[发明专利]颜料分散剂

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2008年1月31日提交的、题为“Coating SystemExhibiting Cool Dark Color”的美国申请12/023,423的部分继续申请，前述美国申请要求2007年2月5日提交的、题为“Coating SystemExhibiting Cool Dark Color”的美国临时专利申请60/899,608的权益，这两篇申请由此通过引用完整并入。本申请还要求2008年2月5日提交的美国临时专利申请61/026,267和2008年2月19日提交的61/029,641的权益，它们通过引用完整并入本文。

发明领域

本发明涉及含有颜料和颜料分散剂的颜料分散体，所述颜料分散剂通过(i)至少一种可自由基聚合的烯键式不饱和第一单体在(ii)具有至少一个可自由基转移的基团的聚合物引发剂存在下的受控自由基聚合而制备。该聚合物引发剂形成所述颜料分散剂的聚合物主链链段，该第一单体形成侧挂于分散剂的主链上的聚合物链段。

发明背景

着色涂料组合物(coating composition)在众多应用中使用，这些应用包括例如机动车、航空航天、工业和器械市场上的耐腐蚀底漆和装饰性面涂层。着色涂料组合物的制备一般包括将基料树脂、交联剂、添加剂如流动添加剂和溶剂与相容的颜料分散体混合。颜料分散体典型地通过将干燥颜料与颜料分散剂在载体介质如有机载体介质或水的存在下混合而制备。涂料组合物(paint composition)典型地包括分散在树脂基料中的着色剂颗粒。涂料组合物(paint composition)可以进一步包括反射颜料如铝片或云母或其他颜色效应颜料组合物或遮盖基材的材料如二氧化钛或氧化锌或氧化铅。用于常规涂料中的颜料颗粒典型地为大小约一微米。这种大小的颗粒吸收某些波长处的光并且散射其他波长处的光。在观察者观察时，这种部分吸收和部分散射产生劣化的着色效果。

干燥颜料在可以以聚集的颜料颗粒形式商购获得。颜料聚集体更可能从颜料分散体和/或着色的涂料组合物中沉降出来，因此是不希望的。将颜料聚集体破碎成更小的聚集体和/或单个颗粒一般需要使用能量密集型混合装置(通常称为研磨)，例如砂磨机和球磨机。在研磨过程中，颜料聚集体破碎成更小的聚集体和/或单个颗粒，其表面由颜料分散剂润湿。颜料分散剂使颜料颗粒悬浮或分散在载体介质中并且防止它们在储存时再聚集。理想的是在用于制备着色涂料组合物之前，颜料分散体保持基本上稳定，例如，表现出随时间推移的最低限度的颜料沉降和粘度变化。

有机颜料和无机颜料一般是疏水性的。因而，用于颜料分散体的颜料分散剂理想地与载体介质(可能是亲水性的)和颜料颗粒的疏水性表面都相容。可以用具有不同的疏水性和亲水性聚合物链段、即具有界限分明的聚合物链结构的颜料分散剂实现上述完全不同的性能的组合。众多可自由基聚合的单体如甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯单体是可商购获得的而且能够提供包括例如亲水性和疏水性在内的宽范围的性质。

使用常规(即非活性(non-living)或游离(free))自由基聚合方法合成颜料分散剂提供对分子量、分子量分布以及尤其是聚合物链结构的很少控制。稳定而且适合于制备水性着色涂料组合物的颜料分散体的继续开发是期望的。特别地，将期望开发包含具有界限分明的聚合物链结构的颜料分散剂的颜料分散体，其中存在不同的聚合物链段用于有机和无机颜料颗粒的有效分散。

一种被描述成活性自由基聚合、称为原子转移自由基聚合(ATRP)的自由基聚合工艺导致形成具有可预测的分子量和分子量分布的(共)聚合物。ATRP工艺还被描述成提供非常均一的具有受控结构(即，可控制的拓扑结构、组成等)的产物。美国专利6,365,666和6,642,301描述了由ATRP制备的(共)聚合物，它们可用于众多应用中，例如包括颜料分散剂。

发明概述

本发明包括纳米颗粒分散体，其包含平均一次粒度小于1微米的颜料颗粒；和包含三嵌段共聚物的分散剂，该共聚物具有(i)包括与羧酸反应的环氧乙烷官能单体的第一嵌段；(ii)包括(甲基)丙烯酸烷基酯的第二嵌段；和(iii)包括(甲基)丙烯酸烷基酯的第三嵌段，其中所述第三嵌段与所述第二嵌段不同。本发明还包括包含三嵌段共聚物的分散剂，该共聚物具有包括与萘甲酸反应的(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的第一嵌段、包括(甲基)丙烯酸烷基酯的第二嵌段和包括(甲基)丙烯酸烷基酯的第三嵌段，其中所述第三嵌段与所述第二嵌段不同。