专利名称：颜料颗粒、其生产方法及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及颜料颗粒、其生产方法及其用途。粉末颜料用于热塑性塑料和热固性塑料的着色。粉末颜料的优势在于它们不依赖于载体材料。但是，通常这个优势的实现是以损害可分散性为代价的。为了改善可分散性，用树脂(DE 2540355)或用聚合物(US 3133893)涂覆颜料。由EP 0036520可获知具体的干燥方法，其涉及将高度分散的颜料和临界温度低于颜料的分解温度的液体在加压下加热至该液体的临界温度之上，然后释放压力，将温度稳定保持在液体露点线(dew line)之上。而且，EP 0282855公开了颜料制剂，其包含有机颜料和/或炭黑和选自烷基苯磺酸盐系列或特定的磺基丁二酸酯的表面活性剂，并且，如果合适，在湿粉碎后，通过喷雾干燥或冷冻干燥从水性介质中干燥该颜料制剂。EP 1103173公开了用于染色种子的颜料制剂，其包含颜料和聚醚多元醇。EP 857764公开了无机颜料颗粒，其包含无机颜料和基于颜料含量为0. 1-10 重量％的水溶性亲水助剂或疏水/亲水助剂，并且该无机颜料颗粒的平均粒径为 50-1500 μ m。此外，EP 1090081公开了水分散体，其包含颜料和式为[CH3(CH2)J [CH3(CH2)J CH[(CH2)pO (AO)qH]的分散剂。而且，由US 6063182和DE 19731572获知颜料制剂，以及由US 5837044获知喷墨油墨。WO 2003055959公开了固体粒子制剂，其包括固体粒子和0.05-9重量％的化合物，所述化合物选自具有至少一个非氢端基的聚乙二醇或二醇、或者烷基磺酸酯。此外，US 2005090609公开了平均粒径为50-5000 μ m和BET表面积为<=15m2/g 的颜料颗粒，其尤其包含，基于聚醚为10-40重量％的至少一种非离子表面活性添加剂。现有的颜料制剂的缺点在于在不加入添加剂的情况下其在水或水性表面涂料体系中的分散性能很差。DE 102007026551公开一种颜料制剂，其包含至少一种颜料和至少一种通式为 CH3-(CH2) n-CH2-0-[ (CH2) p-0]m-H 的化合物，其中 η = 8-18, ρ = 1-4，和 m = 15-25。本发明的一个目的是提供颜料颗粒，其在水中或水性表面涂料体系中呈现出良好的分散性能，同时具有很好的表面涂层色彩，而且，由此，在交联涂膜中该颜料颗粒的任何组分不产生浮色(迁移到涂膜的表面)。本发明提供颜料颗粒，其特征在于，所述颜料颗粒包含基于颜料颗粒40-65重量％，优选43-63重量％，更优选45-60重量％，非常优选45-56重量％的颜料和基于颜料颗粒至少10重量％，优选至少12重量％，更优选至少15重量％，非常优选至少20重量％ 的通式I的化合物CH3- (CH2) n-CH2-0- [ (CH2) p_0] m_H I，其中η = 8-18，优选 η = 10-18，更优选 η = 12-17，非常优选 η = 14-16 ；ρ = 1-4, 优选ρ = 2 ；和m = 35-100，优选m = 35-90,更优选m = 40-80，非常优选m = 45-70 ；通式I的化合物与颜料的重量比大于或等于该颜料以m2/g计的STSA表面积乘以0. 0021g/m2 ； 而且该颜料颗粒的质量加权平均粒径是< 20 μ m,优选< 15 μ m,更优选< 12 μ m,非常优选 < 9 μ m0确定通式I的化合物与颜料重量比的下限可以确保通式I化合物对颜料表面 (STSA表面积)的最小涂层。该颜料的STSA表面积可以小于或等于385m2/g，优选小于或等于380m2/g。除了颜料黑之外，根据ASTM D 6556 (2004)测量该颜料的STSA表面积。对于颜料黑，与ASTM D 6556(2004)不符的是，在105°C下干燥样品。用根据ISO 133201的激光衍射光谱法测定颜料颗粒的质量加权平均粒径。在购自Sympatec的HELOS激光衍射光谱仪中进行测定。在1巴的分散气压下分散颜料颗粒。根据Fraunhofer理论评估粒径分布。使用的颜料可以是炭黑、炭气凝胶或彩色颜料。可以使用的彩色颜料的实例包括黄色颜料、橙色颜料、红色颜料、洋红色颜料、紫色颜料、蓝色颜料、青色颜料、绿色颜料或棕色颜料。可以使用的彩色颜料包括无机蓝色颜料，例如铁蓝、群青蓝、钴蓝或混合相蓝色颜料，或者有机蓝色颜料，例如酞菁蓝或阴丹士林
' τπ. ο使用的炭黑可以是炉黑、气黑、灯黑、乙炔黑、由WO 98/45361或DE 19613796已知的含硅炭黑、由DE 19521565获知的反性炭黑(inversion black)、和由WO 98/42778获知的含金属炭黑。作为炭黑，可以优选使用平均原生粒径为8-80nm，优选10-35nm和OAN值为 40-200ml/100g，优选 60_150ml/100g 的颜料黑。气黑具有的平均原生粒径可以为8-30nm，优选10_25歷。气黑具有的pH可以为 2-5，优选 3. 5-4. 5。炉黑具有的平均原生粒径可以为8-80nm，优选10-50nm和OAN值可以为 40-200ml/100g，优选 50_180ml/100g。使用根据ASTM D 2414的方法测量炭黑颜料的吸油值(OAN)。与ASTM D 2414(2000)不符的是，将炭黑颜料在105°C下干燥到恒重并且以ml/100g炭黑颜料记录吸油值。使用根据DIN ISO 787/9(1995)的方法测量颜料黑的pH。与DIN ISO 787/9(1995)不符的是，使用去离子水(在使用前不经煮沸排气)，操作的炭黑颜料的浓度是10%，将该炭黑颜料悬浮液搅拌1分钟，一直不断地添加5滴乙醇以便增湿，当显示恒定时读出pH。根据DIN 53206测量平均原生粒径。根据校准TEM显微照片使用TGB粒径计数器直接测量平均原生粒径。用作颜料的炭气凝胶可以具有20-1500m2/g，优选100-1200m2/g，更优选 400-900m2/g 的 BET 值。根据DIN ISO 9277(1995)在购自 Quantachrome 的 NOVA e2000 吸附测量仪器中
测量BET表面积。用作颜料的炭气凝胶可以具有0. 005-5cm3/g,优选0. 05-3cm3/g,更优选 0. 2-2cm3/g的中孔体积。
用作颜料的炭气凝胶可以具有1. 8-50nm,优选5-45nm，更优选10_35歷的平均中孔孔径。根据DIN 66134(1998)通过BJH方法由在0.99-0. 34的相对压力范围p/pQ下记录的等温线解吸数据来测定中孔体积和孔径分布。另外，用作颜料的炭气凝胶可以具有0. 01-1. 0cm7g，优选0. 05-0. 5cm7g，更优选 0. 1-0. 35cm3/g的微孔体积。根据DIN 66135-1,66135-2,66135-3 (2001)用 t-plot 法测量微孔体积。根据 de Boer等式评估t-plot。用作颜料的炭气凝胶可以具有小于1 μ m，优选0. 05-1 μ m，更优选0. 1-1 μ m，非常优选0. 5-0. 95 μ m的平均粒径。所述颜料可以是多种颜料的混合物。通式I 的化合物可以优选是CH3-(CH2)n-CH2_0-[(CH2)2-0]m-H，其中 η = 10、12、14、 16 或 18 和 m = 35-100。通式I 的化合物可以是例如 CH3- (CH2) !O-CH2-O- [ (CH2) 2_0] 35_H、CH3- (CH2) 12_CH2-0-[(CH2) 2-0] 35-H、CH3- (CH2) 14-CH2-0- [ (CH2) 2_0] 35_H、CH3- (CH2) 16_CH2-0- [ (CH2) 2_0] 35_H、CH3- (C H2) 18-CH2-0- [ (CH2) 2-0] 35-H、CH3- (CH2) 10_CH2-0- [ (CH2) 2_0] 60_H、CH3- (CH2) 12-CH2_0- [ (CH2) 2_0 ]60-H、CH3- (CH2) H-CH2-O- [ (CH2) 2-0] 6(1-H、CH3- (CH2) 16_CH2-0- [ (CH2) 2_0] 6(ΓΗ、CH3- (CH2) 18_CH2 -0- [ (CH2) 2-0] 60-H、CH3- (CH2) 10-CH2-0- [ (CH2) 2_0] 90_H、CH3- (CH2) 12-CH2_0- [ (CH2) 2_0] 90_H、CH 3" (CH2) 14-CH2-0- [ (CH2) 2-0] 9(1-H、CH3- (CH2) 16-CH2-0- [ (CH2) 2_0] 90-H 或 CH3- (CH2) 18-CH2-0- [ (C
Η2)2-Ο]90-Η。颜料颗粒可以包括杀生物剂、pH调节剂、润湿剂、粘合剂、流动助剂或消泡剂。该颜料颗粒可以包含沉淀法白炭黑和/或气相法白炭黑。本发明的颜料颗粒可以包含分散剂。所述分散剂可以是非离子、阳离子、阴离子或两性润湿剂。除了通式I的化合物之外，本发明的颜料颗粒可以是不含分散剂的。该颜料颗粒可以由基于该颜料颗粒40-65重量％，优选43-63重量％，更优选 45-60重量％，非常优选45-56重量％的颜料；基于该颜料颗粒至少10重量％，优选至少 12重量％，更优选至少15重量％，非常优选至少20重量％的通式I的化合物；任选存在的 PH调节剂；任选存在的润湿剂；任选存在的粘合剂；任选存在的消泡剂；任选存在的流动助剂；和任选存在的杀生物剂组成CH3- (CH2) n-CH2-0- [ (CH2) p_0] m_H I，其中n = 8-18，优选 η = 10-18，更优选 η = 12-17，非常优选 η = 14-16 ；ρ = 1-4, 优选P = 2 ；和m = ；35-100，优选m = ；35_90，更优选m = 40-80，很优选m = 45-70，所述通式 I的化合物与颜料的重量比可以大于或等于该颜料以m2/g计的STSA表面积乘以0. 0021g/ m2 ；以及该颜料颗粒的质量加权平均粒径可以为< 2(^!11，优选< 15 μ m，更优选< 12 μ m， 非常优选< 9 μ m。根据DIN ISO 787-2测量，该颜料颗粒可以具有0_20重量％，优选0. 1-5重量％ 的残留含水量。该颜料颗粒可以包含0-5重量％，优选0. 1-3重量％的pH调节剂。该颜料颗粒可以包含0-5重量％，优选0. 1-3重量％的润湿剂。
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该颜料颗粒可以包含0-5重量％，优选0. 1-3重量％的粘合剂。该颜料颗粒可以包含0-5重量％，优选0. 1-3重量％的消泡剂。该颜料颗粒可以包含0-5重量％，优选0. 1-3重量％的流动助剂。该颜料颗粒可以包含0-5重量％，优选0. 1-3重量％的杀生物剂。在本发明的一个实施方案中，该颜料颗粒可以由基于颜料颗粒40-65重量％，优选43-63重量％，更优选45-60重量％，非常优选45-56重量％的选自气黑、炉黑、颜料黄 74、颜料蓝15:3和颜料红122的颜料；基于颜料颗粒至少10重量％，优选至少12重量％， 更优选至少15重量％，非常优选至少20重量％的通式I的化合物；任选存在的pH调节剂； 任选存在的润湿剂；任选存在的粘合剂；任选存在的消泡剂；任选存在的流动助剂；和任选存在的杀生物剂组成CH3- (CH2) n-CH2-0- [ (CH2) p_0] m_H I，其中η = 8-18，优选 η = 10-18，更优选 η = 12-17，非常优选 η = 14-16 ；ρ = 1-4，优选 ρ = 2 ；禾口 m = 35-100，优选 m = 35-90，更优选 m = 40-80，非常优选 m = 45-70， 所述通式I的化合物与颜料的重量比可以大于或等于该颜料以m2/g计的STSA表面积乘以 0. 0021g/m2 ；以及该颜料颗粒的质量加权平均粒径可以为< 20 μ m,优选< 15 μ m,更优选 < 12 μ m，非常优选< 9 μ m。本发明另外提供一种生产本发明的颜料颗粒的方法，其特征在于将基于颜料颗粒40-65重量％，优选43-63重量％，更优选45-60重量％，非常优选45-56重量％的颜料和基于颜料颗粒至少10重量％，优选至少12重量％，更优选至少15重量％，非常优选至少 20重量％的通式I的化合物分散于溶剂中，其中所述通式I的化合物与颜料的重量比大于或等于该颜料以m2/g计的STSA表面积乘以0. 0021g/m2 ；和随后干燥所得的分散体。使用的溶剂可以是水、乙二醇、甘油、醇、酮或上述化合物的混合物。可以用玻珠研磨机、行星式磨机、超声波、搅拌和混合元件、溶解器、振动混合器例如Skandex、转子-定子分散组件例如Ultra-Turrax、或高压均质器来进行分散。可以通过冷冻干燥、红外线干燥、微波干燥或喷雾干燥来干燥所述分散体。可以在喷雾干燥器中进行喷雾干燥，所述喷雾干燥器具有喷嘴雾化和并流、半逆流(喷射雾化)或逆流气体通道。在喷雾干燥器中的雾化可以通过单流体或多流体喷嘴来进行。喷嘴孔径可以是 0.01-3讓，优选0.05-2111111，更优选0. 1-1. 5mm。使用的雾化介质可以是气态物质例如空气、 氮、CO2和氩。使用的喷嘴可以是完全圆锥体、空心圆锥体、平面喷射和直线喷射喷嘴。可以用外场来辅助分散体进入到喷雾干燥器实现喷雾。所述外场可以是电场或声场，例如超声波。可以通过旋转雾化器、加压雾化器、振动雾化器或文丘里喷嘴实现分散体进入到喷雾干燥器喷雾。在喷雾干燥器中通过喷雾而产生的液滴尺寸可以是50nm-3mm，优选lOOnm-lmm， 更优选 200nm-0. 5mm。喷雾干燥可以在80-500°C，优选80-250°C的进口温度下进行。出口温度可以是 10-150°C，优选 15-900C ο喷雾干燥可以在喷嘴下游0. 03-1. 2巴的压力水平下进行。
喷雾干燥可以在喷嘴处0. 8-8巴的压力水平下进行。分散体的干燥可以优选通过在进口温度为80-500°C，优选80_250°C，在喷嘴处压力水平为0. 8-8巴和喷嘴孔径为0. 01-3mm,优选0. 05_2mm，更优选0. 1-1. 5mm下喷雾干燥
来进行。本发明的颜料颗粒可以在水性漆和表面涂料体系、乳胶漆、印刷油墨、液体油墨体系和涂料体系中用于着色和/或抗静电处理。 本发明另外提供一种表面涂料，其至少包含本发明的颜料颗粒。本发明的颜料颗粒有利地在水或水性涂料体系中呈现出很好的搅拌分散性能，同时具有很好的表面涂层色彩，而且，在交联涂膜中该颜料颗粒的任何组分不产生浮色(迁移到涂膜的表面)。
实施例实施例1-8实施例1-8的颜料颗粒的牛产在表1中列出了颜料水分散体的组成。表 权利要求
1.颜料颗粒，其特征在于，所述颜料颗粒包含基于颜料颗粒40-65重量％的颜料和基于颜料颗粒至少10重量％的通式I的化合物CH3- (CH2) [CH2-O- [ (CH2) p-0] m_H I，其中n = 8-18, ρ = 1-4和m = 35-100 ；所述通式I的化合物与颜料的重量比大于或等于该颜料以m2/g计的STSA表面积乘以0. 0021g/m2 ；以及所述颜料颗粒的质量加权平均粒径是< 20 μ m。
2.根据权利要求1的颜料颗粒，其特征在于，所述颜料是彩色颜料、炭气凝胶或炭黑。
3.根据权利要求1或2的颜料颗粒，其特征在于，所述通式I的化合物是CH3-(CH2) !O-CH2-O- [ (CH2) 2-0] 35-H、CH3- (CH2) 12-CH2-0- [ (CH2) 2_0] 35_H、CH3- (CH2) 14-CH2_0- [ (CH2) 2_0 ]35-H> CH3- (CH2) 16-CH2-O- [ (CH2) 2-o] 35-H、CH3- (CH2) 18-CH2-O- [ (CH2) 2_o] 35-H、CH3- (CH2) 10-CH2-O- [ (CH2) 2-0] 60-H、CH3- (CH2) 12-CH2-0- [ (CH2) 2_0] 60_H、CH3- (CH2) 14-CH2_0- [ (CH2) 2_0] 60 -H、CH3- (CH2) 16-CH2-0- [ (CH2) 2-0] 60-H, CH3- (CH2) 18-CH2_0-[ (CH2) 2_0] 60_H、CH3-(CH2)10-CH2 -0- [ (CH2) 2-0] 90-H、CH3- (CH2) 12-CH2-0- [ (CH2) 2_0] 90_H、CH3- (CH2) 14-CH2_0- [ (CH2) 2_0] 90_H、 CH3- (CH2) 16-CH2-0- [ (CH2) 2-0] 90-H 或 CH3- (CH2) 18-CH2-0- [ (CH2) 2-0] 90-Ho
4.根据权利要求1的颜料颗粒，其特征在于，其残留含水量是0-20重量％。
5.生产根据权利要求1-4之一的颜料颗粒的方法，其特征在于，将基于颜料颗粒40-65 重量％的颜料和基于颜料颗粒至少10重量％的通式I的化合物分散于溶剂中，其中所述通式I的化合物与颜料的重量比大于或等于该颜料以m2/g计的STSA表面积乘以0. 0021g/m2 ； 以及随后干燥所产生的分散体。
6.根据权利要求1-4之一的颜料颗粒在水性漆和表面涂料体系、乳胶漆、印刷油墨、液体油墨体系和涂料体系中用于着色和/或抗静电处理的用途。
7.表面涂料，其特征在于，所述表面涂料至少包含根据权利要求1-4之一的颜料颗粒。
全文摘要
本发明涉及一种颜料颗粒，其含有40-65重量％的颜料和至少10重量％的通式ICH3-(CH2)n-CH2-O-[(CH2)p-O]m-H的化合物，其中n＝8-18，p＝1-4和m＝35-100；所述通式I的化合物与颜料的重量比≥该颜料以m2/g计的STSA表面积乘以0.0021g/m2；和所述颜料颗粒的质量加权平均粒径是＜20μm。该颜料颗粒可以通过将所述颜料和通式I的化合物分散于溶剂中，然后干燥获得的分散体来生产。根据本发明的颜料可以在水性漆和清漆体系、分散色漆、印刷油墨、油墨体系和涂料体系中用于着色和/或抗静电处理。
文档编号C09C1/56GK102227479SQ200980147797
公开日2011年10月26日 申请日期2009年11月19日 优先权日2008年11月27日
发明者C·格茨, F·施滕格, G·陶贝尔, M·米尔巴赫, R·麦金托什, R·默奇, W·卡尔比茨 申请人:赢创炭黑有限公司