JP3440499B2 - 水中処理用フィラー表面処理剤 - Google Patents
水中処理用フィラー表面処理剤Info
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
より撥水効果、樹脂中での加工性などを付与する表面改
質剤に関する。
ィラーなどの表面エネルギーを調節することにより、フ
ィラーに撥水性、吸油量低下、樹脂中分散性、加工性な
どを付与する表面処理剤である。樹脂や溶剤などの有機
マトリクス中でのフィラーの分散性、加工性などを向上
させる際には、カップリング剤を有機マトリクスの濡れ
性に合わせることにより効果を発揮し、種々の有機マト
リクスに対応するために様々な品種がある。例えば、ポ
リオレフィンなどの極性の低い樹脂には極性の低い側鎖
を持つチタネート系カップリング剤が使用され、ポリア
ミドの様に極性の高い樹脂には、極性の高い品種が用い
られる。
フィラーの処理方法であるが、大きく2つに分類する
と、フィラーを予めカップリング剤で処理する前処理法
とフィラーを有機マトリクスと混合する際にカップリン
グ剤を添加するインテグラルブレンド法がある。このイ
ンテグラルブレンド法は処理効率が若干落ちるので、塗
料などの分野に限定されている。また、前処理法はさら
に、ミキサーなどでフィラーとカップリング剤を直接混
合する乾式法と、両者を液剤中で処理をしたのち液剤を
除去する湿式法に分かれるが、さらに湿式法は、有機溶
剤を使用する溶剤法と水中で行う水中処理法がある。こ
のうち、乾式法は最も一般的な方法であるが、湿式法に
比べてフィラーの表面処理効果の点で若干落ちる。これ
はカップリング剤が完全に均一混合しないためと思われ
る。また、乾式法の場合はシェアの大きいミキサーを使
用するので、中空フィラーや針状フィラーなどの壊れ易
いフィラーには不向きである。溶剤法はフィラーの表面
処理の上では確実であるが、近年の溶剤規制などで嫌わ
れる傾向にある。
な混合条件で均一な処理が可能だが、カップリング剤の
水に溶ける品種が少なく、特に極性の低い有機マトリク
スに対応するもので水溶性のものは当然ない。この点を
解決する為に、カップリング剤を界面活性剤と併用する
ことにより水系に分散可能にすることができることが、
ケンリッチペトロケミカルズ社のケンリアクトリファレ
ンスマニュアル(1985年)や、特開平04−255
68公報に記載されている。しかしながら、これらに記
載されている界面活性剤は、チタネート系などのカップ
リング剤に混合して保存すると、経時的に反応して水に
対する乳化力が著しく低下する。したがって、予め界面
活性剤をカップリング剤に配合して一液性にする場合、
保存安定性に問題がある。
ラーの表面を水中で撥水処理でき、しかも保存安定性に
優れた一液性のフィラーの表面処理剤を開発することで
ある。
解決するために鋭意検討を重ねた結果、チタネート系カ
ップリング剤にその側鎖の極性に対応したノニオン系界
面活性剤を添加することにより、水中に容易に分散して
フィラーを表面処理でき、さらに構造中にプロトン性水
素を有していないノニオン系界面活性剤を用いれば、経
時的に乳化力が低下するのを防ぐことができることを、
また粘度の高いチタネート系カップリング剤の場合は水
に不溶の溶剤を併用するとよいことを見いだし、本発明
を完成するに至った。
解性パラメーターxが6.5〜12であるチタネート系
カップリング剤100重量部に対して、HLBの値yが
2〜30であり、分子中にプロトン性水素を有していな
いノニオン系界面活性剤を3〜30重量部配合してな
り、かつxとyの関係が4x−24≦y≦4x−18を
満足することを特徴とする水中処理用フィラー表面処理
剤、及びカップリング剤の加水分解性でない側鎖と溶剤
の溶解性パラメーターのモル分率加算値zが6.5〜1
2であるような、粘度が200cps以上のチタネート
系カップリング剤100重量部と水に不溶の溶剤30〜
3000重量部の混合物に対して、HLBの値yが2〜
30であり、分子中にプロトン性水素を有していないノ
ニオン系界面活性剤を3〜1000重量部配合してな
り、かつzとyの関係が4z−24≦y≦4z−18を
満足することを特徴とする水中処理用フィラー表面処理
剤、並びにこのような表面処理剤で表面処理されたフィ
ラーに関する。
ング剤中の加水分解性でない側鎖とは、カップリング剤
がフィラーに結合する際に外れると云われている炭素数
が4以下のアルコキシド、グリコール酸、エチレングリ
コールなどの加水分解を受けやすい官能基以外の側鎖を
指す。この加水分解性でない側鎖は、樹脂などの有機マ
トリクスとの濡れ性の調整に直接関与する部分である。
これらの例としては、オクタノイル、イソステアロイル
などのカルボン酸残基、オクチルベンゼンスルホニル、
ドデシルベンゼンスルホニルなどのスルホン酸残基、ジ
オクチルピロホスフェートなどのピロリン酸エステル残
基、ジオクチルホスフェートなどのリン酸エステル残
基、2,2−ジアリルオキシメチル−1−ブチルオクチ
ルなどのアルコキシル基、ジオクチルホスファイト、ジ
トリデシルホスファイトなどの亜リン酸エステル残基、
クミルフェニルなどのフェノール残基、アセト酢酸アル
キルなどを挙げることができる。
面処理剤の水中への分散性の見地から6.5〜12であ
る。これを実験で求めることは困難であるが、計算によ
りその値を算出することができる。これはJ.App
l.Chem.,3,71(1953)に見られるP.
A.Smallの方法により算出する。側鎖の計算値の
場合、その比重は分からないため、カップリング剤その
ものの比重を計算に用いる。
ング剤は、構造は特に限定されず、モノマー型およびポ
リマー型のいずれでも差し支えない。モノマー型の例と
しては、イソプロピルトリイソステアロイルチタネー
ト、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタ
ネート、イソプロピルトリス(ジオクチルピロホスフェ
ート)チタネート、ビス(ジオクチルピロホスフェー
ト)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルピ
ロホスフェート)エチレンチタネート、ジイソプロピル
ビス(ジオクチルピロホスフェート)チタネート、テト
ライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネ
ート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイ
ト)チタネート、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチ
ル−1−ブチル)ビス(ジトリデシルホスファイト)チ
タネート等をあげることができる。また、ポリマー型の
例としては、特開昭64−52786公報記載の環状
型、特開平01−108277公報記載の直鎖型および
特開平01−129031公報記載のラダー型などを挙
げることができる。
プロトン性の水素を有していないノニオン系界面活性剤
に限定され、それ以外の界面活性剤を用いるとカップリ
ング剤共存下で反応して乳化力が経時的に悪化する。こ
のノニオン系の界面活性剤としては、下記一般式(I)
〜(V)のいずれかで表されるポリオキシアルキレンア
ルキルエーテルカルボン酸エステル、ポリオキシアルキ
レンジカルボン酸エステル、ポリオキシアルキレンジア
ルキルエーテル、ポリオキシエチレングリセリルカルボ
ン酸エステル、ポリオキシエチレングリセリルアルキル
エーテル等を挙げることができる。また、ポリオキシア
ルキレングリセリルが一分子内でアルキルエーテル化お
よびエステル化されたハイブリッド型、ソルビトール等
糖類またはそのポリオキシアルキレン付加物の分子中の
プロトン性水素をすべてアルキルエステル化または/及
びエーテル化したもの、その他一般に市販されているノ
ニオン系界面活性剤の分子中にあるプロトン性水素をす
べてアルキルエステル化または/及びエーテル化したも
のを用いても何等差し支えない。ただし、下記一般式
中、n、mおよびlはそれぞれ独立に1〜30の整数、
a、bおよびcはそれぞれ独立に1〜30の整数、そし
て、X、YおよびZは共有単結合またはフェニレンC6
H4 を表す。
yは表面処理剤の水中への分散性の見地から2〜30で
ある。かつ、yは、チタネート系カップリング剤の溶解
性パラメーターをxとした場合、4x−24≦y≦4x
−18である。これよりも大きくとも小さくとも水に対
する分散性が悪い。xは通常のチタネート系カップリン
グ剤の場合7〜14であるが、12以上のものは水に溶
解するものが多い。また、界面活性剤の添加量はチタネ
ート系カップリング剤100重量部に対して3〜30重
量部である。これより少ないと分散性が低下し、これよ
り多いとフィラーに対するカップリング剤の撥水性付与
の妨げになる。
タネート系カップリング剤は、界面活性剤を添加しても
水中で分散しにくいが、粘度の低い溶剤を添加すること
により分散可能になる。これらのカップリング剤として
は、チタネート系であれば特別には限定はされないが、
イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネー
ト、イソプロピルトリス(ジオクチルピロホスフェー
ト)チタネート、ビス(ジオクチルピロホスフェート)
オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルピロホ
スフェート)エチレンチタネート、ジイソプロピルビス
(ジオクチルピロホスフェート)チタネート等を挙げる
ことができる。この場合もプロトン性水素を有するもの
やイオン性界面活性剤を用いると、経時的に乳化性が著
しく悪化する。
とは、水に対する溶解度が20℃で25%以下、好まし
くは10%以下のものを指し、これ以外の点で特に限定
されないが、トルエン、キシレンなどの芳香族系、ヘキ
サン、オクタン等の炭化水素系、酢酸エチル、酢酸ブチ
ル等のエステル系、エチルエーテルなどのエーテル系な
どを挙げることができる。
グ剤100重量部に対して30〜3000重量部であ
る。これより少ないと粘度低下が少なく分散せず、これ
より多いと処理効果が小さい。
のHLBの考え方は同様で、溶液全体の溶解性パラメー
ターから決定される。具体的には、チタネート系カップ
リング剤と溶剤の溶解性パラメーターのモル分率加算値
をzとし、界面活性剤のHLBをyとして、4z−24
≦y≦4z−18である。
リング剤100重量部に対して、3〜1000重量部配
合するが、これは該カップリング剤および溶剤の総量を
100重量部とした場合の約3〜30重量部に相当す
る。これより少ないと分散性に乏しく、これより多いと
カップリング剤の撥水性付与の妨げになる。
性剤の3者は、最終混合物中における割合が100重量
部、30〜3000重量部および3〜1000重量部の
割合であれば、どのような順序で混合したものも本発明
の表面処理剤に含まれる。このような混合物中におい
て、カップリング剤と溶剤の混合物が本発明の意味にお
いてその場で(in situ)生成しているからであ
る。
ィラーの処理法には特別の制限はなく、従来公知の水処
理法によることができ、例えば以下のように行うことが
できる。水、フィラーおよび本発明の該表面処理剤を混
合し、室温で10〜30分攪拌する。この時水、フィラ
ーおよび該表面処理剤の添加順序は特に限定はない。次
にそのまま、あるいは濾過を経て乾燥を行って処理粉
(表面処理されたフィラー)とする。該表面処理剤の添
加量は、フィラー100重量部に対して0.05〜20
重量%、好ましくは0.1〜10重量部である。水の量
はスラリー全体が流動する量以上という以外は特に限定
されない。
フィラーにも特別の制限はなく、例としては、サマリウ
ムコバルト、ネオジウム鉄コバルト、ジルコニウムコバ
ルト等の希土類系磁性粉;MO・Fe2 O3 (MはB
a、Sr、Ca、Mg、ZnおよびPbの1種または2
種以上)等のフェライト磁性粉末;鉄、亜鉛、銅、銀、
ニッケル、タングステン、モリブデン、レニウム、ニオ
ブ、タンタル、鉛等の金属;三酸化タングステン、酸化
アルミニウム、酸化ランタン、酸化カドミウム、酸化ク
ロム、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化銅、亜酸化
銅、亜酸化鉛、酸化亜鉛、酸化ガドリニウム、三二酸化
鉄、四三酸化鉄、ガンマ酸化第二鉄等の金属酸化物;炭
酸鉛、炭酸ストロンチウム、炭酸カルシウム、炭酸バリ
ウム等の金属炭酸塩;水酸化アルミニウム、水酸化マグ
ネシウム、水酸化クロム、水酸化ニッケル等の金属水酸
化物;等の他にクロム鉛、紺青、群青、コバルト青、燐
酸クロム、燐酸亜鉛、シアナミド鉛、鉛酸カルシウム、
塩基性シリコクロム酸塩、炭素顔料、黄鉛、カドミウム
黄、亜鉛黄、ネーブルス黄、ローダミン、ベンジジンエ
ロー等の顔料;タルク、カオリン、シリカ、ベントナイ
ト、ガラス、炭化タングステン、パラタングステン酸ア
ンモニウム、石綿、シリコンカーバイド、アセチレンブ
ラック、黒鉛、カーボンブラック、チタン酸バリウム、
硫化カドミウム、硫酸バリウム、フッ化カーボン、フッ
化黒鉛、粒状塩安、リサージ、チタン酸ジルコン酸塩、
燐酸二水素アンモニウム等の無機フィラーを挙げること
が出来る。なお、フタロシアニンブルー、ハンザエロ
ー、リトールレッド、フタロシアニングリーン、キナク
リドン赤、アニリンブラックなどの有機顔料および酒石
酸エチレンジアミン等といった有機フィラーに適用して
も何等差し支えない。
制限はなく、粉体、粒状体に限られず、棒状、板状、線
状、塊状、綿状、中空等のあらゆる形状のものが含まれ
る。
を充填すべき樹脂にも特別の制限はなく、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、塩素化ポリエ
チレン等の塩素化ポリオレフィン、天然ゴム、エチレン
ープロピレン共重合体ゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴ
ム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム
等のゴム、ナイロン12、ナイロン46、ナイロン1
1、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド、PP
S、不飽和ポリエステル、エチレンー酢酸ビニル共重合
体、スチレンーアクリル共重合体、ポリエステル、エポ
キシ樹脂等を挙げることが出来る。
プライマーとして塗布しても何ら差し支えない。
は、水中でフィラーを撥水処理でき、処理フィラーは撥
水性の他、吸油量低下、樹脂中粘度低下、樹脂への高充
填などが可能となる。
明する。なお、以下の実施例は本発明の範囲を限定する
ものではなく、本発明の性質をより明確に例示するため
のものである。
TTS」、側鎖の溶解性パラメーター約8)95重量部
に、ステアリン酸ポリオキシエチレンラウリルエーテル
(日本エマルジョン(株)製「エマレックスLWS−1
5」、HLB=9)5重量部を添加し、室温で10分間
攪拌してフィラーの表面処理剤を調製した。
定性加速試験を行った。この加速試験を行なった処理剤
0.1gを水40mlに混合し、乳化状態を目視にて判
定した。これに重質炭酸カルシウム(三共製粉(株)
製、平均粒系6μm)10gを添加し、室温で10分間
攪拌した後、濾過を行い、残分を85℃で1時間減圧乾
燥して処理粉とした。この処理粉(表面処理したフィラ
ー)0.2gをIR打錠機にて成形(200kg/cm
2 )し、この上に水を一滴滴下した直後の接触角を、接
触角自動測定装置にて測定した。また、比較のため加速
試験前の処理剤を用いて同様に試験を行った。結果を後
掲第1表に示す。
アリルエーテル(日本エマルジョン(株)製「エマレッ
クスSWS−12」、HLB=7)を用いること以外は
実施例1と同様にして水に対する乳化性を観察し、接触
角を測定した。結果を第1表に示す。。
ラウリルエーテル(日本エマルジョン(株)製「エマレ
ックスLWIS−10」、HLB=7)を用いること以
外は、実施例1と同様にして水に対する乳化性を観察
し、接触角を測定した。結果を第1表に示す。
レングリセリル(日本エマルジョン(株)製「エマレッ
クスGWIS−330」、HLB=10)を用いること
以外は、実施例1と同様にして水に対する乳化性を観察
し、接触角を測定した。結果を第1表に示す。
レングリセリル(日本エマルジョン(株)製「エマレッ
クスGWIS−320」、HLB=7)を用いること以
外は、実施例1と同様にして水に対する乳化性を観察
し、接触角を測定した。結果を第1表に示す。
本エマルジョン(株)製「エマレックス800di−
L」、HLB=11)を用いること以外は、実施例1と
同様にして水に対する乳化性を観察し、接触角を測定し
た。結果を第1表に示す。
エーテル(日本エマルジョン(株)製「エマレックスO
P−20」、HLB=16)を用いること以外は、実施
例1と同様にして水に対する乳化性を観察し、接触角を
測定した。結果を第1表に示す。
ジョン(株)製「エマレックスTL10」、HLB=1
7)を用いること以外は、実施例1と同様にして水に対
する乳化性を観察し、接触角を測定した。結果を第1表
に示す。
性剤を2重量部用いること以外は実施例1と同様にして
水に対する乳化性を観察し、接触角を測定した。結果を
第1表に示す。
剤50重量部用いること以外は実施例1と同様にして水
に対する乳化性を観察し、接触角を測定した。結果を第
1表に示す。
エーテル(日本エマルジョン(株)製「エマレックスO
P5」、HLB=9)を用いること以外は、実施例1と
同様にして水に対する乳化性を観察し、接触角を測定し
た。結果を第1表に示す。
ムを用いること以外は、実施例1と同様にして水に対す
る乳化性を観察し、接触角を測定した。結果を第1表に
示す。
ムブロミドを用いること以外は、実施例1と同様にして
水に対する乳化性を観察し、接触角を測定した。結果を
第1表に示す。
レート(HLB=14)を用いること以外は、実施例1
と同様にして水に対する乳化性を観察し、接触角を測定
した。結果を第1表に示す。
46B」、側鎖の溶解性パラメーター約8.7)95重
量部に、界面活性剤としてトリイソステアリン酸ポリオ
キシエチレングリセリル(日本エマルジョン(株)製
「エマレックスGWIS−360」、HLB=14)5
重量部を添加して表面処理剤とした。これを用いて実施
例1と同様に加速試験を行い、重質炭酸カルシウムを処
理して、水に対する乳化性を観察し、接触角を測定し
た。結果を第1表に示す。
ーテル(日本エマルジョン(株)製「エマレックスNP
−15」、HLB=14)を用いること以外は、実施例
7と同様にして水に対する乳化性を観察し、接触角を測
定した。結果を第1表に示す。
238S」、側鎖の溶解性パラメーター=約9.1)9
5重量部に、トルエン95重量部(溶解性パラメーター
8.9)、界面活性剤としてトリイソステアリン酸ポリ
オキシエチレングリセリル(日本エマルジョン(株)製
「エマレックスGWIS−360」、HLB=14)1
0重量部を添加して表面処理剤とした。これを用いて実
施例1と同様にして、重質炭酸カルシウムを処理して、
水に対する乳化性を観察し、接触角を測定した。結果を
第1表に示す。
エーテル(日本エマルジョン(株)製「エマレックスO
P−15」、HLB=14)5重量部添加して処理剤と
した。この処理剤を用いること以外は、実施例8と同様
にして、水に対する乳化性を観察し、接触角を測定し
た。結果を第1表に示す。
レート(HLB=14)を用いること以外は、実施例8
と同様にして水に対する乳化性を観察し、接触角を測定
した。結果を第1表に示す。
理のできる、しかも保存定定に優れたフィラーの表面処
理剤が容易に提供されるところとなった。
Claims (3)
- 【請求項1】 イソプロピルトリイソステアロイルチタ
ネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイ
ト)チタネート及びビス(ジオクチルピロホスフェー
ト)エチレンチタネートからなる群から選択されるチタ
ネート系カップリング剤100重量部に対して、分子中
にプロトン性水素を有していないノニオン性界面活性剤
であって、下記一般式(I)〜(V) 【化1】 [ただし、上記一般式中、n、m及びlはそれぞれ独立
に1〜30の整数、a、b及びcはそれぞれ独立に1〜
30の整数、そしてX、Y及びZはそれぞれ独立に共有
単結合又はフェニレンC6H4を表す。]のいずれかで
表されるノニオン系界面活性剤を3〜30重量部配合し
てなり、ただし、前記チタネート系カップリング剤がイ
ソプロピルトリイソステアロイルチタネートである場合
は、前記ノニオン系界面活性剤としてHLB値が7〜1
1のものを選択し、また前記チタネート系カップリング
剤がテトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)
チタネート又はビス(ジオクチルピロホスフェート)エ
チレンチタネートである場合は、前記ノニオン系界面活
性剤としてHLB値が14のものを選択することを特徴
とする水中処理用フィラー表面処理剤。 - 【請求項2】 ビス(ジオクチルピロホスフェート)エ
チレンチタネートからなるチタネート系カップリング剤
100重量部と水に不溶の溶剤30〜3000重量部の
混合物に対して、分子中にプロトン性水素を有しておら
ず且つそのHLB値が14のノニオン性界面活性剤であ
って、下記一般式(I)〜(V) 【化2】 [ただし、上記一般式中、n、m及びlはそれぞれ独立
に1〜30の整数、a、b及びcはそれぞれ独立に1〜
30の整数、そしてX、Y及びZはそれぞれ独立に共有
単結合又はフェニレンC6H4を表す。]のいずれかで
表されるノニオン系界面活性剤を3〜1000重量部配
合してなることを特徴とする水中処理用フィラー表面処
理剤。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載のフィラー表面処
理剤0.05から20重量%(対フィラー)で表面処理
されたことを特徴とするフィラー。
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JP4-236941 | 1992-09-04 | ||
JP4-174163 | 1992-09-04 | ||
JP23694192 | 1992-09-04 | ||
JP15929893A JP3440499B2 (ja) | 1992-07-01 | 1993-06-29 | 水中処理用フィラー表面処理剤 |
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JP7013264B2 (ja) * | 2018-01-31 | 2022-01-31 | 第一工業製薬株式会社 | フィラー用分散剤 |
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-
1993
- 1993-06-29 JP JP15929893A patent/JP3440499B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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