專利名稱：用通過微乳液聚合制備的聚合物膠乳包封顏料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含聚合物包封的顏料的漆。更特別地，本發(fā)明涉及一種使無機顏料顆粒有效包封在聚合物膠乳內(nèi)的方法，其中那些顏料顆?？梢园ㄆ骄酱笥?00nm的顆粒。
背景技術(shù)：
在著色劑領(lǐng)域熟知聚合物包封的顏料，其中使聚合物或膠乳材料的層直接或經(jīng)由中間橋連層沉積或連接在顏料顆粒表面。印刷油墨占據(jù)了聚合物包封的顏料的主要用途，其中該顏料提供了許多應(yīng)用優(yōu)點。例如顏料的聚合物包封可以用于降低分散體中顆粒的總數(shù)-和由此降低顆粒的組合表面積-使得油墨的粘度與具有分開分散的膠乳和顏料顆粒的油墨相比可以減小。聚合物包封還可以提供顆粒表面在分散體中更均勻地載荷，由此使油墨更穩(wěn)定。當(dāng)將油墨施加至介質(zhì)時，包封還防止顏料-膠乳分離，由此改善油墨的耐久性和光學(xué)密度。而且此外，當(dāng)將油墨施加至介質(zhì)時，膠乳往往形成膜，在該膜以下限制住之前包封的顏料這用于提高所得膜的光澤度。顏料包封對油墨應(yīng)用的許多益處在漆應(yīng)用中同樣是希望的。然而，許多在漆中使用的顏料顆粒特征在于比在油墨中使用的那些具有更大的平均直徑。例如漆中的大多數(shù)白色和彩色無機顏料的平均粒徑大于500nm，而油墨中的顏料往往以IOOnm或更小的平均粒度制備。漆的較大顏料顆粒特征在于與迄今為止不可能成功或有效聚合物包封的単體或聚合物具有吸附焓和特殊的交互作用。公布號為2007/(^65372的美國專利申請(Hewlett Packard)禾ロ Steiert Macromolecular Materials and Engineering, ^ 292 10-11期，第1111-1125頁中的包封方法均明顯限于尺寸小于200nm的顏料顆粒。公布號為2007/(^65372的美國專利申請描述了一種制備噴墨油墨的方法，該方法包括如下步驟提供包含水、至少ー種顆粒狀顏料和任選地表面活性劑的第一分散體； 提供至少ー種単體和表面活性劑的第二分散體；分開均化顏料和単體分散體；使兩種分散體混合并使該混合物均化而產(chǎn)生顏料被単體包圍的微膠囊；和使均化的混合物聚合。Steiert等提供了一種涂料合成方法，借助該方法使有機顏料包封在聚合物內(nèi)，所述方法包括如下步驟提供有機顏料在水中的陽離子穩(wěn)定的分散體并使用聲波振蕩均化分散體；提供苯乙烯、丙烯酸系単體、十六烷和陰離子型表面活性劑的第二水分散體并使用聲波振蕩均化該分散體；通過攪拌和脈沖聲波振蕩的循環(huán)混合第一和第二水分散體；和使單體聚合。目前在本領(lǐng)域存在尋找ー種以高包封效率成功包封較大無機顏料顆粒的通用方法的需要。發(fā)明說明本申請?zhí)峁┝拴`種可以通過微乳液(mini-emulsion)聚合得到的包含聚合物膠乳的漆組合物，其中聚合物顆粒具有包封在其中的無機顏料顆粒，至少ー種包封的無機顏料的平均粒徑為200nm至10 μ m。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種制備包含包封的顏料顆粒的聚合物膠乳的方法，所述方法包括如下步驟a)提供包含水、至少ー種表面活性劑和至少ー種顆粒狀無機顏料的第一分散體，該顏料的顆粒的平均直徑為200nm至10 μ m ；b)提供包含水、分散劑、疏水劑和至少兩種可聚合單體的第二分散體，該單體中的至少ー種為丙烯酸系単體；c)単獨均化第一和/或第二分散體；d)使所述第一和第二分散體混合并使所述混合物均化直到顏料顆粒被單體液滴包封；和e)引發(fā)單體聚合。本發(fā)明膠體分散體的特征在于優(yōu)異的穩(wěn)定性，尤其是在動態(tài)聚合方法過程中。由于該膠體的穩(wěn)定性，漆的配制者可以容易地改變輸入步驟d)的均化或步驟e)過程中施加的任何攪拌或攪動的能量以控制和/或提高包封效率，以及具體地，顏料顆粒被聚合物單包封的程度。在該方法的第一優(yōu)選實施方案中，至少兩種可聚合單體包括至少ー種丙烯酸系單體和至少ー種為乙酸乙烯基酷、苯乙烯或包含可聚合雙鍵的其它非丙烯酸系単體的其它單體。在該方法的另ー優(yōu)選實施方案中，步驟C)必須分開均化第一和第二分散體。第一和/或第二分散體的分開均化，和/或步驟d)的混合分散體的均化理想地應(yīng)使用高能技術(shù)進(jìn)行，其中最優(yōu)選聲波振蕩。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了ー種包含根據(jù)上述方法制備的聚合物膠乳的漆組合物。此外，該漆組合物可以特征在于至少70%，優(yōu)選至少90%具有包封在其中的顏料的那些聚合物顆粒在其中僅具有一個無機顏料顆粒。定義在本文和所附權(quán)利要求書中所用術(shù)語“聲波振蕩”應(yīng)理解為指ー種使懸浮液暴露于高頻聲波的能量的破裂作用(disruptive effect)中的方法。本文所用“平均粒徑”為由獲得的測量值，最合適地，使用CoulterLS230粒度計獲得的測量值計算體積平均粒徑時測定的50%粒徑。


將參考

本發(fā)明。圖1顯示了用于使無機顏料顆粒包封在聚合物膠乳內(nèi)的微乳液方法的一個實施方圖2為根據(jù)本發(fā)明方法制備的聚合物膠乳的透射電子顯微照片(TEM)。發(fā)明詳述提供第一分散體(10，圖1)在所述方法的起始步驟中，以預(yù)分散形式提供一種或多種顏料或使用合適的設(shè)備在至少ー種表面活性劑和任選地其它添加劑存在下使一種或多種顏料分散于水中。盡管含鹽的水可用作分散介質(zhì)，但優(yōu)選使用完全不含離子的水，其例如可以通過離子交換或蒸餾獲得。本發(fā)明的第一分散體使用呈顆粒形式的ー種或多種無機顏料。合適的無機顏料列于下表1中，但不用于將本發(fā)明限于提到的那些具體顔料。表權(quán)利要求
1.一種制備包含包封的顏料顆粒的聚合物膠乳的方法，所述方法包括如下步驟a)提供包含水、至少ー種表面活性劑和至少ー種顆粒狀無機顏料的第一分散體，所述顏料的顆粒的平均直徑為200nm至10 μ m ；b)提供包含水、分散劑、疏水劑和至少兩種可聚合單體的第二分散體，所述單體中的至少ー種為丙烯酸系単體；c)単獨均化第一和/或第二分散體；d)使所述第一和第二均化的分散體混合并使所述混合物均化直到顏料顆粒被單體液滴包封；和e)引發(fā)單體聚合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第二分散體的丙烯酸系単體選自丙烯酸；甲基丙烯酸 (MAA)；甲基丙烯酸甲酯(MMA)；丙烯酸丁酯(BA)；乙基丙烯酸羥乙基酯(HEA)；和甲基丙烯酸羥乙基酯(HEMA)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中所述至少兩種可聚合單體包括至少ー種丙烯酸系単體和至少ー種為乙酸乙烯基酷、苯乙烯或包含可聚合雙鍵的其它非丙烯酸系単體的其它単體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述包含可聚合雙鍵的非丙烯酸系単體選自丙酸乙烯基酯；丁酸乙烯基酯；乙烯基丁基醚；乙烯基丙基醚；乙烯；乙烯基咔唑；乙烯基萘；乙烯基蒽；乙烯基芘；α -甲基苯乙烯；二甲基苯乙烯；甲基苯乙烯；乙烯基聯(lián)苯2-甲基-2-乙烯基環(huán)氧乙烷；乙烯基吡啶；及其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任ー項的方法，其中所述第二分散體的分散劑為選自如下的兩親型聚合物聚乙烯基吡咯烷酮；烷基化聚乙烯基吡咯烷酮；聚乙ニ醇 ’聚(乙烯基吡咯烷酮-co-乙酸乙烯基酷)；聚(苯乙烯磺酸酷)；聚(ニ烯丙基ニ甲基氯化銨)；聚(乙烯-co-甲基丙烯酸)；聚(乙烯-co-馬來酸)；聚(苯乙烯-co-馬來酸)；聚(乙烯基咪唑)；上述聚合物的嵌段和無規(guī)共聚物；及其混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任ー項的方法，其中第二分散體進(jìn)ー步包含表面活性劑和/或交聯(lián)劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任ー項的方法，其中第一和第二分散體均単獨均化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任ー項的方法，其中在步驟c)中，第一和/或第二分散體通過聲波振蕩單獨均化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任ー項的方法，其中在步驟d)中，均化通過聲波振蕩進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任ー項的方法，其中通過向在步驟d)中形成的混合物中加入基于存在単體的總重量為0. 01-5. 0重量％的過硫酸銨或過硫酸鉀或選自2，2 ‘-偶氮ニ異丁腈(AIBN)、2，2'-偶氮ニ O-甲基丙酰脒)ニ鹽酸鹽和2，2'-偶氮ニ 甲氧基-2， 4-ニ甲基戊腈)的偶氮化合物；和使混合物溫度升高至70° -80°C的溫度來引發(fā)聚合。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任ー項的方法，其中所述聚合在攪拌或攪動反應(yīng)混合物下發(fā)生。
12.—種可以通過微乳液聚合獲得的包含聚合物膠乳的漆組合物，其中聚合物顆粒具有包封在其中的無機顏料顆粒，至少ー種包封的無機顏料的平均粒徑為200nm至10 μ m。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的漆組合物，其中所述至少一種無機顏料的平均直徑為250nm至、5 μ m0
14.ー種包含根據(jù)權(quán)利要求1-11中任ー項的方法制備的聚合物膠乳的漆組合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的漆組合物，其中至少70%，優(yōu)選至少90%具有包封在其中的顏料的那些聚合物顆粒在其中僅具有一個無機顏料顆粒。
全文摘要
一種制備包含包封的顏料顆粒的聚合物膠乳的方法，所述方法包括如下步驟a)提供包含水、至少一種表面活性劑和至少一種顆粒狀無機顏料的第一分散體，該顏料的顆粒的平均直徑為200nm至10μm；b)提供包含水、分散劑、疏水劑和至少兩種可聚合單體的第二分散體，該單體中的至少一種為丙烯酸系單體；c)單獨均化第一和/或第二分散體；d)使所述第一和第二分散體混合并使所述混合物均化直到顏料顆粒被單體液滴包封；和e)引發(fā)單體聚合。在實施方案中，所述至少兩種可聚合單體包括至少一種丙烯酸系單體和至少一種為乙酸乙烯基酯、苯乙烯或包含可聚合雙鍵的其它非丙烯酸系單體的單體。
文檔編號C08J3/00GK102575015SQ201080039957
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者M·W·穆雷, P·許 申請人:阿克佐諾貝爾國際涂料股份有限公司