專利名稱：拌入顏料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微粒狀的拌入顏料組合物，它包含85-99.5重量份數(shù)的顏料和0.5-15重量份數(shù)的包含乙烯基吡咯烷酮聚合物或共聚物的添加劑，前提是，該共聚物不是烯屬不飽和磺酸和N-乙烯基吡咯烷酮的共聚物。
有機(jī)拌入顏料是已知的且例如在美國(guó)專利№5554217中已有描述。這些已知的拌入顏料和拌入顏料組合物在應(yīng)用于涂料和油墨體系，特別是溶劑基體系時(shí)，具有優(yōu)異的拌入性能。它們所具有的主要優(yōu)點(diǎn)在于通過將顏料粉末簡(jiǎn)單攪拌到涂料體系中，就能把它們加入油墨或涂料體系，而無需經(jīng)過在球磨機(jī)中既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力的分散步驟。
使用某些也稱為母料的顏料制劑作為拌入顏料也是已知的，其顏料濃度為基于制劑的30-60重量％。這些拌入制劑在某些應(yīng)用中具有優(yōu)異的性能。然而，它們確實(shí)所具有的缺點(diǎn)是采用了昂貴的制備步驟，而且由于載體添加劑的含量高，它們有時(shí)在一些應(yīng)用介質(zhì)中表現(xiàn)出不相容性。
許多專利描述了例如，通過加入顏料衍生物如顏料磺酸、磺酰胺或其它顏料衍生物而用于顏料表面改性以提高某些顏料性能如色度或流變性能的步驟。然而，為了將顏料加入涂料載體中，這些處理過的顏料需要在球磨機(jī)中分散許多時(shí)間。
美國(guó)專利№3806464披露了用丙烯酸系共聚物對(duì)顏料進(jìn)行包封，而日本公開專利申請(qǐng)SH057-49664A描述了一種用于制備包含可被堿性物質(zhì)溶解在水中的熱塑性樹脂的顏料組合物的步驟。盡管這些顏料包含極性聚合物，但是它們不同于有創(chuàng)造性的本顏料組合物，這是因?yàn)?，它們包含不同種類的添加劑。還有，它們?cè)谀承?yīng)用介質(zhì)中表現(xiàn)出不相容性。因此，它們作為顏料組合物的應(yīng)用是不普遍的。其它專利，如美國(guó)專利5274010和5401780描述了一種用于聚烯烴無卷曲著色的步驟，它是通過用聚乙烯醇或其它極性聚合物如丙烯酸系聚合物、纖維素衍生物、馬來酸酐-苯乙烯共聚物和聚乙烯基吡咯烷酮，單獨(dú)地或與硅烷和乙酰丙酮鋯薄膜結(jié)合包覆顏料表面而完成的。顏料的包覆是通過(A)預(yù)制的可溶聚合物在顏料上的吸附或(B)在顏料存在下通過相應(yīng)單體的聚合而實(shí)現(xiàn)的。在每一情況下，所得的包覆顏料都是通過從水懸浮液中過濾而分離出來的。這種懸浮液難于過濾，而且其中非常細(xì)小的顏料顆粒易于滲透。因此，通常加入過濾助劑以提高過濾速率。然而，這些過濾助劑在顏料組合物中的存在，能夠?qū)е滤冒差伭显趹?yīng)用于非聚烯烴基質(zhì)時(shí)的不相容性。此外，這些顏料懸浮液包含大量的溶解在水介質(zhì)中并因此在過濾后存在于濾液中的未被吸附的聚合物。這樣，為了回收或分解可溶聚合物并將濾液顏色降至環(huán)境認(rèn)可的水準(zhǔn)，這種高度著色的濾液需要進(jìn)行特殊處理。
美國(guó)專利№5145524披露了通過用聚乙烯基烷基醚處理而對(duì)顏料表面所進(jìn)行的改性，所得顏料在汽車拋光體系中的性能得到提高。這種表面處理同時(shí)提高了顏料在水體系中的流動(dòng)性能，這樣，具有較高固體含量的顏料水分散體可直接應(yīng)用于水生涂料體系中。這種顏料分散體具有起泡和沉降的缺點(diǎn)。此外，它們需要加入防污劑。還有，在多數(shù)情況下，為得到最佳分散體，它們需要在球磨機(jī)中進(jìn)行分散。
美國(guó)專利№3904562描述了一種通過沉淀法，給細(xì)分有機(jī)顏料顆粒包封上一聚合物外層的步驟。由于使用了大量的無機(jī)鹽以促進(jìn)聚合物從水介質(zhì)中的沉淀，該步驟費(fèi)用大且對(duì)環(huán)境有害。此外，按照該專利的教導(dǎo)，被包封的顆粒需要有較高分子量的聚乙烯基吡咯烷酮和大量以顏料為基質(zhì)的聚合物以保證完全包封，這樣當(dāng)其用于各種不同基質(zhì)時(shí)，就對(duì)顏料的相容性產(chǎn)生不利影響。
日本公開專利申請(qǐng)SH058-208351A描述了一種包含顏料，和烯屬不飽和磺酸與N-乙烯基吡咯烷酮化合物的水溶性共聚物的顏料組合物。所述顏料組合物可通過簡(jiǎn)單的機(jī)械攪拌而無需分散步驟就能夠加入到水載體中。然而，由于磺酸聚合物的存在，這些顏料組合物可能不適合于許多應(yīng)用場(chǎng)合，例如在汽車涂料體系中的應(yīng)用，這是因?yàn)?，大家早已知道，?qiáng)極性的聚磺酸對(duì)涂料體系的固化具有不利影響。此外，聚磺酸的存在可提高吸水性，而這進(jìn)一步損害了著色涂層體系的耐氣候性。
由于環(huán)境關(guān)系和新的環(huán)境規(guī)章的緣故，涂料工業(yè)正在從溶劑生涂料體系向水生涂料體系徹底過渡。新發(fā)展的改進(jìn)的含水聚合物粘結(jié)劑體系正在幫助加速這種轉(zhuǎn)變，但是它們也迫使顏料生產(chǎn)者不斷對(duì)其顏料進(jìn)行改性，以滿足用戶對(duì)顏料性能的最新要求。
本發(fā)明涉及微粒狀的新的拌入顏料組合物，它包含85-99.5重量份數(shù)的顏料和0.5-15重量份數(shù)的包含乙烯基吡咯烷酮聚合物或共聚物的添加劑。這些新的微粒狀拌入顏料組合物，可通過對(duì)包含顏料和添加劑的高固體含量的顏料水分散體進(jìn)行噴霧干燥而得到的。它們?cè)趹?yīng)用于水性油墨和涂料體系時(shí)表現(xiàn)出提高的顏料性能，特別是用于工業(yè)涂料、商業(yè)銷售和汽車工業(yè)的那些顏料組合物。
意想不到的是，我們發(fā)現(xiàn)這種拌入顏料組合物可容易地作為拌入顏料加入水性油墨和涂料體系中，而不必在球磨機(jī)中進(jìn)行分散步驟。與常規(guī)干燥的和微粉碎的顏料相比，新顏料組合物一般是少塵的且更加易于處理。它們也容易潤(rùn)濕和快速分散，形成實(shí)際上沒有較大顏料團(tuán)粒的均勻的水性顏料分散體。已知有許多小顆粒尺寸的顏料在干燥過程中發(fā)生聚集。然而，即使顏料具有這種聚集傾向，令人驚奇的是，本有創(chuàng)造性的微粒狀拌入顏料組合物在水性涂料體系中是易分散的。還有，這種拌入顏料組合物所具有的主要優(yōu)點(diǎn)在于它們與包括要求最多的汽車涂料體系在內(nèi)的各種水性涂料和油墨體系是相容的。此外，新的拌入顏料組合物，可在常規(guī)裝置中通過非常簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和對(duì)環(huán)境無害的方法而得到。
本發(fā)明涉及微粒狀的拌入顏料組合物，它包含85-99.5重量份數(shù)，優(yōu)選為90-99重量份數(shù)和最優(yōu)選為94-99重量份數(shù)的顏料，以及0.5-15重量份數(shù)，優(yōu)選為1-10重量份數(shù)和最優(yōu)選為1-6重量份數(shù)的包含乙烯基吡咯烷酮聚合物或共聚物的添加劑，前提是，該共聚物不是烯屬不飽和磺酸和N-乙烯基吡咯烷酮的共聚物。
這些新的微粒狀拌入顏料組合物優(yōu)選地通過對(duì)一種顏料水分散體進(jìn)行噴霧干燥而得到，該分散體包含85-99.5重量份數(shù)的顏料和0.5-15重量份數(shù)的包含乙烯基吡咯烷酮聚合物或共聚物的添加劑，前提是，該共聚物不是烯屬不飽和磺酸和N一乙烯基吡咯烷酮的共聚物。特別優(yōu)選的是高固體含量的顏料水分散體的噴霧干燥。它們對(duì)高分子量材料的著色是有用的。
各種乙烯基吡咯烷酮均聚物或共聚物都適合作為添加劑用于制備本有創(chuàng)造性的拌入顏料組合物。一般來說，乙烯基吡咯烷酮均聚物，是通過已知步驟對(duì)1-乙烯基-2-吡咯烷酮(也稱作乙烯基吡咯烷酮，N-乙烯基吡咯烷酮和NVP)進(jìn)行聚合而得到的聚乙烯基吡咯烷酮。這些聚合物是已知的，而且許多可從商業(yè)購(gòu)得。聚乙烯基吡咯烷酮的重均分子量?jī)?yōu)選為不大于300000g/mol；最優(yōu)選為5000-200000g/mol。
合適的乙烯基吡咯烷酮共聚物為，例如乙烯基吡咯烷酮與乙烯基醚、乙烯基醇、或醋酸乙烯酯；丙烯酸或甲基丙烯酸或其酯或酰胺的共聚物，特別是與醋酸乙烯酯的共聚物。
特別合適的是水溶性共聚物，如乙烯基吡咯烷酮與醋酸乙烯酯的比率為70∶30-60∶40的水溶性聚乙烯基吡咯烷酮醋酸乙烯酯共聚物。
根據(jù)在本有創(chuàng)造性的拌入顏料組合物及其應(yīng)用介質(zhì)中所采用的顏料，使用乙烯基吡咯烷酮均聚物或共聚物添加劑與其它優(yōu)選的水溶性聚合物、共聚物和/或聚合物衍生物的共混物是有利的。
因此，本發(fā)明的另一優(yōu)選具體例涉及本有創(chuàng)造性的顏料組合物，其中添加劑包含乙烯基吡咯烷酮或乙烯基吡咯烷酮共聚物與一種或多種其它中性的、陰離子的或陽(yáng)離子的水溶性聚合物、共聚物和/或聚合物衍生物的混合物，且其中添加劑混合物的總量小于顏料組合物的20重量份數(shù)。
這些聚合物為，例如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚馬來酸酐、聚氨酯、聚乙烯基醚、聚乙烯基醇、聚亞烷基二醇、聚氧化乙烯、纖維素衍生物、聚亞胺、聚乙烯基吡啶、或其共聚物，或共聚物如丙烯酸與苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯酯、膦酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、氯乙烯、衣康酸或馬來酸酐的共聚物，或其混合物。
合適的聚合衍生物為，例如乙氧化的或丙氧化的脂肪胺如乙氧化的椰子烷基、油基或大豆烷基胺；乙氧化的或丙氧化的脂肪族季鹽如乙氧化的椰子烷基三甲基氯化銨；乙氧化的脂肪酰胺如乙氧化的油酰胺；烷基-、環(huán)烷基-或烷芳基-氧基聚(亞乙基氧)乙醇，環(huán)烷基氧基聚(亞乙基氧)月桂酸酯或油酸酯，聚乙二醇400月桂酸酯或油酸酯，烷基-、環(huán)烷基-或烷芳基-聚(亞乙基氧)碳酸酯或膦酸酯。特別優(yōu)選的環(huán)烷基氧基聚(亞乙基氧)月桂酸酯或油酸酯為，例如聚(亞乙基氧)山梨糖醇酐月桂酸酯或油酸酯。其它優(yōu)選的這種水溶性聚合物、共聚物和/或聚合物衍生物本質(zhì)上是已知的且是商業(yè)上可得到的。
乙烯基吡咯烷酮聚合物或共聚物添加劑和其它優(yōu)選的水溶性聚合物、共聚物和/或聚合物衍生物在本有創(chuàng)造性的拌入顏料組合物中的總量，優(yōu)選為不大于20重量份數(shù)，最優(yōu)選為5-15重量份數(shù)。這種混合物優(yōu)選地包含至少20重量％，最優(yōu)選為20-80重量％的乙烯基吡咯烷酮聚合物或乙烯基吡咯烷酮共聚物。
如果其它的聚合物、共聚物和/或聚合物衍生物為陰離子或陽(yáng)離子聚合物，那么聚合物添加劑混合物優(yōu)選地在水介質(zhì)，優(yōu)選為堿性或酸性水介質(zhì)中溶解成鹽。
另一優(yōu)選具體例涉及有創(chuàng)造性的顏料組合物，其中所述陽(yáng)離子聚合物為聚乙烯基吡啶或聚亞胺。
有利的是，陽(yáng)離子聚合物或聚合物衍生物或共聚物溶解在水中作為烷基銨、鈉、鉀或銨鹽。
進(jìn)一步優(yōu)選的具體例涉及有創(chuàng)造性的顏料組合物，其中所述顏料為有機(jī)或無機(jī)顏料或其混合物。
特別合適用于本有創(chuàng)造性的拌入顏料組合物的顏料為，選自偶氮、偶氮甲堿、次甲基、蒽醌、酞青、萘環(huán)酮、二萘嵌苯、二酮吡咯并吡咯、硫靛、亞氨基異二氫吲哚、二惡嗪、亞氨基異吲哚啉酮、喹吖啶酮、黃烷士酮、陰丹酮、蒽嘧啶和喹酞酮顏料，或其混合物或固溶體；尤其是偶氮、二惡嗪、二酮吡咯并吡咯、喹吖啶酮、酞青、陰丹酮或亞氨基異吲哚啉酮顏料，或其混合物或固溶體的有機(jī)顏料。
用于本拌入顏料組合物的值得注意的顏料，是Color Index中所描述的那些顏料，包括C.I.顏料紅202、C.I.顏料紅122、C.I.顏料紅179、C.I.顏料紅170、C.I.顏料紅144、C.I.顏料紅177、C.I.顏料紅254、C.I.顏料紅255、C.I.顏料紅264、C.I.顏料棕23、C.I.顏料黃109、C.I.顏料黃110、C.I.顏料黃147、C.I.顏料黃191.1、C.I.顏料黃74、C.I.顏料黃83、C.I.顏料黃13、C.I.顏料橙61、C.I.顏料橙71、C.I.顏料橙73、C.I.顏料橙48、C.I.顏料橙49、C.I.顏料藍(lán)15、C.I.顏料藍(lán)60、C.I.顏料紫23、C.I.顏料紫37、C.I.顏料紫19、C.I.顏料綠7、和C.I.顏料綠36，或其混合物或固溶體。
用于本拌入顏料組合物的合適的無機(jī)顏料，選自碳黑、金屬氧化物、混合的金屬氧化物、銻黃、鉻酸鉛、硫酸鉻酸鉛、鉬酸鉛、群青青、鈷藍(lán)、錳藍(lán)、鉻綠、水合鉻綠、鈷綠、金屬硫化物、硫代硒化鎘、鐵酸鋅、和釩酸鉍，及其混合物。
一般來說，按照本發(fā)明，顏料的平均顆粒尺寸在0.001-30μm范圍內(nèi)，優(yōu)選地在0.005-5μm范圍內(nèi)。基于這些平均顆粒尺寸范圍，顯然顏料優(yōu)選地以一種原生的或經(jīng)調(diào)節(jié)改善的顏料形式使用。顏料優(yōu)選地以其含水濾餅形式使用，它是例如通過在合成或調(diào)節(jié)之后對(duì)顏料進(jìn)行分離而得到的。此外，顏料可包含常規(guī)的添加劑，如無機(jī)填料、光穩(wěn)定劑和/或防絮凝劑。
因此，本發(fā)明的另一優(yōu)選具體例涉及有創(chuàng)造性的顏料組合物，其中所述顏料為無機(jī)顏料與無機(jī)填料的混合物。
詞語(yǔ)“無機(jī)填料”是指基本上透明的無機(jī)顏料。例如，云母、高嶺土、滑石、硅灰石、和天然或合成硅石，如玻璃是適合用于本發(fā)明顏料組合物的熟知的無機(jī)填料。滑石、白云母和高嶺土，或其混合物是特別合適的無機(jī)填料。
透明云母特別適合用作無機(jī)填料。在云母中，白云母、金云母、黑云母和合成云母是最合適的。
無機(jī)填料優(yōu)選地以其天然形態(tài)使用，但是可能也可使用處理過的透明或半透明無機(jī)填料顏料，例如用金屬氧化物處理的云母，或用無機(jī)脂肪族化合物如長(zhǎng)鏈脂肪酸處理的滑石。總的來說，無機(jī)填料包括具有任何幾何形狀的原生填料顆粒，但片狀是優(yōu)選的。無機(jī)填料的平均顆粒尺寸優(yōu)選地在0.5-10μm范圍內(nèi)，且最大顆粒尺寸應(yīng)小于20μm。
通常無機(jī)填料是以基于顏料重量的1-30％的濃度使用的。
因此，另一優(yōu)選具體例涉及有創(chuàng)造性的顏料組合物，其中所述顏料為70-99重量份數(shù)的有機(jī)顏料與1-30重量份數(shù)的無機(jī)填料的混合物。
光穩(wěn)定劑，如U.V.(紫外線)吸收劑和受阻胺光穩(wěn)定劑是本領(lǐng)域已知的。它們能以任何合適的有效量用于本顏料組合物中，只要它們不損害組合物的拌入顏料性能。
也稱作流變促進(jìn)劑或顆粒生長(zhǎng)抑制劑的防絮凝劑是顏料工業(yè)所熟知的，且適合作為添加劑用于本顏料組合物。一般來說，防絮凝劑為例如，顏料衍生物如有機(jī)顏料的磺酸、磺酸鹽或磺酰胺衍生物。通常，流變促進(jìn)劑是以基于有機(jī)顏料重量的0.5-8％的濃度使用的。
無機(jī)填料、光穩(wěn)定劑和/或防絮凝劑是在噴霧干燥步驟之前、之中或之后加入組合物中的。這些常規(guī)的添加劑優(yōu)選地在噴霧干燥步驟之前加入。根據(jù)常規(guī)的添加劑，它優(yōu)選地在合成或調(diào)節(jié)步驟的后期，于顏料分離之前加入，或者將它加入重新成漿的高固體含量的顏料濾餅水分散體中。
本有創(chuàng)造性的顏料組合物可優(yōu)選地通過以下方法制備，它包括(A)制備添加劑的水溶液；(B)將顏料在該溶液中成漿，以得到均勻的包含85-99.5重量份數(shù)的顏料和0.5-15重量份數(shù)的添加劑的液體分散體系，(C)將所得的液體分散體系進(jìn)行噴霧干燥和(D)收集顏料組合物的干燥微粒。
其優(yōu)選具體例涉及有創(chuàng)造性的方法，其中顏料的含水濾餅是在溶液中成漿的。
在一優(yōu)選的方法中，高濃縮的顏料濾餅，是在以下實(shí)施例所示的添加劑水溶液的存在下，在5-90℃、優(yōu)選為20-60℃的溫度下，于任何合適的裝置如Cowles分散器中成漿而得到均勻的水分散體的。本領(lǐng)域的熟練人員能夠容易地確定用于均勻的水分散體進(jìn)行噴霧干燥的合適條件。
由于按照本發(fā)明所采用的添加劑具有已知的顯著液化效應(yīng)，所以能夠容易生成固體含量在20％以上或，根據(jù)顏料和聚合物添加劑或添加劑混合物，固體含量為25％及其以上的低粘度的顏料水分散體。盡管顏料濃度高，這些顏料分散體所具有的優(yōu)點(diǎn)是它們?yōu)橐簯B(tài)的、易于流動(dòng)且特別適合進(jìn)行噴霧干燥。
噴霧干燥是化學(xué)工業(yè)中熟知的干燥技術(shù)。任何噴霧干燥所常用的裝置，都可用于對(duì)本有創(chuàng)造性的顏料組合物進(jìn)行噴霧干燥。合適的商業(yè)上可得到的裝置，包括得自Bowen的BOWEN BLS噴霧干燥器和得自NIRO公司的NIRO ATOMIZER。
由于它們的固體含量高，本有創(chuàng)造性的顏料分散體是通過噴霧干燥而快速和經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行干燥的，生成獨(dú)特的由微粒組成的顏料組合物粉末。按照本發(fā)明，添加劑均勻地分散在拌入顏料組合物中且用作微粒的粘結(jié)劑。
通常，當(dāng)微粒懸浮在水混溶性溶劑如二甲苯中并用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察時(shí)，其尺寸范圍為1-1000μm，優(yōu)選地為3-300μm。它們可具有任何形狀。微粒的形狀和尺寸受幾種參數(shù)，如顏料的種類和顆粒尺寸、添加劑或添加劑混合物各自的種類和濃度、以及噴霧干燥條件和噴霧干燥器裝置的影響。由于微粒的顆粒尺寸較大，所以它們通常是少塵的，且比常規(guī)干燥和微?；念伭细滋幚?。
本有創(chuàng)造性的顏料組合物在水性油墨或涂料體系中易于潤(rùn)濕。令人驚奇的是，通過將顏料簡(jiǎn)單攪拌到水性油墨或涂料體系中，而無需在球磨機(jī)或其它的高剪切誘導(dǎo)裝置中的分散步驟，就能將它們迅速分散。因此，本有創(chuàng)造性的顏料組合物特別適合在水體系中用作拌入顏料，這樣它們省略了在球磨機(jī)中的既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力的分散步驟以及清洗球磨機(jī)的費(fèi)用。
一般來說，應(yīng)向所要著色的高分子量有機(jī)材料中，加入有效顏料量的拌入顏料組合物。有效顏料量，是能夠在高分子量有機(jī)材料中產(chǎn)生所需顏色的任何量。特別的是，拌入顏料的用量，為基于所要著色的高分子量有機(jī)材料為0.01-30重量％，優(yōu)選為0.1-10重量％。
按照本方法著色的有色高分子量有機(jī)材料可用于各種應(yīng)用中。例如，高分子量有機(jī)材料可用于清漆、油墨和瓷漆組合物的顏料淀積。按照本發(fā)明制得的有色高分子量有機(jī)材料，特別適合用于制備汽車涂漆的制備。
如果高分子量有機(jī)材料為涂料或油墨體系，那么按照本方法著色的高分子量有機(jī)材料優(yōu)選為，例如纖維素醚、纖維素酯、聚氨酯、聚酯、聚碳酸酯、聚烯烴、聚苯乙烯、聚砜、聚酰胺、聚環(huán)酰胺、聚酰亞胺、聚醚、聚醚酮、聚鹵化乙烯、聚四氟乙烯、丙烯酸系和甲基丙烯酸系聚合物、橡膠、硅酮聚合物、苯酚/甲醛樹脂、三聚氰胺、甲醛樹脂、尿素/甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂和二烯橡膠或其共聚物。
用于熱固化或交聯(lián)涂料，例如化學(xué)活性涂料的高分子量有機(jī)材料，也可按照本方法進(jìn)行著色。按照本方法制得的有色高分子量有機(jī)材料，特別適合用在包含常規(guī)的粘結(jié)劑且在高溫下具有活性的烘烤油漆中?？捎糜谶@種涂料的有色高分子量有機(jī)材料的例子，包括丙烯酸、醇酸、環(huán)氧、酚醛、三聚氰胺、尿素、聚酯、聚氨酯、嵌段異氰酸酯、苯并胍胺或纖維素酯樹脂，或其混合物。按照本方法制得的有色高分子量有機(jī)材料，也可用于空氣干燥或物理干燥的涂料。
本拌入顏料組合物特別適合用于制備在工業(yè)涂料，特別是在汽車工業(yè)中通常所采用種類的有色涂料，尤其是水性丙烯酸/三聚氰胺樹脂、醇酸/三聚氰胺樹脂、熱塑性丙烯酸系樹脂或聚氨酯樹脂體系。
由于本發(fā)明拌入顏料組合物的分散性能優(yōu)異，顏料顆粒易于貫穿整個(gè)應(yīng)用介質(zhì)而均勻分散。包含本發(fā)明拌入顏料的組合物具有優(yōu)異的流變性能。
本發(fā)明拌入顏料組合物可單獨(dú)或在其它顏料或染料的存在下使用。用本發(fā)明拌入顏料組合物與一種有效顏料一起，對(duì)高分子量有機(jī)材料進(jìn)行著色是特別有用的。
通過改變?cè)撚行ь伭系姆N類以及該有效顏料和本發(fā)明拌入顏料組合物的濃度，可以調(diào)整顏色的效果和色調(diào)。效果特別顯著的色調(diào)，是通過與已知的透明的二氧化鈦包覆的云母或鋁顏料一起使用拌入顏料而產(chǎn)生的。
由于該新的拌入顏料組合物具有獨(dú)特的顏料性能，還適合用其進(jìn)行著色高分子量有機(jī)材料，該材料為被壓延、澆鑄、模塑或被加工成纖維等等的塑料，該顏料組合物可賦予有色塑料制品如聚丙烯或聚酰胺纖維、塑料薄膜、裝瓶箱等以優(yōu)異的物理性能。這樣，本發(fā)明進(jìn)一步包括方法，其中高分子量有機(jī)化合物為被壓延、澆鑄、模塑或被加工成纖維和塑料制品的塑料，該塑料制品被壓延澆鑄、模塑或加工成纖維。
當(dāng)新的拌入顏料組合物被加入高性能塑料如聚乙烯、聚丙烯、ABS或聚酰胺時(shí)，它特別容易分散。令人驚奇的是，所得的有色模制產(chǎn)品實(shí)際上沒有任何流痕，這證明顏料組合物是非常均勻地分散在聚合物中的。正如本領(lǐng)域熟練人員所知道的，流痕的存在是不受歡迎的。
由于本有創(chuàng)造性的顏料組合物可使液體顏料具有高顏料固體含量，它也適合用于液體顏料的制備。液體顏料在顏料工業(yè)中所熟知的且主要用于塑料材質(zhì)的著色。
此外，本有創(chuàng)造性的顏料組合物適合用在噴墨配方中。
以下實(shí)施例說明了本發(fā)明的各種具體例，但是本發(fā)明的范圍不受其限制。在實(shí)施例中，所有的份數(shù)但是以重量計(jì)的，除非另有說明。
實(shí)施例實(shí)施例1將得自位于德國(guó)Newport的CIBA特殊化學(xué)品公司的，包含7.7Kg干重的3,6-二(4-氯苯基)-1,4-二酮吡咯并吡咯顏料(C.I.顏料紅254)的18.2Kg含水濾餅IRGAZINDPP ReD BO，裝入40加侖的不銹鋼容器中。
在一單獨(dú)的容器中，將600g的50％聚醋酸乙烯酯/乙烯基吡咯烷酮水溶液(得自BASF的LUVISKOL VA 73W)和173.7g的聚(亞乙基氧)山梨糖醇酐月桂酸酯(得自Witco公司的WITCONOL 2720)溶解在5升水中。然后向樹脂水溶液中加入1550g的得自BarrettsMineral Inc.的ULTRA Talc 609并攪拌直至完全潤(rùn)濕。
將滑石/樹脂的水混合物加入二酮吡咯并吡咯顏料濾餅中。用Cowles溶解器攪拌混合物，生成一種固體含量為37.8％的易流動(dòng)的紅色顏料分散體。使用被加熱至入口溫度為400±5℃，出口溫度為125±3℃的40psig(磅/英寸2)的空氣，將該高濃縮顏料分散體于一試驗(yàn)裝置的噴霧干燥器(得自Bowen的BOWEN BLS)中進(jìn)行噴霧干燥，生成9.5Kg的紅色拌入顏料組合物，它能夠作為拌入顏料容易地加入水性涂料體系中以生成非常不透明的具有優(yōu)異耐久性的紅色涂料而無需在球磨機(jī)中的分散步驟。
實(shí)施例2將得自CIBA特殊化學(xué)品公司的，包含8.2Kg干重的3,6-二(4-氯苯基)-1,4-二酮吡咯并吡咯顏料的19.5Kg含水濾餅IRGAZIN DPP ReD BO，裝入40加侖的不銹鋼容器中。
在一單獨(dú)的容器中，將683g的聚乙烯基吡咯烷酮水溶液(得自BASF公司的LUVISKOL K30)溶解在5升水中。然后向樹脂水溶液中加入2050g的得自Barretts Mineral Inc.的ULTRA Talc 609并攪拌直至完全潤(rùn)濕。
將滑石/樹脂的水混合物加入二酮吡咯并吡咯顏料濾餅中。用Cowles溶解器攪拌混合物，生成一種固體含量為38％左右的易流動(dòng)的紅色顏料分散體。將該高濃縮顏料分散體于一試驗(yàn)裝置的噴霧干燥器(得自Bowen的BOWEN BLS)中進(jìn)行噴霧干燥，生成10.2Kg的紅色拌入顏料組合物，它能夠作為拌入顏料容易地加入水性涂料體系中以生成非常不透明的具有優(yōu)異耐久性的紅色涂料而無需在球磨機(jī)中的分散步驟。
實(shí)施例3將包含802g干重的異吲哚啉酮顏料的2286g含水濾餅IRGAZIN YELLOW 3 RLTN(得自位于德國(guó)Newport的CIBA特殊化學(xué)品公司的C.I.顏料黃110)，裝入得自Cole-Parmer儀器公司的4升WARING混合器中。
在一個(gè)1升玻璃燒杯中，將59.6g的聚乙烯基吡咯烷酮水溶液(得自BASF公司的LUVISKOL K30)溶解在200ml水中。然后向樹脂水溶液中加入80.2g的得自Barretts Mineral Inc.的ULTRA Talc 609并攪拌直至完全潤(rùn)濕。
在WARING混合器中，將滑石/樹脂的水混合物加入黃色的異吲哚啉酮顏料濾餅中。在中至高速下?lián)胶驮摶旌衔铮梢环N易流動(dòng)的黃色顏料分散體。
將以上得到的兩批黃色顏料水分散體混合，然后于一試驗(yàn)裝置的噴霧干燥器(得自Bowen的BOWEN BLS)中進(jìn)行噴霧干燥，生成1.78Kg的黃色拌入顏料組合物，它能夠作為拌入顏料容易地加入水性涂料體系中以生成非常不透明的具有優(yōu)異耐久性的黃色涂料而無需在球磨機(jī)中的的分散步驟。
當(dāng)使用二甲苯進(jìn)行分散并在顯微鏡下觀察時(shí)，除了尺寸為5-15μm的非常小微粒，還可觀察到尺寸范圍為20-100μm的球狀微粒。
實(shí)施例4將包含687g干重的2,9-二氯喹吖啶酮洋紅顏料的1692g含水濾餅(得自位于德國(guó)Newport的CIBA特殊化學(xué)品公司的MONASTRALMagenta B)，裝入4升WARING混合器中。
在一個(gè)1升玻璃燒杯中，將83.8g的聚乙烯基吡咯烷酮水溶液(得自BASF公司的LUVISKOL K30)溶解在250ml水中。然后向樹脂水溶液中加入125.6g的得自Barretts Mineral Inc.的ULTRA Talc 609并攪拌直至完全潤(rùn)濕。
在WARING混合器中，將滑石/樹脂的水混合物加入洋紅顏料濾餅中。在中至高速下?lián)胶驮摶旌衔铮梢环N膏狀分散體。然后同時(shí)加入62.7g的LUVISKOL K30和750ml的水，生成一種通過進(jìn)一步混合可得到的液態(tài)濾餅。
將兩批洋紅顏料水分散體混合，然后于一試驗(yàn)裝置的噴霧干燥器(得自Bowen的BOWEN BLS)中進(jìn)行噴霧干燥，生成洋紅色拌入顏料組合物，它能夠作為拌入顏料容易地加入水性涂料體系中以生成具有優(yōu)異耐久性的洋紅涂料而無需在球磨機(jī)中的分散步驟。
實(shí)施例5將包含866g干重的喹吖啶酮顏料C.I.顏料紫19的3093g含水濾餅(得自位于德國(guó)Newport的CIBA特殊化學(xué)品公司的MONASTRALReD Y RT-759-D)，裝入4升WARING混合器中。
在一個(gè)1升玻璃燒杯中，將86.7g的得自BASF公司的聚乙烯基吡咯烷酮水溶液LUVISKOL K30溶解在350ml水中。然后向樹脂水溶液中加入86.6g的得自Barretts Mineral Inc.的ULTRA Talc 609并攪拌直至完全潤(rùn)濕。
在WARING混合器中，將滑石/樹脂的水混合物加入喹吖啶酮顏料濾餅中。在中至高速下?lián)胶驮摶旌衔?，生成一種顏料分散體。
將顏料分散體于一試驗(yàn)裝置的噴霧干燥器(得自Bowen的BOWENBLS)中進(jìn)行噴霧干燥，生成紅色拌入顏料組合物，它能夠作為拌入顏料容易地加入水性涂料中以生成具有優(yōu)異耐久性的紅色涂料而無需在球磨機(jī)中的分散步驟。
實(shí)施例6將包含953g干重的偶氮顏料C.I.顏料黃191.1的2206g含水濾餅(得自位于德國(guó)Newport的CIBA特殊化學(xué)品公司的CROMOPHTALYellow HRP)，裝入4升WARING混合器中。
在一個(gè)1升玻璃燒杯中，將63.5g的得自BASF公司的聚乙烯基吡咯烷酮水溶液LUVISKOL K30溶解在400ml水中。然后向樹脂水溶液中加入95.3g的得自Barretts Mineral Inc.的ULTRA Talc 609并攪拌直至完全潤(rùn)濕。
在WARING混合器中，將滑石/樹脂的水混合物加入偶氮顏料濾餅中。在中至高速下?lián)胶驮摶旌衔?，生成一種膏狀顏料分散體。用400ml的水稀釋另外111g的LUVISKOL K30，并將其加入顏料膏體中。在中至高速下，進(jìn)一步摻和該混合物，得到一種黃色顏料分散體。
將以上得到的兩批黃色顏料水分散體混合，然后于一試驗(yàn)裝置的噴霧干燥器(得自Bowen的BOWEN BLS)中進(jìn)行噴霧干燥，生成一種黃色拌入顏料組合物，它能夠作為拌入顏料容易地加入水性涂料體系中以生成具有優(yōu)異耐久性的黃色涂料而無需在球磨機(jī)中的分散步驟。
當(dāng)使用二甲苯進(jìn)行分散并在顯微鏡下觀察時(shí)，除了尺寸為5-15μm的非常小微粒，還可觀察到尺寸范圍為20-100μm的球狀微粒。
實(shí)施例7重復(fù)實(shí)施例6的步驟；但使用由包含476g的C.I.顏料黃191.1的1103g含水濾餅和包含透明的二酮吡咯并吡咯顏料的1600g含水濾餅(兩者都得自CIBA特殊化學(xué)品公司)組成的顏料混合物作為有機(jī)顏料，生成一種猩紅色顏料混合物，它可用于水性油墨、油漆和商業(yè)銷售涂料中產(chǎn)生具有優(yōu)異耐久性的深猩紅色涂飾劑。
實(shí)施例8本實(shí)施例說明了無需分散步驟，而在汽車涂料的水體系中直接加入包含有3,6-二(4-氯苯基)-1,4-二酮吡咯并吡咯顏料(C.I.顏料紅254)的拌入顏料組合物作為拌入顏料。
“拌入顏料分散體”將38.8g的聚合物水分散劑和121.2g的去離子水裝入一個(gè)8盎司的罐中。攪拌混合物5-10分鐘。然后在中速攪拌下，將按照實(shí)施例1制得的40g顏料組合物加入樹脂水分散體中，生成一種顏料分散體。用螺旋槳攪拌機(jī)以中至高速攪拌該紅色顏料分散體15分鐘，生成一種總固體含量為30％的包含20.0％的顏料組合物且顏料/粘結(jié)劑的比率為2∶1的均勻“拌入顏料分散體”。
“涂料分散體”將以下原料進(jìn)行混合25.0g的“拌入顏料分散體”8.2g的補(bǔ)償用透明有色樹脂溶液和66.0g的配平用透明有色樹脂溶液。
用去離子水將所得涂料分散體的粘度調(diào)節(jié)到1500-2000cps，并通過加入足夠的2-氨基-2-甲基-1-丙醇以得到7.6左右的pH值，然后在1.5分鐘的間隔內(nèi)兩次將其噴灑到一板材上作為底料層。2分鐘之后，在1.5分鐘的間隔內(nèi)，兩次向底涂層上噴灑一種溶劑基透明涂料樹脂。然后在閃蒸室中，用空氣閃蒸該被噴灑的板材達(dá)10分鐘，再在265°F(130℃)下于一爐中“烘烤”30分鐘，生成一種具有優(yōu)異耐候性的色彩飽和的紅色板材。顯微鏡下的評(píng)估結(jié)果表明，顏料顆粒在涂層體系中是均勻分布的。
實(shí)施例9本實(shí)施例說明了無需分散步驟，而直接向汽車涂料的水體系中加入包含有異吲哚啉酮顏料(C.I.顏料黃110)的拌入顏料組合物作為拌入顏料。
“拌入顏料分散體”將38.8g的聚合物水分散劑和121.2g的去離子水裝入一個(gè)8盎司的罐中。攪拌混合物5-10分鐘。然后在中速攪拌下，將40g的按照實(shí)施例3制得的顏料組合物加入樹脂水分散體中，生成一種顏料分散體。用螺旋槳攪拌機(jī)以中至高速攪拌該黃色顏料分散體15分鐘，生成一種總固體含量為30％的包含20.0％的顏料組合物且顏料/粘結(jié)劑的比率為2∶1的均勻“拌入顏料分散體”。
“涂料分散體”將以下原料進(jìn)行混合25.0g的“拌入顏料分散體”8.2g的補(bǔ)償用透明有色樹脂溶液和66.0g的配平用透明有色樹脂溶液。
按照實(shí)施例8中所描述的步驟將所得的黃色涂料分散體噴灑到一板材上，生成一種具有優(yōu)異耐候性的高飽和黃色包覆板材。該涂層在顯微鏡下的評(píng)估結(jié)果表明，涂層的外觀是均勻的。
實(shí)施例10本實(shí)施例說明，向HDPE中加入包含有偶氮顏料C.I.顏料黃191.1的拌入顏料組合物。
在175-200rpm下，將5克按照實(shí)施例6制得的顏料組合物、2.5克的受阻胺光穩(wěn)定劑、1.0克的苯并三唑UV吸收劑、1.0克的受阻酚抗氧化劑和1.0克的亞磷酸鹽工藝穩(wěn)定劑，都得自CIBA特殊化學(xué)品公司的添加劑分部，與得自U.S.I.QUANTUM Chemical的1000g高密度聚乙烯(HDPE)熔化后混合在一起達(dá)30秒。趁熱且有展性，切割該熔融著色樹脂，然后通過一制粒機(jī)進(jìn)料。將所得的小顆粒于注塑機(jī)中進(jìn)行模塑，其中在204℃溫度下的保壓時(shí)間為5分鐘，而在260℃溫度下的循環(huán)時(shí)間為30秒。所得的均勻著色的碎片具有鮮艷的黃色，它在每一溫度下都有相似的色澤且具有優(yōu)異的光穩(wěn)定性。當(dāng)將這種模制的黃色碎片置于光源前觀察時(shí)，沒有發(fā)現(xiàn)任何流痕。
由12.5克的包含液態(tài)載體和按照實(shí)施例6得到的顏料組合物的濃度為40％的著色劑懸浮液作為原料，可得到相似的結(jié)果。這種著色劑懸浮液是通過將顏料組合物簡(jiǎn)單攪拌到液態(tài)載體中而制備的，無需在高剪切混合器中的分散步驟。
實(shí)施例11本實(shí)施例說明，向普通商業(yè)銷售涂料體系中加入拌入顏料組合物。
將63.5克的丙二醇、37.8克的去離子水、10.8克的得自位于Danbury CT的American Lecithin Company的Alcolec S、和23克的得自位于Wayne NJ的GAF Chemicals的IGEPAL CO-530裝入一燒杯中。攪拌混合物10分鐘，并用稀釋氨將pH值調(diào)至8.0-8.5。然后加入按照實(shí)施例7制得的15克猩紅色拌入顏料組合物。在中至高速下，用螺旋槳攪拌機(jī)進(jìn)一步攪拌所得懸浮液20分鐘，生成一種均勻的顏料分散體，它能夠容易地加入膠乳水分散體中以生成具有優(yōu)異耐久性的深猩紅色涂料。
權(quán)利要求
1．一種微粒狀的拌入顏料組合物，它包含85-99.5重量份數(shù)的顏料和0.5-15重量份數(shù)的包含乙烯基吡咯烷酮聚合物或共聚物的添加劑，前提是，該共聚物不是烯屬不飽和磺酸和N－乙烯基吡咯烷酮的共聚物。
2．一種可通過噴霧干燥顏料水分散體而得到的顏料組合物，其中分散體包含85-99.5重量份數(shù)的顏料和0.5-15重量份數(shù)的包含乙烯基吡咯烷酮聚合物或共聚物的添加劑。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的顏料組合物，其中添加劑包含由乙烯基吡咯烷酮或乙烯基吡咯烷酮共聚物與一種或多種其它中性的、陰離子的或陽(yáng)離子的水溶性聚合物、共聚物和/或聚合物衍生物組成的混合物，且其中添加劑混合物的總量小于顏料組合物的20重量份數(shù)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3的顏料組合物，其中所述顏料為有機(jī)顏料與無機(jī)填料的混合物。
5．一種用于制備權(quán)利要求1至4中的顏料組合物的方法，它包括(A)制備添加劑的水溶液；(B)將顏料在溶液中成漿，得到均勻的包含85-99.5重量份數(shù)的顏料和0.5-15重量份數(shù)的添加劑的液體分散體系，(C)將所得的液體分散體系進(jìn)行噴霧干燥和(D)收集顏料組合物的干燥微粒。
6．一種著色的高分子量有機(jī)材料，它包含有效著色量的根據(jù)權(quán)利要求1至4的顏料組合物和高分子量有機(jī)材料。
7．一種用于制備著色的高分子量有機(jī)材料的方法，它包括向高分子量有機(jī)材料中加入根據(jù)權(quán)利要求1至4的顏料組合物作為拌入顏料。
8．根據(jù)權(quán)利要求6的著色的高分子量有機(jī)材料，其中高分子量有機(jī)材料為可熱固化的或可交聯(lián)的活性涂料體系。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的著色的高分子量有機(jī)材料，其中高分子量有機(jī)材料為被壓延、澆鑄、模塑或被加工成纖維和塑料制品的塑料，該塑料制品被壓延、澆鑄、模塑或被加工成纖維。
10．根據(jù)權(quán)利要求1至4的顏料組合物在制備著色的高分子量有機(jī)材料中的應(yīng)用。
全文摘要
一種用于高分子量材料著色,特別是用于涂料和油墨體系的拌入顏料組合物,它包含85—99.5重量份數(shù)的顏料和0.5—15重量份數(shù)的包含乙烯基吡咯烷酮聚合物或共聚物的添加劑。該拌入顏料組合物是微粒狀的,且可通過噴霧干燥高固體含量的包含顏料和添加劑的顏料水分散體而得到。這種新的顏料組合物粉末易于處理、易于潤(rùn)濕且可快速分散以形成均勻的顏料水分散體,該分散體實(shí)際上沒有較大顏料團(tuán)粒,且能夠容易地作為拌入顏料加入水性油墨和涂料體系中而無需在球磨機(jī)中的分散步驟。
文檔編號(hào)C09D17/00GK1210873SQ9811887
公開日1999年3月17日 申請(qǐng)日期1998年9月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月8日
發(fā)明者F·貝布勒 申請(qǐng)人:西巴特殊化學(xué)品控股有限公司