具有稳定化的有色颜料的水性涂料组合物的制作方法
【专利摘要】本发明涉及包括稳定化的有色颜料分散体的涂料组合物。本发明进一步涉及包括稳定化的有色颜料分散体和诸如铝薄片的金属颜料的涂料组合物。该稳定化的有色颜料分散体可包括至少一种磷酸酯化聚合物。可将该涂料组合物施加在基材上以形成具有稳定颜色和金属视觉效果的涂层。该涂料组合物可用于例如OEM或修补涂料的交通工具涂料、器具涂料或其他工业或消费涂料应用。
【专利说明】具有稳定化的有色颜料的水性涂料组合物
【技术领域】
[0001] 本发明涉及稳定化的有色颜料分散体。本发明进一步涉及包括该稳定化的有色颜 料分散体和诸如错薄片（aluminum flake)的金属颜料的涂料组合物。
【背景技术】
[0002] 涂料组合物中诸如铝薄片的金属颜料可用于罩面漆（finishes)，诸如用于汽车和 卡车的外用罩面漆，以提供具有金属光泽（metallic glamour)的罩面漆。通过常规方法将 这些金属薄片（metallic flake)添加到溶剂基涂料组合物存在相对较少的问题。然而，在 水性组合物中，金属薄片，尤其是铝薄片，可与涂料组合物中存在的水和其他成分反应，弓丨 起薄片腐蚀并且可引起气体的释放，且由这种涂料形成的罩面漆具有的亮度和/或颜色饱 和度下降。
[0003] 仍需要适合于长期稳定性并防止气体释放的具有稳定的金属颜料的涂料。
【发明内容】
[0004] 本发明涉及一种稳定化的有色颜料分散体，所述分散体包括：
[0005] a)至少一种磷酸酯化的聚合物；
[0006] b)稳定在所述磷酸酯化的聚合物中的一种或多种有色颜料，所述一种或多种有色 颜料包括一种或多种氧化物有色颜料且基本上不含金属颜料；和
[0007] c)含水载体；
[0008] 其中所述稳定化的有色颜料分散体包括20% -80%范围内的水，该百分比是基于 该稳定化的有色颜料分散体的总重量计的。
[0009] 本发明进一步涉及一种水性涂料组合物，所述组合物包括：
[0010] Al)本文中公开的稳定化的有色颜料分散体；
[0011] A2) -种或多种金属颜料；和
[0012] A3)涂料粘结剂组分；其中
[0013] 所述稳定化的有色颜料分散体和所述一种或多种金属颜料混合在所述涂料粘结 剂组分中；和
[0014] 所述水性涂料组合物包括20% -80%范围内的水，该百分比是基于该水性涂料组 合物的总重量计的。
[0015] 本发明进一步涉及一种用于形成涂料组合物的方法，所述方法包括以下步骤：
[0016] BI)通过用至少一种磷酸酯化聚合物在含水载体中稳定一种或多种有色颜料来形 成稳定化的有色颜料分散体，所述一种或多种有色颜料包括一种或多种氧化物有色颜料且 基本上不含金属颜料，其中所述稳定化的有色颜料分散体包括20 % -80 %范围内的水，该 百分比是基于该稳定化的有色颜料分散体的总重量计的；和
[0017] B2)将所述稳定化的有色颜料分散体与涂料粘结剂组分和一种或多种铝颜料混合 形成所述涂料组合物。
[0018] 本发明进一步涉及一种用涂料组合物涂布基材的涂布方法，所述方法包括以下步 骤：
[0019] Cl)提供本文中公开的涂料组合物；和
[0020] C2)将所述涂料组合物施加到所述基材上以在其上形成湿的金属色涂层。
【具体实施方式】
[0021] 本领域普通技术人员通过阅读以下详细描述将更容易理解本发明的特征和优点。 应当认识到为清楚起见在不同的实施方案的上下文中在以上或以下所描述的本发明的某 些特征也可以组合提供在单个的实施方案中。相反，为了简洁起见，在单个的实施方案的上 下文中所描述的本发明的不同特征也可以分别提供或以任何子组合的方式提供。此外，除 非上下文中另有特别声明，单数形式的述及物也可以包括复数形式（例如"一（a)"和"一 种（an) "可指一个，或者一个或多个）。
[0022] 除非另有明确表示，在本申请中说明的在不同范围中的数值的使用就如同所述范 围内的最小值和最大值都由词语"约"在前修饰那样是作为近似值陈述的。以这种方式，在 所述的范围上下微小的变化可用于实现与该范围内的值基本上相同的结果。而且，这些范 围的公开旨在作为包括在最小值和最大值之间每个值的连续范围。
[0023] 本文中所用的：
[0024] 术语"染料"表示产生一种或多种颜色且通常可溶于涂料组合物中的一种或多种 着色剂。
[0025] 本文中所用的术语"有色颜料"或"多种有色颜料"指产生一种或多种颜色且通常 不溶于涂料组合物中的一种或多种着色剂。有色颜料可来自天然原料和合成原料且可由有 机或无机成分组成。
[0026] 术语"效果颜料"或"多种效果颜料"指在涂料中产生特效的颜料。效果颜料的例 子可包括但不限于光吸收颜料、光散射颜料、光干涉颜料和光反射颜料。例如铝薄片的金属 薄片可以是这种效果颜料的例子。术语"随角异色薄片（gonioapparent flakes) "、"随角 异色颜料"或"多种随角异色颜料"指涉及随着照明角度或视角的变化而颜色、外观或其组 合随之变化的一种或多种颜料。诸如铝薄片的金属薄片是随角异色颜料的例子。干涉颜料 或珠光颜料可以是随角异色颜料的进一步的例子。
[0027] 术语"金属颜料"、"多种金属颜料"、"金属制颜料"或"多种金属制颜料"指非氧化 金属或合金的颗粒或薄片，其用作效果颜料以在涂层中产生特效。金属颜料的例子可包括 金属薄片或颗粒，例如铝薄片或颗粒。
[0028] 术语"氧化物有色颜料"或"金属氧化物有色颜料"指天然或合成的氧化物颜料， 其是包含氧的化合物。例如，金属氧化物有色颜料可包括氧化铁或水合氧化铁，其是由铁和 氧构成的化合物，且基于成分可具有不同的颜色，诸如黄色氧化物（Fe 2O3 ? H2O)、棕色氧化物 (Fe2O3 ? xFeO)、黑色氧化物（Fe3O4)或红色（Fe2O3)。也可包括其他氧化物，诸如氧化硅、氧 化锰、氧化铝、氧化钙或氧化镁。该"氧化物有色颜料"或"金属氧化物有色颜料"可天然存 在或通过合成方法制备。
[0029] 本发明涉及一种稳定化的有色颜料分散体。该稳定化的有色颜料分散体包括：
[0030] a)至少一种磷酸酯化的聚合物；
[0031] b)稳定在该磷酸酯化的聚合物中的一种或多种有色颜料，该一种或多种有色颜料 包括一种或多种氧化物有色颜料且基本上不含金属颜料；和 [0032] c)含水载体；
[0033] 其中所述稳定化的有色颜料分散体包括20% -80%范围内的水，该百分比是基于 该稳定化的有色颜料分散体的总重量计的。
[0034] 该磷酸酯化的聚合物可以是磷酸酯化的接枝共聚物、磷酸酯化的嵌段共聚物、磷 酸酯化的线性聚合物、磷酸酯化的支化聚合物或其组合。
[0035] 该磷酸酯化的聚合物在一种实施例中可以是由不饱和单体聚合而成的磷酸酯线 性聚合物，在另一实施例中可以是磷酸酯接枝共聚物，在又一实施例中可以是磷酸酯嵌段 共聚物，在又一实施例中可以是磷酸酯支化共聚物，或其组合。该磷酸酯化聚合物可进一步 包括一个或多个选自羟基、环氧基、羧基或其组合的官能团。在另一实施例中，在美国专利 US 4, 675, 358号中公开的磷酸酯苯乙烯/烯丙醇共聚物可适用。在又一实施例中，美国专 利US 5, 502, 113中公开的磷酸酯接枝共聚物可适用。
[0036] 该一种或多种有色颜料通常通过混合在该磷酸酯化的聚合物中稳定化。该一种或 多种有色颜料可包括一种或多种氧化物有色颜料且基本上不含金属颜料。"基本上不含"是 指，该一种或多种有色颜料可包括极少量的金属颜料，通常少于1 %的金属颜料，该百分比 是基于该有色颜料的总重量计的。该一种或多种有色颜料可具有不同的颜色并且可天然形 成或通过合成方法制成。该一种或多种有色颜料可包括一种或多种氧化铁有色颜料。也可 包括其他金属氧化物、非氧化物或有机有色颜料，诸如氧化硅、氧化钛、有机偶氮颜料、铜酞 菁、炭黑、粘土或其组合。该一种或多种有色颜料在一种实施例中可包括5% -100%范围内 的该一种或多种氧化铁有色颜料，在另一实施例中可包括10% -100%范围内、在又一实施 例中可包括20% -100%范围内、在又一实施例中可包括50% -100%范围内、在又一实施例 中可包括70% -100%范围内、在又一实施例中可包括90% -100 %范围内的该一种或多种 氧化铁有色颜料。该一种或多种氧化铁有色颜料可具有不同的颜色并且可以是天然形成或 通过合成方法制成。本文中公开的方法和组合物尤其适用于包括一种或多种氧化铁的有色 颜料。
[0037] 该一种或多种有色颜料还可首先在水存在的情况下通过本领域技术人员已知的 方法被分散以便形成有色分散体。该有色分散体可包括20% -80%范围内的水，该百分比 是基于该有色分散体的总重量计的。然后可将该有色分散体与该磷酸酯化的聚合物混合以 形成该稳定化的有色颜料分散体。
[0038] 该稳定化的有色颜料分散体可进一步包括一种或多种有机溶剂。适用于涂料应用 的典型有机溶剂可适用。可优选水溶性或水混溶有机溶剂。
[0039] 本发明进一步涉及一种水性涂料组合物。该水性涂料组合物包括：
[0040] Al)本文中公开的该稳定化的有色颜料分散体；
[0041] A2) -种或多种金属颜料；和
[0042] A3)涂料粘结剂组分；其中：
[0043] 该稳定化的有色颜料分散体和该一种或多种金属颜料混合在该涂料粘结剂组分 中；和
[0044] 该水性涂料组合物包括20 % -80 %范围内的水，该百分比是基于该水性涂料组合 物的总重量计的。
[0045] 该一种或多种金属颜料可包括铝颜料，诸如一种或多种铝薄片或颗粒。该铝薄片 或颗粒可具有不同的形状、类型、尺寸或其组合。通常，铝薄片或颗粒的形状、类型或尺寸可 适于作为效果颜料的涂料应用。
[0046] 可将该稳定化的有色颜料分散体、一种或多种金属颜料和涂料粘结剂组分混合以 形成该涂料组合物。在一种实施例中，可首先将稳定化的有色颜料分散体和涂料粘结剂组 分混合，然后可添加该一种或多种金属颜料以形成该涂料组合物。在另一实施例中，可首先 将该稳定化的有色颜料分散体和该一种或多种金属颜料混合，然后可添加该涂料粘结剂组 分以形成该涂料组合物。在又一实施例中，可将该稳定化的有色颜料分散体、一种或多种金 属颜料和涂料粘结剂组分同时混合形成该涂料组合物。
[0047] 该有色分散体可与磷酸酯化的聚合物混合以形成该稳定化的有色颜料分散体，并 进一步与涂料粘结剂组分混合以形成该水性涂料组合物。
[0048] 该涂料粘结剂组分可包括一种或多种丙烯酸类聚合物、聚酯聚合物、乳胶聚合物、 聚氨酯聚合物或它们的组合。适用于涂料应用的典型的聚合物可适用。该涂料粘结剂组分 可包括一个或多个选自羟基、环氧基、羧基或它们的组合的官能团，通常，该官能团在该涂 料粘结剂组分中存在的前述一种或多种聚合物上。
[0049] 该水性涂料组合物可进一步包括一种或多种有机溶剂。适用于涂料应用的典型的 有机溶剂可适用。可优选水溶性有机溶剂或水混溶有机溶剂。
[0050] 该水性涂料组合物可进一步包括一种或多种常规颜料、涂料添加剂或其组合。这 种添加剂的例子可包括润湿剂、均化剂和流动调节剂（flow control agent),例如在各自 的注册商标下的Resiflow? s(聚丙烯酸丁酯）、BYK? 320和325(高分子量聚丙烯酸 酯）、BYIC? 347 (聚醚改性硅氧烷）、基于（甲基）丙烯酸类均聚物的均化剂；流变调节 齐U ;增稠剂，诸如部分交联的聚羧酸或聚氨酯；和消泡剂。这些添加剂可以本领域技术人员 熟知的常规量使用。
[0051] 本发明进一步涉及一种涂布制品，该涂布制品包括基材和由本文中公开的涂料组 合物在该基材上形成的金属色涂层。该基材可为交通工具、交通工具部件或其组合。该基 材也可以是其他工业或消费制品，诸如器具、电动工具、家具、轨道、罐槽等。
[0052] 该金属色涂层可涂布在至少一个涂布在该基材上的底漆涂层（primer coating layer)上。在一种实施例中，可首先用一个或多个底漆层涂布该基材，然后用本文中公开的 水性涂料组合物接着涂布在所述底漆层上。
[0053] 本发明再进一步涉及一种用于形成涂料组合物的方法。该方法可以包括以下步骤：
[0054] BI)通过用至少一种磷酸酯化的聚合物在含水载体中稳定化一种或多种有色颜 料来形成稳定化的有色颜料分散体，所述一种或多种有色颜料包括一种或多种氧化物有色 颜料且基本上不含金属颜料，其中所述稳定化的有色颜料分散体包括20% -80%范围内的 水，该百分比是基于该稳定化的有色颜料分散体的总重量计的；和
[0055] B2)将所述稳定化的有色颜料分散体与涂料粘结剂组分和一种或多种铝颜料混合 以形成所述涂料组合物。
[0056] 在前述方法中，该磷酸酯化的聚合物可如前所述，是磷酸酯化的接枝共聚物、磷酸 酯化的嵌段共聚物、磷酸酯化的线性聚合物、磷酸酯化的支化聚合物或它们的组合。该磷酸 酯化的聚合物可进一步包括一个或多个选自羟基、环氧基、羧基或它们的组合的官能团。
[0057] 如上所述,该一种或多种有色颜料还可分散到前述有色分散体中。然后可将该有 色分散体与磷酸酯化的聚合物（phosphated polymer)混合以形成该稳定化的有色颜料分 散体，并进一步与该涂料粘结剂组分混合以形成该水性涂料组合物。
[0058] 该方法可进一步包括将一种或多种有机溶剂混合到该涂料组合物中的步骤。前述 有机溶剂可适用。
[0059] 该一种或多种有色颜料可包括如前所述的一种或多种氧化铁有色颜料。
[0060] 本发明进一步涉及一种用涂料组合物涂布基材的涂布方法。该涂布方法可包括以下步骤：
[0061] Cl)提供本文中公开的涂料组合物；和
[0062] C2)将所述涂料组合物施加到所述基材上以在其上形成湿的金属色涂层。
[0063] 在一种实施例中，任意前述涂料组合物可适用。在另一实施例中，通过前述方法形 成的任意前述涂料组合物可适用。
[0064] 该涂布方法可进一步包括以下步骤：
[0065] C3)固化所述湿的金属色涂层以在所述基材上形成干的金属色涂层。
[0066] 该涂层可在15°C -45°C范围内的环境温度、在45°C _250°C范围内的升高温度或 其组合下进行固化。在一种实施例中，诸如修补涂料（refinish coating)的涂料可在前 述环境温度进行固化。在另一实施例中，诸如〇EM(原始设备制造（Original Equipment Manufacturing))涂料的涂料可在前述升高温度进行固化。在又一实施例中，涂料可在环境 温度固化一段时间，诸如几分钟到几小时，然后在升高温度固化。
[0067] 该涂布方法可进一步包括以下步骤：
[0068] C4)在该湿的金属色涂层上施加透明涂料组合物以在其上形成湿的透明涂层；和
[0069] C5)同时固化所述湿的金属色涂层和所述湿的透明涂层。
[0070] 在形成每个湿的涂层后，可进行可选的闪蒸步骤以除去一些或全部溶剂。在一种 实施例中，可在形成一个湿的金属色涂层之后进行闪蒸。在另一实施例中，可在不经闪蒸步 骤的情况下，在前面的湿涂层上直接施加随后的涂层。这些涂层可一起在15°C -45°C范围 内的环境温度、在45°C _250°C范围内的升高温度或其组合下进行固化。
[0071] 每个涂层可施加以具有在0? 1密尔（mil)至2密尔（mils)(约2. 5微米至50微 米）范围内的厚度。
[0072] 该透明涂层可对基材提供进一步的保护或提供进一步改善的外观，诸如改善的光 泽度。典型的透明涂层可适用。在一种实施例中，适合的透明涂层可包括在美国威尔明顿 市的杜邦公司（E. I.du Pont de Nemours and Company, Wilmington, USA)的商标或注册商 标下可获得的Ch romaC lear:.K:。
[0073] 该基材可以是交通工具、交通工具部件或它们的组合。
[0074] 磷酸酯化的聚合物已经用于为金属颜料诸如铝薄片提供钝化，诸如1987年6月23 日公告的美国专利US 4, 675, 358号和1996年3月26日公告的美国专利US 5, 502, 113号 中公开的那些。然而,有色颜料并未钝化。
[0075] 申请人:意外地发现，在将钝化的有色颜料与金属颜料混合到涂料组合物中之前， 通过钝化基本不含金属颜料的有色颜料，尤其对于水性涂料组合物，诸如包括20% -80% 范围内的水的涂料组合物，可实现更好的颜色稳定性和更少的气体释放。 实施例 以下实施例中进一步界定本发明。应当认识到这些实施例在表示本发明的优选实施方 案时，仅以例证的方式提供。从以上讨论和这些实施例，本领域技术人员可确定本发明的基 本特征，并且在不脱离其精神和范围的情况下，可对本发明进行各种改变和修改以使其适 于各种用途和条件。 实施例A 通过将有色颜料分散体A与磷酸酯化的聚合物溶液A依照表1混合形成稳定化的有色 颜料分散体A。 本实施例中使用的有色颜料分散体A是从美国特拉华州威尔明顿市的杜邦公司 (E.I.du Pont de Nemours and Company, Wilmington, DE, USA)可获得的，且包括 38. 77% 的水和27. 50%的在德国路德维希港的巴斯夫公司（BASF Aktiengesellschaft, Ludwigsh afen，Germany)的注册商标下可获得的红色氧化铁颜料SICOTRANS'丨RED L 2818。该 有色颜料分散体A基本上不含金属颜料。 表1.稳定化的有色颜料分散体A(重量百分比）
【权利要求】
1. 一种稳定化的有色颜料分散体，所述分散体包括： a) 至少一种磷酸酯化的聚合物； b) 稳定在所述磷酸酯化的聚合物中的一种或多种有色颜料，所述一种或多种有色颜料 包括一种或多种氧化物有色颜料，且基本上不含金属颜料；和 c) 含水载体； 其中所述稳定化的有色颜料分散体包括20% -80%范围内的水，该百分比是基于所述 稳定化的有色颜料分散体的总重量计的。
2. 根据权利要求1所述的稳定化的有色颜料分散体，其中所述磷酸酯化聚合物是磷酸 酯化的接枝共聚物、磷酸酯化的嵌段共聚物、磷酸酯化的线性聚合物、磷酸酯化的支化聚合 物或其组合。
3. 根据权利要求1所述的稳定化的有色颜料分散体，其中所述一种或多种有色颜料包 括一种或多种氧化铁有色颜料。
4. 根据权利要求1所述的稳定化的有色颜料分散体，所述分散体进一步包括一种或多 种有机溶剂。
5. 根据权利要求1所述的稳定化的有色颜料分散体，其中所述磷酸酯化的聚合物进一 步包括一个或多个选自羟基、环氧基、羧基或它们的组合的官能团。
6. -种水性涂料组合物，所述组合物包括： A1)根据权利要求1、2、3、4或5所述的稳定化的有色颜料分散体； A2) -种或多种金属颜料；和 A3)涂料粘结剂组分；其中 所述稳定化的有色颜料分散体和所述一种或多种金属颜料混合在所述涂料粘结剂组 分中；和 所述水性涂料组合物包括20 % -80 %范围内的水，该百分比是基于所述水性涂料组合 物的总重量计的。
7. 根据权利要求6所述的水性涂料组合物，其中所述一种或多种金属颜料包括铝颜 料。
8. 根据权利要求6所述的水性涂料组合物，其中所述涂料粘结剂组分包括一种或多种 丙烯酸类聚合物、聚酯聚合物、乳胶聚合物、聚氨酯聚合物或它们的组合。
9. 根据权利要求6所述的水性涂料组合物，其中所述涂料粘结剂组分包括一个或多个 选自羟基、环氧基、羧基或它们的组合的官能团。
10. 根据权利要求6所述的水性涂料组合物，所述组合物进一步包括一种或多种有机 溶剂。
11. 一种涂布制品，所述制品包括基材和由根据权利要求6所述的涂料组合物在所述 基材上形成的金属色涂层。
12. 根据权利要求11所述的涂布制品，其中所述基材是交通工具、交通工具部件或它 们的组合。
13. 根据权利要求11所述的涂布制品，其中所述金属色涂层涂布在至少一个涂布在该 基材上的底漆涂层之上。
14. 一种用于形成涂料组合物的方法，所述方法包括以下步骤： B1)通过用至少一种磷酸酯化的聚合物在含水载体中稳定一种或多种有色颜料来形成 稳定化的有色颜料分散体，所述一种或多种有色颜料包括一种或多种氧化物有色颜料且基 本上不含金属颜料，其中所述稳定化的有色颜料分散体包括20 % -80 %范围内的水，该百 分比是基于所述稳定化的有色颜料分散体的总重量计的；和 B2)将所述稳定化的有色颜料分散体与涂料粘结剂组分和一种或多种铝颜料混合形成 所述涂料组合物。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中所述磷酸酯化的聚合物是磷酸酯化的接枝共 聚物、磷酸酯化的嵌段共聚物、磷酸酯化的线性聚合物、磷酸酯化的支化聚合物或它们的组 合。
16. 根据权利要求14所述的方法，所述方法进一步包括将一种或多种有机溶剂混合到 所述涂料组合物中的步骤。
17. 根据权利要求14所述的方法，其中所述一种或多种有色颜料包括一种或多种氧化 铁有色颜料。
18. 根据权利要求14所述的方法，其中所述磷酸酯化的聚合物进一步包括一个或多个 选自羟基、环氧基、羧基或它们的组合的官能团。
19. 一种用涂料组合物涂布基材的涂布方法，所述方法包括以下步骤： C1)提供根据权利要求6所述的涂料组合物；和 C2)将所述涂料组合物施加到所述基材上以在其上形成湿的金属色涂层。
20. 根据权利要求19所述的涂布方法，所述方法进一步包括以下步骤： C3)固化所述湿的金属色涂层以在所述基材上形成干的金属色涂层。
21. 根据权利要求19所述的涂布方法，所述方法进一步包括以下步骤： C4)在所述湿的金属色涂层上施加透明涂料组合物以在其上形成湿的透明涂层；和 C5)同时固化所述湿的金属色涂层和所述湿的透明涂层。
22. 根据权利要求19所述的涂布方法，其中所述基材是交通工具、交通工具部件或它 们的组合。
【文档编号】C09D7/12GK104302709SQ201380024648
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年5月9日 优先权日:2012年5月11日
【发明者】A-G·叶 申请人:涂料外国Ip有限公司