[发明专利]接枝颜料分散聚合物添加剂以及使用其的具有提高的遮盖力的涂料

说明书

技术领域

本发明大体上涉及一种用于分散诸如二氧化钛之类的颜料的接枝聚合物添加剂、使用其的具有提高的遮盖力的涂料、以及用于制备和使用其的方法。

背景技术

涂料包含成膜连续相组分，所述组分可以是水性的或非水性的，它含有聚合物作为溶质或作为胶态分散体。颜料是颗粒状化合物，所述化合物可以分散在涂料的树脂或聚合物粘合剂中，来为涂料和涂层提供遮盖力以及提供颜色。颜料还可以改进耐久性和耐候性，提供不透明度和特殊效果(例如随角异色效果(flip)、闪光效果)，以及改良流动和涂覆特性。颜料可以研磨干粉的形式被分散到涂料中，即悬浮在水溶液和分散剂中，或于着色剂液体组合物中。重的颜料颗粒彼此分离并且在整个涂料组合物中均匀分布成胶态悬浮液。否则，可能存在多种缺陷，如色移、浮色和发花、沉降以及失去光泽。上面不带电荷以及没有被包覆的颜料需要表面活性剂/分散剂以更好地分布。

在将涂料或涂层涂覆到基材上并且在基材上形成薄膜之后，涂料或涂层中的颜料防止光穿过所述薄膜到达所述基材上的所述薄膜下方的一层或多层以及返回到观察者的眼睛。颜料是通过吸收光以及使光散射来做到这样的。涂料的遮盖(hiding)力或遮光(opacifying)力可以通过由1升涂料产生完全遮盖所覆盖的平方米数来表示。颜料的遮盖力可以通过由已经被分散在涂料中并且被涂覆以使得它将遮盖任何先前层的颜色的一公斤颜料所覆盖的平方米数来表示。二氧化钛(TiO₂)颜料具有优异的遮盖力，这是因为它们的折射率高以及因为它们具有对于最大遮盖力的最佳粒度。举例来说，金红石型钛白粉(titanium dioxide white)具有200nm-300nm的粒径。然而，二氧化钛在以大的簇集体的形式存在时可以是透明的，并且它的遮盖力在凝聚时由于光散射效率降低而显著降低。另一方面，良好的分散增加二氧化钛的遮盖效率。为了使具有二氧化钛颜料的涂料组合物的遮盖力达到最大，应当使用分散剂以防止二氧化钛颗粒发生凝聚。

由于二氧化钛是一种昂贵的组分，因此已经进行各种尝试以提高二氧化钛的遮盖效率以及减少涂料组合物中作为遮盖或遮光颜料的二氧化钛的量。Emmons等的US 5,385,960、Emmons等的US 6,080,802、Bohling等的US 2012/0058277、以及Bohling等的US 2012/0058278公开了聚合物乳胶颗粒，所述乳胶颗粒直接吸附到二氧化钛颗粒的表面以实现二氧化钛颗粒之间最佳的间距。

持续需要研发一种用于分散颜料特别是二氧化钛的添加剂以最大化二氧化钛的遮盖力，从而减少涂料中所需的二氧化钛的量以及降低制造涂料的成本。

发明内容

本发明涉及一种用于分散颜料特别是二氧化钛的接枝聚合物添加剂，所述接枝聚合物添加剂通过使单体在聚合物颜料分散剂的存在下聚合来制备，所述聚合物颜料分散剂优选地低分子量和高酸含量聚合物。所述颜料分散剂可溶于碱溶液中。当被加入涂料中时，遮盖力提高。因此，需要更少的二氧化钛来达到最佳的遮盖力。

本发明的第一个实施方案涉及接枝颜料分散聚合物添加剂组合物，所述组合物包含接枝有低分子量(MW)、高酸值颜料分散剂的载体聚合物，其中待被接枝的颜料分散剂是具有至少约1000并且优选地约1000至约20000的重均分子量以及至少约150并且优选地约150至约250的酸值的聚合物。所述接枝颜料分散聚合物是涂料组合物的添加剂并且以重量计包含至少约1％、并且少于约50％并且优选地少于约25％的所述低MW、高酸性颜料分散剂。所述颜料分散剂可溶于碱溶液中。

本发明的另一个实施方案涉及一种用于制备接枝颜料分散聚合物添加剂的方法，其中在乳液聚合期间添加低分子量、高酸值颜料分散剂，从而产生在表面处接枝有所述颜料分散剂的聚合物颗粒。所述接枝聚合物颗粒可以是单段(single stage)聚合物、两段核壳聚合物或甚至具有带有多壳的核心的多段聚合物。

本发明的另一个实施方案涉及包含所述接枝颜料分散聚合物添加剂的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含二氧化钛和至少一种乳胶粘合剂。

附图说明

所述附图形成了本说明书的一部分并且将结合本说明书一起阅读，其中在不同的视图中使用相同的附图标记来指示相同的部件，在附图中：

图1A是使用折射率(RI)检测器所获得的低MW、高酸值颜料分散剂的凝胶渗透色谱(GPC)数据；

图1B是图1A的峰区的放大视图；