专利名称：用通过微乳液聚合制备的聚合物胶乳包封颜料的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含聚合物包封的颜料的漆。更特别地，本发明涉及一种使无机颜料颗粒有效包封在聚合物胶乳内的方法，其中那些颜料颗粒可以包括平均粒径大于200nm的颗粒。
背景技术：
在着色剂领域熟知聚合物包封的颜料，其中使聚合物或胶乳材料的层直接或经由中间桥连层沉积或连接在颜料颗粒表面。印刷油墨占据了聚合物包封的颜料的主要用途，其中该颜料提供了许多应用优点。例如颜料的聚合物包封可以用于降低分散体中颗粒的总数-和由此降低颗粒的組合表面积-使得油墨的粘度与具有分开分散的胶乳和颜料颗粒的油墨相比可以减小。聚合物包封还可以提供颗粒表面在分散体中更均勻地载荷，由此使油墨更稳定。当将油墨施加至介质时，包封还防止颜料-胶乳分离，由此改善油墨的耐久性和光学密度。而且此外，当将油墨施加至介质时，胶乳往往形成膜，在该膜以下限制住之前包封的颜料这用于提高所得膜的光泽度。颜料包封对油墨应用的许多益处在漆应用中同样是希望的。然而，许多在漆中使用的颜料颗粒特征在于比在油墨中使用的那些具有更大的平均直径。例如漆中的大多数白色和彩色无机颜料的平均粒径大于500nm，而油墨中的颜料往往以IOOnm或更小的平均粒度制备。漆的较大颜料颗粒特征在于与迄今为止不可能成功或有效聚合物包封的単体或聚合物具有吸附焓和特殊的交互作用。公布号为2007/(^65372的美国专利申请(Hewlett Packard)禾ロ Steiert Macromolecular Materials and Engineering, ^ 292 10-11期，第1111-1125页中的包封方法均明显限于尺寸小于200nm的颜料颗粒。公布号为2007/(^65372的美国专利申请描述了一种制备喷墨油墨的方法，该方法包括如下步骤提供包含水、至少ー种颗粒状颜料和任选地表面活性剂的第一分散体； 提供至少ー种単体和表面活性剂的第二分散体；分开均化颜料和単体分散体；使两种分散体混合并使该混合物均化而产生颜料被単体包围的微胶囊；和使均化的混合物聚合。Steiert等提供了一种涂料合成方法，借助该方法使有机颜料包封在聚合物内，所述方法包括如下步骤提供有机颜料在水中的阳离子稳定的分散体并使用声波振荡均化分散体；提供苯乙烯、丙烯酸系単体、十六烷和阴离子型表面活性剂的第二水分散体并使用声波振荡均化该分散体；通过搅拌和脉冲声波振荡的循环混合第一和第二水分散体；和使单体聚合。目前在本领域存在寻找ー种以高包封效率成功包封较大无机颜料颗粒的通用方法的需要。发明说明本申请提供了ー种可以通过微乳液(mini-emulsion)聚合得到的包含聚合物胶乳的漆組合物，其中聚合物颗粒具有包封在其中的无机颜料颗粒，至少ー种包封的无机颜料的平均粒径为200nm至10 μ m。
根据本发明的第一方面，提供了一种制备包含包封的颜料颗粒的聚合物胶乳的方法，所述方法包括如下步骤a)提供包含水、至少ー种表面活性剂和至少ー种颗粒状无机颜料的第一分散体，该颜料的颗粒的平均直径为200nm至10 μ m ；b)提供包含水、分散剂、疏水剂和至少两种可聚合单体的第二分散体，该单体中的至少ー种为丙烯酸系単体；c)単独均化第一和/或第二分散体；d)使所述第一和第二分散体混合并使所述混合物均化直到颜料颗粒被单体液滴包封；和e)引发单体聚合。本发明胶体分散体的特征在于优异的稳定性，尤其是在动态聚合方法过程中。由于该胶体的稳定性，漆的配制者可以容易地改变输入步骤d)的均化或步骤e)过程中施加的任何搅拌或搅动的能量以控制和/或提高包封效率，以及具体地，颜料颗粒被聚合物单包封的程度。在该方法的第一优选实施方案中，至少两种可聚合单体包括至少ー种丙烯酸系单体和至少ー种为乙酸乙烯基酷、苯乙烯或包含可聚合双键的其它非丙烯酸系単体的其它单体。在该方法的另ー优选实施方案中，步骤C)必须分开均化第一和第二分散体。第一和/或第二分散体的分开均化，和/或步骤d)的混合分散体的均化理想地应使用高能技术进行，其中最优选声波振荡。根据本发明的第二方面，提供了ー种包含根据上述方法制备的聚合物胶乳的漆组合物。此外，该漆组合物可以特征在于至少70%，优选至少90%具有包封在其中的颜料的那些聚合物颗粒在其中仅具有一个无机颜料颗粒。定义在本文和所附权利要求书中所用术语“声波振荡”应理解为指ー种使悬浮液暴露于高频声波的能量的破裂作用(disruptive effect)中的方法。本文所用“平均粒径”为由获得的測量值，最合适地，使用CoulterLS230粒度计获得的測量值计算体积平均粒径时测定的50%粒径。
将參考
本发明。图1显示了用于使无机颜料颗粒包封在聚合物胶乳内的微乳液方法的一个实施方图2为根据本发明方法制备的聚合物胶乳的透射电子显微照片(TEM)。发明详述提供第一分散体(10，图1)在所述方法的起始步骤中，以预分散形式提供一种或多种颜料或使用合适的设备在至少ー种表面活性剂和任选地其它添加剂存在下使一种或多种颜料分散于水中。尽管含盐的水可用作分散介质，但优选使用完全不含离子的水，其例如可以通过离子交換或蒸馏获得。本发明的第一分散体使用呈颗粒形式的ー种或多种无机颜料。合适的无机颜料列于下表1中，但不用于将本发明限于提到的那些具体顔料。表权利要求
1.一种制备包含包封的颜料颗粒的聚合物胶乳的方法，所述方法包括如下步骤a)提供包含水、至少ー种表面活性剂和至少ー种颗粒状无机颜料的第一分散体，所述颜料的颗粒的平均直径为200nm至10 μ m ；b)提供包含水、分散剂、疏水剂和至少两种可聚合单体的第二分散体，所述单体中的至少ー种为丙烯酸系単体；c)単独均化第一和/或第二分散体；d)使所述第一和第二均化的分散体混合并使所述混合物均化直到颜料颗粒被单体液滴包封；和e)引发单体聚合。
2.根据权利要求1的方法，其中第二分散体的丙烯酸系単体选自丙烯酸；甲基丙烯酸 (MAA)；甲基丙烯酸甲酯(MMA)；丙烯酸丁酯(BA)；乙基丙烯酸羟乙基酯(HEA)；和甲基丙烯酸羟乙基酯(HEMA)。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述至少两种可聚合单体包括至少ー种丙烯酸系単体和至少ー种为乙酸乙烯基酷、苯乙烯或包含可聚合双键的其它非丙烯酸系単体的其它単体。
4.根据权利要求3的方法，其中所述包含可聚合双键的非丙烯酸系単体选自丙酸乙烯基酯；丁酸乙烯基酯；乙烯基丁基醚；乙烯基丙基醚；乙烯；乙烯基咔唑；乙烯基萘；乙烯基蒽；乙烯基芘；α -甲基苯乙烯；二甲基苯乙烯；甲基苯乙烯；乙烯基联苯2-甲基-2-乙烯基环氧乙烷；乙烯基吡啶；及其混合物。
5.根据权利要求1-4中任ー项的方法，其中所述第二分散体的分散剂为选自如下的两亲型聚合物聚乙烯基吡咯烷酮；烷基化聚乙烯基吡咯烷酮；聚乙ニ醇 ’聚(乙烯基吡咯烷酮-co-乙酸乙烯基酷)；聚(苯乙烯磺酸酷)；聚(ニ烯丙基ニ甲基氯化铵)；聚(乙烯-co-甲基丙烯酸)；聚(乙烯-co-马来酸)；聚(苯乙烯-co-马来酸)；聚(乙烯基咪唑)；上述聚合物的嵌段和无规共聚物；及其混合物。
6.根据权利要求1-5中任ー项的方法，其中第二分散体进ー步包含表面活性剂和/或交联剂。
7.根据权利要求1-6中任ー项的方法，其中第一和第二分散体均単独均化。
8.根据权利要求1-7中任ー项的方法，其中在步骤c)中，第一和/或第二分散体通过声波振荡单独均化。
9.根据权利要求1-8中任ー项的方法，其中在步骤d)中，均化通过声波振荡进行。
10.根据权利要求1-9中任ー项的方法，其中通过向在步骤d)中形成的混合物中加入基于存在単体的总重量为0. 01-5. 0重量％的过硫酸铵或过硫酸钾或选自2，2 ‘-偶氮ニ异丁腈(AIBN)、2，2'-偶氮ニ O-甲基丙酰脒)ニ盐酸盐和2，2'-偶氮ニ 甲氧基-2， 4-ニ甲基戊腈)的偶氮化合物；和使混合物温度升高至70° -80°C的温度来引发聚合。
11.根据权利要求1-10中任ー项的方法，其中所述聚合在搅拌或搅动反应混合物下发生。
12.—种可以通过微乳液聚合获得的包含聚合物胶乳的漆組合物，其中聚合物颗粒具有包封在其中的无机颜料颗粒，至少ー种包封的无机颜料的平均粒径为200nm至10 μ m。
13.根据权利要求12的漆組合物，其中所述至少一种无机颜料的平均直径为250nm至、5 μ m0
14.ー种包含根据权利要求1-11中任ー项的方法制备的聚合物胶乳的漆組合物。
15.根据权利要求14的漆組合物，其中至少70%，优选至少90%具有包封在其中的颜料的那些聚合物颗粒在其中仅具有一个无机颜料颗粒。
全文摘要
一种制备包含包封的颜料颗粒的聚合物胶乳的方法，所述方法包括如下步骤a)提供包含水、至少一种表面活性剂和至少一种颗粒状无机颜料的第一分散体，该颜料的颗粒的平均直径为200nm至10μm；b)提供包含水、分散剂、疏水剂和至少两种可聚合单体的第二分散体，该单体中的至少一种为丙烯酸系单体；c)单独均化第一和/或第二分散体；d)使所述第一和第二分散体混合并使所述混合物均化直到颜料颗粒被单体液滴包封；和e)引发单体聚合。在实施方案中，所述至少两种可聚合单体包括至少一种丙烯酸系单体和至少一种为乙酸乙烯基酯、苯乙烯或包含可聚合双键的其它非丙烯酸系单体的单体。
文档编号C08J3/00GK102575015SQ201080039957
公开日2012年7月11日 申请日期2010年9月13日 优先权日2009年9月15日
发明者M·W·穆雷, P·许 申请人:阿克佐诺贝尔国际涂料股份有限公司