[發明專利]接枝顏料分散聚合物添加劑以及使用其的具有提高的遮蓋力的涂料

在審

• 申請號: 201380065468.2
• 申請日: 2013-10-04
• 公開（公告）號: CN104854153A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: G·丹德里奧克斯;K·斯坎倫;羅伯特·J·謝林;A·布魯爾
• 申請（專利權）人: 本杰明·摩爾公司
• 主分類號: C08F265/02
• 分類號: C08F265/02;C09D151/00;C08F265/06;C08F285/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 陳建芳;閻娬斌

技術領域

本發明大體上涉及一種用于分散諸如二氧化鈦之類的顏料的接枝聚合物添加劑、使用其的具有提高的遮蓋力的涂料、以及用于制備和使用其的方法。

背景技術

涂料包含成膜連續相組分，所述組分可以是水性的或非水性的，它含有聚合物作為溶質或作為膠態分散體。顏料是顆粒狀化合物，所述化合物可以分散在涂料的樹脂或聚合物粘合劑中，來為涂料和涂層提供遮蓋力以及提供顏色。顏料還可以改進耐久性和耐候性，提供不透明度和特殊效果(例如隨角異色效果(flip)、閃光效果)，以及改良流動和涂覆特性。顏料可以研磨干粉的形式被分散到涂料中，即懸浮在水溶液和分散劑中，或于著色劑液體組合物中。重的顏料顆粒彼此分離并且在整個涂料組合物中均勻分布成膠態懸浮液。否則，可能存在多種缺陷，如色移、浮色和發花、沉降以及失去光澤。上面不帶電荷以及沒有被包覆的顏料需要表面活性劑/分散劑以更好地分布。

在將涂料或涂層涂覆到基材上并且在基材上形成薄膜之后，涂料或涂層中的顏料防止光穿過所述薄膜到達所述基材上的所述薄膜下方的一層或多層以及返回到觀察者的眼睛。顏料是通過吸收光以及使光散射來做到這樣的。涂料的遮蓋(hiding)力或遮光(opacifying)力可以通過由1升涂料產生完全遮蓋所覆蓋的平方米數來表示。顏料的遮蓋力可以通過由已經被分散在涂料中并且被涂覆以使得它將遮蓋任何先前層的顏色的一公斤顏料所覆蓋的平方米數來表示。二氧化鈦(TiO₂)顏料具有優異的遮蓋力，這是因為它們的折射率高以及因為它們具有對于最大遮蓋力的最佳粒度。舉例來說，金紅石型鈦白粉(titanium?dioxide?white)具有200nm-300nm的粒徑。然而，二氧化鈦在以大的簇集體的形式存在時可以是透明的，并且它的遮蓋力在凝聚時由于光散射效率降低而顯著降低。另一方面，良好的分散增加二氧化鈦的遮蓋效率。為了使具有二氧化鈦顏料的涂料組合物的遮蓋力達到最大，應當使用分散劑以防止二氧化鈦顆粒發生凝聚。

由于二氧化鈦是一種昂貴的組分，因此已經進行各種嘗試以提高二氧化鈦的遮蓋效率以及減少涂料組合物中作為遮蓋或遮光顏料的二氧化鈦的量。Emmons等的US?5,385,960、Emmons等的US?6,080,802、Bohling等的US?2012/0058277、以及Bohling等的US?2012/0058278公開了聚合物乳膠顆粒，所述乳膠顆粒直接吸附到二氧化鈦顆粒的表面以實現二氧化鈦顆粒之間最佳的間距。

持續需要研發一種用于分散顏料特別是二氧化鈦的添加劑以最大化二氧化鈦的遮蓋力，從而減少涂料中所需的二氧化鈦的量以及降低制造涂料的成本。

發明內容

本發明涉及一種用于分散顏料特別是二氧化鈦的接枝聚合物添加劑，所述接枝聚合物添加劑通過使單體在聚合物顏料分散劑的存在下聚合來制備，所述聚合物顏料分散劑優選地低分子量和高酸含量聚合物。所述顏料分散劑可溶于堿溶液中。當被加入涂料中時，遮蓋力提高。因此，需要更少的二氧化鈦來達到最佳的遮蓋力。

本發明的第一個實施方案涉及接枝顏料分散聚合物添加劑組合物，所述組合物包含接枝有低分子量(MW)、高酸值顏料分散劑的載體聚合物，其中待被接枝的顏料分散劑是具有至少約1000并且優選地約1000至約20000的重均分子量以及至少約150并且優選地約150至約250的酸值的聚合物。所述接枝顏料分散聚合物是涂料組合物的添加劑并且以重量計包含至少約1％、并且少于約50％并且優選地少于約25％的所述低MW、高酸性顏料分散劑。所述顏料分散劑可溶于堿溶液中。

本發明的另一個實施方案涉及一種用于制備接枝顏料分散聚合物添加劑的方法，其中在乳液聚合期間添加低分子量、高酸值顏料分散劑，從而產生在表面處接枝有所述顏料分散劑的聚合物顆粒。所述接枝聚合物顆粒可以是單段(single?stage)聚合物、兩段核殼聚合物或甚至具有帶有多殼的核心的多段聚合物。

本發明的另一個實施方案涉及包含所述接枝顏料分散聚合物添加劑的涂料組合物，其中所述涂料組合物包含二氧化鈦和至少一種乳膠粘合劑。

附圖說明

所述附圖形成了本說明書的一部分并且將結合本說明書一起閱讀，其中在不同的視圖中使用相同的附圖標記來指示相同的部件，在附圖中：

圖1A是使用折射率(RI)檢測器所獲得的低MW、高酸值顏料分散劑的凝膠滲透色譜(GPC)數據；

圖1B是圖1A的峰區的放大視圖；