表面改性的颗粒及其制造方法

专利名称：表面改性的颗粒及其制造方法
技术领域：
本发明涉及在水溶液，溶剂，树脂，聚合物，水泥，磁性或类似应用体系中，具有改进分散特性的改性的颗粒表面。具体地说，本发明涉及表面涂覆至少一种电荷改性剂的颜料或填充料颗粒，也可以有至少一种分散促进剂，这种颗粒在应用体系中具有改进的分散性，色调，操作和其它加工性质。再具体地说，本发明涉及一种表面涂覆至少一种无机电荷改性材料和至少一种分散促进材料的氧化铁颜料颗粒。
无机颜料像金属氧化物，如氧化铁，在建筑、涂料，塑料或其它工业部门常用作着色成分。为了着色常通过充分混合而将无机颜料掺入要应用的体系，例如水质的，溶剂，树脂，聚合物，水泥或分散体系等中。颜料的一项关键性能特性是其在整个应用体系中的分散性。分散性是颜料颗粒可否均匀和密切地混合入应用体系的一种度量标准。颜料颗粒的分散性不良会引起颜料颗粒结块，这导致在最终产品中的表面缺陷，色斑，着色不均或显色不足。
许多无机颜料例如金属氧化物存在的问题是它们通常不易分散于介质如涂料、塑料，水泥等中。其原因是金属氧化物颜料表面与许多应用体系在电化学上不相容，结果，为了获得所要求的颜色和其它性质，需要更多的时间，更多的机械能和更大量的颜料以便适当地将颜料混合到介质中。
为了给多种应用体系提供具有提高的分散性和着色性的颜料颗粒，已经做过一些试探。在先有技术中，用无机添加剂涂覆颗粒改进无机颜料颗粒的表面特性，进而改进在一些应用体系中的着色和加工性能。Burow等人的欧洲专利No.87113450.8和美国专利5059250公开了用无色无机添加剂涂覆氧化铁颜料颗粒，所用添加剂选自Mg，Zn，Al，La，Y，Zr，Sn和Ca。涂覆颗粒的等电点被调节至大于7，Burow等人声称能以此改进颜料在许多应用体系中的着色性质。
Vanderheiden在美国专利4053325中公开了用通式为M(PO)的不溶的金属偏磷酸盐涂覆氧化铁颗粒，式中M是选自Al，Ba，Ca，Mg，Fe和Zn的金属，据称这种涂覆颗粒在许多应用体系中可改进颜料的热稳定性。
用特定的有机物质处理无机颗粒可改进在许多应用体系中的某些性能特性也是已知的。Damiano等人的US4753679公开一种用无机颗粒改进混凝土的强度和渗水性的方法，通过用脂肪酸如硬脂酸或油酸预处理来促进颗粒在混凝土体系中的分散。
Ayala等人的US4952617公开用涂覆有机表面活性剂而表面改性的无机颜料颗粒来改进在水基和有机溶剂涂料体系中的分散性和热稳定性。
Jungk和US4946505公开一种用特种粘合料以物理方式结合颜料颗粒如氧化铁进入小珠粒而使混凝土染色的方法。然而，这些改性的颜料颗粒遇到颜料分散依赖于珠粒溶解的缺陷，或换句话说，颜料粒从粘合料中溶解出来。溶解作用可以在颜料分散入混凝土体系之前发生。因此颜料颗粒附着于粘合料的程度较弱，颜料仅仅物理地结合或包封在粘合料中。
尽管在改进不同应用体系中颜料颗粒性能方面有许多在先的尝试，人们还是在不断寻求更有效方式。希望在所有应用体系中提供具有改进颗粒特性的表面改性颗粒，即颜料或填充料颗粒。也希望能够在电化学和化学方面改性，调节或控制颗粒表面，以提供具有改进的加工性质(如分散性)的颗粒。也希望专门设计改性的颗粒表面以便与任何要求的应用体系相容。也希望提供一种表面改性的一般方法，能适用于所有颗粒并与所有应用体系相容。
本发明的目的在于提供具有专门设计的电化学和化学改性表面的颜料或填充料颗粒，以使在许多应用体系中的颗粒特性最优化。
本发明的另一目的是提供在其表面涂覆至少一种电化学或电荷改性剂和至少一种分散促进剂的颜料或填充料颗粒，以提高在许多应用体系中颗粒的加工性如分散性或着色性。
本发明的又一目的是以电化学方式使一种分散剂附着于颜料或填充料颗粒的表面。
本发明的再一目的是提供表面改性的颜料或填充料初级颗粒。
本发明还有一个目的是提供低粉尘可自由流动的表面改性的颜料或填充料颗粒。
本发明的进一步目的是提供一种为改进在许多应用体系中的加工性质而使颜料或填充料颗粒表面改性的一般方法。
本发明的这些目的和其它目的，通过具有至少两个涂层(一个电化学或电荷改性涂层和一个分散促进剂涂层)的表面改性的颜料或填充料颗粒及其制造方法而达到。本发明进一步通过颗粒的电化学的和化学的表面改性，在希望的应用体系中提供获得各种颗粒(颜料或填充料等)最佳特性的一般体系。
本发明判明，颗粒表面电荷和化学改性可提高在应用体系中的颗粒特性。本发明进一步判明，与在应用体系的分散介质界面颗粒有关的电表面电荷导致应用体系中颗粒间的相互排斥或吸引。于是，颗粒的特定电化学和化学表面改性可设计成改进稳定性或任何特定分散介质中颗粒对其它成分的吸引。因此，对所希望的应用体系的总电化学测定，可使通过电化学和化学设计改性的颗粒，在该体系中具有最佳颗粒特性。
本发明的这些和其它的优越性，通过下面非限制性实施例中公开的本发明的某些方案的说明会更为清楚。
本发明涉及颗粒表面电化学和化学改性以改进在各种应用体系如涂料、涂布料，树脂，水泥，磁性，水质，溶剂和其它体系等中的颗粒特性。在本发明之前还没有人教导或建议过，通过电化学和化学调节改进各种应用体系中颗粒的各种性能特性，使颜料颗粒或填充料颗粒被表面改性。调节电荷的颗粒的重要性由对特别地和系统地设计的颗粒的稳定性而具体实现，这种颗粒在化学和电化学上与特定的应用体系相容。
因此，本发明涉及一种组合物，它包括涂有至少两种涂布料(一种是电荷或电化学改性剂，另一种是促进颜料颗粒在具体应用体系中分散的分散剂)的颜料颗粒或填充料颗粒，及该组合物的制造方法。
要改性的颗粒是颜料或填充料颗粒。颜料颗粒或填充料颗粒可以是无机或有机颗粒，选自矿物，有机物，湖淀有机物(laked organics)增量剂，填充料，金属和金属氧化物等。颜料和填充料的其它例子公开在Pigment Handbook，vols I and Ⅲ，Temple C.Patton，Editor，John Wiley & Sons，New York，最近一版中。
更具体地说，颜料颗粒包括铬酸盐，氰亚铁酸盐，硫化物，硫硒化物，氧化物，二氧化硅，硅酸盐，磷酸盐，铝酸盐，钛酸盐，碳酸盐，硫酸盐，硼酸盐，有机颜料和金属颜料。无机颜料颗粒如金属氧化物，例如氧化铁是最优选的，因为其价廉并可与许多应用体系相容。其它金属氧化物如氧化铝，氧化铬，氧化铅，氧化镍，氧化硅，氧化银，氧化锡，氧化钛，氧化锌，氧化锆和其它过渡金属氧化物也可用。
颜料或填充料颗粒典型的平均初级颗粒大小为约0.01-100微米，通常为0.01-50微米。虽然可以使预先聚结的颗粒组表面改性，但按照本发明最好是使每个初级颗粒表面改性。
虽然还不能从理论上完全理解本发明，但本发明的表面改性颗粒提供了在各种应用体系中的改进性能特性，这是适于特定应用的特定电化学和化学颗粒表面改性的结果。因此，本发明以发现通过改变颗粒表面的电化学和化学状态，而将表面改性颗粒设计为在特殊应用体系中具有所要求的特性为前提。表面改性作用提供改进的颗粒与颗粒和颗粒与应用体系间的相互作用。
颜料或填充剂颗粒表面改性或涂覆至少一种电化学或电荷改性剂和至少一种分散促进剂，因而，以电化学和化学方式附着至少两种试剂于颗粒表面以提高应用体系中颗粒的性质。
相信，电化学或电荷改性剂以电化学方式改变或调节颜料或填充料颗粒的表面电荷。另外，进而相信，电化学或电荷改性剂在颗粒表面提供促进与分散促进剂电化学或化学附着、结合或连接的位点。由于这样的表面改性作用，一起使用两种不同的试剂，颗粒可特定地设计成电化学和化学上与许多应用体系相容。
电化学或电荷改性剂可选自Mg，Ca，Ba，Sr，Ti，V，Zr，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Si和Al或其混合物。电化学或电荷改性剂也可包括其它无机材料或有机材料。
由颜料或填充料颗粒的电荷确定的电化学或电荷改性剂是阳离子还是阴离子材料。典型的颜料颗粒如氧化铁，一般是电负性颗粒，因此，与阳离子电荷改性剂更易结合。其它颜料颗粒如硫酸钡，一般是电正性颗粒，因此，与阴离子电荷改性剂更易结合。
下面，本发明将主要讨论电负性颜料或填充料颗粒，如氧化铁，但本发明不限于这一方案。电正性或中性颗粒也可以按照本发明使表面改性。
电负性颗粒表面至少以一种电化学或电荷改性剂改性为电负性颗粒优选用阳离子涂布料。电化学或电荷改性阳离子涂布料可以是有机的或无机的。用于氧化铁的电化学或电荷改性剂优选可溶的无机阳离子材料，它们选自Mg，Ca，Ba，Sr，Ti，V，Zr，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Si和Al或其任何混合物。Mg，Ca，Ba，Sr，Ti，V，Zr，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Si和Al的化合物或其任何混合物的无机涂布料，优选沉淀这些化合物中的至少一种于颗粒的表面以形成表面电化学或电荷改性的颗粒。如上所述，涂覆电正性颗粒可优选阴离子电化学或电荷改性剂。
用电化学或电荷改性涂布料涂覆颜料颗粒的量是颜料颗粒的0.01-20%(重量)，优选0.02-5%(重量)。
形成的表面电荷改性颗粒，再与第二种分散促进涂布料，即至少一种促进颗粒在应用介质中分散的分散促进剂相结合。已调节表面电荷的颗粒在电化学和化学上设计为与该至少一种分散促进剂界面交接，这是为促进分散促进剂以电化学方式附着于颗粒上的特定应用体系所要求的。相信，由于颗粒的电化学表面调节作用，分散促进剂涂布料以电化学或化学方式附着于颗粒上。按照本发明，颗粒的这两类表面改性作用，使颗粒具有在本发明之前还未公开或建议的最佳特性。
分散促进剂具体地设计成在所选应用体系中是化学相容的和稳定的，如在溶剂，水质涂料，涂布料，树脂，水泥等中。依据特定的应用体系，该分散促进剂可包括极性或非极性的基团，以提供在该特定应用体系中的电化学和化学相容性。例如木素磺酸盐是用于水泥应用体系中的已知分散剂，在混凝土形成的结晶相中它易于吸收并且提高颜料颗粒的分散。
分散促进剂可以是阴离子，阳离子或非离子材料，优选具有与电荷改性剂相反的电荷，以促进电化学或化学附着。先前本发明已讨论了电负性颜料颗粒和阳离子电化学或电荷改性剂，下面，本发明还要讨论阴离子分散剂，诚然，本发明并不仅限于这一方案。
分散促进剂涂布料优选有机阴离子材料并可选自硬脂酸盐，乙酸盐，烷基酚类，纤维素，蜡，木质素，丙烯酸树脂，环氧树脂，尿烷，聚乙烯，聚苯乙烯，聚丙烯和具有醇，二元醇，醛，酰胺和羧酸官能基的聚合物或其任何混合物的有机化合物。分散促进剂涂布料也可以是选自硅酸盐，硅烷，硅氧烷，磷酸盐，硫酸盐，磺化的化合物，钛酸盐或其任何混合物的无机阴离子材料。
分散促进剂涂布料涂于预先涂有颜料的颗粒上，其量为颜料颗粒的0.01-20%(重量)，优选0.02-5%(重量)。分散促进剂以电化学或化学方式附着于预先电荷改性的颗粒上，得到本发明的表面改性颗粒。
涂有至少一种电化学或电荷改性剂和至少一种分散促进剂(即至少两个涂层)的表面改性颗粒的等电点(在此pH下，溶液中分子上的净电荷为零，因此，在电场中不运动)可设计为与所希望的特殊的应用体系最具相容性。
常规的颜料颗粒和应用体系或依赖于单独的电化学表面控制或依赖于把颜料颗粒的包封在分散剂中。
本发明通过颜料或填充料颗粒以电化学或化学方式将分散剂附着到颗粒上的两步协同的电化学和化学表面改性作用，提供在许多体系中的改进的分散作用。
本发明的表面改性颗粒以应用体系载体或颜料载体的约0.1-80%(重量)，优选0.2-60%(重量)，最优选0.5-40%(重量)使用于应用体系。本发明的应用体系的例子包括，水质涂布料或溶剂涂布料，树脂，聚合物，水泥，调色剂和分散液等。本发明的表面改性颗粒的掺混方法取决于应用体系的类型。
本发明的表面改性颗粒可用于改性颗粒特性，如在水泥应用体系中的着色并形成有色水泥。水泥着色的改进方法是通过表面改性颜料如金属氧化物，优选氧化铁，它具有至少一种电荷改性剂和至加一种分散促进剂的表面涂层，与水凝水泥，波特兰水泥等，集料，水和其它添加剂，在足以导致颜料颗粒在水泥应用体系中均匀分散条件下混合而完成的。优选分散促进剂是木素磺酸钠溶液。Damiano等人在US4753679中公开了水泥体系，并在此作参考。
本发明的表面改性颗粒可进一步用于改进颗粒特性如水质或有机涂布料、树脂或涂料应用体系的着色和由此形成的着色涂布料，树脂或涂料。将涂布料，树脂或涂料着色的改进方法可通过将具有至少一种电荷改性剂和至少一种分散促进剂的表面涂层的表面改性颜料如金属氧化物优选氧化铁，与载体，粘合料，基料和其它添加剂，在足以导致颜料颗粒均匀分散于涂布料、树脂或涂料应用体系中的条件下混合而完成。Ayala等人的US4952617公开了树脂和涂布料体系，合并在此作参考。
本发明的表面改性颗粒也可用在磁性应用如铁磁调色剂或油墨应用体系中改进颗粒特性。改进的调色剂可由磁性颗粒，如具有至少一种电荷改性剂和至少一种分散促进剂表面涂层的黑色氧化铁颗粒和其它添加剂形成。本发明的表面改性作用使黑色氧化铁颗粒成疏水性进而导致在磁性油黑或调色剂应用体系中改进颗粒特性。一般，磁性调色剂颗粒是附着到磁性表面，使表面产生磁象。磁性调色剂已用于显示记录在磁带、磁层、磁鼓，印刷板上的磁象。磁性调色剂特别用于复印机。Edwrads等人在US4336546中公开一种磁性印刷设备和磁性色剂组合物，合并在此作参考。
本发明的表面改性颜料或填充料颗粒的生产方法包括，提供颜料或填充料颗粒于水质或溶剂为连续相的悬浮液中。在颗粒制造期间，及其回收和聚集之前，在一种在制的悬浮液中提供颗粒是最好和有益。优选处于在制的悬浮液中的颗粒，因为它是以单个方式处理填充料或颜料初级颗粒的最优化条件，从而提供每一个初级颗粒具有按本发明的表面改性。不过，颜料或填充料颗粒也可以预先干燥的形式提供，然后，再分散或再悬浮于连续相中。
将颜料或填充料颗粒悬浮液装入一容器中并且最好机械搅拌以保持悬浮液中的分散相。然后，将电化学或电荷改性剂加入该容器中。
电化学或电荷改性剂，即阳离子的或阴离子的和无机的或有机的物质可以溶液、悬浮液或固体形式加到容器中。电荷改性剂最好经进一步搅拌而沉淀在悬浮液中的初级颗粒的表面上，也可以经调节混合物至约pH7-11，较好是PH8-11，最好是PH9-10而沉淀，直至基本上完全沉淀。搅拌和调节pH促进电化学或电荷改性剂涂布料化学结合于初级颗粒表面，进一步以电化学方式改变颗粒的表面电荷，为要在界面交接的第二种分散促进剂涂布料提供电化学位点，或以电化学或化学方式附着于其上。
分散促进剂，即阴离子的、阳离子的或非离子的和无机或有机物质，也可以溶液、悬浮液或固体形式加到容器中。进一步搅拌容器直至基本上完全将分散剂界面交接或电化学附着于初级颗粒上，因此，将分散剂以电化学和/或化学方式固定或界面交接于颗粒表面，并得到按本发明的表面改性的颗粒。分散促进剂可在加入电荷改性剂之前加入容器中，但优选在其之后。
表面改性颗粒可以通过常规回收方法进行回收，例如过滤和干燥，喷雾焙烧，喷雾干燥和流化床干燥等。表面改性的颗粒可以在回收的同时进一步浸润(sizing)，或附加浸润步骤，例如将回收的表面改性颗粒与液体如水的混合物进行喷雾干燥。
本发明的表面改性颗粒可以粉末、分散液或粒状形式生产。为了适宜贮存和操作，本发明的颗粒通常优选自由流动形式，因此，本发明的表面改性颗粒优选为粒状形式，更优选珠粒形式，其平均整体颗粒大小或平均聚结颗粒大小为25-250微米，优选100-200微米，水含量小于5%，最好小于2%。
本发明的表面改性颗粒也可以包括其它的添加剂如稳定剂，分散剂，杀菌剂，润湿剂，流变改性剂，填充料，润滑剂，增塑剂，增塑溶胶，推进剂，气体夹带剂等。
在下面实例1-9中公开了按照本发明的表面改性颗粒的生产。比较试验对本发明的表面改性颗粒在特殊应用介质中改进分散和着色性质的效果，与先有技术中公开的表面改性颗粒作对比。
实例1用于水质分散应用体系的黄色氧化铁的表面改性收集一定量的完全沉淀并显色的黄色氧化铁，取1120克相当于干的黄色氧化铁加入一个12升的容器中作为待加工物料。该待加工物料的浓度大约为0.12g/ml。用一个涡轮式搅拌器以大约450rpm速度搅拌此物料或直至形成适当的表面运动的搅速。在大约5分钟内向搅拌的颜料悬浮液中加280毫升1M的硫酸镁七水合物溶液。继续搅拌15分钟，并向此颜料悬浮液中加足够量的50%的氢氧化钠溶液使其升至大约pH9。然后，向此悬浮液中加入26克(以活性物为基准)分子量为3500-5500的聚丙烯酸钠盐。再搅拌此悬浮液15分钟。收集颗粒并试验和与对照组比较其化学和分散特性。
表Ⅰ 化学比较实例 A B C 实例1粉末pH 8.03 6.59 8.57 8.51镁含量 0.012 0.01 0.136 0.124
碳% 0.17 1.36 0.19 0.69表II水质体系的分散特性实例 A B C 实例1氧化物加载时间 18分 8分 15分 3分最大固体% 23.5 70.0 62.0 74.0粒度,Brookfield50 rpm #6Spindle RVT(cps) 10000+3800+10000+3600Hercules A Bob4000rpm cm 偏差 故障 5.5 故障 2.90实例A＝未处理沉淀黄色氧化铁的对照;
实例B＝以聚丙烯酸钠盐有机涂布料一步处理过的黄色氧化铁;
实例C＝以无机硫酸镁七水合物一步处理的黄色氧化铁。
实例2用于涂层体系分散液应用的黄色氧化铁的表面改性收集一定量的完全沉淀和显色的黄色氧化铁，取1120克相当于干的黄色氧化铁加于一个12升容器中作为待加工物料。此待加工物料的浓度为大约0.12g/ml。用一涡轮搅拌器以大约450rpm速度搅拌此物料或直至产生适当的表面运动。于大约5分钟内，向此颜料悬浮液中加225ml 3M的铝酸钠溶液。继续搅拌15分钟，并向搅拌的颜料悬浮液中加280ml 1M的硅酸钠溶液。再搅拌15分钟，收集颗粒并测验和与对照组比较化学和分散特性。
表Ⅲ 化学比较实例 A 实例2
粉末pH 8.03 4.50铝含量 0.05 0.33硅% 0.03 0.63表Ⅳ分散特性长油醇酸树脂体系长油醇酸树脂(无分散剂)(25分钟研磨数据)实例 A 实例2温度℃ 48 50Hegman 0-8 6+6+粘度(cps) 86000 81000表Ⅴ色调数据比较长油醇酸树脂＊(25分钟显色)与先前对照组的色差实例 A 实例2Z强度 98.8% 103.6%DRG -0.9 0.2DYB -0.7 0.2DL 0.7 0.0DE 1.3 0.2＊所有颜色数据用Macbeth 2020+分光光度计(发光体D)测定并用FMCll色差规定报告结果。
实例3在水质分散体系加工应用中将黄色氧化铁成品商品颜料表面改性以改进其特性将1120克成品商品规格的干黄色氧化铁放入一个12升已装有10000克水的容器中。用一个涡轮搅拌器以大约450rpm搅拌或者直至形成物料的适当的表面运动。于大约5分钟内加280ml 1M的硫酸镁七水合物溶液到搅拌的颜料悬浮液中。再搅拌悬浮液30分钟，并加足够量的50%的氢氧化钠溶液使升至约pH9。然后，向悬浮液中加26克(以活性物为基准)分子量为3500-5500的聚丙烯酸钠盐。继续搅拌15分钟。收集颗粒并试验对比。
实例4为在水质体系加工应用中改进黄色氧化铁颜料特性的表面改性收集一定量完全沉淀和显色的黄色氧化铁并将1120克相当于干的黄色氧化铁放入一个12升容器中作待加工物料。用涡轮搅拌器以大约450rpm速度搅拌该物料或直至形成物料的适当表面运动。于大约5分钟内，向搅拌的颜料悬浮液中加280ml 1M的硫酸镁七水合物溶液。再搅拌大约30分钟，并向悬浮液中加足够量的50%氢氧化钠溶液使升至约pH9。然后，向悬浮液中加26克(以活性物为基准)分子量为3500-5500的聚丙烯酸钠盐。继续搅拌14分钟。收集颗粒并试验对比。
表Ⅵ比较分散液特性水质体系低固体研磨料实例 A 实例3 实例4固体% 60.4 60.6 60.2分散液pH 5.5 8.0 8.2Brookfield粘度 3400cps 2200cps 1200cps氧化物加载时间 9分钟 5分钟 <3分钟表Ⅶ
比较色调数据 胶乳规格＊颜色数据试验类型 胶乳色调 胶乳色调 胶乳色调实例 A 实例3 实例4Z强度% 96.7 103.5 117.0DRG -0.4 -1.3 3.1DYB -0.6 -1.3 3.8DL 0.9 0.0 -2.2DE 1.1 1.9 5.4实例5为改进水泥加工应用中黄色氧化铁颜料的特性的表面改性收集一定量完全沉淀和显色的黄色氧化铁，并将1120克相当于干的黄色氧化铁放入一个12升容器中作为待加工物料，其浓度为大约0.12g/ml。用一个涡轮搅拌器以大约450rpm搅拌该物料或直至形成物料的适当的表面运动。于大约5分钟内向搅拌的颜料悬浮液中280ml 1M的硫酸镁七水合物水溶液。再搅拌15分钟，并向颜料悬浮液中加足够量的50%氢氧化钠溶液使升至大约pH9。继续搅拌悬浮液15分钟，再向悬浮液中加22.4克干木素磺酸钠。再搅拌悬浮液大约30分钟。收集颗粒并试验对比。
实例6为改性水泥加工应用中黄色氧化铁颜料的特性的表面改性收集一定量完全沉淀和显色的黄色氧化铁，并将1120克相当于干的黄色氧化铁放入一个12升的容器作为待加工物料。待加工物料的浓度为大约0.12g/ml。用一个涡轮型搅拌器以大约450rpm速度搅拌该物料或直至形成物料的适当的表面运动。于大约5分钟内向搅拌的颜料悬浮液中加280ml 1M硫酸镁七水合物溶液。再搅拌15分钟，并向颜料悬浮液中加足够量的50%的氢氧化钠溶液使升至大约pH9。再搅拌15分钟并向悬浮液中加56.0克40%的木素磺酸钠溶液。再搅拌悬浮液大约30分钟。收集颗粒并试验对比。
表Ⅷ比较色调数据 胶乳规格＊与先前对照组的色差实例5 实例6Z强度 97.5% 107.7%DRG -2.1 2.6DYB -3.0 1.7DL 0.5 -1.3DE 3.7 3.3表Ⅸ比较混凝土的颜色显出标准混凝土混合型实例6与对照组相比Z强度30秒 100.37%Z强度45秒 112.91%Z强度60秒 116.49%Z强度120秒 116.21%实例7
为改进水泥加工应用中红色氧化铁颜料的特性的表面改性收集一定量完全沉淀和显色的红色氧化铁，并将1120克相当于干的红色氧化铁放入一个12升的容器中作为待加工物料，其浓度为大约0.12g/ml。用一个涡轮式搅拌器以大约450rpm速度搅拌此物料或直至形成物料的适当的表面运动。于大约5分钟内，向搅拌的颜料悬浮液中加280ml 1M的硫酸镁七水合物溶液。再搅拌5分钟并向悬浮液中加560.0克4%的木素磺酸钠溶液。继续搅拌悬浮液大约30分钟。收集颗粒并试验对比。
表Ⅹ比较色调数据 胶乳规格＊实例7与对照组相比Z强度 111.3%DRG 4.0DYB 0.3DL 3.5DE 5.4表Ⅺ比较混凝土颜色显出校准混凝土混合型实例7与对照组相比Z强度 30秒 103.51%Z强度 45秒 115.64%Z强度 60秒 121.48%Z强度 120秒 122.35%
实例8收集一定量的完全沉淀和显色的黑色氧化铁，并将1120克相当于干的黑色氧化铁放入一个12升容器作为待加工物料，其浓度为大约0.12g/ml。用一个涡轮式搅拌器以大约450rpm速度搅拌该物料或直到形成其适当的表面运动。于大约5分钟内，向搅拌的颜料悬浮体中加280ml 1M的硫酸镁七水合物溶液。再搅拌15分钟并向此分散液中加560.0克4%的木素磺酸钠溶液。继续搅拌30分钟。收集颗粒并试验对比。
表Ⅻ比较色调数据 胶乳规格＊实例8与对照组相比Z强度 108.4%DRG 1.7DYB 1.4DL -2.9DE 3.8表ⅩⅢ比较混凝土颜色显出标准混凝土混合型实例8与对照组相比Z强度 30秒 102.21%Z强度 45秒 111.41%Z强度 60秒 113.51%Z强度 120秒 115.21%
实例9为在溶剂基的调色剂应用中改进黑色氧化铁颜料特性的表面改性收集一定量完全沉淀和显色的黑色氧化铁，并将681克相当于干的黑色氧化铁放入一个12升容器中作为待加工物料。其浓度为大约0.12g/ml。用一个涡轮式搅拌器以大约450rpm的速度搅拌此物料或直至形成物料的适当的表面运动。在280ml水中的2.1克氯化铝加热至130°F后，加到黑色氧化铁浆液中。将含15.9克硬脂酸钠的稀溶液加入上述混合物。搅拌此混合物大约30分钟。收集颗粒并测验对比。
表ⅩⅣ水分吸附分析样品 0小时 24小时 48小时 72小时 总重变化(克)对照 10.9975 11.0597 11.0945 11.0786 +0.0811实例8 10.9971 10.9938 10.9938 10.9943 -0.0028表ⅩⅤVSM 磁性样品 Hc(Oe) σ-m(emu/g) σ-r(emu/g)对照 98 85.3 10.5实例8 98 82.9 7.权利要求
1.一种表面改性的颗粒，包括选自颜料和填充料的颗粒，其表面涂布有至少一种电荷改性剂和至少一种分散促进剂。
2.权利要求1的表面改性的颗粒，该颗粒选自矿物，增量剂，填充料，金属和金属氧化物。
3.权利要求1的表面改性的颗粒，其中电荷改性涂布料是颜料颗粒的大约0.01-20%重量。
4.权利要求1的表面改性的颗粒，其中所述分散促进涂布料是颜料颗粒的大约0.01-20%重量。
5.一种表面改性的颜料颗粒，包括选自颜料和填充料的颜料颗粒，其表面涂布有至少一种电荷改性剂和至少一种分散促进剂。
6.权利要求5的表面改性的颜料颗粒，其中颜料选自铬酸盐，氰亚铁酸盐，硫化物，硫硒化物，氧化物，硅酸盐，磷酸盐，铝酸盐，钛酸盐，碳酸盐，硫酸盐，硼酸盐和金属颜料。
7.权利要求5的表面改性的颜料颗粒，其中所说的颜料是金属氧化物。
8.权利要求7的表面改性的颜料颗粒，其中的金属氧化物是氧化铁。
9.权利要求5的表面改性的颜料颗粒，其中所说的至少一种电荷改性剂是选自Mg，Ca，Ba，Sr，Ti，V，Zr，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Si和Al的无机物。
10.权利要求5的表面改性的颜料颗粒，其中所说的至少一种分散促进剂是选自硬脂酸盐，乙酸盐，烷基酚，纤维素，蜡，木素，丙烯酸树脂，环氧化物，尿烷，聚乙烯，聚苯乙烯，聚丙烯和有醇，二元醇，醛，酰胺和羧酸官能基的聚合物。
11.权利要求5的表面改性的颜料颗粒，其中所说的电荷改性涂布料是颜料颗粒的约0.01-20%重量。
12.权利要求5的表面改性的颜料颗粒，其中所说的分散促进剂涂布料是颜料颗粒的约0.01-20%重量。
13.权利要求5的表面改性的颜料颗粒，其中所说的颗粒具有0.01-100微米的平均初级颗粒。
14.权利要求5的表面改性的颜料颗粒，其中所说的表面改性颜料颗粒是粒状的。
15.权利要求14的表面改性的颜料颗粒，其中所说的粒状物是珠粒。
16.权利要求14的表面改性的颜料颗粒，其中所说的粒状物平均整体颗粒大小为25-250微米。
17.权利要求16的表面改性的颜料颗粒，其中所说的粒状物平均整体颗粒大小为100-200微米。
18.权利要求14的表面改性的颜料颗粒，其中所说的粒状物含水量小于5%。
19.权利要求18的表面改性的颜料颗粒，其中所说的粒状物含水量小于2%。
20.权利要求5的表面改性的颜料颗粒，其中所说的表面改性的颜料颗粒是粉末状的。
21.权利要求5的表面改性的颜料颗粒，其中所说的表面改性的颜料颗粒是分散体状的。
22.权利要求5的表面改性的颜料颗粒，其中还包括其它添加剂。
23.一种表面改性的颜料颗粒，包括选自金属氧化物的一种颜料颗粒，其表面涂布有至少一种电荷改性剂和至少一种分散促进剂，其中所说的至少一种电荷改性剂是选自Mg，Ca，Ba，Sr，Ti，V，Zr，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Si和Al的无机物，所说 至少一种分散促进剂是选自硬脂酸盐，乙酸盐，烷基酚，纤维素，蜡，木素，丙烯酸衍生物，环氧化物，尿烷，聚乙烯，聚苯乙烯，聚丙烯和带有醇，二元醇，醛，酰胺和羧酸官能基的聚合物的有机物质。
24.权利要求23的表面改性的颜料颗粒，其中所说的颜料是氧化铁。
25.权利要求23的表面改性的颜料颗粒，其中所说的颗粒具有0.01-100微米的平均初级颗粒大小。
26.权利要求23的表面改性的颜料颗粒，其中所说的表面改性的颜料颗粒是粒状的。
27.权利要求26的表面改性的颜料颗粒，其中所说的粒状物是珠粒。
28.权利要求26的表面改性的颜料颗粒，其中所说的粒状物具有25-250微米的平均整体颗粒大小。
29.权利要求26的表面改性的颜料颗粒，其中所说的粒状物含水小于5%。
30.权利要求23的表面改性的颜料颗粒，其中还包括至少一种选自稳定剂，分散剂，杀菌剂，润湿剂，流变改性剂，填充料，润滑剂，增塑剂，增塑溶胶，推进剂和气体夹带剂的添加剂。
31.一种为选自颜料和填充料的颗粒表面进行涂覆的方法，该方法包括如下步骤(a)提供选自颜料和填充料颗粒的悬浮液。(b)加入至少一种电荷改性剂到该悬浮液中，(c)沉淀该至少一种电荷改性剂于该颗粒的表面上，(d)加入至少一种分散促进剂到该悬浮液中，(e)以电化学方式附着该至少一种分散促进剂于该颗粒上，(f)回收表面涂覆的颗粒。
32.一种为选自颜料和填充料的颜料颗粒表面进行涂覆的方法，该方法包括如下步骤(a)提供一种颜料颗粒在溶液中的悬浮液，(b)加入至少一种电荷改性剂于该悬浮液中，(c)沉淀该至少一种电荷改性剂于该颜料颗粒的表面上，(d)加入至少一种分散促进剂于该悬浮液中，(e)以电化学方式附着该至少一种分散促进剂于该颜料颗粒上，(f)回收表面涂覆的颜料颗粒。
33.权利要求32的方法，其中所说的颜料是金属氧化物。
34.权利要求33的方法，其中所说的金属氧化物是氧化铁。
35.权利要求32的方法，其中所说的沉淀步骤是通过搅拌，调节pH或两者结合直至基本上完成反应。
36.权利要求32的方法，其中所说的附着步骤是通过搅拌直至基本上完成反应。
37.权利要求32的方法，其中所说的回收步骤是通过过滤和干燥，分批干燥，喷雾焙烧，喷雾干燥或流化床干燥。
38.权利要求32的方法，其中所说的颗粒悬浮液是一种在制的悬浮液。
39.权利要求32的方法，其中所说的颗粒悬浮液是聚集颗粒的再分散体。
40.权利要求32的方法，其中还包括以下步骤(g)粒化该表面涂覆的颗粒成为最终产品形式。
41.权利要求41的方法，其中所说粒化步骤包括用液体，优选水，和其它添加剂进行喷雾干燥。
42.一种着色水泥组合物，该组合物包括一种水泥和选自金属氧化物的表面改性的颜料颗粒，该颗粒表面涂布有至少一种电荷改性剂和至少一种分散促进剂。
43.一种磁性调色组合物，包括选自金属氧化物的表面改性的颜料颗粒，其表面涂布有至少一种电荷改性剂和至少一种分散促进剂。
44.一种涂布料组合物，包括基料，载体，粘合料和选自金属氧化物的表面改性的颜料颗粒，该颗粒表面涂布有至少一种电荷改性剂和至少一种分散促进剂。
45.一种使水泥着色的方法，包括以下步骤(a)提供选自金属氧化物的表面改性的颜料颗粒，该颗粒表面涂布有至少一种电荷改性剂和至少一种分散促进剂;(b)在足以使该表面改性的颜料颗粒均匀分散于水泥中的条件下，将该改性的颜料颗粒与水泥混合，(c)使此水泥混合物凝固。
全文摘要
为改进在水，溶剂，树脂，聚合物，水泥等应用体系中的分散特性而使颗粒表面改性。涉及表面涂有至少一种电荷改性剂和至少一种分散促进剂的颜料或填充料颗粒，其在应用体系中的分散性，色调，操作性和其它加工性质有改进。电荷改性剂选自Mg，Ca，Ba，Sr，Ti，V，Zr，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn和Al。分散促进剂选自硬脂酸盐，乙酸盐，烷基酚，纤维素，蜡，木素，丙烯酸树脂，聚环氧化物，聚尿烷，聚乙烯，聚丙烯和聚苯乙烯，和具有醇，二元醇，醛，酰胺和羧酸官能基的聚合物。氧化铁是优选的颜料颗粒。
文档编号C04B20/12GK1093382SQ94102758
公开日1994年10月12日 申请日期1994年2月9日 优先权日1993年2月10日
发明者W·W·沙普里, 小·J·T·韦尔 申请人:哈克罗斯颜料有限公司