專利名稱：低粘度非水液體顏料分散體和這種組合物的使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的和有用的非水液體顏料分散體，該分散體易于處理并在目標(biāo)介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生完全和有效的著色，特別是與標(biāo)準(zhǔn)固體顏料或高粘度液體顏料分散體相比。更為具體地，本發(fā)明涉及在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下粘度為至多5,000厘泊的液體顏料分散體。這種低粘度是通過(guò)加入較少量質(zhì)子惰性的粘度改性劑而獲得的，該粘度改性劑的偶極矩在大約1.0和5.0之間，或可選擇地，閃點(diǎn)在-20℃和180℃之間，例如最優(yōu)選環(huán)碳酸酯。因此可以將所得的低粘度顏料組合物結(jié)合到任何使用顏料(例如聚氨酯、聚烯烴等等)的標(biāo)準(zhǔn)著色方法中，且不帶來(lái)與傳統(tǒng)使用的固體或增稠的高粘度顏料材料有關(guān)的問(wèn)題。這些目標(biāo)介質(zhì)的這種著色方法也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
背景技術(shù)：
聚氨酯產(chǎn)品，例如泡沫、樹(shù)脂等等，傳統(tǒng)上由顏料、聚合著色劑和染料著色。一般地，這些著色在泡沫、樹(shù)脂等形成過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)完成。已在塊狀泡沫生產(chǎn)過(guò)程中將聚合著色劑(即聚氧化亞烷基化著色劑)，如在Cross等人的美國(guó)專利4,284,279中描述的聚合著色劑引入多元醇組合物。然后“著色的”多元醇與異氰酸酯組合物在可能的催化劑存在下反應(yīng)形成目標(biāo)著色的泡沫。過(guò)去也將最常見(jiàn)的固體、糊或粉末形式的顏料加到多元醇物流中以形成相同類(lèi)型的著色泡沫產(chǎn)品。這些化合物是容易獲得和廉價(jià)的；但是它們?cè)谔幚?、混?例如與其它顏料混合以形成不同的色調(diào))和實(shí)際引入目標(biāo)介質(zhì)期間也表現(xiàn)出或產(chǎn)生問(wèn)題。而且，性質(zhì)上為固體的顏料趨于在目標(biāo)介質(zhì)內(nèi)形成固體團(tuán)塊，從而導(dǎo)致美學(xué)上不滿意的后果或機(jī)械或儀器(如泵、閥、注射器等等)的堵塞。此外，可能發(fā)生溢出(因?yàn)榉勰┗蚬腆w形式的這些顏料由于大氣條件和可能的空氣干擾而不能容易地運(yùn)送)，而且使用這種固體著色劑很可能發(fā)生由難于處理的顏料化合物導(dǎo)致的衣服或手染色。因此，需要改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)固體和粉末顏料化合物的這些處理缺陷。性質(zhì)上為液體的聚合著色劑證明更易于在這些加工中使用，因?yàn)樗欣谔幚恚貏e是在工業(yè)水平的處理。在工業(yè)中已開(kāi)發(fā)出顏色可利用性低的低粘度顏料分散體作為緩解這些處理問(wèn)題的嘗試(因而允許使用聚合著色劑樣液體組合物)。但是，這種低粘度分散體儲(chǔ)藏不穩(wěn)定，易有沉淀問(wèn)題，使得在最終聚氨酯產(chǎn)物中產(chǎn)生不均勻著色，因而也使這種分散體不適于大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。傳統(tǒng)上，存在著對(duì)顏料的權(quán)衡顏料溶液的粘度越高，則儲(chǔ)藏穩(wěn)定性更好；粘度越低，則儲(chǔ)藏穩(wěn)定性越低。因此，認(rèn)識(shí)到需要提供一種改進(jìn)的顏料分散體，該顏料分散體具有長(zhǎng)期儲(chǔ)藏穩(wěn)定性和良好的目標(biāo)聚氨酯組合物著色性。而且，這些分散體應(yīng)該如標(biāo)準(zhǔn)顏料所提供的那樣在目標(biāo)制品基體內(nèi)表現(xiàn)出顏色深度的一般色調(diào)程度。迄今為止，在本領(lǐng)域中還沒(méi)有這類(lèi)有需要的改進(jìn)。
發(fā)明目的因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種基本上均勻的、易于在大量工業(yè)應(yīng)用中處理的低粘度液體顏料分散體。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種在著色泡沫生產(chǎn)工藝中使用的液體顏料分散體。本發(fā)明的另一目的是提供一種保持與非分散的顏料相同的一般顏色值的儲(chǔ)藏穩(wěn)定的顏料分散體。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明涉及一種非水液體分散體，該分散體包含至少一種顏料和至少一種質(zhì)子惰性粘度改性化合物，該粘度改性化合物的偶極矩大約為1.0至5.0，或可選擇地，閃點(diǎn)為大約-20℃至180℃。本發(fā)明還包括一種用于生產(chǎn)著色的聚氨酯的方法，所述方法包括步驟(a)提供一種多元醇組合物；(b)將包含至少一種顏料和至少一種偶極矩為至少1.0的質(zhì)子惰性的粘度改性化合物的非水液體分散體引入該多元醇組合物以形成著色的多元醇組合物；和(c)將該著色的多元醇組合物與異氰酸酯混合以形成聚氨酯。
術(shù)語(yǔ)“非水”指其中沒(méi)有具體引入水的組合物。由于通過(guò)與較濕環(huán)境的接觸可以引入大氣水，因而此術(shù)語(yǔ)并不排除通過(guò)這種方式而存在任何水的可能。術(shù)語(yǔ)“液體分散體”意指包括任何以流動(dòng)狀態(tài)存在的組合物(在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力的粘度小于大約10,000厘泊)。術(shù)語(yǔ)“質(zhì)子惰性”在化學(xué)領(lǐng)域中是已知的，并簡(jiǎn)單地意指沒(méi)有質(zhì)子可被接受或由具體的化合物提供。因此，必須在目標(biāo)粘度改性化合物上不存在這些部分。這些不期望的部分包括但不限于酸性基團(tuán)、羥基、胺等等。但是如上述，這種羅列不是限制性的；任何具有要求的偶極矩或閃點(diǎn)的質(zhì)子惰性化合物包括在此定義中。
粘度改性化合物的偶極矩要求對(duì)于給本發(fā)明的含非水顏料分散體提供目標(biāo)性能特征來(lái)說(shuō)是必需的。已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，選擇較低偶極矩的粘度改性化合物使目標(biāo)總粘度大幅度降低，同時(shí)在溶液中分離單獨(dú)的顏料顆粒，并防止相同顆粒的再凝聚。而且，由于低偶極矩，對(duì)應(yīng)的粘度改性化合物的閃點(diǎn)也較低以允許在使用較低加工溫度(如果需要的話)的著色方法中引入時(shí)除去這種化合物?？蛇x擇地，這些化合物還可以與目標(biāo)介質(zhì)反應(yīng)。因此，由于質(zhì)子惰性必須表現(xiàn)出低閃點(diǎn)，且沒(méi)有記錄可能作用于本發(fā)明分散體容量的所有化合物的偶極矩，因而該粘度改性化合物可選擇聯(lián)系其質(zhì)子惰性和其閃點(diǎn)定義。因此，大約-20℃和180℃之間的閃點(diǎn)是必需的；優(yōu)選該水平在0℃和165℃之間；更優(yōu)選為80℃至大約160℃；更優(yōu)選在大約95℃和145℃之間。因此這種質(zhì)子惰性化合物不影響任何生產(chǎn)方法(例如僅舉一例，通過(guò)最初在多元醇組合物中引入聚氨酯進(jìn)行著色，然后與異氰酸酯混合；在低熱接觸下該粘度改性化合物將較容易地從最終組合物中蒸發(fā))。還優(yōu)選所選擇的質(zhì)子惰性粘度改性化合物性質(zhì)上為液體并在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力(即25℃，1大氣壓)下表現(xiàn)出至多500厘泊的粘度，此粘度是由Brookfield粘度計(jì)測(cè)定的。這種要求有利于處理(具體在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用中)，并更容易地允許生產(chǎn)目標(biāo)粘度水平的非水液體顏料分散體本身。
還確定對(duì)于在本發(fā)明非水液體顏料分散體中選擇正確的粘度改性化合物來(lái)說(shuō)，這種化合物的分子量是非常重要的。由于這種化合物所需的低偶極矩(它關(guān)注化合物本身的低極性)和/或低閃點(diǎn)，因此其分子量還必須相當(dāng)小。因此，本發(fā)明分散體可利用的分子量為至多200，優(yōu)選分子量為至多150；更優(yōu)選至多為大約120；最優(yōu)選為大約85和116之間。
這種發(fā)明分散體優(yōu)選儲(chǔ)藏穩(wěn)定。此術(shù)語(yǔ)意指本發(fā)明的分散體將保持流動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)顏料在連續(xù)接觸至少50℃的溫度時(shí)持續(xù)至少60天基本上不沉淀或再凝聚。這種試驗(yàn)是再現(xiàn)長(zhǎng)期儲(chǔ)藏條件的一種方式，因此它不意在僅限定本發(fā)明中的溫度。本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到需要提供這種性質(zhì)的改良試驗(yàn)。因此，本發(fā)明分散體必須表現(xiàn)出在高溫儲(chǔ)藏60天以后基本上沒(méi)有沉淀并保持它的流動(dòng)狀態(tài)(低粘度)。
如上述，通過(guò)使用低粘度分散體來(lái)解決工業(yè)規(guī)模上與顏料有關(guān)的問(wèn)題。大部分的機(jī)械要求在目標(biāo)介質(zhì)中加入顏料或顏料分散體(例如，用于在聚氨酯生產(chǎn)方法中加入顏料的混合頭和/或加料槽管使用某些泵和對(duì)高粘度顏料配方提供的壓力高度敏感的進(jìn)料管線。如果所用的顏料組合物之間的粘度降低且更為均勻，則顏色的多樣性增加，從而提供生產(chǎn)目標(biāo)最終產(chǎn)物的整體上改進(jìn)的能力?？梢?和已經(jīng))通過(guò)在目標(biāo)介質(zhì)中實(shí)際加入分散體的時(shí)間點(diǎn)附近引入溶劑或粘度改性劑而提供這種低粘度(對(duì)于聚氨酯，可以在多元醇組分或異氰酸酯內(nèi)加入；將這兩種組分與催化劑混合在一起以形成目標(biāo)聚氨酯泡沫)。但是，這種后引入增加了復(fù)雜性和使用者具體在工業(yè)水平生產(chǎn)這種分散體又會(huì)面臨的問(wèn)題。因此，非常期望儲(chǔ)藏穩(wěn)定、低粘度顏料分散體；不幸的是，在最近的研制之前一直不能獲得這種分散體。
本發(fā)明液體分散體表現(xiàn)出大量令人驚奇的特征，這些特征使它們本身成為適宜廉價(jià)但非常高效的著色配方，尤其是對(duì)于聚氨酯而言。溶液中沒(méi)有任何明顯沉淀顏料的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性對(duì)這些分散體來(lái)說(shuō)是非常重要的。因此，長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有任何明顯沉淀的極低粘度的保持提供非常理想、易于處理的產(chǎn)品。在不拘泥于任何科學(xué)理論的情況下，認(rèn)為這種儲(chǔ)藏穩(wěn)定性是通過(guò)具體選擇原質(zhì)子惰性粘度改性劑與分散體中的目標(biāo)顏料顆粒之間的相互作用而提供的。這些改性劑似乎最初通過(guò)氫鍵結(jié)合而減少任何凝聚的顏料顆粒(從較大的團(tuán)塊至較小的顆粒)的尺寸，然后通過(guò)明顯地包圍目標(biāo)小顆粒而防止再凝聚。即使在熱接觸和離心時(shí)，本發(fā)明分散體的粘度也沒(méi)有明顯改變。此外，使用本發(fā)明分散體生產(chǎn)的聚氨酯泡沫與標(biāo)準(zhǔn)的非改性顏料分散體相比，在顏色或色調(diào)色度方面不表現(xiàn)出任何明顯的損失。以下更為詳細(xì)地討論這種粘度改性和非粘度改性顏料分散體之間的其它明顯類(lèi)似性。簡(jiǎn)言之，本發(fā)明分散體給非改性的顏料分散體提供改進(jìn)的可加工性和儲(chǔ)藏穩(wěn)定性，同時(shí)它們與相同的未改性顏料分散體相比在性能方面均沒(méi)有什么明顯的損失。這種非常意外的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于改進(jìn)需要顏料和/或顏料分散體的應(yīng)用的可用加工條件是非常重要的。
因此本發(fā)明使用的粘度改性劑必須能夠?qū)嶋H上降低目標(biāo)顏料分散體的粘度，能夠在長(zhǎng)期的儲(chǔ)藏期間保護(hù)這種低粘度，必須不會(huì)有害地影響目標(biāo)介質(zhì)，最優(yōu)選聚氨酯內(nèi)的顏料著色能力，并且必須是可以容易地從所用的目標(biāo)介質(zhì)或組合物中除去，以在選擇的時(shí)間生產(chǎn)這種目標(biāo)介質(zhì)或?qū)⑵渲?，或者還必須在這種目標(biāo)介質(zhì)或介質(zhì)生產(chǎn)或著色組合物內(nèi)反應(yīng)。上述的粘度改性劑的減小或保持分散體中的小顏料顆粒尺寸的能力實(shí)際上似乎通過(guò)目標(biāo)介質(zhì)提供更有效的著色。而且，在不意圖拘泥于某一特定科學(xué)解釋或理論的情況下，認(rèn)為通過(guò)減小穩(wěn)定配方中的顆粒尺寸允許更均勻的著色，因?yàn)槟繕?biāo)組合物或制品內(nèi)具有更均勻的顏料尺寸和分布。而且，本發(fā)明分散體的目標(biāo)粘度改性劑必須不會(huì)有害地影響實(shí)際的目標(biāo)介質(zhì)本身。優(yōu)選低偶極矩(因而是低閃點(diǎn))化合物可以從目標(biāo)介質(zhì)(如聚氨酯)或用于生產(chǎn)這種目標(biāo)介質(zhì)的組合物中容易地蒸發(fā)，或者可以在目標(biāo)介質(zhì)內(nèi)反應(yīng)?？蛇x擇地，如果不進(jìn)行蒸發(fā)(例如，因?yàn)闊峤佑|可能有害地影響介質(zhì)本身)，所選擇的化合物實(shí)際上將能夠在目標(biāo)介質(zhì)內(nèi)反應(yīng)，并增強(qiáng)而不是損害在顏料分散體內(nèi)引入時(shí)的目標(biāo)介質(zhì)的特征。
基于所有這些想法，已發(fā)現(xiàn)某些環(huán)化合物，即優(yōu)選的碳酸酯和內(nèi)酯，提供本發(fā)明顏料分散體的必需特征并表現(xiàn)出所要求的低偶極矩。優(yōu)選這種粘度改性劑為碳酸亞烴酯或丁內(nèi)酯；最優(yōu)選的改性劑選自碳酸亞烴酯、丁內(nèi)酯和它們的混合物。其它可以存在的改性劑包括DMS0(二甲亞砜)、戊內(nèi)酯(γ和σ類(lèi)型)、1，3-二氧戊環(huán)、己內(nèi)酯、四氫呋喃等。1，3-二氧戊環(huán)和四氫呋喃的極低的閃點(diǎn)使它們成為本發(fā)明選擇的較不理想的候選物；但是，它們的粘度降低能力可以在低溫加工中使用，以生產(chǎn)目標(biāo)非水液體顏料分散體。粘度改性劑可以降低目標(biāo)顏料分散體粘度的存在數(shù)量。因此，總分散體的大約0.01至大約25wt％的任何數(shù)量是可能的，優(yōu)選此數(shù)量為大約1至大約15wt％；更優(yōu)選為大約5至大約10wt％。
環(huán)碳酯和環(huán)內(nèi)酯在聚氨酯化學(xué)中的使用是已知的。美國(guó)專利3,883,466描述使用環(huán)碳酸亞烴酯作為一種液體改性劑以調(diào)節(jié)在剛性、稠密快速固化的聚氨酯生產(chǎn)中的羥基組分和聚異氰酸酯之間的反應(yīng)放熱量。美國(guó)專利4,709,002和4,731,427描述在剛性RIM聚異氰尿酸酯和尿烷改性的聚異氰尿酸酯部件的生產(chǎn)中使用環(huán)碳酸亞烴酯。這兩篇參考文獻(xiàn)沒(méi)有表明使用碳酸亞烴酯的原因，但卻建議可以將碳酸酯加到異氰酸酯物流中以降低其粘度。美國(guó)專利5,028,635和5,149,458報(bào)道兩種聚脲環(huán)碳酸酯RMI系統(tǒng)具有改進(jìn)的流動(dòng)性能。歐洲專利0,350,644和美國(guó)專利5,442,034分別報(bào)道環(huán)碳酸酯在RIM彈性體和聚脲彈性體中的類(lèi)似應(yīng)用。美國(guó)專利4,812,523描述含有環(huán)碳酸酯作為降低粘度的稀釋劑的高固體熱固性涂料組合物。環(huán)碳酸酯和環(huán)內(nèi)酯也用作芳香聚酯多元醇和聚醚多元醇中的粘度降低試劑(EP 0,276,452)。但是沒(méi)有教導(dǎo)或明顯建議已為液體的顏料分散體中這種粘度降低試劑的結(jié)合、加入等等以改進(jìn)目標(biāo)著色方法。
可以在本發(fā)明分散體內(nèi)使用任何標(biāo)準(zhǔn)顏料。因此可以存在碳黑、燈黑、二氧化鈦、酞菁染料等。優(yōu)選該顏料表現(xiàn)出大約13-75納米的獨(dú)立粒徑(以減少到和保持最低可能的凝聚尺寸)。更優(yōu)選該顏料是粒徑為大約30納米的碳黑。優(yōu)選的顏料還可以與作為溶液本身的粘度改性劑混合；唯一的要求是這種顏料溶液的整體粘度在引入目標(biāo)改性劑時(shí)降低。最優(yōu)選以下具體的顏料Super Black 34-81107(購(gòu)自Ferro)、Black 34-88111(購(gòu)自Ferro)、Ester Black 33-88033(購(gòu)自Ferro)、Carbon Black 1106(購(gòu)自Rebus)、Black 2101(購(gòu)自Rebus)、High Strength Black 2125(購(gòu)自Rebus)、Polyton BlackUE-3012(購(gòu)自Dainippon Ink & Chemicals，Inc.)、Union Black5U-500(購(gòu)自Union Chemical Ind.，Ltd.of Taiwan)、Union Black3U-600，Ester Black ES100(購(gòu)自PEKA)、Pigment Black(購(gòu)自Dong Ryung of South Korea)、Lung Black(購(gòu)自Kuang of Taiwan)、Green 1750(購(gòu)自Rebus)和購(gòu)自Ryvec的藍(lán)、綠和黑顏料分散體。某些顏料在與前述的低偶極矩類(lèi)化合物中可見(jiàn)的某些粘度改性劑混合時(shí)表現(xiàn)出適宜的粘度降低。但是，不是每一種低偶極矩化合物產(chǎn)生相同類(lèi)型或水平的目標(biāo)粘度改性。例如，某些所列的粘度改性劑實(shí)際上增大顏料分散體粘度，因而在工業(yè)水平上不是適宜的選擇。但是，這些化合物對(duì)其它類(lèi)型的顏料仍然有效，因而包括在以上所列的改性劑組內(nèi)。關(guān)于工業(yè)實(shí)施某種粘度改性劑和某些顏料分散體的適宜選擇是較為簡(jiǎn)單的過(guò)程。為了生產(chǎn)工業(yè)上可行的本發(fā)明非水液體顏料分散體，本領(lǐng)域技術(shù)人員必須分析目標(biāo)顏料和低偶極矩粘度改性化合物的物理混合物；如果這種粘度在引入15wt％(與顏料的總重量相比)改性劑時(shí)沒(méi)有降低，則該分散體不應(yīng)在工業(yè)水平上使用。而且，這種對(duì)工業(yè)活動(dòng)的限制僅適于該有限的范圍；本發(fā)明的分散體不因該選擇標(biāo)準(zhǔn)而限制其范圍。
雖然本發(fā)明分散體可以包含僅有顏料(或顏料混合物)和粘度改性劑的配方，但其它組分也可以存在。這些組分包括但不限于溶劑如水、低級(jí)醇、甲基乙基酮等等；其它類(lèi)型的著色劑，包括染料、聚合著色劑、墨等；水溶物；鹽；pH改性劑和表面活性劑。
優(yōu)選實(shí)施方案的描述對(duì)于以下實(shí)施例，具體分析的，并因而是可能優(yōu)選的質(zhì)子惰性粘度改性化合物(以及某些比較化合物)為試驗(yàn)的粘度改性劑改性劑 偶極矩 閃點(diǎn)(℃) 分子量碳酸異丙烯酯(PC) 4.9 135 102碳酸丁烯酯(BC) * 135 116碳酸乙烯酯(EC) 4.87160 88丁內(nèi)酯(BLO)4.2798 86己內(nèi)酯(CLO)4.35109 1141，3-二氧戊環(huán)(D0L) 1.19174四氫呋喃(THF) 1.75-17 72二甲亞砜(DMS0) 3.9695 78乙二醇(EG) 2.28110 62丙二醇(PG) * 107 76*這些化合物的偶極矩沒(méi)有測(cè)定。
因此，將這些化合物引入以下非限制的，但優(yōu)選和比較的實(shí)施例，分析和測(cè)試其多種目標(biāo)特征。除非具體指出，粘度測(cè)定是在25℃下具有6rpm軸的Brookfield粘度計(jì)上進(jìn)行的。
A.各種本發(fā)明和比較的顏料分散體的粘度特征1.Ferro Super Black 34-81107對(duì)于0、1、3、5、10和15wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps)

因此，發(fā)現(xiàn)碳酸異丙烯酯和丁內(nèi)酯是這種特定的顏料分散體的優(yōu)良的粘度改性劑。碳酸乙烯酯是一種半固體且對(duì)這種特定的顏料不起作用。但乙二醇、自由羥基根本不是一種良好的粘度改性劑。
2.Ferro Black 34-88111對(duì)于0、3、5、10和15wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps)

這種特定的顏料(在低粘度分散體內(nèi)不存在)是常規(guī)的，且碳酸異丙烯酯提供了各種水平的優(yōu)良的粘度改性。
3.Ferro Ester Black 33-88033對(duì)于0、1、3、5、10和15wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps)

而且，碳酸異丙烯酯提供優(yōu)良的粘度改性。
4.Rebus Carbon Black 1106對(duì)于0、1、2、3、5、10和15wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps)

低濃度下，PC是比EG有效得多的粘度改性劑。
5.Rebus Black 2101對(duì)于0、1、3、5、10和15wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps)

碳酸異丙烯酯是這種特定顏料分散體的優(yōu)良的粘度改性劑。
6.Rebus High Strength Black 2125對(duì)于0、1、3、5、10和15wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps)

對(duì)于這種特定的顏料(最初不在液體分散體中)，所有這些添加劑提供優(yōu)良的粘度改性特征。
7.Polyton Black UE-3012對(duì)于0、1、2、3、5、10和15wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps)

碳酸異丙烯酯和丁內(nèi)酯是比乙二醇有效得多的這種特定顏料分散體的粘度改性劑。
8.Union Black 5U-500對(duì)于0、1、3、5、10和15wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps)

這種顏料最初作為一種糊劑存在，并由大約25-40％碳黑、75-60％聚醚多元醇和少量其它添加劑制成。環(huán)化合物如碳酸異丙烯酯、丁內(nèi)酯和己內(nèi)酯是這種特定顏料的優(yōu)良改性劑。1，3-二氧戊環(huán)和DMSO是良好的粘度改性劑。目前乙二醇在基團(tuán)粘度降低方面有效性最小。
9.Union Black 3U-600對(duì)于0、1、3、5、10和15wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps)


而且，環(huán)化合物，1，3-二氧戊環(huán)和四氫呋喃是這種顏料的良好粘度改性劑。乙二醇是這種目的不良選擇。
10.PEKA Ether Black VP6000對(duì)于0、1、3、5、10和15wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps)

而且，這些環(huán)改性劑優(yōu)良地用于降低這種顏料的粘度。
11.PEKA Ester Black ES100對(duì)于0、1、3、5、10和15wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps)

碳酸異丙烯酯證明對(duì)這種顏料的粘度降低非常有效。
12.Dong Ryung Pigment Black對(duì)于0、1、3、5、10和15wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps，2.5rpm，25℃)

這些環(huán)化合物再次證明降低Dong Ryung Pigment Black的粘度。
13.Kuang Lung Black(購(gòu)自臺(tái)灣)對(duì)于0、1、3、5、10和15wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps，2.5rpm，25℃)

丁內(nèi)酯優(yōu)良地降低這種稠厚的糊狀顏料的粘度。
14.Rebus Green 1750對(duì)于0、1、3、5、10和15wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps)

而且該環(huán)碳酸異丙烯酯和丁內(nèi)酯給這種特定的顏料提供優(yōu)良的粘度改性。
15.Ryvec顏料分散體(比較物)a)Ryvec Blue對(duì)于0、1、2、5和10wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps，2.5rpm25℃)

b)Ryvec Green對(duì)于0、1和3wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps)

c)Ryvec Black對(duì)于0、1、3和5wt％改性劑加入的粘度測(cè)定(cps，2.5rpm，25℃)

Ryvec顏料分散體由顏料、脂肪醇或脂肪酯和環(huán)烷基油制備，且在固化時(shí)是物理不穩(wěn)定的。粘度改性劑在這些分散體體系中不起作用。
B.發(fā)明和比較分散體的物理穩(wěn)定性1.離心試驗(yàn)(A)-粘度比較方法如下-a)制備50g發(fā)明分散體樣品(顏料/5％PC混合物；含2.5g碳酸異丙烯酯的47.5g顏料分散體)和50g單獨(dú)的顏料樣品。
b)通過(guò)離心測(cè)試這些樣品的物理穩(wěn)定性i)首先由Brookfield粘度計(jì)測(cè)定各份樣品的最初粘度。
ii)然后分別給離心管裝入大約1/2滿的發(fā)明和比較分散體。
iii)隨后將這些管蓋上蓋并將其置于對(duì)側(cè)具有平衡管的離心器。
iv)然后將離心器在1300rpm下運(yùn)行15分鐘。
v)然后觀察所得樣品從液體中的顏色分離。
vi)然后測(cè)定每份離心樣品的粘度。
受試樣品-以下樣品用于試驗(yàn)a)Ferro Super Black 34-81107b)Super Black/5％ PCc)Union Black 5U-500d)5U-500/5％ PCe)5U-500/10％ PCf)3U-600/5％ PCg)3U-600/10％ PC
試驗(yàn)和結(jié)論-除了視覺(jué)觀察外，還測(cè)定樣品的最初和離心粘度。沒(méi)有觀察到顯著的視覺(jué)變化或粘度差異。數(shù)據(jù)(25℃，6rpm)如下樣顯最初粘度(cps)離心后的粘度(cps)Ferro Super Black34-81107 6,980 7,020Super Black/5％ PC 3,230 3,280Union 5U-500 6,560 6,480Union 5U-500/5％ PC 4,220 4,210Union 5U-500/10％ PC 2,760 2,770Union 3U-600/5％ PC 4,920 4,870Union 3U-600/10％ PC 3,080 3,075因此，所有上述的發(fā)明和比較分散體在離心試驗(yàn)中在粘度方面是物理穩(wěn)定的，不表現(xiàn)出有害的影響，其原因是使用上述粘度改性劑的粘度降低。
2.離心試驗(yàn)(B)-泡沫性能比較方法-使用相同的離心樣品測(cè)試泡沫性能以檢驗(yàn)樣品在離心后的物理穩(wěn)定性小心地將1g每份樣品從各離心樣品的頂部移出，并混合[1份/百(php)數(shù)量的甲苯二異氰酸酯]以生產(chǎn)每種樣品的聚氨酯泡沫。然后將這些泡沫與1php常規(guī)離心的分散體的泡沫比較。比較每份樣品和它的離心副本的色調(diào)深度的任何變化(采用Hunter ColorInstrument #00550，與亮和暗變化有關(guān)，AL)。
受試樣品-以下樣品用于試驗(yàn)a)Ferro Super Black 34-81107b)Super Black 34-81107/5％ PCc)Union Black 5U-500d)5U-500/5％ PC
e)5U-500/10％ PCf)3U-600/5％ PCg)3U-600/10％ PC結(jié)果和討論-此表的圖例為un＝未離心的；cent＝離心的；AL*為從未離心樣品到離心樣品的亮(+)或暗(-)變化；通過(guò)/沒(méi)通過(guò)涉及每份具體樣品的具體L*的可接受性。樣品泡沫強(qiáng)度ΔL通過(guò)/不及格Super Black(un)1php 0 通過(guò)Super Black(cent) 1php ～0通過(guò)Super Black/5％PC(un) 1php 0 通過(guò)Super Black/5％PC(cent)1php ～0通過(guò)5U-500(un) 1php 0 通過(guò)5U-500(cent) 1php 1.19 通過(guò)5U-500/5％PC(un) 1php 0 通過(guò)5U-500/5％PC(cent) 1php 0.53 通過(guò)5U-500/10％PC(un) 1php 0 通過(guò)5U-500/10％PC(cent)1php -0.17 通過(guò)3U-600/5％PC(un) 1php 0 通過(guò)3U-600/5％PC(cent) 1php -0.84 通過(guò)3U-600/10％PC(un) 1php 0 通過(guò)3U-600/10％PC(cent)1php 1.13 臨界由Hunter Color Instrument #00550讀取的色調(diào)匹配產(chǎn)生以上所有未離心和離心的如上述表現(xiàn)出相穩(wěn)定性結(jié)果的樣品試驗(yàn)組的“通過(guò)”或“臨界通過(guò)”。
3.熱穩(wěn)定性試驗(yàn)(℃)-50℃烘箱試驗(yàn)方法-a)生產(chǎn)50g發(fā)明分散體樣品[例如，50g Super Black/5％ PC混合物(47.5g Super Black和2.5g碳酸異丙烯酯)]和比較分散體(例如，50g單獨(dú)的Super Black)，并將其置于分開(kāi)的4盎司罐中。
b)熱相穩(wěn)定性試驗(yàn)i)首先測(cè)試樣品的最初粘度。
ii)然后給樣品緊密地加蓋并將其置于50℃烘箱；每?jī)商鞙y(cè)試可能的相分離和每份樣品的粘度。
受試樣品-以下樣品用于在50℃烘箱中試驗(yàn)a)Ferro Super Black 34-81107b)Super Black 34-81107/5％ PCc)Union Black 5U-500d)5U-500/5％ PCe)5U-500/10％ PC結(jié)果和討論-在此期間持續(xù)觀察到每份樣品的某些小變化。結(jié)果(cps，4rpm，25℃)如下Super Black 344-81107/5％ PC

Union Black SU-500和它的PC混合物

在2-3周期間內(nèi)，在50℃下觀察到標(biāo)準(zhǔn)CB分散體和它的PC混合物的一些粘度增大，但這些變化不是實(shí)質(zhì)性的。在這些顏料分散體內(nèi)加入PC作為粘度改性劑不造成熱穩(wěn)定性的顯著差異。
4.加熱/膠凝試驗(yàn)(D)方法-為了研究是否PC的加入導(dǎo)致顏料分散體內(nèi)的膠凝問(wèn)題，完成以下的方法和試驗(yàn)(使用Brookfield可編程DV-II+粘度計(jì))a)將9g樣品(發(fā)明分散體和與它比較的非粘度改性分散體)置于粘度杯中，并打開(kāi)粘度計(jì)。
b)調(diào)節(jié)溫度至控制的大約60℃。
c)啟動(dòng)馬達(dá)并調(diào)節(jié)速度至它的最大轉(zhuǎn)矩。
d)然后在24小時(shí)內(nèi)，以60分鐘的間隔時(shí)間讀取每份樣品的粘度。
受試樣品-測(cè)試以下分散體a)Ferro Super B1ack 34-81107b)Union Black 5U-500c)5U-500/5％ PCd)3U-600e)3U-600/5％ PCf)3U-600/10％ PC結(jié)果和討論-所選擇的粘度讀數(shù)(cps，60℃，6rpm)總結(jié)如下

除了Super Black，還觀察到所有受試樣品的輕微粘度增大。標(biāo)準(zhǔn)顏料分散體中PC的加入沒(méi)有表明在加熱到60℃時(shí)任何明顯的不利粘度行為的差異。
5.冷凍-解凍試驗(yàn)(E)-方法-根據(jù)以下方法在13℃冷凍器中完成這種冷凍-解凍試驗(yàn)a)在4盎司罐中制備200g本發(fā)明和比較的分散體樣品，并在測(cè)定它們的最初粘度之后緊緊的加蓋。
b)然后將加蓋的樣品在-13℃的冷凍器中放置15小時(shí)；此后將樣品在室溫下加熱9小時(shí)；接著對(duì)樣品進(jìn)行總共三次這樣的冷凍/解凍循環(huán)；c)然后測(cè)定樣品的最終粘度并與最初的讀數(shù)比較。
受試樣品-測(cè)試以下8份樣品a)Union 5U-500b)5U-500/5％ PCc)5U-500/10％ PCd)3U-600e)3U-600/5％ PCf)3U-600/10％ PCg)Super Black 34-81107h)Super Black 34-81107/5％ PC結(jié)果和討論結(jié)果總結(jié)如下樣品最初粘度最終粘度5U-5006,980cps 6,450cps5U-500/5％PC 4,210 4,1415U-500/10％PC 2,760 2,7303U-600/5％PC 4,920 4,8703U-600/10％PC 3,080 3,075Super Black 6,770 6,650Super Black/5％PC 3,100 3,040
以上數(shù)據(jù)表明在-13℃下發(fā)明分散體至少與標(biāo)準(zhǔn)顏料分散體一樣穩(wěn)定。在冷凍溫度下PC的加入沒(méi)有使標(biāo)準(zhǔn)顏料分散體不穩(wěn)定。
6.長(zhǎng)期儲(chǔ)藏穩(wěn)定性試驗(yàn)(F)以下樣品在室溫下儲(chǔ)藏一段長(zhǎng)的特定時(shí)間。每4天從每個(gè)單獨(dú)的瓶中取出大約5g來(lái)自樣品頂上部分。兩個(gè)月時(shí)間內(nèi)的結(jié)果如下

結(jié)果表明，PC的加入不影響標(biāo)準(zhǔn)顏料分散體的穩(wěn)定性。
C.優(yōu)選的低偶極矩環(huán)碳酸酯粘度改性劑在聚氨酯泡沫形成期間的反應(yīng)性方法根據(jù)以下方法完成這種試驗(yàn)a)通過(guò)引入本發(fā)明分散體或標(biāo)準(zhǔn)顏料分散體而生產(chǎn)10php黑色聚醚泡沫。所得的泡沫在室溫下儲(chǔ)藏1周。
b)然后從以上樣品中切下2 g每種分別的泡沫，在100ml MeOH于50℃的烘箱中放置1小時(shí)，然后在室溫下旋轉(zhuǎn)18小時(shí)(以測(cè)試提取物)。
c)移出泡沫后，由GC-MS分析10mL等分試樣的MeOH溶液中PC的存在，并與純的10mL PC標(biāo)準(zhǔn)品比較。
受試樣品-使用以下10php水平的樣品作為著色劑制備的3種黑色PE泡沫a)Union Black 3U-600b)3U-600/5％PC
c)3U-600/10％PC結(jié)果和討論-在上述任何甲醇提取物中沒(méi)有檢測(cè)到碳酸異丙烯酯(PC)。
D.著色泡沫的構(gòu)造曲線方法-為了比較標(biāo)準(zhǔn)碳黑分散體與它們的各種發(fā)明的低粘度混合物的相對(duì)強(qiáng)度，通過(guò)使用以下樣品，在0.1、0.5、1.0、2.0、4.0、6.0和10.0php的水平制備多種標(biāo)準(zhǔn)聚氨酯乙基泡沫(1.5pdf密度)a)Ferro Super Black 34-81107b)Super Black 34-81107/5％PCc)Union Black 5U-500d)5U-500/5％PCe)5U-500/10％PCf)Union Black 3U-600g)3U-600/5％PCh)3U-600/10％PC通過(guò)Hunter Color Instrument分析泡沫的著色深度，以確定在這些不同顏色裝載下的適宜的L*值。L*值(代表著色深度)用于繪制

圖1、2和3所代表的構(gòu)造曲線?？梢匀菀椎乜闯?，低粘度組合物提供的著色深度與未改性的基本顏料或顏料分散體基本相同。這些結(jié)果是非常令人驚奇的，因?yàn)檫@意味著“稀釋的”顏料保護(hù)與高粘度(因而是理論上更強(qiáng)的顏色)副本基本相同的顏色值。因而這些構(gòu)造曲線代表本發(fā)明的最重要發(fā)現(xiàn)在于，在顏料組合物中使用非常有利的低偶極矩或特定的低閃點(diǎn)粘度改進(jìn)試劑降低粘度時(shí)顏色強(qiáng)度沒(méi)有損失。
雖然聯(lián)系某些優(yōu)選的實(shí)施方案和實(shí)施描述和公開(kāi)了本發(fā)明，但不是意圖將本發(fā)明限定在這些具體的實(shí)施方案，而是意在覆蓋由所附的權(quán)利要求的范圍及其等同范圍定義的等同的結(jié)構(gòu)和所有可選擇的實(shí)施方案和修改方案。
權(quán)利要求
1.一種非水液體分散體，所述分散體包含至少一種顏料和至少一種質(zhì)子惰性粘度改性化合物，該粘度改性化合物表現(xiàn)出大約1.0至5.0之間的偶極矩，或可選擇地，表現(xiàn)出大約-20℃和180℃之間的閃點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體分散體，其中所述的至少一種質(zhì)子惰性粘度改性化合物是在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下粘度為至多500厘泊的液體，且其中所述的粘度改性化合物不具有任何組成羥基、胺或酸性基團(tuán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體分散體，其中所述的至少一種質(zhì)子惰性粘度改性化合物的平均分子量為至多300。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液體分散體，其中所述的粘度改性化合物的平均分子量為至多250。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液體分散體，其中所述的粘度改性化合物的平均分子量為至多200。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液體分散體，其中所述的粘度改性化合物是在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下粘度為至多500厘泊的液體。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液體分散體，其中所述的粘度改性化合物是在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下粘度為至多500厘泊的液體。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液體分散體，其中所述的粘度改性化合物是在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下粘度為至多500厘泊的液體。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液體分散體，其中所述的粘度改性化合物是在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下粘度為至多500厘泊的液體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體分散體，其中所述的分散體的粘度在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下為至多5,000厘泊。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液體分散體，其中所述的分散體的粘度在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下為至多5,000厘泊。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液體分散體，其中所述的分散體的粘度在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下為至多5,000厘泊。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液體分散體，其中所述的分散體的粘度在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下為至多5,000厘泊。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液體分散體，其中所述的分散體的粘度在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下為至多5,000厘泊。
15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液體分散體，其中所述的分散體的粘度在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下為至多5,000厘泊。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液體分散體，其中所述的分散體的粘度在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下為至多5,000厘泊。
17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液體分散體，其中所述的分散體的粘度在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下為至多5,000厘泊。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液體分散體，其中所述的分散體的粘度在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下為至多5,000厘泊。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體分散體，其中所述的至少一種粘度改性劑選自至少一種環(huán)碳酸酯、至少一種二氧戊環(huán)和它們的任何混合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的液體分散體，其中所述的至少一種粘度改性劑選自至少一種環(huán)碳酸酯。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的液體分散體，其中所述的液體分散體內(nèi)存在的該至少一種粘度改性化合物的數(shù)量至多大約為該顏料的15wt％。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的液體分散體，其中所述的液體分散體內(nèi)存在的該至少一種粘度改性化合物的數(shù)量至多大約為該顏料的15wt％。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的液體分散體，其中所述的至少一種粘度改性化合物為碳酸異丙烯酯。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的液體分散體，其中所述的至少一種粘度改性化合物為碳酸異丙烯酯。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液體分散體，其中所述的至少一種粘度改性化合物為碳酸異丙烯酯。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的液體分散體，其中所述的至少一種粘度改性化合物為碳酸異丙烯酯。
27.一種著色的聚氨酯的生產(chǎn)方法，所述方法包括以下步驟(a)提供一種多元醇組合物；(b)將權(quán)利要求1所述的液體分散體引入所述的多元醇組合物以形成著色的多元醇組合物；和(d)將該著色的多元醇組合物與異氰酸酯混合以形成聚氨酯。
28.一種著色的聚氨酯的生產(chǎn)方法，所述方法包括以下步驟(a)提供一種多元醇組合物；(b)將權(quán)利要求2所述的液體分散體引入該多元醇組合物以形成著色的多元醇組合物；和(c)將該著色的多元醇組合物與異氰酸酯混合以形成聚氨、酯。
29.一種著色的聚氨酯的生產(chǎn)方法，所述方法包括以下步驟(a)提供一種多元醇組合物；(b)將權(quán)利要求3所述的液體分散體引入該多元醇組合物以形成著色的多元醇組合物；和(c)將該著色的多元醇組合物與異氰酸酯混合以形成聚氨酯。
30.一種著色的聚氨酯的生產(chǎn)方法，所述方法包括以下步驟(a)提供一種多元醇組合物；(b)將權(quán)利要求10所述的液體分散體引入該多元醇組合物以形成著色的多元醇組合物；和(c)將該著色的多元醇組合物與異氰酸酯混合以形成聚氨酯。
31.一種著色的聚氨酯的生產(chǎn)方法，所述方法包括以下步驟(a)提供一種多元醇組合物；(b)將權(quán)利要求19所述的液體分散體引入該多元醇組合物以形成著色的多元醇組合物；和(c)將該著色的多元醇組合物與異氰酸酯混合以形成聚氨酯。
32.一種著色的聚氨酯的生產(chǎn)方法，所述方法包括以下步驟(a)提供一種多元醇組合物；(b)將權(quán)利要求23所述的液體分散體引入該多元醇組合物以形成著色的多元醇組合物；和(c)將該著色的多元醇組合物與異氰酸酯混合以形成聚氨酯。
33.一種非水液體分散體，該分散體包含至少一種碳黑顏料和至少一種質(zhì)子惰性粘度改性化合物，該粘度改性化合物表現(xiàn)出大約1.0和5.0之間的偶極矩，或可選擇地，表現(xiàn)出大約-20℃和180℃之間的閃點(diǎn)。
34.一種著色的聚氨酯的生產(chǎn)方法，所述方法包括以下步驟(a)提供一種多元醇組合物；(b)將權(quán)利要求33所述的液體分散體引入該多元醇組合物以形成著色的多元醇組合物；和(c)將該著色的多元醇組合物與異氰酸酯混合以形成聚氨酯。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新的和有用的非水液體顏料分散體，該分散體易于處理并在目標(biāo)介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生完全和有效的著色，特別是與標(biāo)準(zhǔn)固體顏料或高粘度液體顏料分散體相比。更為具體地，本發(fā)明涉及在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下粘度為至多5,000厘泊的液體顏料分散體。這種低粘度是通過(guò)加入較少量質(zhì)子惰性的粘度改性劑而獲得的，該粘度改性劑的偶極矩在大約1.0和5.0之間，可選擇以－20℃和180℃之間的閃點(diǎn)來(lái)衡量，例如該粘度改性劑最優(yōu)選環(huán)碳酸酯。因此可以將所得的低粘度顏料組合物結(jié)合到任何標(biāo)準(zhǔn)顏料染色法(例如聚氨酯、聚烯烴等等)，且不帶來(lái)與傳統(tǒng)使用的固體或增稠的高粘度顏料材料有關(guān)的問(wèn)題。這些目標(biāo)介質(zhì)的這種著色方法也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)C09D17/00GK1432051SQ01810502
公開(kāi)日2003年7月23日 申請(qǐng)日期2001年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月2日
發(fā)明者夏鞠松, M·E·拉格斯代爾, E·B·斯蒂芬斯 申請(qǐng)人:美利肯公司