颜料制剂

颜料制剂

本发明涉及一种无尘的均匀颜料制剂，其特征在于，它包含至少40 ％重量的一种或多种特效颜料。

在工业方法中，颜料通常不以干粉的形式使用，因为这种粉末会产 生粉尘，从而增加了对工作场所安全的要求。此外，在将粉末加入塑 料、底漆体系等时，通常发现颜料粉末发生聚集。在许多情况下，颜 料如果不是不可能，也是难以均匀分布在相应基质中。

因此，使用无尘颜料制剂来替代颜料粉末。这些无尘颜料制剂有：

-包覆有聚合物的自由流动粉末、珠光颜料，如DE-C-2603211所 述，

-含水量低的着自由流动粉末，如DE-A-4139993所述，或

-含水量较高的着粉末，后者通常由于其流体稠度而称作膏体。

工业上可用膏体替代无水或潮湿粉末，只要它们能够满足以下一般 条件：

-可流动的稠度

-最小的膨胀性

-最大的颜料含量。

应该选择制剂/膏体的组分，以使制剂适合各自涂料体系的其它组 分，而且一旦加入，本身要能够均匀分布。

除了要与涂料体系的其它组分具有良好的相容性，颜料制剂还要求 具有高稳定性；也就是说，它们必须不倾向于相分离。这种要求在基 于片状颜料的颜料制剂的情况下特别重要，因为这种颜料由于其结构 原因而往往在相分离时形成结块，因此难以再搅拌。例如，通过形成 珠光颜料粉末的含水膏体而得到的含水颜料制剂经常稳定性不好。

在环境的观点看来，长期用于化妆品等的含水颜料制剂在其它应用 中也越来越重要，如可用于制造水成涂料。

具有珠光颜料和金属颜料的制剂目前已开发用于涂料体系，尤其是 含水体系，其中颜料含量大于30％重量，但它通常不能充分满足所述 各种要求，尤其是目前为止它们往往出现剪切增稠。

因此，本发明的目的是提供颜料制剂，尤其是膏体形式的颜料制剂， 其中包含至少40％重量的特效颜料，它在用于含水涂料体系时具有非 常好的效果，具有高稳定性，同时其特征在于与涂料体系中其它组分 的高度相容性。此外，本发明的颜料制剂还应适用于制造，例如颗粒 态的无水制剂。

已经发现，该目地可通过提供本发明颜料制剂而实现。因此，本发 明提供了一种无尘的均匀颜料制剂，其中包含：

-40-60％重量的一种或多种特效颜料，

-0.1-5％重量的表面活性物质，

-0.5-40％重量的有机聚合物，

-1-40％重量的有机溶剂或溶剂混合物，

-0-50％重量的水和，如果需要，

-0-10％重量的pH值调节剂。

由于其含水量，本发明颜料制剂是一种非常适用于制造无水制剂， 如颗粒、小片、团块的可流动膏体。本发明还提供了由本发明颜料制 剂制成的无水制剂。

所用的珠光颜料是基于片状、透明或半透明基底的颜料，所述基底 包括，例如片状硅酸盐，如云母、合成云母、滑石、绢云母、高岭土， 或包括玻璃或其它硅酸盐材料，该颜料涂覆有一层或连续多层的有 或无金属氧化物，如TiO₂、Fe₂O₃、Fe₃O₄、SnO₂、Cr₂O₃、ZnO、CuO、NiO和其它金属氧化物，这些金属氧化物可单独或结合使用。这些颜料， 例如得自以下德国专利和专利申请：1467468、1959998、2009566、 2214454、2215191、2244298、2313331、2522572、3137808、3137809、 3151343、3151354、3151355、3211602、3235017和P3842330，也可 例如以商标Iriodin购自Merck KGaA，Darmstadt，BRD。特别优选的 颜料制剂包括TiO₂/云母、Fe₂O₃/云母、和/或TiO₂/Fe₂O₃云母颜料。

合适的金属颜料是熟练技术人员已知的所有片状基底，其例子为铝 片或金属氧化物-包覆铝片，例如由Eckart-Werke，Furth市售。

本发明的颜料制剂可包含一种或多种特效颜料。在许多情况下，可 使用至少两种不同的珠光颜料以达到特殊的颜效果和珠光效果。该 颜料制剂也可以是珠光颜料与金属颜料的混合物。在那种情况下，两 种颜料的比率优选为10∶1，尤其是1∶1。优选的颜料制剂包含一种或 多种珠光颜料。

本发明的颜料制剂优选包含40-60％重量，尤其是45-60％重量的 特效颜料。颜料制剂特别优选包含50％重量以上的特效颜料。

合适的表面活性物质尤其是包含憎水分子侧链的那些物质，如烷基 硅烷(还可包含其它的官能团)、不饱和或饱和脂肪酸、或含氟表面活 性剂。特别优选使用具有式：(C_nH_2n+1)Si(OC_mH_2m+1)₃的硅烷化合物作为 表面活性物质，其中n为1-30且m为1-10。合适的硅烷化合物的例子 为正己基癸基三乙氧基硅烷和正辛基癸基三乙氧基硅烷(分别为得自 Degussa AG，Frankfurt，FRG的Si 116和Si 118)、以及相应的含氟烷 基硅烷。

所用的其它表面活性物质为饱和和不饱和脂肪酸，如己酸、辛酸、 癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、和脂肪 酸混合物。

合适的含氟表面活性剂由较长的全氟化或部分氟化烷基链和亲水或 亲有机的首基，如聚氧化乙烯、羧基或磺基组成。它们在结构上是阳 离子、非离子或阴离子性的。尤其可使用以商品名FLUORAD FC430和 FC431(来自3M)和Borchigol FT448(来自Borchers，Dusseldorf，FRG) 市售的含氟表面活性剂。

该颜料制剂优选包含硅烷、表面活性剂或脂肪酸。表面活性试剂还 可包括硅烷、脂肪酸和/或表面活性剂的混合物。但所有化合物在制剂 中的比例都应该不超过5％重量，优选2％重量。

该颜料制剂包含0.1-5％重量，优选0.2-3％重量，尤其是0.5-2 ％重量的表面活性物质。

作为第三必要组分，本发明的颜料制剂包含0.5-40％重量，优选 1-15％重量，尤其是2-10％重量的有机聚合物或聚合物混合物。

合适的有机聚合物是通常加入油漆和涂料中的增稠剂、分散剂和/ 或粘合剂树脂，例如，Karsten，Lackrohstofftabellen(第8版，1987) 对此进行了列举。合适的粘合剂是通常适用于印刷油墨的那些粘合剂 或粘合剂混合物，前提是它们与所用的具体印刷油墨粘合剂体系相同 或至少相容。因此，可使用基于纤维素、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸 酯、醇酸树脂、聚酯、多酚树脂、脲树脂、蜜胺树脂、多萜树脂、聚 乙烯基树脂、聚氯乙烯树脂和聚乙烯吡咯烷酮树脂、聚苯乙烯、聚烯 烃、基于茚-苯并呋喃树脂、烃、酮、醛、和芳族甲醛树脂、基于氨基 甲酸树脂、磺酰胺树脂和环氧树脂以及基于聚氨酯和/或天然油或所述 物质衍生物的各种粘合剂。已经发现，如果使用纤维素或纤维素化合 物作为粘合剂，本发明的珠光颜料制剂就具有特别好的再分散性。在 制备印刷油墨时，纤维素或纤维素化合物可对珠光颜料颗粒进行强起 始润湿，因此生成一种能够非常迅速分散在相容粘合剂溶液中的印刷 油墨前体。在用纤维素化合物进行起始润湿时尤其如此，因为这明显 有助于：首先，将[空隙]粘结到珠光颜料颗粒上；第二，形成膏体； 然后通过压缩由膏体制成颗粒态制剂。

特别适用于本发明方法的纤维素和纤维素化合物包括硝酸纤维素、 烷基纤维素、羟基纤维素、羟烷基纤维素和乙酸丁酸纤维素。其它的 优选有机聚合物为聚丙烯酸衍生物。

特别合适的增稠剂是在降低膨胀性的同时，不会对珠光制剂产生强 增稠作用的那些增稠剂，如丙烯酸-甲基丙烯酸聚合物。

根据所要制备的涂料的技术要求，可以选择粘合剂。因此，可使用 常规的成膜粘合剂，如聚氨酯-丙烯酸酯树脂、丙烯酸酯-蜜胺树脂、 醇酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯、丙烯酸酯树脂或环氧树脂、及其混合 物作为粘合剂。硝酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、酮 树脂、醛树脂和聚乙烯醇缩丁醛也是适合的。

本发明颜料制剂中的溶剂组分必须与相应的粘合剂完全相匹配。为 了得到该制剂，可使用所有的有机溶剂，优选可乳化或水可混溶的那 些溶剂。合适的溶剂的例子为芳族溶剂，如甲苯、石油溶剂油、矿物 油、烃类、酯类、植物油、一元脂族醇，如具有2-4个碳原子的那些 醇，如乙醇、丁醇或异丙醇、或酮类，如丙酮或甲乙酮、或二醇醚类， 如丙二醇单乙醚或丙二醇单乙醚[原文如此]、或二醇，如乙二醇和丙 二醇或聚醚二醇，如聚乙二醇和聚丙二醇、或多元醇，如具有2-6个 碳原子的脂族[原文如此]三醇和四醇，如三羟甲基乙烷、三羟甲基丙 烷、甘油、1，2，4-丁三醇、1，2，6-己三醇和、以及所有的其 它种类化合物溶剂、和/或上述溶剂的混合物。优选使用 Karsten，Lackrohstofftabellen(第8版，1987)中所列举的那些溶剂。 所用溶剂尤其是具有无限水混溶性的那些。

本发明的颜料制剂包含1-40％重量，优选5-35％重量，尤其是10-30 ％重量的有机溶剂或溶剂混合物。

作为其它组分，该颜料制剂优选包含0-50％重量，优选5-40％重 量，尤其是10-30％重量的水。

如果在制备颜料制剂时要加入pH值调节剂，那么可根据所加有机 聚合物的性质需要加入中和剂，尽管与此无关，它还在许多情况下证 明是有利的。特别合适的调节剂为常用于涂料领域的各种碱，如脲、 脲衍生物、氨、氨基醇、碱金属氢氧化物，如KOH或NaOH、和胺类， 优选低分子质量的挥发性有机胺。pH值还可通过加入无机酸，如H₂SO₄、 HCl和HNO₃；或有机羧酸，如乙酸而调节至所需水平。

碱或酸的加入量应使得制剂的pH值为约7.5-10，优选7.5-9。

一般来说，本发明的颜料制剂包含0-10％重量，优选1-7％重量， 尤其是1.5-3％重量的pH值调节剂。

在制备时或之后，还可向本发明的颜料制剂中加入其它的常规添加 剂，其例子为消泡剂、润湿剂、抗沉降剂、流平剂、干燥剂和触变剂。 这些添加剂是常用于涂料工业的各种助剂，且其以0-10％重量的量存 在于本发明颜料制剂中。

本发明的颜料制剂简单地通过同时或相继向特效颜料或特效颜料混 合物中加入溶剂、表面活性物质和有机聚合物或聚合物混合物，然后 在混合设备，尤其是自动化分散装置中轻度均化该混合物而制备。

优选的是，起始加入颜料并首先在搅拌下与包含表面活性物质的溶 剂形成膏体；随后，加入包含溶剂和有机聚合物的其它溶液。如果需 要，可早在这时插入第一干燥步骤，其中干燥温度可以是80-150℃。 如果需要，可最后加入通常用于涂料的其它类型助剂。

本发明的所得颜料制剂是具有较高珠光颜料含量的易流动膏体形 式。由于有机组分的重量份数低，本发明的颜料制剂与市售常规体系 非常相容，无论是水基的还是溶剂基的，而且特别适用于各种亲水和 憎水介质。该制剂的其它特征在于其无尘、易分散性和再分散性、高 储存稳定性和良好的加工性能，因此明显优于常规颜料制剂。

可流动颜料制剂非常适用于灌装管和用于挤压。为了得到无水制 剂，本发明的颜料制剂可通过熟练技术人员已知的其它方法进行挤压 或压缩形成颗粒状，然后根据需要进行干燥。干燥工艺通常在20-150 ℃的温度下进行0.5-4小时，而且可根据需要在减压下进行。最后， 根据需要将无水制剂进行粉碎。所得颗粒同样是无尘的。因此，无水 制剂的储存和运输受限较少，所以相当不成问题。该无水制剂的其它 优点在于，它们携带很少或没有液体，因此更易于加入各种配方中。

无论是膏体还是无水制剂，本发明的制剂都可用于各种场合。优选 用于来自印刷、油漆和清漆领域的涂料体系中。特别优选的是，该制 剂可用于任何所需的基底材料，其例子为铁、钢、铝、铜、青铜和黄 铜之类的金属、和金属箔、以及玻璃、陶瓷和混凝土的金属包层表面， 并可用于木材，如家具、粘土、织物、纸、包装材料，如塑料容器、 膜或纸板、或可用于其它材料上进行装饰和/或保护。此外，另一重要 应用领域是水成涂料。

因此，本发明还提供了该颜料制剂在油漆、清漆、印刷油墨和塑料 之类配方中的应用。

以下实施例用于说明本发明，而非限定。

实施例

实施例1

将490克Iriodin 103金红石标准纯银(粒径为10-50微米的TiO₂云母颜料，来自Merck KGaA，Darmstadt，FRG)悬浮在30毫升DI水中(用 乙酸调节pH值至4)，然后在自动化分散装置(Dispermat)上以2000rpm 的转速将该悬浮液均化2次，每次15分钟。加入30克乙醇和10克Si118(来自Degussa，FRG)，然后5次将悬浮液以2000rpm的转速均化， 每次4分钟。取出颜料，然后在140℃下干燥3.5小时。

将该产物通过50微米筛，然后均匀加入由96.7克Rohagit SD 15(聚 丙烯酸酯，来自Rohm，Darmstadt，FRG)、203克DI水和300克乙醇组 成的600克溶液中，并在搅拌下加入1.25克氨草胶(约25％重量)。得 到容易从管中挤压出来的易流动膏体。其颜料含量为44.5％重量。

实施例2

将323克Iriodin 103金红石标准纯银(粒径为10-50微米的TiO₂云母颜料，来自Merck KGaA，Darmstadt，FRG)与20克DI水(用乙酸调 节pH值至4)进行混合，然后在自动化分散装置(Dispermat)上以 2000rpm的转速2次将该悬浮液均化，每次15分钟。加入20克乙醇和 7克Si 118(来自Degussa，FRG)，然后5次将悬浮液以2000rpm的转 速均化，每次4分钟。取出颜料，然后在140℃下干燥3.5小时。将该 产物通过50微米筛，然后均匀加入由5克Moviol CMBO 5500(聚乙二 醇，来自Hoechst AG，FRG)、163克DI水和167克乙醇组成的330克 溶液中。得到容易从管中挤压出来的易流动膏体。其颜料含量为48.6 ％重量。

实施例3

将666克Iriodin 123 hellglanzsatin(粒径为5-20微米的TiO₂云母颜料，来自Merck KGaA，Darmstadt，FRG)与42克DI水(用乙酸调 节pH值至4)进行混合，然后在自动化分散装置(Dispermat)上以 2000rpm的转速2次将该悬浮液均化，每次15分钟。加入42克乙醇和 14克Si 118(来自Degussa，FRG)，然后5次将悬浮液以2000rpm的转 速均化，每次4分钟。取出颜料，然后在140℃下干燥3.5小时。将该 产物通过50微米筛，然后均匀加入由104克Rohagit SD 15(聚丙烯 酸酯，来自Rohm，Darmstadt，FRG)、196克DI水和300克乙醇组成的 600克溶液中，并在搅拌下加入1.8克氨草胶(c＝25％)。得到容易从管 中挤压出来的易流动膏体。其颜料含量为52％重量。

实施例4

将594克Iriodin 103金红石标准纯银(粒径为10-50微米的TiO₂云母颜料，来自Merck KGaA，Darmstadt，FRG)与50克DI水和12克FC 129(来自3M)进行混合，然后在自动化分散装置(Dispermat)上以 800rpm的转速4次将该悬浮液均化，每次5分钟。取出颜料，然后在 80℃下干燥5小时。将该产物通过50微米筛，然后均匀加入由96.7 克Rohagit SD 15(来自Rohm，Darmstadt，FRG)、203克DI水和300克 乙醇组成的600克溶液中，并在搅拌下加入1.25克氨草胶(c＝25％)。 得到容易从管中挤压出来的易流动膏体。其颜料含量为49.5％重量。