[发明专利]使用具有丙烯酸类单体的丙烯酰胺聚合物的反相乳液在水性介质中研磨矿物材料及黏结剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在黏结剂存在下在水性介质中研磨矿物质的宽泛领域。

背景技术

矿物颗粒及聚合物黏结剂是用于制造许多材料例如塑料的两种基本 成分。矿物颗粒，如碳酸钙，对最终产品的机械及光学性质有显著的贡 献；至于黏结剂，通常以被表面活性剂稳定的乳液形式，其提供终端材 料的所有成分所需要的凝聚力。

十几年来，已发展出如下的颗粒的概念：它以独立产品的形式同时 带来颜料及黏结剂的性质：人们称之为“自黏结颜料颗粒”。这种产品 通过在聚合物黏结剂存在下在水性介质中研磨矿物质而获得。该方法导 致同时由黏结剂及颜料组成的颗粒：黏结剂及矿物质在这些自黏结颜料 颗粒里紧密地结合。如文献WO 2006/008657所描述，相对于颜料与黏结 剂之间的简单共混物的凝聚力，这种颗粒的凝聚力得到显著的提高，这 一点在本申请的下文将更详细地讨论。

因而，本申请涉及的方法是使用至少一个在水性介质中研磨至少一 种矿物质及至少一种聚合物黏结剂的步骤的方法。接下来可以进行任选 的分散、浓缩及干燥步骤。

该类型的方法对本领域技术人员提出了两个主要问题。第一个问题 涉及悬浮在水中的自黏结颜料颗粒的一般的沉淀现象。本领域技术人员 于是试图提高该自黏结颜料颗粒的水性悬浮液的稳定性，以便能在长时 间内储存或运输该悬浮液：其试图减少沉淀现象。

其次，如果聚合物黏结剂存在于在水性介质中的研磨过程中，由于 该黏结剂采取被表面活性剂稳定的乳液形式，所述表面活性剂在研磨操 作中经受高的机械应力：发现形成了泡沫。该泡沫具有这样的缺点：它极 大地损害了由自黏结颜料颗粒的水性悬浮液制造的组合物的某些性能 (特别是光学性能)。此外，泡沫的形成导致工业上的约束，特别是就 自黏结颜料颗粒的悬浮液向储存罐的转移而言。

下面将讨论与在水性悬浮液中制造自黏结颜料颗粒的方法有关的现 有技术，以便找到本领域技术人员提出的解决得到的悬浮液起泡沫及沉 淀的双重问题的方法。

文献WO 2005/111153描述了在分散剂如聚丙烯酸酯的存在下，通过 研磨颜料填料与聚合物黏结剂来制造水性悬浮液中的颗粒的方法。用这 种方式获得的颗粒可用于制造油漆及纸张涂料。然而，该文献没有为本 领域技术人员提供如下信息，即任何关于对获得的水性悬浮液的沉淀及 起泡沫问题的可以制定的任何可能的解决方法，甚至没有提及这两个缺 点。

文献WO 93/11183描述了通过在水性介质中的共混及研磨(33页， 33-34行)而制造由颜料及聚合物黏结剂组成的颗粒水性悬浮液的方法。 该方法的特征在于调控颜料的起始悬浮液的ζ(zeta)电势，特别是通 过分散剂方式使得能够将矿物填料的表面电势调整到0和-50mV之间。 通过这种方式，得到自黏结颜料颗粒的稳定分散体，其可以用于多种涂 料如油漆的组成中。

首先，该文献强调在其描述的方法中使用增稠剂的可能性，特别是 在直接乳液的中纤维素或丙烯酸类试剂(及任选的结合的(associatif) 丙烯酸类)。本领域技术人员充分意识到这些增稠剂的作用是限制颗粒 的沉淀现象，特别是通过增加介质的黏度。基于在直接乳液中的纤维素 及丙烯酸类增稠剂的这些方法，就其最初被开发用于稳定“常规”矿物 质的水性悬浮液(即不含聚合物黏结剂，并且不是按照本发明方法获得 的)而言，对于本领域技术人员是众所周知的。先前，1993年公开的文 献CA 2081831描述了用该产品稳定碳酸钙水性悬浮液的用途，特别是 纤维素衍生物(如羧甲基纤维素)、丙烯酸类增稠剂(可以是结合的) 及黄原胶的用途。

至于起泡沫的问题，该文献的实施例中提出的方案在于使用消泡剂， 例如COGNIS^TM公司出售的Nopco^TM NXZ，及先前RHONE POULENC^TM公司出 售的Defoamer^TM 643；这两种产品都是由石油馏分油组成。与硅烷化产 品及有机硅一样，这些产品广泛用在“常规”矿物质的水性悬浮液的制 造方法中(用之前使用的表达)。作为一个以前的例子，1978年的文献 JP 53053598描述了用有机硅来减少碳酸钙水性悬浮液中的泡沫的存 在。