包封的硫酸盐法二氧化钛粒子的制作方法_2

文档序号:9342877阅读:来源:国知局
重量计的中值粒度是〇. 5微米或小于0. 5微米。
[0032] 二氧化钛粒子可以任选地具有至少一个二氧化娃、氧化铝、氧化锌以及氧化错中 的一或多者的涂层。举例来说,在某些实施例中,适用于本发明的涂料中的二氧化钛粒子可 以具有二氧化硅涂层和氧化铝涂层。
[0033] 在一些实施例中,氯化法二氧化钛粒子存在于本发明的组合物中。如果氯化法二 氧化钛粒子存在,那么其可以至少部分地以硫酸盐法二氧化钛粒子的方式经包封或可以不 经包封。
[0034] 本发明涉及水溶性第一聚合物。本发明的水溶性第一聚合物可溶于在一系列pH 值(包括1到5)内的水。
[0035] 水溶性第一聚合物具有一或多个硫酸单体的聚合单元。优选地,水溶性第一聚合 物中的硫酸单体的聚合单元数量是3或大于3;更优选地是5或大于5;更优选地是8或大 于8〇
[0036] 水溶性第一聚合物优选地具有一或多个胺单体的聚合单元。优选地,水溶性第一 聚合物中的胺单体的聚合单元数量是2或大于2;更优选地是3或大于3;更优选地是4或 大于4。
[0037] 优选地,在水溶性第一聚合物上的胺基与硫酸基团的摩尔比是10 : 1或小于 10 : 1;更优选地是3 : 1或小于3 : 1;更优选地是1.5 : 1或小于1.5 : 1。优选地,在 水溶性第一聚合物上的胺基与硫酸基团的摩尔比是0.1 : 1或大于0.1 : 1;更优选地是 0. 25 : 1或大于0.25 : 1;更优选地是0.33 : 1或大于0.33 : 1。
[0038] 供用于水溶性第一聚合物的优选硫酸单体是(甲基)丙烯酸磺乙酯、(甲基)丙 烯酸磺丙酯、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸和2-(甲基)丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、其混合 物以及其盐。
[0039] 在供用于水溶性第一聚合物的胺单体中,优选的是(甲基)丙烯酸二烷基氨基乙 酯、(甲基)丙烯酸单烷基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二烷基氨基丙酯、(甲基)丙烯酸单 烷基氨基丙酯以及其混合物。在"二烷基氨基"基团中,两个烷基可以彼此相同或可以彼此 不同。更优选的是(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺和 (甲基)丙烯酸叔丁基氨基乙酯以及其混合物。
[0040] 优选地,水溶性第一聚合物含有除了硫酸单体和任选的胺单体之外的一或多个额 外乙烯基单体的聚合单元。优选的额外单体包括二烯、烯烃、经取代烯烃、丙烯酸单体以及 其混合物。更优选的额外单体是甲基丙烯酸甲酯;丙烯酸乙酯;丙烯酸丁酯;丙烯酸2-乙 基己酯;丙稀酸;甲基丙稀酸;衣康酸(itaconic acid);苯乙稀;乙酸乙稀酯;(甲基)丙稀 酸羟乙酯;马来酸;和马来酸酐以及其混合物。
[0041] 优选地,水溶性第一聚合物是丙烯酸聚合物。
[0042] 优选地,使用至少一种不含硅烷官能团的水溶性第一聚合物;更优选地,本发明中 的每一水溶性第一聚合物都是不含硅烷官能团的聚合物。优选地,使用至少一种不含硅原 子的水溶性第一聚合物;更优选地,本发明中的每一水溶性第一聚合物都是不含硅原子的 聚合物。
[0043] 优选地,水溶性第一聚合物的重量平均分子量是1,000或高于1,000 ;更优选地 是2, 000或高于2, 000;更优选地是3, 000或高于3, 000。优选地,水溶性第一聚合物的重 量平均分子量是200, 000或低于200, 000;更优选地是50, 000或低于50, 000,更优选地是 15, 000或低于15, 000;更优选地是10, 000或低于10, 000。
[0044] 水溶性第一聚合物可以是无规共聚物、嵌段聚合物或梳状聚合物。优选地,水溶性 第一聚合物是无规共聚物。
[0045] 二氧化钛粒子可以与水溶性硫酸官能聚合物一起分散于水性介质中。
[0046] 本发明还涉及第二聚合物。第二聚合物优选地通过在已经分散于水性介质中的颜 料粒子存在下进行的乙烯基单体的自由基乳液聚合来制备。优选地,第二聚合物是丙烯酸 聚合物。
[0047] 在优选实施例中,第二聚合物含有一或多个水溶性单体的聚合单元。优选的水溶 性单体是(甲基)丙烯酰胺、N取代(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羟烷基酯、酸官能单 体以及其混合物;更优选的是硫酸单体、羧酸官能单体以及其混合物。更优选的是(甲基) 丙烯酸2-磺乙酯、(甲基)丙烯酸磺丙酯、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸、2_(甲基)丙烯酰胺 基-2-甲基丙烷磺酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、其混合物以及其盐。在丙烯酰胺和N取 代(甲基)丙烯酰胺中,优选的是丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺以及其混合物。在(甲基)丙 烯酸羟烷基酯中,优选的是甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟乙酯以及其混合物。
[0048] 本文中的"至少部分经包封"意指,对于50%或大于50%的二氧化钛粒子(以二 氧化钛粒子的数量计),第二聚合物与二氧化钛粒子表面的至少一部分接触。颜料粒子的包 封程度可以使用电子显微照片来确定。包封程度的测定不包括第一聚合物、表面活性剂、分 散剂等等的任何贡献。
[0049] 本文中的"X%包封"意指,对于50%或大于50%的二氧化钛粒子(以粒子的数量 计),以粒子的总表面积计,颜料粒子表面积的X%或大于X%与第二聚合物接触。优选地, 二氧化钛粒子经50%包封;更优选地经75%包封,最优选地经100%包封。
[0050] 二氧化钛粒子上的第二聚合物包封层或外壳的平均厚度优选地是500nm或小 于500nm ;更优选地是200nm或小于200nm ;更优选地是150nm或小于150nm ;更优选地是 120nm或小于120nm。二氧化钛粒子上的第二聚合物包封层或外壳的平均厚度优选地是 20nm或大于20nm ;更优选地是40nm或大于40nm。
[0051] 用于制造本发明的颜料组合物的优选方法含有以下步骤(a)与0. 1重量%到25 重量%(以颜料粒子的重量计)水溶性硫酸官能第一聚合物一起分散硫酸盐法二氧化钛粒 子;和(b)在分散的二氧化钛粒子存在下进行乳液聚合以提供以所述二氧化钛粒子的重量 计,10重量%到200重量%至少部分地包封所述分散的颜料粒子的第二聚合物。
[0052] 在这一方法中的一个步骤是将二氧化钛粒子与水溶性硫酸官能聚合物一起分散 在介质、优选地水性介质中。这一分散步骤可以通过任何通常用于将颜料分散在水性介质 中的手段来实现,包括例如用高速分散器研磨,或在介质研磨机或滚珠研磨机中研磨。以 颜料粒子的重量计,水溶性硫酸官能聚合物的量优选地是〇. 1 %或大于〇. 1% ;更优选地是 0. 25%或大于0. 25% ;更优选地是0. 5%或大于0. 5%。以颜料粒子的重量计,水溶性硫酸 官能聚合物的量优选地是25 %或小于25% ;更优选地是10 %或小于10% ;更优选地是5% 或小于5% ;更优选地是2%或小于2%。
[0053] 第二聚合物优选地通过在分散的硫酸盐法二氧化钛粒子存在下的乳液聚合来制 成。乳液聚合可以通过聚合物领域中熟知的方法来进行,并且包括多阶段聚合方法。在聚 合中任选地利用各种合成佐剂,如引发剂、链转移剂以及表面活性剂。优选地,乳液聚合是 接种型乳液聚合,分散的颜料粒子充当晶种。优选地,使用至少一种水溶性引发剂。聚合可 以以一次注入法的形式,或通过使用多次注入,或通过随时间推移连续馈入单体来进行。单 体可以不搀水地或用适当表面活性剂乳化在水中而添加。为了使方法在本文中被认为是可 接受的,其必须能够在40体积%或高于40体积%的最终体积固体份水平下、优选在45体 积%下,以小于1. 〇重量% (以总固体的重量计)的粗砂形成实现。
[0054] 优选地,当第二聚合物是通过在分散的硫酸盐法二氧化钛粒子存在下的乳液聚合 制成时,所述聚合的结果是聚合物包封的二氧化钛粒子的水性分散液。
[0055] 在本发明的一个优选实施例中,第二聚合物含有至少一个硫酸官能单体的聚合单 元。优选的硫酸官能单体是(甲基)丙烯酸磺乙酯、(甲基)丙烯酸磺丙酯、苯乙烯磺酸、 乙烯基磺酸和2_(甲基)丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、其盐以及其混合物。更优选地,硫 酸官能单体是苯乙烯磺酸或其盐。
[0056] 优选地,以第二聚合物的干重计,第二聚合物中的硫酸官能单体的聚合单元的量 是0. 1重量%或大于0. 1重量% ;更优选地0. 25重量%或大于0. 25重量% ;更优选地0. 5 重量%或大于〇. 5重量%。优选地,以第二聚合物的干重计,第二聚合物中的硫酸官能单体 的聚合单元的量是2
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