專利名稱：顏料顆粒、其生產方法及其用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及顏料顆粒、其生產方法及其用途。粉末顏料用于熱塑性塑料和熱固性塑料的著色。粉末顏料的優勢在于它們不依賴于載體材料。但是，通常這個優勢的實現是以損害可分散性為代價的。為了改善可分散性，用樹脂(DE 2540355)或用聚合物(US 3133893)涂覆顏料。由EP 0036520可獲知具體的干燥方法，其涉及將高度分散的顏料和臨界溫度低于顏料的分解溫度的液體在加壓下加熱至該液體的臨界溫度之上，然后釋放壓力，將溫度穩定保持在液體露點線(dew line)之上。而且，EP 0282855公開了顏料制劑，其包含有機顏料和/或炭黑和選自烷基苯磺酸鹽系列或特定的磺基丁二酸酯的表面活性劑，并且，如果合適，在濕粉碎后，通過噴霧干燥或冷凍干燥從水性介質中干燥該顏料制劑。EP 1103173公開了用于染色種子的顏料制劑，其包含顏料和聚醚多元醇。EP 857764公開了無機顏料顆粒，其包含無機顏料和基于顏料含量為0. 1-10 重量％的水溶性親水助劑或疏水/親水助劑，并且該無機顏料顆粒的平均粒徑為 50-1500 μ m。此外，EP 1090081公開了水分散體，其包含顏料和式為[CH3(CH2)J [CH3(CH2)J CH[(CH2)pO (AO)qH]的分散劑。而且，由US 6063182和DE 19731572獲知顏料制劑，以及由US 5837044獲知噴墨油墨。WO 2003055959公開了固體粒子制劑，其包括固體粒子和0.05-9重量％的化合物，所述化合物選自具有至少一個非氫端基的聚乙二醇或二醇、或者烷基磺酸酯。此外，US 2005090609公開了平均粒徑為50-5000 μ m和BET表面積為<=15m2/g 的顏料顆粒，其尤其包含，基于聚醚為10-40重量％的至少一種非離子表面活性添加劑。現有的顏料制劑的缺點在于在不加入添加劑的情況下其在水或水性表面涂料體系中的分散性能很差。DE 102007026551公開一種顏料制劑，其包含至少一種顏料和至少一種通式為 CH3-(CH2) n-CH2-0-[ (CH2) p-0]m-H 的化合物，其中 η = 8-18, ρ = 1-4，和 m = 15-25。本發明的一個目的是提供顏料顆粒，其在水中或水性表面涂料體系中呈現出良好的分散性能，同時具有很好的表面涂層色彩，而且，由此，在交聯涂膜中該顏料顆粒的任何組分不產生浮色(遷移到涂膜的表面)。本發明提供顏料顆粒，其特征在于，所述顏料顆粒包含基于顏料顆粒40-65重量％，優選43-63重量％，更優選45-60重量％，非常優選45-56重量％的顏料和基于顏料顆粒至少10重量％，優選至少12重量％，更優選至少15重量％，非常優選至少20重量％ 的通式I的化合物CH3- (CH2) n-CH2-0- [ (CH2) p_0] m_H I，其中η = 8-18，優選 η = 10-18，更優選 η = 12-17，非常優選 η = 14-16 ；ρ = 1-4, 優選ρ = 2 ；和m = 35-100，優選m = 35-90,更優選m = 40-80，非常優選m = 45-70 ；通式I的化合物與顏料的重量比大于或等于該顏料以m2/g計的STSA表面積乘以0. 0021g/m2 ； 而且該顏料顆粒的質量加權平均粒徑是< 20 μ m,優選< 15 μ m,更優選< 12 μ m,非常優選 < 9 μ m0確定通式I的化合物與顏料重量比的下限可以確保通式I化合物對顏料表面 (STSA表面積)的最小涂層。該顏料的STSA表面積可以小于或等于385m2/g，優選小于或等于380m2/g。除了顏料黑之外，根據ASTM D 6556 (2004)測量該顏料的STSA表面積。對于顏料黑，與ASTM D 6556(2004)不符的是，在105°C下干燥樣品。用根據ISO 133201的激光衍射光譜法測定顏料顆粒的質量加權平均粒徑。在購自Sympatec的HELOS激光衍射光譜儀中進行測定。在1巴的分散氣壓下分散顏料顆粒。根據Fraunhofer理論評估粒徑分布。使用的顏料可以是炭黑、炭氣凝膠或彩色顏料。可以使用的彩色顏料的實例包括黃色顏料、橙色顏料、紅色顏料、洋紅色顏料、紫色顏料、藍色顏料、青色顏料、綠色顏料或棕色顏料。可以使用的彩色顏料包括無機藍色顏料，例如鐵藍、群青藍、鈷藍或混合相藍色顏料，或者有機藍色顏料，例如酞菁藍或陰丹士林
' τπ. ο使用的炭黑可以是爐黑、氣黑、燈黑、乙炔黑、由WO 98/45361或DE 19613796已知的含硅炭黑、由DE 19521565獲知的反性炭黑(inversion black)、和由WO 98/42778獲知的含金屬炭黑。作為炭黑，可以優選使用平均原生粒徑為8-80nm，優選10-35nm和OAN值為 40-200ml/100g，優選 60_150ml/100g 的顏料黑。氣黑具有的平均原生粒徑可以為8-30nm，優選10_25歷。氣黑具有的pH可以為 2-5，優選 3. 5-4. 5。爐黑具有的平均原生粒徑可以為8-80nm，優選10-50nm和OAN值可以為 40-200ml/100g，優選 50_180ml/100g。使用根據ASTM D 2414的方法測量炭黑顏料的吸油值(OAN)。與ASTM D 2414(2000)不符的是，將炭黑顏料在105°C下干燥到恒重并且以ml/100g炭黑顏料記錄吸油值。使用根據DIN ISO 787/9(1995)的方法測量顏料黑的pH。與DIN ISO 787/9(1995)不符的是，使用去離子水(在使用前不經煮沸排氣)，操作的炭黑顏料的濃度是10%，將該炭黑顏料懸浮液攪拌1分鐘，一直不斷地添加5滴乙醇以便增濕，當顯示恒定時讀出pH。根據DIN 53206測量平均原生粒徑。根據校準TEM顯微照片使用TGB粒徑計數器直接測量平均原生粒徑。用作顏料的炭氣凝膠可以具有20-1500m2/g，優選100-1200m2/g，更優選 400-900m2/g 的 BET 值。根據DIN ISO 9277(1995)在購自 Quantachrome 的 NOVA e2000 吸附測量儀器中
測量BET表面積。用作顏料的炭氣凝膠可以具有0. 005-5cm3/g,優選0. 05-3cm3/g,更優選 0. 2-2cm3/g的中孔體積。
用作顏料的炭氣凝膠可以具有1. 8-50nm,優選5-45nm，更優選10_35歷的平均中孔孔徑。根據DIN 66134(1998)通過BJH方法由在0.99-0. 34的相對壓力范圍p/pQ下記錄的等溫線解吸數據來測定中孔體積和孔徑分布。另外，用作顏料的炭氣凝膠可以具有0. 01-1. 0cm7g，優選0. 05-0. 5cm7g，更優選 0. 1-0. 35cm3/g的微孔體積。根據DIN 66135-1,66135-2,66135-3 (2001)用 t-plot 法測量微孔體積。根據 de Boer等式評估t-plot。用作顏料的炭氣凝膠可以具有小于1 μ m，優選0. 05-1 μ m，更優選0. 1-1 μ m，非常優選0. 5-0. 95 μ m的平均粒徑。所述顏料可以是多種顏料的混合物。通式I 的化合物可以優選是CH3-(CH2)n-CH2_0-[(CH2)2-0]m-H，其中 η = 10、12、14、 16 或 18 和 m = 35-100。通式I 的化合物可以是例如 CH3- (CH2) !O-CH2-O- [ (CH2) 2_0] 35_H、CH3- (CH2) 12_CH2-0-[(CH2) 2-0] 35-H、CH3- (CH2) 14-CH2-0- [ (CH2) 2_0] 35_H、CH3- (CH2) 16_CH2-0- [ (CH2) 2_0] 35_H、CH3- (C H2) 18-CH2-0- [ (CH2) 2-0] 35-H、CH3- (CH2) 10_CH2-0- [ (CH2) 2_0] 60_H、CH3- (CH2) 12-CH2_0- [ (CH2) 2_0 ]60-H、CH3- (CH2) H-CH2-O- [ (CH2) 2-0] 6(1-H、CH3- (CH2) 16_CH2-0- [ (CH2) 2_0] 6(ΓΗ、CH3- (CH2) 18_CH2 -0- [ (CH2) 2-0] 60-H、CH3- (CH2) 10-CH2-0- [ (CH2) 2_0] 90_H、CH3- (CH2) 12-CH2_0- [ (CH2) 2_0] 90_H、CH 3" (CH2) 14-CH2-0- [ (CH2) 2-0] 9(1-H、CH3- (CH2) 16-CH2-0- [ (CH2) 2_0] 90-H 或 CH3- (CH2) 18-CH2-0- [ (C
Η2)2-Ο]90-Η。顏料顆粒可以包括殺生物劑、pH調節劑、潤濕劑、粘合劑、流動助劑或消泡劑。該顏料顆粒可以包含沉淀法白炭黑和/或氣相法白炭黑。本發明的顏料顆粒可以包含分散劑。所述分散劑可以是非離子、陽離子、陰離子或兩性潤濕劑。除了通式I的化合物之外，本發明的顏料顆粒可以是不含分散劑的。該顏料顆粒可以由基于該顏料顆粒40-65重量％，優選43-63重量％，更優選 45-60重量％，非常優選45-56重量％的顏料；基于該顏料顆粒至少10重量％，優選至少 12重量％，更優選至少15重量％，非常優選至少20重量％的通式I的化合物；任選存在的 PH調節劑；任選存在的潤濕劑；任選存在的粘合劑；任選存在的消泡劑；任選存在的流動助劑；和任選存在的殺生物劑組成CH3- (CH2) n-CH2-0- [ (CH2) p_0] m_H I，其中n = 8-18，優選 η = 10-18，更優選 η = 12-17，非常優選 η = 14-16 ；ρ = 1-4, 優選P = 2 ；和m = ；35-100，優選m = ；35_90，更優選m = 40-80，很優選m = 45-70，所述通式 I的化合物與顏料的重量比可以大于或等于該顏料以m2/g計的STSA表面積乘以0. 0021g/ m2 ；以及該顏料顆粒的質量加權平均粒徑可以為< 2(^!11，優選< 15 μ m，更優選< 12 μ m， 非常優選< 9 μ m。根據DIN ISO 787-2測量，該顏料顆粒可以具有0_20重量％，優選0. 1-5重量％ 的殘留含水量。該顏料顆粒可以包含0-5重量％，優選0. 1-3重量％的pH調節劑。該顏料顆粒可以包含0-5重量％，優選0. 1-3重量％的潤濕劑。
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該顏料顆粒可以包含0-5重量％，優選0. 1-3重量％的粘合劑。該顏料顆粒可以包含0-5重量％，優選0. 1-3重量％的消泡劑。該顏料顆粒可以包含0-5重量％，優選0. 1-3重量％的流動助劑。該顏料顆粒可以包含0-5重量％，優選0. 1-3重量％的殺生物劑。在本發明的一個實施方案中，該顏料顆粒可以由基于顏料顆粒40-65重量％，優選43-63重量％，更優選45-60重量％，非常優選45-56重量％的選自氣黑、爐黑、顏料黃 74、顏料藍15:3和顏料紅122的顏料；基于顏料顆粒至少10重量％，優選至少12重量％， 更優選至少15重量％，非常優選至少20重量％的通式I的化合物；任選存在的pH調節劑； 任選存在的潤濕劑；任選存在的粘合劑；任選存在的消泡劑；任選存在的流動助劑；和任選存在的殺生物劑組成CH3- (CH2) n-CH2-0- [ (CH2) p_0] m_H I，其中η = 8-18，優選 η = 10-18，更優選 η = 12-17，非常優選 η = 14-16 ；ρ = 1-4，優選 ρ = 2 ；禾口 m = 35-100，優選 m = 35-90，更優選 m = 40-80，非常優選 m = 45-70， 所述通式I的化合物與顏料的重量比可以大于或等于該顏料以m2/g計的STSA表面積乘以 0. 0021g/m2 ；以及該顏料顆粒的質量加權平均粒徑可以為< 20 μ m,優選< 15 μ m,更優選 < 12 μ m，非常優選< 9 μ m。本發明另外提供一種生產本發明的顏料顆粒的方法，其特征在于將基于顏料顆粒40-65重量％，優選43-63重量％，更優選45-60重量％，非常優選45-56重量％的顏料和基于顏料顆粒至少10重量％，優選至少12重量％，更優選至少15重量％，非常優選至少 20重量％的通式I的化合物分散于溶劑中，其中所述通式I的化合物與顏料的重量比大于或等于該顏料以m2/g計的STSA表面積乘以0. 0021g/m2 ；和隨后干燥所得的分散體。使用的溶劑可以是水、乙二醇、甘油、醇、酮或上述化合物的混合物。可以用玻珠研磨機、行星式磨機、超聲波、攪拌和混合元件、溶解器、振動混合器例如Skandex、轉子-定子分散組件例如Ultra-Turrax、或高壓均質器來進行分散。可以通過冷凍干燥、紅外線干燥、微波干燥或噴霧干燥來干燥所述分散體。可以在噴霧干燥器中進行噴霧干燥，所述噴霧干燥器具有噴嘴霧化和并流、半逆流(噴射霧化)或逆流氣體通道。在噴霧干燥器中的霧化可以通過單流體或多流體噴嘴來進行。噴嘴孔徑可以是 0.01-3讓，優選0.05-2111111，更優選0. 1-1. 5mm。使用的霧化介質可以是氣態物質例如空氣、 氮、CO2和氬。使用的噴嘴可以是完全圓錐體、空心圓錐體、平面噴射和直線噴射噴嘴。可以用外場來輔助分散體進入到噴霧干燥器實現噴霧。所述外場可以是電場或聲場，例如超聲波。可以通過旋轉霧化器、加壓霧化器、振動霧化器或文丘里噴嘴實現分散體進入到噴霧干燥器噴霧。在噴霧干燥器中通過噴霧而產生的液滴尺寸可以是50nm-3mm，優選lOOnm-lmm， 更優選 200nm-0. 5mm。噴霧干燥可以在80-500°C，優選80-250°C的進口溫度下進行。出口溫度可以是 10-150°C，優選 15-900C ο噴霧干燥可以在噴嘴下游0. 03-1. 2巴的壓力水平下進行。
噴霧干燥可以在噴嘴處0. 8-8巴的壓力水平下進行。分散體的干燥可以優選通過在進口溫度為80-500°C，優選80_250°C，在噴嘴處壓力水平為0. 8-8巴和噴嘴孔徑為0. 01-3mm,優選0. 05_2mm，更優選0. 1-1. 5mm下噴霧干燥
來進行。本發明的顏料顆粒可以在水性漆和表面涂料體系、乳膠漆、印刷油墨、液體油墨體系和涂料體系中用于著色和/或抗靜電處理。 本發明另外提供一種表面涂料，其至少包含本發明的顏料顆粒。本發明的顏料顆粒有利地在水或水性涂料體系中呈現出很好的攪拌分散性能，同時具有很好的表面涂層色彩，而且，在交聯涂膜中該顏料顆粒的任何組分不產生浮色(遷移到涂膜的表面)。
實施例實施例1-8實施例1-8的顏料顆粒的牛產在表1中列出了顏料水分散體的組成。表 權利要求
1.顏料顆粒，其特征在于，所述顏料顆粒包含基于顏料顆粒40-65重量％的顏料和基于顏料顆粒至少10重量％的通式I的化合物CH3- (CH2) [CH2-O- [ (CH2) p-0] m_H I，其中n = 8-18, ρ = 1-4和m = 35-100 ；所述通式I的化合物與顏料的重量比大于或等于該顏料以m2/g計的STSA表面積乘以0. 0021g/m2 ；以及所述顏料顆粒的質量加權平均粒徑是< 20 μ m。
2.根據權利要求1的顏料顆粒，其特征在于，所述顏料是彩色顏料、炭氣凝膠或炭黑。
3.根據權利要求1或2的顏料顆粒，其特征在于，所述通式I的化合物是CH3-(CH2) !O-CH2-O- [ (CH2) 2-0] 35-H、CH3- (CH2) 12-CH2-0- [ (CH2) 2_0] 35_H、CH3- (CH2) 14-CH2_0- [ (CH2) 2_0 ]35-H> CH3- (CH2) 16-CH2-O- [ (CH2) 2-o] 35-H、CH3- (CH2) 18-CH2-O- [ (CH2) 2_o] 35-H、CH3- (CH2) 10-CH2-O- [ (CH2) 2-0] 60-H、CH3- (CH2) 12-CH2-0- [ (CH2) 2_0] 60_H、CH3- (CH2) 14-CH2_0- [ (CH2) 2_0] 60 -H、CH3- (CH2) 16-CH2-0- [ (CH2) 2-0] 60-H, CH3- (CH2) 18-CH2_0-[ (CH2) 2_0] 60_H、CH3-(CH2)10-CH2 -0- [ (CH2) 2-0] 90-H、CH3- (CH2) 12-CH2-0- [ (CH2) 2_0] 90_H、CH3- (CH2) 14-CH2_0- [ (CH2) 2_0] 90_H、 CH3- (CH2) 16-CH2-0- [ (CH2) 2-0] 90-H 或 CH3- (CH2) 18-CH2-0- [ (CH2) 2-0] 90-Ho
4.根據權利要求1的顏料顆粒，其特征在于，其殘留含水量是0-20重量％。
5.生產根據權利要求1-4之一的顏料顆粒的方法，其特征在于，將基于顏料顆粒40-65 重量％的顏料和基于顏料顆粒至少10重量％的通式I的化合物分散于溶劑中，其中所述通式I的化合物與顏料的重量比大于或等于該顏料以m2/g計的STSA表面積乘以0. 0021g/m2 ； 以及隨后干燥所產生的分散體。
6.根據權利要求1-4之一的顏料顆粒在水性漆和表面涂料體系、乳膠漆、印刷油墨、液體油墨體系和涂料體系中用于著色和/或抗靜電處理的用途。
7.表面涂料，其特征在于，所述表面涂料至少包含根據權利要求1-4之一的顏料顆粒。
全文摘要
本發明涉及一種顏料顆粒，其含有40-65重量％的顏料和至少10重量％的通式ICH3-(CH2)n-CH2-O-[(CH2)p-O]m-H的化合物，其中n＝8-18，p＝1-4和m＝35-100；所述通式I的化合物與顏料的重量比≥該顏料以m2/g計的STSA表面積乘以0.0021g/m2；和所述顏料顆粒的質量加權平均粒徑是＜20μm。該顏料顆粒可以通過將所述顏料和通式I的化合物分散于溶劑中，然后干燥獲得的分散體來生產。根據本發明的顏料可以在水性漆和清漆體系、分散色漆、印刷油墨、油墨體系和涂料體系中用于著色和/或抗靜電處理。
文檔編號C09C1/56GK102227479SQ200980147797
公開日2011年10月26日 申請日期2009年11月19日 優先權日2008年11月27日
發明者C·格茨, F·施滕格, G·陶貝爾, M·米爾巴赫, R·麥金托什, R·默奇, W·卡爾比茨 申請人:贏創炭黑有限公司