CN105566609B - 二氧化钛颜料及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型聚合物，其包含水溶性聚合物主链、至少一个附接至所述聚合物主链并且对于二氧化钛具有亲和性的官能团，和至少一个附接至所述聚合物主链并且对于胶乳具有亲和性的疏水性官能团。本发明还提供一种包括所述新型聚合物的二氧化钛颜料组合物。本发明还提供一种制造包括所述新型聚合物的二氧化钛颜料组合物的方法。

Description

二氧化钛颜料及制造方法
背景
已知二氧化钛用作颜料和白色乳浊剂。例如，二氧化钛颜料与包括涂 料(paint)和油墨配制物的涂层配制物、纸组合物、聚合物组合物及其他产物 组合使用。二氧化钛颜料通常通过硫酸盐方法或氯化物方法以粉末形式制 备。
在用于制造二氧化钛的硫酸盐方法中，将钛渣矿溶解于硫酸中以形成 硫酸氧钛。然后使硫酸氧钛水解以形成水合二氧化钛。在煅烧炉中加热经 水合的二氧化钛，以使二氧化钛晶体生长至颜料尺寸。
在用于制造二氧化钛的氯化物方法中，将干二氧化钛矿与焦炭及氯气 一起进给至氯化器中以产生气态卤化钛，例如四氯化钛。纯化所产生的卤 化钛，并在专门设计的反应器中在高温下进行氧化，以产生具有期望颗粒 尺寸的二氧化钛颗粒。通常将氯化铝添加至氧化反应器中的卤化钛，以促 进金红石形成并控制颗粒尺寸。然后将二氧化钛和气态反应产物冷却，且 回收二氧化钛颗粒。
无论是通过硫酸盐方法还是氯化物方法产生，通常用一种或多种水合 金属氧化物无机材料涂布所产生的二氧化钛颗粒，以改变颜料的性质及特 性用于特定应用。例如，常用用于改善颜料的不透明性、光稳定性及耐久 性的化合物涂布颜料颗粒。用于涂布二氧化钛颜料的水合金属氧化物无机 材料的实例是氧化铝和二氧化硅。
二氧化钛颜料赋予涂料、纸、塑料及其他产物的主要性质是遮盖能力。 二氧化钛颜料的遮盖能力基于颜料在添加其的基础产物(例如，涂料配制物) 中散射光的能力。二氧化钛颜料在添加其的基础产物中散射光的能力(“光 散射效率”)取决于多种因素，包括颜料的颗粒尺寸、颜料颗粒与其环境的 折射率的差异。颜料颗粒与基础产物的折射率的较大差异导致高散射效率。 颜料的光散射效率还取决于例如颜料颗粒彼此间的邻近度。已以多种方式 解决这些因素并取得了不同程度的成功。
与在水基涂层配制物(例如涂料和油墨配制物)中使用二氧化钛颜料有 关的问题是二氧化钛颜料颗粒在涂层配制物中团聚的趋势。二氧化钛颗粒 在水基涂层配制物中团聚可不利地影响颜料的期望性质，包括颜料的不透 明性、亮度、着色强度(tint strength)及其他光学性质。
例如，在水基涂层配制物中的成问题的颜料团聚常发生在将涂料膜施 加至基材(例如，墙壁)之后涂料膜干燥时。这种现象有时被称为光学拥挤， 可降低颜料颗粒的光散射效率。因此，可减弱颜料的着色强度。
当颜料以较高颜料体积浓度用于涂层配制物中时，颜料颗粒在水性介 质中的团聚增加。在涂层配制物中的颜料的体积浓度增大至某一水平时， 颜料的光散射效率可显著降低。在高体积浓度下，颜料颗粒彼此更为接近， 使得颗粒的各光散射横截面发生重叠。这样，减小了分散颜料的光散射效 率。此外，光学拥挤效应还可降低颜料的光稳定性、亮度及不透明性。
已利用多种技术试图减弱光学拥挤并解决上文所述的其他问题。例如， 已将填充剂和增量剂(例如粘土、碳酸钙、氧化铝和二氧化硅)添加至水基涂 层配制物中，以使相邻的颜料颗粒彼此间隔开。已将中空球体的不透明聚 合物添加至水基涂层配制物中，以在用于使颜料颗粒间隔开的配制物中产 生气隙。另外，已用某些用于以阻止颗粒团聚的方式改变颗粒的表面性质 的无机化合物涂布颜料颗粒。尽管已利用这些技术取得了不同程度的成功， 但仍存在改进空间。
发明内容
在一个方面，提供一种新型聚合物。所述新型聚合物(“本发明的聚合 物”)包含水溶性聚合物主链、至少一个附接至聚合物主链并且对于二氧化 钛具有亲和性的官能团，和至少一个附接至聚合物主链并且对于胶乳具有 亲和性的疏水性官能团。
在另一个方面，提供二氧化钛颜料组合物。二氧化钛颜料组合物(“本 发明的二氧化钛颜料组合物”)包括多个二氧化钛颗粒和与二氧化钛颗粒结 合(associated with)的聚合物。本发明的二氧化钛颜料组合物的聚合物是本 发明的聚合物。
在又一个方面，提供一种制造二氧化钛颜料组合物的方法。制造二氧 化钛颜料组合物(“本发明方法”)的方法包括以下步骤：制造二氧化钛颗粒， 并且将本发明的聚合物与二氧化钛颗粒结合用于抑制颗粒的团聚。
附图说明
图1示意性地示出了本发明的聚合物的具体实施方案，其中所述聚合 物包括线型聚合物主链，所述线型聚合物主链在一端具有对于二氧化钛具 有亲和性的官能团，从而形成聚合物的头部，在另一端具有对于胶乳具有 亲和性的官能团，从而形成聚合物的尾部。
图2示意性地示出了图1所示的聚合物如何与二氧化钛颗粒和胶乳颗 粒相互作用。
图3A和3B示意性地示出了本发明的聚合物在水基涂层配制物(例如， 涂料配制物)中如何防止二氧化钛颗粒的团聚。
发明详述
本发明的以下详细描述参照各实施方案。实施方案旨在充分详细地描 述本发明的方面，以使本领域技术人员能够实践本发明。可以利用其他实 施方案，并可以在不脱离本发明的范围的情况下进行改变。因此，下面的 详细描述不应被视为具有限制意义。本发明的范围仅由所附的权利要求连 同这些权利要求等效的全部范围限定。
本发明的聚合物包含水溶性聚合物主链、至少一个附接至聚合物主链 并且对于二氧化钛具有亲和性的官能团(以下称“二氧化钛官能团”)，和至 少一个附接至聚合物主链并且对于胶乳具有亲和性的疏水性官能团(以下 称“胶乳官能团”)。本文和所附权利要求中所用的二氧化钛和二氧化钛颜 料都指多个二氧化钛颗粒。胶乳是指分散在水性介质例如水中，以形成水 基、胶乳涂层配制物，如乳胶涂料配制物。胶乳可以是合成或天然胶乳。 例如，所述胶乳可以是丙烯酸、乙烯基丙烯酸或苯乙烯丙烯酸胶乳树脂。
术语“聚合物”包括均聚物和共聚物。二氧化钛官能团是指对于二氧 化钛具有亲和性的官能团。胶乳官能团是指对于胶乳具有亲和性的疏水性 官能团。
此外，本文和所附权利要求中使用的短语“附接至聚合物主链”是指 直接或间接附接至聚合物主链。“对于第二组分具有亲和性”的一种组分是 指当两种组分混合在一起时，所述一种组分与所述第二组分结合。与另一 种组分“结合(associated with)”的一种组分是指所述一种组分由于范德华 力、共价键联、离子相互作用、酸碱相互作用、氢键、极性-极性吸引和/ 或其他类似的相互作用通过附接、键联或其他方式保持在第二组分附近。相互作用的类型可以根据官能团的性质而变化。
在一个实施方案中，附接至聚合物主链的二氧化钛官能团是含氮官能 团。例如，二氧化钛官能团可以由聚合物主链与选自胺、氨基酸、酰胺、 脲、氨基甲酸酯、脲(ureido)、缩二脲和咪唑的化合物的反应而形成。进一 步举例来说，二氧化钛官能团可以由聚合物主链与选自酰胺、脲和咪唑的 化合物的反应而形成。适合用作与本发明的聚合物结合的二氧化钛官能团 的含氮官能团的实例包括2-乙基己氧基丙胺(例如，由Air Products andChemicals,Inc.销售的
Figure BDA0000833171060000041
PA-12EH)、N-(2-羟乙基)十二烷酰胺(例 如，由Solvay销售的MackamideTM LMA)、1-(3-氨基丙基)咪唑、N-(2-羟乙 基)亚乙基脲和L-亮氨酸甲酯盐酸盐。
在另一个实施方案中，二氧化钛官能团是还包含羟基的含氮官能团。 这种官能团的实例包括氨基醇，例如3-氨基-1-丙醇和2-氨基-2-甲基-1-丙醇 (例如，来自
Figure BDA0000833171060000042
Chemical Company的AMPTM氨基醇)。
在另一个实施方案中，二氧化钛官能团由聚合物主链与选自多元醇、 多硫醇、磷酸、膦酸、羧酸、羟基酸和羟基酸的盐的化合物的反应形成。 例如，二氧化钛官能团由聚合物主链与选自多元醇、磷酸、膦酸、羧酸和 羟基酸的化合物的反应形成。实例包括三羟甲基丙烷、二(三羟甲基丙烷)、 糖醇、多磷酸、柠檬酸、马来酸和2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸。
在又一个实施方案中，二氧化钛官能团由聚合物主链与选自以下的化 合物的反应形成：能够共价键合至二氧化钛的钛酸盐、能够共价键合至二 氧化钛的硅烷，和能够共价键合至二氧化钛的硼酸盐。例如，二氧化钛官 能团可以由聚合物主链与能够共价键合至二氧化钛的硅烷反应而形成。这 种化合物的实例包括羟基硅烷和氨基硅烷(例如(3-氨基丙基)三乙氧基硅 烷)。
在另一个实施方案中，二氧化钛官能团由聚合物主链与选自硅酮基化 合物和氟基化合物的化合物的反应形成。例如，二氧化钛官能团可以由聚 合物主链与选自胺官能化硅酮、羟基官能化硅酮，和羧酸/酸酐官能化硅酮 的化合物的反应来形成。合适的胺官能化硅酮的实例是聚(二甲基硅酮)双 (3-氨基丙基)封端的。合适的羟基官能化硅酮的实例是羟基七甲基三硅酮 (例如，由Siltech LLC出售的Silmer OH A0)。合适的氟基化合物的实例是 1H、1H、2H、2H-全氟-1-辛醇。
在一个实施方案中，附接至聚合物主链的胶乳官能团是超疏水性官能 团。本文和所附权利要求书中所使用的疏水性官能团是指对水缺乏引力或 被水排斥的官能团。超疏水性官能团是指水在官能团上的接触角大于150°。
在另一个实施方案中，胶乳官能团由聚合物主链与选自脂肪族化合物、 芳香族化合物和脂肪族-芳香族化合物的化合物的反应形成。进一步举例来 说，胶乳官能团由聚合物主链与选自烷基/环烷基/芳基/芳烷基醇、烷基/环 烷基/芳基/芳烷基酸、和烷基/环烷基/芳基/烷芳基酰胺的化合物反应而形 成。进一步举例来说，胶乳官能团可以由聚合物主链与乙氧基化烷基/环烷 基/芳基/烷芳基醇的反应而形成。
在另一个实施方案中，胶乳官能团由聚合物主链与醇的反应形成。例 如，所述胶乳官能团可以由聚合物主链与选自脂肪醇、饱和的乙氧基化醇、 烷基酚、芳基酚、乙氧基化烷基酚和乙氧基化芳基酚的化合物的反应而形 成。例如，所述胶乳官能团可以由聚合物主链与选自脂肪醇、乙氧基化醇 和酚的化合物的反应而形成。实例包括C6至C24饱和醇如鲸蜡醇和硬脂 醇、C6至C24不饱和醇，例如瓢儿菜醇，C6至C24饱和乙氧基化醇如聚 氧乙烯(10)十八烷基醚(例如，由Croda以BrijTM S10出售)、C6至C24不饱 和乙氧基化醇如聚氧乙烯(20)油醚(例如，由Croda以BrijTM O20出售)、壬 基酚，和三苯乙烯基苯酚。
在另一个实施方案中，胶乳官能团由聚合物主链与选自酯、硫醇、酸、 酸酐和酰基卤的化合物的反应形成。例如，所述胶乳官能团可以由聚合物 主链与选自脂肪酸酯、脂肪酸硫醇、脂肪酸和脂肪酸酐的化合物的反应而 形成。实例包括硬脂酸甲酯、1-十二烷硫醇、棕榈酸和脂肪酸氯化物。
在一个实施方案中，水溶性聚合物主链包含氮。例如，水溶性主链可 以选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺、聚噁唑啉和聚酰胺。
在另一个实施方案中，水溶性聚合物选自聚甲醛、多糖、聚噁唑啉， 和聚乙烯醚。
在另一个实施方案中，水溶性聚合物主链是聚氧化烯聚合物或共聚物。 例如，该水溶性聚合物主链可以是聚乙二醇。作为另一实例，所述水溶性 聚合物主链可以是聚乙二醇-共-聚丙二醇。
在另一个实施方案中，水溶性聚合物主链是聚丙烯酸。
附接至聚合物主链的二氧化钛官能团和胶乳官能团的数目可以变化。 例如，在一个实施方案中，所述聚合物包含多个附接至聚合物主链的二氧 化钛官能团，和单个附接至聚合物主链上的胶乳官能团。在另一个实施方 案中，所述聚合物包含多个附接至聚合物主链的胶乳官能团，和单个附接 至聚合物主链上的二氧化钛官能团。在又一个实施方案中，所述聚合物包 含多个附接至所述聚合物主链的二氧化钛官能团和多个附接至所述聚合物主链的胶乳官能团。
二氧化钛官能团和胶乳官能团可以附接在聚合物主链上的任何一点。 例如，一个或多个二氧化钛官能团可以附接在聚合物主链的一端，一个或 多个胶乳官能团可以附接在聚合物主链的另一端。
水溶性聚合物主链可以是直链、支链或星形。例如，水溶性聚合物主 链分子量可以在1,000-60,000的范围内。进一步举例来说，水溶性聚合物 主链的分子量可以在1500-30,000的范围内。进一步举例来说中，水溶性聚 合物主链的分子量可以在2000-10,000的范围内。本文和所附权利要求书中 所使用的聚合物主链或其他聚合物的“分子量”是指聚合物主链或其他聚 合物的数均分子量。
在一个实施方案中，水溶性聚合物主链是具有纵向轴线，并具有第一 端和第二端的线型聚合物主链。例如，一个或多个二氧化钛官能团可附接 至聚合物主链的第一端，每个由此形成聚合物的头部，一个或多个胶乳官 能团可附接至聚合物主链的第二端，每个由此形成聚合物的尾部。在另一 个实施方案中，所述聚合物可包含多个附接至一个或多个二氧化钛官能团 和一个或多个胶乳官能团的主链。
在一个实施方案中，附接至聚合物主链的二氧化钛官能团由所述聚合 物主链与选自氨基甲酸酯、咪唑、氟醇、多硫醇和硅酮的化合物的反应形 成。在另一个实施方案中，二氧化钛官能团由所述聚合物主链与选自酰胺、 脲、脲基、缩二脲、多元醇、硅烷和钛酸盐的化合物的反应形成。在另一 个实施方案中，二氧化钛官能团由所述聚合物主链与选自胺、氨基醇、氨 基酸、羧酸、羟基酸、磷酸和膦酸的化合物的反应形成。
在一个实施方案中，附接至聚合物主链的胶乳官能团由所述聚合物主 链与选自脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪硫醇、脂肪酸酐、烷基酰基卤化物，和 烷基卤化物的化合物的反应形成。在另一个实施方案中，胶乳官能团由所 述聚合物主链与选自乙氧基化脂肪醇、乙氧基化环烷基醇、乙氧基化烷基 酚，和乙氧基化芳基酚的化合物的反应形成。在另一个实施方案中，胶乳 官能团由所述聚合物主链与选自脂肪醇、芳基酚、烷基酚，和环烷基醇的 化合物的反应形成。
在一个实施方案中，所述水溶性聚合物主链选自以下聚合物：聚乙烯 吡咯烷酮、聚乙烯亚胺、和聚噁唑啉。在另一个实施方案中，所述水溶性 聚合物主链选自以下聚合物：聚乙二醇-共-聚丙二醇、聚甲醛，和星形和支 链聚乙二醇。在另一个实施方案中，水溶性聚合物主链是线型聚乙二醇。
包括合适的聚合物主链和胶乳官能团的市售聚合物的实例是聚氧乙烯 十八烷基醚，例如具有下式(1)的化合物：
Figure BDA0000833171060000071
其中n是30至200。
上述化合物的氧化乙烯重复单元作为本发明的聚合物的聚合物主链。 上述化合物的直链碳脂肪族尾部作为本发明的聚合物的胶乳官能团。因此， 聚氧乙烯十八烷基醚同时具有作为胶乳官能团的尾部和合适的聚合物主 链。例如，这样的化合物，其中上式中的“n”是100，由Croda USA以名 称BrijTM S100作为聚氧乙烯(100)十八烷基醚出售。
聚合物主链的水溶性有助于使本发明的聚合物不塌陷在二氧化钛介质 的表面上，并有助于保证聚合物继续在水基涂层配制物起作用，甚至当涂 层配制物干燥时也如此。虽然本发明的聚合物的聚合物主链通常是水溶性 的，但它可以包括一些不溶于水性介质中的重复单元。例如，在一个实施 方案中，聚合物主链是具有一些不溶性的重复单元的共聚物。
以下实施例1-22显示了具有不同尺寸的聚合物主链、不同的二氧化钛 官能团和不同的胶乳官能团的本发明的聚合物的具体实例。请注意，这些 实施例不用于代表可以是本发明的聚合物的具体聚合物的完全或甚至完整 列表。本发明的聚合物的其他实例也可基于本文的教导来合成，并且也涵 盖在本申请的权利要求的范围内。
现在参照附图，特别是图1和图2，示意性地示出了本发明的聚合物的 一个具体实施方式，并通常由附图标记10指定。在该实施方案中，聚合物 10包括具有纵向轴线16的线型聚合物主链12。聚合物主链12具有第一端 18和第二端20。二氧化钛官能团30附接至聚合物主链12的第一端18并 形成聚合物10的头部32。胶乳官能团40附接至聚合物主链12的第二端 20并形成聚合物10的尾部42。
图2示出了聚合物10与二氧化钛颗粒50和胶乳颗粒60的相互作用。 如图2所示，聚合物10的头部32与二氧化钛颗粒50结合并由此使聚合物 的其余部分与二氧化钛颗粒50结合。聚合物10的尾部42与胶乳颗粒60 结合并由此使聚合物的其余部分与胶乳颗粒60结合。
图3A和图3B示出了聚合物10在包含胶乳颗粒80的水基、胶乳涂层 配制物中如何防止二氧化钛颗粒70的光学拥挤。
图3A描绘了不与本发明的聚合物结合的二氧化钛颗粒70分散在水基、 含胶乳的涂层配制物中的胶乳颗粒80之间。由于光学拥挤，二氧化钛颗粒 70挤在一起，而不是均匀分散在胶乳颗粒80中。
图3B描绘了与本发明的聚合物结合的二氧化钛颗粒70分散在水基、 含胶乳的涂层配制物中的胶乳颗粒80之间。在这种情况下，二氧化钛颗粒 70不会挤在一起，而是更均匀地分散在胶乳颗粒80中。由于聚合物10的 头部32对二氧化钛颗粒70的吸引力，和聚合物的尾部42对胶乳颗粒80 的吸引力，本发明的聚合物使二氧化钛颗粒由胶乳颗粒包围。这样，防止 了二氧化钛颗粒70在涂层配制物中团聚。
本发明的二氧化钛颜料组合物包含多个二氧化钛颗粒和与二氧化钛颗 粒结合的聚合物。本发明的二氧化钛颜料组合物的聚合物是如本文所述的 本发明的聚合物(包括以上及以下实施例和权利要求中描述的本发明的聚 合物的所有形式和实施方案)。
二氧化钛颗粒由硫酸盐或氯化物方法制造。例如，二氧化钛颗粒可以 是通过氯化物方法生产的金红石型二氧化钛颗粒。例如，氧化铝可以掺入 二氧化钛颗粒的晶格结构中，以促进金红石化和控制颗粒大小。如果使用 用于制造二氧化钛颗粒的氯化物方法，在方法的气相氧化步骤期间，可以 通过向反应物加入氯化铝，而将氧化铝赋予颗粒的晶格结构。
二氧化钛颗粒可以涂布一种或多种材料来改变颜料的性能和特性用于 特定应用。在一个实施方案中，用选自二氧化硅、氧化铝和它们的混合物 的材料涂布二氧化钛颗粒。
例如，基于所述二氧化钛颜料组合物的总重量，所述聚合物在二氧化 钛颜料组合物中的含量可以在0.01重量％至1重量％的范围内。进一步举 例来说，基于所述二氧化钛颜料组合物的总重量，所述聚合物在二氧化钛 颜料组合物中的含量可以在0.025重量％至0.3重量％的范围内。
在一个实施方案中，所述二氧化钛颜料组合物还包含水性介质，并以 二氧化钛颗粒和聚合物的含水浆料的形式。二氧化钛颜料组合物可以以干 燥和浆料形式形成和施加。
本发明的方法包括以下步骤：制造二氧化钛颗粒，并将聚合物与二氧 化钛颗粒结合以抑制颗粒的团聚。在本发明的方法中使用的聚合物是本文 所述的本发明的聚合物(包括以上及以下实施例和权利要求中描述的本发 明的聚合物的所有形式和实施方案)。
二氧化钛颗粒可以通过以上针对本发明的二氧化钛颜料组合物描述的 硫酸盐方法或氯化物方法来制造。如针对本发明的二氧化钛颜料组合物所 述，二氧化钛颗粒可以涂布有一种或多种材料(如二氧化硅、氧化铝和它们 的混合物)来改变颜料的性能和特性用于特定应用。
在一个实施方案中，本发明的聚合物通过直接在颗粒的表面上沉积本 发明的聚合物层来与二氧化钛颗粒结合。在另一个实施方案中，通过在水 性介质例如水中将聚合物与颗粒混合来将本发明的聚合物与二氧化钛颗粒 结合。当放置在具有二氧化钛颗粒的溶液中时，所述聚合物自身定向，使 聚合物的对二氧化钛具有亲合性的头部与二氧化钛颗粒相互作用。在一个 实施方案中，可以在颜料的制造过程中将本发明的聚合物与二氧化钛颗粒 结合。然后，可以将聚合物改性的二氧化钛颗粒添加到水基、含胶乳的涂 料配制物。
实施例
通过下列实施例更具体地说明本发明。
在下面的实施例中，BrijTM S100指由Croda USA出售的聚氧乙烯(100) 十八烷基醚。TolonateTM HDB-LV是指由Vencorex出售的六亚甲基二异氰 酸酯均聚物；IPDI是指异佛尔酮二异氰酸酯；DBTDL是指二月桂酸二丁 基锡；TomamineTM PA-12EH是指Air Productsand Chemicals,Inc.出售的1- 丙胺,3-[(乙基己基)氧基]；
Figure BDA0000833171060000104
LMA是指由Solvay出售的N-(2-羟 乙基)十二烷酰胺；
Figure BDA0000833171060000101
是指
Figure BDA0000833171060000102
Chemical Company出售的2-氨基 -2-甲基-1-丙醇；
Figure BDA0000833171060000103
8105是指由Cognis出售的烷基多糖苷表面活性剂；SilmerTM OH A0是指由Siltech LLC出售的单羟基封端的硅酮； p-TsOH.H2O是指对甲苯磺酸一水合物；DMF是指二甲基甲酰胺；
Figure BDA0000833171060000105
CO-987是指由Rhodia出售的具有约70个氧化乙烯单元的壬基酚乙氧基化 物；
Figure BDA0000833171060000106
CO-987是指由Rhodia出售的具有约70个氧化乙烯单元的壬基 酚乙氧基化物；
Figure BDA0000833171060000107
DM-970是指由Rhodia出售的具有约150个氧化乙烯单元的二壬基酚乙氧基化物；
Figure BDA0000833171060000108
T500是指由Clariant出售的具 有约50个氧化乙烯单元的三仲丁基苯酚乙氧基化物。
Figure BDA0000833171060000109
TS540 是指由Clariant出售的具有约54个氧化乙烯单元的三苯乙烯基苯酚乙氧基 化物。FTIR是指傅里叶变换红外光谱。
具有不同的二氧化钛官能团的本发明的聚合物的合成
首先，合成具有相同的聚合物主链和胶乳官能团，但具有不同二氧化 钛官能团的本发明的聚合物的实例。具体而言，使BrijTM S100与不同化合 物反应，以为其赋予不同的二氧化钛官能团。大多数合成的聚合物的结构 与图1所示的结构相似。
比较例1
首先，将10.0克分子量为约5000的聚乙二醇甲醚和100毫升甲苯加入 三颈圆底烧瓶中。使用共沸蒸馏从混合物中除去任何残留水。将样品冷却 至约70℃，然后加入5毫升甲苯中的0.444克异佛尔酮二异氰酸酯。接着， 在搅拌下向样品加入0.06克DBTDL。将样品在90℃下进一步混合3小时， 之后，除去热，并且将样品冷却至约40℃。接着，在良好搅拌下，将5毫 升干燥丙酮(dried acetone)中的0.187克AMP-95倒入样品中。然后将样品 进一步混合以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。使用 真空蒸发除去溶剂，并将样品干燥至恒重。
实施例1-氨基醇
首先，将28.02克的BrijTM S100和150毫升甲苯一起加入三颈圆底烧 瓶中。使用共沸蒸馏除去任何残余的水。然后将样品冷却至约50℃，然后 将10毫升甲苯中的3.17克的TolonateTM HDB-LV加入到样品中。在搅拌下， 将0.20克的DBTDL进一步加入到烧瓶中。将样品在50℃下混合3小时， 此时，将样品冷却至40℃。接着，在良好搅拌下，将5毫升丙酮中的1.096 克
Figure BDA0000833171060000111
倒入样品中，并将样品进一步混合以促进反应。使用FTIR监 测异氰酸酯基峰直到其消失。使用真空蒸发除去溶剂，并将样品干燥至恒 重。
实施例2-氨基醇
首先，将28.02克的BrijTM S100和150毫升甲苯一起加入三颈圆底烧 瓶中。使用共沸蒸馏除去任何残余的水。然后将样品冷却至50℃，将10 毫升甲苯中的1.36克IPDI加入到样品中。接着，在搅拌下，将0.30克DBTDL 加入到烧瓶中。然后，将整个样品在90℃下混合3小时，然后冷却至50℃。 接着，在良好搅拌下，将5毫升丙酮中的0.590克
Figure BDA0000833171060000112
倒入反应中。 然后将样品混合，以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。 使用真空蒸发除去溶剂，并将样品干燥至恒重。
实施例3-氨基醇
首先，将9.34克的BrijTM S100和100毫升甲苯一起加入三颈圆底烧瓶 中。通过共沸蒸馏除去残留的水。将样品冷却至50℃，并加入5毫升甲苯 中的0.444克IPDI。接着，在搅拌下向烧瓶中加入0.08克DBTDL。将样 品在90℃下混合3小时，然后冷却至50℃。此后，在良好搅拌下，将5毫 升丙酮中的0.165克3-氨基-1-丙醇倒入反应中。然后将样品混合，以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。使用真空蒸发除去溶剂， 并将样品干燥至恒重。
实施例4-氨基醇
首先，将9.34克的BrijTM S100和100毫升甲苯一起加入三颈圆底烧瓶 中。通过共沸蒸馏除去残留的水。将样品冷却至50℃并加入5毫升甲苯中 的0.444克IPDI。接着，在搅拌下向烧瓶中加入0.08克DBTDL。将样品 在90℃下混合3小时，并随后冷却至50℃。接着，在良好搅拌下，将5毫 升丙酮中的0.21克二乙醇胺倒入反应中。然后将样品混合，以进一步反应。 使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。使用真空蒸发除去溶剂，将样品 干燥至恒重。
实施例5-氨基酸
首先，将9.34克的BrijTM S100和100毫升甲苯一起加入三颈圆底烧瓶 中。通过共沸蒸馏除去残留的水。将样品冷却至50℃，并将5毫升甲苯中 的1.06克TolonateTM HDB-LV加入样品中。接着，在搅拌下，将0.06克 DBTDL加入样品中。将样品在50℃下混合3小时，此时停止向样品供应 热量。此后，将0.708克的L-亮氨酸甲基酯盐酸盐溶解在10ml毫升DMF中，然后加入到样品中。接着，将0.56毫升三乙胺加入到样品中，并将样 品混合以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。通过真空 蒸发除去溶剂。将残余物溶于40毫升的水和25毫升的丙二醇中，将2.0 毫升的5N NaOH溶液加入其中。将样品在80℃下混合3小时，然后冷却。
实施例6-胺
首先，将9.34克的BrijTM S100和90毫升甲苯一起加入三颈圆底烧瓶 中。通过共沸蒸馏除去残留的水。将样品冷却至50℃，并向其中加入5毫 升甲苯中的1.06克TolonateTMHDB-LV。接着，在搅拌下，将0.06克DBTDL 加入到样品。然后将样品在50℃下混合3小时，此后，停止加热。接着， 将5毫升甲苯中的0.78克TomamineTM PA-12EH加入到样品中，并将样品混合以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。使用真空蒸 发除去溶剂，并将样品干燥至恒重。
实施例7-胺
首先，将9.34克的BrijTM S100和100毫升甲苯一起加入三颈圆底烧瓶 中。通过共沸蒸馏除去残留的水，并将样品冷却至50℃。接着，将5毫升 甲苯中的1.04克TolonateTMHDB-LV加入到样品中。然后，在搅拌下，将 0.05克DBTDL加入到样品。将样品在50℃下混合3小时，此时停止加热。 此后，将5毫升甲苯中的0.450克1-(3-氨基丙基)咪唑加入到样品，并将样 品混合以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。使用真空 蒸发除去溶剂，并将样品干燥至恒重。
实施例8-酰胺
首先，将9.34克的BrijTM S100、0.972克
Figure BDA0000833171060000131
LMA和100毫 升甲苯一起加入三颈圆底烧瓶中。通过共沸蒸馏除去残留的水，并将样品 冷却至50℃。接着，将10毫升甲苯中的1.07克TolonateTM HDB-LV加入 到样品中。接着，在搅拌下，将0.08克DBTDL加入到烧瓶中。然后将样 品在50℃下混合以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。通过真空蒸发除去溶剂并干燥至恒重。
实施例9-酰胺
首先，将9.34克的BrijTM S100、0.486克
Figure BDA0000833171060000132
LMA和100毫 升甲苯一起加入三颈圆底烧瓶中。通过共沸蒸馏除去残留的水，然后将样 品冷却至60℃。接着，将10毫升甲苯中的0.444克IPDI加入到样品，并 在搅拌下将0.08克的DBTDL加入到烧瓶中。将样品在80℃下混合以进一 步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。使用真空蒸发除去溶剂， 并将样品干燥至恒重。
实施例10-羧酸/羟基酸
首先，将9.34克的BrijTM S100、0.05克p-TsOH.H2O和100毫升甲苯 一起加入三颈圆底烧瓶中。通过共沸蒸馏从样品除去残留水，将样品冷却 至50℃。接着，将0.245克马来酸酐加入到样品中。然后在115℃下将样品 混合6小时。然后将样品冷却下来，使用真空蒸发除去任何残留的溶剂， 并将样品干燥至恒重。
实施例11-多元醇
首先，将9.34克的BrijTM S100和80毫升甲苯一起加入三颈圆底烧瓶 中。通过共沸蒸馏除去残留的水。然后将样品冷却至50℃，将10毫升甲苯 中的0.444克IPDI加入到样品。接着，在搅拌下将0.08克DBTDL加入到 烧瓶中。然后将样品在90℃下混合2小时，然后冷却至50℃。接着，将10 毫升DMF中的0.400克二(三羟甲基丙烷)加入到样品中。然后将样品在80 ℃下混合以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。使用真 空蒸发除去溶剂，并将样品干燥至恒重。
实施例12-月桂酸酯-多元醇
首先，将9.34克的BrijTM S100和80毫升甲苯一起加入三颈圆底烧瓶 中。通过共沸蒸馏除去残留的水。然后将样品冷却至60℃，将10毫升甲苯 中的0.467克IPDI加入到样品。接着，在搅拌下将0.08克的DBTDL也加 入到烧瓶中。然后将样品在90℃下混合4小时，然后冷却至60℃。
接着，在第二个烧瓶中，将40毫升甲苯中的0.76克脱水山梨醇单月桂 酸酯表面活性剂共沸干燥以除去残留的水，然后加入到第一烧瓶中。然后 将合并的混合物在100℃下搅拌以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基 峰直到其消失。使用真空蒸发除去溶剂，并将样品干燥至恒重。
实施例13-苷-多元醇
首先，将9.34克的BrijTM S100和80毫升甲苯一起混合在三颈圆底烧 瓶中。通过共沸蒸馏除去残留的水。然后将样品冷却至60℃，之后，将5 毫升甲苯中的0.467克IPDI加入到样品中。接着，在搅拌下，将0.08克的 DBTDL中也加入到烧瓶中。然后将样品在90℃下混合4小时，此时将其 冷却至60℃。
接着，在第二个烧瓶中，将50毫升甲苯和10毫升DMF中的1.97克
Figure BDA0000833171060000151
8105共沸蒸馏以除去水。然后将第二个烧瓶冷却至60℃，并加入 10毫升DMF以充分溶解聚糖苷基多元醇表面活性剂。然后将第二个烧瓶 的内容物加入到第一烧瓶中。将合并的混合物升温至105℃以进一步反应。 使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。通过真空蒸发除去溶剂，并将样 品干燥至恒重。
实施例14-羟基脲
首先，将9.34克的BrijTM S100、0.520克N-(2-羟基乙基)亚乙基脲和 80毫升甲苯一起加入三颈圆底烧瓶中。通过共沸蒸馏除去残留的水。然后 将样品冷却至50℃，此时加入10毫升甲苯中的1.07克TolonateTM HDB-LV。 接着，在搅拌下将0.05克DB TDL加入到烧瓶中。将样品在50℃下进一步 混合以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。使用真空蒸 发除去溶剂，并将样品干燥至恒重。
实施例15-聚脲
在本实施例中，将多个二氧化钛官能团加入到聚合物主链。
首先，将14.01克的BrijTM S100和120毫升甲苯一起加入三颈圆底烧 瓶中。通过共沸蒸馏除去残留的水。然后将样品冷却至50℃，此时将5毫 升甲苯中的0.67克异佛尔酮二异氰酸酯加入到样品中。接着，在搅拌下， 将0.10克DBTDL加入到烧瓶中。然后将样品在90℃下混合3小时，此时 将样品冷却至40℃。
接着，在良好搅拌下，将5毫升甲苯中的0.162克乙二胺倒入烧瓶中。 然后在室温条件下将样品混合20分钟。此后，将5毫升丙酮中的0.225克 3-氨基-1-丙醇加入到样品并混合5分钟。接着，将3毫升甲苯中的0.67克 异佛尔酮二异氰酸酯加入到样品。然后将样品混合以进一步反应。使用 FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。使用真空蒸发除去溶剂，并将样品干 燥至恒重。
实施例16-氟醇
首先，将9.34克的BrijTM S100和80毫升甲苯一起加入三颈圆底烧瓶 中。通过共沸蒸馏除去残留的水，并将样品冷却至50℃。接着，将10毫升 甲苯中的0.444克IPDI加入到烧瓶中。此后，在搅拌下将0.08克DBTDL 加入到烧瓶中。将样品在90℃下混合2小时，然后冷却至50℃。随后，将 3毫升2-丁酮中的0.728克1H,1H,2H,2H-全氟-1-辛醇加入到样品中。然后将样品在95℃下混合以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其 消失。使用真空蒸发除去溶剂，并将样品干燥至恒重。
实施例17-硅酮
首先，将9.34克的BrijTM S100和80毫升甲苯一起加入三颈圆底烧瓶 中。通过共沸蒸馏除去残留的水。然后将样品冷却至50℃，此时加入5毫 升甲苯中的0.467克IPDI。接着，在搅拌下将0.08克DBTDL加入到烧瓶 中。然后将样品在90℃下混合4小时，此时将样品冷却至60℃。接着，加 入5毫升甲苯中的0.616克SilmerTM OH A0。然后将样品的温度升高至95℃以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。然后用真空蒸 发除去溶剂，并干燥至恒重。
例如，用下式(2)表示实施例1中进行的反应：
Figure BDA0000833171060000161
除了上面描述的官能团，也可以使用许多其他官能团形成二氧化钛官 能团。例如，可以使用含有N-H活性氢的化合物，包括胺、氨基醇、氨基 酸、酰胺、脲、脲基(ureido)、缩二脲、咪唑和其他化合物。此外，也可以 使用多元醇与多硫醇。作为另一个实例，可以使用含有酸官能团的化合物 和它们的盐，例如磷酸、膦酸、羧酸、磺酸和硫酸。此外，也可以使用羟 基酸和它们的盐。此外，可以使用羟基酰胺、羟基脲、羟基咪唑和其他类 似化合物。此外，可以使用基于钛酸盐、硅烷、硼酸盐和在水解或用热处 理后可以共价键联至二氧化钛表面的其他化合物。作为另一个实例，可以 使用超疏水性化合物，如基于氟和硅酮的化合物。最后，可以使用能够与 二氧化钛表面形成牢固的结合的其他化合物。
具有不同的胶乳官能团的本发明的聚合物的合成
为了改变胶乳官能团，形成具有不同的疏水性端基的多种聚合物。通 常，使用具有疏水性尾部和很长的聚乙二醇链的与BrijTM S100相似的聚合 物。在这一系列试验中使用的表面活性剂包括
Figure RE-GDA0001030726670000021
CO-987；
Figure RE-GDA0001030726670000022
DM-970；
Figure RE-GDA0001030726670000023
T500；和
Figure RE-GDA0001030726670000024
TS540。
和BrijTM S100一样，可以使用上述表面活性剂合成具有与图1中所示 的结构相似的结构的聚合物。胶乳官能团也可以通过具有或不具有结合体 (connectors)的脂肪酸、醇、酰胺和聚乙二醇的反应而附接至聚合物主链。 下面提供实施例。
实施例18(基于
Figure RE-GDA0001030726670000025
CO-987)
首先，将9.43克
Figure RE-GDA0001030726670000026
CO-987和120毫升甲苯一起加入三颈圆底烧 瓶中。通过共沸蒸馏除去水，然后将样品冷却至50℃。接着，将5毫升甲 苯中的1.04克TolonateTM HDB-LV也加入到样品中。此后，在搅拌下将0.06 克DBTDL加入到烧瓶中。然后将样品在50℃下混合3小时。然后将样品 冷却至40℃。此后，在良好搅拌下，将5毫升丙酮中的0.356克
Figure RE-GDA0001030726670000027
倒 入烧瓶中。然后将样品混合以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。使用真空蒸发除去溶剂，并将样品干燥至恒重。
实施例19(基于
Figure BDA0000833171060000181
DM-970)
首先，将8.34克
Figure BDA0000833171060000182
DM-970和100毫升甲苯一起加入三颈圆底烧 瓶中。通过共沸蒸馏除去残留的水。然后将样品冷却至50℃，此时加入5 毫升甲苯中的0.86克TolonateTMHDB-LV。接着，在搅拌下将0.06克DBTDL 加入到烧瓶中。然后将样品在50℃下混合3小时，然后冷却至40℃。此后， 在良好搅拌下，将5毫升丙酮中的0.337克
Figure BDA0000833171060000183
倒入反应烧瓶中。然 后将样品混合以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。使 用真空蒸发除去溶剂，并将样品干燥至恒重。
实施例20(基于
Figure BDA0000833171060000184
T500)
将4.924克的
Figure BDA0000833171060000185
T500和100毫升甲苯一起加入三颈圆底烧瓶 中。通过共沸蒸馏除去残留的水，然后将样品冷却至50℃。此后，将5毫 升甲苯中的1.04克TolonateTMHDB-LV加入到烧瓶。随后，在搅拌下将0.06 克DBTDL加入到烧瓶中。然后将样品在50℃下混合3小时，此时将其冷 却至40℃。接着，在良好搅拌下，将5毫升丙酮中的0.356克
Figure BDA0000833171060000186
倒 入反应中，然后将样品混合以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。使用真空蒸发除去溶剂，并将样品干燥至恒重。
实施例21(基于
Figure BDA0000833171060000187
540)
首先，将5.56克
Figure BDA0000833171060000188
540和100毫升甲苯一起加入三颈圆底烧 瓶中。通过共沸蒸馏除去残留的水，然后将样品冷却至50℃。此后，将5 毫升甲苯中的1.04克TolonateTM HDB-LV加入到样品中。接着，在搅拌下 将0.06克DBTDL加入到烧瓶中。将样品在50℃下混合3小时，然后冷却 至40℃。接着，在良好搅拌下，将5毫升丙酮中的0.356克
Figure BDA0000833171060000189
倒入 反应烧瓶中。然后将样品混合以进一步反应。使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。使用真空蒸发除去溶剂，并将样品干燥至恒重。
实施例22-酯
在本实施例中，将聚乙二醇改性以包括15个碳的羧酸链和酯胶乳官能 团。首先，将12.0克分子量为约6000的聚(乙二醇)、0.512克棕榈酸、0.05 克p-TsOH.H2O和100毫升甲苯一起加入三颈圆底烧瓶中。安装Dean-stark 分水器(Dean-stark trap)，升高样品的温度以回流。通过共沸蒸馏除去水。 将样品保持回流22小时以进一步反应，此时，将样品冷却至50℃。接着， 将5毫升甲苯中的1.04克TolonateTM HDB-LV加入到烧瓶中。
接着，在搅拌下将0.08克DBTDL加入到烧瓶中。随后将合并的样品 在50℃下混合3小时，然后冷却至40℃。接着，在良好搅拌下，将5毫升 丙酮中的0.365克
Figure BDA0000833171060000191
倒入反应中。然后将样品混合以进一步反应。 使用FTIR监测异氰酸酯基峰直到其消失。使用真空蒸发除去溶剂，并将样 品干燥至恒重。
对胶乳具有亲和性的合适的基团不限于上面所讨论的基团。例如，可 以使用脂肪族、芳香族或脂肪族-芳香族醇。此外，可以使用乙氧基化脂肪 族、乙氧基化芳香族和乙氧基化脂肪族-芳香族醇。进一步举例来说，可以 使用脂肪族、芳香族或脂肪族-芳香族酸酐。此外，可以使用脂肪族、芳香 族或脂肪族-芳香族酰胺和酰基卤。此外，可以使用卤代脂肪族、卤代芳香 族和卤代脂肪族-芳香族化合物。此外，可以使用脂肪族、芳香族和脂肪族 -芳香族异氰酸酯和硫代异氰酸酯。最后，可以使用脂肪族、芳香族和脂肪 族-芳香族胺。
本发明的二氧化钛颜料组合物的测试
实施例23
将上述合成的聚合物与丙二醇和水混合，并加入到二氧化钛颗粒的浆 料中。二氧化钛是CR-826，其是由TRONOX LLC生产的通用颜料。用亲 水性丙烯酸共聚物基分散剂形成二氧化钛浆料。基于所述二氧化钛颗粒的 重量，将合成的聚合物以0.2重量％、0.1重量％和0.05重量％的量加入到 浆料中。然后评价聚合物改性的颜料浆料的着色强度。
在表1中所示的模型乳胶涂料配制物中测试聚合物改性的颜料浆料。 在各测试中，直接用1.6克ColorTrend 808-9907通用碳黑着色剂将所述涂 料着色。用颜色擦净方法(color rub-up method)测试颜色接受性(color acceptance)。使用UltraScan XE并假设对照样品的着色能力(tinting strength) 为100％，测定着色强度。
在每次测试中，以相同配方制备样品(具有聚合物改性的颜料)和标准物 (不含聚合物改性的颜料)。然后在Leneta卡片上并排刮涂(drawn down)样品 和标准配制物。使用积分球式分光光度计测量干燥的涂料的CIE L*和b*值， 并且用这些值来计算所获得的颜料的着色强度和色调。
使用Kubelka Munk等式计算着色强度，其中：
Figure BDA0000833171060000201
其中：K＝碳黑颜料的吸光度
S＝二氧化钛颜料的散射
色调的计算方法如下：
Figure BDA0000833171060000202
结果列于表2中。
表1 24％PVC半光泽涂料配制物(具有2.5lbs/gal的二氧化钛)
Figure BDA0000833171060000203
*，形成含75.5％固体的浆料
**干燥的Natrosol250MR粉末来自Ashland
表2水性涂料配制物中二氧化钛颜料组合物的性能
Figure BDA0000833171060000204
Figure BDA0000833171060000211
*没有钛官能团或胶乳官能团的聚合物主链
**具有胶乳官能团但没有钛官能团的聚合物主链
***具有钛官能团但没有胶乳官能团的聚合物主链
表2显示，如本申请所述，与没有聚合物的相同颜料相比，本发明的 二氧化钛颜料组合物显示出着色强度显著增大。
实施例24
将以上实施例4中合成的聚合物溶解于丙二醇和水中，并加入到二氧 化钛颗粒的浆料。在这些测试中，二氧化钛颜料为CR-813，其为由Tronox LLC制造的平光级颜料(flatgrade pigment)。用羧酸基表面活性剂形成二氧 化钛浆料。基于二氧化钛颗粒的重量，将合成的聚合物以0.1重量％的量加 入到浆料中。
在下面的表3中所示的模型乳胶涂料配制物中测试聚合物改性的颜料 浆料。在每个测试中，直接用1.15克ColorTrend 888通用碳黑着色剂将146.0 克平光涂料着色。用颜色擦净方法测试颜色接受性。如上面实施例23中所 描述那样测量着色强度。结果列于表4中。
表3 60％的PVC平光胶乳(flat latex)涂料配制物(具有1.5lbs/gal二氧化钛)
材料 重量(克)
水 100.0
增稠剂溶液 100.0
流化剂 1.5
分散剂 7.0
润湿剂 2.0
溶剂 23.0
消泡剂 1.0
生物杀灭剂 1.5
二氧化钛 150.0
瓷土 75.0
高岭土 75.0
Cal-White 150.0
聚结剂 6.0
水 100.0
增稠剂溶液 133.0
消泡剂 1.0
乙烯基丙烯酸胶乳 226.0
总计 1152.0
表4：聚合物表面活性剂在平光级TiO2 CR-813中的应用
聚合物表面活性剂# 负载在干TiO<sub>2</sub>上的聚合物(％) 着色能力(％)
对照 0 100
实施例4 0.10 107
因此，本发明的聚合物可以成功地用于处理通用级颜料(例如，来自 TRONOX，LLCCR-826)和平光级颜料(例如，来自TRONOX，LLC的CR-813) 和相应的半光泽涂料配制物(例如，如表2所示)和平光级涂料配制物(例如， 如表4所示)。
虽然已参照具体实施方案具体显示和描述了该技术，但本领域技术人 员应理解，在不偏离权利要求书中限定的技术的精神和范围下，可以对形 式和细节进行各种变化。

Claims (27)

1.二氧化钛颜料组合物，其包含：
多个二氧化钛颗粒；
与所述二氧化钛颗粒结合的聚合物，其也与水基涂层配制物中的胶乳颗粒结合，以在所述涂层配制物干燥时抑制所述二氧化钛颗粒的团聚，所述聚合物包括：
水溶性聚合物主链，其具有纵向轴线、第一端和第二端，其中所述水溶性聚合物主链是聚氧化烯聚合物或共聚物；
至少一个附接至所述聚合物主链的所述第一端、形成所述聚合物的头部，并且对于二氧化钛具有亲和性的官能团，其由所述聚合物主链与具有氨基、羧酸基或羟基的化合物的反应形成，所述具有氨基、羧酸基或羟基的化合物选自脲、咪唑、酰胺、氨基醇、氨基酸、胺、羧酸、羟基酸、多元醇、能够共价键合至二氧化钛的硅烷和能够共价键合至二氧化钛的硼酸盐，和
至少一个附接至所述聚合物主链的所述第二端、形成所述聚合物的尾部，并且对于胶乳具有亲和性的疏水性官能团，并选自超疏水性官能团和由所述聚合物主链与包括脂肪族基团、芳香族基团或脂肪族-芳香族基团的化合物的反应形成的官能团，其中水的接触角与所述超疏水性官能团相关，其中水在所述官能团上的所述接触角大于150°。
2.根据权利要求1所述的二氧化钛颜料组合物，其中所述聚合物主链是线型聚合物主链。
3.根据权利要求1所述的二氧化钛颜料组合物，其中附接至所述聚合物主链的所述第一端并且对于二氧化钛具有亲和性的所述官能团由所述聚合物主链与具有氨基的化合物的反应形成，所述化合物选自脲、咪唑、酰胺、氨基醇、氨基酸、胺、能够共价键合至二氧化钛的硅烷和能够共价键合至二氧化钛的硼酸盐。
4.根据权利要求1所述的二氧化钛颜料组合物，其中附接至所述聚合物主链的所述第一端并且对于二氧化钛具有亲和性的所述官能团由所述聚合物主链与选自以下的化合物的反应形成：脲、咪唑、酰胺、氨基醇、氨基酸、羟基酸、多元醇、能够共价键合至二氧化钛的硅烷和能够共价键合至二氧化钛的硼酸盐。
5.根据权利要求1所述的二氧化钛颜料组合物，其中附接至所述聚合物主链的所述第一端并且对于二氧化钛具有亲和性的所述官能团由所述聚合物主链与选自以下的化合物的反应形成：脲、酰胺、氨基酸、胺、羧酸、羟基酸、能够共价键合至二氧化钛的硅烷和能够共价键合至二氧化钛的硼酸盐。
6.根据权利要求1所述的二氧化钛颜料组合物，其中附接至所述聚合物主链的所述第二端并且对于胶乳具有亲和性的所述官能团是超疏水性官能团。
7.根据权利要求1所述的二氧化钛颜料组合物，其中附接至所述聚合物主链的所述第二端并且对于胶乳具有亲和性的所述疏水性官能团由所述聚合物主链与包括脂肪族基团、芳香族基团或脂肪族-芳香族基团的化合物的反应形成。
8.根据权利要求1所述的二氧化钛颜料组合物，其中附接至所述聚合物主链的所述第二端并且对于胶乳具有亲和性的所述疏水性官能团由所述聚合物主链与疏水性醇的反应形成。
9.根据权利要求1所述的二氧化钛颜料组合物，其中附接至所述聚合物主链的所述第二端并且对于胶乳具有亲和性的所述疏水性官能团由所述聚合物主链与选自酯、硫醇、酸、酸酐和酰基卤的化合物的反应形成。
10.根据权利要求1所述的二氧化钛颜料组合物，其中所述水溶性聚合物主链是聚乙二醇。
11.根据权利要求1所述的二氧化钛颜料组合物，其中所述水溶性聚合物主链是聚乙二醇-共-聚丙二醇。
12.根据权利要求1所述的二氧化钛颜料组合物，其中所述二氧化钛颗粒是通过氯化物方法生产的金红石型二氧化钛颗粒。
13.根据权利要求1所述的二氧化钛颜料组合物，其中基于所述二氧化钛颜料组合物的总重量，所述二氧化钛颜料组合物中所述聚合物的含量在0.01重量％至1重量％的范围内。
14.根据权利要求1所述的二氧化钛颜料组合物，其还包含水性介质。
15.制造二氧化钛颜料组合物的方法，其包括：
制造二氧化钛颗粒；
将聚合物与所述二氧化钛颗粒结合，其也与水基涂层配制物中的胶乳颗粒结合，以在所述涂层配制物干燥时抑制所述二氧化钛颗粒的团聚，所述聚合物包括：
水溶性聚合物主链，其具有纵向轴线、第一端和第二端，其中所述水溶性聚合物主链是聚氧化烯聚合物或共聚物；
至少一个附接至所述聚合物主链的所述第一端、形成所述聚合物的头部，并且对于二氧化钛具有亲和性的官能团，其由所述聚合物主链与具有氨基、羧酸基或羟基的化合物的反应形成，所述具有氨基、羧酸基或羟基的化合物选自脲、咪唑、酰胺、氨基醇、氨基酸、胺、羧酸、羟基酸、多元醇、能够共价键合至二氧化钛的硅烷和能够共价键合至二氧化钛的硼酸盐，和
至少一个附接至所述聚合物主链的所述第二端、形成所述聚合物的尾部，并且对于胶乳具有亲和性的疏水性官能团，并选自超疏水性官能团和由所述聚合物主链与包括脂肪族基团、芳香族基团或脂肪族-芳香族基团的化合物的反应形成的官能团，其中水的接触角与所述超疏水性官能团相关，其中水在所述官能团上的所述接触角大于150°。
16.根据权利要求15所述的方法，其中通过在水性介质中混合所述聚合物与所述二氧化钛颗粒，将所述聚合物与所述二氧化钛颗粒结合。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述聚合物主链是线型聚合物主链。
18.根据权利要求15所述的方法，其中附接至所述聚合物主链的所述第一端并且对于二氧化钛具有亲和性的所述官能团由所述聚合物主链与具有氨基的化合物的反应形成，所述化合物选自脲、咪唑、酰胺、氨基醇、氨基酸、胺、能够共价键合至二氧化钛的硅烷和能够共价键合至二氧化钛的硼酸盐。
19.根据权利要求15所述的方法，其中附接至所述聚合物主链的所述第一端并且对于二氧化钛具有亲和性的所述官能团由所述聚合物主链与选自以下的化合物的反应形成：脲、咪唑、酰胺、氨基醇、氨基酸、羟基酸、多元醇、能够共价键合至二氧化钛的硅烷和能够共价键合至二氧化钛的硼酸盐。
20.根据权利要求15所述的方法，其中附接至所述聚合物主链的所述第一端并且对于二氧化钛具有亲和性的所述官能团由所述聚合物主链与选自以下的化合物的反应形成：脲、酰胺、氨基酸、胺、羧酸、羟基酸、能够共价键合至二氧化钛的硅烷和能够共价键合至二氧化钛的硼酸盐。
21.根据权利要求15所述的方法，其中附接至所述聚合物主链的所述第二端并且对于胶乳具有亲和性的所述官能团是超疏水性官能团。
22.根据权利要求15所述的方法，其中附接至所述聚合物主链的所述第二端并且对于胶乳具有亲和性的所述疏水性官能团由所述聚合物主链与包括脂肪族基团、芳香族基团或脂肪族-芳香族基团的化合物的反应形成。
23.根据权利要求15所述的方法，其中附接至所述聚合物主链的所述第二端并且对于胶乳具有亲和性的所述疏水性官能团由所述聚合物主链与醇的反应形成。
24.根据权利要求15所述的方法，其中附接至所述聚合物主链的所述第二端并且对于胶乳具有亲和性的所述疏水性官能团由所述聚合物主链与选自酯、硫醇、酸、酸酐和酰基卤的化合物的反应形成。
25.根据权利要求15所述的方法，其中所述水溶性聚合物主链是聚乙二醇或聚乙二醇-共-聚丙二醇。
26.根据权利要求15所述的方法，其中所述二氧化钛颗粒是通过氯化物方法生产的金红石型二氧化钛颗粒。
27.根据权利要求15所述的方法，其中基于所述二氧化钛颜料组合物的总重量，所述二氧化钛颜料组合物中所述聚合物的含量在0.01重量％至1重量％的范围内。
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