[发明专利]包含亚微米碳酸钙的涂料组合物

说明书

本发明涉及包含亚微米天然研磨碳酸钙的赋予光泽度和不透明度的涂料组合物。本发明进一步涉及制备具备亚微米天然研磨碳酸钙的赋予光泽度和不透明度的涂料组合物方法，并且涉及亚微米天然研磨碳酸钙在赋予光泽度和不透明度的涂料组合物中的用途。

矿物颜料被广泛用于涂料体系，在涂料制剂的制备和贮存期间或在将涂料制剂施涂至基底期间或之后，不仅降低该制剂成本，而且进一步改进涂料制剂的某些性质。在油漆制剂领域，涂料体系几乎总是具有二氧化钛。

在油漆应用的范围内，折射率为至少2.5的颜料受到高度重视。该方面特别优选的一种颜料是二氧化钛(TiO₂)，尤其是提供显著的不透明度或遮盖力的折射率为2.7的金红石型(Light Scattering by Pigmentary Rutile in Polymeric Films,Richard A.Slepetys,William F.Sullivan Ind.Eng.Chem.Prod.Res.Dev.,1970,9(3),pp 266-271)。取决于原材料和平均粒度测量方法，众所周知的是在市场上销售用于油漆制剂的二氧化钛颜料呈现窄的粒径分布以及介于0.2和0.6μm之间的中值粒径。类似地使用硫化锌和氧化锌。

然而，二氧化钛受困于相对高的成本，导致发现低成本的TiO₂的部分替代颜料的持续需求，所述替代颜料不降低光学和其它涂料组合物性质。

GB 1404564描述了超细的天然碳酸钙填充的油漆和颜料，其中，所述天然碳酸钙的粒径为0.5至4μm，并用于部分替代二氧化钛。本着该精神，据称Polcarb^TM（由Imerys公司商品化）适合用于赋予油漆制剂以光泽度，其平均粒度为0.9μm。然而，这样的天然碳酸钙产品在颜料体积浓度低于临界颜料体积浓度的赋予光泽度的油漆制剂中不能替代部分的TiO₂，而不损失光泽度或不透明度。

出于本发明的目的，将颜料体积浓度(PVC)理解为一种份额，表示为颜料体积相对于颜料加制剂中的其他成分的总体积的百分比，即它说明了在最终（干燥的；即排除水或其它溶剂）涂料中，颜料体积相对于总制剂体积的份额。

临界颜料体积浓度(CPVC)定义为这样的颜料体积浓度，如果超出它的话，涂料制剂的树脂组分不再足以完全包覆涂料中的所有颜料颗粒。众所周知，高于CPVC时，制剂通常提供无光泽的末道漆。相反地，有光泽的油漆制剂具备低于CPVC的PVC。

US 5,171,631描述了用于改良在合适的基底上的遮盖的涂料组合物，该涂料组合物具有多至临界颜料体积浓度(CPVC)的颜料体积浓度(PVC)，并且颜料体系包含约70-98体积%的二氧化钛和约2-30体积％的中值粒度为约0.2微米的铝三水合物(ATH)间隔剂/增量剂颜料。US 5,171,631的图1显示了大约2.7的d₉₈/d₅₀比值，所述比值对应相对窄的粒度分布。尽管其声明所提供的这种ATH具有通常类似于TiO₂的中值粒度和粒度分布曲线的中值粒度和粒度分布，一部分TiO₂可以用等量ATH替代而不损失遮盖，但是US 5,171,631的图2显示包含ATH-TiO₂的油漆制剂通常未能达到如单独包含TiO2的对照油漆制剂的相同的不透明度值。

天然研磨的碳酸钙(GCC),与其合成对应物沉淀碳酸钙(PCC)相反，通常在该应用领域中受困于宽的粒度分布和不规则的颗粒外形。事实上，由于天然研磨的碳酸钙通过研碎含矿物方解石、大理石、白垩或石灰石的石头来制备，因此难于保证将这些石头最终破碎以形成具有非常均一粒度的细颗粒。