專利名稱：含有大t－面積碳制品的涂料組合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種含有液體漆料及具有大于或等于400m2/g的t-面積的碳制品的涂料組合物。本發(fā)明進一步涉及一種含有液體漆料及具有大于或等于350m2/g的t-面積的改性碳制品的涂料組合物。
背景技術：
涂料組合物用于多種表面的裝飾、防護及功能處理。這些表面包括線圈、金屬、儀表、家具、硬質(zhì)纖維板、木材和膠合板、船舶、維護表面、汽車、罐頭和紙板。某些涂料如海底管線上的那些涂料是用于防護目的的。其他諸如汽車外部涂料起到裝飾和防護的雙重目的。另一些涂料提供對船甲板或轎車座位的摩擦控制。某些涂料控制污染船底，其他涂料保護罐頭中的食物和飲料。硅片、印刷電路板、輸送信號的導波纖維上的涂料，以及錄像帶和計算機磁盤上的磁性涂料屬于涂料在所謂高科技上的應用。
表面涂料組合物通?；蚨嗷蛏俚貫槿N基本成分的粘性液體成膜物質(zhì)或該物質(zhì)的混合物稱為粘合劑，顏料或顏料的混合物，以及揮發(fā)性液體。粘合劑與揮發(fā)性液體的混合物稱為漆料。漆料可為溶液形式或細粘合劑顆粒在非溶劑中的分散體。顏料為分散于漆料中的并在最終薄膜中分布于整個粘合劑中的微細不溶性固體顆粒。表面活性劑也可被加入并代表性地用作顏料分散劑。水性涂料組合物的成分及制備方法進一步公開于“聚合物、科學和工程簡明大全”，p160～171(1990)中，這里作為參考引入。
涂料組合物中的顏料提供不透明性及色彩。顏料的用量和類型控制著某些特性如最終薄膜的光澤度并對其機械性能產(chǎn)生重要影響。一些顏料甚至抑制侵蝕。而且，顏料影響涂料的粘度并提高其使用性能。碳制品和，特別是，炭黑，是涂料應用中使用的普通顏料。
涂料組合物中碳制品的一個重要的可變性能是由表面積決定的。在該技術中已知，涂料組合物中碳制品的表面積越大，最終涂料的色彩性能越好(見，例如，卡伯特公司技術報告S-140題目為“Black Pearls1400，Monarch1400Superior High Color Carbon Blacks”)。表面積，其相反地涉及顆粒尺寸，已知會影響某些性能如光澤度、黑度和藍色調(diào)。
表面積有幾種不同的測量方法。一種普遍的技術是測量可被吸收到碳表面上的探針材料的用量。典型的探針分子為氮(已知的BET方法)，碘，和十六烷基三甲基色氨酸銨溴化物(CTAB)。
不同的探針分子得到不同的表面積值并能反映出碳表面的不同方面。例如，CTAB和碘表面是由碳表面的化學性決定的。相同顆粒尺寸的兩種炭黑如果它們的表面化學性不同的話可以具有非常不同的CTAB和碘值。同樣地，BET表面積是由顏料的多孔性決定的。炭表面通常有孔。因此一種顏料的整個表面積(通過BET方法測量的)為其內(nèi)表面積(從孔內(nèi))和其外表面之和。這樣，兩種顏料由于其孔隙率而其具有非常不同的BET表面積，也可具有相同的顆粒尺寸。t-表面(也稱作統(tǒng)計厚度表面積，或STSA)僅僅是碳制品的外表面積測量值，并通過從BET值中減去孔隙率值進行計算。結果，碳制品的t-面積總是小于BET值。
如上所述，涂料供應商的一個目的是提供一種具有最佳全面色彩性能的涂料。通常，較小顆粒的顏料能夠理想地得到這些效果。然而，較小顆粒尺寸(較大表面積)的顏料也會導致涂料組合物粘度的提高。而且，可能更重要地是，顏料的顆粒尺寸和表面積會影響其在涂料組合物中的可分散性。在生產(chǎn)涂料時，理想的是以某種方式分散顏料以獲得一種穩(wěn)定的分散，即使不是全部，大部分的顏料顆粒也分散到了各個顆粒中。顏料分散的機理包括潤濕、分離和穩(wěn)定。已知顏料的表面積越大，顏料的潤濕以及在用于涂料組合物的漆料中的分散就會越困難。較差的顏料分散會導致涂料性能的惡化。分散穩(wěn)定性也會受到損害。大表面積的顏料經(jīng)常需要高能加工方法(例如研磨)來獲得穩(wěn)定的分散以及較好的色彩性能。由于這些原因，商業(yè)上可用的用于高色彩涂料應用的顏料被設計為在表面積、分散質(zhì)量以及穩(wěn)定性方面提供最佳折衷性。
一種制備具有改良特性的涂料組合物的方法在美國專利號5,672,198和5,713,988中有所描述，它們一并全部作為參考引入，其公開了水性及非水性油墨和含有改性碳制品(具有附著的有機基團)的涂料。而前述組合物可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)涂料，其保持了對于具有高色彩性能和良好的全面應用及機械性能的改良組合物的需要。


圖1是一種類型的反應器的部分示意圖，它可以用于生產(chǎn)在本發(fā)明的涂料組合物中使用的大t-面積碳制品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種含有液體漆料及t-面積大于或等于400m2/g的碳制品的涂料組合物。該液體漆料可為水性或非水性漆料。
本發(fā)明還涉及一種含有液體漆料及t-面積大于或等于350m2/g的改性碳制品的涂料組合物，其中該改性碳制品包括附著有至少一個機基團的碳制品。該液體漆料可為水性或非水性液體漆料。
應當理解，前面的概述和下面的詳述只是示例性和解釋性的，其目的是為所要求的本發(fā)明提供進一步的說明。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種含有液體漆料及具有特殊t-面積碳制品的涂料組合物。
大體上，如前所述，一種涂料組合物含有一種分散在溶劑中的顏料和粘合劑或樹脂(漆料)。用于本發(fā)明的涂料組合物的漆料可以為水性漆料或非水性漆料。這樣，最終得到的組合物可以為水性涂料組合物或非水性涂料組合物。
該漆料的組合物可以根據(jù)最終涂料的狀態(tài)及需要而變化。例如，樹脂的含量可以在大約70～100％之間變化。用于本發(fā)明的水性及非水性涂料組合物的樹脂或粘合劑的實例包括，但不局限于，丙烯酸、醇酸、聚氨酯、環(huán)氧和纖維素樹脂。溶劑含量可在大約0～80％之間變化。非水性溶劑的實例包括芳烴、脂肪族烴、醇、多元醇、酮、酯等等。
漆料也可以含有任意添加劑用來提高某些性能，例如粘度、流平性和干燥時間。實例包括助溶劑(特別是，水性涂料的水溶性溶劑)、表面活性劑、和填料例如粘土、滑石、二氧化硅和碳酸鹽。另外，也可以加入助流劑、流平助劑以及殺生物劑。
在一個實施例中，本發(fā)明的涂料組合物含有一種具有大于或等于400m2/g的t-面積的碳制品。如前所述，t-面積(也稱之為統(tǒng)計厚度表面積，或STSA)是使用氮作為探針材料所測量的碳制品的外表面積。因此，t-面積是BET表面積減去孔隙率。優(yōu)選地，本發(fā)明的涂料組合物的碳制品具有的t-面積在400～600m2/g之間，更優(yōu)選在400～500m2/g之間。
盡管任何具有大于或等于400m2/g的t-面積的碳制品都可用于本發(fā)明的涂料組合物中，但是優(yōu)選使用那些進一步具有規(guī)定DBPA(鄰苯二甲酸二丁酯吸收)值的碳制品。DBPA是對碳制品結構或分支的測量值。結構越大，通常，碳制品的可分散性就越好。然而，結構越大，涂料組合物的粘度也就越高。而且，較大的結構通常導致較差的色彩性能-較差的光澤度及黑度。因此，優(yōu)選用于本發(fā)明涂料組合物中的碳制品具有的DBPA值在60～150cc/100g之間。更優(yōu)選在80～120cc/100g之間。
適用的碳制品的實例包括，但不局限于，石墨、炭黑、玻璃碳、碳纖維、活性炭和活性碳。碳可以為結晶的或無定形的。優(yōu)選上述的精細分割形態(tài)；而且，也可以使用不同碳的混合物。這些碳制品中，優(yōu)選炭黑。
用于本發(fā)明的涂料組合物的炭黑可以在本領域技術人員已知的熔爐型的反應器中生產(chǎn)，優(yōu)選在如圖1所示的熔爐反應器中生產(chǎn)。該熔爐反應器的燃燒區(qū)域1長度為L1直徑為D1，聚集區(qū)域2長度為L2，原料注射區(qū)域3長度為L3其有限直徑為D2，反應區(qū)域4直徑為D3。
為了在上述反應器中生產(chǎn)炭黑，通過將液態(tài)或氣態(tài)燃料與適宜的氧化劑氣流例如空氣、氧氣或空氣與氧氣的混合氣在燃燒區(qū)域1中接觸產(chǎn)生熱燃燒氣體。為了產(chǎn)生熱燃燒氣體，在燃燒區(qū)域1中適用于與氧化劑氣流接觸的燃料中，包括任何易燃氣體、水蒸汽或液態(tài)氣流例如天然氣、氫、甲烷、乙炔、醇或煤油。然而，通常優(yōu)選地，使用具有高容量含碳成分的燃料，特別是烴?？諝馀c燃料的比例根據(jù)應用燃料的類型而變化。當天然氣用于生產(chǎn)本發(fā)明的炭黑時，空氣與燃料的比例可從大約10∶1至1000∶1。為了促進熱燃燒氣體的產(chǎn)生，氧化劑氣流可以預熱。
熱燃燒氣流從區(qū)域1和2向下流動到區(qū)域3和4。熱燃燒氣體的流動方向如圖1箭頭所示。碳制品原料6在點7處被引入到原料注射區(qū)域3中。通過為氣流中油的最佳分布所設計的噴嘴或小孔將原料注射到氣流中。該噴嘴可以為單或雙流體的。雙流體噴嘴可以用蒸汽或空氣將燃料噴成霧狀。單流體噴嘴可以被壓力霧化或者原料可以被直接注射到氣流中。在后一種情況下，霧化是在氣流的壓力下發(fā)生的。
炭黑可以通過任何液態(tài)或氣態(tài)烴的高溫分解或部分燃燒產(chǎn)生。優(yōu)選的炭黑原料包括煉油廠來源例如催化裂化作用產(chǎn)生的澄清油，以及焦化作用和石蠟制造過程產(chǎn)生的副產(chǎn)品。最優(yōu)選低硫含量的原料，其易于在涂料組合物中生產(chǎn)出較高純度及光澤度的炭黑。
產(chǎn)生炭黑的原料和熱燃燒氣體的混合物向下流動穿過區(qū)域3和4。在反應器的反應區(qū)域部分，原料熱解成炭黑。反應在反應器的淬火區(qū)域停止。淬火8位于反應區(qū)域的下游并將淬火流體，通常是水噴射到新形成的炭黑顆粒流中。淬火是為了冷卻炭黑顆粒并降低氣流溫度和反應速度。Q是從反應區(qū)域4到淬火點8的距離，根據(jù)淬火位置的不同而變化。理想地，淬火可以在反應器的幾個點進行或發(fā)生。
在炭黑被淬火后，冷卻的氣體和炭黑向下進入到任意傳統(tǒng)的冷卻和分離裝置中由此回收炭黑。通過傳統(tǒng)方法例如沉淀劑、旋風分離器、袋式濾器或其它對于本領域熟練人員來說已知的方法能夠較容易地從氣流中分離炭黑。在炭黑從氣流中分離出來后，可選擇加入一個制粒過程的步驟。
本發(fā)明的炭黑也可以使用在美國專利號3,922,335中描述的裝置和程序生產(chǎn)，一并全部在此作為參考引入。
最優(yōu)選的炭黑是已經(jīng)被氧化了的炭黑，目的是提高表面上氧官能的量。氧化炭黑為本領域所熟知并典型地是通過氧化劑例如硝酸或臭氧與基礎炭黑的反應而制備的。表面官能性的提高明顯降低了pH值。這樣，氧化炭黑一般為酸性。
在第二個實施例中，本發(fā)明的涂料組合物含有具有大于或等于350m2/g的t-面積的改性碳制品，其中改性碳制品含有一種具有至少一個附著有機基團的碳制品。優(yōu)選地，改性碳制品具有的t-面積在350～600m2/g之間，更優(yōu)選在350～500m2/g之間。當具有的t-面積大于或等于350m2/g的任意改性碳制品被用于本發(fā)明的涂料組合物中時，優(yōu)選那些DBPA值在60～150cc/100g之間的。最優(yōu)選那些DBPA值在80～120cc/100g之間的碳制品。
改性碳制品是通過使用本領域熟練人員已知的方法制備的，例如將化學基團(舉例來說，聚合的和有機的)附著到顏料上，該基團與吸附基團例如聚合體、表面活性劑等等相比提供一種更穩(wěn)定的從基團到顏料的附著。例如，本發(fā)明的改性碳制品可以使用在美國專利號5,554,739，5,851,280，6,042,643，5,707,432和5,837,045以及PCT公開號WO 99/23174中描述的方法制備，它們的說明書一并全部在此作為參考引入。
改性碳制品可以從上述任意碳制品中制備。優(yōu)選地，碳制品為炭黑或氧化炭黑。
附著有機基團的選擇依賴于在涂料組合物的漆料中使用的樹脂或粘合劑的類型以及涂料所應用的襯底。這為碳制品適應于特殊的涂料應用提供了更大的靈活性。
在一個實施例中，有機基團包含一個離子基、一個可電離的基團或其混合物。離子基為陰離子或陽離子并結合一個帶相反電荷的離子包括無機或有機離子例如Na+、K+、Li+、NH4+、NR′4+醋酸鹽、NO3-、SO4-2、OH-和Cl-，其中R′代表氫或有機基團例如取代或未取代的芳基和/或烷基基團。一個可電離的基團團是一個能夠在使用介質(zhì)中形成離子基的基團。這樣，在一個優(yōu)選實施例中，有機基團是一個有機離子基。有機離子基包括在美國專利號5,698,016中描述的那些，其說明書一并全部在此作為參考引入。
負電性的有機離子基可以從具有能夠形成陰離子的可電離的取代物，例如酸性取代物中產(chǎn)生，或者可以是電離的取代物的鹽中的陰離子。優(yōu)選地，當可電離的取代物形成一個陰離子時，可電離的取代物具有的pKa值小于11。有機離子基可進一步從具有pKa值小于11的可電離基團和pKa值小于11的可電離的取代物的鹽中產(chǎn)生?？呻婋x的取代物的pKa值是指以可電離的取代物作為一個整體的pKa值，而不僅指酸性取代物。更優(yōu)選地，pKa值小于10，最優(yōu)選小于9。
離子基的典型實例包括-COO-、-SO3-、-HPO3-和-PO3-2。可電離的基團的典型實例包括-COOH、-SO3H、-PO3H2、-SO2NH2和-SO2NHCOR′，其中R′代表氫或有機基團例如取代或未取代的芳基和/或烷基基團。特別優(yōu)選-COO-和-SO3-。優(yōu)選地，有機離子基是從取代或未取代的羧苯基或取代或未取代的磺苯基中產(chǎn)生的。特別的有機離子基是-C6H4CO-和-C6H4SO3-。
正極性的有機離子基可以從附著在碳制品上的質(zhì)子化胺中產(chǎn)生。優(yōu)選地，具有胺取代物的有機基團的pKb值小于5。正極性的有機離子基可以為季氨基團(NR′3+)和季膦基團(-PR′3+)，其中R′代表氫或有機基團例如取代或未取代的芳基和/或烷基基團。例如，胺可以為質(zhì)子化了的以在酸性介質(zhì)中形成銨基。季銨化了的環(huán)銨離子和季銨化的芳香銨離子都可以作為有機離子基使用。這樣，N-取代的吡啶類，例如N-甲基-吡啶基，可以在這方面使用。陽離子有機基團的實例包括，但不局限于，-3-C5H4N(C2H5)+、-3-C5H4N(CH3)+、-3-C5H4N(CH2C6H5)+、-C6H4(NC5H5+)、-C6H4COCH2N(CH3)3+、-C6H4COCH2(NC5H5)+、-C6H4SO2NH(C4H3N2H+)、-C6H4CH2N(CH3)3+、-C6H4NH3+、-C6H4NH2(CH3)+、-C6H4NH(CH3)2+、-C6H4N(CH3)3+、-C6H4CH2NH3+、-C6H4CH2NH2(CH3)+、-C6H4CH2NH(CH3)2+、-C6H4CH2N(CH3)3+、-C6H4CH2CH2NH3+、-C6H4CH2CH2NH2(CH3)+、-C6H4CH2CH2NH(CH3)2+和-C6H4CH2CH2N(CH3)3+。其它的取代或未取代的芳香或雜芳香基團可以用來代替上述結構中的C6H4基團。優(yōu)選地，陽離子有機基團為-NR′3+，其中R′為一個烷基或芳基基團。另一種優(yōu)選基團為-C5H4N-R′+，其中R′為一個烷基基團例如甲基或苯甲基基團。
含有離子或可電離基團的附著基團最優(yōu)選用于水性涂料組合物。在這些情況下，附著基團能夠在漆料中提供碳制品的提高了的穩(wěn)定性。對于非水性漆料來說，更優(yōu)選有機類的附著基團。然而，如上所述，附著基團的選擇不僅依賴于溶劑還依賴于樹脂或粘合劑以及涂料所應用的襯底。這樣，具有附著離子或可電離基團的改性碳制品在非水性涂料應用中也可以使用。而且，具有多于一種類型的附著基團以提供最佳的全面性能的碳制品也是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)的。
選擇改性碳制品上附著有機基團數(shù)量是為了在本發(fā)明的涂料組合物中獲得碳制品的最佳可分散性。通常，附著有機基團的數(shù)量大約為每平方米顏料的表面積(表面積是通過氮吸附測量的，特別是t-面積方法)0.001～10.0微摩爾有機基團。優(yōu)選地，附著有機基團的數(shù)量是在每平方米大約0.1～5.0微摩爾之間，最優(yōu)選在每平方米大約0.1～2.7微摩爾之間。附著基團的數(shù)量可以根據(jù)特殊的附著基團變化，并根據(jù)例如，附著基團的大小或離子基的功能性來調(diào)整。
改性碳制品可以通過洗滌來提純，例如通過過濾、離心分離或兩種方法的結合，來除去未反應的原料、副產(chǎn)品鹽和其它反應雜質(zhì)。產(chǎn)物也可以被離析例如通過蒸發(fā)，或通過使用本領域熟練人員已知的技術來過濾和干燥而回收。改性碳制品的分散可以被進一步提純或分類以除去能夠在加工過程結果的分散體中共存的雜質(zhì)和其它不希望有的游離類。例如，改性碳制品的分散體可以經(jīng)過一個分類步驟，例如離心分離，來基本上除去尺寸大約1.0微米的顆粒。另外，分散體可以被提純以除去任何不想要的游離類，例如未反應的處理劑。已知的超濾/完全過濾技術使用一種膜或離子交換來提純分散體并除去全部游離離子和非所需類。一個可選擇的相反電荷離子(其形成改性碳制品的一部分)，也可利用已知的離子交換技術例如超濾、反滲透、離子交換柱等，被另一相反電荷(包括，舉例來說，兩性離子)的離子交換或取代。能夠被交換的帶相反電荷的離子的特殊實例包括，但不局限于，Na+、K+、Li+、NH4+、Ca2+、Mg2+、Cl-、NO3-、NO2-、醋酸鹽和Br-。從改性碳制品中清除雜質(zhì)也可以提高使用本發(fā)明的涂料組合物生產(chǎn)的涂料的性能。
本發(fā)明的涂料組合物可以使用本領域熟練人員已知的任何技術來制備。這樣，例如，碳制品可以在一個高速混合器和/或研磨機中與液體漆料及其它涂料成分混合。在本發(fā)明的涂料組合物中使用的碳制品的用量依賴于所需的最終涂料的性能。通常，這些涂料組合物含有重量上高達大約30％的顏料，例如碳制品。碳制品的用量可以調(diào)整以使某些性能如光澤度、粘度和分散穩(wěn)定性達到最優(yōu)化。
本發(fā)明的涂料組合物可以用于各種不同的最終用途的應用，例如，汽車面漆，以提供全面改進了特性的涂料。本發(fā)明的涂料組合物中使用的碳制品具有高t-面積，它能夠較容易地分散在涂料組合物中來獲得具有改進了光澤度和藍色調(diào)的涂料。通過以下實施例進一步加以闡明，這些實施例完全是本發(fā)明的示范性例子。
實施例在以下實施例中使用并測試的炭黑的性能如表1所示。對于這些炭黑中的每一個來說，BET表面積是按照ASTM程序D-3037測量的，t-面積是按照ASTM程序D-5816測量的，DBPA是按照ASTM程序D-2414測量的，含硫量是按照ASTM程序D-1619測量的。
表1

*ES90B是Cabot公司的商品EmperorS-90B顏料黑。
M1400是Cabot公司的商品Monarch1400炭黑。
FW200是Degussa-Huls公司的商品炭黑FW200。
Ultra2和Ultra3是哥倫比亞化學公司的商品Raven5000 Ultra II和UltraIII炭黑。
**元素分析是用來測量碳制品上附著基團的數(shù)量(N.T.＝非處理產(chǎn)品)。
碳制品CB-A和CB-B的制備CB-B是使用如美國專利號3,922,335描述的炭黑生產(chǎn)方法和裝置來制備的，此處引入作為參考。在美國專利號3,922,335中所示的普通類型的裝置在本發(fā)明的圖1中有示意性地描述并在使用時作了以下修改。燃燒區(qū)域1的容積為2ft3。原料噴射區(qū)域3的長度(L3)為9英寸并具有4.2英寸的內(nèi)徑(D2)。六個0.016英寸直徑的小孔在區(qū)域3圓周的一個單一平面內(nèi)橫向排列并等角隔開。它們位于區(qū)域3出口端上方4.5英寸的地方。反應區(qū)域4是一個具有4ft長度和6英寸內(nèi)徑(D3)的隔熱圓柱型管道。天然氣以11.2 KSCFH的速度充入，氧化劑空氣以97.5KSCFH的速度充入，均被充入到燃燒區(qū)域1中。氧化劑空氣包含27％的氧氣并在進入燃燒區(qū)域1之前被加熱到大約1000°F。通過區(qū)域3的燃燒產(chǎn)物氣體的速度在小孔的平面內(nèi)被設定在大約Mach 0.9(術語“Mach”是指實際速度與音速之比值，馬赫數(shù))。液體原料被預熱到大約350°F在大約500p.s.i.g的供給壓力下以大約每小時68 U.S.加侖的全速度被噴射穿過小孔。
在這些情況下，炭黑產(chǎn)品以大約170lbs/hr的速度被收集。加工過程中全燃燒的百分比被測定為60％。得到的炭黑產(chǎn)品CB-B的特性如上表1所示。
炭黑產(chǎn)品CB-A是具有附著-C6H4SO3Na基團的改性炭黑。CB-A使用如美國專利號5,554,739、5,851,280、6,042,643、5,707,432和5,837,045中描述的一般方法從炭黑產(chǎn)品CB-B中制備，此處引入作為參考。得到的炭黑產(chǎn)品CB-A的特性如上表1所示。
實施例1和2下面是制備涂料組合物的通用方法。
在具有良好攪拌的高速DisperMat混合器中，將65g的DisperByk161(30％)(購自BYK-Chemie的嵌段共聚分散劑)預混于29.1g的乙酸丁酯中，以制備研磨基料。以2000rpm加入20g所需碳制品2分鐘，CB-A或CB-B。最后，以4000rpm加入80g的Setalux27-1597(80％)(購自Akzo Nobel的高固態(tài)丙烯酸)至此混合物中10分鐘。然后使用鋯硅酸鹽珠(0.6～0.8mm)在室溫下將混合物以10.8m/s的端速重復通過一個Eiger研磨機20分鐘。
含有這種研磨基料的涂料配方是通過將全部研磨基料與580g的Setalux27-1597和220g的Cymel202(購自Cytec Industries的氨基樹脂)在攪拌良好的容器中混合而制備的。使用Aromatic100(購自Shell)來調(diào)節(jié)粘度以獲得在30秒內(nèi)流入一個#4 Ford cup。
通過將這種涂料配方噴射在冷軋鋼上，在室溫下急驟干燥20分鐘，并在300°F強制干燥20分鐘來制備頭道底漆。測試涂料的性能并示于如下表2。
也可以通過將這種涂料配方噴射在冷軋鋼上并在室溫下急驟干燥10分鐘來制備頭道底漆/清漆。然后將丙烯酸清漆噴射在頭道底漆上，在室溫下再風干20分鐘，并最后在300°F強制干燥30分鐘。測試這種頭道底漆/清漆的性能并示于如下表3。
對比例1-5制備實施例1和2的涂料組合物的過程也用來制備對比例1-5，使用表1的碳制品。結果同樣顯示在下表2和表3中。
表2

*薄膜厚度為近似值使用Hunter色彩儀測量L(黑度)、a(紅色調(diào))和b(藍色調(diào))的值。L值越低，意味著黑度級別越高，而b的負值越大，藍色調(diào)越好，。Mc是隨色彩而變的黑值，可由L、a和b計算。較高的Mc值也意味著黑度級別越高。
表3

*薄膜厚度為近似值從上表2和表3列出的結果可以看出，含有大t-面積黑的涂料是可以同含有小t-面積黑的涂料相比較的。例如，實施例1的涂料同對比例1有近似的L、a、b、Mc和光澤度值，而實施例2同對比例2-5有近似的結果。
提出很重要的一點，在上述實施例中，分散劑的含量并不是最優(yōu)化的。配制者一般計算基于顏料表面積(例如其t-面積)的顏料所需要的分散度。在實施例1和2中，用于CB-A和CB-B的分散劑的含量同對比例1-5中的是一樣的。然而，本領域熟練人員會發(fā)現(xiàn)，同那些對比例相比，為了達到相同的分散要求，這些高t-面積黑需要更多的分散劑。下表4表明了用在基于黑的表面積所用的分散劑的活性程度。同F(xiàn)W-200相比，可以看出用在實施例1和2中每平方米的分散劑比對比例3中的少。這樣，在實施例1和2中就需要另外的分散劑來達到用于對比例3中所需的水平。所需另外的分散劑，連同為了達到與FW-200相同的分散劑水平所需的最終全部分散劑含量均在表4中示出。
表4

*分散劑含有30％重量活性成分**計算由t-面積劃分的每克碳制品中活性分散劑的量可以理解如果將這些含量的分散劑用于制備上述涂料(即，如果分散劑的含量對于使用的特殊炭黑來說是最優(yōu)的)，則含有高t-面積黑的涂料會顯示出改進了的黑度和增強了的藍色調(diào)。可以預料實施例1和2所得到的Mc值會提高至少10個或更多單位，從而得到增強了黑度的涂料組合物。
因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)含有此處描述的炭產(chǎn)品的涂料組合物在各種涂料應用中能夠提供較高的色彩性能和良好的機械及應用特性。
前述的本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明已經(jīng)表明了圖表和說明的目的。其并非全部的或者用來限制所公開的本發(fā)明的具體形式。按照上述指導的修改和變化是可能的，或者可以從本發(fā)明的實踐中獲得。實施例的選擇和描述是為了解釋本發(fā)明的原理及其實際應用，以使本領域熟練人員能夠在不同的具體實施中應用本發(fā)明和為了適應特殊需要作出各種修改。本發(fā)明的范圍是由此處所附的權利要求書所定義的。
權利要求
1.一種含有液體漆料及t-面積大于或等于400m2/g的碳制品的涂料組合物。
2.權利要求1的涂料組合物，其中該液體漆料為水性漆料。
3.權利要求1的涂料組合物，其中該液體漆料為非水性漆料。
4.權利要求1的涂料組合物，其中該碳制品為炭黑。
5.權利要求1的涂料組合物，其中該碳制品的t-面積為400～600m2/g。
6.權利要求5的涂料組合物，其中該碳制品的t-面積為400～500m2/g。
7.權利要求1的涂料組合物，其中該碳制品還具有60～150cc/100g的DBPA。
8.權利要求7的涂料組合物，其中該碳制品還具有80～120cc/100g的DBPA。
9.權利要求1的涂料組合物，其中該碳制品為氧化炭黑。
10.一種含有液體漆料及t-面積大于或等于350m2/g的改性碳制品的涂料組合物，其中該改性碳制品包括附著有至少一個有機基團的碳制品。
11.權利要求10的涂料組合物，其中該液體漆料為水性漆料。
12.權利要求10的涂料組合物，其中該液體漆料為非水性漆料。
13.權利要求10的涂料組合物，其中該碳制品為炭黑。
14.權利要求10的涂料組合物，其中該碳制品的t-面積為350～600m2/g。
1 5.權利要求14的涂料組合物，其中該碳制品的t-面積為350～500m2/g。
16.權利要求10的涂料組合物，其中該碳制品還具有60～150cc/100g的DBPA。
17.權利要求16的涂料組合物，其中該碳制品還具有80～120cc/100g的DBPA。
18.權利要求10的涂料組合物，其中該碳制品為氧化炭黑。
19.權利要求10的涂料組合物，其中該有機基團包含至少一個離子基，至少一個可電離的基團，或者至少一個離子基與至少一個可電離的基團的混合物。
20.權利要求10的涂料組合物，其中該有機基團包含至少一個磺酸鹽或至少一個羧酸鹽基團。
21.權利要求10的涂料組合物，其中該有機基團為磺苯基基團。
22.權利要求10的涂料組合物，其中該有機基團的量，按所述碳制品的t-面積計，為大約0.1～5.0微摩爾/m2的所用碳制品。
23.權利要求22的涂料組合物，其中該有機基團的量，按所述碳制品的t-面積計，為大約0.1～2.7微摩爾/m2的所用碳制品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含有液體漆料及t－面積大于或等于400m
文檔編號C09C1/56GK1639271SQ02811982
公開日2005年7月13日 申請日期2002年4月23日 優(yōu)先權日2001年4月27日
發(fā)明者蘭·H·古延, 托馬斯·E·麥克埃爾韋恩, 小塞繆爾·N·希爾茲, 約翰·F·內(nèi)格爾, 戴維·D·史密斯, 詹米爾·梅納什 申請人:卡伯特公司