Привитая полимерная добавка для диспергирования пигмента и краска, в которой она используется, с улучшенной укрывистостью - RU2615629C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Данное изобретение в целом относится к привитой полимерной добавке для диспергирования пигментов, таких как диоксид титана, к краскам с улучшенной укрывистостью, в которых она используется, и к способам ее получения и применения.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Краска включает компонент пленкообразующей непрерывной фазы, который может быть водным или неводным, который содержит полимер в виде растворенного компонента или в виде коллоидной дисперсии. Пигменты представляют собой пылевидные соединения, которые могут быть диспергированы в смолистом или полимерном связующем краски, обеспечивая кроющую способность и цвет краскам и покрытиям. Пигменты могут также улучшать свойства долговечности и атмосферостойкости, обеспечивать непрозрачность и специальные эффекты (например, переход, сверкание) и модифицировать свойства текучести и нанесения. Пигменты могут быть диспергированы в краски в виде сухого порошка при размоле, т.е. суспендированы в водном растворе и диспергирующих добавках или в жидкой композиции красителя. Тяжелые частицы пигмента отделены друг от друга и равномерно распределены по композициям красок в виде коллоидной суспензии. В ином случае может произойти ряд дефектов, таких как изменение цвета, расслаивание и неоднородность, осаждение и потеря блеска. Пигменты, не имеющие на себе зарядов и не покрытые, требуют поверхностно-активных веществ/диспергирующих добавок для лучшего распределения.

[0003] После нанесения краски или покрытия на подложку и образования пленки на подложке пигменты в краске или покрытии препятствуют прохождению света сквозь пленку к слою(слоям) ниже на подложке и обратно к глазу наблюдателя. Пигменты осуществляют это, поглощая и рассеивая свет. Кроющая способность или способность краски придавать непрозрачность может быть выражена через количество квадратных метров, покрываемых 1 литром краски для получения полного укрывания. Кроющая способность пигмента может быть выражена через количество квадратных метров, покрываемых килограммом пигмента, диспергированного в краске и нанесенного так, что он укроет цвет какого-либо предыдущего слоя. Пигменты на основе диоксида титана (TiO₂) имеют отличную кроющую способность, поскольку их показатели отражения высоки и поскольку они имеют оптимальный размер частиц для максимальной кроющей способности. Например, белый диоксид титана рутил имеет диаметр частиц 200-300 нм. Однако диоксид титана может быть прозрачным, если присутствует в виде крупных кластеров, а его кроющая способность значительно снижается при агломерации вследствие пониженной эффективности рассеивания света. С другой стороны, хорошая дисперсия увеличивает укрывающую эффективность диоксида титана. С целью максимизировать кроющую способность композиции краски с пигментами на основе диоксида титана следует использовать диспергирующую добавку для предотвращения агломерации частиц диоксида титана.

[0004] Поскольку диоксид титана является дорогим компонентом, были сделаны различные попытки увеличить кроющую эффективность диоксида титана и снизить количество диоксида титана как кроющего или придающего непрозрачность пигмента в композиции краски. Патент США 5385960, выданный Emmons et al., патент США 6080802, выданный Emmons et al., патент США 2012/0058277, выданный Bohling et al., и патент США 2012/0058278, выданный Bohling et al., описывают полимерные частицы латекса, адсорбированные непосредственно на поверхность частиц диоксида титана для достижения оптимального расстояния между частицами диоксида титана.

[0005] Существует продолжающаяся потребность в разработке добавки для диспергирования пигментов, в частности, диоксида титана, для максимизации кроющей способности диоксида титана, следовательно, снижения количества диоксида титана, требуемого в красках, и снижения цены производства красок.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Данное изобретение относится к привитой полимерной добавке для диспергирования пигментов, в частности, диоксида титана, полученной путем полимеризации мономеров в присутствии полимерной диспергирующей пигмент добавки, предпочтительно полимера с низким молекулярным весом и высоким содержанием кислоты. Диспергирующая пигмент добавка растворима в щелочном растворе. При введении в краску улучшается укрывистость. Поэтому требуется меньше диоксида титана для оптимальной укрывистости.

[0007] Первый вариант осуществления изобретения относится к композициям привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента, содержащим полимеры-носители, привитые диспергирующей пигмент добавкой с низким молекулярным весом (MW) и высоким кислотным числом, при этом диспергирующая пигмент добавка, подлежащая привитию, представляет собой полимер со средневесовым молекулярным весом по меньшей мере приблизительно 1000 и предпочтительно от приблизительно 1000 до приблизительно 20000 и с кислотным числом по меньшей мере приблизительно 150 и предпочтительно от приблизительно 150 до приблизительно 250. Привитый полимер для диспергирования пигмента представляет собой добавку к композиции краски и содержит по меньшей мере приблизительно 1%, и менее чем приблизительно 50% и предпочтительно менее чем приблизительно 25% по весу диспергирующей пигмент добавки с низким MW, высокой кислотностью. Диспергирующая пигмент добавка растворима в щелочных растворах.

[0008] Другой вариант осуществления изобретения относится к способу получения привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента, при этом диспергирующую пигмент добавку с низким молекулярным весом и высоким кислотным числом добавляют во время полимеризации в эмульсии, дающей полимерные частицы с диспергирующей пигмент добавкой, привитой на поверхности. Привитые полимерные частицы могут быть одностадийными полимерами, двустадийными полимерами с ядром и оболочкой, или даже многостадийными полимерами, имеющими ядро с несколькими оболочками.

[0009] Другой вариант осуществления изобретения относится к композициям краски, включающим привитую полимерную добавку для диспергирования пигмента, при этом композиции краски содержат диоксид титана и по меньшей мере одно латексное связующее.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0010] Прилагаемые чертежи образуют часть описания, которые следует читать в связи с ним и в которых одинаковые номера позиций использованы для обозначения одинаковых частей в различных видах.

Фигура 1А представляет собой данные гель-проникающей хроматографии (GPC) диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом, полученные с помощью рефрактометрического (RI) детектора;

Фигура 1В представляет собой увеличенный вид области пика ФИГУРЫ 1А.

Фигура 2А представляет собой данные GPC полимера, полученного с помощью способа Примера 3 ниже, полученные с помощью RI детектора.

Фигура 2В представляет собой увеличенный вид области пика ФИГУРЫ 2А.

Фигура 3 представляет собой данные GPC диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом, использованной в Фигуре 1А, полученные с помощью детектора на фотодиодной матрице (длина волны 254 нм).

Фигура 4 представляет собой данные GPC полимера, полученного с помощью способа Примера 3 ниже, полученные с помощью детектора на фотодиодной матрице (длина волны 254 нм).

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Обычно латексную краску получают в две стадии. На стадии измельчения пигменты, диспергирующие добавки и воду вместе с другими добавками добавляют в сосуд и перемешивают с высокой скоростью. На этой стадии каждый агломерат пигмента разрушается до его изначального размера частиц. После разрушения агломератов пигмента их следует стабилизировать против повторной агломерации. Эту стабильность обеспечивают диспергирующими добавками, такими как коммерчески доступные диспергирующие добавки Tamol™, которые являются полимерами и/или поверхностно-активными веществами с низким молекулярным весом и кислотной функциональностью. Эти материалы доступны как в нейтрализованном основаниями виде, так и в не нейтрализованном виде. Считается, что эти поликислотные диспергирующие добавки адсорбируются на поверхности частиц пигмента, обеспечивая частицы пигмента, электростатически стабилизированные против агломерации. На стадии разжижения продукт помола смешивают с водной латексной смолой и другими добавками, такими как поверхностно-активные вещества, загустители, пеногасители, биоциды и т.д., для получения краски.

[0012] Способность пленки краски быть непрозрачной является функцией количества и распределения диоксида титана в пленке краски. Для максимизации рассеяния от частиц диоксида титана они предпочтительно разделяются на расстояние по меньшей мере одного диаметра друг от друга. Поскольку, как правило, диаметр частиц диоксида титана составляет приблизительно 250 нм, такое разделение не может быть обеспечено поликислотной диспергирующей добавкой с низким молекулярным весом, известной в данной области.

[0013] В одном варианте осуществления настоящего изобретения расстояние между частицами пигмента диоксида титана обеспечивают путем присоединения, предпочтительно путем привития, полимеров с кислотной функциональностью к поверхностям полимеров-носителей, тем самым позволяя полученным полимерным частицам адсорбироваться на поверхностях пигмента оксида титана. В данном изобретении мономеры носителя полимеризуют в присутствии полимерной диспергирующей пигмент добавки с получением полимерных частиц с полимерной диспергирующей пигмент добавкой, привитой на поверхностях полученных полимерных частиц.

[0014] Настоящее изобретение в целом относится к (i) композициям привитой полимерной диспергирующей пигмент добавки, содержащим эмульсионные полимеры или полимеры-носители, привитые полимерной диспергирующей пигмент добавке с низким молекулярным весом и высоким кислотным числом, (ii) способу их получения, в котором диспергирующую пигмент добавку с низким молекулярным весом и высоким кислотным числом добавляют во время полимеризации в эмульсии мономеров носителя, (iii) композициям краски, содержащим привитую полимерную диспергирующую пигмент добавку по настоящему изобретению, и (iv) способу снижения количества пигмента диоксида титана в композиции краски с сохранением непрозрачности.

[0015] В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, полимерные диспергирующие пигмент добавки с низким молекулярным весом и высоким кислотным числом привиты на поверхность полимеров-носителей. Предпочтительно, диспергирующие пигмент добавки, подлежащие привитию, являются полимерами с молекулярным весом от приблизительно 1000 до приблизительно 20000, предпочтительно от приблизительно 5000 до приблизительно 17000 и более предпочтительно от приблизительно 8000 до приблизительно 17000, и кислотным числом от приблизительно 150 до приблизительно 250, предпочтительно от приблизительно 200 до приблизительно 250, и растворимы в щелочных растворах. Коммерческие примеры могут включать без ограничения Joncryl®, доступный от BASF, Morcryl™, доступный от DOW, и Tamol™, доступный от DOW.

[0016] Привитая природа полимеров по настоящему изобретению подтверждается данными гель-проникающей хроматографии (GPC). Пик на GPC свободной или не присоединенной диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом, полученный с помощью рефрактометрического (RI) детектора, представлен на Фигуре 1А и Фигуре 1В. На Фигурах 1А-1В, 2А-2В, 3 и 4 использованная полимерная диспергирующая пигмент добавка с низким MW и высоким кислотным числом представляла собой Joncryl® 678, доступную от BASF, имеющую средневесовой молекулярный вес приблизительно 8600 и кислотное число приблизительно 215. Свойства других полимерных диспергирующих пигмент добавок с низким MW и высоким кислотным числом, использованных в примерах и экспериментах, описаны ниже.

[0017] Пик на Фигуре 1А одновершинный, с пиком приблизительно 6009 дальтон (на основе стандарта полистирола) и временем удержания пика приблизительно 22 минуты. Описанный выше привитый полимер с диспергирующей пигмент добавкой получили с использованием способа из Примера 3 ниже, а его пик GPC с помощью детектора RI показан на Фигуре 2А и Фигуре 2В. На кривой присутствует небольшой горб в области, где была бы полимерная диспергирующая пигмент добавка с низким MW и высоким кислотным числом, если бы была не привитой; кривая PJ показывает, что по меньшей мере часть полимерной диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом прореагировала с метилметакрилатом с образованием полимера с более высоким молекулярным весом, который теперь заключен в области кривой более высокого молекулярного веса на Фигурах 2А-2В. Подтверждение привития возможно путем получения кривых GPC с помощью детектора на фотодиодной матрице, работающего на длине волны 254 нм. Этот детектор будет выдавать отклик на полимерную диспергирующую пигмент добавку с низким MW и высоким кислотным числом, содержащую стирольные фрагменты, но полимер полиметилметакрилат не будет давать отклика. Фигура 3 представляет собой кривую GPC свободной или не присоединенной полимерной диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом, полученную с помощью детектора на фотодиодной матрице, которая снова демонстрирует пик на времени удержания приблизительно 22 минуты. Фигура 4 представляет собой кривую полимера из Примера 3, полученную с детектором на фотодиодной матрице; часть полимера, являющаяся полимерной диспергирующей пигмент добавкой с низким MW и высоким кислотным числом, дает отклик в этом полимере. Имеется пик приблизительно на 21,633 минуте, который является приблизительно тем же, что и пик свободной полимерной диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом и, следовательно, обусловлен не прореагировавшей полимерной диспергирующей пигмент добавкой с низким MW и высоким кислотным числом. Однако второй пик, с более высоким молекулярным весом, также присутствует на 18,886 минутах. Этот пик обусловлен молекулами полимерной диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом, имеющими молекулярный вес более высокий, чем таковой исходной полимерной диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом, и единственным путем, которым это могло произойти, могло быть привитие цепей метилметакрилата цепями полимерной диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом.

[0018] Соотношение площадей под пиками при 18,886 минутах и 21,633 минуте составляет приблизительно 27%:72%, указывая, что соотношение привитой полимерной диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом к не прореагировавшей полимерной диспергирующей пигмент добавке с низким MW и высоким кислотным числом составляет приблизительно 27%:72% или приблизительно

[0019] Привитый полимер для диспергирования пигмента можно добавлять к композиции краски в качестве добавки для улучшения кроющей способности композиций краски, поскольку полимерная диспергирующая пигмент добавка с низким молекулярным весом и высоким кислотным числом, привитая на полимеры-носители, может адсорбироваться на поверхности диоксида титана, обеспечивая лучшее расстояние между частицами диоксида титана. Как показано в приведенных ниже примерах, полимерные диспергирующие пигмент добавки с низким молекулярным весом и высоким кислотным числом добавляют во время полимеризации в эмульсии мономеров, которые становятся полимерами-носителями. Составляют краски с привитым полимером для диспергирования пигмента добавки по настоящему изобретению и испытывают их интенсивность цветового тона.

[0020] Интенсивность цветового тона является мерой того, насколько хорошо диоксид титана может добавлять белизну цветной краске. В одном испытании интенсивности цветового тона две унции красителя добавляют к 126 унциям краски. Делают мазки толщиной три мил и оставляют сушиться в течение ночи. Испытывают и экспериментальную и контрольную краску. Интенсивность цветового тона экспериментальной краски по отношению к стандартной краске определяют путем измерения отражающих способностей контрольного и экспериментального мазков с помощью Gretag Macbeth Color Eye 2145 и затем определения базовой интенсивности цветового тона с помощью программного обеспечения Color Eye 2145.

[0021] Предпочтительные мономеры в процессе полимеризации в эмульсии, который производит полимеры-носители, могут включать без ограничения метилметакрилат (ММА) и стирол. Пригодные стирольные мономеры включают без ограничения стирол, метилстирол, хлорстирол, метоксистирол и подобные.

[0022] Привитые добавки к смоле ММА (примеры 14, 17 и 19) проявляют постоянную улучшенную интенсивность цветового тона при 85% загрузке TiO₂ по сравнению с 100% загруженным TiO₂ контрольным образцом из Примера 9 и значительно улучшенную интенсивность цветового тона по сравнению с 85% загруженными красками из Примеров 10 и 11. 100% загрузка TiO₂ означает количество пигментов TiO₂ в стандартной краске, что составляет 248 фунтов TiO₂ на 100 галлонов краски; 85% загруженная краска, следовательно, будет содержать 211 фунтов TiO₂ на 100 галлонов. Также определяли коэффициенты контрастности красок. Для коэффициентов контрастности делают мазок толщиной 2 мил влажной краски на карте Penopac Chart 5314 (Byk-Gardner). Карта имеет три области: покрытую черную область, покрытую белую область и непокрытую область. Мазок оставляют сушиться в течение ночи. На следующий день Y отражающую способность краски поверх покрытой черной части карты и Y отражающую способность краски поверх покрытой белой части карты определяют на Gretag Macbeth Color Eye 2145. Более белые покрытия дадут более высокие значения Y. Коэффициент контрастности - это соотношение значения Y краски поверх черной области, деленное на значение Y краски поверх белой области. Коэффициенты контрастности красок 14, 17 и 19 находились в диапазоне 0,943-0,953, что близко к диапазону 0,949-0,958, наблюдаемому в 100% загруженном TiO₂ контрольном образце из Примера 9. Коэффициенты контрастности красок 14, 17 и 19 также хорошо сочетаются с коэффициентами контрастности 85% загруженных TiO₂ красок 10 и 11, составляющими 0,945 и 0,943 соответственно. Значения Y (поверх черного) или сухие отражающие способности поверх черного в Таблице 1 находятся в диапазоне 88,27-88,77 для красок из Примеров 14,17 и 19, что хорошо сочетается с таковыми для полностью загруженным TiO₂ контрольным образцом из примера 9, составляющими 87,25-88,27. Значения Y значительно выше, чем для загруженных на 85% красок из Примеров 10 и 11, которые составляют 85,97 и 85,93 соответственно. Визуально, сухие укрывистости из Примеров 14, 17 и 19 приблизительно равны таковым для полностью загруженного контрольного образца и превосходят таковые для загруженных на 85% контрольных образцов. Все из привитых производных ММА эффективны при уровне загрузки TiO₂ в 85%.

[0023] Привитые стирольные добавки проявляют более высокую или приблизительно равную интенсивность цветового тона, если концентрация полимерной диспергирующей пигмент добавки относительно высока (примеры 12 и 15) при 85% загрузки TiO₂ по сравнению с загруженным на 100% TiO₂ контрольным образцом, и лучшую интенсивность цветового тона, чем оба из загруженных на 85% TiO₂ контрольных образцов. Коэффициенты контрастности из Примеров 12 и 15 составляют 0,943 и 0,940 соответственно, что близко к диапазону 0,949-0,958 для полностью загруженного TiO₂ контрольного образца, а также близко к значениям для загруженных на 85% TiO₂ красок 10 и 11. Y-значения поверх черного для примеров 12 и 15 составляют 87,87 и 87,49, соответственно, что лежит в диапазоне загруженных на 100% TiO₂ контрольных образцов из Примера 9, и значительно выше, чем таковые для загруженных на 85% TiO₂ красок из Примеров 10 и 11. Сухая укрывистость из Примера 12 приблизительно такая же, как и контрольной краски из Примера 9, и лучше, чем у загруженной на 85% TiO₂ краски. Сухая укрывистость краски из Примера 15 незначительно меньше, чем таковая у содержащего 100% TiO₂ контрольного образца, и незначительно лучше, чем таковая у загруженной на 85% TiO₂ краски из Примеров 10 и 11. Привитая стирольная добавка, использованная в краске из Примера 19, имеет относительно низкую концентрацию диспергирующей добавки и в отношении укрывистости хуже, чем содержащий 100% TiO₂ контрольный образец из Примера 9 и содержащие 85% TiO₂ краски из Примеров 10 и 11.

[0024] По отношению к содержащему 100% TiO₂ контрольному образцу, интенсивность цветового тона снижается при использовании смеси ММА и бутилакрилата (ВА) в качестве компонента полимера-носителя при загрузке 85% TiO₂, как видно в Примерах 13 и 16, при этом интенсивность цветового тона из Примера 13 более высока, чем для содержащих 85% TiO₂ контрольных образцов, а интенсивность цветового тона из Примера 16 приблизительно такая же, как для содержащих 85% ТiO₂ контрольных образцов. Коэффициенты контрастности из Примеров 13 и 16 близки к значениям для содержащих 100% и 85% TiO₂ контрольных образцов. Значения Y двух красок, содержащих добавку, лежат в диапазоне таковых для содержащих 85% TiO₂ контрольных образцов, но меньше, чем таковые для содержащего 100% ТiO₂ контрольного образца. Сухие укрывистости красок из Примеров 13 и 16 незначительно слабее, чем таковые для содержащего 100% TiO₂ контрольного образца. Таким образом, сочетание смеси ММА/ВА, использованное в этих примерах, не настолько эффективно, как использование стирола или ММА по отдельности.

[0025] Не привязываясь к теории, возможно, что сочетание ММА/ВА приводит к относительно мягким частицам, которые могут деформироваться при образовании пленки, что приводит к менее эффективному разделению в пространстве частиц диоксида титана. И ММА, и стирол ведут к более твердым полимерным частицам и более эффективному разделению в пространстве частиц диоксида титана. В частности, ММА дает твердый полимер с высокой температурой стеклования. Поэтому его обычно не используют индивидуально в получении латексных пленкообразующих смол для краски. ММА более эффективен для улучшения интенсивности цвета при загрузке 85% TiO₂, чем стирол, что может быть связано с растворимостью первого в воде. Растворимость в воде ММА, ВА и стирола составляет 1,6, 0,14 и 0,03 г/100 мл соответственно. Более высокая растворимость в воде может приводить к большему взаимодействию (привитию) водорастворимой полимерной диспергирующей пигмент добавки, возможно, приводя к более эффективно разделяющей полимерной добавке.

[0026] В качестве полимеров-носителей применяют твердые мономеры или смеси мономеров, дающие полимеры, имеющие минимальные температуры пленкообразования (MFFT) более чем приблизительно 10°С, более предпочтительно более чем приблизительно 15°С и более предпочтительно более чем приблизительно 20°С. MFFT предпочтительно составляют менее чем приблизительно 130°С и более предпочтительно менее чем приблизительно 100°С.

[0027] Другой аспект изобретения направлен на процессы получения привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента путем полимеризации эмульсии. Предпочтительно диспергирующие пигмент полимеры добавляют до инициаторов, чтобы обеспечить их привитие на полимеры-носители. Чтобы сделать раствор основным, следовательно, растворяющим диспергирующую пигмент добавку, используют регуляторы pH, такие как водный аммиак.

[0028] Можно использовать процессы либо термического, либо окислительно-восстановительного инициирования с целью инициирования полимеризации для получения композиций привитых полимерных добавок по настоящему изобретению. Можно использовать обычные свободнорадикальные инициаторы, такие как, например, перекись водорода и персульфат аммония, натрия или калия, окислительно-восстановительные системы, такие как гидроксиметансульфинат натрия (восстановитель) и гидроперекись т-бутила (окислитель) и подобные, и их сочетания.

[0029] Примеры поглощающих растворов, пригодных в полимеризации для получения по настоящему изобретению композиции привитой полимерной добавки, включают без ограничения персульфат аммония, персульфат натрия, персульфат калия, окислительно-восстановительные системы, такие как гидроксиметансульфинат натрия (восстановитель) и гидроперекись т-бутила (окислитель), и подобные, и их сочетания, обычно в водном растворе. Пригодные окислительно-восстановительные поглотители включают Bruggolite FF6 М, являющийся натриевой солью производного органической сульфоновой кислоты и являющийся восстановителем, используемым в сочетании с окислителем для удаления остаточных мономеров..

[0030] Примеры регуляторов pH, пригодных для получения композиции привитой полимерной добавки по настоящему изобретению, могут включать без ограничения гидроксид аммония, гидроксид натрия, карбонат натрия, бикарбонат натрия, гидроксид калия, карбонат калия, бикарбонат калия, аммиак, амины, аминоспирты (например, 2-амино-2-метил-1-пропанол и/или соединения, продаваемые под торговым наименованием AMP™ 95 компанией Angus Chemical Co.), и подобные, и их сочетания. Предпочтительные регуляторы pH включают аммиак, амины и аминоспирты. В определенных случаях соединения, квалифицируемые как регуляторы pH, можно добавлять для целей, отличных от регулирования pH (например, временной деактивации реакционно-способных в ином случае функциональных групп, стабилизации эмульсии, или подобных), и при этом они могут все же характеризоваться в данном документе как регуляторы pH.

[0031] Пригодные поверхностно-активные вещества для применения в получении композиции привитой полимерной добавки по настоящему изобретению могут включать без ограничения неионные и/или анионные поверхностно-активные вещества, такие как анионные и/или неионные эмульгаторы, например щелочные или аммонийные алкилсульфаты, алкилсульфоновые кислоты, жирные кислоты, оксиэтилированные алкилфенолы, аммония ноноксинол-4-сульфат, нонилфенолэтоксилат (10), октилфенолэтоксилат (9-10), додецилбензолсульфонат натрия, додецилсульфонат натрия, тетрадецилсульфонат натрия, гексадецилсульфонат натрия, продаваемые под торговым наименованием TRITON™ (например, серия QS, серия CF, серия X и подобные), продаваемые под торговым наименованием IGEPAL™, продаваемые под торговым наименованием RHODAPON™, продаваемые под торговым наименованием RHODAPEX™, продаваемые под торговым наименованием RHODAFAC™, продаваемые под торговым наименованием RHODACAL™, и подобные, и их сочетания.

[0032] Другой аспект настоящего изобретения включает композиции краски, составленные из привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента по настоящему изобретению, и способ снижения содержания пигмента диоксида титана в композиции краски. Диоксид титана применяют в качестве белого пигмента для обеспечения кроющей способности для покрывания ранее существовавших цветов или меток на подложках, подлежащих окрашиванию. TiO₂ обычно диспергируют с коммерческим диспергирующей добавкой, таким как Tamol™, в процессе размола перед смешиванием с пленкообразующим латексным связующим и привитой полимерной добавкой для диспергирования пигмента по настоящему изобретению в процессе разжижения. Привитая полимерная добавка для диспергирования пигмента по настоящему изобретению может составлять от приблизительно 1% до приблизительно 50% композиции краски по весу, предпочтительно от приблизительно 1% до приблизительно 25%, более предпочтительно от приблизительно 1% до приблизительно 10%, и более предпочтительно от приблизительно 5% до приблизительно 10%. Если привитая полимерная добавка для диспергирования пигмента по настоящему изобретению составляет приблизительно 50% композиции краски, она может работать как пленкообразующий латекс. Соотношение привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента по настоящему изобретению к латексному связующему может составлять приблизительно от 1:50 до 50:1. Загрузка диоксида титана для красок, в которых используется привитая полимерная добавка для диспергирования пигмента по настоящему изобретению, может быть снижена до 85% или менее от современных составов, в которых не используется привитая диспергирующая пигмент полимерная добавка по настоящему изобретению, как показано в Примерах 12, 14, 17 и 19. Поэтому может быть снижена стоимость производства красок.

[0033] Как показано в Примерах 12, 14, 17 и 19, составы краски, использующие полимерную привитую ММА смолу для диспергирования пигмента и полимерную привитую стирольную смолу для диспергирования пигмента по настоящему изобретению, проявляют улучшенную кроющую способность даже при загрузке 85% диоксида титана. Привитые ММА смолы в Примерах 14, 17 и 19 дают наилучшую интенсивность цветового тона, как показано в Таблице 1.

[0034] Примеры пеногасителей, пригодных для композиций краски согласно настоящему изобретению, могут включать без ограничения сополимеры полисилоксанов с полимерами простых эфиров, такие как продаваемые Tego под торговым названием Foamex™, продаваемые под торговым названием BYK™, продаваемые под торговым названием Drewplus™, продаваемые под торговым названием Surfynol™ и подобные, и их сочетания.

[0035] Примеры модификаторов реологии, пригодных для композиций краски согласно настоящему изобретению, могут включать без ограничения гидрофобно модифицированные уретановые модификаторы реологии, гидрофобно модифицированные простые полиэфирные модификаторы реологии, разбухающие (или растворимые) в щелочах эмульсии, гидрофобно модифицированные разбухающие (или растворимые) в щелочах эмульсии, целлюлозные или гидрофобно модифицированные целлюлозные модификаторы реологии. Примерами являются доступные от Rohm & Haas под торговым названием Acrysol™, такие как RM-8W, RM-825, RM-5000, RM-2020 NPR и RM-825, RM-5, ТТ-935, и Natrasol™, Natrasol Plus™ и Aquaflow™ от Aqualon Division компании Hercules Inc., и UCAR Polyphobe™ от Dow.

ПРИМЕРЫ

[0036] В Примерах 1-8 три группы мономеров, т.е., ММА, стирол и ММА/ВА, с небольшими количествами МАА, служащие в качестве полимеров-носителей, полимеризуют в эмульсии в присутствии полимерных диспергирующих пигмент добавок в различных концентрациях для привития этих диспергирующих добавок к полимерам-носителям. Процентное содержание полимерных диспергирующих пигмент добавок представляет собой процентное содержание общей массы полимерной диспергирующей пигмент добавки и полимера-носителя. Процентное содержание представляет собой количество, присутствующее во время полимеризации эмульсии мономеров, используемое для составления полимера-носителя, и не все из этого процентного содержания оказывается привитым. Полимерными диспергирующими пигмент добавками, использованными в Примерах, являются Joncryl® 678 (примеры 1-8 и 20-21), 682 (Пример 24) и 690 (Пример 25). Их средневесовой молекулярный вес составляет 8600, 1700 и 16500 соответственно, а их кислотные числа составляют 215, 238 и 240 соответственно. Обобщенные результаты свойств полимерных диспергирующих пигмент добавок и полимеров-носителей представлены ниже.

Не привитые полимеры-носители и диспергирующие пигмент добавки в Примерах 28 и 29 не включены.

[0037] Полученные привитые полимерные добавки добавляют к композициям краски в Примерах 12-19, где композиции краски имеют загрузку 85% TiO₂. Примеры 9-11 являются сравнительными контрольными примерами, где композиции краски имеют загрузки 100% или 85% TiO₂. Были определены визуальные сухие укрывистости, коэффициенты контрастности, значения отражающей способности Y и интенсивности цвета для красок, и результаты приведены в Таблице 1. Визуальные сухие укрывистости являются наблюдениями мазков толщиной 2 мил, используемых для измерений коэффициента контрастности. Мазок экспериментальной краски сравнивают с таковым для контрольного образца, содержащего 100% TiO₂; если оказывается, что краска поверх черной области карты Leneta покрывает черный лучше, чем контрольный образец, она считается "сильнее", если она покрывает хуже, она "слабее", если она оказывается одинаковой, она "приблизительно одинакова". Следует отметить, что в таблице аббревиатура "незн." означает "незначительно". Сухие коэффициенты контрастности определяют на мазках толщиной 2 мил способом, описанным выше. Значение Y поверх черного определяют на мазке толщиной 2 мил, как описано выше. Интенсивности цветового тона определяют способом, описанным ранее.

[0038] В Примерах 20-21 использовали двухстадийный процесс полимеризации для получения привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента по настоящему изобретению, при этом полимерные частицы имеют структуру ядро-оболочка. Свойства укрывистости соответствующих композиций краски испытаны в Примерах 22-23 и показаны в Таблице 2.

[0039] В Примерах 24-25 полимерные диспергирующие добавки с различным молекулярным весом привиты на полимеры-носители ММА. Свойства укрывистости соответствующих композиций краски испытаны в Примерах 26-27 и показаны в Таблице 3. Средневесовой молекулярный вес привитых полимерных добавок для диспергирования пигмента лежит в диапазоне от приблизительно 60000 дальтон до приблизительно 650000 дальтон.

[0040] В Примере 28 полимер-носитель получен из смолы ММА без какого-либо количества полимерной диспергирующей пигмент добавки с низким MW, высоким содержанием кислоты. Пример 29 детально описывает получение водного раствора полимерной диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом без полимера-носителя. Пример 30 детально описывает получение краски с использованием смолы ММА из Примера 28 как укрывающей/диспергирующей смолы. Пример 31 представляет собой получение краски с использованием частиц ММА из Примера 28 и полимерной диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом из Примера 29. Пример 32 представляет собой получение краски только с полимерной диспергирующей пигмент добавкой с низким MW и высоким кислотным числом из Примера 29. Свойства укрывистости данных композиций краски показаны в Таблице 4.

Пример 1:

[0041] Получение привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента с 25% полимерной диспергирующей пигмент добавки со стирольными мономерами:

Латекс фильтруют, и он имеет следующие свойства: содержание твердой фазы 47,0%, pH 8,72, вязкость 140 сП, размер частиц 97 нм.

Пример 2:

[0042] Получение привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента с 25% полимерной диспергирующей пигмент добавки с мономерами ММА/ВА/метакриловая кислота (МАА):

Латекс фильтруют, и он имеет следующие свойства: содержание твердой фазы 45,8%, pH 8,4, вязкость 113 сП, размер частиц 100 нм.

Пример 3:

[0043] Получение привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента с 25% полимерной диспергирующей пигмент добавки с мономерами ММА:

Латекс фильтруют, и он имеет следующие свойства: содержание твердой фазы 46,6%, pH 8,9, вязкость 134 сП, размер частиц 125 нм.

Пример 4:

[0044] Получение привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента с 14% полимерной диспергирующей пигмент добавки и стирольными мономерами:

Латекс фильтруют, и он имеет следующие свойства: содержание твердой фазы 46,5%, pH 9,4, вязкость 33 сП, размер частиц 132 нм.

Пример 5:

[0045] Получение привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента с 14% полимерной диспергирующей пигмент добавки и мономерами ММА/ВА:

Латекс фильтруют, и он имеет следующие свойства: содержание твердой фазы 45,3%, pH 8,6, вязкость 26 сП, размер частиц 137 нм.

Пример 6:

[0046] Получение привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента с 14% полимерной диспергирующей пигмент добавки и мономером ММА:

Латекс фильтруют, и он имеет следующие свойства: содержание твердой фазы 46,8%, pH 9,6, вязкость 266 сП, размер частиц 177 нм.

Пример 7:

[0047] Получение привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента с 5% полимерной диспергирующей пигмент добавки и стирольным мономером:

Латекс фильтруют, и он имеет следующие свойства: содержание твердой фазы 46,8%, pH 9,8, вязкость 18 сП, размер частиц 99 нм.

Пример 8:

[0048] Получение привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента с 5% полимерной диспергирующей пигмент добавки и мономером ММА:

Латекс фильтруют, и он имеет следующие свойства: содержание твердой фазы 46,9%, pH 9,6, вязкость 714 сП, размер частиц 126 нм.

Сравнительный Пример 9: Получение стандартной краски с загрузкой TiO₂ 100%

[0049] Следует отметить, что все значения в Примерах 1-8, 20-21, 24-25 и 28-29 приведены в граммах и являются действительными количествами, использованными в лаборатории. Данные в Примерах 9-19, 22-23, 26-27 и 30-32 также приведены в граммах и являются действительными количествами, использованными в лаборатории. Данные в Таблицах выражены в "фунтах на 100 галлонов", что является общепринятым способом выражения составов в лакокрасочной промышленности. Вязкости по Стормеру измерены на вискозиметре KU 2 (Byk Gardner) и выражены в единицах "KU"; ICI измерены на вискозиметре Сар 1000+ и выражены как "ICI" (актуальными единицами являются Пуазы, или "П").

[0050] Этот состав использует 248 фунтов TiO₂ на 100 галлонов краски или 100% загрузку TiO₂. Частицы пигмента TiO₂ вначале диспергируют с Tamol и затем смешивают с винилакриловым латексным связующим в композиции краски. В данной стандартной краске применяют смесь TiO₂ CR 826/813, обсужденную в Примере 9. Снова отмечается, что количества здесь выражены в граммах:

[0051] Вязкость регулируют дополнительными 1,5 г Natrosol Plus 330 в 20 г воды и 4 г RM-5000 с получением краски с вязкостью 92 KU и 1,183 ICI.

Сравнительный Пример 10: Получение стандартной краски с загрузкой TiO₂ 85%

[0052] В данном составе применяют 210 фунтов TiO₂ на 100 галлонов краски или 85% загрузку TiO₂.

[0053] Вязкость регулируют дополнительными 0,5 г Natrosol Plus 330 в 20 г воды с получением краски с вязкостью 95 KU и 1,358 ICI.

Сравнительный Пример 11: Получение стандартной краски с загрузкой TiO₂ 85%.

[0054] В данном составе применяют 210 фунтов TiO₂ на 100 галлонов краски или 85% загрузку TiO₂. Получение является таким же, как и в Примере 10, за исключением того, что использовали 324,6 грамма Ti-Pure R-70 вместо 195,2 грамм Tronox CR-826 и грамм Tronox CR-813. Получили краску с вязкостью 95 KU и 1,250 ICI.

Примеры 12-19:

[0055] Получение красок с загрузкой TiO₂ 85%, включающих привитые полимерные добавки для диспергирования пигмента по настоящему изобретению из примеров 1-8 соответственно.

[0056] Получение такое же, как в Примере 11, с тем изменением, что вместо 517,9 г винилакрилового латекса использовали 137 г привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента (из примеров 1-8) и 405 г винилакрилового латекса. (Общее количество твердого полимера является таким же, как и в Примере 11.) Кроме того, в разжижении применяли 144,5 г воды вместо 169 г в Примере 11 для компенсации дополнительной воды, происходящей из привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента. В каждом случае вязкости регулировали с помощью Natrosol Plus 330 в 20 г воды и RM-5000 для приведения Ки в диапазон 92-96 и ICI в 1,1-1,4.

[0057] Данные красок приведены в Таблице 1.

[0058] Как показано интенсивностью цветового тона в Таблице 1, контрольные формулы при загрузке 85% ТiO₂ в обоих Примерах 10 и 11 снизили интенсивность цветового тона по сравнению со 100% загрузкой TiO₂ в Примере 9. Полимерные добавки на основе ММА с 85% загрузкой TiO₂ в Примерах 14, 17 и 19 приводят к улучшенным результатам укрывистости при всех концентрациях полимерной диспергирующей пигмент добавки по сравнению со стандартной контрольной формулой со 100% загрузкой ТiO₂ в Примере 9 и по сравнению с 85% загруженным контрольным образцом из Примера 11, которые используют один и тот же ТiO₂. Полимерная добавка на основе ММА с 25% диспергирующей пигмент добавки, добавленной к композиции, имеет наилучшую интенсивность цветового тона и остается положительной при 14% и 5% концентрациях полимерной диспергирующей пигмент добавки. Это означает, что концентрация диспергирующей добавки, добавляемой к композиции, может составлять менее 5% и при этом иметь ту же интенсивность цветового тона, что и загруженный на 100% TiO₂ контрольный образец, или что загрузка TiO₂ может составлять менее 85%. Полимерная добавка на основе стирола с загрузкой TiO₂ 85% в Примере 12 также проявляет улучшенную укрывистость по сравнению со стандартной контрольной формулой с загрузкой TiO₂ 100% и по сравнению с загруженным на 85% контрольным образцом из Примера 11, который использует тот же TiO₂. Однако если концентрация полимерной диспергирующей пигмент добавки снижается до 14% в Примере 15, интенсивность цветового тона (-0,49) является приблизительно такой же, как у загруженного на 100% TiO₂ контрольного образца, но все еще более высокой, чем у загруженного на 85% контрольного образца из Примера 11, и при 5% в Примере 18 интенсивность цветового тона ниже, чем у загруженного и на 100% TiO₂, и на 85% контрольных образцов. Следовательно, диспергирующие полимерные добавки, полученные с ММА и стирольными мономерами, привитыми полимерной диспергирующей пигмент добавкой, улучшают кроющую способность TiO₂ и требуют меньше TiO₂ в формуле краски, тем самым снижая производственные затраты. Концентрация полимерной диспергирующей пигмент добавки может быть ниже чем 5% для ММА и всего 14% для стирола.

[0059] Полимеры ММА/ВА в красках, загруженных на 85% TiO₂, не проявляют улучшенную укрывистость даже с 25% полимерной диспергирующей пигмент добавки. Как обсуждалось выше, причиной может быть то, что это сочетание приводит к относительно мягким частицам, которые могут деформироваться при образовании пленки, что приводит к менее эффективному разделению в пространстве частиц TiO₂.

[0060] Смолы можно также получать в виде ядра/оболочки или двухстадийным способом. В этом способе одну мономерную композицию полимеризуют на первой стадии с образованием ядра, а вторую мономерную композицию полимеризуют поверх с образованием оболочки. Такие полимеры имеют ядро с композицией, отличной от таковой у оболочки.

Пример 20:

[0061] Получение двухстадийной полимерной добавки для диспергирования пигмента с 25% полимерной диспергирующей пигмент добавки и ядром из стирола и оболочкой из ММА/ВА с малым количеством МАА в оболочке. Стирольное ядро составляет приблизительно 80% массы полимера-носителя из ядра и оболочки.

Латекс фильтруют, и он имеет следующие свойства: содержание твердой фазы 48,7%, pH 7,9, вязкость 140 сП, размер частиц 101 нм.

Пример 21:

[0062] Получение двухстадийной привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента с 25% полимерной диспергирующей пигмент добавки с ядром из ММА и оболочкой из ММА/ВА с малым количеством МАА в оболочке. Ядро ММА составляет приблизительно 80% массы полимеров-носителей из ядра и оболочки.

Латекс фильтруют, и он имеет следующие свойства: содержание твердой фазы 47,5%, pH 7,9, вязкость 89 сП, размер частиц 101 нм.

Примеры 22 и 23:

[0063] Получение красок с использованием полимерных добавок, полученных в Примерах 20 и 21. Краски получили таким же образом, как и полученные в Примерах 12-19, и результаты сведены в Таблице 2.

[0064] Как показано интенсивностью цветового тона в Таблице 2, композиции краски, в которых используются полимерные добавки с ядром из стирола или ММА и оболочкой из ММА/ВА/МАА, полученные двухстадийным образом в Примерах 20 и 21, имеют улучшенную укрывистость даже при 85% загрузке TiO₂.

[0065] Не привязываясь к какой-либо конкретной теории, хотя сополимер с носителем ММА/ВА/МАА, будучи привитым полимерной диспергирующей пигмент добавкой с низким MW и высоким кислотным числом в Примерах 13 и 16, не проявил улучшенную интенсивность цветового тона, как показано в Таблице 1, ММА/ВА/МАА в Примерах 20-23 при использовании в качестве оболочки с более твердыми ядрами, полученными из стирола и ММА, проявляют улучшенную интенсивность цветового тона при 85% загрузке TiO₂. Эти результаты подтверждают приведенный выше вывод, что композиции полимерной добавки привитой диспергирующей пигмент добавки по настоящему изобретению работают лучше, если композиции добавки являются более твердыми, т.е. имеют MFFT более чем приблизительно 10°С, предпочтительно более чем приблизительно 15°С или предпочтительно более чем приблизительно 20°С.

[0066] Полимерные диспергирующие пигмент добавки, имеющие различный молекулярный вес, можно использовать в получении привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента по настоящему изобретению, как показано в Примерах 24-27.

Пример 24:

[0067] Привитую полимерную добавку для диспергирования пигмента, использующую 5% полимерной диспергирующей пигмент добавки, имеющего низкий MW около 1700, такого как Joncryl® 682, получили следующим образом:

Латекс отфильтровывали, и он имеет следующие свойства: содержание твердой фазы 46,8%, pH 9,3, вязкость 9 сП, размер частиц 187 нм.

Пример 25:

[0068] Привитую полимерную добавку для диспергирования пигмента с использованием 5% полимерной диспергирующей пигмент добавки, имеющего более высокую MW около 16500 и кислотное число 240, получили таким же образом, как и в Примере 24, за исключением того, что в конце подачи исходной эмульсии добавили 100 г воды. Свойства полимера представляют собой содержание твердой фазы 44,8%, pH 9,6, вязкость 5454 сП, размер частиц 81 нм.

Примеры 26 и 27:

[0069] Краски, использующие полимерные добавки, полученные в Примерах 24 и 25, получили таким же образом, как и полученные в Примерах 12-19, и результаты сведены в Таблице 3.

[0070] Таблица 3: Краски, полученные из полимерных добавок, полученных с различными полимерными диспергирующими пигмент добавками в Примерах 24 и 25

[0071] Как показано интенсивностью цветового тона в Таблице 2, композиции краски, в которых используются полимеры-носители из ММА, привитые диспергирующей пигмент добавкой с MW 1700 и MW 16500 соответственно, в Примере 24 и 25 проявляют улучшенную укрывистость при загрузке TiO₂ 85%. Однако значения коэффициента контрастности и сухой отражающей способности Примера 26 значительно ниже, чем таковые из Примера 27, показывая, что диспергирующая пигмент добавка с более низкой молекулярной массой, возможно, менее эффективна, чем диспергирующая пигмент добавка с более высокой молекулярной массой.

[0072] Сравнительный Пример 28. Получение смолы/полимера-носителя без полимерной диспергирующей пигмент добавки

[0073] Исходную эмульсию получили путем добавления 1077,7 г метилметакрилата и 7,0 г метакриловой кислоты к 361,6 г деионизированной воды, 40,8 г Rhodapon UB, 35,9 г Rhodafac RS-610 и 8,1 г водного аммиака. 696 г деионизированной воды, 1,0 г Rhodapon UB, 2 г бикарбоната натрия и 3,8 г Пропиленгликоля PPG-725 нагрели до приблизительно 75-80°С при перемешивании под азотом. При 79,7°С в колбу добавили 77 г исходной эмульсии и перемешивали в течение 15 минут. Раствор 1,5 г персульфата натрия в 38,4 г ДИ воды добавили в колбу при 78°С. Через пятнадцать минут остаток исходной эмульсии подавали на протяжении двух часов и 45 минут. Раствор 2,0 г персульфата натрия в 48 г воды подавали параллельно на протяжении трех часов. Подачу персульфата продолжали в течение пятнадцати минут после окончания подачи исходной эмульсии. Через тридцать минут после окончания подачи персульфата реактор охладили до 60-65°С. Добавили 5,2 г восстановителя в 26,5 г ДИ воды вместе с 2,6 г гидроперекиси т-бутила в 13,3 г воды для восстановления остаточного мономера (поглотителя). Через 15 минут добавили еще 2,6 г гидроперекиси т-бутила в 13,3 г воды (продолжение поглотителя). Смесь охладили до комнатной температуры, при которой добавили водный аммиак для доведения pH до 9,1, а также добавили 7,7 г консерванта Polycide 428. Латекс отфильтровали, и он имеет следующие свойства: содержание твердой фазы 46,5%, pH 9,1, вязкость 41 сП, размер частиц 143 нм.

[0074] Сравнительный Пример 29. Получение раствора полимерной диспергирующей пигмент добавки без полимера-носителя.

[0075] В 5-литровую колбу, снабженную обратным холодильником и мешалкой, загрузили 2500 г деионизированной воды и 172,8 г водного аммиака. Колбу нагрели до температуры 75-80°С. Добавили 580 г полимерной диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом (например, Joncryl 678) и помешивали до растворения. Раствор охладили до комнатной температуры и выгрузили из колбы. Твердое содержимое раствора составляет 18,1%, а pH составляет 9,8.

[0076] Сравнительный Пример 30. Получение краски при загрузке ТiO₂ 85% со смолой на основе метилметакрилата из Примера 28, не содержащей полимерную диспергирующую пигмент добавку с низким MW и высоким кислотным числом.

[0077] Данный сравнительный пример показывает влияние на укрывистость отсутствия полимерной диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом. Эту краску получили согласно процедуре из Примера 11, за исключением того, что вместо 517,9 г винилакриловой смолы применяли 405,3 г винилакриловой смолы и 137,1 г смолы полимера-носителя из Примера 28. Кроме того, в разжижении использовали 144,5 г воды вместо 169 г в Примере 11 для компенсации дополнительной воды, происходящей из метилметакрилатной смолы из Примера 28. Все значения приведены в граммах:

Вязкость регулируют дополнительными 0,9 г Natrosol Plus 330 в 34 г воды и 12,9 г RM-5000 с получением краски с вязкостью 92 KU и 1,075 ICI.

[0078] Сравнительный Пример 31. Получение краски при загрузке ТiO₂ 85% со смолой на основе метилметакрилата из Примера 28 и раствором полимерной диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом из Примера 29.

[0079] Данный сравнительный пример показывает влияние на укрывистость добавления диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом к составу краски вместо присутствия во время полимеризации полимера-носителя. Другими словами, диспергирующая пигмент добавка с низким MW и высоким кислотным числом не привита к полимеру-носителю. Диспергирующая пигмент добавка с низким MW и высоким кислотным числом присутствует на уровне 14% по отношению к суммарному количеству диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом, и метилметакрилатного полимера-носителя. Эту краску получают согласно процедуре из Примера 11, за исключением того, что вместо 517,9 г винилакриловой смолы использовали 405,3 г винилакриловой смолы, 117,9 г полимера-носителя из Примера 28 и 49,3 г раствора диспергирующей пигмент добавки из Примера 29. Кроме того, в разжижении использовали 114,4 г воды вместо 169 г в Примере 11 для компенсации дополнительной воды, происходящей из смол из Примеров 28 и 29. Все значения приведены в граммах:

Вязкость регулируют дополнительными 5,3 г Natrosol Plus 330 в 34 г воды и 20,2 г RM-5000 с получением краски с вязкостью 94 KU и 1,254 ICI.

[0080] Сравнительный Пример 32. Получение краски при загрузке TiO₂ 85% с раствором диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом из Примера 29.

[0081] Данный сравнительный пример показывает влияние на укрывистость при добавлении только диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом к составу краски. Данную краску получают согласно процедуре из Примера 11, за исключением того, что вместо 517,9 г акриловой смолы использовали 501,5 г винилакриловой смолы и 49,3 г раствора диспергирующей пигмент добавки с низким MW и высоким кислотным числом из Примера 29. Кроме того, в разжижении использовали 136,1 г воды вместо 169 г в Примере 11 для компенсации дополнительной воды, происходящей из смолы из Примера 29. Все значения приведены в граммах:

Вязкость регулируют дополнительными 5,8 г Natrosol Plus 330 в 34 г воды и 16,2 г RM-5000 с получением краски с вязкостью 91 KU и 1,129 ICI.

[0082] Данные красок приведены в Таблице 4. В каждом сравнительном Примере интенсивности цветового тона не настолько хорошие, как у красок, в которых используются метилметакрилатные полимеры, привитые акриловой диспергирующей пигмент добавкой (MW 8600 и кислотное число 215). Все визуальные сухие укрывистости из Примеров проигрывают контрольной формуле из Примера 9, а коэффициенты контрастности значительно ниже, чем таковые у контрольной формулы из Примера 9 и загруженного TiO₂ на 85% контрольного образца из Примера 11.

[0083] Таблица 4 однозначно показывает, что краски с привитыми полимерными добавками для диспергирования пигмента по настоящему изобретению обладают лучшими характеристиками, чем краски, в которых используются полимеры-носители отдельно, полимерные диспергирующие пигмент добавки отдельно или и те, и другие.

[0084] Размер частиц привитых полимерных добавок для диспергирования пигмента по настоящему изобретению лежит в диапазоне от приблизительно 75 нм до 188 нм в Примерах. Предпочтительно, привитые полимерные добавки для диспергирования пигмента по настоящему изобретению могут быть от приблизительно 50 нм до приблизительно 250 нм, предпочтительно от приблизительно 60 нм до приблизительно 225 нм или более предпочтительно от приблизительно 75 нм до приблизительно 200 нм.

[0085] Другой аспект изобретения направлен на способы получения композиций краски со снижением количества придающих непрозрачность пигментов до менее чем 100% загрузки. Данный способ по настоящему изобретению включает стадии:

(i) привития полимера для диспергирования пигмента, имеющего молекулярный вес от приблизительно 5000 до приблизительно 20000 и кислотное число от приблизительно 150 до 250 к полимеру-носителю;

(ii) смешивания привитого полимера для диспергирования пигмента из стадии (i) с водной композицией, содержащей латексное связующее и придающий непрозрачность пигмент; и

(iii) снижения количества придающего непрозрачность пигмента, такого как TiO₂, до менее чем 100% загрузки, например, 85% загрузки.

[0086] Другой аспект настоящего изобретения направлен на способ получения привитой полимерной добавки для диспергирования пигмента, включающий стадии:

(i) растворения полимерной диспергирующей пигмент добавки в основном растворе,

(ii) обеспечения начальной эмульсии мономера для раствора полимерной диспергирующей пигмент добавки,

(iii) обеспечения инициатора к раствору полимерной диспергирующей пигмент добавки теплом, и

(iv) подачу мономеров к раствору полимерной диспергирующей пигмент добавки,

при этом полимерная диспергирующая пигмент добавка имеет молекулярную массу от приблизительно 5000 до приблизительно 20000 и кислотное число от приблизительно 150 до приблизительно 250.

Мономеры могут включать метилметакрилат, метакриловую кислоту, бутилакрилат или стирол.

[0087] Другой аспект настоящего изобретения направлен на способ выбора мономера, подлежащего привитию к диспергирующей добавке для диспергирования пигмента, имеющему молекулярный вес от приблизительно 5000 до приблизительно 20000 и кислотное число от приблизительно 150 до 250, включающий стадии

(i) привития указанной диспергирующей добавки для диспергирования пигмента к указанному мономеру;

(ii) перемешивания привитого полимера для диспергирования пигмента из стадии (i) с латексным связующим и придающим непрозрачность пигментом при 100% загрузки в первой водной композиции;

(iii) смешивания привитого полимера для диспергирования пигмента из стадии (i) с латексным связующим и придающим непрозрачность пигментом при менее чем 100% загрузки во второй водной композиции, например, 85% загрузки;

(iv) определения интенсивности цветового тона или коэффициента контрастности (или другого свойства) первой и второй водной композиции после нанесения на подложку и высушивания;

(v) установления пригодности мономера путем сравнения интенсивностей цветового тона или коэффициентов контрастности из стадии (iv).

[0088] Хотя очевидно, что иллюстративные варианты осуществления изобретения, описанные в данном документе, удовлетворяют указанным выше целям, понятно, что специалистами в данной области могут быть разработаны многочисленные модификации и другие варианты осуществления. Особенность (особенности или элементы) из одного варианта осуществления можно использовать в других вариантах осуществления или с другими вариантами осуществления. Поэтому будет понятно, что прилагаемая формула изобретения предусматривает покрытие всех таких модификаций и вариантов осуществления, которые будут идти в идее и рамках настоящего изобретения.

Реферат

Настоящее изобретение относится к привитой полимерной добавке для диспергирования пигмента для придающих непрозрачность пигментов. Описана привитая полимерная добавка для диспергирования пигмента, содержащая полимерную диспергирующую пигмент добавку и полимерный носитель, привитые друг к другу, при этом полимерная диспергирующая пигмент добавка имеет средневесовой молекулярный вес от приблизительно 1000 дальтон до приблизительно 20000 дальтон и кислотное число от приблизительно 150 до приблизительно 250, и при этом полимерная диспергирующая пигмент добавка является растворимой в щелочном растворе, и при этом минимальная температура пленкообразования (MFFT) полимерного носителя составляет более чем приблизительно 10°С и менее чем приблизительно 130°С, и при этом привитая полимерная добавка для диспергирования пигмента способна адсорбироваться на придающем непрозрачность пигменте, и при этом добавка содержит частицы, имеющие средний размер частиц в диапазоне от приблизительно 75 нм до приблизительно 200 нм в диаметре. Также описана композиция краски, содержащая латексное связующее, указанную выше привитую полимерную добавку для диспергирования пигмента и придающий непрозрачность пигмент. Технический результат – получение добавки, улучшающей укрывистость и интенсивность цветового тона при введении в композицию краски. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 табл., 32 пр.

Формула