專利名稱：金屬顏料和涂料粉末，其制備方法以及用途的制作方法
金屬顏料和涂料粉末，其制備方法以及用途本發(fā)明涉及金屬效果顏料，其優(yōu)選使用在粉末涂料中。本發(fā)明進(jìn)一步涉及這些金 屬效果顏料的制備方法，及其在粉末涂料中的應(yīng)用，涉及粉末涂料，以及這些粉末涂料的應(yīng)用。金屬效果顏料提供了各種應(yīng)用，諸如油漆和涂料，例如，帶有光澤的，閃光效果的， 并實現(xiàn)功能性要求。金屬效果顏料的關(guān)鍵要求是，光在平行取向的顏料片晶上直接反射。該類型顏料 的應(yīng)用獨特性是它們具有的明顯的影像的角度相關(guān)性換句話說，視角改變時，不僅在亮度 (lightness)方面發(fā)生變化，而且，偶爾，在其涂層的色彩明暗方面也發(fā)生變化。在導(dǎo)電性涂料和熱穩(wěn)定材料的工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中，粉末涂料在固體和無溶劑的涂 料材料中有不斷增長的應(yīng)用。粉末涂料，其用作底漆或單層外涂層，是幾乎完全可回收的。粉末涂料，其是生態(tài)友好，并具有不同的可能應(yīng)用，包括粘結(jié)劑、顏料、填料和交聯(lián) 劑，以及任選的添加劑。粉末涂料以細(xì)分散的形式存在，并通常靜電施涂到各種基底上，并通過烘焙或輻 射能來進(jìn)行固化。對于以常規(guī)混合方法的粉末涂料生產(chǎn)，將涂層原料，任選地在固體混合器中進(jìn)行 預(yù)先混合之后，加入到擠出機中并以80到140°C的熔體進(jìn)行均化。將從擠出機中排出，冷 卻，并磨碎的擠出物進(jìn)行劇烈研磨，直至得到需要的顆粒度。除了商業(yè)彩色顏料之外，為了進(jìn)行粉末涂料的著色，通過常規(guī)的球磨機研磨來生 產(chǎn)效果顏料，諸如，例如，由鋁、銅、銅-鋅合金或鋅制成的片晶狀金屬效果顏料。在使用混合法來生產(chǎn)的粉末涂料中使用商業(yè)性片晶狀金屬效果顏料，其問題在 于，在擠出和研磨操作階段對顏料片晶施加的剪切力會導(dǎo)致對顏料片晶的損壞或破壞，由 此導(dǎo)致不利的損害，特別是對光澤的損傷，并因此也導(dǎo)致了對使用這些金屬效果顏料的涂 層的光學(xué)質(zhì)量的損害。這可達(dá)到在粉末涂料中徹底喪失金屬效果顏料的典型光學(xué)性質(zhì)(明 亮、光澤、隨著角度變化產(chǎn)生的閃爍(flop)等等)的程度。為了防止這種情況，例如，直到研磨階段之后，才將用于著色粉末涂料的效果顏料 混合到基礎(chǔ)粉末涂料中。該粉末涂料生產(chǎn)方法，也稱為干混方法，顯著缺點在于，在涂料 材料的施涂中，由于各個涂料組分的不同加料特性，顏料和粉末涂料可能會發(fā)生分離。在 粉末涂料施涂過程中，顏料的消耗或積聚的后果是在涂覆制品中的不規(guī)則光學(xué)效果。另 外，顏料和粘結(jié)劑的分離使得其不可能完全回收并再循環(huán)使用環(huán)境損壞性的“過度噴涂 物”(overspray)，正如其所聲稱的。粉末涂料的另一生產(chǎn)方法，其被稱為粘結(jié)方法，其中，顏料通過加熱固定在顆粒的 底涂層上。該類型的粘結(jié)粉末涂料的生產(chǎn)可用在光學(xué)高等級涂層上，然而，也是相對昂貴 的。目前最具有性價比的粉末涂料是按照混合法進(jìn)行生產(chǎn)的。對于所述方法，將顏料 與所有其他原料一起混合，擠出，并研磨。對于該粉末涂料生產(chǎn)操作，不需要若非如此必需 的步驟“干混”和/或“粘結(jié)”。
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由混合法生產(chǎn)的粉末涂料用金屬效果顏料進(jìn)行著色，其使用，例如，無塵金-青銅 和鋁顏料制劑，其為ECKART GmbH, 91235 Velden的商品名為“PowderSafe ”的商品。 盡管用片晶狀金屬效果顏料著色的單層末道漆具有很好的金屬外觀，他們對特定應(yīng)用目的 而言，磨蝕穩(wěn)定性不足。同時，用這些商業(yè)金屬效果顏料著色的涂層不能另外地通過透明涂 層來防止機械和/或化學(xué)影響，正如特定戶外應(yīng)用場合所需要的。其原因在于，加入到粉末 涂料的金屬效果顏料具有相當(dāng)大的葉浮(leafing)性能，也就是說，在烘焙過程中，顏料片 晶漂浮在涂層膜上方，并在涂膜表面區(qū)域排列和對齊。這些顏料由此阻止了透明涂層與底 涂層的有效附著，即粉末涂料不再對磨蝕具有抵抗性能。對于由粘結(jié)或干混方法制成的粉末涂料，另外地，使用了很大數(shù)量的表面涂覆/ 改性的效果顏料。然而，這些商業(yè)性顏料不能抵抗由于剪切力導(dǎo)致的損壞和/或破壞，這些 剪切力出現(xiàn)在擠出/研磨階段。該類型的效果顏料是，例如，Merck的Iriodin 產(chǎn)品。這些珠光顏料包含了涂有 金屬氧化物的云母片晶。例如，Merck公司同時也出售表面改性的珠光顏料，其涂覆有聚合物，并在 DE-A4317019有所描述。還使用涂覆的Al2O3片晶、氯氧化鉍(BiOCl)、鋁薄片、得自BASF的 Variochrom 或Paliochrom 顏料、LCP顏料(液晶聚合物顏料)、以及涂覆的玻璃薄 片或多層顏料進(jìn)行粉末涂料的著色。還有，EP1174474B1中，使用了 SiO2片晶或鋁薄片，其涂有低分子量聚乙烯或聚丙火布。與之相比，EP1558684B1涉及硅烷改性的顏料組合物，其用于金屬化油漆、印刷油 墨、以及塑料材料。其通過已知的Hall方法，在硅烷而不是脂肪酸的存在下，研磨霧化的鋁 粉來進(jìn)行生產(chǎn)，所述脂肪酸典型地用在該研磨工藝中。由于它們改進(jìn)的耐腐蝕性，這些鋁效 果顏料可用在水性和溶劑基涂料體系中。該光學(xué)顏料特性可與由普通的濕磨方法生產(chǎn)的鋁 效果顏料的性能相匹敵。另外，EP1084198B1描述了帶有表面改性的取向助劑的效果顏料。該取向助劑，其 以單體或聚合形式存在，攜帶有至少兩個不同的官能團(tuán)，其通過間隔體(spacer)來彼此分 離。官能團(tuán)之一化學(xué)連接到顏料上，同時另一個官能團(tuán)能夠進(jìn)行反應(yīng)，例如，與圍繞顏料的 清漆的粘結(jié)劑以交聯(lián)反應(yīng)類型反應(yīng)，，并由此促進(jìn)效果顏料在非葉浮品質(zhì)上的穩(wěn)定性。DE102005037611A1公開了帶有混合無機/有機層的金屬效果顏料，其不僅具有高 機械穩(wěn)定性，而且具有良好的充氣穩(wěn)定性(gassing stability)。基于該目的，有機低聚物 和/或聚合物被連接成為由無機氧化物組分組成的無機網(wǎng)絡(luò)，該連接至少部分地通過網(wǎng)絡(luò) 形成體來共價連接。網(wǎng)絡(luò)形成體尤其可以是有機基-官能團(tuán)硅烷。無機氧化物組分，當(dāng)S^2 存在時，是從例如四烷氧基硅烷形成的?；旌蠠o機/有機層的應(yīng)用需要或多或少更加復(fù)雜 的工藝控制，相比于當(dāng)用僅一種組分組成的涂料進(jìn)行施涂的時候。EP1619222A1公開了具有硅烷改性的鉬和硅的氧化物涂層的鋁效果顏料，其用于 水性涂料體系。EP1655349A1涉及了可重復(fù)涂覆的效果粉末涂料，其具有對透明涂層的良好附著。 這些效果粉末涂料包含已用含氟聚合物涂層包裹的效果顏料，但其并不能在剪切負(fù)載下提供對顏料破壞的充分保護(hù)。因此，這些顏料，在粉末涂料生產(chǎn)過程中，僅能通過干混或粘結(jié) 方法來加入。JP2003213157A公開了具有高金屬光澤的金屬顏料，其用于粉末涂料組合物。該鋁 顏料，其可用在單層或多層粉末涂料末道漆中，用至少一種含有氟化烷基的樹脂組分進(jìn)行 涂覆。在此公開的涂覆的鋁效果顏料，通過干混或粘結(jié)的方式來用在粉末涂料中。其他顏料制劑，其除了效果顏料和其它成分，還包含有表面活性物質(zhì)，諸如烷基硅 燒，例如，在 DE10046152A1、EP1104447B1 和 EP1200527B1 中有所描述。EP0955344A2公開了有機硅氧烷改性的填料，其用作粘合劑、密封劑、聚合物組合 物等等的添加劑。EP1076266A1公開了黑色調(diào)色劑，其包含赤鐵礦或氧化鐵顆粒，所述顆粒首先具有
有機硅烷和聚硅氧烷層，接著具有炭黑層。US2003/0161805A1公開了一種涂覆的粉末，其用在化妝品中。該粉末可以由許多 涂有聚硅氧烷的著色顏料組成，所述聚硅氧烷具有堿性基團(tuán)，更具體地說是氨基。不帶有堿 性基團(tuán)的硅氧烷基(siloxy)相比于帶有堿性基團(tuán)的硅氧烷基的比率為5 1到1 5，并 優(yōu)選為1 1。EP1690884A1公開了有機硅烷改性的聚硅氧烷，用于填料和顏料的表面涂層，所述 顏料例如是諸如二氧化鈦顏料，其接著由于它們的疏水特性，可以有效地引入到塑料中。本發(fā)明的目的是，提供用于粉末涂料的金屬效果顏料。這些金屬效果顏料適用于， 更具體地說粉末涂料，其通過混合法進(jìn)行生產(chǎn)，并具有高的磨蝕穩(wěn)定性和高的光學(xué)性質(zhì)，特 別是在廉價單層末道漆中。此外，金屬效果顏料應(yīng)該是廉價可生產(chǎn)的。該目的已經(jīng)通過具有片晶狀金屬基底的金屬效果的顏料而得以實現(xiàn)，所述金屬效 果顏料具有至少一個金屬氧化物層，金屬氧化物層表面共價鍵接有結(jié)構(gòu)式I的聚硅氧烷其中R1是具有1到30碳原子的飽和或不飽和的、直鏈或支化的烷基基團(tuán)，和/或具有 6到30碳原子的芳基基團(tuán)、烷基芳基基團(tuán)或芳基烷基基團(tuán)；R2、R3、R4和R5各自獨立地是具有1到6碳原子的飽和或不飽和、直鏈或支化的烷 基基團(tuán)，和/或具有6到12碳原子的芳基、烷基芳基基團(tuán)和/或芳基烷基基團(tuán)；χ = 1 到 200，y = 2 至Ij 30 ；A 是(CH2)n、0、S、(OCH2CH2)m 或 C6R64,其中 η = 0 或 1，m = 0 到 30，并且 R6 是 H 和
/或具有1到6碳原子的烷基；B 是(CH2) z 或(OCH2CH2) w，ζ = 0 或 30，w = 0 到 30 ；以及R7和R8彼此獨立地是0或具有1到6碳原子的飽和或不飽和的、直鏈或支化的烷 基基團(tuán)，和/或具有6到9碳原子的芳基基團(tuán)、烷基芳基基團(tuán)或芳基烷基基團(tuán)，其中X是0 或0H，并連接到顏料表面。
到顏料表面的連接可通過共價鍵方式、離子鍵形式和/或通過范德華力和/或氫 鍵來完成。根據(jù)其中一種方式，到顏料表面的連接至少部分地通過共價鍵來完成。本發(fā)明的金屬效果顏料的優(yōu)選變化形式在從屬權(quán)利要求2到9中列出。該目的進(jìn)一步通過本發(fā)明的金屬效果顏料的生產(chǎn)方法來得以實現(xiàn)，其中所述金屬 氧化物層的表面與結(jié)構(gòu)式II的聚硅氧烷進(jìn)行反應(yīng)，
權(quán)利要求
1. 一種帶有片晶狀金屬基底的金屬效果顏料，所述金屬顏料具有至少一個金屬氧化物層，其特征在于金屬氧化物層表面共價鍵接有結(jié)構(gòu)式I的聚硅氧烷
2.權(quán)利要求1的金屬效果顏料， 其特征在于片晶狀基底被金屬氧化物涂層基本上包裹，其包裹用的金屬氧化物涂層優(yōu)選包括硅、 鈦、鋯、鐵、鋁、鈰、鉻的氧化物和/或氧化物水合物和/或它們的混合物或由硅、鈦、鋯、鐵、 鋁、鈰、鉻的氧化物和/或氧化物水合物和/或它們的混合物組成。
3.權(quán)利要求1或2的金屬效果顏料， 其特征在于R2、R3、R4和R5各自獨立地是飽和烷基，其選自由甲基，乙基，正丙基，異丙基，正丁基，仲 丁基或叔丁基所組成的組，和/或是芳基，優(yōu)選苯基。
4.權(quán)利要求3中任一項的金屬效果顏料， 其特征在于R2，R3，R4和R5是甲基。
5.前述權(quán)利要求中任一項的金屬效果顏料， 其特征在于R1是甲基、乙基、仲丁基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、環(huán) 戊基、正己基、環(huán)己基、正辛基、2-乙基己基、苯基、甲基苯基或乙基苯基。
6.前述權(quán)利要求中任一項的金屬效果顏料， 其特征在于y = 2 到 6，A 是(CH2)n,其中 η = 0，B 為(OCH2CH2)w，其中 w = 0 到 6。
7.前述權(quán)利要求中任一項的金屬效果顏料， 其特征在于金屬效果顏料的金屬氧化物含量為0. 1重量％到50重量％，基于金屬效果顏料總重量。
8.前述權(quán)利要求中任一項的金屬效果顏料， 其特征在于金屬效果顏料的結(jié)構(gòu)式(I)的聚硅氧烷的含量為從0. 1重量％到10重量％，基于金屬 效果顏料總重量。
9.前述權(quán)利要求中任一項的金屬效果顏料， 其特征在于金屬效果顏料是粒料形式，粒料包括至少一種粘結(jié)劑和任選的添加劑或蠟。
10.制備前述權(quán)利要求中任一項所述的金屬效果顏料的方法， 其特征在于將所述金屬氧化物層的表面與結(jié)構(gòu)式(II)的聚硅氧烷進(jìn)行反應(yīng)，
11.權(quán)利要求10的方法， 其特征在于可水解基團(tuán)是鹵素，OR9和/或0(c = 0)R9，其中R9是具有1到6個碳原子的飽和的、 直鏈或支化的烷基基團(tuán)，烷基基團(tuán)可包含0。
12.權(quán)利要求1到9中任一項的金屬效果顏料在涂料、印刷油墨、化妝品配制料或者塑 料中的應(yīng)用。
13.權(quán)利要求1到9中任一項的金屬效果顏料在粉末涂料中的應(yīng)用。
14.將權(quán)利要求1到9中任一項中的金屬效果顏料用在粉末涂料生產(chǎn)中的應(yīng)用，其通過 混合法，優(yōu)選通過將金屬效果顏料和粉末涂料粘結(jié)劑的混合物進(jìn)行擠出，并接著將得到的 擠出物進(jìn)行研磨而進(jìn)行。
15.包含至少一種粘結(jié)劑和至少一種權(quán)利要求1到9中任一項的金屬效果顏料的粉末 涂料。
16.一種生產(chǎn)粉末涂料的方法， 其包括如下步驟(a)將權(quán)利要求1到9中任一項的金屬效果顏料與粘結(jié)劑和任選的粉末涂料其他組分 一起進(jìn)行混合，優(yōu)選擠出，(b)任選地，將步驟(a)的擠出物進(jìn)行研磨。
17.權(quán)利要求15所述的粉末涂料在涂覆基底上的應(yīng)用，所述基底包括金屬，金屬箔，塑 料，玻璃，玻璃纖維，復(fù)合材料，陶瓷，木材，混凝土，紡織材料，木質(zhì)材料。
18.一種涂覆的基底 其特征在于用權(quán)利要求1到9中任一項所述的金屬效果顏料或者用含有權(quán)利要求1到9中任一項 所述的金屬效果顏料的粉末涂料來涂覆所述基底。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有片晶狀金屬基底的金屬效果顏料，所述金屬顏料具有至少一個金屬氧化物層，其中金屬氧化物層表面共價鍵接有結(jié)構(gòu)式I的聚硅氧烷其中R1是具有1到30碳原子的飽和或不飽和的、直鏈或支化的烷基基團(tuán)，和/或具有6到30碳原子的芳基基團(tuán)、烷基芳基基團(tuán)或芳基烷基基團(tuán)；R2、R3、R4和R5各自獨立地是具有1到6碳原子的飽和或不飽和、直鏈或支化的烷基基團(tuán)，和/或具有6到12碳原子的芳基、烷基芳基基團(tuán)和/或芳基烷基基團(tuán)；x＝1到200，y＝2到30；A是(CH2)n、O、S、(OCH2CH2)m或C6R64，其中n＝0或1，m＝0到30，并且R6是H和/或具有1到6碳原子的烷基；B是(CH2)z或(OCH2CH2)w，z＝0或30，w＝0到30；以及R7和R8彼此獨立地是O或具有1到6碳原子的飽和或不飽和的、直鏈或支化的烷基基團(tuán)，和/或具有6到9碳原子的芳基基團(tuán)、烷基芳基基團(tuán)或芳基烷基基團(tuán)，其中X是O或OH，并連接到顏料表面。本發(fā)明進(jìn)一步涉及制備本發(fā)明的金屬效果顏料的方法，以及它們在粉末涂料中的應(yīng)用，更特別地，涉及其在由混合法生產(chǎn)的粉末涂料中的應(yīng)用，以及涉及這些粉末涂料的應(yīng)用。最后，本發(fā)明還涉及粉末涂料。
文檔編號C09C1/00GK102089390SQ200980126691
公開日2011年6月8日 申請日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者A·布巴特, H-J·克雷米茨, P·Q·源, W·格里塞爾 申請人:?？ㄌ赜邢薰? 畢克化學(xué)有限公司