[发明专利]金属阳离子和包含含磷和/或硫的阴离子的效果颜料、制造所述金属效果颜料的方法及其用途

说明书

本发明涉及通过溶胶-凝胶法用氧化硅涂布的金属效果颜料，其中金属阳离子和含磷和/或硫的阴离子存在于金属效果颜料表面上和/或氧化硅层中。本发明还涉及制造这些金属效果颜料的方法及其用途。

环保水性漆在汽车领域中和在工业涂料中的应用的急速上升要求开发防腐蚀金属效果颜料。在具有基础配方的水性漆中，普遍的铝效果颜料特别表现出氧化倾向，这产生氢并造成铝效果颜料氧化。这种氧化造成镜面光泽损失，这种损失也被称作泛灰。形成的氢带来了相当大的危险可能性，特别是因为可能的氢氧气爆炸也会随后造成细碎金属颜料的燃烧。

非常有效地，通过铬酸化法制造防腐蚀铝效果颜料（EP 0 259 592）并可以以商品名获自Eckart。这些防腐蚀铝效果颜料以优异的析气稳定性和出色的不透明度为特征。不透明度，也称作遮盖力，被理解为是每单位重量颜料遮盖的表面积。铬酸化铝效果颜料的不透明度更特别与铬酸化之前的铝效果颜料的不透明度相当。

缺点在于，铬酸化铝效果颜料含有铬化合物。尽管铬酸化铝效果颜料不含任何可检出量的有毒Cr(IV)，但考虑到重金属含量，它们不是环境有利的。

因此，开发出SiO₂涂布的铝或金色铜粉效果颜料。优选使用溶胶-凝胶法实现SiO₂涂布，其中首先，铝或金色铜粉效果颜料发生溶胶-凝胶包封，之后形成二氧化硅涂层。SiO₂涂布的铝或金色铜粉效果颜料具有高耐蚀性，因为二氧化硅涂层的屏障效应防止了水或其它腐蚀性物质在颜料表面的迁移。

SiO₂涂布通过由碱催化的温和环保的溶胶-凝胶法进行（A.Kiehl,K.Greiwe Progr.in org.Coatings 37(1999),179-183）。使用溶胶-凝胶法涂布SiO₂的市售金属效果颜料是来自Eckart的（铝效果颜料）和（金色铜粉效果颜料）。其它市售SiO₂涂布的铝效果颜料是例如来自Toyo,Japan的来自Schlenk,Germany的和来自Silberline,USA的Silbercote。

SiO₂涂布的铝效果颜料具有的析气稳定性通常足够。足够的析气稳定性是指在水的影响下，通常没有显著的氢放出，因为相对有效地防止了铝受水的侵袭。但是，析气稳定性还取决于铝效果颜料所处的环境条件。

有时，在具有非常细的粒度带和相应大的比表面积（即每单位重量金属效果颜料的表面积）的金属效果颜料的情况下，可能发生析气稳定性中的不想要的波动。此外，从现有技术中获知的SiO₂涂布的铝效果颜料的不透明度与原材料相比和与铬酸化颜料相比有害地显著降低。

为了用二氧化硅涂布基底，在现有技术中描述了两种基本方法。第一种方法是利用碱金属硅酸盐，其通过催化水解转化成硅烷醇，然后聚结形成无机网络（R.K.Iler等人US 2885366,1959；R.K.IlerThe Chemistry of Silica,1979）。

第二种方法是利用溶胶-凝胶法，由烷氧基硅烷开始，其在催化下与水反应形成硅烷醇和醇。在使用烷氧基硅烷涂布铝效果颜料的常规溶胶-凝胶涂布中，将粉末形式的起始颜料分散在醇相中，然后在附随供热下加入烷氧基硅烷、水和至少一种碱性或酸性催化剂。

通过形成组成为Si(OH)_4-y(OCH₂CH₃)_y(y=0-3)的硅烷醇结构（其能进入缩聚反应），实现了四乙氧基硅烷化合物的水解。在反应过程中，在颜料表面上形成二氧化硅的紧凑网络并完全包封颜料粒子。此外，对刚沉淀到颜料表面上的二氧化硅涂层特别施以进一步表面改性。例如，可以在施加SiO₂涂层后加入具有至少一个不可水解取代基的硅烷，例如烷基硅烷，并可以使其原位水解，具有至少一个不可水解取代基的硅烷通过进一步缩合反应牢固固定到颜料表面上的二氧化硅层上。可以将在冷却和抽吸除去溶液后获得的滤饼在减压下干燥，并按预期供使用。

US 2,885,366 A公开了用于制造用金属氧化物表面稳定化的产物的碱催化方法，这种产物还可以由SiO₂涂布的金属效果颜料构成。

在DE 19820112 A1中描述了使用碱性催化剂制造用反应性取向辅助剂涂布的效果颜料。

在EP 1332714 A1中公开了包含SiO₂涂布的铝效果颜料的水基底涂料。