专利名称：水性涂料组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及水性涂料组合物，具体讲，涉及含结构复合颜料的水性涂料组合物。
通常，当膜中颜料的比例增加时，含颜料的干涂料膜的遮盖力增加。然而，在大多数涂料体系中，有效颜料如二氧化钛的颗粒的集聚降低遮盖效率，因而，所得的遮盖作用与含颜料量不是线性关系。另外，当涂料膜中颜料的体积浓度高时，由于没有足够的聚合物粘合剂存在来填充颜料颗粒之间的间隙，因而膜的连续性降低。必然地，损害了其性能如耐污染性和耐擦洗性。
目前，已公开了一些制备结构复合颜料原料的方法，在该结构复合颜料原料中，粒状颜料与“隔离”颗粒结合在一起，结合方式为该颜料非常均匀地分布在含这些复合原料的体系中。与颜料颗粒尺寸相比的“隔离”颗粒的相对尺寸是这些结构复合颜料原料的重要参数。使用Monte Carlo方法的数学模型，预测与各种尺寸的“隔离”颗粒结合的颜料颗粒的空间分布，已经预测到用于常规无机颜料(如二氧化钛颜料)的“隔离”颗粒的最佳尺寸为0.05-0.10微米范围内。
通常，很多的涂料体系中支持该理论。但是，现在已经发现，在具有相对高颜料体积浓度的较大尺寸聚合物原料颗粒体系中产生较高浑浊度的涂料。
本发明目的是提供一种新的涂料组合物，在该涂料组合物中，颜料的使用效率和在该干涂料膜中颗粒状态原料含量是高的，但是，尽管如此，该涂料膜仍保持所希望的性能。
依据本发明，水性涂料组合物含有成膜的第一有机聚合物的水性乳化液和复合颜料，该复合颜料含有无机颜料颗粒和第二有机聚合物颗粒的结构复合物，所述第二有机聚合物是非成膜聚合物，其中所述水性涂料组合物具有大于55％的颗粒体积浓度。
术语“颜料体积浓度”是广泛用于涂料和油漆工业，作为由颜料颗粒组成的干涂料膜比例的体积计量单位，该术语经常用作不仅仅由成膜聚合物生成的膜中所有组份的比例的计量单位。必然地，当计算颜料体积浓度时，也包括了通常认为非理想颜料的组分，如体质颜料和非颜料刚性聚合物珠。在本发明中，更准确的术语“颗粒体积浓度”用于表示所计量的体积是全部颗粒状固体的总体积，包括颜料、有机聚合物颗粒和其他无机颗粒如填料颗粒。相应地，术语“颜料体积浓度”用于指颜料颗粒的体积。
本发明的涂料组合物含有成膜的第一有机聚合物的水性乳化液。术语“成膜聚合物”通常在涂料和油漆工业中用于说明这样的聚合物，即当在涂料组合物中用作粘合剂时，在用于干燥涂覆的涂料膜的条件下能够聚结并形成附着膜。正常地，该涂料膜在室温即可干燥而不需要助于成膜的附加加热。然而，需要加热以促进聚结并成膜的聚合物也适用于本发明的组合物中。通常，成膜的第一有机聚合物具有小于25℃的最小成膜温度(MFFT)，用ASTM D2354测量，优选地，MFFT为0-20℃之间。
通常，用于水性乳化液涂料中的任何成膜有机聚合物乳化液都适用于本发明的涂料组合物。优选的乳化液包括丙烯酸聚合物、聚乙酸乙烯酯和共聚物，如苯乙烯/丁二烯、乙酸/丙烯酸乙烯酯、苯乙烯/丙烯酸、乙酸/叔碳酸(versatate)乙烯酯，以及氯化的共聚物。
本发明的涂料组合物含有结构复合颜料。该复合颜料由无机颜料颗粒和有机聚合物颗粒组成，该有机聚合物颗粒与结构有关，并有助于使颜料颗粒在干涂料膜中产生最佳的分散。已经相信起“隔离”作用的该聚合物颗粒在涂料膜干燥过程中减少颜料颗粒的共同絮凝。目前，已经公开了一些这种结构复合物，而这些复合物被用于本发明组合物中。例如PCT专利申请WO90/01516说明了含有粘附在或包埋在热塑性微球体表面的无机遮光剂的复合物颗粒，PCT专利申请WO91/01798说明了通过在雾化条件下将组合颗粒聚集在一起而制备的有机粉末，欧洲专利申请EP0549 163说明了聚合物改性的二氧化钛，其中聚合物颗粒与部份吸附于二氧化钛上的水溶性的聚合化合物化学键合，PCT专利申请WO93/11183说明了通过调整组分颗粒的动电势制备混合分散体的方法，以及PCT申请WO93/12183说明了复合物颗粒，其中该聚合物颗粒组分通过特殊乳化聚合方法制备。然而，优选地采用UK专利申请GB2267503中所述方法制备结构复合物，本文将该文献的内容结合进来。参考GB2267503，用于本发明的结构复合物通过具有表面电荷的无机颜料颗粒的分散体与具有相反表面电荷的有机聚合物颗粒间的相互反应制备，该复合物的颗粒组分由于颗粒上的相反表面电荷而保持为缔合态。典型地，使在PH值(如PH是4)下的颗粒具有正表面电荷无机颜料的分散体与PH值相同的聚合物颗粒的分散体相混合，该聚合物颗粒具有负表面电荷。当复合物在该PH值(例如是4)下形成时，通常随后将复合物颗粒的分散体的PH调整到与正常用于配制水性乳化液涂料的PH值近似。当进行调整时，通常将分散体的PH调整到7-9范围内的值。
作为该结构复合物一种组分的无机颗粒是用作颜料的无机化合物颗粒。所用的无机颜料包括二氧化钛颜料、氧化锌颜料、三氧化二锑颜料、钡颜料、钙颜料、锆颜料、铬颜料、铁颜料、镁颜料、铅颜料、锌颜料和锌钡白。优选的，该无机颜料是二氧化钛颜料，最优选的是金红石型二氧化钛。
该无机颜料颗粒可以是未涂覆的，但也可具有涂层，如颜料技术领域中常规的那样。例如，商业上购得的二氧化钛颗粒通常具有化合物如无机氧化物、磷酸盐或硅酸盐的涂层。例如，用铝、硅、锆或钛的氧化物涂覆的二氧化钛适用于形成本发明涂料组合物所用的结构复合物。
该无机颜料的颗粒尺寸是能够使结构复合物的颜料性能优化的尺寸，对于二氧化钛，通常认为对颜料性能最有影响的参数是晶体尺寸，该尺寸优选在0.05-0.50微米范围内。对于锐钛型二氧化钛，最优选的平均晶体尺寸为0.10-0.35微米范围内，对于金红石型二氧化钛，最优选的平均晶体尺寸为0.20-0.30微米范围内。
作为该结构复合物一组分的第二有机聚合物颗粒是由被定义为“非成膜”的有机聚合物形成。这一术语被认为与设计本发明涂料所应用的技术有关。本发明的很多涂料被设计为于室温干燥而不需有意加热，但是，本发明的范围内也包括被设计为通过加热干燥的涂料组合物。用在结构复合物中的聚合物颗粒在涂料的设计干燥条件下不聚结的形成膜。对于被设计为于室温干燥的涂料，该第二有机聚合物颗粒优选具有大于30℃的玻璃转化温度。最优选地，玻璃转化温度大于50℃。
第二有机聚合物颗粒可由聚合物的实心颗粒组成，但含有气泡的或空心的颗粒也是适用的。当使用含气泡或空心的聚合物颗粒时，它们通常造成干涂料膜的浑浊，这是由于在颗粒中存在空气。
大量的聚合物和共聚物可用于制备第二有机聚合物颗粒，本技术领域的技术人员根据合适的玻璃转化温度很容易地能选择适宜的聚合物。当缩聚物是，如聚酯、聚酯酰胺、聚氨酯和脲-醛树脂时，烯烃不饱和单体如苯乙烯、二乙烯基苯、丁二烯、氯乙烯、丙烯腈、丙烯酸酯如异丁烯酸甲酯和丙烯酸甲酯、乙烯、丙烯和四氟乙烯的聚合物和共聚物是合适的。通过在聚合物中引入交键，可使该聚合物颗粒的玻璃转化温度增大。
依据所需的涂料膜干燥后的性能，选择第二有机聚合颗粒的颗粒尺寸。当该涂料被设计成在高颗粒体积浓度下具有优良的耐擦洗性时，优选使用具有相对小尺寸的第二有机聚合物颗粒。该优选的尺寸取决于无机颜料颗粒的性质，但是，通常该第二有机聚合物颗粒具有0.02-0.30微米范围内的平均尺寸。当二氧化钛颜料作为无机颜料组分时，当希望具有最佳耐染污性和耐擦伤性时，优选的第二有机聚合物颗粒的平均尺寸为0.02-0.20微米，对于最佳的耐染污性和耐擦伤性，最优选平均尺寸为0.03-0.10微米。
然而，当在复合物颜料中使用具有某些大颗粒尺寸的第二有机聚合物颗粒时，出乎意料地发现可以改善本发明组合物形成的涂料膜的浑浊度。对于最佳的浑浊度，尽管优选的第二有机聚合物颗粒尺寸某种程度上取决于无机颜料颗粒的性质和尺寸，第二有机聚合物颗粒的平均尺寸通常在0.20-0.50微米内。通常，优选的平均颗粒尺寸为0.20-0.40微米内。当使用二氧化钛颜料时，优选的第二有机聚合物颗粒的平均尺寸为0.20-0.30微米。通常，当使用这些较大的第二有机聚合物颗粒时，涂料膜具有比当使用较小的第二有机聚合物颗粒时更差的耐擦洗性。
也选择该复合物中第二有机聚合物颗粒与无机颜料颗粒之间的比例，以使所选的涂料体积的颜料效率优化，这种比例取决于组分颗粒的相对尺寸和性质。优选的复合物之一平均晶体尺寸为0.20-0.30微米的颜料金红石二氧化钛和平均尺寸为0.08-0.12微米的聚苯乙烯颗粒组成，其中聚苯乙烯与二氧化钛的体积比为0.3∶1至2.6∶1。优选的体积比为0.5∶1至1.5∶1。第二优选的复合物含有类似的二氧化钛颗粒和平均尺寸为0.04-0.08微米的聚苯乙烯颗粒，其中聚苯乙烯与二氧化钛的体积比为0.1∶1至1.3∶1。在该第二个优选复合物中优选的体积比为0.3∶1至1∶1。第三个优选的复合物使用平均颗粒尺寸为0.20-0.40微米的聚苯乙烯珠和平均晶体尺寸为0.20-0.30微米的金红石二氧化钛，其聚苯乙烯珠与二氧化钛的体积比为0.4∶1至3.0∶1。优选地，在该第三个优选复合物中，聚苯乙烯与二氧化钛的体积比小于1.5∶1，当聚苯乙烯与二氧化钛的体积比大于1∶1时，可经常观察到没有浑浊这一优点。
本发明的涂料组合物含至少55％的颗粒体积浓度。基于平均尺寸为0.02-0.20微米的第二有机聚合物颗粒的本发明的涂料组合物，优选的颗粒体积浓度为60％-90％。最优选的该实施例的颗粒体积浓度为60-80％。当涂料组合物是基于使用平均尺寸为0.20-0.50微米的聚合物颗粒的复合颜料，本发明的涂料组合物的优选颗粒体积浓度为60％-80％。最优选地，当使用这些较大颗粒时，颗粒体积浓度为65％-75％。
颗粒体积浓度是涂料组合物形成的干燥涂料膜中存在的颗粒(颜料、聚合物颗粒和其他颗粒原料)的体积数量。通常，本发明的涂料组合物含有除结构复合颜料之外的颗粒状无机化合物，已知的如填料。合适的填料是那些常用于水性乳液涂料的化合物，如硅石、硅酸盐、铝酸盐、硫酸盐、碳酸盐和粘土。
本发明的涂料组合物也可含有颗粒颜料如二氧化钛、氧化锌和其他上述作为颜料的化合物以及有机颜料，这些颗粒颜料按常规方式加入，而不需在形成结构复合颜料之前。实心的或含气泡的聚合物颗粒也可被加入，而不需在形成结构复合颜料之前。
本发明的涂料组合物中可以存在很宽比例范围的颗粒原料，但是，通常，无机颜料(作为复合物和其他)存在的总量是足以使颜料体积浓度(PVC)在干膜中为5％-30％，聚合物颗粒(作为复合物或其他)存在的总量是足以使聚合物颗粒(或珠)体积浓度(bvc)在干膜中为5％-20％，填料存在的总量是足以使填料体积浓度(evc)、在干燥中为15％-70％。当第二有机聚合物颗粒的平均尺寸为0.02-0.20微米范围内时，优选的pvc为7％-25％，优选的bvc为10％-20％，优选的evc为20％-50％，当第二有机聚合物颗粒的平均尺寸为0.20-0.40微米时，优选的pvc为5％-25％，更优选为10％-20％，优选的bvc为5％-20％，更优选为7％-15％，优选的evc为30％-60％，更优选为40-50％。
通常，本发明的涂料组合物也含有常规所加的其他化合物以助于配制水性乳液涂料，例如分散剂、去泡剂、润湿剂、聚结溶剂和杀菌剂。
与常规涂料相比，用于本发明涂料中的复合颜料所固有的结构可改善无机颜料在干涂料膜中的分散。另外，聚合物颗粒的存在有助于涂料配制成高颗粒体积浓度，而不损害最终涂料膜的性能。通常，可以配制具有与已知涂料相近似耐染污性的涂料，但该涂料具有更高的颗粒体积浓度和改善了的浑浊度。含有使用较大颗粒的第二有机聚合物的复合颜料的涂料之浑浊度通常较高，但是，含有使用较小颗粒的第二有机颜料的复合颜料的涂料之耐擦洗性通常较高。
通过下面实施例来说明本发明。实施例1使用高速分散研磨机，将以商品名为TIOXIDE TR92出售的100kg二氧化钛分散在PH4.5的59.9kg水中，并加入稀盐酸使PH保持4.5。将平均颗粒尺寸100nm的聚苯乙烯珠分散体(49.3wt％固体)调整到PH4.5。通过将两种分散体同时泵送经过T型接头，将37.7kg聚苯乙烯分散体与二氧化钛分散体混合。混合之后，搅拌该产物10分钟，用稀氢氧化铵使PH升至8.5，然后将该产物分散体磨2分钟。分析表明该产物是具有聚苯乙烯颗粒与颜料颗粒体积比为0.78∶1的结构复合颜料。
使用该复合颜料可以制备很多颗粒体积浓度为60-85％的无光涂料。为了与这些试验涂料相比较，用常规填料制备了一系列对比涂料。每个本发明涂料都与常规涂料相比较，目的是比较耐染污性，该溶液涂料以与本发明涂料具有相同的二氧化钛、相同的固体体积百分数进行配制。该六种涂料中的每一种，使用Morest Chart测量对比率，该Chart上已用No.6 K-棒(K-bar)涂布涂料膜，用Gilsonite(沥青)评定染污程度，用1-10的数值来表示，10表示最高程度的染污。涂料的配方详列于下面表1。
与对比涂料相比，全部的试验涂料含有相同的二氧化钛浓度，但其颗粒体积浓度高于对比涂料。然而，每个试验涂料的对比率明显高于对比涂料，试验涂料的耐染污性低于对比涂料的耐染污性。
表1重量份数对比1 试验A对比2试验B对比3试验C水 41.77 32.4242.7333.6743.6434.83羟乙基纤维素(Cellosize QP4400)0.53 0.46 0.39 0.32 0.25 0.18氨(0.88) 0.11 0.09 0.08 0.06 0.05 0.04多羧酸钠盐(Dispex N40)0.26 0.23 0.19 0.16 0.12 0.09非离子表面活性剂(Triton CF10) 0.02 0.02 0.02 0.01 0.01 0.01聚结溶剂(Texanol) 0.96 0.84 0.70 0.58 0.46 0.33去泡剂(Foamaster E75C)0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02生物杀伤剂(Nuosept 95)0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02填料(snowcal 60) 12.57 11.1914.9613.6717.2316.03填料(Polestar 200P) 12.57 11.1914.9613.6717.2316.03二氧化钛(Tioxide TR92) 13.07 - 12.73 - 12.40 -复合物原料(珠/TR92分散体) - 27.70 - 26.95 - 26.24乙酸乙烯酯/Veova 10乳液(Vinamul 6955)18.00 15.7213.1510.82 8.54 6.17颗粒体积浓度60.0％ 65.9％ 70.0％ 75.9％ 80.0％ 85.9％TiO2颜料体积浓度 15.0％ 15.0％ 15.0％ 15.0％ 15.0％ 15.0％填料体积浓度45.0％ 39.2％ 55.0％ 49.2％ 65.0％ 59.2％聚合物珠体积浓度 -11.7％ - 11.7％ - 11.7％固体％(体积)30.0％ 30.0％ 30.0％ 30.0％ 30.0％ 30.0％试验结果对比1试验A对比2试验B对比3 试验C对比率 87.1 89.4 91.1 92.394.195.3染污程度1.5 1 5.5 4 7 6实施例2使用高速分散研磨机，将以商品名为TIOXIDE TR92出售的100kg二氧化钛分散在PH4.5的59.9kg水中，并加入稀盐酸使PH保持4.5。将平均颗粒尺寸100nm的聚苯乙烯珠分散体(49.3wt％固体)调整到PH4.5。通过将两种分散体同时泵送经过T型接头，将37.7kg聚苯乙烯分散体与二氧化钛分散体混合。混合之后，搅拌该产物10分钟，用稀氢氧化铵使PH升至8.5，然后将该产物分散体磨2分钟。分析表明该产物是具有聚苯乙烯颗粒与颜料颗粒体积比为0.78∶1的结构复合颜料。
使用该复合颜料制备无光涂料，仅使用二氧化钛颜料或者二氧化钛颜料加聚苯乙烯珠而不是形成结构复合颜料制备对比涂料。将本发明的涂料与这些对比涂料相比较，目的是比较耐染污性，这些对比涂料的配方具有与本发明的涂料相同的二氧化钛含量和相同的固体百分比。对于这些涂料的每一种，用绕线涂膜棒以恒定散布速度(20m2/L)在聚酯(Melinex)膜上涂膜，测量其对比率(CR)和在黑色上的反射率(RB)，在用Pacific ScientificColorgard Colorimeter测定CR和RB值之前使该膜干燥。用Gilsonite评定染污程度，用1-10的数值来表示，10表示较高程度的染污，使用Research Equipment Ltd生产的擦洗机用10％洗涤剂擦洗，来测定耐擦洗性，耐擦洗性也类似地用1-10的数值表示，10表示最低的耐擦洗性。涂料的配方详列在表2中。
表2重量份数对比4A 试验D 时比4B水42.7333.9942.72羟乙基纤维素(Cellosize QP4400) 0.39 0.28 0.26氨(0.88) 0.08 0.06 0.05多羧酸钠盐(Dispex N40) 0.19 0.14 0.13非离子表面活性剂(Triton CF10) 0.02 0.01 0.01聚结溶剂(Texanol) 0.70 0.51 0.48去泡剂(Foamaster E75C) 0.05 0.04 0.04生物杀伤剂(Acticide BX)0.05 0.04 0.04填料(Snowcal 60) 14.9614.3314.60填料(Polestar 200P) 14.9614.3314.60二氧化钛(Tioxide TR92)12.73 - 12.73复合物原料(珠/TR92分散体) - 26.76 -聚苯乙烯珠(49.3％固体) - - 5.35乙酸乙烯酯/Veova 10乳液 13.15 9.52 8.98(Vinamul 6955)颗粒体积浓度 70.0％ 78.2％79.4％TiO2颜料体积浓度15.0％ 15.0％15.0％填料体积浓度 55.0％51.5％ 52.7％聚合物珠体积浓度- 11.7％ 11.7％固体％(体积) 30.0％30.0％ 30.0％试验结果对比4A试验D对比4B于20m2/l的对比率 92.6 94.3 92.8于20m2/l的在黑色上的反射率82.8 85.2 83.0染污程度评定6 5.5 4.5耐擦洗性评定5 56实施例3将5169以商品名为TIOXIDE TR92出售的二氧化钛颜料分散在pH4.5的5089水中，用稀盐酸调整pH。将含48％(重量)聚苯乙烯珠的分散体的pH调整到4.5，通过将两种分散体同时倒入烧杯中，将200克这种分散体与二氧化钛分散体混合，并缓慢地搅拌该混合物，该聚苯乙烯珠的平均颗粒尺寸为0.24微米并以商品名Dow DPP711E出售。当混合完全时，用锯齿式叶轮搅拌器以低速操作将该产物再搅拌5分钟。然后用稀氢氧化铵将该复合物产物分散体的PH调整到8.5，当加入氢氧化铵的同时用刮勺搅拌该分散体，用低速搅拌器将该产物最后混合以保证其均匀。该产物(复合物A)的分析表明聚苯乙烯颗粒(珠)与颜料的体积比为0.65∶1。
为了比较，用类似的步骤制备第二种复合颜料(复合物B)，但是，使用含49％(重量)平均颗粒尺寸为0.06微米的聚苯乙烯珠。该产物的珠与颜料的体积比为0.69∶1。
该复合颜料用于制备具有高颗粒体积浓度的无光涂料。制备具有相同固体体积百分数和相同二氧化钛含量的对比涂料，目的是使对比涂料具有与含复合颜料的涂料相同的耐染污性。这些涂料的配方列于表3。
对于这些涂料的每一种，用绕线涂膜棒以在聚酯(Melinex)膜上涂膜，测量其对比率(CR)和在黑色上的反射率(RB)，在用Pacific Scientific Colorgard Colorimeter测定CR和RB值三前使该膜干燥。用Gilsonite评定染污程度，用1-10的数值表示，10表示最高程度的染污。结果列于表4。
表4
表3重量份数对比5试验E对比6试验F水 41.7126.0040.6624.33羟乙基纤维素(cellosize QP4400) 0.38 0.31 0.50 0.44氨(0.88) 0.17 0.14 0.23 0.21多羧酸钠盐(Dispex N40) 0.22 0.18 0.30 0.26非离子表面活性剂(Triton CF10)0.02 0.02 0.02 0.02聚结溶剂(Texanol)0.83 0.68 1.09 0.97去泡剂(Foamaster E75C) 0.06 0.05 0.08 0.07生物杀伤剂(Acticide Bx) 0.06 0.05 0.08 0.07填料(Snowcal 60)12.8711.8010.41 8.99填料(Polestar 200P) 12.8711.8010.41 8.99二氧化钛(Tioxide TR92) 15.39 - 15.81 -复合物分散剂(珠/二氧化钛) - 36.36 - 37.50乙酸乙烯酯/Veova 10乳液 15.4312.6120.4018.15(Vinamul 6955)颗粒体积浓度 65.0％72.0％ 55.0％ 60.9％TiO2颜料体积浓度 18.0％18.0％ 18.0％ 18.0％填料体积浓度 47.0％42.3％ 37.0％ 31.2％聚合物珠体积浓度 - 11.7％ - 11.7％固体％(体积) 30.0％30.0％ 30.0％ 30.0％实施例4以实施例3的复合颜料相类似制备复合颜料(复合物C)，但使用301克二氧化太钛(TIOXIDE TR92)于291克水中的分散体，该分散体与250克0.24微米聚苯乙烯颗粒(Dow DPP711E)的分散体混合。分析表明珠与颜料的比值(体积)为1.48∶1。
以类似方法制备另一个复合颜料(复合物D)，但使用241克二氧化钛(TIOXIDE TR92)于81克水中的分散体，该分散体与400克0.24微米聚苯乙烯颗粒(Dow DPP 711E)的分散体混合。分析表明珠与颜料的比值(体积)为2.90∶1。
这些复合颜料用于制备具有表5所列配方的无光涂料，复合物C用于制备试验涂料G，复合物D用于制备试验涂料H。如在实施例3中，这些涂料被制备的目的是比较在相同颜料体积浓度和固体体积浓度下的耐染污性。
表5重量份数对比7试验G 试验H水553.0357.8 283.5羟乙基纤维素(Cellosize QP4400) 5.05.0 5.0氨(0.88)2.32.3 2.3多羧酸钠盐(Dispex N40) 3.03.0 3.0非离子表面活性剂(Triton CF10) 0.20.2 0.2聚结溶剂(Texanol) 11.03 11.0 11.0去泡剂(Foamaster E75C) 0.80.8 0.8生物杀伤剂(Acticide Bx) 0.80.8 0.8填料(Snowcal 60) 170.6 121.0 12.3填料(Polestar 200P) 170.6 121.0 12.3二氧化钛(Tioxide TR92)204.0 --复合物分散剂(珠/二氧化钛)- 697.5 920.0乙酸乙烯酯/Veova 10乳液(Vinamul 204.6 204.6 204.66955)颗粒体积浓度 65.0％ 71.7％ 72.8％TiO2颜料体积浓度18.0％ 18.0％ 18.0％填体积浓度 47.0％ 27.0％2.6％聚合物珠体积浓度 - 26.7％ 52.2％固体％(体积) 30.0％ 30.0％ 30.0％
如实施例3中所述，测量这些涂料的性能，并与实施例3中所述含复合物B的设计为“试验E”的涂料相比较。结果列于表6。
表6
实施例5用实施例3所述方法，由49％(重量)的平均颗粒尺寸为0.45微米的聚苯乙烯珠(以商品名为DOW DPP722E出售)的分散体制备复合颜料。
复合物E由396克二氧化钛(TIOXIDE TR92)于237克水中的分散体制备，该分散体与150克聚苯乙烯分散体混合。得到该珠与颜料的体积比为0.70∶1。
复合物F由308克二氧化钛(TIOXIDE TR92)于160克水中的分散体制备，该分散体与250克聚苯乙烯分散体混合。得到该珠与颜料的体积比为1.46∶1。
复合物G由0.06微米珠以实施例3的组合物B相似方法制备，但组合物G的珠与颜料的体积比为0.7 3∶1。
这些复合颜料用于制备表7所示的无光涂料。复合物E用于制备试验I，复合物F用于制备试验J，复合物G用于制备试验K。如实施例3，这些涂料被制备的目的是比较在相同颜料体积浓度和固体体积浓度下的耐染污性。
如实施例3中所述，测量这些涂料的性能，结果列于表8
表7重量份数对比8 试验I 试验J 实验K水 553.0548.5 498.2 561.8羟乙基纤维素(Cellosize QP4400)50 50 50 50氨(0.88) 2.3 2.3 2.32.3多羧酸钠盐(Dispex N40) 3.0 3.0 3.03.0非离子表面活性剂(Triton CF0) 0.2 0.2 0.20.2聚结溶剂(Texanol) 11.0 11.011.0 11.0去泡剂(Foamaster E75C) 0.8 0.8 0.80.8生物杀伤剂(Acticide Bx) 0.8 0.8 0.80.8填料(Snowcal 60) 170.6199.3 134.9 196.8填料(Polestar 200P)170.6199.3 134.9 196.8二氧化钛(Tioxide TR92) 204.0 - - -复合物分散剂(珠/二氯化钛)- 510.8 613.5 499.1乙酸乙烯酯/veova 10乳液(Vinamul204.6204.6 204.6 204.66955)颗粒体积浓度 65.0％73.0％ 73.0％ 73.0％TiO2颜料体积浓度 18.0％18.0％ 18.0％ 18.0％填料体积浓度 47.0％42.4％ 28.7％ 41.8％聚合物珠体积浓度- 12.6％ 26.3％ 13.2％固体％(体积) 30.0％30.0％ 30.0％ 30.0％
权利要求
1.一种水性涂料组合物，该水性涂料组合物含有成膜的第一有机聚合物的水性乳化液和复合颜料，其特征在于该复合颜料是无机颜料颗粒和第二有机聚合物颗粒的结构复合物，所述第二有机聚合物是非成膜聚合物，所述水性涂料组合物具有大于55％的颗粒体积浓度。
2.根据权利要求1的水性涂料组合物，其特征在于该成膜第一有机聚合物具有小于25℃的最小成膜温度，以2ASTM D2354测量。
3.根据权利要求2或3的水性涂料组合物，其特征在于该结构复合物通过具有表面电荷的无机颜料颗粒的分散体与具有相反表面电荷的有机聚合物颗粒间的相互反应形成结构复合物分散体而制得的，其中该颗粒组分由于颗粒上的相反表面电荷而保持为缔合态。
4.根据权利要求3的水性涂料组合物，其特征在于在该结构复合物形成后将该结构复合物分散体的PH调整到7-9范围内的值。
5.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物，其特征在于该无机颜料颗粒是金红石型二氧化钛颗粒。
6.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物，其特征在于该无机颜料颗粒是具有无机氧化物磷酸盐或硅酸盐涂层的二氧化钛颗粒。
7.权利要求1-4中任一项的水性涂料组合物，其特征在于该无机颜料颗粒是具有平均晶体尺寸为0.10-0.35微米范围的锐钛型二氧化钛颗粒。
8.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物，其特征在于该无机颜料颗粒是具有平均晶体尺寸为0.20-0.30微米范围的金红石型二氧化钛颗粒。
9.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物，其特征在于该第二有机聚合物具有大于30℃的玻璃转化温度。
10.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物，其特征在于该第二有机聚合物颗粒是含气泡的或空心的。
11.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物，其特征在于该第二有机聚合物颗粒具有平均颗粒尺寸为0.02-0.30微米。
12.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物，其特征在于该无机颜料颗粒是二氧化钛颗粒，且该第二有机聚合物颗粒具有平均尺寸为0.02-0.20微米。
13.根据权利要求1-10中任一项的水性涂料组合物，其特征在于该第二有机聚合物颗粒具有平均尺寸为0.20-0.50微米。
14.根据权利要求8的水性涂料组合物，其特征在于该第二有机聚合物颗粒是平均尺寸为0.08-0.12微米的聚苯乙烯颗粒，且在该复合颜料中聚苯乙烯与二氧化钛的体积比为0.3∶1至2.6∶1。
15.根据权利要求8的水性涂料组合物，其特征在于该第二有机聚合物颗粒是平均尺寸为0.04-0.08微米的聚苯乙烯颗粒，且在该复合颜料中聚苯乙烯与二氧化钛的体积比为0.1∶1至1.3∶1。
16.根据权利要求8的水性涂料组合物，其特征在于该第二有机聚合物颗粒是平均颗粒尺寸为0.20-0.40微米的聚苯乙烯颗粒，且在该复合颜料中聚苯乙烯与二氧化钛的体积比为0.4∶1至3.0∶1。
17.根据权利要求1的水性涂料组合物，其特征在于该第二有机聚合物颗粒具有平均尺寸为0.02-0.20微米，且该涂料具有60％-90％的颗粒体积浓度。
18.根据权利要求1的水性涂料组合物，其特征在于该第二有机聚合物颗粒具有平均尺寸为0.20-0.50微米，且该涂料具有60％-80％的颗粒体积浓度。
19.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物，其特征在于该涂料含有硅石、硅酸盐、铝酸盐、硫酸盐、碳酸盐或粘土。
20.根据前述权利要求中任一项的水性涂料组合物，其特征在于该涂料具有5％-30％的颜料体积浓度、5％-20％的珠体积浓度和15％-70％的填料体积浓度。
21.根据权利要求1的水性涂料组合物，其特征在于该第二有机聚合物颗粒具有0.02-0.20微米的平均颗粒尺寸，且该涂料具有7％-25％的颜料体积浓度，10％-20％珠体积浓度和20％-50％的填料体积浓度。
22.根据权利要求1的水性涂料组合物，其特征在于该第二有机聚合物颗粒具有0.20-0.40微米的平均颗粒尺寸，且该涂料具有5％-25％的颜料体积浓度、7％-15％珠体积浓度和30％-60％的填料体积浓度。
全文摘要
一种水性涂料组合物，含有成膜第一有机聚合物和结构复合颜料，具有大于55％的颗粒体积浓度。该结构复合颜料是由无机颜料颗粒和非成膜聚合物的第二有机聚合物颗粒形成。本发明的涂料组合物与常规涂料相比具有改善的浑浊度，与已知的具有类似颗粒体积浓度的涂料相比，通常更不易被染污。
文档编号C09D201/00GK1127278SQ9511715
公开日1996年7月24日 申请日期1995年9月7日 优先权日1994年9月8日
发明者M·J·特伦德尔, K·德卢利, D·J·卢瑟福, J·C·W·霍奇, K·罗布森 申请人:泰奥塞集团服务有限公司