用于塑料应用的非微米化颜料的制作方法_2

文档序号:9400754阅读:来源:国知局
:〇?-303), +,其中1=1、2、3或4"为钠、钾、铵、有机铵或具有+1、+2、+3或+4价的其 它金属离子;和R为具有2-22个碳原子的烃基。R可以为饱和、不饱和、支化、线性或环状。 适当的烃基的非限制性实例包括,乙基_、丙基_、丁基_、异丁基_、叔丁基_、戊基_、己基_、 庚基-、辛基-、2-乙基己基-、癸基-和十二烷基-等。适当的金属离子的非限制性实例包 括Na1+、Ca'Mg2+、Al3+和Ti4+。
[0023] 在一个实施方案中,水溶性有机盐通过C14-C16烯烃的磺化来制备。所得水溶性 有机组合物主要由烯烃磺酸钠和羟基烷磺酸钠组成。适当的水溶性有机盐的非限制性实例 包括如C14-C16烯烃磺酸钠等a-烯烃磺酸钠(AOS)和/或羟基烷磺酸钠。
[0024] 在另一个实施方案中,水溶性有机盐包括如有机膦酸钠或烷基膦酸钠等膦酸盐。 例如,水溶性有机膦酸盐可以由以下化学式表示:R-PO- (〇 ) 2 (M+2/x)x,其中M选自由铵、有机 铵离子和具有+1或+2价的金属离子组成的组。在该式中,X为1或2,和R为具有2至约 22个碳原子的烃基。
[0025] 在一个实施方案中,与粒状颜料混合的水溶性有机盐的量基于粒状颜料的重量为 约0. 1重量%至约20重量%。在另一实施方案中,干燥的有机物涂布的粒状颜料包括基于 粒状颜料的重量为约〇. 1%至约5. 0%的水溶性有机盐。在另一实施方案中,干燥的有机物 涂布的粒状颜料包括约〇. 5 %至约2. 0 %的水溶性有机盐。
[0026] 粒状颜料可以包括二氧化钛、氧化锌、高岭土、滑石和云母等。在一个实施方案中, 粒状颜料包括二氧化钛。二氧化钛通过制造锐钛矿或金红石二氧化钛的硫酸盐法,或者制 造金红石二氧化钛的氯化物法来商业制造。在氯化物法中,二氧化钛可以由其中四氯化钛 与氧在高温反应器中反应,接着快速冷却以赋予期望的颜料粒径的氧化器来获得。以往,氧 化器出料与水混合以形成浆料,随后将浆料在如湿式研磨和任选地,可留下亲水性表面的 润湿表面处理等后续步骤中处理。如果亲水性表面未改性以变为疏水性,则颜料在塑料中 可具有差的分散性。对于本领域中的技术人员,该处理步骤是公知的。
[0027] 粒径可以在约0. 001微米至约20微米的范围。对于特别用于颜料目的的粒状无 机固体,平均粒径在约〇. 1微米至约〇. 5微米的范围。一般地,当粒状无机固体为颜料形式 的二氧化钛时,平均粒径在〇. 15微米至0. 35微米的范围内。当粒状无机固体为透明的二 氧化钛时,在超细或纳米颗粒的固体可以具有约0. 001微米至约0. 1微米的范围内的平均 一次粒径的同时,平均粒径典型地为约0.01至0.15微米。当粒状无机固体形状大体上为 球形时,这些测量值表示直径。当粒状无机固体形状为针形或非球形时,则这些测量值表示 最长尺寸的测量值。
[0028] 在一个实施方案中,将水溶性有机盐的碱性pH水溶液添加至粒状颜料干燥器进 料、直接添加至干燥器、或者添加至粒状干燥器出料。适当的干燥器的非限制性实例包括喷 雾干燥器和旋转闪蒸干燥器。在相关的实施方案中,粒状颜料的浆料在供给至干燥器之前 过滤。将水溶性有机盐的碱性PH水溶液添加至滤饼,依赖有机盐对颗粒表面的吸引以获得 良好的表面覆盖。可选择地,滤饼和水溶性有机盐的碱性pH水溶液可以使用例如,V-壳共 混器来混合。
[0029] 未经研磨的基底二氧化钛包括来自氯化物法的氧化反应器或来自硫酸法的煅烧 炉的没有将出料进行充分磨碎、粉碎或研磨的任何预先的干预加工步骤而制造的粗二氧化 钛出料。可以将研磨进行到粉碎过大聚集体并且使颗粒分散所需要的程度。通常使用如砂 研磨机、氧化锆研磨机或水平介质研磨机等垂直或水平研磨机。这些研磨处理以及其它适 当的研磨处理是本领域技术人员熟悉的并且不同于将介质用于粉碎聚集体的能量更加密 集型的微米化处理。
[0030] 在一个实施方案中,在垂直或水平介质研磨机中湿式研磨粒状颜料,并且在研磨 处理之前、期间或之后将水溶性有机盐的碱性PH溶液与粒状颜料混合。在另一个实施方案 中,在研磨处理之前或之后在混合装置中将粒状颜料与水溶性有机盐的碱性pH溶液混合。
[0031] 经研磨的基底二氧化钛在用水溶性有机盐处理之前,可以使用本领域中的技术人 员已知的任何方法用金属氧化物如氧化铝、二氧化硅、氧化锆和磷酸盐等来处理。例如,还 可以选择用无机磷酸盐或无机磷酸盐与金属氧化物的组合处理经研磨的粒状颜料。此外, 粒状二氧化钛可以用如三羟甲基乙烷和三羟甲基丙烷等多元醇或如三乙醇胺等烷醇胺,随 后添加水溶性有机盐来二次处理。此外,可以选择用上述化合物的组合或混合物来处理。
[0032] 任选地,将疏水性有机化合物与水溶性有机盐的碱性pH水溶液一起添加至粒状 颜料,或者在添加水溶性有机盐的碱性PH水溶液之后添加。例如,可以在干燥步骤之前、期 间或之后将疏水性有机磷酸、硅烷、和/或膦酸添加至颜料。在一个实施方案中,以基于二 氧化钛的重量为〇. 05%以上的量添加疏水性有机化合物。
[0033] 通常商业上将氧化铝添加至干燥的二氧化钛颜料中作为输送助剂。然而,认为氧 化铝在一些塑料应用中对粒状颜料有害,因为其倾向于吸收水分并且在挤出的聚合物膜应 用中导致裂孔。因此,在一个实施方案中,将疏水性有机化合物或无水有机盐添加至干燥的 有机物涂布的粒状颜料中作为输送助剂,并且避免氧化铝添加。
[0034] 不像以往的需要微米化的方法,在不进行微米化步骤的情况下,将干燥的有机物 涂布的粒状颜料与聚合物树脂直接组合以形成聚合物基质。因此,在一个实施方案中,有机 物涂布的粒状二氧化钛颜料从例如,喷雾干燥器或旋转闪蒸干燥器等干燥器中排出,并且 直接与聚合物树脂组合以形成聚合物基质。短语"聚合物基质"指包括聚合物树脂和干燥 的有机物涂布的粒状颜料的物质。与聚合物树脂配合之前微米化步骤的消除是独特的并且 使得显著节省成本。
[0035] 适当的聚合物种类包括聚氯乙烯、聚氨酯、聚砜、聚酰亚胺、聚酯和氯化聚酯、聚氧 乙烯、酚醛树脂、醇酸树脂、氨基树脂、环氧树脂、苯氧基树脂和缩醛树脂。可使用的其它聚 合物树脂包括,但不限于,乙烯与包含4-12个碳原子的a-烯烃或乙酸乙烯酯的共聚物、乙 烯基均聚物、丙烯酸系均聚物和共聚物、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯 乙烯和聚醚。粒状颜料与聚合物的组合的方法对于本领域中的技术人员是已知的。
[0036] 在一个实施方案中,聚合物树脂为如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯等聚烯烃。在另一个 实施方案中,聚合物树脂为聚乙烯。
[0037] 有机物涂布的粒状颜料可以使用基于聚合物基质的重量高达约87重量%的加入 与聚合物树脂组合。在一个实施方案中,制备基于聚合物基质的重量为约50重量%至约87 重量%的有机物涂布的粒状颜料的加入物。该加入物可用作母料。本文中的"母料"指聚 合物中的粒状颜料的浓缩混合物。颜料一般制备为母料形式以提供在添加有母料的聚合物 中具有改进的分散性的已知组成的无粉尘的浓缩颜料。具有粒状颜料的母料的制备方法是 本领域中的技术人员已知的或者是容易已知的。例如,可以通过使用BR班拍里混炼机将有 机物涂布的粒状颜料与聚合物树脂组合来制备母料。
[0038] 为了进一步说明本发明,给出以下实施例。然而,应当理解的是,实施例仅用于说 明目的,但不解释为限定本发明的范围。
[0039] 实施例
[0040] 使用小型实验室挤出设备,通过测量挤出机过滤网的网上捕获的颜料的相对量获 得分散于有机聚合物中的二氧化钛颜料的测量。在使用Haake3000Rheomix混炼机制备 的低密度聚乙烯中使用75%的1102浓缩物进行试验。用Haake9000Rheocord扭矩流变 仪(TorqueRheometer)控制并监测混炼机。将337. 7g微米化TiO2和112. 6g由Equistar 制造的NA209LDPE干式共混并且添加至以50rpm的转子运行的75°C混合室。在将干式共混 物引入至混合室之后一分钟,将混炼机的温度程式化升高至120°C。实现稳态混合物之后, 将配合物混合另外3分钟。从混合室中取出配合物并且使用
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