[发明专利]疏水性颜料改性

说明书

本发明是一种组合物，其包含涂有聚合物的金属氧化物颜料颗粒的水性分散液，所述聚合物包含烷基三羟基硅烷或其盐和二烷基二羟基硅烷或其盐的结构单元。本发明的所述组合物为颜料颗粒提供疏水性，由此赋予防水性，并且允许水中的颜料的高负载量而无粘度增加。

背景技术

本发明涉及用疏水性材料进行的颜料颗粒表面的改性。

水性涂料配制物的性能部分地受用于使涂料不透明的无机颜料的表面化学物质的影响。颜料如广泛使用的TiO₂在其天然状态下倾向于为亲水性的，并且因此作为颜料-结合剂界面处的水、离子和水溶性着色剂渗透的屏障不是特别有效。由于此原因，改性无机颜料颗粒的表面以提供具有改进的抗污渍性和抗腐蚀性的涂层是有利的。

颜料颗粒在涂料配制物中的分散稳定性影响随后膜的遮盖效率。颜料聚集体比独立的初级颗粒提供更少的遮盖力；因此，进一步有利的是，改性颜料颗粒的表面以使膜中的颜料聚集最小化，由此减少配制物中所需的颜料的量。

所属领域已知用疏水性基团改性颜料颗粒的表面。举例来说，US 2017/0022384A1公开了用聚硅氧烷或甲硅烷基改性的无机颜料颗粒的水性分散液。理论上，预期疏水改性的颜料颗粒会改进屏障特性，由此改进遮盖力。然而，在实践中，因为疏水改性的颜料颗粒的润湿性较差并且疏水改性的颜料颗粒的水性分散液的稳定性较差，所以配制物设计师仍然难以将疏水改性的颜料颗粒分散于水中。分散剂(分散剂与表面活性剂)的使用可以部分解决这些问题，但分散剂本身存在问题，包括限制成膜、提高水敏感性、提高对离子和极性化合物的渗透性、破坏对某些衬底的粘附性，以及促进非成膜添加剂如表面活性剂、消泡剂、聚结剂和分散剂向涂层表面的渗出(冒出)。

因此，有利的是，将疏水改性的颜料的水性分散液的颜料体积浓度增加到超过37体积％而不伴随粘度增加，并且进一步有利的是，能够将颜料分散于水中同时基本减少或甚至消除辅助分散剂的使用。

发明内容

在第一方面中，本发明通过提供一种组合物满足了所属领域的需要，所述组合物包含涂有有机硅烷聚合物的金属氧化物颜料颗粒的水性分散液，所述有机硅烷聚合物包含烷基三羟基硅烷或其盐和二烷基二羟基硅烷或其盐的结构单元，其中烷基三羟基硅烷或其盐和二烷基二羟基硅烷或其盐的结构单元的摩尔:摩尔比在99.9:1至50:50范围内，并且其中水性分散液具有在7.5至12范围内的pH。

在第二方面中，本发明为一种用于制备疏水改性的颜料颗粒的水性分散液的方法，其包含以下步骤：在存在水的情况下和在7.5至12的pH下使金属氧化物颜料颗粒与烷基三羟基硅烷或其盐和二烷基二羟基硅烷或其盐接触。

本发明提供一种疏水改性的颜料颗粒的水性分散液，其具有在可接受低的粘度下的高固体含量并且可以在没有辅助分散剂的情况下制备。这类分散液形成非常防水的涂层。

具体实施方式

在第一方面中，本发明为一种组合物，其包含涂有有机硅烷聚合物的金属氧化物颜料颗粒的水性分散液，所述有机硅烷聚合物包含烷基三羟基硅烷或其盐和二烷基二羟基硅烷或其盐的结构单元，其中烷基三羟基硅烷或其盐和二烷基二羟基硅烷或其盐的结构单元的摩尔:摩尔比在99.9:1至50:50范围内，并且其中水性分散液具有在7.5至12范围内的pH。

如本文所用，烷基三羟基硅烷的结构单元是指以下片段：

其中R为烷基，优选C₁-C₁₈烷基，更优选C₁-C₄烷基并且最优选甲基；并且每个R¹独立地为H，与颜料颗粒键结的键；M或其它Si原子；其中M为碱金属或铵抗衡离子，优选锂、钠或钾抗衡离子；并且虚线表示氧原子与颜料颗粒的连接点。

如本文所使用，二烷基三羟基硅烷的结构单元是指以下片段：