專利名稱：經(jīng)油脂處理的顆粒和含有該顆粒的聚合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及包覆的微粒固體組合物，更具體地，但不是限制性地，涉及具有沉積在其表面上的含有油脂的處理油的微粒無(wú)機(jī)固體、對(duì)微粒無(wú)機(jī)固體進(jìn)行表面處理以制造經(jīng)油脂處理的微粒無(wú)機(jī)固體的方法和將這種固體裝載入聚合物組合物中的方法。2.
背景技術(shù)：
在包括涂料、塑料和紙行業(yè)的許多行業(yè)中將微粒無(wú)機(jī)顔料用作遮光劑和著色劑。特別地，為了向最終的塑料制品賦予白色和/或不透明性，向聚合物熔融物中添加ニ氧化鈦顏料，所述ニ氧化鈦顏料通常為精細(xì)分開的粉末形式。通常，微粒顏料在這種應(yīng)用中的效カ取決于如何將顏料均勻分散在聚合物熔融物 中。鑒于此，通常以精細(xì)分開的粉末形式處理顏料。ニ氧化鈦，在商業(yè)化的今天由于其在配制成最終用途的產(chǎn)物時(shí)可提供高不透明性的能力而最廣泛使用的白色顔料，為了將賦予用其配制的材料的不透明性能最大化以精細(xì)分開的粉末的形式進(jìn)行處理。然而，ニ氧化鈦粉末本身是粉塵且在粉末自身處理期間、尤其是在最終用途的產(chǎn)物的配制、復(fù)合和制造期間經(jīng)常展示差的粉末流動(dòng)特性。另外，這些顆粒典型地具有親水性表面，使其難以并入疏水性材料如塑料中，由此其實(shí)現(xiàn)最佳分散所需要的時(shí)間周期長(zhǎng)和/或所需要的能量水平高。為此，對(duì)ニ氧化鈦顆粒表面進(jìn)行化學(xué)改性是實(shí)現(xiàn)最佳的顔料不透明性和良好流動(dòng)特性的一種優(yōu)選方法。典型地向微粒ニ氧化鈦中添加表面處理劑；然而，表面處理劑的選擇通常是功效、成本、與塑料中其他添加劑的相容性與在塑料中的表現(xiàn)性能之間的ー種折衷。已經(jīng)對(duì)多種處理進(jìn)行了研究。例如美國(guó)專利7，601，780公開了ー種利用長(zhǎng)鏈脂肪酸處理的硅烷化的無(wú)機(jī)粉末且美國(guó)專利申請(qǐng)公布2003/0029359A1公開了利用聚飽和的和不飽和的脂肪酸酯處理的顏料顆粒。美國(guó)專利6，646，037公開利用烷基磺酸鹽處理ニ氧化鈦且美國(guó)專利6，765，041公開利用烷基磷酸酯進(jìn)行處理。還已經(jīng)使用有機(jī)硅化合物。例如美國(guó)專利4，061, 503公開利用硅氧烷化合物處理微粒ニ氧化鈦以提高ニ氧化鈦在顏料含顔料的和/或填充的油漆和塑料、以及在增強(qiáng)塑料復(fù)合組合物中的分散性能。此外，美國(guó)專利4，810，305公開利用聚ニ甲基硅氧烷和特定有機(jī)聚硅氧烷進(jìn)行表面處理而得到的疏水性顏料和填料。盡管關(guān)于ニ氧化鈦的包覆存在許多研究，但是仍需要進(jìn)ー步改善。至今，處理技術(shù)仍是成本、加工能力和最終產(chǎn)物性能之間的折衷。盡管在該領(lǐng)域中已經(jīng)完成了大量研究，但是仍需要對(duì)微粒ニ氧化鈦表面進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的表面處理以提供改善的處理、分散和最終產(chǎn)物的性能。發(fā)明概述本發(fā)明提供ー種主要用于聚合基體中的包覆的微粒固體組合物、以及用于對(duì)微粒無(wú)機(jī)固體進(jìn)行表面處理并將微粒ニ氧化鈦裝載入聚合物濃縮物中的方法。本發(fā)明的包覆的微粒固體組合物包括具有沉積在其表面上的含有油脂的處理油的微粒無(wú)機(jī)固體。任選地，微粒無(wú)機(jī)固體包括二氧化鈦、硫化鋅、氧化鋅、氧化鐵、氧化鉛、氧化鋁、二氧化硅、氧化鋯和氧化鉻、高嶺土、滑石、云母或碳酸鈣的底物微粒。所述處理油能夠包含含有油脂的植物油，或能夠包括甘油酯如甘油三酯和甘油二酯。任選地，所述處理油包括磷脂。對(duì)微粒無(wú)機(jī)固體進(jìn)行表面處理以制造油脂包覆的微粒固體的方法包括提供微粒無(wú)機(jī)固體并將所述微粒無(wú)機(jī)固體與含有油脂的處理油進(jìn)行混合以形成油脂包覆的微粒固體。所述微粒無(wú)機(jī)固體能夠包括二氧化鈦底物，在此情況中，所述方法任選地包括干燥步驟。當(dāng)具有二氧化鈦底物的這種微粒無(wú)機(jī)固體也經(jīng)歷過(guò)濾和洗滌步驟時(shí)，在過(guò)濾和洗滌步驟之后，但在干燥步驟之前，能夠?qū)嵤⑺鑫⒘o(wú)機(jī)固體與包含油脂的所述處理油進(jìn)行混合物的步驟。任選地，將包含二氧化鈦的油脂包覆的微粒固體進(jìn)行微粉化并在所述微粉化步驟之前或期間將所述包含油脂的處理油與所述微粒無(wú)機(jī)固體混合。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在微粉化步驟之后，將所述包含油脂的處理油與所述微粒無(wú)機(jī)固體混合。將微粒二氧化鈦裝載入聚合物濃縮物中的方法包括如下步驟。將包含油脂的處理 油與微粒二氧化鈦混合以形成油脂包覆的微粒二氧化鈦。然后，將所述油脂包覆的微粒二氧化鈦與聚合物樹脂混合以形成包含油脂包覆的微粒二氧化鈦的聚合物濃縮物，所述油脂包覆的微粒二氧化鈦以所述聚合物濃縮物的約50% 約85重量％的量存在。由此，利用⑴本領(lǐng)域中已知的技術(shù)；(2)此處主張和/或公開的發(fā)明方法、方法論、設(shè)備和組合物的上述一般描述；和(3)如下本發(fā)明的詳細(xì)描述，將使得此處主張和/或公開的發(fā)明方法、方法論、設(shè)備和組合物的優(yōu)勢(shì)和新穎性對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員變得明顯。發(fā)明詳述在對(duì)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明之前，應(yīng)理解，在本申請(qǐng)中不能將本發(fā)明限制為如下說(shuō)明中所提出的構(gòu)造、實(shí)驗(yàn)、示例性數(shù)據(jù)和元件排列的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠具有其他實(shí)施方案或能夠以多種方式實(shí)踐或?qū)嵤４送鈶?yīng)理解，本文中所使用的術(shù)語(yǔ)用于說(shuō)明的目的且不應(yīng)認(rèn)為是限制性的。需要一種新型的微粒顏料包覆技術(shù)，所述技術(shù)能夠以成本高效的方式提高堆密度并改進(jìn)在塑料中的分散性能和抗裂孔性。如上所述，為了制備這種顏料，已經(jīng)對(duì)多種方法進(jìn)行了研究，但是所述方法典型存在在功效、成本、與塑料中其他添加劑的相容性以及在塑料中的表現(xiàn)性能之間的折衷。驚奇地發(fā)現(xiàn)，利用油脂如植物油對(duì)微粒無(wú)機(jī)固體進(jìn)行包覆能夠提高堆密度，提高在塑料材料中的分散性能，并能夠提供優(yōu)異的性能性質(zhì)如在塑料材料中的抗裂孔性。用于形成包覆的微粒固體組合物的并通常用于塑料材料中的合適底物微粒的實(shí)例包括但不限于，二氧化鈦、硫化鋅、氧化鋅、氧化鐵、氧化鉛、氧化招、二氧化娃、氧化錯(cuò)、氧化鉻、高嶺土、滑石、云母和碳酸鈣。含油脂的處理油能夠在寬范圍上存在于微粒無(wú)機(jī)固體上且主要取決于粒度。粒度能夠?yàn)榧s0. 001微米 約20微米。當(dāng)認(rèn)為微粒無(wú)機(jī)固體是填料或增量劑如高嶺土、碳酸鈣、滑石和云母時(shí)，所述粒度的范圍通常為約0. 5微米 約20微米。關(guān)于專門用于顏料目的的微粒無(wú)機(jī)固體，平均粒度為約0. I微米 約0. 5微米。通常，當(dāng)微粒無(wú)機(jī)固體是顏料形式的二氧化鈦時(shí)，平均粒度為0. 15微米 0. 35微米。當(dāng)微粒無(wú)機(jī)固體是透明二氧化鈦時(shí)，平均粒度典型地為約0. 01 0. 15微米，而超細(xì)或納米顆粒固體能夠具有約0. 001微米 約0. I微米的平均初始粒度。當(dāng)微粒無(wú)機(jī)固體的形狀大致為球形時(shí)，這些度量代表直徑。當(dāng)微粒無(wú)機(jī)固體的形狀為針狀或非球形時(shí)，則這些度量代表最長(zhǎng)維度的度量。總體上，基于沉積包含油脂的處理油之前微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述含油脂的處理油以微粒無(wú)機(jī)固體的約0. 1% 約25重量％的量存在于微粒無(wú)機(jī)固體上。然而，當(dāng)用于填料和顏料應(yīng)用中時(shí)，其中微粒無(wú)機(jī)固體具有約0. I微米 約20微米的粒度，則基于沉積包含油脂的處理油之前微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述含油脂的處理油典型地以微粒無(wú)機(jī)固體的約0. 1% 約5重量％的量存在于 表面上。在某些應(yīng)用中，使用具有約0. 001微米 0. I微米平均初始粒度的超細(xì)粒度，且由于表面積更高，所以基于沉積包含油脂的處理油之前微粒超細(xì)無(wú)機(jī)固體的重量，所述含油脂的處理油通常以微粒超細(xì)無(wú)機(jī)固體的約10% 約25重量％的量存在于表面上。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述微粒無(wú)機(jī)固體包含二氧化鈦底物。任意形式的二氧化鈦都適用于本發(fā)明的顆粒。優(yōu)選地，所述二氧化鈦處于金紅石或銳鈦礦形式。通過(guò)任意一種已知方法如硫酸鹽法或氯化物法能夠制備二氧化鈦。用于本發(fā)明中的二氧化鈦包括約0. 001微米 約20微米(iim)的寬平均粒度。如上所述，為了用于典型的顏料應(yīng)用中，二氧化鈦典型具有約0. 15 ii m 約0. 35 ii m(下文中稱作“顏料粒度范圍”)的粒度。通常，顏料二氧化鈦具有約0. 2 ii m 約0. 35 ii m的粒度。在某些應(yīng)用中，使用具有約0. OOliim 0. 15iim(下文中稱作“超細(xì)粒度范圍”)的平均初始粒度(微晶尺寸)的超細(xì)粒度。超細(xì)二氧化鈦通常是由小的銳鈦礦初始微晶構(gòu)成的沉淀材料，典型地在幾納米(nm)大小的數(shù)量級(jí)上。這些微晶進(jìn)一步粘結(jié)在一起以形成通常稱作初始聚集體的形式，所述初始聚集體的直徑典型地為0. 05微米(50nm) 0. I微米(IOOnm)。這些初始聚集體進(jìn)一步粘結(jié)在一起而形成直徑為約I或2微米(I 2pm)的附聚物，所述直徑是通過(guò)D50(中值粒徑)測(cè)得的。由此最終附聚物顆粒具有內(nèi)孔網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)注意，在超細(xì)顆粒的情況中，術(shù)語(yǔ)“初始粒度”是指微晶尺寸而不是聚集體或附聚物的粒度。為了避免混淆，當(dāng)在下文中和在附屬權(quán)利要求書中是指微晶尺寸時(shí)，術(shù)語(yǔ)“微晶尺寸”會(huì)同時(shí)附于術(shù)語(yǔ)“平均初始粒度”之后。二氧化鈦可以為直接由制造方法如氯化物法或硫酸鹽法直接得到的未處理的二氧化鈦?；蛘撸梢栽诶帽景l(fā)明的含油脂的處理油進(jìn)行處理之前或之后利用至少一種包覆材料對(duì)二氧化鈦進(jìn)行處理。合適的包覆材料包括無(wú)機(jī)氧化物如氧化鋁、二氧化硅、氧化鋯；無(wú)機(jī)磷酸鹽；酸溶性二氧化鈦；及其混合物等。例如利用氧化鋁(Al2O3)對(duì)金紅石二氧化鈦(TiO2)進(jìn)行包覆。按相對(duì)于TiO2的Al2O3計(jì)，氧化鋁的量?jī)?yōu)選為0. 01% I. 0重量％。將金屬氧化物沉積到二氧化鈦上的方法對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是熟知的。優(yōu)選地，通過(guò)濕法處理或通過(guò)氣相沉積添加金屬氧化物。合適的有機(jī)包覆材料包括但不限于，硅氧烷、有機(jī)鹵代硅烷、有機(jī)膦化合物、有機(jī)磺酸化合物、多元醇如三羥甲基丙烷和烷醇胺如三乙醇胺。本發(fā)明的處理油包含油脂。油脂是一類自然產(chǎn)生的分子，其包括脂肪、蠟、固醇、月旨溶性維他命(例如維他命A、D、E和K)、甘油單酯、甘油二酯、甘油三酯和磷脂等。甘油酯，也稱作?；视停怯筛视秃椭舅嵝纬傻孽?。甘油具有三個(gè)羥基官能團(tuán)，其能夠利用一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)脂肪酸進(jìn)行酯化以形成甘油單酯、甘油二酯和甘油三酯。植物油和脂肪例如主要含有甘油三酯，即三摩爾脂肪酸酯化一摩爾甘油。如本文中和附屬權(quán)利要求書中所使用的術(shù)語(yǔ)“甘油酯處理油”是指含有一種或多種甘油單酯、甘油二酯、甘油三酯或其組合的處理油。
基于沉積處理油之前微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述甘油酯處理油以微粒無(wú)機(jī)固體的約0. 1% 約25重量％的量存在于微粒無(wú)機(jī)固體的表面上。關(guān)于包含在顏料粒度范圍內(nèi)的二氧化鈦顆粒的微粒無(wú)機(jī)固體，基于沉積甘油酯處理油之前微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述甘油酯處理油典型地以微粒無(wú)機(jī)固體的約0. 1% 約5重量％的量存在于表面上。關(guān)于包含超細(xì)粒度范圍的二氧化鈦顆粒的微粒無(wú)機(jī)固體，基于沉積甘油酯處理油之前微粒超細(xì)無(wú)機(jī)固體的重量，所述甘油酯處理油典型地以微粒無(wú)機(jī)固體的約5% 約25重量％的量存在于表面上。在某種程度上，具體甘油酯處理油的特征取決于存在于各種甘油三酯分子中的實(shí)際的脂肪酸。認(rèn)為直鏈脂肪酸是飽和的，且其在甘油三酯混合物中以高比例存在易于使其成為固體。認(rèn)為含有一個(gè)雙鍵的脂肪酸是單不飽和的，最普通實(shí)例是油酸，其與硬脂酸類似，具有18個(gè)碳原子。認(rèn)為具有兩個(gè)或三個(gè)雙鍵的脂肪酸是多不飽和脂肪酸且其存在典型地會(huì)降低熔點(diǎn)。由此，含有高比例單不飽和或多不飽和脂肪酸的甘油三酯易于是液體。本發(fā)明的處理油能夠還包含磷脂。磷脂是典型含有甘油二酯、磷酸根基團(tuán)和簡(jiǎn)單有機(jī)分子的一類油脂。磷脂具有含有帶負(fù)電的磷酸根或其他基團(tuán)的親水“頭”和通常由長(zhǎng) 脂肪酸烴鏈構(gòu)成的疏水“尾”。其物理結(jié)構(gòu)使得磷脂與親水性和疏水性表面和材料兩者都相容。當(dāng)處理油包含磷脂時(shí)，基于沉積處理油之前微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述磷脂以微粒無(wú)機(jī)固體的約0. 1% 約25重量％的量存在于微粒無(wú)機(jī)固體的表面上。關(guān)于包含在顏料粒度范圍內(nèi)的二氧化鈦顆粒的微粒無(wú)機(jī)固體，基于沉積處理油之前微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述磷脂典型地以微粒無(wú)機(jī)固體的約0. 1% 約5重量％的量存在于表面上。關(guān)于包含超細(xì)粒度范圍的二氧化鈦顆粒的微粒無(wú)機(jī)固體，基于沉積處理油之前微粒超細(xì)無(wú)機(jī)固體的重量，所述磷脂典型地以微粒無(wú)機(jī)固體的約5% 約25重量％的量存在于表面上。植物油提供用于本發(fā)明處理油的優(yōu)異的油脂源。合適的植物油包括食用油、用于生物燃料的油、干性油和含有油脂并得自植物的其他油類。適用于本發(fā)明的主要的可食用植物油的實(shí)例包括但不限于，蓖麻油、椰子油、玉米油、棉籽油、大麻油、芥末油、橄欖油、棕櫚油、花生油、油菜籽油(菜籽油)、米糠油、紅花油、芝麻油、大豆油和向日葵籽油。其他合適的可食用油包括堅(jiān)果油如杏仁油、腰果油、榛子油、澳大利亞堅(jiān)果油、美洲山核桃油、花生油、松樹油等。還能夠使用得自瓜和葫蘆籽的油。關(guān)于甘油酯處理油和包含磷脂的處理油，沉積在微粒無(wú)機(jī)固體表面上的植物油的量?jī)?yōu)選為如上所述。油和脂肪通常根據(jù)其熔點(diǎn)進(jìn)行區(qū)分；油在室溫下是液體，脂肪是固體。然而，如本文中和附屬權(quán)利要求書中所使用的術(shù)語(yǔ)“植物油”是指得自植物的任何含有油脂的油或脂肪，與材料在室溫下是固體或液體無(wú)關(guān)。如果期望，通過(guò)加熱或通過(guò)例如溶于適當(dāng)溶劑中，固體脂肪易于轉(zhuǎn)化成液體形式，因此油與脂肪之間的區(qū)別不是必需的。 用于添加含有油脂的處理油的方法與添加其他表面處理劑的方法類似，所述方法富有彈性并易于并入制造方法如二氧化鈦制造方法中。由此，在制造微粒無(wú)機(jī)固體期間存在許多可添加含有油脂的處理油的位置且本文中所述的添加點(diǎn)并不意味著是詳盡的。其間添加含有油脂的處理油的最佳點(diǎn)將部分地取決于將其并入的方法。在二氧化鈦微粒的情況中，并在最簡(jiǎn)單方法中，可通過(guò)向其中已經(jīng)存在二氧化鈦的系統(tǒng)中噴霧或傾倒來(lái)添加所述含有油脂的處理油。為了提高含有油脂的處理油的分布的均勻性，優(yōu)選使用混合裝置以混合或攪拌含有油脂的處理油和二氧化鈦。可使用諸如安裝有用于向粉末中施加液體的增強(qiáng)棒的V形殼共混器或現(xiàn)在已知的或本領(lǐng)域技術(shù)人員將來(lái)會(huì)已知的其他合適混合裝置。一種優(yōu)選混合裝置是微粉化器。可將含有油脂的處理油和待研磨的二氧化鈦粉末計(jì)量加入微粉化器或射流粉碎機(jī)中?？稍趶氖覝氐礁哌_(dá)250°C以上的溫度下使用空氣或蒸汽微粉化技術(shù)。在常規(guī)制造方法中，作為進(jìn)一步的實(shí)例，可將含有油脂的處理油添加至噴霧干燥器進(jìn)料或再漿化的濾餅中、添加至高強(qiáng)度研磨裝置中、在微粉化之前或同時(shí)添加至微粉化器進(jìn)料中或添加至干燥的微粉化產(chǎn)物中。如果利用砂磨機(jī)以校正粒度，則能夠向例如砂磨機(jī)出料中添加含有油脂的油。在干燥時(shí)，含有油脂的油在顆粒表面上形成涂層。在某些實(shí)施方案中，期望在所有過(guò)濾和洗滌階段之后，但在所有干燥階段之前，添加含有油脂的處理油。在這種情況中，在攪拌的同時(shí)向流化的、洗滌的濾餅中添加含有油脂的處理油，以確保含有油脂的處理油在二氧化鈦顆粒中的均勻混合。如果向干燥的二氧化鈦如噴霧干燥器產(chǎn)物或微粉化器進(jìn)料或產(chǎn)物中添加含有油 脂的處理油，則需要特別小心以確保含有油脂的處理油與二氧化鈦粉末的均勻混合。例如通過(guò)使用安裝有增強(qiáng)棒的V形殼共混器或通過(guò)使用其他合適混合裝置來(lái)完成。如果將含有油脂的處理油與噴霧干燥器產(chǎn)物或微粉化器進(jìn)料合并，則使用蒸汽或空氣對(duì)經(jīng)處理的二氧化鈦進(jìn)行流體能研磨以制造經(jīng)處理的、精制的二氧化鈦?；蛘撸芍苯酉蛭⒎刍木频亩趸佒刑砑雍杏椭奶幚碛?。在某些情況中，期望分階段例如向兩個(gè)或三個(gè)工藝點(diǎn)中添加含有油脂的處理油。關(guān)于包覆的微粒固體組合物，含有油脂的處理油的組成和量為如上所述。一旦形成油脂包覆的顏料，則可將其與聚合物合并。本發(fā)明表面處理的性質(zhì)使得經(jīng)處理的顏料易于并入聚合物基體中。短語(yǔ)“聚合物基體”是指包含聚合物和油脂包覆的顏料的物質(zhì)。可用于本發(fā)明中的聚合物包括未取代的乙烯單體的聚合物，包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和乙烯與含有4 12個(gè)碳原子的a-烯烴或乙酸乙烯的共聚物；乙烯基均聚物、丙烯酸類均聚物和共聚物、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和聚醚。其他合適的聚合物類型包括但不限于，聚氯乙烯、聚氨酯、聚砜、聚酰亞胺、聚酯和氯化的聚酯、聚氧乙烯、酚醛塑料、醇酸樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂、苯氧基樹脂和乙縮醛樹脂。油脂包覆的顏料可以與聚合物合并并具有高達(dá)約87重量％的載量，所述量基于聚合物基體的重量計(jì)。根據(jù)應(yīng)用，油脂包覆的二氧化鈦和聚合物的組合物能夠含有其他添加齊IJ、填料和顏料。硫化鋅、硫酸鋇、碳酸鈣、硬脂酸鋅及其組合是用于所述組合物中的優(yōu)選顏料。所使用的油脂包覆的二氧化鈦的量可隨最終應(yīng)用而變化。一種便捷的技術(shù)是首先制備油脂包覆的二氧化鈦與有機(jī)聚合物的濃縮物并然后將所述濃縮物與更多的有機(jī)聚合物混合以實(shí)現(xiàn)期望的重量比。所述聚合物濃縮物典型地具有基于聚合物基體的重量計(jì)約50% 約87重量％的油脂包覆的顏料的載量并通?；诰酆衔锘w的重量計(jì)高達(dá)75% 約87重量％。將這種載量用作母料?！澳噶稀笔侵腹不煸谝黄鸩⑷缓笈c一種或多種其他成分共混的兩種以上物質(zhì)的混合物，所述成分可以與所述首先的兩種物質(zhì)中的任意一種物質(zhì)相同或不同。利用油脂包覆的顏料生產(chǎn)母料的方法對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。例如能夠?qū)⒂椭驳亩趸侇伭吓c有機(jī)聚合物干燥共混并然后在熔融物中混合。例如通過(guò)使用Banbury混合器或雙螺桿擠出機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)該操作。驚奇且出乎意料地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明經(jīng)處理的顏料的堆密度增大且在塑料中的分散性能提高。還發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明經(jīng)處理的顏料向其所并入的聚合物提供了更大的抗裂孔性。為了進(jìn)一步顯示本發(fā)明，給出了如下實(shí)例。然而應(yīng)理解，所述實(shí)例僅用于示例性目的且不應(yīng)解釋為用于限制本發(fā)明。實(shí)施例I在攪拌下在60°C下對(duì)IOkg中性底物氧化劑排料漿體(42. 5%的固體)進(jìn)行加熱，同時(shí)添加54. 7gm的鋁酸鈉溶液(23. 3%的Al2O3)。利用50%的NaOH將制得的0. 3%的氧化鋁底物的PH升至8. 4并將混合物繼續(xù)混合另外15分鐘，同時(shí)將溫度保持在60°C下。然后，對(duì)漿體進(jìn)行過(guò)濾并利用4250gm的熱水進(jìn)行洗滌。將得到的濾餅再次漿化并用于表面處理。
固體漿體；添加0. 7% (8. 4gm)的MAZ0LA 玉米油，并在室溫下將混合物攪拌5分鐘。所述玉米油采購(gòu)自零售食品供應(yīng)商。然后將衆(zhòng)體在60°C下干燥過(guò)夜,通過(guò)#8目篩網(wǎng)進(jìn)行過(guò)篩,然后微粉化。實(shí)施例2按實(shí)施例I制備了實(shí)施例2，但利用8. 4gm的LouAna 菜籽油對(duì)濾餅進(jìn)行處理。所述菜籽油采購(gòu)自零售食品供應(yīng)商。實(shí)施例3按實(shí)施例I制備了實(shí)施例3，但利用8. 4gm的GIANT 橄欖油對(duì)濾餅進(jìn)行處理。所述橄欖油采購(gòu)自零售食品供應(yīng)商。實(shí)施例4按實(shí)施例I制備了實(shí)施例4，但利用8. 4gm的WESSON 大豆油對(duì)濾餅進(jìn)行處理。所述大豆油采購(gòu)自零售食品供應(yīng)商。實(shí)施例5按實(shí)施例I制備了實(shí)施例5，但利用8. 4gm的HOLLYWOOD 紅花油對(duì)濾餅進(jìn)行處理。所述紅花油采購(gòu)自零售食品供應(yīng)商。比較例按實(shí)施例I制備了比較例，但利用基于干燥顏料的重量計(jì)0. 60重量％的三乙醇胺對(duì)濾餅進(jìn)行處理。裂孔評(píng)價(jià)含有顏料的聚合物的高溫穩(wěn)定性是商業(yè)聚合物膜、尤其是聚乙烯膜應(yīng)用的重要性質(zhì)。空隙或“裂孔”伴隨著膜的失效且可在塑料膜中展示為空隙或孔。認(rèn)為裂孔是在特定重量百分比顏料載量和加工溫度下?lián)]發(fā)性的度量。下表I顯示了通過(guò)Mitsubishi CA-200MoistureMeter 在300°C下確定的水份％。在試驗(yàn)之前在50%濕度下在23°C下將所有顏料試樣調(diào)理24小時(shí)。所述試樣載量為0. 25 0. 3gm。將氮?dú)庥糜诖祾?。將利用上述含甘油三酯的植物油包覆的顏料的水份含量示于表I中。認(rèn)為水份含量低于0. 35%是可接受的，低于0. 28%是優(yōu)異的。使用Haake Record 9000計(jì)算機(jī)控制的扭矩流變儀對(duì)制備的50%的TiO2的濃縮物試樣進(jìn)行裂孔試驗(yàn)。由此，將125g TiO2和125g由Dow化學(xué)公司制造的低密度聚乙烯LDPE 722 進(jìn)行干燥共混并添加至具有在50rpm下運(yùn)行的轉(zhuǎn)子的75°C的預(yù)加熱室中。在添加Ti02/LDPE混合物之后的一分鐘，將所述室的溫度升至105°C。因混合過(guò)程而產(chǎn)生的摩擦熱使得加快了將TiO2并入LDPE中的速率，直至實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)混合物。將所述濃縮物從混合室中移出并放入Cumberland碾碎機(jī)中以得到精細(xì)成粒的50%的濃縮物試樣。在23°C和50%相對(duì)濕度下將成粒的濃縮物調(diào)理48小時(shí)。然后，將這些濃縮物放入Dow Chemical 722 LDPE中以在最終膜中實(shí)現(xiàn)20%的TiO2載量。在安裝有鑄造膜沖模的I英尺擠出機(jī)上運(yùn)行裂孔評(píng)價(jià)。使用625 °F模具、515 T夾環(huán)、415 0F區(qū)域3、350 0F區(qū)域2和300 0F區(qū)域I的溫度輪廓。將螺桿速度設(shè)定在約90rpm下。使用與擠出機(jī)連接設(shè)置的25. 4cm的研磨的鉻冷卻輥來(lái)保持75 ii m的膜厚度，并對(duì)所述膜進(jìn)行冷卻和傳輸。所述冷卻輥距離模唇的距離為約22mm且溫度為約27°C。在將Ti02/LDPE混合物放入料斗中之后，對(duì)材料進(jìn)行清洗直至首先在膜中注意到白色調(diào)。為了確保TiO2在膜中的濃度已經(jīng)穩(wěn)定，在兩分鐘的時(shí)間間隔之后，記錄觀察到裂孔并得到試樣膜。然后利用LDPE對(duì)擠出機(jī)進(jìn)行清洗，直至膜變透明。通過(guò)對(duì)將膜試樣放置在黑色表面上而產(chǎn)生的孔的相對(duì)尺寸和數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，確定了裂孔性能。將關(guān)于利用上述植物油包覆的顏料的裂孔評(píng)價(jià)結(jié)果示于表I中。使用I. 0 3. 0等級(jí)體系。在無(wú)裂孔時(shí)給予等級(jí)1，對(duì)顯示開始出現(xiàn)裂孔的膜給予等級(jí)2，并將具有極端裂孔的膜給予等級(jí)3。使用0. I的增量以提供試樣之間相對(duì)性能的顯示。表I裂孔試驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種包覆的微粒固體組合物，其包含微粒無(wú)機(jī)固體，所述微粒無(wú)機(jī)固體具有沉積在其表面上的包含油脂的處理油。
2.權(quán)利要求I的包覆的微粒固體組合物，其中所述微粒無(wú)機(jī)固體包含選自ニ氧化鈦、硫化鋅、氧化鋅、氧化鐵、氧化鉛、氧化招、ニ氧化娃、氧化錯(cuò)和氧化鉻、高嶺土、滑石、云母、碳酸鈣及其混合物中的底物微粒。
3.權(quán)利要求2的包覆的微粒固體組合物，其中基于沉積包含油脂的處理油之前所述微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述包含油脂的處理油以所述微粒無(wú)機(jī)固體的約O. 1% 約25重量％的量存在。
4.權(quán)利要求2的包覆的微粒固體組合物，其中所述處理油包含植物油，所述植物油包含油脂，且基于沉積包含油脂的處理油之前所述微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述植物油以所述微粒無(wú)機(jī)固體的約O. 1% 約25重量％的量存在。
5.權(quán)利要求2的包覆的微粒固體組合物，其中所述處理油包含甘油三酷，且基于沉積包含油脂的處理油之前所述微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述甘油三酯以所述微粒無(wú)機(jī)固體的約O.1% 約25重量％的量存在。
6.權(quán)利要求5的包覆的微粒固體組合物，其中所述處理油基本上由甘油ニ酯和甘油三酷的混合物構(gòu)成。
7.權(quán)利要求2的包覆的微粒固體組合物，其中所述處理油還包含磷脂，且基于沉積包含油脂的處理油之前所述微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述磷脂以所述微粒無(wú)機(jī)固體的約O.1% 約25重量％的量存在。
8.權(quán)利要求2的包覆的微粒固體組合物，其中所述底物包含微粒ニ氧化鈦。
9.權(quán)利要求8的包覆的微粒固體組合物，其中所述微粒ニ氧化鈦具有約O.15微米 約O.35微米的平均初始粒度。
10.權(quán)利要求8的包覆的微粒固體組合物，其中所述底物具有約O.001微米 約O. 15微米的平均初始粒度(微晶尺寸)。
11.權(quán)利要求8的包覆的微粒固體組合物，其中所述微粒ニ氧化鈦在利用所述處理油進(jìn)行包覆之前包含至少ー種包覆材料。
12.權(quán)利要求11的包覆的微粒固體組合物，其中所述包覆材料選自氧化鋁、ニ氧化硅、氧化鋯、無(wú)機(jī)磷酸鹽、酸溶性ニ氧化鈦及其混合物。
13.權(quán)利要求11的包覆的微粒固體組合物，其中所述包覆材料選自硅氧烷、有機(jī)鹵代硅烷、有機(jī)膦化合物、有機(jī)磺酸化合物、多元醇、烷醇胺及其混合物。
14.權(quán)利要求11的包覆的微粒固體組合物，其中所述包覆材料包含氧化鋁，基于沉積包含油脂的處理油之前所述微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述氧化鋁以所述微粒無(wú)機(jī)固體的約O.01% 約I. O重量％的量存在。
15.權(quán)利要求8的包覆的微粒固體組合物，其中所述底物具有約O.15微米 約O. 35微米的平均初始粒度，且其中基于沉積包含油脂的處理油之前所述微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述處理油以所述微粒無(wú)機(jī)固體的約O. 1% 約5重量％的量存在。
16.權(quán)利要求8的包覆的微粒固體組合物，其中所述底物具有約O.001微米 約O. 15微米的平均初始粒度(微晶尺寸)，且其中基于沉積包含油脂的處理油之前所述微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述處理油以所述微粒無(wú)機(jī)固體的約5% 約25重量％的量存在。
17.權(quán)利要求8的包覆的微粒固體組合物，其中所述底物具有約O.15微米 約O. 35微 米的平均初始粒度，且其中所述處理油包含含有油脂的植物油，基于沉積包含油脂的處理油之前所述微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述植物油以所述微粒無(wú)機(jī)固體的約O. 5% 約2. 5重量％的量存在。
18.權(quán)利要求8的包覆的微粒固體組合物，其中所述底物包含粘結(jié)在一起以形成初始聚集體的銳鈦礦ニ氧化鈦微晶，所述初始聚集體具有約O. 05微米 約O. I微米的平均直徑，且其中所述處理油包含含有油脂的植物油，基于沉積包含油脂的處理油之前所述微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述植物油以所述微粒無(wú)機(jī)固體的約5% 約25重量％的量存在。
19.權(quán)利要求8的包覆的微粒固體組合物，其中所述底物具有約O.15微米 約O. 35微米的平均初始粒度，且其中所述處理油還包含甘油三酷，基于沉積包含油脂的處理油之前所述微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述甘油三酯以所述微粒無(wú)機(jī)固體的約O. 1% 約5重量％的量存在。
20.權(quán)利要求8的包覆的微粒固體組合物，其中所述底物具有約O.001微米 約O. 15微米的平均初始粒度(微晶尺寸)，且其中所述處理油還包含甘油三酷，基于沉積包含油脂的處理油之前所述微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述甘油三酯以所述微粒無(wú)機(jī)固體的約5% 約25重量％的量存在。
21.權(quán)利要求8的包覆的微粒固體組合物，其中所述底物具有約O.15微米 約O. 35微米的平均初始粒度，且其中所述處理油還包含磷脂，基于沉積包含油脂的處理油之前所述微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述磷脂以所述微粒無(wú)機(jī)固體的約O. 1% 約5重量％的量存在。
22.權(quán)利要求8的包覆的微粒固體組合物，其中所述底物具有約O.001微米 約O. 15微米的平均初始粒度(微晶尺寸)，且其中所述處理油還包含磷脂，基于沉積包含油脂的處理油之前所述微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述磷脂以所述微粒無(wú)機(jī)固體的約5% 約25重量％的量存在。
23.一種對(duì)微粒無(wú)機(jī)固體進(jìn)行表面處理以制造油脂包覆的微粒固體的方法，所述方法包括如下步驟 提供微粒無(wú)機(jī)固體；和 將所述物理無(wú)機(jī)固體與包含油脂的處理油混合以形成油脂包覆的微粒固體。
24.權(quán)利要求23的方法，其中所述微粒無(wú)機(jī)固體具有包含ニ氧化鈦的底物，所述方法形成油脂包覆的微粒顏料。
25.權(quán)利要求24的方法，還包括對(duì)所述油脂包覆的微粒顏料進(jìn)行干燥的步驟，其中提供所述微粒無(wú)機(jī)固體的步驟包括過(guò)濾和洗滌步驟，且其中在所述過(guò)濾和洗滌步驟之后，但在所述干燥步驟之前，實(shí)施將所述微粒無(wú)機(jī)固體與所述包含油脂的處理油進(jìn)行混合的步驟。
26.權(quán)利要求24的方法，還包括將所述油脂包覆的微粒顏料進(jìn)行微粉化的步驟，其中在所述微粉化步驟之前或期間將所述包含油脂的處理油與所述微粒無(wú)機(jī)固體進(jìn)行混合。
27.權(quán)利要求24的方法，還包括將所述微粒無(wú)機(jī)固體進(jìn)行微粉化的步驟，其中在所述微粉化步驟之后將所述包含油脂的處理油與所述微粒無(wú)機(jī)固體進(jìn)行混合。
28.權(quán)利要求23的方法，其中所述處理油包含植物油。
29.權(quán)利要求23的方法，其中所述處理油包含甘油三酷。
30.權(quán)利要求23的方法，其中所述處理油包含磷脂。
31.權(quán)利要求23的方法，其中所述微粒無(wú)機(jī)固體包含ニ氧化鈦顏料，其中將所述處理油與所述微粒ニ氧化鈦顔料合并，基于沉積包含油脂的處理油之前所述微粒ニ氧化鈦顔料的重量,所述處理油的量為所述微粒ニ氧化鈦顏料的約O. 1% 約5重量％。
32.權(quán)利要求23的方法，其中所述微粒無(wú)機(jī)固體包含ニ氧化鈦，其中將所述處理油與所述微粒ニ氧化鈦合并，基于沉積包含油脂的處理油之前所述微粒無(wú)機(jī)固體的重量，所述處理油的量為所述微粒ニ氧化鈦的約5% 約25重量％。
33.一種將微粒ニ氧化鈦裝載入聚合物濃縮物中的方法，所述方法包括如下步驟 (a)將包含油脂的處理油與微粒ニ氧化鈦混合以形成油脂包覆的微粒ニ氧化鈦；和 (b)將所述油脂包覆的微粒ニ氧化鈦與聚合物樹脂混合以形成包含油脂包覆的微粒ニ氧化鈦的聚合物濃縮物，所述油脂包覆的微粒ニ氧化鈦以所述聚合物濃縮物的約50% 約85重量％的量存在。
34.權(quán)利要求33的方法，其中所述處理油包含植物油。
35.權(quán)利要求33的方法，其中所述處理油包含甘油三酷。
36.權(quán)利要求33的方法，其中所述處理油包含磷脂。
37.權(quán)利要求33的方法，其中所述聚合物樹脂選自聚烯烴、聚酯、聚氯こ烯和聚苯こ烯。
38.權(quán)利要求33的方法，其中所述聚烯烴選自聚こ烯、聚丙烯和聚丁烯。
39.權(quán)利要求33的方法，其中所述聚烯烴是聚こ烯。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包覆的微粒固體組合物，其包含微粒無(wú)機(jī)固體，所述微粒無(wú)機(jī)固體具有沉積在其表面上的包含油脂的處理油。所述微粒無(wú)機(jī)固體包括二氧化鈦、硫化鋅、氧化鋅、氧化鐵、氧化鉛、氧化鋁、二氧化硅、氧化鋯和/或氧化鉻的底物顆粒。所述處理油任選地為植物油。所述含油脂的處理油任選地含有甘油酯如甘油三酯和甘油二酯，并能夠含有磷脂。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述包覆的微粒固體組合物包括微粒二氧化鈦，其中所述處理油提供提高的堆密度、增強(qiáng)的在塑料中的分散性能和改進(jìn)的抗裂孔性。
文檔編號(hào)C09C3/08GK102695761SQ201080056925
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2010年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者M·埃爾-舒巴里 申請(qǐng)人:美禮聯(lián)無(wú)機(jī)化工公司