制备有色分散体的方法和由其制得的有色分散体的制作方法

制备有色分散体的方法和由其制得的有色分散体的制作方法
【专利摘要】一种制备有色分散体的方法，所述方法包括将水、第一着色剂和包含选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟乙基乙基纤维素和它们的混合物的第一凝胶，以及选自瓜尔胶、果胶、卡拉胶、明胶和它们的混合物的第二凝胶的凝胶组合物接触以形成第一着色剂分散体的第一步骤；将所述第一着色剂分散体与包含聚合物颗粒的水性分散体、粘土和胶溶剂的组合物接触以形成受保护的第一着色剂颗粒的分散体的第二步骤。一种包含所述第一着色剂分散体的有色分散体和包含所述有色分散体的有色涂料。
【专利说明】制备有色分散体的方法和由其制得的有色分散体

【技术领域】
[0001] 本发明涉及制备有色分散体的方法，由其制得的有色分散体和包含所述有色分散 体的涂料组合物。具体地，所述有色分散体是多彩的。
[0002] 简介
[0003] 多彩涂料是一种可完美替代传统单色涂料的水基喷涂体系。传统的单色涂料包含 一种着色剂。多彩涂料包含至少两种不同颜色的着色剂。喷涂之后，着色剂颗粒分散在表 面上来模拟天然石材或其它天然多彩表面。所得的装饰性表面耐久多彩，使得最终的涂料 适用于建筑翻新或新建筑物涂装。
[0004] 多彩涂料的核心是可以保护并分隔着色剂颗粒的粘合体系。所述粘合体系对确定 最终涂料的成本和性能起重要作用。没有合适的粘合体系，多彩涂料将需要严苛的储存和 加工条件，或者看上去非常不自然。没有合适的粘合体系，着色剂还可能容易在水性条件下 从粘合剂中释放，从而损害多彩性能。
[0005] 同时业界也需要一种制备有色涂料、特别是多彩涂料的简单方法，可以生产稳定 的，能适当保护着色剂并满足特殊外观需求的涂料产品。


【发明内容】

[0006] 本发明提供一种制备有色分散体的方法，所述方法包括将水、第一着色剂和凝胶 组合物接触以形成第一着色剂分散体的第一步骤；所述凝胶组合物包含选自甲基纤维素、 羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟乙基乙基纤维素和它们的混 合物的第一凝胶，以及选自瓜尔胶、果胶、卡拉胶、明胶和它们的混合物的第二凝胶，以所述 第一着色剂分散体的总重量为基准计，所述第一着色剂分散体包含〇. 05-10重量％的所述 第一着色剂，〇. 1-15重量％的所述第一凝胶和0. 1-15重量％的所述第二凝胶。
[0007] 所述方法的第二步骤是将所述第一着色剂分散体与包含聚合物颗粒的水性分散 体、粘土和胶溶剂的保护性组合物接触以形成受保护的第一着色剂颗粒的分散体；以所述 保护性组合物的总重量为基准计，所述保护性组合物包含0. 5-70重量％的所述聚合物颗 粒、0. 1-10重量％的所述粘土和0. 05-10重量％的所述胶溶剂；其中所述第一着色剂分散 体与所述保护性组合物的重量比为1 :1〇至10 :1。
[0008] 所述方法任选的第三步骤是采用与所述第一着色剂不同的第二着色剂重复所述 第一步骤和第二步骤，以形成受保护的第二着色剂颗粒的分散体。
[0009] 所述方法任选的第四步骤是将受保护的第一和第二着色剂颗粒的分散体混合以 形成双色分散体。
[0010] 本发明还提供了包含所述第一着色剂分散体的有色分散体。
[0011] 本发明还提供了包含所述有色分散体的有色涂料。
[0012] 附图简要说明
[0013] 图1示出本发明实施例1、比较例22和天然花岗岩表面的外观；图Ia是包含棕色、 灰色和黑色着色剂的多种着色剂涂料的本发明实施例1的外观；图Ib是天然花岗岩表面的 外观；以及图Ic是包含红色、黄色和黑色着色剂的多彩涂料的比较例22的涂层外观。
[0014] 图2示出本发明实施例1和天然花岗岩表面的外观；图2a是包含黑色、白色和灰 色着色剂的多彩涂料的本发明实施例1的外观；图2b是天然花岗岩表面的外观。
[0015] 发明详沭
[0016] 出于描述组分的目的，所有包括括号的词语表不包括括号内的内容和不包括括号 内的内容的任一情况或两种情况。例如，术语"(共）聚合物"包括聚合物、共聚物和它们的 混合物；术语"（甲基）丙烯酸酯"表示丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和它们的混合物。
[0017] 在本文中，术语" wt. %"表示重量％。
[0018] 本发明的有色分散体包含第一着色剂分散体和保护性组合物。所述第一着色剂分 散体与所述保护性组合物的重量比为1:10至10:1、优选1:7至7:1、更优选1:5至5:1。
[0019] 第一着色剂分散体
[0020] 以所述第一着色剂分散体的总重量为基准计，本发明的第一着色剂分散体包含 0. 05-10重量％、优选0. 1-7重量％、更优选0. 5-5重量％的第一着色剂。
[0021] 所述着色剂是有机或无机着色剂颗粒，优选无机着色剂颗粒。所述着色剂颗粒的 示例性例子包括二氧化钛白、炭黑、灯黑、氧化铁黑、氧化铁红、透明氧化物红、氧化铁黄、透 明氧化物黄、氧化铁棕、酞菁绿、酞菁蓝、萘酚红、喹吖啶酮红、喹吖啶酮洋红、喹吖啶酮紫、 DNA橙和有机黄。所述着色剂也可以是能对涂料的不透明度或遮盖能力产生实质性贡献的 颗粒无机材料。
[0022] 所述第一着色剂分散体还包含凝胶组合物，以所述第一着色剂分散体为基准计， 所述凝胶组合物包含〇. 1-15重量％,优选0. 3-10重量％,更优选0. 5-5重量％的第一凝 胶，以及〇. 1-15重量％，优选0. 3-10重量％，更优选0. 5-5重量％的第二凝胶。
[0023] 所述第一凝胶的合适的例子包括甲基纤维素（MC)、羟丙基甲基纤维素（HPMC)、羟 乙基甲基纤维素（HEMC)、羟丁基甲基纤维素（HBMC)、羟乙基乙基纤维素（HEEC)和它们的混 合物。
[0024] 所述第二凝胶的合适的例子包括瓜尔胶、果胶、卡拉胶、明胶和它们的混合物。
[0025] 任选地，以所述第一着色剂分散体的总重量为基准计，所述第一着色剂分散体还 包含0. 1-10重量％、优选0. 5-8重量％、更优选1-5重量％的粘土。
[0026] 任选地，所述第一着色剂分散体还包含聚合物颗粒的水性分散体。以所述第一 着色剂分散体的总重量为基准计，所述聚合物颗粒的含量为〇. 1-40重量％，优选1-20重 量％，更优选2-10重量％。
[0027] 所述第一着色剂分散体还可以包含水，以使所述第一着色剂分散体的总重量百分 数达到100重量％。
[0028] 保护性组合物
[0029] 本发明的保护性组合物包含聚合物颗粒的水性分散体。以所述保护性组合物的总 重量为基准计，所述聚合物颗粒的含量为〇. 5-70重量％ ,优选1-50重量％,更优选5-40重 量％。
[0030] 以所述保护性组合物的总重量为基准计，所述保护性组合物还包含0.1-10重 量％，优选0. 5-7. 5重量％，更优选1-5重量％的粘土。
[0031] 以所述保护性组合物的总重量为基准计，所述保护性组合物还包含0. 05-10重 量％，优选0. 1-5重量％，更优选0. 5-2重量％的胶溶剂。
[0032] 本发明的所述保护性组合物还可以包含水，以使所述保护性组合物的总重量达到 100重量％。
[0033] 本发明所述保护性组合物中使用的聚合物颗粒以及所述第一着色剂分散体中任 选使用的聚合物颗粒优选是至少一种烯键式不饱和的非离子单体的聚合产物。在本文中， "非离子型单体"表示共聚的单体残基在PH= 1-14的范围内不带离子电荷。本发明使用的 烯键式不饱和非离子型单体包括（甲基）丙烯酸酯单体，其中（甲基）丙烯酸酯表示甲基 丙烯酸酯或丙烯酸酯，包括丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸-2-乙基己酯， 丙烯酸癸酯，丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸异癸酯，甲 基丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯；（甲基）丙烯腈；（甲基）丙烯 酰胺；氨基-官能单体和脲基-官能单体；带有乙酰乙酸酯官能团的单体；苯乙烯和取代的 苯乙烯；丁二烯；乙烯、丙烯、α-烯烃，例如1-癸烯；乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、叔碳酸乙烯 酯以及其他的乙烯基酯；以及乙烯基单体，例如氯乙烯和偏二氯乙烯。
[0034] 所述聚合物颗粒的水性分散体通常是通过本领域已知的加成乳液聚合法形成的。 可以使用常规的表面活性剂，包括阴离子和/或非离子型表面活性剂，如碱金属或铵的烷 基硫酸盐，烷基磺酸，脂肪酸，以及乙氧基化的烷基酚，以及它们的混合物。还可以使用具 有以下特征的可聚合的表面活性剂，所述表面活性剂包含能够发生自由基加成聚合反应的 至少一个烯键式不饱和碳-碳键。以全部单体的重量计，表面活性剂的用量通常为〇. 1-6重 量％。可以使用热引发法或氧化还原引发法。可以采用常规自由基引发剂，例如过氧化氢、 叔丁基过氧化氢或叔戊基过氧化氢以及过硫酸铵和碱金属过硫酸盐，以全部单体的重量为 基准计，所述自由基引发剂的含量通常为〇. 01-3. 0重量％。所述单体混合物可以一次加入 或在反应过程中使用均匀或变化的组成多次加入或者连续加入。可以在加入单体之前、过 程中或之后加入附加组分，例如自由基引发剂、氧化剂、还原剂、链转移剂、中和剂、表面活 性剂和分散剂。
[0035] 所述第一着色剂分散体中使用的粘土优选水合层状硅酸盐，含有量可变的铁、镁、 碱金属、铝、碱土金属和其它阳离子。合适的粘土包括硅酸镁锂，如购自洛克伍德添加剂有 限公司（Rockwood Additives Ltd.)的 LAPONITE? RD 粘土和 LAPONITE? RDS 粘土，以及硅 酸镁铝，如购自范德比尔特股份公司（Vanderbilt Company, Inc)的VEEGUM?硅酸镁铝。
[0036] 所述保护性组合物中使用的胶溶剂优选是焦磷酸钠、碳酸钠、聚磷酸钠、偏磷酸 钠、聚丙烯酸钠和氢氧化钠。钠离子也可以被其它一价碱金属离子如锂和钾代替。
[0037] 本发明的所述有色分散体通过将水、第一着色剂和包含选自 MC，HPMC，HEMC，HBMC，HEEC和它们的混合物的第一凝胶以及选自瓜尔胶、果胶、卡拉胶、明胶 和它们的混合物的第二凝胶的凝胶组合物接触在一起来制备，形成第一着色剂分散体。
[0038] 在一个优选的实施方式中，本发明的所述有色分散体通过将水、第一着色剂、包含 选自MC，HPMC，HEMC，HBMC，HEEC和它们的混合物的第一凝胶以及选自瓜尔胶、果胶、卡拉 胶、明胶和它们的混合物的第二凝胶的凝胶组合物和粘土接触在一起来制备，形成第一着 色剂分散体。
[0039] 在另一个优选的实施方式中，本发明的所述有色分散体通过将水、第一着色剂、包 含选自MC，HPMC，HEMC，HBMC，HEEC和它们的混合物的第一凝胶以及选自瓜尔胶、果胶、卡拉 胶、明胶和它们的混合物的第二凝胶的凝胶组合物和聚合物颗粒的水性分散体接触在一起 来制备，形成第一着色剂分散体。
[0040] 在另一个优选的实施方式中，本发明的所述有色分散体通过将水、第一着色剂、包 含选自MC，HPMC，HEMC，HBMC，HEEC和它们的混合物的第一凝胶以及选自瓜尔胶、果胶、卡拉 胶、明胶和它们的混合物的第二凝胶的凝胶组合物、粘土和聚合物颗粒的水性分散体接触 在一起来制备，形成第一着色剂分散体。
[0041] 制得的第一着色剂分散体与包含聚合物颗粒的水性分散体、粘土和胶溶剂的保护 性组合物接触，以制备受保护的第一着色剂颗粒的分散体。
[0042] 本发明的有色分散体可以只含有所述第一着色剂，用于制备单色涂料。本发明的 超过一种颜色的分散体具有不同的着色剂，可用于制备多彩涂料。
[0043] 可以在上述方法中使用与所述第一着色剂不同颜色的第二着色剂，代替第一着色 齐U，来制备受保护的第二着色剂颗粒的分散体。
[0044] 根据不同的多彩涂料应用的需要，可以根据上述方法制备受保护的第三、第四、第 五、第六等着色剂颗粒的分散体。
[0045] 受保护的第一和第二着色剂颗粒分散体混合在一起得到双色分散体。不同种类和 数量的受保护着色剂颗粒分散体可以混合在一起制得不同需求的多彩分散体。
[0046] 涂料组合物和应用
[0047] 通过加载其它涂料添加剂将有色分散体制成涂料组合物。涂料添加剂的示例性 例子包括聚结剂、助溶剂、表面活性剂、缓冲液、中和剂、增稠剂、非增稠性流变改性剂、分散 齐?、保湿剂、润湿剂、防霉剂、杀生物剂、增塑剂、抗泡剂、消泡剂、抗起皮剂、流动剂、交联剂 和抗氧化剂。
[0048] 本发明中使用的增稠剂可以包括聚乙烯醇（PVA)、疏水改性的碱溶性乳液 (HASE)、碱溶性或碱可溶胀性乳液（ASE)、疏水改性的环氧乙烷-氨基甲酸酯聚合物 (HEUR)、纤维素类增稠剂，如羟甲基纤维素（HMC)、羟乙基纤维素（HEC)、疏水改性的羟乙基 纤维素（HMHEC)、羧甲基纤维素钠（SCMC)。热解法二氧化硅、绿坡缕石粘土和其它类型的粘 土以及钛酸盐螯合剂也可以用作本发明的增稠剂。
[0049] 本发明使用的分散剂可以包括非离子型、阴离子型和阳离子型分散剂，如具有合 适分子量的多酸、2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP)、二甲基氨基乙醇（DMAE)、三聚磷酸钾 (KTPP)、聚磷酸三钠（TSPP)、柠檬酸和其它羧酸。优选的分散剂是具有合适分子量的多酸。 本文使用的多酸包括基于聚羧酸的均聚物和共聚物，包括疏水改性或亲水改性的多酸，例 如带有多种单体如苯乙烯、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、二异丁烯和其它亲水性或疏水性共 聚单体的聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸或马来酸酐，以及前述分散剂的盐和它们的混合物。这 类多酸的分子量为400至50, 000、优选400至30, 000、更优选500至10, 000、更优选1，000 至 5, 000、最优选 1，500 至 3, 000。
[0050] 本发明使用的抗泡剂和/或消泡剂可以包括基于硅酮的消泡剂和基于矿物油的 消泡剂。本发明使用的表面活性剂包括阴离子型、非离子型、阳离子型表面活性剂和两亲性 表面活性剂。优选使用的表面活性剂是阴离子型和非离子型表面活性剂，更优选使用非离 子型表面活性剂。
[0051] 本发明使用的杀生物剂可以是有机或无机杀生物剂。示例性的例子在杜邦 (DuPont)的 US4127687，Masuoka 等的 US4898895 和 W01995032862A1 中进行了描述。优选 地，所述杀生物剂具有如下活性结构：二碘甲基对甲苯基砜、4, 5-二氯-2-辛基-2H-异噻 唑基-3-酮（DCOIT)、氯甲基异噻唑啉酮和甲基异噻唑啉酮和它们的混合物。
[0052] 所述涂料组合物的制备涉及以正确的比例选择并混合适当的涂料成分的过程，从 而提供具有特定加工和处理性质的涂料，以及具有所需性质的最终干涂膜。
[0053] 所述涂料组合物可以通过常规应用方法施用，所述方法包括刷涂，辊涂和喷涂法 如空气雾化喷涂、空气辅助喷涂、无空气喷涂、高体积低压力喷涂和空气辅助的无气喷涂。
[0054] 合适的基材包括混凝土、水泥板、中密度纤维板（MDF)和颗粒板、石膏板、木材、石 材、金属、塑料、壁纸和织物。优选地，所有的基材用水性或溶剂型底漆预涂底漆。 实施例
[0055] I.原料
[0056]

【权利要求】
1. 一种有色分散体，所述有色分散体包含： 第一着色剂分散体，以所述第一着色剂分散体的总重量为基准计，其包含： 0. 05-10重量％的第一着色剂； 0. 1-15重量％的第一凝胶，所述第一凝胶选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基 甲基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟乙基乙基纤维素和它们的混合物； 0. 1-15重量％的第二凝胶，所述第二凝胶选自瓜尔胶、果胶、卡拉胶、明胶和它们的混 合物；以及 水。
2. -种有色分散体，所述有色分散体包含： 第一着色剂分散体，以所述第一着色剂分散体的总重量为基准计，其包含： 0. 05-10重量％的第一着色剂； 0. 1-15重量％的第一凝胶，所述第一凝胶选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基 甲基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟乙基乙基纤维素和它们的混合物； 0. 1-15重量％的第二凝胶，所述第二凝胶选自瓜尔胶、果胶、卡拉胶、明胶和它们的混 合物； 0. 1-10重量％的粘土；以及 水。
3. -种有色分散体，所述有色分散体包含： 第一着色剂分散体，以所述第一着色剂分散体的总重量为基准计，其包含： 0. 05-10重量％的第一着色剂； 0. 1-15重量％的第一凝胶，所述第一凝胶选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基 甲基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟乙基乙基纤维素和它们的混合物； 0. 1-40重量％的聚合物颗粒；以及 水。
4. 一种有色分散体，所述有色分散体包含： 第一着色剂分散体，以所述第一着色剂分散体的总重量为基准计，其包含： 0. 05-10重量％的第一着色剂； 0. 1-15重量％的第一凝胶，所述第一凝胶选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基 甲基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟乙基乙基纤维素和它们的混合物； 0. 1-10重量％的粘土； 0. 1-40重量％的聚合物颗粒；以及 水。
5. 如权利要求1-4中任一项所述的有色分散体，其特征在于，所述有色分散体还包含： 保护性组合物，以所述保护性组合物的总重量为基准计，其包含： 0. 5-70重量％的所述聚合物颗粒；以及 0. 1-10重量％的粘土；以及 0. 05-10重量％的所述胶溶剂； 其中所述第一着色剂分散体与所述保护性组合物的重量比为1:10至10:1。
6. -种有色涂料，所述涂料包含如权利要求1-5中任一项所述的有色分散体。
7. -种制备有色分散体的方法，该方法包括： 将水、第一着色剂和凝胶组合物接触以形成第一着色剂分散体的第一步骤，所述凝胶 组合物包含选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丁基甲基纤维素、 羟乙基乙基纤维素和它们的混合物的第一凝胶，以及选自瓜尔胶、果胶、卡拉胶、明胶和它 们的混合物的第二凝胶； 以所述第一着色剂分散体的总重量为基准计，所述第一着色剂分散体包含〇. 05-10重 量％的所述第一着色剂，〇. 1-15重量％的所述第一凝胶和0. 1-15重量％的所述第二凝胶。
8. -种制备有色分散体的方法，该方法包括： 将水、粘土、第一着色剂和凝胶组合物接触以形成第一着色剂分散体的第一步骤，所述 凝胶组合物包含选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丁基甲基纤维 素、羟乙基乙基纤维素和它们的混合物的第一凝胶，以及选自瓜尔胶、果胶、卡拉胶、明胶和 它们的混合物的第二凝胶； 以所述第一着色剂分散体的总重量为基准计，所述第一着色剂分散体包含〇. 05-10重 量％的所述第一着色剂，〇. 1-15重量％的所述第一凝胶，0. 1-15重量％的所述第二凝胶和 0. 1-10重量％的所述粘土。
9. 一种制备有色分散体的方法，该方法包括： 将水、聚合物颗粒的水性分散体、第一着色剂和凝胶组合物接触以形成第一着色剂分 散体的第一步骤，所述凝胶组合物包含选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤 维素、羟丁基甲基纤维素、羟乙基乙基纤维素和它们的混合物的第一凝胶，以及选自瓜尔 胶、果胶、卡拉胶、明胶和它们的混合物的第二凝胶； 以所述第一着色剂分散体的总重量为基准计，所述第一着色剂分散体包含〇. 05-10重 量％的所述第一着色剂，〇. 1-15重量％的所述第一凝胶，0. 1-15重量％的所述第二凝胶和 0. 1-40重量％的所述聚合物颗粒。
10. -种制备有色分散体的方法，该方法包括： 将水、粘土、聚合物颗粒的水性分散体、第一着色剂和凝胶组合物接触以形成第一着色 剂分散体的第一步骤，所述凝胶组合物包含选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲 基纤维素、羟丁基甲基纤维素、羟乙基乙基纤维素和它们的混合物的第一凝胶，以及选自瓜 尔胶、果胶、卡拉胶、明胶和它们的混合物的第二凝胶； 以所述第一着色剂分散体的总重量为基准计，所述第一着色剂分散体包含〇. 05-10重 量％的所述第一着色剂，〇. 1-15重量％的所述第一凝胶，0. 1-15重量％的所述第二凝胶， 0. 1-10重量％的所述粘土和0. 1-40重量％的所述聚合物颗粒。
11. 如权利要求7-10中任一项所述的方法，所述方法还包括： 将所述第一着色剂分散体与保护性组合物接触以形成受保护的第一着色剂颗粒的分 散体的第二步骤，所述保护性组合物包含聚合物颗粒的水性分散体、粘土和胶溶剂； 以所述保护性组合物的总重量为基准计，所述保护性组合物包含0. 5-70重量％的所 述聚合物颗粒，〇. 1-10重量％的所述粘土，〇. 05-10重量％的所述胶溶剂；所述第一着色剂 分散体与所述保护性组合物的重量比为1:10至10:1。
12. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法还包括： 采用与所述第一着色剂不同的第二着色剂重复所述第一步骤和第二步骤，以形成受保 护的第二着色剂颗粒的分散体的第三步骤。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，该方法还包括： 将受保护的第一和第二着色剂颗粒分散体混合以形成双色分散体的第四步骤。
【文档编号】C09D7/12GK104419273SQ201310398513
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】贠栋, 王毓江, 刘慧 , 蒋思媛 申请人:陶氏环球技术有限公司, 罗门哈斯公司