BRPI0717926B1

BRPI0717926B1 - Método de produção de uma dispersão aquosa de pigmento livre de um aglutinante orgânico, dispersão aquosa de pigmento livre de um aglutinante orgânico, e uso de uma dispersão

Info

Publication number: BRPI0717926B1
Application number: BRPI0717926-0A
Authority: BR
Inventors: Peter Harry Johan Greenwood; Hans Lagnemo
Original assignee: Akzo Nobel Chemicals International B.V.
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2021-11-30
Also published as: JP2010509431A; AU2007318286A1; EP2087045A1; JP5972514B2; RU2009121818A; BRPI0717926A2; CA2668700A1; KR101435924B1; AU2007318286B2; TW200837153A; WO2008057029A1; JP2014159574A; PL2087045T3; CA2668700C; KR20090079889A; ES2448865T3; RU2455326C2; CN101558122B; EP2087045B1; DK2087045T3

Abstract

método de produção de uma dispersão aquosa de pigmento livre de um aglutinante orgânico, dispersão aquosa de pigmento livre de um aglutinante orgânico, e uso de uma dispersão. a presente invenção refere-se a um método de produção de uma dispersão substancialmente aquosa de pigmento substancialmente livre de um aglutinante orgânico compreendendo a mistura de pelo menos um composto de silano solúvel em água ou dispersável em água e partículas de sílica coloidal para formar 5 partículas de sílica coloidal silanizadas em uma dispersão aquosa por meio do qual o referido pelo menos um composto de silano é misturado com partículas de sílica coloidal em uma razão em peso de silano para sílica de cerca de 0,2 a cerca de 1,5, misturando as referidas partículas de sílica coloidal com um pigmento orgânico e/ou inorgânico, no qual a razão em peso de sílica para pigmento é de cerca de 0,001 a cerca de 0,8 para formar a referida dispersão substancialmente aquosa de pigmento. a invenção refere-se também a uma dispersão aquosa de pigmento de acordo com o método definido neste relatório, e uma dispersão de pigmento substancialmente livre de um aglutinante orgânico compreendendo partículas de sílica coloidal, no qual a relação em peso de silano para sílica é de cerca de 0,2 a cerca de 1,5; e um pigmento orgânico e/ou inorgânico, no qual a relação em peso de sílica para pigmento é de cerca de 0,001 a cerca de 0,8.

Description

[001] A presente invenção refere-se a uma dispersão aquosa de pigmento, a um método de fornecimento de tal dispersão, e ao uso da mesma.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Pigmentos inorgânicos são frequentemente incorporados em vários polímeros como branqueadores, agentes de tintura, ou opacificadores. Pigmentos tal como TiO2 são particularmente úteis para aqueles propósitos por que eles difundem a luz muito eficientemente. Tais pigmentos podem estar presentes nas dispersões de pigmento conhecidas de, por exemplo, US 5.886.069 divulgando partículas de TiO2 com partículas inorgânicas discretas dispersas sobre a superfície das partículas de TiO2. Entretanto, tais dispersões não são sempre suficientemente estáveis e não permitem estocagem por um longo período de tempo sem sofrer de desestabilização ou gelificação resultando em considerável redução na eficiência de difusão da luz. Tais dispersões podem sofrer também de aglomeração ótica posto que as partículas de TiO2 estão em contato muito próximo umas das outras. Como resultado disso, o poder de encobrimento e a resistência da tintura podem tornar-se consideravelmente reduzidos. Extensores foram adicionados às formulações de pintura para espaçar as partículas de TiO2 para preservar a eficiência de difusão. Entretanto, a distribuição dos extensores é difícil e o poder de encobrimento é afetado. Seria desejável fornecer uma dispersão aquosa de pigmento na ausência de dispersantes tal como tensoativos. Tensoativos podem ocasionar problemas de formação de espuma à dispersão que por sua vez pode deteriorar a resistência à água e química.

[003] A WO 2004/035474 A1 descreve partículas de sílica coloidal silanizada em conjunto com um aglutinante orgânico. Aglutinantes orgânicos, no entanto, podem perturbar a estabilidade de uma dispersão de pigmento. O processo de dispersão do pigmento na presença de aglutinantes orgânicos pode requerer também uma energia adicional uma vez que forças de podem ser necessárias cisalhamento mais fortes. Além disso, a presença de aglutinantes orgânicos reduz a quantidade de pigmento dispersável que por sua vez reduz a eficiência de difusão da luz resultante.

[004] A presente invenção refere-se a um método facilitado de fornecimento de dispersão aquosa de pigmento tendo melhor estabilidade. Um objeto adicional da invenção é fornecer um método para possibilitar estocagem e vida em prateleira mais longos, e que propicia propriedades de pigmento aceitáveis tais como eficiência de difusão da luz quando misturada em qualquer formulação incluindo tintas.

A INVENÇÃO

[005] A presente invenção refere-se a um método de produção de uma dispersão substancialmente aquosa de pigmento livre de um aglutinante orgânico compreendendo a mistura de pelo menos um composto de silano solúvel em água ou dispersável em água e partículas de sílica coloidal para formar partículas de sílica coloidal silanizada em uma dispersão aquosa por meio do que pelo menos um composto silano é misturado com partículas de sílica coloidal em uma razão em peso de silano para sílica de cerca de 0,2 a cerca de 1,5, misturando as referidas partículas de sílica coloidal silanizada com um pigmento orgânico e/ou inorgânico, na qual a razão em peso de sílica para pigmento é de cerca de 0,001 a cerca de 0,8 para formar a referida dispersão substancialmente aquosa de pigmento.

[006] Pelo termo "essencialmente ou substancialmente livre de um aglutinante orgânico" queremos dizer um teor de aglutinante orgânico na dispersão aquosa de pigmento abaixo de cerca de 15, por exemplo abaixo de cerca de 10 ou abaixo de cerca de 5, por exemplo, abaixo de cerca de 3 ou abaixo de cerca de 1 ou abaixo de cerca de 0,1% em peso. Assim, de acordo com uma modalidade, a dispersão é produzida de tal modo que a dispersão obtida contenha quantidades de aglutinante orgânico abaixo dos referidos limites mencionados.

[007] De acordo com uma modalidade, silano e partículas de sílica coloidal são misturados em uma razão em peso de silano para sílica situando-se na faixa de cerca de 0,25 a cerca de 1,5, por exemplo, de cerca de 0,3 a cerca de 1,2, ou de cerca de 0,35 a cerca de 0,8, ou de cerca de 0,4 a cerca de 0,8.

[008] Os compostos de silano podem formar ligações de siloxano covalentes estáveis (Si-O-Si) com grupos silanol ou serem ligados aos grupos silanóis, por exemplo, através de ligações de hidrogênio sobre a superfície das partículas de sílica coloidal.

[009] De acordo com uma modalidade, a mistura de silano e partículas de sílica coloidal pode ser realizada continuamente, por exemplo, em uma temperatura de cerca de 20 a cerca de 95, ou de cerca de 50 acerca de 75, tal como de cerca de 60 a cerca de 70°C. O silano pode ser lentamente adicionado às partículas de sílica sob vigorosa agitação em uma taxa controlada, que adequadamente é de cerca de 0,01 a cerca de 100, por exemplo, de cerca de 0,1 a cerca de 10, ou de cerca de 0,5 a cerca de 5, tal como de cerca de 1 a cerca de 2 moléculas de silano por nm2 de área superficial de sílica coloidal (sobre as partículas de sílica coloidal) e por hora. A adição de silano pode ser continuada por qualquer hora adequada dependendo da taxa de adição, quantidade de silano para ser adicionada, e grau de silanização desejada. Entretanto, a adição de silano pode ser continuada até cerca de 5 horas, por exemplo, até cerca de duas horas até que uma quantidade adequada de silano tenha sido adicionada. A quantidade de silano adicionado às partículas de sílica coloidal adequadamente é de cerca de 0,1 a cerca de 6, por exemplo de cerca de 0,3 a cerca de 3, ou de cerca de 1 a cerca de 2 moléculas de silano por nm2 de área superficial de partículas de sílica coloidal.

[010] A mistura de silano e sílica deve ser realizada em um pH de cerca de 1 a cerca de 13, por exemplo, de cerca de 6 a cerca de 12, ou de cerca de 7,5 a cerca de 11, ou de cerca de 9 a cerca de 10,5.

[011] As partículas de sílica coloidal, também referidas como sóis neste relatório, podem ser obtidas de, por exemplo, sílica precipitada, micro sílica, fumo de sílica, sílica pirogênica (sílica defumada) ou sílica géis com pureza suficiente, e misturas das mesmas.

[012] As partículas de sílica coloidal e as sílica sóis podem ser modificadas e podem conter outros elementos tais como aminas, alumínio e/ou boro, que podem estar presentes nas partículas e/ou na fase contínua. As sílica sóis modificadas com boro são descritas, por exemplo, em US 2.630.410. As partículas de sílica modificada com alumínio adequadamente têm um teor de Al2O3 de cerca de 0,05 a cerca de 3% em peso, por exemplo, de cerca de 0,1 a cerca de 2% em peso. O procedimento de preparação de uma sílica sol modificada com alumínio é descrito em maior extensão em, por exemplo, "The Chemistry of Sílica", de Iler, K. Ralph, páginas 407 a 409, John Wiley & Sons (1979) e em US 5 368 833.

[013] As partículas de sílica coloidal empregadas têm adequadamente um diâmetro médio de partícula situando-se na faixa de cerca de 2 a cerca de 150, por exemplo, de cerca de 2 a cerca de 100, ou de cerca de 3 a cerca de 50, ou de cerca de 4 a cerca de 40, ou de cerca de 4 a cerca de 15, ou de cerca de 5 a cerca de 12 nm. Adequadamente, as partículas de sílica coloidal têm uma área superficial específica de cerca de 20 a cerca de 1500, por exemplo, de cerca de 50 a cerca de 900, ou de cerca de 70 a cerca de 600, ou de cerca de 200 a cerca de 500 m2/g.

[014] As partículas de sílica coloidal podem ter uma distribuição de tamanho de partícula estreita, isto é, um desvio padrão relativo baixo do tamanho de partícula. O desvio padrão relativo da distribuição do tamanho de partícula é a razão numérica do desvio padrão da distribuição do tamanho de partícula para o tamanho médio de partícula. O desvio padrão relativo da distribuição do tamanho de partícula pode ser inferior a cerca de 60% numérico, por exemplo inferior a 30% numérico, ou inferior a 15% numérico.

[015] As partículas de sílica coloidal são adequadamente dispersas em um solvente aquoso, adequadamente na presença de cátions estabilizadores tais como K+, Na+, Li+, NH4+, cátions orgânicos, aminas primárias, secundárias, terciárias e quaternárias, ou misturas das mesmas de modo a formar um sol aquoso de sílica. Entretanto, a sílica coloidal dispersa em dispersões parcialmente orgânicas incluindo, por exemplo, álcoois inferiores, acetona e misturas dos mesmos podem ser também usadas, em que o volume da porção orgânica adequadamente é uma quantidade de cerca de 1 a cerca de 20, por exemplo, de cerca de 1 a cerca de 10, ou de cerca de 1 a 5% em volume do volume aquoso e orgânico total. De acordo com uma modalidade, as partículas de sílica coloidal são carregadas negativamente. Adequadamente, o teor de sílica no sol é de cerca de 1 a cerca de 80, por exemplo, de cerca de 5 a cerca de 80 ou de cerca de 10 a cerca de 80, por exemplo de cerca de 20 a cerca de 80, por exemplo, de cerca de 25 a cerca de 70, ou de cerca de 30 a cerca de 60% em peso. O pH da sílica sol é adequadamente de cerca de 1 a cerca de 13, por exemplo, de cerca de 6 acerca de 12, ou de cerca de 7,5 a cerca de 11. Entretanto, para sílica sóis modificadas com alumínio, o pH adequadamente é de cerca de 1 a cerca de 12, ou de cerca de 3,5 a cerca de 11.

[016] A sílica sol pode ter um valor S de cerca de 20 a cerca de 100, por exemplo, de cerca de 30 a cerca de 90, ou de cerca de 60 a cerca de 90.

[017] O Valor S caracteriza a extensão da agregação das partículas de sílica coloidal, isto é, ou grau de agregado ou a formação de microgel. O valor S tem sido determinado e calculado de acordo com as fórmulas apresentadas em J. Phys. Chem. 60(1956), 955-957 por Iler,R.K. & Dalton, R.L.

[018] O valor S depende do teor de sílica, daviscosidade, e da densidade das partículas de sílica coloidal. Um valor S alto indica um baixo teor de microgel. O valor S representa a quantidade de SiO2 em percentagem em peso na fase dispersa de, por exemplo, a sílica sol. O grau de microgel pode ser controlado durante o processo de produção conforme descrito em maior extensão em, por exemplo, US 5368833.

[019] De acordo com uma modalidade, um silicatotal como um silicato de metal alcalino, por exemplo, silicato de sódio, silicato de potássio, ou silicato de lítio, pode ser misturado com partículas de sílica coloidal silanizada a fim de aumentar ainda mais a estabilidade. De acordo com uma modalidade, a razão molar de sílica para M2O, em que M é um metal alcalino é de cerca de 4 a cerca de 20, por exemplo, decerca de 5 a cerca de 15 tal como de cerca de 6 a cerca de11.

[020] De acordo com uma modalidade, compostosde silano adequados para serem misturados com as partículas de sílica coloidal incluem epóxi silanos e compostos de silano contendo um grupo glicidóxi ou glicidoxipropila; tris- (trimetóxi)silano, octil trietoxissilano, metiltrietoxissilano, metil trimetoxissilano; isocianato silano tais como tris-[3-(trimetoxissilil)propil]isocianurato; gama- mercaptopropil trimetoxissilano, bis-(3-[trietoxissilil]propil)polissulfeto, beta-(3,4-epoxiciclo-hexil)-etil trimetoxissilano; silanos contendo um grupo epóxi (epóxi silano), glicidóxi e/ou um grupo glicidoxipropila tal como gama-glicidoxipropil trimetoxissilano, gama- glicidoxipropil metildietoxissilano, (3-glicidoxipropil)tri- metóxi silano, (3-glicidoxipropil) hexiltrimetóxi silano, beta-(3,4-epoxiciclo-hexil)-etiltrietoxissilano; silanos contendo um grupo vinila tais como vinil trietoxissilano, vinil trimetoxissilano, vinil tris-(2-metoxietóxi)silano, vinil metildimetoxissilano, vinil tri-isopropoxissilano; gama-metacriloxipropil trimetoxissilano, gama- metacriloxipropil tri-isopropoxissilano, gama- metacriloxipropil trietoxissilano, octiltrimetilóxi silano, etiltrimetóxi silano, propiltrietóxi silano, feniltrimetóxi silano, 3-mercaptopropiltrietóxi silano, ciclo-hexiltrimetóxi silano, ciclo-hexiltrietóxi silano, dimetildimetióxi silano, 3-cloropropiltrietóxi silano, 3-metacrioxipropiltrimetóxi silano, i-butiltrietóxi silano, trimetiletóxi silano, fenildimetiletóxi silano, hexametildissiloxano, cloreto de trimetilsilila, viniltrietóxi silano, hexametildissilizano, e misturas dos mesmos. A patente US 4.927.749 divulga outros silanos adequados que podem ser usados na presente invenção.

[021] De acordo com uma modalidade, pelo menos 1% numérico dos grupos silanol superficiais nas partículas de sílica coloidal são capazes de se ligar aos grupos silano dos compostos de silano, por exemplo, pelo menos cerca de 5%, ou pelo menos 10%, ou pelo menos 30%, ou pelo menos 50% se ligam ao grupo silano

[022] De acordo com uma modalidade, o composto de silano é diluído antes de misturá-lo com as partículas de sílica coloidal, por exemplo, com água para formar uma pré- mistura de silano e água, adequadamente em uma razão em peso de silano para água de cerca de 1:8 a cerca de 8:1, ou de cerca de 3:1 a cerca de 1:3, tal como de cerca de 1,5:1 a cerca de 1:1,5. A solução de silano-água resultante é substancialmente clara e estável e fácil de misturar com as partículas de sílica coloidal. Na adição contínua de silano às partículas de sílica coloidal, a mistura pode ser continuada por de cerca de 1 segundo a cerca de 30 minutos, ou de cerca de 1 a cerca de 10 minutos após a adição de silano ser interrompida.

[023] De acordo com uma modalidade. O pigmento é inorgânico. De acordo com uma modalidade, o pigmento inorgânico é selecionado de carbonato de cálcio, sulfato de bário, óxido de ferro (II, III), por exemplo, Fe3O4, a-Fe2O3, hidróxido de óxido de ferro (III), por exemplo, a-FeOOH, óxido de cromo (II), compostos de cobalto tais como aluminato de cobalto, óxido de zinco, sulfeto de zinco, sulfato de chumbo básico, carbonato de chumbo básico, óxido de antimônio, litopona, óxido de titânio, por exemplo, TiO2 na forma de rutila ou anatase, ou misturas dos mesmos. De acordo com uma modalidade, o pigmento pode ser também uma argila tal como caulim ou um material de carga tendo propriedades de pigmento tais como sílica defumada micro sílica, sílica precipitada ou sílica géis.

[024] De acordo com uma modalidade, o pigmento tem um tamanho de partícula situando-se na faixa de cerca de 10 a cerca de 5000, por exemplo, de cerca de 100 a cerca de 1000, o de cerca de 100 a cerca de 500, ou de cerca de 200 a cerca de 400.

[025] De acordo com uma modalidade, o pigmento é misturado com partículas de sílica coloidal silanizada em uma razão em peso de sílica para pigmento situando-se na faixa de 0,01 a 0,7, por exemplo, de cerca de 0,01 a cerca de 0,6, ou de cerca de 0,01 a cerca de 0,5, ou de cerca de 0,01 a cerca de 0,4, ou de cerca de 0,01 a cerca de 0,3, ou de cerca de 0,01 a cerca de 0,2, ou de cerca de 0,02 a cerca de 0,05.

[026] De acordo com uma modalidade, é empregado um misturador, por exemplo, uma turbina dissolvedora a 1400 rpm, para misturar um pigmento com as partículas de sílica coloidal silanizada. O tempo de mistura pode ser e cerca de 1 a cerca de 40, por exemplo, de cerca de 5 a cerca de 30, ou, por exemplo, de cerca de 10 a cerca de 20 minutos. A temperatura de mistura pode ser de cerca de 1 a cerca de 80, por exemplo, de cerca de 10 a cerca de 60, ou de cerca de 20 a cerca de 40°C. De acordo com uma modalidade, a velocidade radial situa-se na faixa de cerca de 1 a cerca de 50, por exemplo, de cerca de 5 a cerca de 35, por exemplo, de cerca de 15 a cerca de 25 m/s.

[027] Os pigmentos de TiO2 sendo um dos pigmentos enumerados podem ser de uma variedade de rutila ou anatase convencional, produzida por um processo cloreto ou um processo sulfato. De acordo com uma modalidade, são usadas partículas de TiO2 de rutila feitas através do processo cloreto com um tamanho de partícula na faixa de cerca de 100 a cerca de 500 nm. De acordo com uma modalidade, as partículas de TiO2 usadas para preparar o pigmento de TiO2 pode ser TiO2 básico, referido neste relatório como partículas de TiO2 removidas diretamente de TiCl4 oxidante antes de quaisquer etapas de acabamento e/ou antes de serem aplicados quaisquer tratamentos de superfície. Alternativamente, as partículas de TiO2 usadas para preparar os pigmentos desta invenção podem ser partículas de TiO2 acabadas, referidas neste relatório como partículas de TiO2 submetidas a etapas convencionais de acabamento e/ou com superfície tratada com óxidos anidros tais como alumina, sílica, zircônia, ou similares, ou combinações desses materiais. Os óxidos podem compor até cerca de 16, por exemplo, até cerca de 10% peso do peso total de produto de pigmento de TiO2.

[028] A invenção refere-se também a uma dispersão aquosa de pigmento que pode ser obtida através do método definido neste relatório.

[029] A invenção refere-se também a uma dispersão aquosa de pigmento sendo substancialmente livre de um aglutinante orgânico compreendendo partículas de sílica coloidal silanizada em uma razão em peso de cerca de 0,2 a cerca de 1,5 e um pigmento orgânico e/ou inorgânico no qual a razão em peso de sílica para pigmento é de cerca de 0,001 a cerca de 0,8.

[030] De acordo com uma modalidade, até cerca de 20, por exemplo, até cerca de 10 ou até cerca de 5% em volume de um solvente solúvel em água ou dispersável em água, por exemplo, um álcool inferior, podem estar contidos na dispersão aquosa de pigmento preparada. Tal dispersão pode ter sido formada a partir de uma dispersão aquosa compreendendo uma certa porção de um solvente orgânico, por exemplo, uma sílica sol, composto de silano, ou pigmento disperso pelo menos parcialmente em um solvente ou meio orgânico.

[031] De acordo com uma modalidade, o pigmento é inorgânico. De acordo com uma modalidade, o pigmento é misturado em tal quantidade para resultar em um teor de pigmento de cerca de 25 a cerca de 85, por exemplo, de cerca de 50 a cerca de 80, ou de cerca de 60 a cerca de 75% em peso na dispersão de pigmento obtida. De acordo com uma modalidade, a razão em peso de sílica para pigmento na dispersão de pigmento obtida situa-se na faixa de 0,01 a cerca de 0,7, por exemplo, de cerca de 0,01 a cerca de 0,06, ou de cerca de 0,01 a cerca de 0,5, ou de cerca de 0,01 a cerca de 0,4, ou de cerca de 0,01 a cerca de 0,3, ou de cerca de 0,01 a cerca de 0,2 ou de cerca de 0,02 a cerca de 0,05.

[032] A quantidade total de sílica na dispersão de pigmento preparada compreende a sílica presente em partículas de sílica silanizada e em partículas de sílica não-modificada que podem também estar presentes na dispersão preparada. A quantidade total de compostos de silano é baseada em todos os compostos de silano livremente dispersos ou dissolvidos e todos os compostos de silano sendo ligados através de grupos silano ou derivados de silano Assim, a razão em peso de silano para sílica na dispersão de pigmento preparada incluindo ambos os grupos livres e ligados pode estar dentro da razão em peso dos componentes de silano e sílica sendo misturados, isto é, de cerca de 0,25 a cerca de 1,5, por exemplo, de cerca de 0,3 a cerca de 1,2, ou de cerca de 0,35 a cerca de 0,8, ou de cerca de 0,4 a cerca de 0,8.

[033] De acordo com uma modalidade, a dispersão aquosa de pigmento compreende compostos de silano livremente dispersos e/ou partículas de sílica coloidal e partículas de sílica coloidal silinizada preparados a partir de partículas de sílica coloidal e compostos de silano conforme descritos neste relatório.

[034] De acordo com uma modalidade, a dispersãoaquosa de pigmento compreende quaisquer dos pigmentos inorgânicos conforme descrito neste relatório. Propriedades adicionais dos compostos compreendidos na dispersão aquosa de pigmento podem ser conforme descrito na seção do método.

[035] A estabilidade da dispersão de pigmentofacilita o manuseio e aplicação da mesma em qualquer uso uma vez que permite estocagem e não necessita ser preparada no local imediatamente antes do uso. A dispersão já preparada pode assim ser facilmente usada diretamente. A dispersão é também benéfica no sentido de que ela não envolve quantidades perigosas de componentes tóxicos.

[036] A dispersão pode conter também além daspartículas de sílica coloidal silanizada, pelo menos em alguma proporção, partículas de sílica coloidal não- silanizada dependendo do tamanho das partículas de sílica, da razão em peso de silano para sílica, do tipo de composto de silano misturado, das condições de reação, etc.Adequadamente, pelo menos cerca de 40% em peso das partículas de sílica coloidal são silanizadas, tal como pelo menos cerca de 65, ou pelo menos cerca de 90 ou pelo menos cerca de 95, por exemplo, pelo menos cerca de 99%. A dispersão pode compreender além do silano na forma de grupos silano ou derivados de silano ligados a superfície das partículas de sílica também pelo menos em alguma proporção compostos de silano não ligados livremente dispersos. Adequadamente, pelo menos cerca de 40, por exemplo, pelo menos cerca de 60, ou pelo menos cerca de 75, tal como pelo menos cerca de 90, oupelo menos cerca de 95% em peso dos compostos de silano estão ligados a superfície das partículas de sílica.

[037] De acordo com uma modalidade, a dispersão de pigmento preparada pode ter um teor de sílica de cerca de 1 a cerca de 80, por exemplo, de cerca de 5 a cerca de 89, por exemplo, de cerca de 10 a cerca de 80 tal como de cerca de 20 a cerca de 80, por exemplo, de cerca de 25 a cerca de 70, ou de cerca de 30 a cerca de 60% em peso.

[038] A dispersão de pigmento resultante é adequada para uso em aplicações de revestimentos incluindo revestimentos arquitetônicos, tintas interiores e exteriores, corantes, revestimentos industriais tais como revestimentos de espirais, revestimentos de papéis bem como revestimentos protetores ou em outras aplicações incluindo a produção de papel laminado e materiais compósitos tais como papel, plásticos, borrachas, concreto e sistemas cimentosos, tintas de impressão, e cerâmicas, por exemplo, azulejos de cerâmica. A dispersão de pigmento pode ser também usada em substratos pintados ou não-absorventes, tal como papel de parede de fibra de vidro, para reduzir ou evitar a formação de bolhas em, por exemplo, reboco ou massas de cimento.

[039] A invenção sendo assim descrita, ficará óbvio que a mesma pode ser variada de muitas maneiras. Os exemplos seguintes ilustrarão mais detalhadamente como a invenção descrita pode ser realizada sem limitar-lhe o escopo.

[040] Todas as partes e percentagens referem-se a parte e percentagem em peso, se não mencionado em contrário.EXEMPLOS

[041] As sílica sóis usadas tinham um teor de sílica de 13,4% em peso, exceto as amostras 11 e 12 para as quais o teor de sílica foi de 4,46% em peso antes do uso como dispersantes de pigmento, a menos de mencionado em contrário. As partículas de sílica coloidal dos sóis foram modificadas com gama-glicidoxipropiltrimetoxissilano A modificação do silano foi realizada a 60°C conforme descrito no pedido de patente WO 2004/035474 A1. As dispersões de sílica coloidal diferentes usadas nesta avaliação estão caracterizadas na tabela 1 abaixo que inclui também um poliacrilato usado como uma referência na técnica anterior.

[042] A seguir, as amostras 5, 6, 8, 9, 10 e 12 são exemplos comparativos.

PREPARAÇÃO DE PASTAS DE PIGMENTO

[043] 300 g de dióxido de titânio (pigmento detitânia bastante moído, Tiona 595, fornecido por Univar) foram adicionadas sob agitação moderada por cerca de 20 segundos a 100 g de sílica sol diluída de acordo com a tabela 1 para produzir uma pasta de pigmento a 75% em peso, a menos que mencionado em contrário (ver tabela 2). Os pigmentos foram dispersos por 10 minutos a 1400 rpm com uma turbina dissolvedora de 40 mm de diâmetro para fornecer pigmentos bem dispersos. Os números das pastas correspondem ao número dasílica sol usada como dispersante na tabela 1.

SÉRIES DE REVESTIMENTO

[044] As pastas foram incorporadas em umaemulsão de resina para formar composições de revestimento para avaliações óticas. A emulsão de resina usada foi Setalux® 6774, fornecida por Nuplex Resins. As composições de revestimento preparadas compreendiam 5, 10, 20, 30, 40 e 50% em peso de pigmento de óxido de titânio respectivamente nas composições de revestimento secas. Os filmes foram aplicados usando um aplicador de filme com aberturas de 100 microns. Cada composição de revestimento continha 50 g de emulsão de resina (igual a 22 g de resina seca).

AVALIAÇÃO DO FILME

[045] As medições óticas foram realizadas comcomprimentos de onda na faixa visível (de 300 a 700 nm). A reflectância dos revestimentos de pigmento foram medidas através de um espectrofotômetro Beckman Acta 5240 equipado com uma esfera integradora usando sulfato de bário como referência de reflectância. Foram avaliadas as composições de revestimento baseadas nas pastas 1 a 4, 10, 11 e 13. Aspastas de pigmento 5, 6, 8, 9 e 12 conforme apresentadas natabela 2 gelificam imediatamente ou após um curto período de tempo enquanto que a pasta 7 torna-se sólida após a adição de 260 a 270 g de TiO2. Neste contexto, pode ser observado que nenhuma das pastas 5, 6 ou 8 envolvem partículas de sílicacoloidal silanizada e que as razões em peso de silano para sílica de 7 e 9 são de apenas 0,2 e 0,15 respectivamente. A pasta N° 12, pelo contrário, contém uma quantidade excessiva de pigmento, isto é, 350 g de TiO2.

ESTABILIDADE DA PASTA DE PIGMENTO

[046] Um alto grau de modificação de silano dasílica coloidal melhorou a estabilidade da pasta comparado a um baixo grau de modificação, comparar, por exemplo, N° 1 (alta), N° 2 (baixa), N° 3 (baixa), e N° 4 (alta) na tabela 2. A pasta de referência N° 10 que usou Dispex N40, um poliacrilato, como dispersante apresentou tendências de decantação e separação de pasta.

COMPOSIÇÕES DO REVESTIMENTO

[047] As composições do revestimento foramverificadas após 7,5 meses. Todas as amostras separadas. O pigmento de TiO2 tinha decantado no fundo das amostras.Entretanto, as séries de revestimento N°s 1, 4 e 13 foram de fácil de redispersão enquanto que as séries de revestimento N°s 3, 10 (referência) e 11 tinham uma "torta" muito maissólida no fundo da amostra.

EFICIÊNCIA DE DIFUSÃO DA LUZ DO PIGMENTO

[048] A discussão nesta seção está focada nadifusão da luz como reflectância visível integrada (À: 300 a700 nm de comprimento de onda) em vista da dispersão de sílica coloidal versus o dispersante convencional de poliacrilato, Dispex N40. Foi possível obter um grande aumento na eficiência do pigmento quando do uso de dispersões de sílica coloidal em vez de Dispex N40 como dispersante de pigmento na dosagem recomendada pelo fornecedor de 0,40% em peso; comparar as séries N° 1 (compreendendo sílica sol N° 1) e 10 (compreendendo Dispex N40, N° 10 conforme apresentado na tabela 1) na tabela 3 abaixo. Este efeito mais pronunciado foi obtido com altas cargas de pigmento, por exemplo, um teor de titânia de 30% disperso por sílica coloidal dá a mesma reflectância no filme de revestimento que cerca de 40% em peso de titânia dispersa por Dispex N40.

TAMANHO DE PARTÍCULA

[049] Tamanho de partícula de 5 nm,correspondendo a uma área superficial específica de 500 m2/g, pareceu ser um pouco mais eficiente do que o tamanho de partícula de 4 nm com uma área superficial específica correspondente de 750 m2/g em vista da reflectância (comparar as séries de revestimento 1 e 4 na tabela 4).

GRAU DE MODIFICACÃO DE SILANO DAS DISPERSÕES DE SÍLICA COLOIDAL

[050] Um alto grau de modificação de silano dasílica coloidal foi também benéfico no espectro visível (comprimento de onda 300 a 700 nm), especialmente para a partícula de 5 nm. A razão para este fenômeno foi igualmente dependente na maior umectação do pigmento e na melhor estabilidade contra a floculação e espaçamento dos pigmentos de óxido de titânio (comparar as séries de revestimento 1 a 4na tabela 5 nas quais as sílica sóis 1 a 4 foram misturadaspara preparar dispersões nas séries 1 a 4 respectivamente) muito embora as diferenças não sejam tão pronunciadas quanto as das últimas séries de revestimento.

Claims

1. MÉTODO DE PRODUÇÃO DE UMA DISPERSÃO AQUOSA DE PIGMENTO LIVRE DE UM AGLUTINANTE ORGÂNICA, compreendendo a mistura de pelo menos um composto de silano solúvel em água ou dispersável em água e partículas de sílica coloidal para formar partículas de sílica coloidal silanizada em uma dispersão aquosa, caracterizado pelo referido pelo menos um composto de silano ser misturado com partículas de sílica coloidal em uma razão em peso de silano para sílica de 0,25 a 1,5, misturando as referidas partículas de sílica coloidal silanizada com um pigmento orgânico e/ou inorgânico, em que a relação em peso de sílica para pigmento é de 0,001 a 0,8 para formar a referida dispersão aquosa de pigmento, na qual o teor de sílica na dispersão é de 1 a 80% em peso.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo pigmento ter um tamanho de partícula situando-se na faixa de 10 a 5000 nm.

3. MÉTODO, de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo teor de pigmento na dispersão ser de 25 a 85% em peso.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo pigmento ser TiO2.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela razão em peso de sílica para pigmento situar-se na faixa de 0,01 a 0,4.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela razão em peso de silano para sílica ser de 0,3 a 1,5.

7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pela dispersão aquosa conter até 20% em volume de solvente orgânico solúvel em água ou dispersável em água.

8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pela adição de um aglutinante orgânico ser tal que a dispersão obtida contenha menos do que 1% em peso do mesmo.

9. DISPERSÃO AQUOSA DE PIGMENTO LIVRE DE UM AGLUTINANTE ORGÂNICO, compreendendo partículas de sílica coloidal, caracterizada pela razão de silano para sílica na dispersão de pigmento ser de 0,25 a 1,5; e um pigmento orgânico e/ou inorgânico, em que a razão de sílica para pigmento é de 0,001 a 0,8 e o teor de sílica na dispersão é de 1 a 80% em peso.

10. DISPERSÃO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo pigmento ter um tamanho de partícula situando-se na faixa de 10 a 5000 nm.

11. DISPERSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizada pela relação em peso de silano para sílica ser de 0,3 a 1,5.

12. DISPERSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizada pela relação em peso de sílica para pigmento ser de 0,01 a 0,4.

13. DISPERSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizada pelo teor de pigmento ser de 25 a 85% em peso.

14. DISPERSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizada pelo pigmento ser inorgânico.

15. DISPERSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 14, caracterizada pelo pigmento ser TiO2.

16. DISPERSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 15, caracterizada pela dispersão ter um teor de aglutinante orgânico de menos do que 1% em peso.

17. USO DE UMA DISPERSÃO AQUOSA DE PIGMENTO LIVRE DE UM AGLUTINANTE ORGÂNICO, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 9 a 16, caracterizado por ser em aplicações de revestimento.

18. USO DE UMA DISPERSÃO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por ser para reduzir a formação de bolhas.