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环境稳定的有机颜料

文献发布时间:2023-06-19 12:02:28



本申请涉及环境稳定的有机颜料、含有环境稳定的有机颜料的含水分散体、制备环境稳定的有机颜料的方法和环境稳定的有机颜料用于外立面和室外装饰性涂料的用途。

颜料可以分为无机和有机颜料,并且在它的施涂应用形式(通常是作为颗粒悬浮液)时是不溶性的。有机颜料纯粹是合成来源的,并且特征在于小粒度和高表面积。不同于许多的无机重金属氧化物颜料,有机颜料是无毒的,通常表现出较高的着色强度和更好的颜色鲜艳度。这意味着需要较少的颜料来实现相同的颜色遮盖性,例如用于漆墙。

户外漆普遍使用来保护、着色或者为用混凝土、钢材、木材和其它材料制成的土木工程结构提供纹理。除了颜料之外,这些漆主要包含分散在液体基质中的粘合剂。用于户外漆的典型的粘合剂体系是丙烯酸类树脂,苯乙烯-丙烯酸类树脂,乙烯基-丙烯酸类树脂,乙酸乙烯酯/乙烯共聚物,聚氨酯,聚酯,三聚氰胺树脂,醇酸树脂,硅酸盐和硅酮树脂。

混凝土和其它外立面材料通常是多孔性的,这允许氧气和可溶性盐渗透过石膏绷带(plaster cast)。它是一种非常反应性基底,并且同时UV辐射和湿气将引起大部分未保护的有机颜料降解。施涂到这样的反应性高表面积的户外漆将因此要求高的颜料体积浓度。此外,在一段时间内,混凝土表面产生水合物如氢氧化钙,其使得涂层环境是碱性的,并且pH值达到12-13。这样的碱性条件也侵蚀常规的未保护的有机颜料。

在现有技术中,户外漆几乎完全包含无机颜料,这归因于它们对于UV光、温度和pH变化和不断变化的湿气条件的苛刻影响的较高的环境稳定性。但是无机颜料可利用的色调仅仅是非常有限的,其缺乏颜色鲜艳度和着色强度。另一方面,有机颜料实现了任意颜色和覆盖了可利用的色调的全色谱。常规的有机颜料来源于偶氮,异吲哚啉酮(isoindolinone),异吲哚啉(isoindoline),蒽嵌蒽醌(anthanthrone),硫靛(thioindigo),噻嗪靛(thiazineindigo),三芳基碳

因为有机颜料通常确实不表现出必需的耐气候性和经时褪色,因此非常需要通过外立面和户外装饰性漆中使用环境稳定的有机颜料,来加宽可利用的色谱。

为了在外立面和户外应用中使用有机颜料,必须保护环境不稳定的颜料以防止降解。

已知的保护方法包括例如聚合物涂料。

US 8703865B2教导了依靠微乳液(mini emulsion)聚合,使用反应性单体在有机颜料芯周围形成聚合物壳。

JP 2005/047989教导了一种油墨组合物,由此将溶剂分散的颜料与水溶性聚氨酯树脂混合,并且在40-70℃的温度加热3-6天。两种方法是非常耗时的,和因此在工业生产装置中是非常昂贵的。

所以,仍然非常需要环境稳定的有机颜料,其可应用于外立面和室外装饰性涂料。

本发明解决了这个问题和涉及环境稳定的有机颜料,其是以这样的方式通过聚合物改性的,即,根据DIN EN ISO 11664-4在硅酮漆中所测量的,在2000h模拟气候老化后的ΔE(dE)变化小于5。

响应有机颜料对于耐气候性的较高环境稳定性的需要,本发明教导了如何制造环境稳定的有机颜料和如何在外立面和户外漆配料中有效使用那些材料。

在本申请中,术语“有机颜料”指的是着色颗粒,其是纯粹合成来源的,包含不溶但是可分散在所用漆配料中的基于碳的分子。具体地,基于选自偶氮,异吲哚啉酮(isoindolinone),异吲哚啉(isoindoline),蒽嵌蒽醌(anthanthrone),硫靛(thioindigo),噻嗪靛(thiazineindigo),三芳基碳

在本申请中,术语“环境稳定的有机颜料”指的是这样的有机颜料,其是通过聚合物以这样的方式改性的,即,它们在硅酮漆中在2000h加速耐气候性后的dE变化小于5。dE指的是国际照明委员会(CIE),基于它们的CIELAB颜色空间,并且是根据DIN EN ISO 11664-4测量的。

在本发明中,术语“加速耐气候性”指的是一种测试装置,其将测试的漆配料通过不同温度、湿度和UV强度的不同的气候老化周期进行曝露。该加速耐气候性是根据DIN ENISO 2810(油漆和清漆-涂料的天然气候老化-曝露和评价)和DIN EN ISO 11341(油漆和清漆-人工气候老化和曝露于人工辐射-曝露于滤光的氙弧辐射)测量的。

在本发明中,术语“含水有机颜料分散体”指的是有机颜料,其借助于润湿剂或者分散剂分散在水中,其是本领域技术人员公知的。

所公开的有机颜料分散体可以通过将所公开的颜料颗粒、聚合物分散剂、载体和非必要的表面活性剂共混或者研磨在一起来制造的。不打算受限于理论,所述研磨方法可以包括将颜料颗粒解聚(例如通过搅拌的颜料研磨分散体中的剪切或者其它力引起解聚),并且所述润湿剂或者分散剂可以帮助浸湿新曝露的颜料表面积,静电性地(或者其它方式)稳定解聚的颗粒,和防止或者阻止它们再聚集。

所述润湿剂或者分散剂因此可以促进更有效地使用颜料颗粒和增加这样的颗粒散射光的程度和着色所公开的涂料组合物。

所述润湿剂或者分散剂可以例如是本体聚合物、溶液聚合物或者水可分散的聚合物,和可以例如是阴离子、阳离子或者非离子属性的,并且是本领域技术人员公知的。通常使用的分散剂的例子是Dispersogen PTS和PL30(来自于Clariant),Solsperse 27000(来自于Lubrizol)或者DISPERBYK-190(来自于BYK-Chemie GmbH)。所述润湿剂或者分散剂可以作为单组分使用或者作为不同的润湿剂和/或分散剂的混合物使用,并且例如占有机颜料颗粒重量的至少0.1,至少0.3,至少0.5或者至少1%重量,和高到25,高到20或者高到10%重量。

在本申请中,术语“聚合物”指的是这样的分子,它的结构包含多个重复单元,由其产生了高的相对分子量的特性和附属性能。构成聚合物的单元来源于低的相对分子量的分子,所谓的“单体”。聚合物可以是合成或者天然来源的。在本申请中,术语“聚合物”指的是合成来源的聚合物。

所述聚合物可以获自用于加聚反应的单体。在这种情况中,所述聚合物是由单体连续形成的,无需除去副产物。

这种聚合的一个例子是由多官能化羟基化合物和多官能化异氰酸酯制备聚氨酯;由多官能化胺和多官能化异氰酸酯制备聚脲;制备多羟基羧酸,聚氨基酸,聚酰胺,聚酯,聚酰亚胺,聚碳酸酯,氨基树脂,酚醛树脂和聚硫化物;和由多官能化环氧化物和多官能化胺、硫醇和/或羟基化合物制备聚环氧化物。聚环氧化物是例如二缩水甘油基醚、丁二烯环氧化物或者基于酚醛清漆的聚环氧树脂与多羟基醇,特别是二醇,优选己二醇的加合物。

所述聚合物还可以由合适的单体依靠缩聚反应来合成。缩聚反应是分级进行的,并且要除去副产物。例子包括单缩聚(unipolycondensation),其是涉及单种单体例如羟基羧酸或者氨基酸或者其中涉及两种不同的单体来进行的,例子是由多官能化羧酸和多官能化胺制备聚酰胺或者由多官能化羧酸和多官能化羟基化合物制备聚酯。缩聚的另一例子是共缩聚,其中涉及大于两种的不同的单体。其它聚合物也可以通过缩聚由相应的单体来制备,例子是聚酰亚胺,聚碳酸酯,氨基树脂,酚醛树脂,聚硫化物或者脲树脂。

所述聚合物可以由选自下面的可自由基聚合的单体来合成:丙烯酸,丙烯酸酯,丙烯腈,丙烯酰胺,甲基丙烯酸,甲基丙烯酸酯,乙烯,乙烯基醇,乙烯基醚,乙烯基胺,乙酸乙烯酯,乙烯基酯,苯乙烯,马来酸酯,马来酸酐和马来酸。

在本发明中,术语“含水聚合物分散体”指的是在水中分散或者乳化的聚合物。这样的聚合物分散体和乳液包含下面的任一种或者其组合:丙烯酸类树脂,聚酯,聚氨酯,聚酯-聚氨酯,环氧树脂,氯乙烯树脂,乙烯基酯树脂,乙烯乙烯基酯,苯乙烯,苯乙烯丙烯酸类树脂,苯乙烯丙烯腈树脂,聚酰亚胺,聚碳酸酯,氨基树脂,酚醛树脂,聚硫化物,脲树脂,聚乙烯(甲基)丙烯酸共聚物,羧基化聚丁二烯,全氟化磺酸聚合物,并且是本领域技术人员公知的。

在本发明的另一特别优选的实施方案中,用于环境稳定的聚合物是“含水聚氨酯树脂”,其指的是含有氨基甲酸酯基团和非必要的脲基的离子或者非离子聚合物的含水分散体,作为本领域技术人员所理解的那个术语。

这样的含水聚氨酯树脂通常是通过多步法制备的,其中初始时形成异氰酸酯(N═C═O,NCO)预聚物,其具有过量的NCO基团,随后用单官能化异氰酸酯反应性基团进行链终止,或者在含水相中扩链。对于脲封端的聚氨酯来说,它是NCO预聚物,其与伯或者仲胺反应来产生聚氨酯的脲封端。

典型地,在预聚物形成的第一级中,二异氰酸酯与选自下面的化合物反应来形成中间产物:异氰酸酯反应性多元醇和含有一种或多种异氰酸酯反应性基团和至少一个酸或者酸性盐基团的化合物。异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团的摩尔比是这样,即,异氰酸酯官能度的当量大于异氰酸酯反应性官能度的当量,这产生了被至少一个NCO基团封端的中间产物。因此,异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团的摩尔比是至少大约1.01-1.4:1,非必要地1.05-1.25:1和更合适地是1.1-1.15:1。作为一个例子,二异氰酸酯是与二醇在具有离子基团的其它二醇存在下反应来产生富含异氰酸酯的预聚物,其然后进一步反应。通常,所述异氰酸酯和异氰酸酯反应性化合物可以以任何方便的次序合并。

用于与含有离子基团(或者这样的基团,其可以例如经由中和来赋予离子)的异氰酸酯反应性化合物反应的合适的二异氰酸酯是那些,其包含芳族、脂环族或者脂族键合的异氰酸酯基团。

合适的二异氰酸酯的例子包括环己烷-1,3-和-1,4-二异氰酸酯;1-异氰酸根合(isocyanato)-3-异氰酸根合甲基-3,5,5-三甲基-环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯或者IPDI);双-(4-异氰酸根合环己基)-甲烷;1,3-和1,4-双-(异氰酸根合甲基)-环己烷;1-异氰酸根合-2-异氰酸根合甲基环戊烷;双-(4-异氰酸根合环己基)-甲烷;2,4′-二异氰酸根合-二环己基甲烷;双-(4-异氰酸根合-3-甲基-环己基)-甲烷,α,α,α′,α′-四甲基-1,3-和/或-1,4-亚二甲苯基二异氰酸酯;1-异氰酸根合-1-甲基-4(3)-异氰酸根合甲基环己烷;和2,4-和/或2,6-六氢亚甲苯基二异氰酸酯。

另外的二异氰酸酯可以是线性或者支化的,并且包含4-12个碳原子,非必要地4-8个碳原子和更合适地6个碳原子,其包括1,4-四亚甲基二异氰酸酯;1,6-六亚甲基二异氰酸酯;2,2,4-三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯;和1,12-十二亚甲基二异氰酸酯。1,6-六亚甲基二异氰酸酯是特别有用的。还有用的是异佛尔酮二异氰酸酯。

将含有酸基团(即,羧酸基团,羧酸酯基团,磺酸基团,磺酸酯基团,磷酸基团和膦酸酯基团)的异氰酸酯反应性化合物化学引入到聚氨酯中来提供亲水性和使得所述聚氨酯能够稳定分散在含水介质中。所述酸性盐是通过在形成含有羧酸或者羧酸盐的NCO预聚物异氰酸酯反应性化合物之前、之中或者之后,中和相应的酸基团来形成的。

用于将羧酸基团转化成羧酸盐基团的中和剂描述在前述美国专利中,并且还在下文中进行讨论。在本发明上下文中,术语“中和剂”表示包括全部类型的以下试剂:其可用于将羧酸基团转化成亲水性羧酸盐基团。

这些羟基羧酸的例子包括柠檬酸、酒石酸和羟基新戊酸。

合适的含有至少两个羟基的高分子量多元醇(其可以与其它组分反应来制备NCO预聚物)是分子量大于200-小于10000Da,更优选大于300-小于6000Da和最优选大于400-小于5000Da的那些。该分子量是数均分子量(Mn),并且是通过端基分析(OH值)测定的。这些高分子量化合物的例子包括聚酯多元醇,聚醚多元醇,多羟基聚碳酸酯,多羟基聚缩醛,多羟基聚酯酰胺和多羟基聚硫醚。多元醇的组合也可以用于聚氨酯中。

合适的聚酯多元醇包括多羟基醇,非必要的二羟基醇(其中可以加入三羟基醇)和多元羧酸,非必要的二元羧酸的反应产物。代替这些聚羧酸,相应的羧酸酐或者低级醇的聚羧酸酯或者其混合物可以用于制备所述聚酯。所述聚羧酸可以是脂族,脂环族,芳族和/或杂环的,并且它们可以例如用卤素原子取代,和/或是未取代的。下面是提及的例子:琥珀酸;己二酸;辛二酸;戊二酸;癸二酸;邻苯二甲酸;间苯二甲酸;偏苯三酸;邻苯二甲酸酐;四氢邻苯二甲酸酐;六氢邻苯二甲酸酐;四氯邻苯二甲酸酐;内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐;戊二酸酐;马来酸;马来酸酐;富马酸;二聚和三聚脂肪酸例如油酸,其可以与单体脂肪酸混合;对苯二甲酸二甲酯和对苯二甲酸双二醇酯。合适的多羟基醇包括例如乙二醇;丙二醇-(1,2)和-(1,3);丁二醇-(1,4)和-(1,3);己二醇-(1,6);辛二醇-(1,8);新戊二醇;环己烷二甲醇(1,4-双羟甲基-环己烷);2-甲基-1,3-丙二醇;2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇;三甘醇;四甘醇;聚乙二醇;二丙二醇;聚丙二醇;二丁二醇和聚丁二醇,甘油和三羟甲基丙烷。所述聚酯还可以一部分的酸基端基。还可以使用内酯聚酯,例如ε-己内酯,或者羟基羧酸例如ω-羟基己酸。

含有羟基的聚碳酸酯包括本身已知的那些,例如获自二醇例如丙二醇-(1,3),丁二醇-(1,4)和/或己二醇-(1,6),二甘醇,三甘醇或者四甘醇与光气、碳酸二芳基酯例如碳酸二苯基酯或者与环状碳酸酯例如碳酸亚乙基酯或者碳酸亚丙基酯反应的产物。还合适地是获自上述聚酯或者聚内酯与光气、碳酸二芳基酯或者环状碳酸酯反应的聚酯碳酸酯。

合适的聚醚多元醇是通过起始化合物(其包含反应性氢原子)与环氧烷例如环氧乙烷,环氧丙烷,环氧丁烷,氧化苯乙烯,四氢呋喃,表氯醇或者这些环氧烷的混合物的反应或者获得α,ω取代的二醇的其它手段,以已知的方式来获得的。特别有用的聚醚化合物是那些,其衍生自1,3到1,12二醇。它们的例子包括1,3-丙二醇,1,4-丁二醇,1,8-辛二醇等。

用于制备NCO预聚物的其它非必要的化合物包括低分子量、至少二官能化异氰酸酯反应性化合物,其平均分子量高到400。例子包括二羟基和更高官能度的醇,其已经在前面的制备聚酯多元醇和聚醚多元醇中进行了描述。

除了上述组分(其在异氰酸酯加聚反应中可以是二官能化的)之外,聚氨酯化学中公知的单官能化和甚至小部分的三官能化和更高官能化组分例如三羟甲基丙烷或者4-异氰酸根合甲基-1,8-八亚甲基二异氰酸酯可以在其中期望稍微支化的NCO预聚物或者聚氨酯的特定情况中使用。但是,所述NCO预聚物应当是基本上线性的,并且这可以通过将预聚物起始组分的平均官能度保持在处于或者低于2.1来实现。

制备所述NCO预聚物的工艺条件是本领域技术人员公知的。完成的NCO预聚物的游离异氰酸酯含量应当是大约1-大约20%重量,非必要地大约1-大约10%重量,基于所述预聚物固体的重量。

所述聚氨酯通常是通过链终止或者链扩展这些NCO预聚物来制备的。

链终止剂是伯胺或者仲胺,其加入来形成脲封端。链终止剂的用量应当是大约等同于预聚物中的游离异氰酸酯基团。

链终止剂中的活性氢与预聚物中的异氰酸酯基团的比率可以是大约1.0:1.0-大约1.2:1.0,非必要地大约1.0:1.1-大约1.1:1.0,基于当量。虽然任何的没有用胺终止的异氰酸酯基团可以与水反应,但是选择链终止与异氰酸酯基团的比率来确保脲封端。聚氨酯的胺端是通过链终止剂的选择和量来避免的,其导致了脲封端的聚醚二醇聚氨酯,其具有更好的分子量控制和对于用于环境稳定的有机颜料体系来说更好的性能。

任何与异氰酸酯反应性的伯或者仲单胺可以用作链终止剂。脂族伯或者仲单胺可以有效使用。可用作链终止剂的单胺的例子包括但不限于丁基胺,己基胺,2-乙基己基胺,十二烷基胺,二异丙醇胺,硬脂胺,二丁基胺,二壬基胺,双(2-乙基己基)胺,二乙基胺,双(甲氧基乙基)胺,N-甲基硬脂胺和N-甲基苯胺。一种非必要的异氰酸酯反应性链终止剂是双(甲氧基乙基)胺。所述双(甲氧基乙基)胺是脲终止性反应物种类的一部分,其中所述取代基是在异氰酸酯化学中是非反应性的,但是具有非离子亲水性基团。这种非离子亲水性基团提供了脲封端的聚醚二醇聚氨酯,具有更大的水相容性。

所述聚氨酯分散体(其是链终止的)中的脲含量百分比是用链终止剂的质量除以其它聚氨酯组分(包括所述链终止剂)总和来确定的。所述脲含量将是2%重量-14.5%重量。脲含量可以非必要地是2.5%重量-10.5%重量。

重要地是这种脲基团是封端基团,并且在链终止基团上不存在取代基,其会导致交联。

所述NCO预聚物还可以用多胺扩链剂来封端。用于扩链的合适的多胺的平均官能度(即,每个分子中胺氮的数目)是2-6。期望的官能度可以使用含有伯或者仲氨基的多胺混合物来获得。所述多胺通常是芳族、脂族或者脂环族胺,并且包含1-30个碳原子。这些多胺可以包含另外的取代基,限定它们不是如伯或者仲胺那样的与异氰酸酯基团的反应性。这些相同的多胺可以是部分地或者完全地封闭的多胺。所述多胺可以包括1-氨基-3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己烷(异佛尔酮二胺或者IPDA),双-(4-氨基-环己基)-甲烷,双-(4-氨基-3-甲基环己基)-甲烷,1,6-二氨基己烷,亚乙基二胺,二亚乙基三胺,三亚乙基四胺,四亚乙基五胺和五亚乙基六胺。

根据本发明所使用的扩链剂的量取决于预聚物中端异氰酸酯基团的数目。预聚物的端异氰酸酯基团与扩链剂的异氰酸酯反应性基团的比率是大约1.0:0.6到大约1.0:1.1。任何没有用胺扩链的异氰酸酯基团将与水反应,其充当了二胺扩链剂。扩链可以在水加入所述方法之前进行,但是通常通过将NCO预聚物,扩链剂,水和其它非必要的组分在搅拌下合并来进行。

为了具有稳定的分散体,必须中和足量的酸基团,以使得所形成的聚氨酯将在含水介质中保持稳定分散。通常,将至少75%,非必要地至少90%的酸基团中和成相应的羧酸盐基团。

用于在它们引入NCO预聚物之前、之中或之后将酸基团转化成盐基团的合适的中和剂包括叔胺,碱金属阳离子和氨。备选的中和剂是三烷基取代的叔胺,例如三乙基胺,三丙基胺,二甲基环己基胺和二甲基乙基胺。

中和可以在所述方法的任何点进行。典型的程序包括预聚物的至少某些中和,其然后在水中在另外的中和剂存在下扩链。

所述含水聚合物分散体的聚合物固含量高到75%重量,非必要地15-60%重量。但是,总是可以将所述分散体稀释到期望的任何最小的固含量。固含量可以通过重量手段来测定。

在本发明的另一优选的实施方案中,所述环境稳定的有机颜料分散体是如下来获得的:加热和将所述含水有机颜料配料与含水聚合物分散体混合,优选的时间等于或者小于24h,优选等于或者小于8h,优选等于或者小于4h,更优选等于或者小于2h和最优选等于或者小于1h,温度优选高于40℃,优选高于或者等于60℃,更优选高于或者等于70℃,更优选高于或者等于75℃和最优选高于或者等于80℃,但是优选低于100℃,更优选低于90℃和最优选低于85℃。

所述有机颜料分散体的固体颜料含量优选是10-80%重量,优选20-70%重量,更优选30-60%重量和最优选40-55%重量。所述分散体中聚合物含量优选是10-80%重量,更优选20-60%重量和最优选30-50%重量。固体含量是通过重量手段测量的。

因此,所述制备环境稳定的有机颜料分散体的方法包括步骤:

(a)使用润湿剂或者分散剂将有机颜料分散在水中,其中所述润湿剂和分散剂选自阴离子、阳离子或者非离子本体聚合物、溶液聚合物或者水可分散的聚合物和其中所述聚合物分散剂的数均分子量是1000-20000道尔顿;

(b)将至少一种含水聚合物分散体加入步骤(a)的分散的有机颜料来形成第一分散的有机颜料/聚合物分散体/含水混合物,和其中所述含水聚合物分散体包含下面的任何一种或者其组合:丙烯酸类,聚酯,聚氨酯,聚酯-聚氨酯,环氧树脂,氯乙烯树脂,乙烯基酯树脂,乙烯乙烯基酯,苯乙烯,苯乙烯丙烯酸类树脂,苯乙烯丙烯腈树脂,聚酰亚胺,聚碳酸酯,氨基树脂,酚醛树脂,聚硫化物,脲树脂,聚乙烯(甲基)丙烯酸共聚物,羧基化聚丁二烯,全氟化磺酸聚合物。

(c)在搅拌下加热所述第一分散的有机颜料/聚合物分散体/含水混合物来形成环境稳定的有机颜料分散体。

(d)非必要地从所述环境稳定的有机颜料分散体中除水,来获得干燥的环境稳定的有机颜料。

全部步骤次序产生了环境稳定的有机颜料,其中所述树脂至少部分地粘附到所述有机颜料上。

在本发明中,流变行为的改变被用于证实成功地合成了环境稳定的有机颜料。当含水有机颜料分散体和含水聚合物分散体混合在一起和加热到至少40℃和高到100℃,优选至少50℃和高到90℃,特别是至少65℃和高到85℃的温度进行至少1min高到10小时,优选至少10min高到5小时,特别是优选的至少30min高到3小时,它们形成了新发明的环境稳定的颜料。在板-板构造的流变仪中研究它们的流变行为揭示了相对低的粘度(在剪切速率100s

另一方面,当含水有机颜料分散体和含水聚合物分散体在室温混合在一起时,它们形成了两种材料的纯混合物(对比例7)和它们的流变行为完全不同于所述环境稳定的有机颜料。在板-板构造的流变仪中研究它们的流变行为揭示了在相同的剪切速率100s

有机颜料颗粒的分散

含水有机颜料分散体的分散步骤可以通过高能混合器例如转子-定子设备、胶体磨或者高压均化器或者在低能量使用装置例如磁搅拌器或者膜乳化来完成。可以使用组合的分散装置。更方便地是可以将有机颜料颗粒和聚合物分散剂在高速分散机中混合,随后使用研磨珠或者微流化器研磨。

监控分散方法进行的一种方式是测量粒度和设定所述混合物的最终的D50的目标值。对于用于外立面漆的典型的颜料来说,D50目标值是10μm或者更小,优选小于5μm。同样所述颜料分散体的D90值优选小于100μm,优选小于50μm,更优选小于20μm和最优选小于10μm。

所述有机颜料可以以干燥或者潮湿形式使用。例如颜料通常是在含水介质中制造的,并且所形成的颜料是作为水湿润的压饼来获得的。在压饼形式时,所述颜料不聚集到它的干燥形式的程度。因此,水湿润的压饼形式中的颜料不需要如制备处于干燥形式的颜料(颜料粉末)的分散的有机颜料的方法中那样多的解聚。

其它添加剂

出于常规目的,其它添加剂例如杀生物剂,润湿剂,螯合剂,颜色改进剂和粘度改变剂可以加入所述环境稳定的有机颜料分散体中。

根据本发明的最终的组合物用于室外装饰性涂料、室内装饰性涂料、汽车涂料和工业应用涂料,但是最优选用于室外装饰性涂料。

根据本发明的最终的组合物可以应用于不同种类的涂料体系。涂料体系的例子包括但不限于基于硅酮的涂料和硅酸盐漆,丙烯酸类涂料,苯乙烯-丙烯酸类涂料,醇酸树脂涂料和二氧化钛分散体。

根据本发明的最终的组合物还可以应用于漆体系或者清漆。

基于使用加速测试装置的加速耐气候性测试,其将所测试的涂料配料通过不同的气候周期(不同温度、湿度和UV强度)进行曝露,当最终的组合物应用于上述的涂料体系之一时,所形成的颜色与具有含有相应的未稳定的有机颜料的颜料制剂的相同的涂料体系相比具有增加的耐气候性。下面描述这种加速耐气候性测试的细节。

特别地,所述在基于硅酮的涂料中具有增加的耐气候性的最终的组合物(ISO16474-2,油漆和清漆—曝露于实验室光源的方法—第2章:氙弧灯)在2000小时加速耐气候性之后具有dE≤7,更优选dE≤6和最优选dE≤4(参见表2)。dE指的是国际照明委员会(CIE),基于它们的CIELAB颜色空间,并且是根据DIN EN ISO 11664-4测量的。

为了研究耐氧化性,将含有环境稳定的有机颜料的最终的组合物应用于抹墙糊中(选择其是由于它的极端的氧化性属性),并且在50℃的烘箱干燥器中放置6周。已经观察到所述含有环境稳定的有机颜料的组合物与带有含有相应的未稳定的有机颜料的类似组合物的抹墙糊相比是更抗氧化的。

特别地,当应用于抹墙糊和在50℃的烘箱干燥器中放置6周后,所形成的最终的组合物的颜色不失去它的初始颜色强度的大于40%和最可能大于20%。此外,所述最终的组合物在50℃的烘箱干燥器中放置6周后具有dE≤3.5,更优选dE≤3.0和最优选dE≤2.5(参见表3)。

在下面的实施例中,全部单位是以重量百分比(wt%)给出的,除非另有指示。

实施例1:由压饼形成颜料制剂

向3088.5g的含有42.8wt%干颜料的二酮吡咯并吡咯颜料压饼(Hostaperm

实施例2:由颜料粉末形成颜料制剂

向492.4g的二酮吡咯并吡咯颜料粉末(

实施例3

向实施例1的2000.0g颜料制剂中加入478.3g的

实施例4(没有稳定的对比例)

向实施例1的2000.0g颜料制剂中加入2.0g的

实施例5

依照实施例3的程序,除了将673.6g的

实施例6

向实施例2的415g颜料制剂中加入100.0g的

实施例7(没有加热的对比例)

向415g的实施例2的颜料制剂中加入100.0g的

实施例8

向950g的实施例2的颜料制剂中加入264.3g的

实施例9

向950g的实施例2的颜料制剂中加入264.3g的

实施例10

依照实施例1的程序,除了将156.2g的

实施例11

依照实施例1的程序,除了将103.0g的

表1:环境稳定的有机颜料的性能

表1显示了本发明的环境稳定的有机颜料的结果。归因于颜料表面上存在的聚合物,尺寸(D50和D90值)增加和颜色强度下降。

表2:耐气候性结果–经时颜色变化(dE)

表2清楚地证实了环境稳定的有机颜料与它们的未稳定的颜料对比例4(没有聚合物)和7(没有加热步骤)相比的效果。

表3:加速耐氧化性结果–经时的颜色变化(CS和dE)

表3清楚地证实了环境稳定的有机颜料与它们的未稳定的颜料对比例4(没有聚合物)和7(没有加热)相比的效果。

图1和2显示了分别具有加热(实施例6)和不具有加热(对比例7)的样品的不同的流变行为。样品(其是颜料和聚合物分散体的纯混合物,没有加热步骤)表现出明显更高的粘度和表现出剪切稀化行为。本发明的环境稳定的有机颜料样品在相同剪切速率时表现出较低的对比粘度,并且没有表现出剪切稀化行为。

仪器

颜料制剂是通过使用高剪切搅拌设备Dispermat AE03(Getzmann)预分散颜料,随后使用珠磨设备MiniCer(Netzsch),使用Silibeads(0.6-0.8mm)研磨来获得的。

粒度分布是在Malvern Mastersizer 2000上测量的,其中分布是通过D-值D50和D90确定的,其是累积质量的50%和90%的截取。

流变性能是在装备有板-板构造的Malvern Kinexus Pro上在25℃测量的。所述板的直径是50mm和测量间隙是1mm。所述测量是五步进行的:

1.剪切速率:100s

2.剪切速率:0s

3.剪切速率:100s

4.剪切速率:0s

5.剪切速率:100s

颜色强度的测定

全部样品是在基于硅酮的涂料(Thermosan NQG,DAW)中测试的,并且将它们的颜色强度与标准物比较。该标准物对应于市售品(

耐气候性测试

所述加速耐候性是根据DIN EN ISO 11341进行的。考虑将1/3和1/25标准物深度用于使用基于硅酮的涂料(

加速耐氧化性

由于它极端的氧化性属性而选择了抹墙糊(Stucco Di Luce)来评价实施例1-11所包含的环境稳定的有机颜料与标准物(

化学品和材料

Capadecor StuccoDecor Di Luce(Stucco Di Luce)–CAPAROL Farben LackeBautenschutz GmbH

缩写列表

dE ΔE(根据CIELAB编码和通过DIN EN ISO 11664-4定义)

CIE 国际照明委员会

CS 颜色强度

UV 紫外

PU 聚氨酯

NCO 异氰酸酯

IPDI 异佛尔酮二异氰酸酯

IPDA 异佛尔酮二胺

Mn 数均分子量

D50 通过D-值D50所确定的平均粒度,其是累积质量的50%的截取

D90 通过D-值D90所确定的平均粒度,其是累积质量的90%的截取

相关技术
  • 环境稳定的有机颜料
  • 具有耐光高分散稳定性的杂化有机颜料粉体的制备方法
技术分类

06120113143515