專利名稱：水性涂料組合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水性涂料組合物，具體講，涉及含結構復合顏料的水性涂料組合物。
通常，當膜中顏料的比例增加時，含顏料的干涂料膜的遮蓋力增加。然而，在大多數(shù)涂料體系中，有效顏料如二氧化鈦的顆粒的集聚降低遮蓋效率，因而，所得的遮蓋作用與含顏料量不是線性關系。另外，當涂料膜中顏料的體積濃度高時，由于沒有足夠的聚合物粘合劑存在來填充顏料顆粒之間的間隙，因而膜的連續(xù)性降低。必然地，損害了其性能如耐污染性和耐擦洗性。
目前，已公開了一些制備結構復合顏料原料的方法，在該結構復合顏料原料中，粒狀顏料與“隔離”顆粒結合在一起，結合方式為該顏料非常均勻地分布在含這些復合原料的體系中。與顏料顆粒尺寸相比的“隔離”顆粒的相對尺寸是這些結構復合顏料原料的重要參數(shù)。使用Monte Carlo方法的數(shù)學模型，預測與各種尺寸的“隔離”顆粒結合的顏料顆粒的空間分布，已經預測到用于常規(guī)無機顏料(如二氧化鈦顏料)的“隔離”顆粒的最佳尺寸為0.05-0.10微米范圍內。
通常，很多的涂料體系中支持該理論。但是，現(xiàn)在已經發(fā)現(xiàn)，在具有相對高顏料體積濃度的較大尺寸聚合物原料顆粒體系中產生較高渾濁度的涂料。
本發(fā)明目的是提供一種新的涂料組合物，在該涂料組合物中，顏料的使用效率和在該干涂料膜中顆粒狀態(tài)原料含量是高的，但是，盡管如此，該涂料膜仍保持所希望的性能。
依據(jù)本發(fā)明，水性涂料組合物含有成膜的第一有機聚合物的水性乳化液和復合顏料，該復合顏料含有無機顏料顆粒和第二有機聚合物顆粒的結構復合物，所述第二有機聚合物是非成膜聚合物，其中所述水性涂料組合物具有大于55％的顆粒體積濃度。
術語“顏料體積濃度”是廣泛用于涂料和油漆工業(yè)，作為由顏料顆粒組成的干涂料膜比例的體積計量單位，該術語經常用作不僅僅由成膜聚合物生成的膜中所有組份的比例的計量單位。必然地，當計算顏料體積濃度時，也包括了通常認為非理想顏料的組分，如體質顏料和非顏料剛性聚合物珠。在本發(fā)明中，更準確的術語“顆粒體積濃度”用于表示所計量的體積是全部顆粒狀固體的總體積，包括顏料、有機聚合物顆粒和其他無機顆粒如填料顆粒。相應地，術語“顏料體積濃度”用于指顏料顆粒的體積。
本發(fā)明的涂料組合物含有成膜的第一有機聚合物的水性乳化液。術語“成膜聚合物”通常在涂料和油漆工業(yè)中用于說明這樣的聚合物，即當在涂料組合物中用作粘合劑時，在用于干燥涂覆的涂料膜的條件下能夠聚結并形成附著膜。正常地，該涂料膜在室溫即可干燥而不需要助于成膜的附加加熱。然而，需要加熱以促進聚結并成膜的聚合物也適用于本發(fā)明的組合物中。通常，成膜的第一有機聚合物具有小于25℃的最小成膜溫度(MFFT)，用ASTM D2354測量，優(yōu)選地，MFFT為0-20℃之間。
通常，用于水性乳化液涂料中的任何成膜有機聚合物乳化液都適用于本發(fā)明的涂料組合物。優(yōu)選的乳化液包括丙烯酸聚合物、聚乙酸乙烯酯和共聚物，如苯乙烯/丁二烯、乙酸/丙烯酸乙烯酯、苯乙烯/丙烯酸、乙酸/叔碳酸(versatate)乙烯酯，以及氯化的共聚物。
本發(fā)明的涂料組合物含有結構復合顏料。該復合顏料由無機顏料顆粒和有機聚合物顆粒組成，該有機聚合物顆粒與結構有關，并有助于使顏料顆粒在干涂料膜中產生最佳的分散。已經相信起“隔離”作用的該聚合物顆粒在涂料膜干燥過程中減少顏料顆粒的共同絮凝。目前，已經公開了一些這種結構復合物，而這些復合物被用于本發(fā)明組合物中。例如PCT專利申請WO90/01516說明了含有粘附在或包埋在熱塑性微球體表面的無機遮光劑的復合物顆粒，PCT專利申請WO91/01798說明了通過在霧化條件下將組合顆粒聚集在一起而制備的有機粉末，歐洲專利申請EP0549 163說明了聚合物改性的二氧化鈦，其中聚合物顆粒與部份吸附于二氧化鈦上的水溶性的聚合化合物化學鍵合，PCT專利申請WO93/11183說明了通過調整組分顆粒的動電勢制備混合分散體的方法，以及PCT申請WO93/12183說明了復合物顆粒，其中該聚合物顆粒組分通過特殊乳化聚合方法制備。然而，優(yōu)選地采用UK專利申請GB2267503中所述方法制備結構復合物，本文將該文獻的內容結合進來。參考GB2267503，用于本發(fā)明的結構復合物通過具有表面電荷的無機顏料顆粒的分散體與具有相反表面電荷的有機聚合物顆粒間的相互反應制備，該復合物的顆粒組分由于顆粒上的相反表面電荷而保持為締合態(tài)。典型地，使在PH值(如PH是4)下的顆粒具有正表面電荷無機顏料的分散體與PH值相同的聚合物顆粒的分散體相混合，該聚合物顆粒具有負表面電荷。當復合物在該PH值(例如是4)下形成時，通常隨后將復合物顆粒的分散體的PH調整到與正常用于配制水性乳化液涂料的PH值近似。當進行調整時，通常將分散體的PH調整到7-9范圍內的值。
作為該結構復合物一種組分的無機顆粒是用作顏料的無機化合物顆粒。所用的無機顏料包括二氧化鈦顏料、氧化鋅顏料、三氧化二銻顏料、鋇顏料、鈣顏料、鋯顏料、鉻顏料、鐵顏料、鎂顏料、鉛顏料、鋅顏料和鋅鋇白。優(yōu)選的，該無機顏料是二氧化鈦顏料，最優(yōu)選的是金紅石型二氧化鈦。
該無機顏料顆?？梢允俏赐扛驳模部删哂型繉?，如顏料技術領域中常規(guī)的那樣。例如，商業(yè)上購得的二氧化鈦顆粒通常具有化合物如無機氧化物、磷酸鹽或硅酸鹽的涂層。例如，用鋁、硅、鋯或鈦的氧化物涂覆的二氧化鈦適用于形成本發(fā)明涂料組合物所用的結構復合物。
該無機顏料的顆粒尺寸是能夠使結構復合物的顏料性能優(yōu)化的尺寸，對于二氧化鈦，通常認為對顏料性能最有影響的參數(shù)是晶體尺寸，該尺寸優(yōu)選在0.05-0.50微米范圍內。對于銳鈦型二氧化鈦，最優(yōu)選的平均晶體尺寸為0.10-0.35微米范圍內，對于金紅石型二氧化鈦，最優(yōu)選的平均晶體尺寸為0.20-0.30微米范圍內。
作為該結構復合物一組分的第二有機聚合物顆粒是由被定義為“非成膜”的有機聚合物形成。這一術語被認為與設計本發(fā)明涂料所應用的技術有關。本發(fā)明的很多涂料被設計為于室溫干燥而不需有意加熱，但是，本發(fā)明的范圍內也包括被設計為通過加熱干燥的涂料組合物。用在結構復合物中的聚合物顆粒在涂料的設計干燥條件下不聚結的形成膜。對于被設計為于室溫干燥的涂料，該第二有機聚合物顆粒優(yōu)選具有大于30℃的玻璃轉化溫度。最優(yōu)選地，玻璃轉化溫度大于50℃。
第二有機聚合物顆?？捎删酆衔锏膶嵭念w粒組成，但含有氣泡的或空心的顆粒也是適用的。當使用含氣泡或空心的聚合物顆粒時，它們通常造成干涂料膜的渾濁，這是由于在顆粒中存在空氣。
大量的聚合物和共聚物可用于制備第二有機聚合物顆粒，本技術領域的技術人員根據(jù)合適的玻璃轉化溫度很容易地能選擇適宜的聚合物。當縮聚物是，如聚酯、聚酯酰胺、聚氨酯和脲-醛樹脂時，烯烴不飽和單體如苯乙烯、二乙烯基苯、丁二烯、氯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯如異丁烯酸甲酯和丙烯酸甲酯、乙烯、丙烯和四氟乙烯的聚合物和共聚物是合適的。通過在聚合物中引入交鍵，可使該聚合物顆粒的玻璃轉化溫度增大。
依據(jù)所需的涂料膜干燥后的性能，選擇第二有機聚合顆粒的顆粒尺寸。當該涂料被設計成在高顆粒體積濃度下具有優(yōu)良的耐擦洗性時，優(yōu)選使用具有相對小尺寸的第二有機聚合物顆粒。該優(yōu)選的尺寸取決于無機顏料顆粒的性質，但是，通常該第二有機聚合物顆粒具有0.02-0.30微米范圍內的平均尺寸。當二氧化鈦顏料作為無機顏料組分時，當希望具有最佳耐染污性和耐擦傷性時，優(yōu)選的第二有機聚合物顆粒的平均尺寸為0.02-0.20微米，對于最佳的耐染污性和耐擦傷性，最優(yōu)選平均尺寸為0.03-0.10微米。
然而，當在復合物顏料中使用具有某些大顆粒尺寸的第二有機聚合物顆粒時，出乎意料地發(fā)現(xiàn)可以改善本發(fā)明組合物形成的涂料膜的渾濁度。對于最佳的渾濁度，盡管優(yōu)選的第二有機聚合物顆粒尺寸某種程度上取決于無機顏料顆粒的性質和尺寸，第二有機聚合物顆粒的平均尺寸通常在0.20-0.50微米內。通常，優(yōu)選的平均顆粒尺寸為0.20-0.40微米內。當使用二氧化鈦顏料時，優(yōu)選的第二有機聚合物顆粒的平均尺寸為0.20-0.30微米。通常，當使用這些較大的第二有機聚合物顆粒時，涂料膜具有比當使用較小的第二有機聚合物顆粒時更差的耐擦洗性。
也選擇該復合物中第二有機聚合物顆粒與無機顏料顆粒之間的比例，以使所選的涂料體積的顏料效率優(yōu)化，這種比例取決于組分顆粒的相對尺寸和性質。優(yōu)選的復合物之一平均晶體尺寸為0.20-0.30微米的顏料金紅石二氧化鈦和平均尺寸為0.08-0.12微米的聚苯乙烯顆粒組成，其中聚苯乙烯與二氧化鈦的體積比為0.3∶1至2.6∶1。優(yōu)選的體積比為0.5∶1至1.5∶1。第二優(yōu)選的復合物含有類似的二氧化鈦顆粒和平均尺寸為0.04-0.08微米的聚苯乙烯顆粒，其中聚苯乙烯與二氧化鈦的體積比為0.1∶1至1.3∶1。在該第二個優(yōu)選復合物中優(yōu)選的體積比為0.3∶1至1∶1。第三個優(yōu)選的復合物使用平均顆粒尺寸為0.20-0.40微米的聚苯乙烯珠和平均晶體尺寸為0.20-0.30微米的金紅石二氧化鈦，其聚苯乙烯珠與二氧化鈦的體積比為0.4∶1至3.0∶1。優(yōu)選地，在該第三個優(yōu)選復合物中，聚苯乙烯與二氧化鈦的體積比小于1.5∶1，當聚苯乙烯與二氧化鈦的體積比大于1∶1時，可經常觀察到沒有渾濁這一優(yōu)點。
本發(fā)明的涂料組合物含至少55％的顆粒體積濃度。基于平均尺寸為0.02-0.20微米的第二有機聚合物顆粒的本發(fā)明的涂料組合物，優(yōu)選的顆粒體積濃度為60％-90％。最優(yōu)選的該實施例的顆粒體積濃度為60-80％。當涂料組合物是基于使用平均尺寸為0.20-0.50微米的聚合物顆粒的復合顏料，本發(fā)明的涂料組合物的優(yōu)選顆粒體積濃度為60％-80％。最優(yōu)選地，當使用這些較大顆粒時，顆粒體積濃度為65％-75％。
顆粒體積濃度是涂料組合物形成的干燥涂料膜中存在的顆粒(顏料、聚合物顆粒和其他顆粒原料)的體積數(shù)量。通常，本發(fā)明的涂料組合物含有除結構復合顏料之外的顆粒狀無機化合物，已知的如填料。合適的填料是那些常用于水性乳液涂料的化合物，如硅石、硅酸鹽、鋁酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽和粘土。
本發(fā)明的涂料組合物也可含有顆粒顏料如二氧化鈦、氧化鋅和其他上述作為顏料的化合物以及有機顏料，這些顆粒顏料按常規(guī)方式加入，而不需在形成結構復合顏料之前。實心的或含氣泡的聚合物顆粒也可被加入，而不需在形成結構復合顏料之前。
本發(fā)明的涂料組合物中可以存在很寬比例范圍的顆粒原料，但是，通常，無機顏料(作為復合物和其他)存在的總量是足以使顏料體積濃度(PVC)在干膜中為5％-30％，聚合物顆粒(作為復合物或其他)存在的總量是足以使聚合物顆粒(或珠)體積濃度(bvc)在干膜中為5％-20％，填料存在的總量是足以使填料體積濃度(evc)、在干燥中為15％-70％。當?shù)诙袡C聚合物顆粒的平均尺寸為0.02-0.20微米范圍內時，優(yōu)選的pvc為7％-25％，優(yōu)選的bvc為10％-20％，優(yōu)選的evc為20％-50％，當?shù)诙袡C聚合物顆粒的平均尺寸為0.20-0.40微米時，優(yōu)選的pvc為5％-25％，更優(yōu)選為10％-20％，優(yōu)選的bvc為5％-20％，更優(yōu)選為7％-15％，優(yōu)選的evc為30％-60％，更優(yōu)選為40-50％。
通常，本發(fā)明的涂料組合物也含有常規(guī)所加的其他化合物以助于配制水性乳液涂料，例如分散劑、去泡劑、潤濕劑、聚結溶劑和殺菌劑。
與常規(guī)涂料相比，用于本發(fā)明涂料中的復合顏料所固有的結構可改善無機顏料在干涂料膜中的分散。另外，聚合物顆粒的存在有助于涂料配制成高顆粒體積濃度，而不損害最終涂料膜的性能。通常，可以配制具有與已知涂料相近似耐染污性的涂料，但該涂料具有更高的顆粒體積濃度和改善了的渾濁度。含有使用較大顆粒的第二有機聚合物的復合顏料的涂料之渾濁度通常較高，但是，含有使用較小顆粒的第二有機顏料的復合顏料的涂料之耐擦洗性通常較高。
通過下面實施例來說明本發(fā)明。實施例1使用高速分散研磨機，將以商品名為TIOXIDE TR92出售的100kg二氧化鈦分散在PH4.5的59.9kg水中，并加入稀鹽酸使PH保持4.5。將平均顆粒尺寸100nm的聚苯乙烯珠分散體(49.3wt％固體)調整到PH4.5。通過將兩種分散體同時泵送經過T型接頭，將37.7kg聚苯乙烯分散體與二氧化鈦分散體混合。混合之后，攪拌該產物10分鐘，用稀氫氧化銨使PH升至8.5，然后將該產物分散體磨2分鐘。分析表明該產物是具有聚苯乙烯顆粒與顏料顆粒體積比為0.78∶1的結構復合顏料。
使用該復合顏料可以制備很多顆粒體積濃度為60-85％的無光涂料。為了與這些試驗涂料相比較，用常規(guī)填料制備了一系列對比涂料。每個本發(fā)明涂料都與常規(guī)涂料相比較，目的是比較耐染污性，該溶液涂料以與本發(fā)明涂料具有相同的二氧化鈦、相同的固體體積百分數(shù)進行配制。該六種涂料中的每一種，使用Morest Chart測量對比率，該Chart上已用No.6 K-棒(K-bar)涂布涂料膜，用Gilsonite(瀝青)評定染污程度，用1-10的數(shù)值來表示，10表示最高程度的染污。涂料的配方詳列于下面表1。
與對比涂料相比，全部的試驗涂料含有相同的二氧化鈦濃度，但其顆粒體積濃度高于對比涂料。然而，每個試驗涂料的對比率明顯高于對比涂料，試驗涂料的耐染污性低于對比涂料的耐染污性。
表1重量份數(shù)對比1 試驗A對比2試驗B對比3試驗C水 41.77 32.4242.7333.6743.6434.83羥乙基纖維素(Cellosize QP4400)0.53 0.46 0.39 0.32 0.25 0.18氨(0.88) 0.11 0.09 0.08 0.06 0.05 0.04多羧酸鈉鹽(Dispex N40)0.26 0.23 0.19 0.16 0.12 0.09非離子表面活性劑(Triton CF10) 0.02 0.02 0.02 0.01 0.01 0.01聚結溶劑(Texanol) 0.96 0.84 0.70 0.58 0.46 0.33去泡劑(Foamaster E75C)0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02生物殺傷劑(Nuosept 95)0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02填料(snowcal 60) 12.57 11.1914.9613.6717.2316.03填料(Polestar 200P) 12.57 11.1914.9613.6717.2316.03二氧化鈦(Tioxide TR92) 13.07 - 12.73 - 12.40 -復合物原料(珠/TR92分散體) - 27.70 - 26.95 - 26.24乙酸乙烯酯/Veova 10乳液(Vinamul 6955)18.00 15.7213.1510.82 8.54 6.17顆粒體積濃度60.0％ 65.9％ 70.0％ 75.9％ 80.0％ 85.9％TiO2顏料體積濃度 15.0％ 15.0％ 15.0％ 15.0％ 15.0％ 15.0％填料體積濃度45.0％ 39.2％ 55.0％ 49.2％ 65.0％ 59.2％聚合物珠體積濃度 -11.7％ - 11.7％ - 11.7％固體％(體積)30.0％ 30.0％ 30.0％ 30.0％ 30.0％ 30.0％試驗結果對比1試驗A對比2試驗B對比3 試驗C對比率 87.1 89.4 91.1 92.394.195.3染污程度1.5 1 5.5 4 7 6實施例2使用高速分散研磨機，將以商品名為TIOXIDE TR92出售的100kg二氧化鈦分散在PH4.5的59.9kg水中，并加入稀鹽酸使PH保持4.5。將平均顆粒尺寸100nm的聚苯乙烯珠分散體(49.3wt％固體)調整到PH4.5。通過將兩種分散體同時泵送經過T型接頭，將37.7kg聚苯乙烯分散體與二氧化鈦分散體混合?；旌现?，攪拌該產物10分鐘，用稀氫氧化銨使PH升至8.5，然后將該產物分散體磨2分鐘。分析表明該產物是具有聚苯乙烯顆粒與顏料顆粒體積比為0.78∶1的結構復合顏料。
使用該復合顏料制備無光涂料，僅使用二氧化鈦顏料或者二氧化鈦顏料加聚苯乙烯珠而不是形成結構復合顏料制備對比涂料。將本發(fā)明的涂料與這些對比涂料相比較，目的是比較耐染污性，這些對比涂料的配方具有與本發(fā)明的涂料相同的二氧化鈦含量和相同的固體百分比。對于這些涂料的每一種，用繞線涂膜棒以恒定散布速度(20m2/L)在聚酯(Melinex)膜上涂膜，測量其對比率(CR)和在黑色上的反射率(RB)，在用Pacific ScientificColorgard Colorimeter測定CR和RB值之前使該膜干燥。用Gilsonite評定染污程度，用1-10的數(shù)值來表示，10表示較高程度的染污，使用Research Equipment Ltd生產的擦洗機用10％洗滌劑擦洗，來測定耐擦洗性，耐擦洗性也類似地用1-10的數(shù)值表示，10表示最低的耐擦洗性。涂料的配方詳列在表2中。
表2重量份數(shù)對比4A 試驗D 時比4B水42.7333.9942.72羥乙基纖維素(Cellosize QP4400) 0.39 0.28 0.26氨(0.88) 0.08 0.06 0.05多羧酸鈉鹽(Dispex N40) 0.19 0.14 0.13非離子表面活性劑(Triton CF10) 0.02 0.01 0.01聚結溶劑(Texanol) 0.70 0.51 0.48去泡劑(Foamaster E75C) 0.05 0.04 0.04生物殺傷劑(Acticide BX)0.05 0.04 0.04填料(Snowcal 60) 14.9614.3314.60填料(Polestar 200P) 14.9614.3314.60二氧化鈦(Tioxide TR92)12.73 - 12.73復合物原料(珠/TR92分散體) - 26.76 -聚苯乙烯珠(49.3％固體) - - 5.35乙酸乙烯酯/Veova 10乳液 13.15 9.52 8.98(Vinamul 6955)顆粒體積濃度 70.0％ 78.2％79.4％TiO2顏料體積濃度15.0％ 15.0％15.0％填料體積濃度 55.0％51.5％ 52.7％聚合物珠體積濃度- 11.7％ 11.7％固體％(體積) 30.0％30.0％ 30.0％試驗結果對比4A試驗D對比4B于20m2/l的對比率 92.6 94.3 92.8于20m2/l的在黑色上的反射率82.8 85.2 83.0染污程度評定6 5.5 4.5耐擦洗性評定5 56實施例3將5169以商品名為TIOXIDE TR92出售的二氧化鈦顏料分散在pH4.5的5089水中，用稀鹽酸調整pH。將含48％(重量)聚苯乙烯珠的分散體的pH調整到4.5，通過將兩種分散體同時倒入燒杯中，將200克這種分散體與二氧化鈦分散體混合，并緩慢地攪拌該混合物，該聚苯乙烯珠的平均顆粒尺寸為0.24微米并以商品名Dow DPP711E出售。當混合完全時，用鋸齒式葉輪攪拌器以低速操作將該產物再攪拌5分鐘。然后用稀氫氧化銨將該復合物產物分散體的PH調整到8.5，當加入氫氧化銨的同時用刮勺攪拌該分散體，用低速攪拌器將該產物最后混合以保證其均勻。該產物(復合物A)的分析表明聚苯乙烯顆粒(珠)與顏料的體積比為0.65∶1。
為了比較，用類似的步驟制備第二種復合顏料(復合物B)，但是，使用含49％(重量)平均顆粒尺寸為0.06微米的聚苯乙烯珠。該產物的珠與顏料的體積比為0.69∶1。
該復合顏料用于制備具有高顆粒體積濃度的無光涂料。制備具有相同固體體積百分數(shù)和相同二氧化鈦含量的對比涂料，目的是使對比涂料具有與含復合顏料的涂料相同的耐染污性。這些涂料的配方列于表3。
對于這些涂料的每一種，用繞線涂膜棒以在聚酯(Melinex)膜上涂膜，測量其對比率(CR)和在黑色上的反射率(RB)，在用Pacific Scientific Colorgard Colorimeter測定CR和RB值三前使該膜干燥。用Gilsonite評定染污程度，用1-10的數(shù)值表示，10表示最高程度的染污。結果列于表4。
表4
表3重量份數(shù)對比5試驗E對比6試驗F水 41.7126.0040.6624.33羥乙基纖維素(cellosize QP4400) 0.38 0.31 0.50 0.44氨(0.88) 0.17 0.14 0.23 0.21多羧酸鈉鹽(Dispex N40) 0.22 0.18 0.30 0.26非離子表面活性劑(Triton CF10)0.02 0.02 0.02 0.02聚結溶劑(Texanol)0.83 0.68 1.09 0.97去泡劑(Foamaster E75C) 0.06 0.05 0.08 0.07生物殺傷劑(Acticide Bx) 0.06 0.05 0.08 0.07填料(Snowcal 60)12.8711.8010.41 8.99填料(Polestar 200P) 12.8711.8010.41 8.99二氧化鈦(Tioxide TR92) 15.39 - 15.81 -復合物分散劑(珠/二氧化鈦) - 36.36 - 37.50乙酸乙烯酯/Veova 10乳液 15.4312.6120.4018.15(Vinamul 6955)顆粒體積濃度 65.0％72.0％ 55.0％ 60.9％TiO2顏料體積濃度 18.0％18.0％ 18.0％ 18.0％填料體積濃度 47.0％42.3％ 37.0％ 31.2％聚合物珠體積濃度 - 11.7％ - 11.7％固體％(體積) 30.0％30.0％ 30.0％ 30.0％實施例4以實施例3的復合顏料相類似制備復合顏料(復合物C)，但使用301克二氧化太鈦(TIOXIDE TR92)于291克水中的分散體，該分散體與250克0.24微米聚苯乙烯顆粒(Dow DPP711E)的分散體混合。分析表明珠與顏料的比值(體積)為1.48∶1。
以類似方法制備另一個復合顏料(復合物D)，但使用241克二氧化鈦(TIOXIDE TR92)于81克水中的分散體，該分散體與400克0.24微米聚苯乙烯顆粒(Dow DPP 711E)的分散體混合。分析表明珠與顏料的比值(體積)為2.90∶1。
這些復合顏料用于制備具有表5所列配方的無光涂料，復合物C用于制備試驗涂料G，復合物D用于制備試驗涂料H。如在實施例3中，這些涂料被制備的目的是比較在相同顏料體積濃度和固體體積濃度下的耐染污性。
表5重量份數(shù)對比7試驗G 試驗H水553.0357.8 283.5羥乙基纖維素(Cellosize QP4400) 5.05.0 5.0氨(0.88)2.32.3 2.3多羧酸鈉鹽(Dispex N40) 3.03.0 3.0非離子表面活性劑(Triton CF10) 0.20.2 0.2聚結溶劑(Texanol) 11.03 11.0 11.0去泡劑(Foamaster E75C) 0.80.8 0.8生物殺傷劑(Acticide Bx) 0.80.8 0.8填料(Snowcal 60) 170.6 121.0 12.3填料(Polestar 200P) 170.6 121.0 12.3二氧化鈦(Tioxide TR92)204.0 --復合物分散劑(珠/二氧化鈦)- 697.5 920.0乙酸乙烯酯/Veova 10乳液(Vinamul 204.6 204.6 204.66955)顆粒體積濃度 65.0％ 71.7％ 72.8％TiO2顏料體積濃度18.0％ 18.0％ 18.0％填體積濃度 47.0％ 27.0％2.6％聚合物珠體積濃度 - 26.7％ 52.2％固體％(體積) 30.0％ 30.0％ 30.0％
如實施例3中所述，測量這些涂料的性能，并與實施例3中所述含復合物B的設計為“試驗E”的涂料相比較。結果列于表6。
表6
實施例5用實施例3所述方法，由49％(重量)的平均顆粒尺寸為0.45微米的聚苯乙烯珠(以商品名為DOW DPP722E出售)的分散體制備復合顏料。
復合物E由396克二氧化鈦(TIOXIDE TR92)于237克水中的分散體制備，該分散體與150克聚苯乙烯分散體混合。得到該珠與顏料的體積比為0.70∶1。
復合物F由308克二氧化鈦(TIOXIDE TR92)于160克水中的分散體制備，該分散體與250克聚苯乙烯分散體混合。得到該珠與顏料的體積比為1.46∶1。
復合物G由0.06微米珠以實施例3的組合物B相似方法制備，但組合物G的珠與顏料的體積比為0.7 3∶1。
這些復合顏料用于制備表7所示的無光涂料。復合物E用于制備試驗I，復合物F用于制備試驗J，復合物G用于制備試驗K。如實施例3，這些涂料被制備的目的是比較在相同顏料體積濃度和固體體積濃度下的耐染污性。
如實施例3中所述，測量這些涂料的性能，結果列于表8
表7重量份數(shù)對比8 試驗I 試驗J 實驗K水 553.0548.5 498.2 561.8羥乙基纖維素(Cellosize QP4400)50 50 50 50氨(0.88) 2.3 2.3 2.32.3多羧酸鈉鹽(Dispex N40) 3.0 3.0 3.03.0非離子表面活性劑(Triton CF0) 0.2 0.2 0.20.2聚結溶劑(Texanol) 11.0 11.011.0 11.0去泡劑(Foamaster E75C) 0.8 0.8 0.80.8生物殺傷劑(Acticide Bx) 0.8 0.8 0.80.8填料(Snowcal 60) 170.6199.3 134.9 196.8填料(Polestar 200P)170.6199.3 134.9 196.8二氧化鈦(Tioxide TR92) 204.0 - - -復合物分散劑(珠/二氯化鈦)- 510.8 613.5 499.1乙酸乙烯酯/veova 10乳液(Vinamul204.6204.6 204.6 204.66955)顆粒體積濃度 65.0％73.0％ 73.0％ 73.0％TiO2顏料體積濃度 18.0％18.0％ 18.0％ 18.0％填料體積濃度 47.0％42.4％ 28.7％ 41.8％聚合物珠體積濃度- 12.6％ 26.3％ 13.2％固體％(體積) 30.0％30.0％ 30.0％ 30.0％
權利要求
1.一種水性涂料組合物，該水性涂料組合物含有成膜的第一有機聚合物的水性乳化液和復合顏料，其特征在于該復合顏料是無機顏料顆粒和第二有機聚合物顆粒的結構復合物，所述第二有機聚合物是非成膜聚合物，所述水性涂料組合物具有大于55％的顆粒體積濃度。
2.根據(jù)權利要求1的水性涂料組合物，其特征在于該成膜第一有機聚合物具有小于25℃的最小成膜溫度，以2ASTM D2354測量。
3.根據(jù)權利要求2或3的水性涂料組合物，其特征在于該結構復合物通過具有表面電荷的無機顏料顆粒的分散體與具有相反表面電荷的有機聚合物顆粒間的相互反應形成結構復合物分散體而制得的，其中該顆粒組分由于顆粒上的相反表面電荷而保持為締合態(tài)。
4.根據(jù)權利要求3的水性涂料組合物，其特征在于在該結構復合物形成后將該結構復合物分散體的PH調整到7-9范圍內的值。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項的水性涂料組合物，其特征在于該無機顏料顆粒是金紅石型二氧化鈦顆粒。
6.根據(jù)前述權利要求中任一項的水性涂料組合物，其特征在于該無機顏料顆粒是具有無機氧化物磷酸鹽或硅酸鹽涂層的二氧化鈦顆粒。
7.權利要求1-4中任一項的水性涂料組合物，其特征在于該無機顏料顆粒是具有平均晶體尺寸為0.10-0.35微米范圍的銳鈦型二氧化鈦顆粒。
8.根據(jù)前述權利要求中任一項的水性涂料組合物，其特征在于該無機顏料顆粒是具有平均晶體尺寸為0.20-0.30微米范圍的金紅石型二氧化鈦顆粒。
9.根據(jù)前述權利要求中任一項的水性涂料組合物，其特征在于該第二有機聚合物具有大于30℃的玻璃轉化溫度。
10.根據(jù)前述權利要求中任一項的水性涂料組合物，其特征在于該第二有機聚合物顆粒是含氣泡的或空心的。
11.根據(jù)前述權利要求中任一項的水性涂料組合物，其特征在于該第二有機聚合物顆粒具有平均顆粒尺寸為0.02-0.30微米。
12.根據(jù)前述權利要求中任一項的水性涂料組合物，其特征在于該無機顏料顆粒是二氧化鈦顆粒，且該第二有機聚合物顆粒具有平均尺寸為0.02-0.20微米。
13.根據(jù)權利要求1-10中任一項的水性涂料組合物，其特征在于該第二有機聚合物顆粒具有平均尺寸為0.20-0.50微米。
14.根據(jù)權利要求8的水性涂料組合物，其特征在于該第二有機聚合物顆粒是平均尺寸為0.08-0.12微米的聚苯乙烯顆粒，且在該復合顏料中聚苯乙烯與二氧化鈦的體積比為0.3∶1至2.6∶1。
15.根據(jù)權利要求8的水性涂料組合物，其特征在于該第二有機聚合物顆粒是平均尺寸為0.04-0.08微米的聚苯乙烯顆粒，且在該復合顏料中聚苯乙烯與二氧化鈦的體積比為0.1∶1至1.3∶1。
16.根據(jù)權利要求8的水性涂料組合物，其特征在于該第二有機聚合物顆粒是平均顆粒尺寸為0.20-0.40微米的聚苯乙烯顆粒，且在該復合顏料中聚苯乙烯與二氧化鈦的體積比為0.4∶1至3.0∶1。
17.根據(jù)權利要求1的水性涂料組合物，其特征在于該第二有機聚合物顆粒具有平均尺寸為0.02-0.20微米，且該涂料具有60％-90％的顆粒體積濃度。
18.根據(jù)權利要求1的水性涂料組合物，其特征在于該第二有機聚合物顆粒具有平均尺寸為0.20-0.50微米，且該涂料具有60％-80％的顆粒體積濃度。
19.根據(jù)前述權利要求中任一項的水性涂料組合物，其特征在于該涂料含有硅石、硅酸鹽、鋁酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽或粘土。
20.根據(jù)前述權利要求中任一項的水性涂料組合物，其特征在于該涂料具有5％-30％的顏料體積濃度、5％-20％的珠體積濃度和15％-70％的填料體積濃度。
21.根據(jù)權利要求1的水性涂料組合物，其特征在于該第二有機聚合物顆粒具有0.02-0.20微米的平均顆粒尺寸，且該涂料具有7％-25％的顏料體積濃度，10％-20％珠體積濃度和20％-50％的填料體積濃度。
22.根據(jù)權利要求1的水性涂料組合物，其特征在于該第二有機聚合物顆粒具有0.20-0.40微米的平均顆粒尺寸，且該涂料具有5％-25％的顏料體積濃度、7％-15％珠體積濃度和30％-60％的填料體積濃度。
全文摘要
一種水性涂料組合物，含有成膜第一有機聚合物和結構復合顏料，具有大于55％的顆粒體積濃度。該結構復合顏料是由無機顏料顆粒和非成膜聚合物的第二有機聚合物顆粒形成。本發(fā)明的涂料組合物與常規(guī)涂料相比具有改善的渾濁度，與已知的具有類似顆粒體積濃度的涂料相比，通常更不易被染污。
文檔編號C09D201/00GK1127278SQ9511715
公開日1996年7月24日 申請日期1995年9月7日 優(yōu)先權日1994年9月8日
發(fā)明者M·J·特倫德爾, K·德盧利, D·J·盧瑟福, J·C·W·霍奇, K·羅布森 申請人:泰奧塞集團服務有限公司