[发明专利]疏水改性颜料组合物

说明书

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、二烷基二羟基硅烷或其盐以及辅助烷基硅烷三醇的结构单元。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。所述分散液还适用于在由涂料产生的涂层中提供抗污渍性和抗腐蚀性。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年10月2日提交的第62/909,344号美国临时申请的优先权，所述申请以全文引用的方式并入本文中。

背景技术

本发明涉及一种包含疏水改性颜料颗粒的组合物。

水性涂料调配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。

颜料颗粒在涂料调配物中的分散稳定性影响最终薄膜的遮盖效率。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薄膜中的颜料聚集最小化，由此减少调配物中所需的颜料的量。

所属领域已知用疏水基团改性颜料颗粒的表面。举例来说，US 2017/0022384 A1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，所以调配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，包括限制形成薄膜、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，以及促进非成薄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

本发明通过提供一种组合物解决了所属领域的需要，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以下结构单元：a)烷基三羟基硅烷或其盐，浓度范围为50到98.9摩尔百分比；b)二烷基二羟基硅烷或其盐，浓度范围为1到49.9摩尔百分比；以及c)辅助烷基硅烷三醇，浓度范围为0.1到4摩尔百分比；其中所有浓度均基于烷基三羟基硅烷单体、二烷基二羟基硅烷单体和辅助烷基硅烷三醇的总结构单元；其中所述辅助烷基硅烷三醇为3-氨基丙基硅烷三醇或其盐或3,3,3-三氟丙基硅烷三醇或其盐；并且其中所述水性分散液的pH范围为7.5到12。本发明提供在高固体含量下在可接受的低粘度下疏水改性的颜料颗粒的水性分散液。此类分散液形成明显耐水性且展现额外益处(如抗腐蚀性和抗污渍性)的涂层。

具体实施方式

本发明是一种组合物，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以下结构单元：a)烷基三羟基硅烷或其盐，浓度范围为50到98.9摩尔百分比；b)二烷基二羟基硅烷或其盐，浓度范围为1到49.9摩尔百分比；以及c)辅助烷基硅烷三醇，浓度范围为0.1到4摩尔百分比；其中所有浓度均基于烷基三羟基硅烷单体、二烷基二羟基硅烷单体和辅助烷基硅烷三醇的总结构单元；其中所述辅助烷基硅烷三醇为3-氨基丙基硅烷三醇或其盐或3,3,3-三氟丙基硅烷三醇或其盐；并且其中所述水性分散液的pH范围为7.5到12。

如本文所用，烷基三羟基硅烷的结构单元是指以下片段：