[发明专利]含有锆和碱金属的碳酸盐以及卤化铵的水性组合物，及其用途

说明书

本发明涉及一种水性组合物，其含有锆和碱金属的碳酸盐以及卤 化铵，还涉及所述组合物在作为用于纸或板的涂料浴(coating bath) 中的不溶解化试剂(insolubilizing agent)的用途。

众所周知的是，碳酸锆铵(AZC)的水性组合物可被用于在水溶液 中，为天然的粘合剂如淀粉、酪蛋白或羧甲基纤维素(CMC)，或者合成 的粘合剂如乳胶或聚乙烯醇提供不溶性，并形成不溶的薄膜，从而提 高耐水性、耐摩擦性、耐热性和耐溶剂性。

这些碳酸锆溶液被用于很多技术领域中，特别是用于水性墨水和 油漆配方中，更特别地，被用于涂料浴中，所述涂料浴意在用于涂覆 或浸渍纸或板，以改善外观、耐湿摩擦性、起毛性、强度和接受印刷 的能力。

但是，这些溶液的用途也具有缺点：当后者被采用时，会释放出 强烈的氨味。

所提供的一个解决方案是，采用碳酸锆和碱金属的盐，如钠盐或 钾盐的水溶液。但是，采用这些组合物不能获得令人满意的结果，特 别是在涂层的耐湿摩擦性能方面。

US 6 113 989指出，可以通过加入阴离子体，如Cl离子，对下 述方法进行改进——将钠、钾或铵的碱性水溶液以及碳酸锆用于组合 物中以防止木材的变色。

FR 1 378 117教导了将少量氯化铵添加到碳酸锆铵的水溶液中， 改善了所述溶液在用于纸的涂覆的组合物中的性能。

令人惊讶的是，现在发现：将卤化铵加入到锆和碱金属的碳酸盐 水溶液中，可以获得与AZC水溶液相当的耐湿摩擦性，即使是在具有 高pH值的涂料浴的情况下，也是如此。

因此，本发明的主题是一种含有锆和碱金属的碳酸盐的水性组合 物，其由锆化合物和碱金属碳酸氢盐制备，其中碳酸氢根与锆的摩尔 比等于或大于4∶1，并且含有卤化铵，其中卤根与锆的摩尔比等于或 大于2∶1。

术语“锆化合物”是指碱式碳酸锆，也被称为BZC或ZBC，二氯 氧化锆(ZrOCl₂)，也被称为ZOC，以及碱式硫酸锆，也被称为BZS；碱 式碳酸锆是优选的。

术语“碱金属碳酸氢盐”是指碳酸氢钠或碳酸氢钾，碳酸氢钾是 优选的。

卤化铵可选自氯化铵、溴化铵、氟化铵、碘化铵或它们的混合物。 氯化铵(NH₄Cl)是优选的。

所述水性组合物中卤根与锆的摩尔比等于或大于2∶1，优选为 2∶1～5∶1，更优先为2.5∶1～3.5∶1，并且非常特别地为等于3∶1。

在锆和碱金属的碳酸盐的制备过程中，碳酸氢根与锆的摩尔比为 等于或大于4∶1，优选为4∶1～6∶1，更优选为等于4∶1。

本发明的水性组合物具有大于7，并小于10的pH值，优选为8～ 9，浓度为4～12wt％(以ZrO₂表示)，优选浓度为7～10wt％(以ZrO₂表 示)，并且固含量为11～42％，优选为30～36％。

根据本发明可采用的碱式碳酸锆，二氯氧化锆和碱式硫酸锆为商 业产品，通常以固体或水合物的形式获得。有利地，所述碱式碳酸锆 以Astron出售的粉末形式使用。

典型地，本发明的组合物是通过如下方法制备的：使锆化合物与 碱金属碳酸氢盐的水溶液反应，然后加入卤化铵。

本发明的另一个主题是一种制备含有锆和碱金属的碳酸盐的水性 组合物的方法，如上所述，其由锆化合物、碱金属碳酸氢盐制备，以 及含有卤化铵，所述方法包括：使锆化合物与碱金属碳酸氢盐的水溶 液反应的步骤，其中碳酸氢根与锆的摩尔比等于或大于4∶1；以及加 入卤化铵的步骤，其中卤根与锆的摩尔比等于或大于2∶1。

锆化合物与碱金属碳酸氢盐的反应可在环境温度下进行，但是通 过加热更易进行。

根据一个优选的具体实施方案，在环境温度下，将锆化合物添加 到碱金属碳酸氢盐的水溶液之后，将得到的溶液在30～80℃，优选70 ℃下，搅拌1h～24h，优选4h。

通常地，在环境温度下，将卤化铵加入到上述获得的溶液中，然 后搅拌，直至卤化铵完全溶解。