固型顏料組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及固型顏料組合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水性鋁顏料是高端水性涂料與水墨的重要組成部分，常用于汽車涂裝、電子消費(fèi) 品涂裝、兒童玩具涂裝、煙酒包裝等。目前國際知名的水性鋁顏料品牌主要有德國愛卡 ^〇1^1'1:)的]^(11'〇1&11，]^(11'〇111叉，]^(11'〇叉&1，]^(11'〇111；[(3，美國星韋白耳關(guān)（3;[]^61'1;[116)的 Silbercote AQ，Aquapaste，日本東洋錯(cuò)業(yè)的EMR系列等。
[0003] 水性鋁顏料主要特點(diǎn)是劑型皆為漿狀，載體是溶劑。這些溶劑是作為鋁顏料的載 體，以保持鋁顏料的穩(wěn)定性，防止顏料團(tuán)聚結(jié)塊，同時(shí)又作為與水兼容的介質(zhì)。但是這些載 體溶劑如異丙醇（IPA)，乙二醇正丁基醚(EB)，丙二醇正甲基醚(PM)增加了涂料與水墨的 V0C(可揮發(fā)有機(jī)質(zhì))值，降低了產(chǎn)品的環(huán)保評(píng)級(jí)。
[0004] 漿狀的鋁顏料的取出和稱重皆不方便，同時(shí)，目前的漿狀鋁顏料在加入涂料前皆 需預(yù)分散步驟，即浸泡稀釋于水溶性溶劑里幾小時(shí)后才加入主體樹脂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，有必要提供一種較為環(huán)保，速溶的固型顏料組合物及其制備方法。
[0006] -種高水分散性固型顏料組合物，按照重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：
[0007] 鋁顏料 55份~90份；
[0008] 分散劑 5份~40份;及
[0009] 分裂劑 1份~10份；
[0010]其中，所述分裂劑選自羧甲基纖維素、淀粉乙醇酸鹽、交聯(lián)羧甲基鹽、聚乙烯吡咯 烷酮、交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮及褐藻酸鹽中的至少一種。
[0011] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述鋁顏料的主體是微米級(jí)的鋁質(zhì)片狀或球形顆粒。
[0012] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述分散劑為磷酸酯、膦酸及膦酸鹽中的至少一種與醇乙 氧基化物的混合物。
[0013] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述醇乙氧基化物選自正構(gòu)或異構(gòu)烷基醇乙氧基化物至少 一種;所述磷酸酯選自C1~C18的烷基的伯磷酸酯、C1~C18的烷基的仲磷酸酯、C1~C18的 烷基的叔磷酸酯、C1~C18的烷基的乙氧化物的伯磷酸酯、C1~C18的烷基的乙氧化物的仲 磷酸酯和C1~C18的烷基的乙氧化物的叔磷酸酯中的至少一種;所述膦酸選自C1~C18的單 烷基膦酸、C1~C18的雙烷基膦酸及C1~C18的三烷基膦酸中的至少一種;所述膦酸鹽選自 C1~C18的單烷基膦酸鹽及C1~C18的雙烷基膦酸鹽中的至少一種。
[0014] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述分散劑為含羧基的水性高分子及含磺酸基的水性高分 子中的至少一種與具有乳化功能的非離子水性高分子化合物的混合物。
[0015] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述含羧基的水性高分子為甲基丙烯酸、丙烯酸、馬來酸、 馬來酸酐、2,2_二羥甲基丙酸及2,2_二羥甲基丁酸中的至少一種為單體形成的聚合物或共 聚合物;所述含磺酸基的水性高分子選自苯乙烯磺酸、苯乙烯磺酸鹽、2-丙烯酰胺-2-甲基 丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鹽、甲基丙烯磺酸、甲基丙烯磺酸鹽、甲基丙烯酸2-乙磺 酸酯、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯鹽、3-烯丙氧基-2羥基-1-丙基磺酸及3-烯丙氧基-2羥基-1-丙磺酸鹽中的至少一種形成的聚合物或共聚物;所述具有乳化功能的非離子水性高分子化 合物選自聚氧乙烯醚，聚氧乙烯脂，聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、聚（乙二醇）甲基丙烯 酸酯及聚（乙二醇)丙烯酸酯中的至少一種。
[0016] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述固型顏料組合物為具有多孔結(jié)構(gòu)的顆粒。
[0017] 上述任一項(xiàng)所述的固型顏料組合物的制備方法，包括如下步驟：
[0018] 將所述水溶性鋁顏料、分散劑、分裂劑與0份~50份的溶劑攪拌混合得到混合物， 所述溶劑與分散劑不兼容；
[0019 ]將所述混合物擠出造粒得到粒料;及
[0020] 除去所述粒料中的所述溶劑得到所述固型顏料組合物。
[0021] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述溶劑選自石蠟油及改性植物油中的至少一種。
[0022] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，除去所述粒料中的所述溶劑的具體操作為:將所述粒料在 50°C~120°C下真空干燥以除去所述溶劑。
[0023] 上述固型顏料組合物，加入了 1份~10份的分裂劑，分裂劑選自羧甲基纖維素、淀 粉乙醇酸鹽、交聯(lián)羧甲基鹽，聚乙烯吡咯烷酮、交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮及褐藻酸鹽中的至少一 種，分裂劑為天然的或合成高分子，在水的侵蝕下，可以瞬間產(chǎn)生極高的滲透壓，繼而快速 的吸水膨脹，將固體顆粒爆裂成幾十個(gè)甚至是幾千個(gè)更小的顆粒，提高了顏料的表面積，從 而分裂劑與分散劑配合，可以提高顏料的分散速度，達(dá)到速溶的目的；分裂劑為天然的或合 成高分子，不易揮發(fā)，較為環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面主要結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)高水分散性固型顏料組合物及其制備方法作進(jìn)一步 詳細(xì)的說明。
[0025] -實(shí)施方式的高水分散性固型顏料組合物，按照重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：
[0026] 鋁顏料 55份~90份；
[0027] 分散劑 5份~40份；
[0028] 分裂劑 1份~10份；
[0029] 其中，分裂劑選自羧甲基纖維素 （carboxymethyl cellulose)、淀粉乙醇酸鹽 (starch glycolate)、交聯(lián)羧甲基鹽(croscarmellose)，聚乙稀吡略燒酮(PVP)、交聯(lián)聚乙 稀P比略燒酮（crospovidone)及褐藻酸鹽(alginic acid sodium salt)中的至少一種。 [0030]優(yōu)選的，鋁顏料的主體為鋁。具體的，鋁顏料的主體為微米級(jí)的片狀顆?；蚯蛐晤w 粒。球形顆粒徑為2微米~300微米。片狀顆粒的厚度為20納米~10微米。優(yōu)選的，鋁顏料的 主體表面包覆有功能層，以增加鋁顏料在水性涂料或水性油墨內(nèi)的穩(wěn)定性。當(dāng)然，鋁顏料的 表面還可以吸附有油酸或硬脂酸。
[0031 ]分散劑為非揮發(fā)性分散劑，這樣可以做到零V0C。分散劑的選擇需同時(shí)滿足以下八 個(gè)條件：（1)無揮發(fā)性；（2)對(duì)鋁顏料的表面(如氧化硅、氧化鋁)有強(qiáng)烈的吸附性；（3)有很好 的水溶性與醇或醇醚溶性；（4)在鋁顏料催化情況下，能保持降解穩(wěn)定性；（5)在典型的堿性 環(huán)境里（g卩pH 7-10)保持水解穩(wěn)定性；（6)不影響涂料的干燥后的抗水性、抗醇性以及其它 的抗化學(xué)性；（7)不影響涂料對(duì)基材的附著力；（8)在紫外照射下，有抗黃變的能力。
[0032]在一個(gè)實(shí)施方式中，分散劑為醇乙氧基化物與磷酸酯、膦酸及膦酸鹽中的至少一 種的混合物。
[0033]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述醇乙氧基化物選自正構(gòu)或異構(gòu)烷基醇乙氧基化物至少 一種，進(jìn)一步優(yōu)選的，醇乙氧基化物選自聚乙氧基化異構(gòu)十三醇及聚乙氧基化十二醇的至 少一種。
[0034]正構(gòu)烷基醇乙氧基化物的結(jié)構(gòu)通式如式I:
[0035]
[0036] 異構(gòu)烷基醇乙氧基化物的結(jié)構(gòu)通式如式II:
[0037]
[0038]磷酸酯選自正構(gòu)或異構(gòu)烷基及其乙氧化物伯磷酸酯、仲磷酸酯和叔磷酸酯中的至 少一種。優(yōu)選的，磷酸酯選自C1~C18的烷基的伯磷酸酯、C1~C18的烷基的仲磷酸酯、C1~ C18的烷基的叔磷酸酯、C1~C18的烷基的乙氧化物的伯磷酸酯、C1~C18的烷基的乙氧化物 的仲磷酸酯和C1~C18的烷基的乙氧化物的叔磷酸酯中的至少一種。膦酸選自正構(gòu)或異構(gòu) Cl -C18烷基的單烷基膦酸、雙烷基膦酸及三烷基膦酸酯中的至少一種。
[0039] 膦酸及磷酸酯的結(jié)構(gòu)通式如式IV:
[0040]
式IV中辦、1?2及1?3為烷基、烷氧基及羥基中的至少一種，且不同時(shí) 為羥基。
[0041] 膦酸鹽選自正構(gòu)或異構(gòu)C1-C18烷基的單烷基膦酸鹽、雙烷基膦酸鹽中的至少一 種。膦酸鹽的結(jié)構(gòu)通式如式V:
[0042] f式乂中!^、!^為烷基、烷氧基及羥基中的至少一種，且不同時(shí) j 為羥基。
[0043] 磷酸與膦酸基團(tuán)對(duì)鋁顏料有極強(qiáng)的吸附性。磷酸與膦酸、膦酸鹽兼具良好的化學(xué) 穩(wěn)定性。與醇乙氧基化物搭配可以發(fā)揮出更好的水分散性與醇醚分散性。此組合的比例與 總量可根據(jù)涂料體系的親油親水性進(jìn)行調(diào)整。比如說可以用HSP(漢森溶解系數(shù))或HLB(親 水親油平衡系數(shù))計(jì)算法來對(duì)應(yīng)。在一個(gè)典型的低VOC涂料體系里，分散劑組合的綜合HLB值 以5-10為佳。分散劑與鋁顏料的比例以1:10~3:10為佳。
[0044] 在其他實(shí)施方式中，分散劑為含羧基的水性高分子及含磺酸基的水性高分子中的 至少一種與具有乳化功能的非離子水性高分子化合物的混合物。進(jìn)一步優(yōu)選的，含羧基的 水性高分子為甲基丙烯酸、丙烯酸、馬來酸、馬來酸酐、2,2_二羥甲基丙酸及2,2_二羥甲基 丁酸中的至少一種為單體形成的聚合物或共聚合物;含磺酸基的水性高分子選自苯乙烯磺 酸、苯乙烯磺酸鹽、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸鹽、甲基丙烯磺 酸、甲基丙烯磺酸鹽、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯鹽、3-烯丙氧基-2羥 基-1-丙基磺酸及3-烯丙氧基-2羥基-1-丙磺酸鹽中的至少一種形成的聚合物或共聚物。所 述具有乳化功能的非離子水性高分子化合物選自聚氧乙烯醚，聚氧乙烯脂，聚氧乙烯-聚氧 丙烯嵌段共聚物、聚（乙二醇）甲基丙烯酸酯及聚（乙二醇)丙烯酸酯中的至少一種。此分散