颜料制备及由其制得的水性特殊效应底面漆5蒸汽轮机

颜料制备及由其制得的水性特殊效应底面漆

颜料制备及由其制得的水性特殊效应底面漆 美国专利： 6 409 814 B1申请人： E.I.du Pont de Nemours and Company 申请人： Werner Bosch 本发明制备了一种颜料，其固含量为 10% ～ 60% ，在与水可以混溶的有机溶剂存在下可通过混合下述组分而得到： • 一种用聚硅氧烷基料包覆的颜料。 • 至少一种含有一定羧基的树脂，使树脂酸值 10 ～ 100 mg KOH/g ，树脂数均相对分子质量 500 ～ 5 000 。 • 颜料与树脂的质量比范围 1 ∶ 0.3~1 ∶ 10 中国机械网okmao.com。 发明的详细说明 根据本发明制备的颜料中，含有至少一种表面被聚硅氧烷基料包覆的颜料。聚硅氧烷基料可以通过共价键附着于颜料表面。 聚硅氧烷基料包覆的颜料可以通过使带有至少 2 个可水解基团的单硅烷在颜料存在下水解并缩合而制备。带有至少 2 个可水解基团的单硅烷如二烷氧基硅烷、三烷氧基硅烷及四烷氧基硅烷。较好的烷氧基取代基是 C1 ～ C4 的烷氧基，优选甲氧基及乙氧基。带有至少两个可水解基团的单硅烷中除了含有可水解基团外，在硅原子上还可以接有不可水解的有机基团，如烷基或更好的是带有活性官能团的基团，活性官能团如乙烯基、氨基、异氰酸酯、环氧基，尤其是 ( 甲基 ) 丙烯酰基。 在颜料存在下可以水解的单硅烷例如乙烯基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、 3 - 缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷、 3 - ( 甲基 ) 丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷及 3 - ( 甲基 ) 丙烯酰基丙基三乙氧基硅烷。 在单硅烷水解时加入的颜料如金属颜料如铝、铜或其它金属；干涉颜料如金属氧化物包覆金属颜料，例如二氧化钛或氧化铁包覆铝，包覆云母例如二氧化钛包覆云母及石墨效应颜料，片状金属氧化物或片状非金属氧化物如片状氧化铁或片状氧化硅。较好的是金属颜料，优选铝颜料。颜料可以无需预处理如钝化处理。 单硅氧烷在颜料存在下水解可以如美国专利 No 5 332 767 中所述进行，在与水不混溶的有机溶剂存在下，加入少量水用于水解。然而较好的得到以聚硅氧烷基料包覆的颜料是在水可混溶溶剂存在下加入水及碱性催化剂如胺类进行水解。水解完后，以聚硅氧烷基料包覆的颜料过滤分离干燥。单硅烷中的可水解基团水解时，形成硅羟基，其缩合形成硅氧桥，进一步得到聚硅氧烷基料。如果使用含有四个可水解基团的单硅烷如四烷氧基硅烷，可形成致密的聚硅氧烷 (SiO 2 ) 基料。聚硅氧烷的致密程度取决于用于水解的单硅烷的种类及数量，如使用单硅烷混合物。单硅烷中可水解基团的平均值越低，得到的聚硅氧烷越不致密。在颜料存在下水解，较好的使用二烷氧基和 / 或三烷氧基硅烷，同时还可混合使用四烷氧基硅烷。且较好的所用的二烷氧基和 / 或三烷氧基硅烷中含有活性官能团。 单硅烷可以一步或多步加料和水解。在水解并缩聚后，引入聚硅氧烷基料的活性基团，可以用于形成聚合物，如一种三维交联聚合物。聚合物可通过树脂包覆的形式接枝于位于颜料表面的聚硅氧烷基料上。合适的低相对分子质量的带官能团的有机化合物，可以通过与聚硅氧烷上的活性基团缩聚、加成或自由基聚合而形成聚合物。例如聚硅氧烷基料上的环氧基可以通过与多元胺如乙二胺及三乙烯四胺反应形成三维聚合物。较好的聚硅氧烷基料上含有活性官能团如 ( 甲基 ) 丙烯酰基，可以与可自由基共聚化合物自由基共聚，优选多链烯烃不饱和化合物如六己二醇二丙烯酸酯及三羟甲基丙烷三 ( 甲基 ) 丙烯酸酯。 用聚硅氧烷包覆的市售铝颜料如爱卡 (Eckart - Werke) 公司的“ STAPA IL Hydrolan ”系列。 根据本发明制备的颜料，除了如上述的以聚硅氧烷包覆颜料外，可以包含有含羧基官能树脂及水可混溶有机溶剂。 含羧基官能树脂要有足够的羧基量，确保的树脂的酸值为 10 ～ 100 mg KOH/g, 较好的是 20 ～ 50 mg KOH/g ，具有数均相对分子质量 500 ～ 5 000 ，较好的 1000 ～ 5000 。羧基不中和，除了羧基，聚合物中不含其它酸性基团。例如含羧基的 ( 甲基 ) 丙烯酸共聚物、聚氨酯及更好的用聚酯树脂。含羧基官能聚合物可以含有羟值不高于 100 mg KOH/g （以树脂固体计）。 颜料分散体中含有的水溶性有机溶剂例如 N - 甲基吡咯烷酮、 C1 ～ C4 醇及二醇醚，例如异丙醇、丁二醇、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、三乙二醇乙醚、三乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丙醚、丙二醇丁醚、丁二醇甲醚、丙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚及二丙二醇单甲醚。 以聚硅氧烷基料包覆的颜料，特别是以聚硅氧烷基料包覆的铝颜料在颜料制备时可以采用固体状态或溶解于有机溶剂中的颜料浆形式。可以通过 1 份以聚硅氧烷包覆的颜料与 0.3 ～ 10 份较好的是 0.5 ～ 3 份 1 种或 1 种以上的羧基官能树脂，在水溶性有机溶剂存在下混合制备颜料。还可再加入水，但不高于水溶性溶剂量的 10% ，最好是不再另加入水。 以聚硅氧烷包覆的颜料、羧基官能树脂及水溶性有机溶剂以一定比例混合，使得到的颜料分散体的固含量 10% ～ 60%( 质量分数，下同 ) ，较好的 20% ～ 50% 。以聚硅氧烷包覆的颜料首先与一种或一种以上水溶性有机溶剂混合均匀，还可再加入助剂如分散剂或乳化剂，加量基于以聚硅氧烷包覆颜料总质量不高于 20% 。含羧基官能树脂可以 20% ～ 80% 的在水溶性有机溶剂中的溶液形式加入，并混合均匀得到以聚硅氧烷包覆的颜料与有机溶剂的均匀的混合物。 颜料分散体中还可含有数量较少的如不超过 10% 的与水不混溶的有机溶剂。 以聚硅氧烷包覆的混合颜料较好的是金属颜料如铝颜料，含有未中和的羧基官能聚合物，在水溶性有机溶剂存在下制备颜料，然后再与其它组分混合配制水性特殊效应底面漆。含有根据本发明制备的颜料的水性特殊效应底面漆具有极好的剪切稳定性，可保持特殊效应及色调稳定，换言之，用本发明颜料分散体制备的水性特殊效应底漆即使在加以剪切力（如在循环管道中）的情况下仍保持极好的特殊效应及色调的一致性。 将本发明制备的颜料与水性基料混合，还可加入交联剂、着色颜料浆、水、有机溶剂和 / 或传统的用于涂料的助剂制备水性特殊效应底面漆。其它的不以聚硅氧烷包覆的颜料的效应颜料在水性特殊效应底面漆制备时不可使用。 水性特殊效应底面漆中含阴离子型和 / 或非离子型稳定的基料。阴离子稳定是通过至少中和部分基料中的羧基而得到，非离子稳定是通过基料中的侧链和 / 或端链含有聚乙氧基链段而实现。基料中含有羧基，使树脂酸值 5 ～ 40 mgKOH/g 。水性特殊效应底面漆可以是物理干燥或可以通过形成共价键交联。通过形成共价键交联的特殊效应底面漆可以是自交联型或外交联型。外交联体系的水性特殊效应底面漆可以是单组分或多组分的。 水性特殊效应底面漆的基料以及可选择性加入的交联组分没有特别限制。可以采用传统的用作水性特殊效应底面漆的基料的成膜物、水溶性或非水稀释树脂。例如聚酯树脂、 ( 甲基 ) 丙烯酸酯共聚物树脂、聚氨酯树脂、 ( 甲基 ) 丙烯酸酯改性聚酯树脂和 / 或 ( 甲基 ) 丙烯酸酯改性聚氨酯树脂。 ( 甲基 ) 丙烯酸酯改性聚酯树脂或 ( 甲基 ) 丙烯酸酯改性聚氨酯树脂是指 ( 甲基 ) 丙烯酸酯共聚物和聚酯树脂或 ( 甲基 ) 丙烯酸酯共聚物和聚氨酯树脂以共价键和 / 或形成树脂分子的互穿网络而连接的基料。上述基料可以以传统的方法制备。水溶性基料可以是不含官能团的或是活性的树脂，其中含有如羟基，羟值 20 ～ 140 mgKOH/g( 树脂固体 ) 。交联剂例如胺与甲醛的缩合树脂如三聚氰胺树脂和游离或封闭型的多异氰酸酯。如果存在交联剂，交联剂与基料的混合比例较好的为 10 ∶ 90 ～ 40 ∶ 60 ，更好的为 20 ∶ 80 ～ 30 ∶ 70 （以固体份计）。 水性特殊效应底面漆中可用的着色颜料及填料例如钛白、超细二氧化钛、氧化铁颜料、炭黑、二氧化硅、硫酸钡、超细云母、滑石粉、高岭土、碳酸钙、偶氮颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、二吡咯并吡咯颜料及苝系颜料。 着色颜料和 / 或填料可以研磨，如在水性基料存在下研磨分散。最好研磨水性树脂颜料浆。研磨可以采用传统的方法进行。然后加入其余的水性基料或水性树脂浆得到着色颜料浆。 水性特殊效应底面漆中还可以含有传统的涂料用助剂，其用量不高于 5%( 质量分数，以固体分计 ) 。助剂例如碱性中和剂、消泡剂、润湿剂、附着力促进剂、催化剂、流平剂、防缩孔剂、光稳定剂、交联型或非交联型聚合物微粒、流变助剂或增稠剂 [ 如层状硅酸盐、含离子基团和 / 或具有缔合效应的基团的合成聚合物如聚乙烯醇、聚 ( 甲基 ) 丙烯酰胺、聚 ( 甲基 ) 丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮及聚氨酯或聚丙烯酸缔合增稠剂 ] 。 水性特殊效应底面漆中的有机溶剂量较好的应低于 20% ，可以采用传统的用于涂料的溶剂，可以由基料引入或也可单独加入。溶剂除了上述颜料制备时加入的类型外，可以是水不混溶的单或多元醇，如己醇；二醇醚；二醇如乙二醇和 / 或丙二醇其齐聚物；酮类如甲乙酮、丙酮、环己酮；芳香族或脂肪族烃如甲苯、二甲苯或直链或支链的 C6 ～ C12 的脂肪烃。 水性特殊效应底面漆固含量 10% ～ 35% ，颜基比 0.05 ∶ 1 ～ 0.6 ∶ 1( 固体分计 ) 。计算颜基比时，颜料是指所用的效应颜料、着色颜料及填料总量，基料是指基料、颜料制备时所含的含羧基树脂、树脂浆及交联剂总量。 本发明的水性特殊效应底面漆适用于制备底面漆 / 罩光清漆双涂层体系，特别是汽车涂料用的需要特殊效果及着色作用的双涂层体系。水性特殊效应底面漆特别适用于需要采用循环输送系统的传统的车辆涂装过程。也可用于车辆修补漆或塑料部件涂装。 水性特殊效应底面漆可以用传统的方法施工于不同底材，一般为金属或塑料底材。通常要预涂处理，如塑料要涂装塑料底漆，金属底材通常要涂装电泳底漆，<

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