。在再過(guò)濾并在100℃干燥一夜后，將干燥的復(fù)合物質(zhì)破碎通過(guò)2mm篩子，并通過(guò)空氣流能量磨(air fluid energy mill)。
生成的產(chǎn)品然后按下列涂料配方進(jìn)行試驗(yàn)重量份數(shù)標(biāo)準(zhǔn)涂料 試驗(yàn)涂料水 38.80 38.80羥乙基纖維素(Cellobond QP4400H) 0.50 0.50氨 0.10 0.10多磷酸鈉(Calgon) 0.40 0.40多羧酸鈉鹽(Orotan 731) 0.40 0.40非離子型表面活性劑(Triton CF10) 0.10 0.10醋酸丁基卡必醇酯 2.00 2.00非硅氧烷消泡劑(Nopco NS1) 0.10 0.10生物殺傷劑(Acticide BX) 0.10 0.10煅燒的中國(guó)白土(Polestar 200p) 13.20 13.20
天然碳酸鈣(Snowcal 60) 13.20 -二氧化鈦(TR 92) 15.00 13.55復(fù)合物質(zhì)(TR 92/snowcal 60) - 14.65醋酸乙烯酯/Veova 10 乳液(Emultex VV 536) 16.10 16.10顆粒體積濃度 64.3%二氧化鈦體積濃度 17.2%增量劑體積濃度 47.1%試驗(yàn)結(jié)果標(biāo)準(zhǔn) 試驗(yàn)對(duì)比率(在擴(kuò)散速率為20米2/升) 88.90 90.09實(shí)施例2使用高速攪拌機(jī)，在PH4.6下，把361克二氧化鈦顏料(Tioxide TR 92)分散在353克水中，并用稀硫酸使PH保持在這一水平上。這種顏料分散液在緩慢攪拌下于30分鐘內(nèi)慢慢加到PH也調(diào)至4.6的200克Lytron2101(52%聚苯乙烯粒子的水分散液)中。在加料期間，用加入硫酸使混合物的PH保持在4.6。當(dāng)全部顏料淤漿已加完，再將混合物攪拌10分鐘，然后使用稀氫氧化銨使PH升至8.5。
分析表明聚苯乙烯粒子與顏料比為1.14∶1(體積)。
此產(chǎn)品按下列涂料作為一種淤漿進(jìn)行試驗(yàn)重量份數(shù)標(biāo)準(zhǔn)涂料 試驗(yàn)涂料水 35.74 17.65羥乙基纖維素(Cellobond QP4400H) 0.75 0.75氨(0.88) 0.34 0.34多羧酸鈉鹽(Dispex N40) 0.44 0.44非離子型表面活性劑(Triton CF10) 0.04 0.04聚結(jié)溶劑(Texanol) 1.62 1.62生物殺傷劑(Nuosept 95) 0.12 0.12消泡劑(Foamaster E75C) 0.12 0.12二氧化鈦(Tioxide TR92) 19.60 2.45Lytron 2101 10.87 -復(fù)合物質(zhì)(Lytron/TR92) - 46.12醋酸乙烯酯/Veova 10 乳液(Vinamul 6955) 30.34 30.34粒子體積濃度 40%顏料體積濃度 20%聚合物珠粒體積濃度 20%試驗(yàn)結(jié)果標(biāo)準(zhǔn) 試驗(yàn)對(duì)比率(在擴(kuò)散速率為20米2/升) 89.55 90.28YB(在擴(kuò)散速率為20米2/升) 81.24 82.77
實(shí)施例3通過(guò)球磨研磨，在PH4.6下于18小時(shí)把181克二氧化鈦顏材(Tioxide TR92)分散在177克水中。向此顏料分散液中加入也調(diào)至PH4.6的200克Lytron 2101(52%聚苯乙烯粒子的水分散液)中。然后將混合物再球磨16小時(shí)，在球磨期間，通過(guò)添加硫酸使PH保持在4.6，球磨后，用稀氫氧化銨把PH升至8.5，分析表明聚苯乙烯粒子與顏料之比為2.27∶1(體積)。
此產(chǎn)品按下列涂料作為一種淤漿進(jìn)行試驗(yàn)重量份數(shù)標(biāo)準(zhǔn)涂料 試驗(yàn)涂料水 35.68 30.82羥乙基纖維素(Cellobond QP4400H) 0.65 0.65氨(0.88) 0.42 0.42多羧酸鈉鹽(Dispex N40) 0.53 0.53非離子型表面活性劑(Triton CF10) 0.04 0.04聚結(jié)溶劑(Texanol) 1.98 1.98消泡劑(Foamaster E75C) 0.14 0.14生物殺傷劑(Nuosept 95) 0.14 0.14二氧化鈦(Tioxide TR92) 17.91 13.53Lytron 2101 5.51 -復(fù)合物質(zhì)(Lytron/TR92) - 14.74醋酸乙烯酯/Veova 10 乳液(Vinamul 6955) 36.99 36.99顆粒體積濃度 28%
顏料體積濃度 18%聚合物珠粒體積濃度 10%試驗(yàn)結(jié)果標(biāo)準(zhǔn) 試驗(yàn)對(duì)比率(在擴(kuò)散速率為20米2/升) 89.61 90.27YB(在擴(kuò)散速率為20米2/升) 80.09 81.38實(shí)施例4用2%氫氯酸水溶液把1升水的PH調(diào)到3。把800克煅燒白土增量劑(polestar 200p)逐漸加入，并使PH保持在小于4。發(fā)現(xiàn)生成的淤漿含44.4%固體重量，最終PH是4.0。用Silverson高速攪拌機(jī)把淤漿研磨30分鐘。把1000克48%聚苯乙烯珠粒分散液PH獨(dú)自降到4.0。在通過(guò)一個(gè)相對(duì)速率為20份Lytron分散液與30份Polestar淤漿(體積)泵送的超聲波流動(dòng)池內(nèi)混合增量劑淤漿和珠球分散液。流動(dòng)池置于輸出功率為300w頻率為20KHZ的超聲波中。15分鐘后，polestar淤漿儲(chǔ)畜器耗盡，并關(guān)閉Lytron流。用稀氨水使產(chǎn)品的PH升至8.5。為了保證均勻性，淤漿在Silverson Stator/Rotor研磨機(jī)中研磨5分鐘。分析淤漿并發(fā)現(xiàn)包含水57.4%(重量)，Polestar29.8%(重量)和Lytron珠球12.8%(重量)。
用透射電鏡觀察產(chǎn)品表明聚苯乙烯珠球作為一層分布在白土粒子的周?chē)瑳](méi)有觀察到聚苯乙烯珠球的絮凝物。
實(shí)施例5通過(guò)把顏料在PH為4.5的水中研磨制備濃度為50%重量固體PH為4.5的二氧化鈦顏料(Tioxide TR92)的淤漿。通過(guò)把部分這種淤漿與空心聚合物珠球的分散體(以Ropaque Op62由Rohm和Haas出售)在超聲波流動(dòng)池中混合制備不同體積比例的聚合物珠球與二氧化鈦(1.07∶1，1.54∶1和2.11∶1)的復(fù)合顏料的淤漿。加入珠球淤漿(以38%固體重量供應(yīng))和5%Fenopon EP110(表面活性劑)并在與二氧化鈦淤漿混合之前PH值調(diào)到4.5。使用頻率為20KHZ和輸出功率為300W的超聲波在超聲波流動(dòng)池內(nèi)進(jìn)行攪拌。
把三種復(fù)合顏料淤漿摻入涂料中以便使每種涂料的總顆粒體積濃度(P.V.C.)為40%?？偟腜.V.C.代表由復(fù)合顏料占有干涂料薄膜中的總的百分體積數(shù)。因此由上述三種顏料淤漿生產(chǎn)的涂料具有珠球體積濃度(b.v.c.)分別為20.7% 24.3%和27.2%，二氧化鈦體積濃度分別為19.3%，15.7%和12.8%。
除了成膜乳液(Vinamul 6955)和復(fù)合顏料淤漿，將所有組份一起混合來(lái)制備涂料。把成膜乳液，隨后復(fù)合顏料淤漿加到這些混合的組分中，并通過(guò)攪拌而摻混。組分相同于含有復(fù)合顏料的三個(gè)涂料的標(biāo)準(zhǔn)涂料通過(guò)涂料制造一般方法來(lái)制備。這些涂料具有下到成分。Ropaque OP62珠粒以38%分散體被使用，而復(fù)合顏料以上述制備的淤漿被使用。然而這些組成以干重，添加的水以及包含在下列量水中的珠球和復(fù)合顏料表示的。


實(shí)施例6聚(苯乙烯丙烯酸酯)珠粒由含有50%苯乙烯，1%甲基丙烯酸和49%甲基丙烯酸甲酯的單體混合物通過(guò)一般的乳液聚合技術(shù)來(lái)生產(chǎn)，聚苯乙烯珠粒平均直徑為0.06微米。
把800克二氧化鈦顏料(TIOXIDE TR92，Tioxide Group Limited)加到800毫升水中，并把PH調(diào)到4.5。生成淤漿在Silverson Stator/Rotor研磨機(jī)中均勻化45分鐘。也把聚(苯乙烯丙烯酸酯)珠粒的水懸浮液的PH調(diào)到4.5。
二氧化鈦淤漿和聚(苯乙烯丙烯酸酯)懸浮液通過(guò)超聲波流動(dòng)池用顏料與珠粒流動(dòng)比為1∶1進(jìn)行共混合。在混合過(guò)程中，流動(dòng)池內(nèi)函物經(jīng)受超聲波，其頻率為200KHZ和輸出功率為300W。收集生成的產(chǎn)物，并在用Silverson研磨20分鐘之前調(diào)節(jié)PH到8(用稀氨水)。分析產(chǎn)品并發(fā)現(xiàn)含有水珠粒顏料重量比例為53.2∶10.3∶36.5。
上述產(chǎn)品配成含有顆粒體積濃度為40%的涂料。除了成膜乳液(Vinamul 6955)和復(fù)合顏料淤漿，通過(guò)將所有組分一起混合，隨后先加成膜乳液，后加復(fù)合顏料淤漿，并通過(guò)攪拌混合來(lái)生產(chǎn)涂料。二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)涂料在這種情況下產(chǎn)生顯示復(fù)合顏料的優(yōu)點(diǎn)。含有相同珠粒和二氧化鈦體積濃度的二個(gè)作為試驗(yàn)涂料，但沒(méi)有一個(gè)含有復(fù)合顏料。在第一個(gè)中(Ⅰ)，所用珠粒來(lái)自相同間斷聚(苯乙烯丙烯酸酯)珠粒(它用來(lái)制備復(fù)合顏料)，和在第二個(gè)中(Ⅱ)，所用珠粒是商業(yè)上的聚苯乙烯珠粒(Lytron 2101)。
涂料具有下列配方，在配方中，Lytron 2101珠粒聚(苯乙烯丙烯酸酯)珠粒和復(fù)合顏料的量以如實(shí)施例5中所述干重為基準(zhǔn)表示的。
重量分試驗(yàn)涂料 標(biāo)準(zhǔn)涂料(I) 標(biāo)準(zhǔn)涂料(II)水 212.00 212.00 229.40羥乙基纖維素(Cellobond QP4400H) 3.00 3.00 3.00氨(0.88) 2.32 2.32 2.32多羧酸鈉鹽(Dispex N40) 2.96 2.96 2.96非離子型表面活性劑(Triton CF10) 0.24 0.24 0.24聚結(jié)溶劑(Texanol) 10.96 10.96 10.96消泡劑(Foamaster E75C) 0.80 0.80 0.80生物殺傷劑(Nuosept 95) 0.80 0.80 0.80二氧化鈦(Tioxide TR92) - 127.90 127.90聚(苯乙烯丙烯酸酯) 珠粒 (干重) - 92.50 -Lytron 2101 珠粒 (干重) - - 74.55復(fù)合顏料(聚(苯乙烯丙烯酸酯)/TiO2)(干重) 220.41 - -Vinamul 6955(55%) 204.56 204.56 204.56顆粒體積濃度 40%顏料體積濃度 19.4%聚合物珠粒體積濃度 20.6%試驗(yàn)結(jié)果 標(biāo)準(zhǔn)(I) 標(biāo)準(zhǔn)(II) 試驗(yàn)在20m2/1的對(duì)比率 89.5 89.3 90.6YBat 20m2/1 81.2 80.9 82.4光澤(60°) 39% 51% 47%
實(shí)施例7產(chǎn)生53%(重量)二氧化鈦顏料(TIOXIDE TR92，Tioxide Group Limited)的水分散液。把淤漿調(diào)到PH4.5，并在高剪切研磨機(jī)中研磨產(chǎn)生充分分散。把固有PH為4.0，平均粒徑為0.075微米的實(shí)驗(yàn)級(jí)醋酸乙烯酯/VeoVa聚合物乳液加到顏料淤漿中。通過(guò)二個(gè)流體同時(shí)流入池中，以相對(duì)流速為10.5份聚合物乳液與1份顏料淤漿(體積)進(jìn)行添加。為了打破絮凝物，生成的淤漿在高剪切混合器中分散五分鐘。PH調(diào)到8。
發(fā)現(xiàn)淤漿(以重量為基準(zhǔn))的組成是TiO2∶珠?！盟疄?3.5∶15.0∶51.5。珠粒與顏料比(體積比)是1.69∶1。為了評(píng)價(jià)，使用如實(shí)施例5中相同方法，將淤漿摻入高質(zhì)量外部無(wú)光配方料中。在此配方中，TiO2體積濃度為14.88%，而醋酸乙烯酯/VeoVa珠粒體積濃度為25.11%。涂料的體積固體含量為30.01%。生產(chǎn)一相同組分的涂料，但用一般涂料制造的方法制造的起一種標(biāo)準(zhǔn)的作用。
制備的涂料有下列組成，在此涂料中，醋酸乙烯酯/VeoVa珠粒和復(fù)合顏料的重量都以如實(shí)施例5中的干重為基準(zhǔn)來(lái)表示的。
重量份標(biāo)準(zhǔn)涂料 試驗(yàn)涂料水 223.20 223.19羥乙基纖維素(Cellobond QP4400H) 3.00 3.00氨(0.88) 2.32 2.32多羧酸鈉鹽(Dispex N40) 2.96 2.96非離子型表面活性劑(Triton CF10) 0.24 0.24聚結(jié)溶劑(Texanol) 10.96 10.96消泡劑(Foamaster E75C) 0.80 0.80
生物殺傷劑(Nuosept 95) 0.80 0.80二氧化鈦(Tioxide TR92) 101.00 -醋酸乙烯酯/VeoVa 乳液 (干重) 102.81 -復(fù)合顏料(聚合物乳液/TiO2-干重) - 203.81Vinamul 6955 (55%) 204.56 204.56試驗(yàn)結(jié)果標(biāo)準(zhǔn) 試驗(yàn)60°光澤 61% 66%擴(kuò)散速度(看注) 6.87m2/1 7.49m2/1散射因子 3.907 4.181注擴(kuò)散速度是由一升涂料所覆蓋的面積，同時(shí)保證磨損的特定水平(在這一試驗(yàn)中對(duì)比率為98)。
實(shí)施例8將間斷生產(chǎn)的200克固體含量為48%的聚苯乙烯珠粒(Lytron 2101)的PH值從9減到7。通過(guò)用Silverson研磨機(jī)研磨20分鐘，分別將187.5克碳酸鉛(白鉛顏料，自Associated Lead的ALMEX)分散，其濃度為每升水中含576克，把這種淤漿的PH調(diào)到6.5。然后在一個(gè)帶攪拌的燒杯中將它慢慢加到Lytron珠粒分散體中。生成的復(fù)合顏料淤漿的PH用稀氨水升至8.5。該復(fù)合顏料淤漿的組成為174.1克碳酸鉛。96克(干重)Lytron珠粒和378克水。
為了比較，通過(guò)把PH為8的碳酸鉛淤漿與PH為8的Lytron2101的48%淤漿混合制備具有相同組成的標(biāo)準(zhǔn)淤漿，使用下列配方，其中碳酸鉛，Lytron珠粒和復(fù)合顏料的重量都以如實(shí)施例5中所給出的以干重為基準(zhǔn)給出的，由二種淤漿制備涂料。
重量份標(biāo)準(zhǔn)涂料 試驗(yàn)涂料水 235.85 235.85羥乙基纖維素(Cellobond QP4400H) 1.75 1.75氨(0.88) 2.32 2.32多羧酸鈉鹽(Dispex N40) 2.96 2.96非離子型表面活性劑(Triton CF10) 0.24 0.24聚結(jié)溶劑(Texanol) 10.96 10.96消泡劑(Foamaster E75C) 0.80 0.80生物殺傷劑(Nuosept 95) 0.80 0.80碳酸鉛(干重) 100.80 -Lytron 2101 珠粒(干重) 115.70 -復(fù)合顏料 - 干重 - 216.50Vinamul 6955 (55%) 204.56 204.56試驗(yàn)涂料分散很好，幾乎沒(méi)有大于5微米的粒子，在壓延時(shí)得到平滑薄膜。但是，標(biāo)準(zhǔn)涂料在壓延時(shí)的外觀，存在許多大約0.5毫米的附聚物/聚集體。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合顆粒顏料，該顏料包括至少兩種化學(xué)上截然不同的物質(zhì)的締合。其特征在于第一種物質(zhì)的顆粒帶有正的表面電荷和第二種物質(zhì)的顆粒帶有負(fù)的表面電荷，由于所述的表面電荷，因此第一種物質(zhì)的顆粒與第二種物質(zhì)的顆粒相結(jié)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種復(fù)合顆粒顏料，其特征在于所述第一物質(zhì)與所述第二物質(zhì)的至少一種是二氧化鈦顏料、氧化鋅顏料、銻顏料、鋇顏料、鈣顏料、鋯顏料、鉻顏料、鐵顏料、鎂顏料、鉛顏料、硫酸鋅或鋅鋇白。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的一種復(fù)合顆粒顏料，其特征在于所述第一物質(zhì)和所述第二物質(zhì)的至少一種是二氧化硅、硅酸鹽、鋁酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽或白土。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的復(fù)合顆粒顏料，其特征在于所述第一物質(zhì)和所述第二物質(zhì)的至少一種是有機(jī)聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的一種復(fù)合顆粒顏料，其特征在于有機(jī)聚合物的粒子包括含有空隙或泡的微球體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)的復(fù)合顆粒顏料，其特征在于該顏料包括二氧化鈦粒子與無(wú)機(jī)填料或增量劑的粒子的締合。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5的一種復(fù)合顆粒顏料包含二氧化鈦粒子與聚合物微球體的締合。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的一種復(fù)合顆粒顏料，其特征在于二氧化鈦是金紅石二氧化鈦。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的復(fù)合顆粒顏料包含二氧化鈦顏料與化學(xué)上截然不同的物質(zhì)的締合。其特征在于二氧化鈦顏料是金紅石二氧化鈦，其平均晶體尺寸在0.2和0.3微米之間。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的復(fù)合顆粒顏料包含二氧化鈦顏料與化學(xué)上截然不同的物質(zhì)的締合。其特征在于二氧化鈦顏料是銳鈦礦二氧化鈦，其平均晶體尺寸在0.1和0.35微米之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的一種復(fù)合顆粒顏料包含金紅石二氧化鈦和化學(xué)上截然不同物質(zhì)的締合，其特征在于所述化學(xué)上截然不同物質(zhì)具有平均粒子在0.02和0.3微米之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的一種復(fù)合顆粒顏料，其特征在于二氧化鈦和化學(xué)上截然不同物質(zhì)以相對(duì)量為0.3至3份二氧化鈦與1份化學(xué)上截然不同物質(zhì)(體積))存在。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的一種復(fù)合顆粒顏料，其特征在于化學(xué)上截然不同物質(zhì)具有平均粒子尺寸在0.5和10微米之間，二氧化鈦和化學(xué)上截然不同物質(zhì)存在的相對(duì)量是0.05至1.5份二氧化鈦與1份化學(xué)上截然不同物質(zhì)(體積)。
14.一種生產(chǎn)復(fù)合顆粒顏料的方法，其特征在于在PH值保證二種顆粒物質(zhì)的粒子帶有表面電荷下形成第一種顆粒物質(zhì)的水分散液和第二種化學(xué)上截然不同的顆粒物質(zhì)的水分散液，第一種顆粒物質(zhì)上的表面電荷與第二種顆粒物質(zhì)上的表面電荷有符號(hào)相反，將所述分散液在混合時(shí)在物質(zhì)之一的上面的表面電荷的符號(hào)不產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)的條件下混合。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于第一種顆粒物質(zhì)的水分散液是在使第一種顆粒物質(zhì)的粒子帶有正的表面電荷的PH下形成，第二種顆粒物質(zhì)的水分散液是在基本上相同上第一種顆粒物質(zhì)的分散液的PH值下形成，其中第二種物質(zhì)的粒子帶有負(fù)的表面電荷，并將如此形成的分散液一起混合。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15的方法，其特征在于第一種顆粒物質(zhì)的水分散液或第二種顆粒物質(zhì)的水分散液是在沒(méi)有分散劑存在下形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16的任一項(xiàng)的方法，其特征在于第一種顆粒物質(zhì)的分散液和第二種顆粒物質(zhì)的分散液的至少一種要進(jìn)行一研磨步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17的任一項(xiàng)的方法，其特征在于兩種分散液通過(guò)攪拌、再循環(huán)混合或使用超聲波進(jìn)行混合。
19.根據(jù)權(quán)利要求14至18的任一項(xiàng)的方法，其特征在于兩種分散液的混合通過(guò)把兩種分散液同時(shí)導(dǎo)入攪拌的混合區(qū)中進(jìn)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求14或16至19的任一項(xiàng)的方法，其特征在于當(dāng)混合分散液時(shí)，將酸或堿加到分散液中。
21.一種復(fù)合顏料包含根據(jù)權(quán)利要求1至13的任何一項(xiàng)的復(fù)合顆粒顏料的水分散液。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合顆粒顏料，它包括至少兩種化學(xué)上截然不同物質(zhì)的締合，在此中一種物質(zhì)的顆粒帶有正的表面電荷和第二種物質(zhì)的粒子帶有負(fù)的表面電荷，并且，由于這些表面電荷，顆粒保持相結(jié)合。也公開(kāi)了制備復(fù)合顆粒顏料的方法，它包括在兩種物質(zhì)的顆粒的表面電荷處于不同符號(hào)的條件下形成兩種顆粒物質(zhì)的水分散液并混合該分散液。用來(lái)制備復(fù)合物的有用的典型物質(zhì)包括無(wú)機(jī)顏料、填料和增量劑和有機(jī)聚合物的微球體。產(chǎn)品用作如涂料、墨水、紙和塑料的顏料。
文檔編號(hào)C09C1/00GK1098728SQ9311762
公開(kāi)日1995年2月15日 申請(qǐng)日期1993年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月4日
發(fā)明者L·A·辛普森, J·班福特, J·坦帕利, J·羅布, P·F·迪艾茲 申請(qǐng)人:泰奧塞集團(tuán)服務(wù)有限公司