用于制备涂料的在线方法

背景技术

本发明涉及用于制造涂料的在线方法，更具体地，涉及适于连续或半连续地制造各种涂料的在线混合方法。

在零售点销售的涂料通常通过分批方法大批生产，该分批方法包括研磨颜料和增量剂颗粒以形成固体分散体，然后在所谓的稀释阶段中将该分散体与粘结剂、增稠剂和其它添加剂合并。分批方法生产不同浓度颜料和增量剂的涂料基料，将该涂料基料输送到零售点，在零售点将着色剂添加到涂料中以满足消费者的需求。这种涂料生产的基本系统模型需要大量库存，并且由于使用固定量的TiO

基础系统模型的替代方案是销售点模型，在销售点模型中通过将粘结剂、颜料和增量剂组分从单独的储罐同时分配到涂料容器中，然后混合容器的内容物来制造多罐涂料。(参见US2003/0110101，第[0027]和[0028]段)。尽管这种销售点模型是对基本系统模型的改进，但它仍然是一种既依赖于将材料分配到容器中的速度又依赖于在容器中混合材料并稳定最终涂料的粘度所花费的时间的劳动和成本密集的分批方法。

因此，通过更有效和通用的方法制造多罐涂料将是有利的。

发明内容

本发明通过提供一种用于制备一容器的涂料的方法来解决本领域中的需求，该方法包括以下步骤：

a)将1)来自第一预涂料储存容器的聚合物颗粒的水性分散体以及2)i)

来自第二预涂料储存容器的遮光颜料颗粒的水性分散体和ii)来自第三预涂料储存容器的消光剂的水性分散体中的一种或两者进料到混合室中；

b)在所述混合室中混合所述水性分散体以形成完全共混的涂料；以及

c)将所述完全共混的涂料分配到涂料容器中；

其中所述聚合物颗粒的z平均粒度在50nm至600nm的范围内。

附图说明

图1是用于通过本发明的方法制造涂料的设备的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于制备一容器的涂料的方法，该方法包括以下步骤：

a)将1)来自第一预涂料储存容器的聚合物颗粒的水性分散体以及2)i)来自第二预涂料储存容器的遮光颜料颗粒的水性分散体和ii)来自第三预涂料储存容器的消光剂的水性分散体中的一种或两者进料到混合室中；

b)在所述混合室中混合所述水性分散体以形成完全共混的涂料；以及

c)将所述完全共混的涂料分配到涂料容器中；

其中所述聚合物颗粒的z平均粒度在50nm至600nm的范围内。

本发明的方法提供了制造多种涂料的有效且快速的方式。

图1说明了用于实施本发明方法的优选设备的示例。在本发明方法的第一个实施方案中，将储存在预涂料储罐(1)中的遮光颜料的含水浆料和储存在预涂料储罐(2)中的聚合物颗粒的水性分散体(胶乳)分别通过阀(10)和阀(11)进料到装配有混合挡板(6)的混合室(5)中，并混合以形成遮光颜料和胶乳的水性分散体。混合室(5)优选为在线连续流动混合器，更优选为在线静态混合器。将储罐(1)和(2)中的预涂料各自与流变改性剂共混，并且期望共混的预涂料在最终涂料中包含促进中剪切粘度的KU助洗剂和促进高剪切粘度的ICI助洗剂。在一个实施方案中，预涂料储罐(1)包含ICI助洗剂，并且预涂料储罐(2)包含KU助洗剂。ICI助洗剂的商业示例是ACRYSOL

在本发明方法的第二实施方案中，将来自预涂料储罐(2)的胶乳和来自储罐(3)的消光剂的水性分散体分别通过阀(10)和阀(9)进料到混合室(5)中并混合以形成胶乳和消光剂的水性分散体。预涂料储罐(3)还含有用于消光剂的流变改性剂，通常为碱溶胀性乳液(ASE)诸如聚丙烯酸，或疏水改性的碱溶胀性乳液(HASE)或羟乙基纤维素(HEC)。在该实施方案中，有利地将ICI助洗剂从添加剂储罐(4)中的一个储罐添加到混合室(5)中。

在本发明方法的第三实施方案中，将来自预涂料储罐(1)、(2)和(3)的预涂料通过阀(11)、(10)和(9)进料到混合室(5)中并共混以形成遮光颜料、胶乳和消光剂的水性分散体。还可以将来自储罐(1)和储罐(2)的预涂料预混合以形成遮光颜料和胶乳的水性分散体，并将来自储罐(3)的预涂料进一步向下游通过阀(13)进料到混合室(5)中以形成遮光颜料、胶乳和消光剂的水性分散体。

在每个前述实施方案中，一种或多种添加剂诸如表面活性剂、分散剂、消泡剂、聚结剂、额外的增稠剂、有机遮光颜料、防粘连添加剂、光引发剂和溶剂可以从任何或所有添加剂储罐(4)通过任何或所有阀(12)、(14)和(15)进料到混合室(5)中。另选地，可能希望在任何预涂料中包含消泡剂、表面活性剂和聚结剂中的一种或多种。在优选的实施方案中，在胶乳预涂料中使用消泡剂、表面活性剂和聚结剂。

着色剂是一类特殊的添加剂，需要特别小心。对于着色的涂料，将来自着色剂添加系统(7)的着色剂的一种或多种水性溶液或分散体通过阀(17)进料到混合室(5)中，形成最终的涂料，然后导入涂料容器(8)中。不含遮光颜料的涂料(第二实施方案)需要一种或多种着色剂以形成深色基础涂料。

合适的遮光颜料包括折射率大于1.90的无机遮光颜料。TiO

聚合物颗粒的水性分散体(胶乳)优选地具有在50nm至600nm范围内的通过动态光散射的z平均粒度。合适的聚合物分散体的示例包括丙烯酸、苯乙烯-丙烯酸、氨基甲酸酯、醇酸树脂、乙烯基酯(例如乙酸乙烯酯和叔碳酸乙烯酯)以及乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)聚合物分散体以及它们的组合。丙烯酸和苯乙烯-丙烯酸聚合物分散体通常具有在70nm至300nm范围内的z平均粒度，而乙烯基酯胶乳通常具有在200nm至550nm范围内的z平均粒度，如使用动态光散射所测量的。如果希望将多于一种胶乳进料到混合室中，则优选从单独的胶乳预涂料储罐添加胶乳。

胶乳预涂料储罐优选地含有丙烯酸胶乳。如本文所用，“丙烯酸胶乳”包含至少30重量％，优选至少50重量％，并且更优选至少80重量％的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体的结构单元。丙烯酸胶乳优选地包含用甲基丙烯酸甲酯和选自由以下项组成的组的一种或多种丙烯酸酯官能化的聚合物颗粒的水性分散体：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸2-丙基庚酯。如本文所用，指定单体的术语“结构单元”是指单体在聚合后的残留物。例如，丙烯酸正丁酯的结构单元如下说明：

其中虚线表示结构单元与聚合物主链的连接点。

丙烯酸胶乳还优选地包含酸单体的结构单元，所述酸单体包括羧酸、硫酸和磷酸单体，以及它们的盐及它们的组合。合适的羧酸单体的示例包括甲基丙烯酸、丙烯酸和衣康酸以及它们的盐；合适的硫酸单体的示例包括甲基丙烯酸乙磺酸酯、甲基丙烯酸丙磺酸酯、苯乙烯磺酸及其盐、乙烯基磺酸及其盐和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其盐；合适的磷酸单体的示例包括醇的膦酸酯和磷酸二氢酯，其中醇含有可聚合的乙烯基或烯基或被可聚合的乙烯基或烯基取代。优选的磷酸二氢酯是丙烯酸羟烷基酯或甲基丙烯酸羟烷基酯的磷酸酯，包括甲基丙烯酸2-磷酸乙酯(PEM)及其盐。

优选的丙烯酸胶乳包含羧酸单体和磷酸单体(优选PEM)的结构单元。丙烯酸聚合物颗粒可具有橡子形态(如US 9,920,194 B2中所述)、或球形形态、或球形形态与橡子形态的共混物。具有橡子形态的丙烯酸类聚合物颗粒可包含突出的磷酸官能化核，更特别是突出的PEM官能化核。

从消光剂预涂料储罐进料的消光剂可以是有机消光剂或无机消光剂。如使用盘式离心光沉积仪(DCP)所测量的，有机消光剂的示例是聚合物微球的水性分散体，该聚合物微球的中值重均粒度(D

有机聚合物微球的交联核优选地包含一种或多种单烯键式不饱和单体的结构单元，所述单烯键式不饱和单体的均聚物的T

交联核进一步包括多烯键式不饱和单体的结构单元，这些多烯键式不饱和单体的示例包括甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丁二醇(1,3)二甲基丙烯酸酯、丁二醇(1,3)二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和乙二醇二丙烯酸酯。基于核的重量计，交联微球中多烯键式不饱和单体的结构单元的浓度优选地在1重量％、更优选地2重量％，至9重量％、更优选地至8重量％且最优选地至6重量％的范围内。

交联聚合核优选地包覆有高T

无机消光剂的示例包括滑石、粘土、云母和绢云母；CaCO

遮光颜料、胶乳和消光剂预涂料储罐各自进一步包含流变改性剂。容易地预先确定包含在每个预涂料储罐中的流变改性剂的浓度和类型，以实现最终涂料的所需Brookfield、KU和ICI粘度。合适流变改性剂的示例包括疏水改性的环氧乙烷氨基甲酸酯聚合物(HEUR)；疏水改性的碱溶胀性乳液(HASE)；碱溶胀性乳液(ASE)；和羟乙基纤维素(HEC)和疏水改性的羟乙基纤维素(HMHEC)；以及它们的组合。

优选地，胶乳预涂料储罐和遮光颜料预涂料储罐各自包含HEUR，并且消光剂预涂料储罐包含ASE或HASE或HEC。

本发明的方法提供了一种快速制备多种涂料的方法，在两次操作之间清洁最少。值得注意的是，在线混合的预涂料被分配到涂料容器中之后不需要进一步混合。

实施例

预涂料的制备

制备以下预涂料储存容器:

1)制备含有胶乳、DOWSIL

2)通过将4311 TiO

3)制备含有消光剂和ACRYSOL ASE-60流变改性剂(ASE-60)的消光预涂料并放置在消光剂预涂料容器中。

(DOWSIL和TRITON是陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)或其附属公司的商标。)

实施例

在以下实施例中，BA是指丙烯酸丁酯，MMA是指甲基丙烯酸甲酯。

在以下实施例中，胶乳2是具有球形形态的BA/MMA/PEM胶乳，其具有46重量％的固体含量和通过Fox方程计算的14℃的T

实施例1-具有非吸收性粘结剂的高光泽涂料的制备

将储存在单独的储存容器中的胶乳和TiO

实施例2-具有PEM官能化的吸收粘结剂的高光泽涂料的制备

使用如实施例1中所述的程序，不同的是该胶乳预涂料容器含有水(35.2g)、胶乳2(777.0g)、DC8590消泡剂(0.17g)、CF-10表面活性剂(0.4g)、酯醇-12聚结剂(17.9g)、以及RM-8w(1.9g)(39.6％vol固体)的预混合的共混物。胶乳预涂料的固体体积为39.6％；测量PVC、体积固体、KU

实施例3-具有PEM官能化的吸收粘结剂的高光泽涂料的制备

使用如实施例1中所述的程序，不同的是该胶乳预涂料容器含有水(71.9g)、胶乳3聚合物(743.9g)、DC8590消泡剂(0.17g)、CF-10表面活性剂(0.4g)、酯醇-12聚结剂(17.9g)和RM8w(1.5g)的预混合的共混物。。胶乳预涂料的固体体积为39.6％；测量PVC、体积固体、KU

实施例4-具有PEM官能化的吸收粘结剂的低光泽涂料的制备

通过将包含附加Y形连接器的在线混合器放置到连接胶乳3和TiO

实施例5-具有PEM官能化的吸收粘结剂的低光泽涂料的制备

如实施例4中所述制备低光泽涂料，不同之处在于消光剂为根据US 10,676,580实施例4中所述程序制备的微球分散体(8.5μm，34.2％固体)，不同之处在于使用4.2g低聚物晶种代替12.8g低聚物晶种。测量PVC、体积固体、KU

表1示出了每个样品的TiO

可以通过本发明的方法，通过简单地调节预涂料储罐的流速来制备各种各样的涂料。在将涂料分配到涂料容器中之前制备完全共混的涂料。因此，不需要对涂料罐中的内容物进行额外的搅拌或摇动。