[发明专利]颜料分散体

说明书

本发明涉及一种含水颜料分散体，提供所述分散体的方法及所述分散 体的用途。

发明背景

无机颜料通常作为增白剂、着色剂或遮光剂而加入到各种聚合物中。 诸如TiO₂的颜料特别适用于这些目的，因为它非常有效地使光散射。这类 颜料可以颜料分散体的形式存在，所述分散体从例如公开了TiO₂颗粒的 US 5,886,069中获知，其中离散的无机颗粒分散在该TiO₂颗粒表面上。然 而，这类分散体并不总是足够地稳定以及不能储存较长时期而不遭受去稳 定作用或胶凝，导致显著降低的光散射效率。如果TiO₂颗粒彼此接触太紧 则这类分散体也可遭受光学拥挤。因此，遮盖力和着色力可显著降低。曾 经向漆制剂中加入填料从而隔开TiO₂颗粒以保持散射效率。然而，填料难 以分布并且影响遮盖力。在没有分散剂如表面活性剂的情况下提供含水颜 料分散体将是合乎需要的。表面活性剂可给分散体带来起泡问题，这反过 来可能损坏耐水性和耐化学性。

WO 2004/035474A1公开了连同有机粘结剂一起的硅烷化的胶态二氧 化硅颗粒。然而，有机粘结剂可干扰颜料分散体的稳定性。在有机粘结剂 存在的情况下分散颜料的方法可能也需要另外的能量输入，因此需要较高 的剪切力。此外，有机粘结剂的存在降低了可分散的颜料的量，这反过来 会使获得的光散射效率降低。

本发明涉及一种提供具有改善的稳定性的含水颜料分散体的便利方 法。本发明的另一个目的是提供一种能使储存和保存期更长的方法，并且 当混合在包括颜料的任意制剂中时，其能提供合意的颜料特性如光散射效 率。

发明内容

本发明涉及一种制备基本不含有机粘结剂的基本含水颜料分散体的方 法，包括：将至少一种水溶性或水分散性硅烷化合物与胶态二氧化硅颗粒 混合以形成水分散体形式的硅烷化的胶态二氧化硅颗粒，其中所述至少一 种硅烷化合物与胶态二氧化硅颗粒以约0.2至约1.5的硅烷与二氧化硅重量 比混合，将所述硅烷化的胶态二氧化硅颗粒与有机和/或无机颜料混合，其 中二氧化硅与颜料的重量比为约0.001至约0.8以形成所述基本含水颜料分 散体。

术语“实质或基本不含有机粘结剂”是指含水颜料分散体中的有机粘 结剂含量为低于约15wt％，例如低于约10wt％或低于约5wt％，例如低 于约3wt％或低于约1wt％或低于约0.1wt％。因此，根据一种实施方案， 以使得到的分散体含有的有机粘结剂的量低于所述指定界限的方式来产生 分散体。

根据一种实施方案，将硅烷与胶态二氧化硅颗粒以硅烷与二氧化硅的 重量比为约0.25至约1.5，例如约0.3至约1.2，或约0.35至约0.8，或约 0.4至约0.8混合。

硅烷化合物可以与硅烷醇基团形成稳定的共价硅氧烷键(Si-O-Si)，或 者连接于硅烷醇基团，例如通过胶态二氧化硅颗粒表面上的氢键连接。

根据一种实施方案，硅烷与胶态二氧化硅颗粒的混合可以连续地，例 如在约20至约95℃，或约50至约75℃，如约60至约70℃的温度下进行。 可在剧烈搅拌下以控制的速度向二氧化硅颗粒中缓慢加入硅烷，该速度合 适地为为约0.01至约100个，例如约0.1至约10个，或约0.5至约5个， 如约1至约2个硅烷分子每nm²胶态二氧化硅表面积(在胶态二氧化硅颗粒 上)每小时。取决于加入速度、将要加入的硅烷量和所需的硅烷化程度，硅 烷的加入可持续任何合适的时间。然而，硅烷的加入可以持续至多约5小 时，例如至多约2小时，直到已加入了合适量的硅烷。向胶态二氧化硅颗 粒中加入的硅烷量合适地为约0.1至约6个，例如约0.3至约3个，或约1 至约2个硅烷分子每nm²胶态二氧化硅颗粒表面积。

硅烷与二氧化硅的混合可在约1至约13，例如约6至约12，或约7.5 至约11，或约9至约10.5的pH值下进行。

胶态二氧化硅颗粒，本文也称为硅溶胶，可以来自例如沉淀的二氧化 硅、微二氧化硅(硅微粉)、热解法二氧化硅(火成二氧化硅)或具有足够纯度 的硅胶，及其混合物。