[发明专利]聚合物－颜料复合体

说明书

本申请是美国申请号US60／093，995(1998年7月24日申请)的部分继续。

本发明涉及聚合物-颜料复合体，聚合物-颜料复合体的水分散体以及包含聚合物-颜料复合体的色漆。更准确地说，本发明涉及其中聚合物由包含酸官能度的末端不饱和的低聚物形成的聚合物-颜料复合体。

绝大多数涂料制造商，特别是色漆制造商，均选择二氧化钛(下文称之为“TiO₂”)作为颜料，以便给最终干燥的涂层提供白度和不透明度或“遮盖”。二氧化钛是色漆配方中最为昂贵的原料。因此，色漆制造商长期以来一直在寻求：通过使用可能的最小量的二氧化钛来取得希望的不透明度。目前，已采用了许多技术，尤其是包括：

(1)就光散射而言，使用具有最佳平均粒径和粒径分布的二氧化钛；

(2)使用良好分散的二氧化钛。

涂料或色漆的不透明度或遮盖力是：干燥涂料中二氧化钛颜料颗粒空隙的函数。二氧化钛颗粒的光散射性是熟知的并且其平均粒径和粒径分布已被二氧化钛制造商最佳化，以便使散射最大化。当二氧化钛颜料颗粒的直径从200-250钠米(nm)并且彼此有几个粒径的间隔时，将产生最大光散射，以致使相邻颗粒光散射之间的干扰变得最少。

为使得颜料颗粒适当的间隔，二氧化钛制造商已尝试了许多工艺，包括用许多不同的聚合物(或者以涂层的形式完全地或以小结节的形式部分地)包封二氧化钛；或将各种不同的材料，包括聚合物(或者是成膜的或非成膜的聚合物)吸附至二氧化钛颗粒的表面上。例如，US5，412，019披露了：化学键合至聚合的水溶性化合物上的预形成聚合物颗粒的用途，其中所述化合物在化学键合之前，其重均分子量(下文称之为“Mw”)至少为1，500，优选大于20，000，并且包含可吸附至二氧化钛颗粒上的部分。

在US5，412，019中描述的聚合的水溶性化合物包含：能通过离子力，空间效应和范德华力吸附至二氧化钛颗粒上的部分。用US5，412，019中描述的方法使用这些聚合的水溶性化合物的一个严重的缺点在于：使用大量包含吸附部分的水溶性化合物(高用量，高分子量或两者)将危害最终涂层的耐水性。此外，高分子量水溶性化合物可能会有害地使色漆组合物造成不稳定性和／或絮凝。因此，必须取得微妙的平衡，以便取得吸附至二氧化钛颗粒上，给出适当间隔的聚合物，与此同时不有害地影响涂料配方和最终干燥涂层的性能，尤其是与耐水性有关的那些性能。申请人业已取得了这种平衡。

本发明涉及一种复合体，包含：

a．颜料颗粒；和

b．吸附至所述颜料颗粒表面上的许多离散的聚合物颗粒；

其中，以聚合物颗粒的重量计，该聚合物颗粒由0．05％重量至20％重量下式的至少一种末端不饱和低聚物形成：

其中，N为下式的烯属不饱和单体的残基：

其中，M为除N以外的烯属不饱和丙烯酸系单体或乙烯基单体的残基；

其中，所述的N和M残基在所述低聚物中是无规排列的；

其中m是M残基在所述低聚物中的总数，其范围为0-35；

其中n是N残基在所述低聚物中的总数，其范围为1-70；

其中，n和m的总数为1-70；

其中X和每个Y独立地选自H，NH₄，碱金属和碱土金属；

其中每个Q独立地选自H和COOX；以及

其中每个Z独立地选自H和CH₃。另外，本发明还涉及涂料组合物，特别是包含这些复合体颗粒的色漆。

此外，本发明还涉及聚合物-颜料颗粒的水分散体的制备方法，包括如下步骤：

(1)将颜料颗粒分散在第一含水介质中；

(2)在第二含水介质中制备离散聚合物颗粒的分散体或悬浮液，以聚合物颗粒的重量计，该聚合物颗粒由0．05％重量至20％重量下式的至少一种末端不饱和低聚物形成：

式中N为下式烯属不饱和单体的残基：

式中M为除N以外的烯属不饱和丙烯酸系或乙烯基单体的残基；

其中所述N和M残基无规排列在所述的低聚物中；

其中m为所述低聚物中M残基的总数，并且该值为0-35；

其中n为所述低聚物中N残基的总数，并且该值为1-70；

其中n和m的总数为1-70；

其中X和每个Y独立地选自：H，NH₄，碱金属和碱土金属；

其中每个Q独立地选自：H和COOX；

其中每个Z独立地选自：H和CH₃；