专利名称：无尖端干涸的低voc着色剂的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于建筑或装饰涂料，例如基于醇酸树脂的和基于乳胶的漆的低挥发性有机物(VOC)销售网点着色剂。
背景技术：
建筑或装饰涂料包括用于室外或室内的建筑用漆。多年来，这种漆已被用于保护和装饰的用途。这些漆用于保护涂覆了该漆的基材免受光照、受热和腐蚀的影响。漆的功能性目的包括其填补和保护其保护的表面的不平整的能力。大多数的漆由四种基本原料组成1)粘合剂或树脂；幻着色物(颜料和/或着色剂)；；3)溶剂；和4)添加剂。当漆应用在表面时，溶剂蒸发，同时粘合剂，颜料和添加剂仍保留在表面并形成具有保护性的干的固体薄膜。直到1940年代，几乎所有的漆都是基于溶剂的。而今在21世纪初，超过70%的建筑涂料为基于水的漆，而这是由于其相当的性能和美国的环境法规。由于在基于溶剂的醇酸树脂和基于水的丙烯酸乳胶中兼容，因此需要通用着色剂。着色剂用于建筑涂料不仅是外观需要，同时也是基于其他性能参数，包括光泽指标、耐候性和遮蔽属性。已通过使用含有挥发性有机化合物(VOC)的着色剂来提高这些参数。来自于消费者和联邦以及州的各种监管机构对于漆的VOC的关注导致的结果就是，人们已意识到在漆的着色物中低VOC着色剂的益处。除了 V0C，监管机构如环保局(EPA) 还控制有害气体污染物(HAPS)，其包括烷基酚乙氧基化物表面活性剂(APE)。APE在漆中作为润湿剂使用，同时还用于颜料分散，以及暂时稳定颜料分散体以免再聚集和再团聚。通用的着色剂组合物在例如W0-A2006/102011中公开。颜料分散体的一般应用在 US-A 5，934，513，US-A 5，897，698，US-A 5，340，394 和 US-B6, 287，377 中有所公开。尽管事实上人们已经了解通用着色剂组合物有一定时间，甚至有人了尝试了低 VOC含量，但仍然存在着对具有出色涂覆应用的超低VOC通用着色剂组合物的需要，该着色剂组合物的性能相当或超过现有的常规VOC通用着色剂。MM因此，需要具有理想色度特性的着色剂组合物，其为经济上合适的，并且还包括无尖端干涸，光泽指标及粘度的高水平。上述着色剂组合物可用于对装饰涂料着色。此外，上述着色剂组合物还可用于在销售网点的配制机上对装饰涂料进行着色。示例性的着色剂组合物含有着色剂组分，包括具有至少两个氨基锚定基团的聚酰胺的分散剂，表面活性剂和水。任选地，着色剂组合物包含一种或多种添加剂。根据至少一个实施方案，着色剂组合物含有大约5% -大约70重量％的颜料，大约1 % -大约30重量％的分散剂，该分散剂包括具有至少两个氨基锚定基团的聚酰胺，大约 0. 1%-大约30重量％的表面活性剂，其包括磷酸酯，残余的醇，或磷酸以及大约1-大约75
重量％的水。可以理解的是，上述一般说明和下述详细说明均是解释性和示例性的，其用于为上述描述的材料、组合物和方法提供进一步的说明。附图简要说明下面结合附图进行详细介绍，其中相似标记代表相似元素，其中
图1为条形图，其显示了实施例低VOC着色剂组合物和对比着色物在不同底漆时的颜色DE的对比。图2为条形图，其显示了实施例低VOC着色剂组合物和对比着色物在半光漆(semi gloss paint)中的抗粘连性平均值的对比。图3为条形图，其显示了实施例低VOC着色剂组合物和对比着色物在不同底漆中的KU粘度平均值的对比。图4为条形图，其显示了实施例低VOC着色剂组合物和对比着色物在不同底漆中的耐洗涮性平均值的对比。图5为条形图，其显示了实施例低VOC着色剂组合物和对比着色物在不同底漆中的摆杆硬度(pendulum hardness)平均值的对比。图6为条形图，其显示了五种不同的低VOC着色剂在两种不同时间下的无尖端干涸性质。图7为条形图，其显示了实施例低VOC着色剂组合物和对比着色物在半光漆中两种不同干燥时间下在20°角下测量的光泽指标平均值的对比。图8为条形图，其显示了实施例低VOC着色剂组合物和对比着色物在半光漆中两种不同干燥时间下在60°角下测量的光泽指标平均值的对比。图9为条形图，其显示了实施例低VOC着色剂组合物和对比着色物在平光漆(flat paint)中两种不同干燥时间下在85°角下测量的光泽指标平均值的对比。图10为条形图，其显示了实施例低VOC着色剂组合物和对比着色物在平光漆中两种不同干燥时间下在60°角下测量的光泽指标平均值的对比。发明详述定义除非另有定义，本文中使用的所有技术和科学术语均为其通常理解的含义。本文中所使用的下述每一个术语均与其在本部分的含义相关。本文中使用的冠词a和an指一个或一个以上(S卩，至少一个)语法对象。举例如， an element指一个或多个元素。术语“大约”由本领域技术人员领会，并会根据其使用的上下文在一定程度上有所不同。通常，“大约”涵盖基准值减/加所述值的10%的范围。例如，“大约25”涵盖了 22. 5% -27. 5%的范围。可以理解的是，本文中任意范围内的任何和所有全部或部分整数均包含在其中。本文中所使用的“百分重量比”或“重量百分比”或“重量％”，除非另有说明，均指组分重量相对于整个着色剂组合物重量的百分比。
本文中所使用的“表面涂料”指涂覆于基材用于装饰和建筑目的的膜或薄层，其包括漆。本文中所使用的“通用着色剂”指可在基于溶剂的醇酸树脂乳液和基于水的乳胶乳液形成的表面涂料中均能兼容的着色剂。本文中所使用的“销售网点着色剂(point-of-sale colorant) ”或“销售网点着色物(point-of-sale tinting) ”指消费者在购买表面涂料时加入的着色剂。本文中使用的“颜料”，通常为有机或无机干粉，其为一种可以为另一种物质或混合物赋予颜色的物质。“着色剂”也为一种可为其他物质或混合物赋予颜色的物质，其通常包括至少一种颜料和其他添加剂。“染料”和“染色剂”同样是赋予颜色的试剂。“金属效果试剂(metal effect agent) ”指为漆膜赋予金属光泽和相关性质的药剂。本文中使用的“着色剂组分”指任意的颜料、着色剂、染色剂、染料或金属效果试剂。本文中使用的“颗粒度”指颗粒的直径。本文中使用的“颗粒度分布”指一组值或数学函数，其定义了根据粒子大小排序的粒子的相对含量。本文中使用的“化学制成(chemically made) ”指自然界不存在的制成的化合物。本文中使用的“氨基锚定基团”指聚酰胺中向其他物质提供亲合性的氨基基团。本文中使用的“疏水部分(hydrophobic part)，，指化合物中对水很少或无亲合性的部分。本文中使用的“水溶性”指可以部分或完全溶解在水中的物质。本文中使用的“多功能胺”指具有不同功能的一组胺。本文中使用的“磷酸酯”指由磷酸形成的酯。“磷酸酯，，还包括在酯化过程中未从酯中分离出的任何残留的醇。本文中使用的“碱金属”指从元素周期表碱金属族中选择的任意元素。本文中使用的“单酯”，“双酯”和“三酯”分别指一个、两个或三个酯形成的酯。本文中使用的“共酯(coester) ”指由酯的组合形成的化合物。本文中使用的“脂肪醇”指非芳香醇。本文中所使用的“基于溶剂的醇酸树脂表面涂料”指包括聚合物粘合剂和溶剂的表面涂料。聚合物粘合剂可为干燥油，天然，半合成或合成树脂，比如聚丙烯酸酯，聚氨酯， 改性醇酸树脂或其他成膜聚合物。本文中使用的“基于水的乳胶表面涂料”指包括树脂分散体和水，但不使用在基于溶剂的醇酸树脂表面涂料中的聚合物粘合剂的表面涂料。本文中使用的“颜料体积浓度”指颜料在表面涂料中的体积浓度。本文中使用的“底漆”指用于将表面涂料聚集在一起并施用在基材上的树脂分散体或聚合物粘合剂。本文中使用的“增量剂(extender) ”指一种通常为白色或略带颜色的物质，使用该物质是因为其物理或化学性质。增量剂具有为表面涂料赋予特定所需性质的性质。上述所需的性质可包括稳定表面涂料，防止流挂(sagging)，使表面涂料消光，或者改善表面涂料的流变性能。此外，增量剂可用于降低表面涂料的价格。
本文中使用的“修饰剂(modifier) ”指加入表面涂料以改变或改善表面涂料特定物理或化学性质的物质。本文中使用的“增稠剂”指一种在加入水相混合物后，在基本不改变其他性质的情况下增大粘度的物质。其提供形体(body)，增加稳定性，和/或改善添加成分的悬浮性。本文中使用的“挥发性有机化合物(VOC) ”指在包括室温的通常条件下蒸气压为 0. OlkPa或更大或在特定的使用条件下具有相应的蒸气压的有机化合物，。本文中使用的“V0C浓度”指每体积总着色剂组合物中所含有的VOC的质量。本文中使用的“基本上不含”，除非另有说明，是指在总的着色剂组合物中含有小于大约0. 5重量％所指代的组分。本文中使用的“有害空气污染物(HAPS) ”指Clean Air Act中第112(b)中所列出的化合物。本文中所使用的“长链不饱和脂肪酸”指具有至少一个不饱和链基团和至少16个碳原子的脂肪酸。说明为了用于表面涂料，着色剂需要具有稳定的高物理性能表现，比如Krebs单位 (KU)粘度下降，ICI粘度下降，抗粘连性，摩擦变色(rub up)浮色(color floating)，摆杆硬度，耐洗刷性，边缘湿润/指压干燥(wet edge/dryto touch)，去污性，表面活性剂浸出， 醇酸树脂划格法附着力(adhesionsheen)，以及机械稳定性。此外，通常还需要高光泽指标。 进一步由于环境的原因，消费者和政府监管部门希望非常低至零VOC的着色剂，其不含APE 和HAPS。已证明这种性质的组合是很难实现的。此外，为便于销售网点着色，通常在消费者购买表面涂料时将着色剂组合物配入其中。配入着色剂组合物通常包括使用人工或自动着色机。这两种机器，同时还包括其他的具有配给喷嘴的配制设备，在配给后会保留一些着色剂组合物。因此，需要具有无尖端干涸性质的着色剂组合物，以防止配给喷嘴中干涸。申请人:发现了一种具有低至零VOC的着色剂组合物，其基本上具有和普通的具有较高VOC含量的着色剂组合物相当或更高的性能。该着色剂组合物进一步具有无尖端干涸的性质，且可不含APE和HAPS。根据一个或多个实施方案，着色剂组合物包括着色剂组分，含有聚酰胺的分散剂， 表面活性剂和水。任选地，着色剂组合物可包含其他添加剂。在另一个实施方案中，着色剂组合物含有大约5% -大约70重量％的着色剂组分，大约1 % -大约30重量％的分散剂，大约0. 1 % -大约30重量％的表面活性剂，大约
-大约75重量％的水。如果存在，可选的添加剂最多可为大约30重量％。在至少一个示例性的实施方案中，着色剂组合物的VOC浓度可为大约50g/L或更低。在另一个实施方案中，VOC浓度可为从大约0. 1-大约50g/L。仍在另一个实施方案中， VOC浓度可为从0. -大约15g/L。仍在另一个实施方案中，VOC浓度可为7g/L或更低。在另一示例性实施方案中，着色剂组合物可基本上不含烷基酚乙氧基化物(APE) 表面活性剂。这类表面活性剂通常由可与环氧乙烷反应的支化壬基酚或辛基酚制备得到。 “基本上不含APE”指着色剂组合物具有低于大约0. 5%的APE。在另一个实施方案中，着色剂组合物具有低于大约0. 的APE。仍在另一个实施方案中，着色剂组合物不含APE。
在某些实施方案中，着色剂组合物基本上不含有害空气污染物(HAPQ。基本上不含HAPS指着色剂组合物具有低于大约0. 5%的HAPS。在另一个实施方案中，着色剂组合物含有低于大约0. 的HAPS。在另一个实施方案中，着色剂组合物不含HAPS。着色剂组分着色剂组分包括任意一种或多种颜料、着色剂、染色剂、染料或金属效果试剂。在许多实施方案中，着色剂组分包含至少一种具有或不具有填料的颜料。示例性的颜料包括有机颜料和无机颜料。为覆盖整个色彩空间的色调和色度，可使用颜料的各种组合。例如，可使用白色颜料、黑色颜料、黄色颜料、橙色颜料、红色颜料、蓝色颜料和绿色颜料。在进一步的实施方案中，着色剂组分可含有有色颜料的组合。有色颜料的组合可包括至少两种有机颜料、至少两种无机颜料，或者至少一种有机颜料和至少一种无机颜料的组合。用于产生上面列出的颜色的颜料组分的实例包括氧化钛(C I颜料白(C I Pigment White)6)，炭黑(C I 颜料黑(C I Pigment Black) 7)，氧化铁黑(C I 颜料黑 11)，氧化铁棕(C I颜料棕(C I Pigment Brown) 7)，氧化铁黄(C I颜料黄(C I Pigment Yellow) 42)，钒酸铋(C I颜料黄184)，偶氮黄(Cl颜料黄1)，偶氮黄(C I颜料黄3)，偶氮黄(C I颜料黄65)，偶氮黄(C I颜料黄74)，联苯胺黄(C I颜料黄83)，偶氮黄(C I颜料黄 97)，苯并咪唑酮黄(C I 颜料黄 194)，disazopyrazolone orange (C I 颜料橙(C IPigment Orange) 34)，苯并咪唑酮橙(C I颜料橙36)，苯并咪唑酮橙(C I颜料橙62)，吡唑并喹啉酮橙()(C I颜料橙67)，二酮吡咯并吡咯橙(C I颜料橙73)，氧化铁红(C I颜料红(C I Pigment Red) 101)，喹吖啶酮红(C I颜料红122)，喹吖啶酮紫(C I颜料紫(C I Pigment Violet) 19)，萘酚红(C I颜料红188)，二酮吡咯并吡咯(DPP)红(C I颜料红254)，DPP 红(C I颜料红255)，酞菁蓝(C I颜料蓝(C I Pigment Blue) 15 1)，酞菁蓝(C I颜料蓝 15: 2)，酞菁蓝(C I颜料蓝15:3)，和酞菁绿(C I颜料绿(C I PigmentGreen) 7)。在一个实施方案中，颜料为颗粒状。颜料颗粒通常的颗粒度分布为大部分的颜料颗粒度分布在大约ο. 1-大约3微米的范围内。在着色剂组分包括填料的实施方案中，填料可为无色或有色。典型地，填料为无色。示例性的填料为天然或化学合成的，颗粒度在大约1-大约300微米的范围内。填料的例子可包括滑石，硫酸钡，碳酸钙，高岭土，凹凸棒土，碳酸镁和煅烧硅铝酸盐。填料的一些具体的例子包括NICR0NS04 (可商购自Luzenac North America的滑石粉)，BLANCFIXE (可商购自的Solvay的硫酸钡)，0MYACARB (可商购自Omya的碳酸钙)，和ATTAGEL (可商购自 BASF的凹凸棒土)。分散剂在至少一个实施方案中，分散剂可为聚酰胺。该聚酰胺包含至少两个氨基锚定基团。氨基锚定基团至少提供对颜料表面的亲合力。在更进一步的实施方案中，聚酰胺包含链的不饱和的疏水部分。不饱和的疏水部分至少在氧存在下提供交联性。在另一更进一步的实施方案中，聚酰胺可具有高分子量。上述聚酰胺至少提供对于通用着色剂的颜料磨碎料的改善的兼容性。通用着色剂为可与溶剂性和基于水的表面覆盖物兼容的着色剂。此外， 上述聚酰胺可以至少是在无需低分子量APE表面活性剂的情况下提供颜色接受性。在至少某些实施方案中，聚酰胺包含如下的结构
权利要求
1.着色剂组合物，其包含 着色剂组分；分散剂，其含有含有至少两个氨基锚定基团的聚酰胺； 表面活性剂； 水；和任选的添加剂。
2.如权利要求1所述的着色剂组合物，其包含 大约5-大约70重量％的着色剂组分；大约1-大约30重量％的含有含有至少两个氨基锚定基团的聚酰胺的分散剂； 大约0. 1-大约30重量％的表面活性剂； 大约1 % -大约75重量％的水； 大约0% -大约30重量％的任选的添加剂。
3.如权利要求1所述的着色剂组合物，其中着色剂组合物尖端干涸，在配给所述着色剂组合物14天后的配给率在初始配为制率的10%之内。
4.如权利要求1所述的着色剂组合物，其中，当所述着色剂组合物加入到半光漆时，在 20°角测量的光泽指标为至少13。
5.如权利要求1所述的着色剂组合物，其中所述着色剂组合物含有颜料和填料。
6.如权利要求5所述的着色剂组合物，其中所述的填料的颗粒度为大约1-大约300微米。
7.如权利要求5所述的着色剂组合物，其中所述填料包括滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、高岭土、凹凸棒土、碳酸镁和煅烧硅铝酸盐中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的着色剂组合物，其中分散剂中的聚酰胺含有多于2个氨基锚定基团。
9.如权利要求1所述的着色剂组合物，其中分散剂中的聚酰胺的分子量为大约1500g/ mol或更高。
10.如权利要求1所述的着色剂组合物，其中分散剂的聚酰胺为基于脂肪酸的聚酰胺。
11.如权利要求1所述的着色剂组合物，其中分散剂的聚酰胺具有疏水部分，该部分含有长链不不饱和脂肪酸。
12.如权利要求1所述的着色剂组合物，其中表面活性剂包括磷酸酯，磷酸，以及它们的盐。
13.如权利要求12所述的着色剂组合物，其中表面活性剂为磷酸酯或磷酸的碱金属盐或铵盐。
14.如权利要求12所述的着色剂组合物，其中磷酸酯为单酯，双酯或其组合。
15.如权利要求1所述的着色剂组合物，其中该组合物含有选自由聚乙二醇、卵磷脂、 聚氧乙烯脂肪醚、聚氨酯多元醇、增稠剂、流变改性剂、聚羧酸的钠盐、消泡剂、增量剂和杀虫剂及其组合组成的组中的添加剂中的一种或多种。
16.如权利要求15所述的着色剂组合物，其中的一种或多种添加剂至少包含具有大约 300-大约400g/mol分子量的聚乙二醇。
17.如权利要求1所述的着色剂组合物，其中所述着色剂组合物与基于溶剂的醇酸树脂表面涂料和基于水的乳胶表面涂料相容。
18.如权利要求1所述的着色剂组合物，其中所述着色剂组合物的挥发性有机化合物 (VOC)浓度为大约50g/L或更低。
19.如权利要求18所述的着色剂组合物，其中所述着色剂组合物的VOC浓度为从大约 0. 1-大约 15g/L。
20.如权利要求1所述的着色剂组合物，其中所述着色剂组合物基本上不含烷基酚乙氧基化物表面活性剂(APE)。
全文摘要
本发明提供了一种用于为表面涂料或涂料着色或上色的着色剂组合物，其具有低挥发性有机化物(VOC)浓度，不含烷基酚聚氧乙烯醚表面活性剂(APE)和有害空气污染物(HAPS)。此外，该着色剂组合物的性能与含有高VOC浓度的着色剂相当或更好。该着色剂组合物包含着色剂组分，包含聚酰胺的分散剂，表面活性剂，水和任选的添加剂。聚酰胺为高分子量聚酰胺，其具有至少2个氨基锚定基团，且表面活性剂包含磷酸，磷酸酯或它们的盐。
文档编号C09D17/00GK102482517SQ200980161201
公开日2012年5月30日 申请日期2009年10月1日 优先权日2009年7月2日
发明者C·弗兰德斯, E·L·杨, M·W·文希, N·查克拉巴尔迪, N·阿尔玛萨维, P·A·宾德拉, S·塔玛纳 申请人:巴斯夫公司