固型颜料组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及固型颜料组合物及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 水性铝颜料是高端水性涂料与水墨的重要组成部分，常用于汽车涂装、电子消费 品涂装、儿童玩具涂装、烟酒包装等。目前国际知名的水性铝颜料品牌主要有德国爱卡 ^〇1^1'1:)的]^(11'〇1&11，]^(11'〇111叉，]^(11'〇叉&1，]^(11'〇111；[(3，美国星韦白耳关（3;[]^61'1;[116)的 Silbercote AQ，Aquapaste，日本东洋错业的EMR系列等。
[0003] 水性铝颜料主要特点是剂型皆为浆状，载体是溶剂。这些溶剂是作为铝颜料的载 体，以保持铝颜料的稳定性，防止颜料团聚结块，同时又作为与水兼容的介质。但是这些载 体溶剂如异丙醇（IPA)，乙二醇正丁基醚(EB)，丙二醇正甲基醚(PM)增加了涂料与水墨的 V0C(可挥发有机质)值，降低了产品的环保评级。
[0004] 浆状的铝颜料的取出和称重皆不方便，同时，目前的浆状铝颜料在加入涂料前皆 需预分散步骤，即浸泡稀释于水溶性溶剂里几小时后才加入主体树脂。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要提供一种较为环保，速溶的固型颜料组合物及其制备方法。
[0006] -种高水分散性固型颜料组合物，按照重量份数计，包括以下组分：
[0007] 铝颜料 55份~90份；
[0008] 分散剂 5份~40份;及
[0009] 分裂剂 1份~10份；
[0010]其中，所述分裂剂选自羧甲基纤维素、淀粉乙醇酸盐、交联羧甲基盐、聚乙烯吡咯 烷酮、交联聚乙烯吡咯烷酮及褐藻酸盐中的至少一种。
[0011] 在其中一个实施例中，所述铝颜料的主体是微米级的铝质片状或球形颗粒。
[0012] 在其中一个实施例中，所述分散剂为磷酸酯、膦酸及膦酸盐中的至少一种与醇乙 氧基化物的混合物。
[0013] 在其中一个实施例中，所述醇乙氧基化物选自正构或异构烷基醇乙氧基化物至少 一种;所述磷酸酯选自C1~C18的烷基的伯磷酸酯、C1~C18的烷基的仲磷酸酯、C1~C18的 烷基的叔磷酸酯、C1~C18的烷基的乙氧化物的伯磷酸酯、C1~C18的烷基的乙氧化物的仲 磷酸酯和C1~C18的烷基的乙氧化物的叔磷酸酯中的至少一种;所述膦酸选自C1~C18的单 烷基膦酸、C1~C18的双烷基膦酸及C1~C18的三烷基膦酸中的至少一种;所述膦酸盐选自 C1~C18的单烷基膦酸盐及C1~C18的双烷基膦酸盐中的至少一种。
[0014] 在其中一个实施例中，所述分散剂为含羧基的水性高分子及含磺酸基的水性高分 子中的至少一种与具有乳化功能的非离子水性高分子化合物的混合物。
[0015] 在其中一个实施例中，所述含羧基的水性高分子为甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸、 马来酸酐、2,2_二羟甲基丙酸及2,2_二羟甲基丁酸中的至少一种为单体形成的聚合物或共 聚合物;所述含磺酸基的水性高分子选自苯乙烯磺酸、苯乙烯磺酸盐、2-丙烯酰胺-2-甲基 丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐、甲基丙烯磺酸、甲基丙烯磺酸盐、甲基丙烯酸2-乙磺 酸酯、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯盐、3-烯丙氧基-2羟基-1-丙基磺酸及3-烯丙氧基-2羟基-1-丙磺酸盐中的至少一种形成的聚合物或共聚物;所述具有乳化功能的非离子水性高分子化 合物选自聚氧乙烯醚，聚氧乙烯脂，聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、聚（乙二醇）甲基丙烯 酸酯及聚（乙二醇)丙烯酸酯中的至少一种。
[0016] 在其中一个实施例中，所述固型颜料组合物为具有多孔结构的颗粒。
[0017] 上述任一项所述的固型颜料组合物的制备方法，包括如下步骤：
[0018] 将所述水溶性铝颜料、分散剂、分裂剂与0份~50份的溶剂搅拌混合得到混合物， 所述溶剂与分散剂不兼容；
[0019 ]将所述混合物挤出造粒得到粒料;及
[0020] 除去所述粒料中的所述溶剂得到所述固型颜料组合物。
[0021] 在其中一个实施例中，所述溶剂选自石蜡油及改性植物油中的至少一种。
[0022] 在其中一个实施例中，除去所述粒料中的所述溶剂的具体操作为:将所述粒料在 50°C~120°C下真空干燥以除去所述溶剂。
[0023] 上述固型颜料组合物，加入了 1份~10份的分裂剂，分裂剂选自羧甲基纤维素、淀 粉乙醇酸盐、交联羧甲基盐，聚乙烯吡咯烷酮、交联聚乙烯吡咯烷酮及褐藻酸盐中的至少一 种，分裂剂为天然的或合成高分子，在水的侵蚀下，可以瞬间产生极高的渗透压，继而快速 的吸水膨胀，将固体颗粒爆裂成几十个甚至是几千个更小的颗粒，提高了颜料的表面积，从 而分裂剂与分散剂配合，可以提高颜料的分散速度，达到速溶的目的；分裂剂为天然的或合 成高分子，不易挥发，较为环保。
【具体实施方式】
[0024] 下面主要结合具体实施例对高水分散性固型颜料组合物及其制备方法作进一步 详细的说明。
[0025] -实施方式的高水分散性固型颜料组合物，按照重量份数计，包括以下组分：
[0026] 铝颜料 55份~90份；
[0027] 分散剂 5份~40份；
[0028] 分裂剂 1份~10份；
[0029] 其中，分裂剂选自羧甲基纤维素 （carboxymethyl cellulose)、淀粉乙醇酸盐 (starch glycolate)、交联羧甲基盐(croscarmellose)，聚乙稀吡略烧酮(PVP)、交联聚乙 稀P比略烧酮（crospovidone)及褐藻酸盐(alginic acid sodium salt)中的至少一种。 [0030]优选的，铝颜料的主体为铝。具体的，铝颜料的主体为微米级的片状颗粒或球形颗 粒。球形颗粒径为2微米~300微米。片状颗粒的厚度为20纳米~10微米。优选的，铝颜料的 主体表面包覆有功能层，以增加铝颜料在水性涂料或水性油墨内的稳定性。当然，铝颜料的 表面还可以吸附有油酸或硬脂酸。
[0031 ]分散剂为非挥发性分散剂，这样可以做到零V0C。分散剂的选择需同时满足以下八 个条件：（1)无挥发性；（2)对铝颜料的表面(如氧化硅、氧化铝)有强烈的吸附性；（3)有很好 的水溶性与醇或醇醚溶性；（4)在铝颜料催化情况下，能保持降解稳定性；（5)在典型的碱性 环境里（g卩pH 7-10)保持水解稳定性；（6)不影响涂料的干燥后的抗水性、抗醇性以及其它 的抗化学性；（7)不影响涂料对基材的附着力；（8)在紫外照射下，有抗黄变的能力。
[0032]在一个实施方式中，分散剂为醇乙氧基化物与磷酸酯、膦酸及膦酸盐中的至少一 种的混合物。
[0033]在其中一个实施例中，所述醇乙氧基化物选自正构或异构烷基醇乙氧基化物至少 一种，进一步优选的，醇乙氧基化物选自聚乙氧基化异构十三醇及聚乙氧基化十二醇的至 少一种。
[0034]正构烷基醇乙氧基化物的结构通式如式I:
[0035]
[0036] 异构烷基醇乙氧基化物的结构通式如式II:
[0037]
[0038]磷酸酯选自正构或异构烷基及其乙氧化物伯磷酸酯、仲磷酸酯和叔磷酸酯中的至 少一种。优选的，磷酸酯选自C1~C18的烷基的伯磷酸酯、C1~C18的烷基的仲磷酸酯、C1~ C18的烷基的叔磷酸酯、C1~C18的烷基的乙氧化物的伯磷酸酯、C1~C18的烷基的乙氧化物 的仲磷酸酯和C1~C18的烷基的乙氧化物的叔磷酸酯中的至少一种。膦酸选自正构或异构 Cl -C18烷基的单烷基膦酸、双烷基膦酸及三烷基膦酸酯中的至少一种。
[0039] 膦酸及磷酸酯的结构通式如式IV:
[0040]
式IV中办、1?2及1?3为烷基、烷氧基及羟基中的至少一种，且不同时 为羟基。
[0041] 膦酸盐选自正构或异构C1-C18烷基的单烷基膦酸盐、双烷基膦酸盐中的至少一 种。膦酸盐的结构通式如式V:
[0042] f式乂中!^、!^为烷基、烷氧基及羟基中的至少一种，且不同时 j 为羟基。
[0043] 磷酸与膦酸基团对铝颜料有极强的吸附性。磷酸与膦酸、膦酸盐兼具良好的化学 稳定性。与醇乙氧基化物搭配可以发挥出更好的水分散性与醇醚分散性。此组合的比例与 总量可根据涂料体系的亲油亲水性进行调整。比如说可以用HSP(汉森溶解系数)或HLB(亲 水亲油平衡系数)计算法来对应。在一个典型的低VOC涂料体系里，分散剂组合的综合HLB值 以5-10为佳。分散剂与铝颜料的比例以1:10~3:10为佳。
[0044] 在其他实施方式中，分散剂为含羧基的水性高分子及含磺酸基的水性高分子中的 至少一种与具有乳化功能的非离子水性高分子化合物的混合物。进一步优选的，含羧基的 水性高分子为甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸、马来酸酐、2,2_二羟甲基丙酸及2,2_二羟甲基 丁酸中的至少一种为单体形成的聚合物或共聚合物;含磺酸基的水性高分子选自苯乙烯磺 酸、苯乙烯磺酸盐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸盐、甲基丙烯磺 酸、甲基丙烯磺酸盐、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯盐、3-烯丙氧基-2羟 基-1-丙基磺酸及3-烯丙氧基-2羟基-1-丙磺酸盐中的至少一种形成的聚合物或共聚物。所 述具有乳化功能的非离子水性高分子化合物选自聚氧乙烯醚，聚氧乙烯脂，聚氧乙烯-聚氧 丙烯嵌段共聚物、聚（乙二醇）甲基丙烯酸酯及聚（乙二醇)丙烯酸酯中的至少一种。此分散