[发明专利]二氧化钛颜料及制造方法

说明书

本发明公开了一种新型聚合物，其包含水溶性聚合物主链、至少一个附接至所述聚合物主链并且对于二氧化钛具有亲和性的官能团，和至少一个附接至所述聚合物主链并且对于胶乳具有亲和性的疏水性官能团。本发明还提供一种包括所述新型聚合物的二氧化钛颜料组合物。本发明还提供一种制造包括所述新型聚合物的二氧化钛颜料组合物的方法。

背景

已知二氧化钛用作颜料和白色乳浊剂。例如，二氧化钛颜料与包括涂 料(paint)和油墨配制物的涂层配制物、纸组合物、聚合物组合物及其他产物 组合使用。二氧化钛颜料通常通过硫酸盐方法或氯化物方法以粉末形式制 备。

在用于制造二氧化钛的硫酸盐方法中，将钛渣矿溶解于硫酸中以形成 硫酸氧钛。然后使硫酸氧钛水解以形成水合二氧化钛。在煅烧炉中加热经 水合的二氧化钛，以使二氧化钛晶体生长至颜料尺寸。

在用于制造二氧化钛的氯化物方法中，将干二氧化钛矿与焦炭及氯气 一起进给至氯化器中以产生气态卤化钛，例如四氯化钛。纯化所产生的卤 化钛，并在专门设计的反应器中在高温下进行氧化，以产生具有期望颗粒 尺寸的二氧化钛颗粒。通常将氯化铝添加至氧化反应器中的卤化钛，以促 进金红石形成并控制颗粒尺寸。然后将二氧化钛和气态反应产物冷却，且 回收二氧化钛颗粒。

无论是通过硫酸盐方法还是氯化物方法产生，通常用一种或多种水合 金属氧化物无机材料涂布所产生的二氧化钛颗粒，以改变颜料的性质及特 性用于特定应用。例如，常用用于改善颜料的不透明性、光稳定性及耐久 性的化合物涂布颜料颗粒。用于涂布二氧化钛颜料的水合金属氧化物无机 材料的实例是氧化铝和二氧化硅。

二氧化钛颜料赋予涂料、纸、塑料及其他产物的主要性质是遮盖能力。 二氧化钛颜料的遮盖能力基于颜料在添加其的基础产物(例如，涂料配制物) 中散射光的能力。二氧化钛颜料在添加其的基础产物中散射光的能力(“光 散射效率”)取决于多种因素，包括颜料的颗粒尺寸、颜料颗粒与其环境的 折射率的差异。颜料颗粒与基础产物的折射率的较大差异导致高散射效率。 颜料的光散射效率还取决于例如颜料颗粒彼此间的邻近度。已以多种方式 解决这些因素并取得了不同程度的成功。

与在水基涂层配制物(例如涂料和油墨配制物)中使用二氧化钛颜料有 关的问题是二氧化钛颜料颗粒在涂层配制物中团聚的趋势。二氧化钛颗粒 在水基涂层配制物中团聚可不利地影响颜料的期望性质，包括颜料的不透 明性、亮度、着色强度(tint strength)及其他光学性质。

例如，在水基涂层配制物中的成问题的颜料团聚常发生在将涂料膜施 加至基材(例如，墙壁)之后涂料膜干燥时。这种现象有时被称为光学拥挤， 可降低颜料颗粒的光散射效率。因此，可减弱颜料的着色强度。

当颜料以较高颜料体积浓度用于涂层配制物中时，颜料颗粒在水性介 质中的团聚增加。在涂层配制物中的颜料的体积浓度增大至某一水平时， 颜料的光散射效率可显著降低。在高体积浓度下，颜料颗粒彼此更为接近， 使得颗粒的各光散射横截面发生重叠。这样，减小了分散颜料的光散射效 率。此外，光学拥挤效应还可降低颜料的光稳定性、亮度及不透明性。

已利用多种技术试图减弱光学拥挤并解决上文所述的其他问题。例如， 已将填充剂和增量剂(例如粘土、碳酸钙、氧化铝和二氧化硅)添加至水基涂 层配制物中，以使相邻的颜料颗粒彼此间隔开。已将中空球体的不透明聚 合物添加至水基涂层配制物中，以在用于使颜料颗粒间隔开的配制物中产 生气隙。另外，已用某些用于以阻止颗粒团聚的方式改变颗粒的表面性质 的无机化合物涂布颜料颗粒。尽管已利用这些技术取得了不同程度的成功， 但仍存在改进空间。

发明内容

在一个方面，提供一种新型聚合物。所述新型聚合物(“本发明的聚合 物”)包含水溶性聚合物主链、至少一个附接至聚合物主链并且对于二氧化 钛具有亲和性的官能团，和至少一个附接至聚合物主链并且对于胶乳具有 亲和性的疏水性官能团。