WO2012097562A1

WO2012097562A1 - 耐水颜料及其制备方法、用途

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Publication number: WO2012097562A1
Application number: PCT/CN2011/075248
Authority: WO
Inventors: 付建生; 龙芬; 张军礼
Original assignee: 汕头市龙华珠光颜料有限公司
Priority date: 2011-01-17
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2012-07-26
Also published as: CN102585577A; EP2666831A4; CN102585577B; EP2666831A1; US20130295386A1; EP2666831B1

Description

耐水颜料及其制备方法、用途技术领域

[0001] 本发明涉及含活泼金属的颜料，尤其涉及耐水的含活泼金属颜料及其制备方法、用途。

背景技术

[0002] 众所周知，金属铝与水能发生氧化还原反应，在铝的表面生成氧化铝薄膜，同时生成氢气。由于铝粉颜料具有很大的比表面积，因此它用于水性涂料时，会发生剧烈地反应，放出大量的氢气，使得未加包覆处理的铝粉颜料不能很好的用于水性涂料及油墨。

[0003] 为了使铝粉颜料能用于水性涂料和油漆，必须对铝粉颜料进行后处理，即包覆处理，也就是在铝粉颜料表面包覆一层或多层惰性化合物，如，包覆致密的二氧化硅层等，此类包覆是 "袋"式包覆，是将二氧化硅完全包覆铝粉颜料的所有表面，就如将铝粉放入一个 "袋子"一样，从而完全与水隔离，阻止了铝粉颜料粒子表面与水接触，防止了铝发生氧化还原反应，使之能用于水性涂料和油漆。

[0004] 但一些特种颜料为了一些特定的光学或其它效果，使之存在 "裸露" 的金属铝端面，如具有 "三明治"结构的复合颜料，此颜料粒子中间一层或多层金属铝层，此层可以是非常薄，可能只有几十纳米的厚度，由于量子效应，它们与水接触时能发生非常剧烈的氧化还原反应，产生大量的氢气，从而存在很大危险，如在运输和储存过程，在使用过程中，特别是用于水性涂料、油漆和油墨时，往往因为氢气的产生造成操作的安全问题，或影响涂层和油墨印刷的质量问题而不能很好的使用。

[0005] 这种 "三明治" 结构的特种效应颜料由于工艺制备方面的原因，或因为必须具备这种结构才具有其特殊性能，因而不能采用类似于珠光颜料的 "袋式"多层结构。

[0006] 若对这种 "三明治" 结构的特种颜料采用 "袋式"包覆，如用二氧化硅包覆的话，则会由于材料的折射率不同，造成光学效果的变化，甚至于变成另外一种颜料而失去特种颜料原有的效果。

发明内容

[0007] 本发明的一个发明目的在于提供一种耐水的、含活泼金属的 "三明治" 结构的特种效应颜料。

[0008] 本发明的目的可以通过以下技术措施实现：一种耐水颜料，所述的颜料具有原片，所述的原片为至少三层的层状结构，所述的原片包括顶层、中间层组和底层，所述的中间层组具有至少一层的活泼金属层，所述的耐水颜料仅在所述的原片的侧边具有包覆层。作为本发明耐水颜料的优选实施方式，所述的耐水颜料仅在所述的活泼金属层的侧边具有包覆层。

[0009] 本发明的耐水颜料采用一种包覆形式，即环状包覆，只对 "三明治" 结构颜料中的金属层金属端面进行包覆，阻止水分子与此金属层端面与水分子接触而发生氧化还原，不产生氢气；同时也不会影响 "三明治" 结构的特种颜料的光学特性。本发明的原片可以采用 Bright Siver颜料（美国 JDSU公司生产， SpectraFlair®)。

[0010] 作为本发明耐水颜料的优选实施方式，所述的耐水颜料的活泼金属层为铝层或铜层。

[0011] 作为本发明耐水颜料的优选实施方式，所述的包覆层为脂肪酸、脂肪酸盐类化合物、氨基酸、氨基酸盐类化合物、磷酸酯、磷酸酯盐类化合物、多元弱酸、多元弱酸盐类化合物或有机硅类化合物。作为本发明耐水颜料的更优选实施方式，所述的包覆层为磺酸盐、烷基磺酸盐、多聚磺酸类化合物、磷酸、磷酸盐或多聚磷酸类化合物。

[0012] 作为本发明耐水颜料的优选实施方式，所述的包覆层为氯化锡、氯化亚锡、氯氧化锆、硅酸钠、铝酸钠、氯化铝、硝酸铋、氯化钙或氯化镁。

[0013] 本发明还提供一种制备耐水颜料的方法，其包括如下步骤：

( 1 ) 将 70 100体积的水与 5~40体积的醇或醚混合均匀，得到混合液 A;

(2) 按混合液 A重量的 5%~15%加入包覆剂，并使包覆剂完全溶解，得到混合液 B;

(3 ) 将混合液 B升温至 25~45°C，并调节 pH值为 7〜9，按混合液 B重量的 1%〜5%加入原片，反应 0.5 6小时；

(4) 将步骤（3 ) 的反应产物过滤 /和干燥，即得到耐水颜料；

所述的原片为至少三层的层状结构，所述的原片包括顶层、中间层组和底层，所述的中间层组具有至少一层的活泼金属层。所述的活泼金属层为铝层或铜层。

[0014] 本发明制备耐水颜料的方法就是通过选择只对金属层铝或铜有选择吸附或反应的化合物，它们只吸附在 "三明治"结构特种颜料的金属层的金属端面，并与其进行反应，从而形成环状包覆结构，尽最大可能的保护水分子不与其金属层的金属端面相接触，避免与水分子的氧化还原反应，避免产生氢气，由于它不与片状 "三明治"颜料的顶层和底层反应，因此这种包覆基本不影响颜料的光学特性，并且在水中具有一定的分散性能，从而可使这种经 "环状"包覆的特种颜料可以用于水性涂料、油漆和油墨。

[0015] 本发明的原片可以采用 Bright Siver颜料（美国 JDSU公司生产， SpectraFlair® )。

[0016] 作为本发明制备耐水颜料的方法的优选实施方式，所述的包覆剂所述的包覆剂为脂肪酸、脂肪酸盐类化合物、氨基酸、氨基酸盐类化合物、烷基磺酸盐、磷酸酯、磷酸酯盐类化合物、多元弱酸、多元弱酸盐类化合物或有机硅类化合物。作为本发明制备耐水颜料的方法的更优选实施方式，所述的包覆层为磺酸盐、多聚磺酸类化合物、磷酸、磷酸盐或多聚磷酸类化合物。

[0017] 作为本发明制备耐水颜料的方法的优选实施方式，所述的包覆剂为氯化锡、氯化亚锡、氯氧化锆、硅酸钠、铝酸钠、氯化铝、硝酸铋、氯化钙或氯化镁。

[0018] 本发明还提供耐水颜料在制备水性涂料、油漆或油墨的用途。

具体实施方式

[0019] 为使本发明更加容易理解，下面将进一步阐述本发明的具体实施例。

[0020] 实施例 1

一种制备耐水颜料的方法，其包括如下步骤：

( 1 ) 将 70体积的水与 5体积的乙二醇混合均匀，得到混合液 A;

(2) 按混合液 A重量的 5%加入包覆剂硅酸钠，并使包覆剂完全溶解，得到混合液 B;

(3 ) 将混合液 B升温至 25°C，并调节 pH值为 7，按混合液 B重量的 1%加入原片，反应 0.5小时；

(4) 将步骤（3 ) 的反应产物过滤，即得到耐水颜料；

所述的原片为三层的层状结构，所述的原片包括顶层、中间层和底层，所述的中间层为铝层。

[0021] 实施例 2

一种制备耐水颜料的方法，其包括如下步骤：

( 1 ) 将 100体积的水与 40体积的异戊醇混合均匀，得到混合液 A;

(2) 按混合液 A重量的 15%加入包覆剂十二烷基磺酸钠，并使包覆剂完全溶解，得到混合液 B;

(3 ) 将混合液 B升温至 45°C，并调节 pH值为 9，按混合液 B重量的 5%加入原片，反应 2 小时；

(4) 将步骤（3 ) 的反应产物过滤，即得到耐水颜料；

所述的原片为五层的层状结构，所述的原片包括顶层、中间层组和底层，所述的中间层组具有一层铝层和一层铜层。

[0022] 实施例 3

一种制备耐水颜料的方法，其包括如下步骤：

( 1 ) 将 80体积的水与 20体积的乙醚混合均匀，得到混合液 A;

(2) 按混合液 A重量的 10%加入包覆剂硅烷，并使包覆剂完全溶解，得到混合液 B; (3 ) 将混合液 B升温至 30°C，并调节 pH值为 8，按混合液 B重量的 2%加入原片，反应 1 小时；

(4) 将步骤（3 ) 的反应产物过滤，即得到耐水颜料；

所述的原片为三层的层状结构，所述的原片包括顶层、中间层组和底层，所述的中间层为铜层。

[0023] 实施例 4

一种制备耐水颜料的方法，其包括如下步骤：

( 1 ) 将 90体积的水与 20体积的丙二醇混合均匀，得到混合液 A;

(2) 按混合液 A重量的 8%加入包覆剂磷酸二氢钠，并使包覆剂完全溶解，得到混合液 B;

(3 ) 将混合液 B升温至 30°C，并调节 pH值为 7.5，按混合液 B重量的 3%加入原片，反应 1.5小时；

(4) 将步骤（3 ) 的反应产物过滤，即得到耐水颜料；

所述的原片为五层的层状结构，所述的原片包括顶层、中间层组和底层，所述的中间层组具有两层的铝层。

[0024] 实施例 5

一种制备耐水颜料的方法，其包括如下步骤：

( 1 ) 将 85体积的水与 38体积的十六烷基二醇混合均匀，得到混合液 A;

(2) 按混合液 A重量的 12%加入包覆剂谷氨酸钠，并使包覆剂完全溶解，得到混合液 B;

(3 ) 将混合液 B升温至 25°C，并调节 pH值为 8.5，按混合液 B重量的 4%加入原片，反应 4小时；

(4) 将步骤（3 ) 的反应产物过滤，干燥，即得到耐水颜料；

所述的原片为 Bright Siver颜料（美国 JDSU公司生产， SpectraFlair®)。

[0025] 实施例 6

一种制备耐水颜料的方法，其包括如下步骤：

( 1 ) 将 89体积的水与 30体积的正十六醇混合均匀，得到混合液 A;

(2) 按混合液 A重量的 6%加入包覆剂卵磷脂，并使包覆剂完全溶解，得到混合液 B;

(3 ) 将混合液 B升温至 35°C，并调节 pH值为 8.3，按混合液 B重量的 5%加入原片，反应 1小时；

(4) 将步骤（3 ) 的反应产物过滤、干燥，即得到耐水颜料；

所述的原片为 Bright Siver颜料（美国 JDSU公司生产， SpectraFlair®)。 [0026] 实施例 7

一种制备耐水颜料的方法，其包括如下步骤：

( 1 ) 将 90体积的水与 40体积的甘油混合均匀，得到混合液 A;

(2) 按混合液 A重量的 15%加入包覆剂氯化亚锡，并使包覆剂完全溶解，得到混合液 B;

(3 ) 将混合液 B升温至 45°C，并调节 pH值为 9，按混合液 B重量的 4.5%加入原片，反应 5小时；

(4) 将步骤（3 ) 的反应产物过滤、干燥，即得到耐水颜料；

[0027] 实施例 8

一种制备耐水颜料的方法，其包括如下步骤：

( 1 ) 将 70体积的水与 5体积的辛醇混合均匀，得到混合液 A;

(2) 按混合液 A重量的 5%加入包覆剂三聚磷酸钠，并使包覆剂完全溶解，得到混合液 B;

(3 ) 将混合液 B升温至 25~45°C，并调节 pH值为 7〜9，按混合液 B重量的 2.5%加入原片，反应 6小时；

(4) 将步骤（3 ) 的反应产物过滤、干燥，即得到耐水颜料；

[0028] 实施例 9

将实施例 1-8 制得的耐水颜料的顶层、底层和侧边进行电镜扫描（SEM ) 和能谱分析

(EDS), 得到下述结果。

[0029] 表 1

对比例采用未处理的原片作为对照样品。

[0030] 由上表可知，采用本发明耐水颜料的制备方法制得的耐水颜料，仅在颜料的侧边形成保护层。

[0031] 实施例 10

将实施例 1-8的耐水颜料各 10g置于足量的含水率 10%的水性涂料中，分别测量浸泡 25小时、 50小时、 100小时所释放的氢气体积，结果如下表 2。

[0032] 表 2

对比例采用未处理的原片作为对照样品。

[0033] 由上表可知，经耐水处理的耐水颜料，较未经处理的颜料，具有良好的耐水性能。

[0034] 最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims

1. 一种耐水颜料，所述的颜料具有原片，所述的原片为至少三层的层状结构，所述的原片包括顶层、中间层组和底层，所述的中间层组具有至少一层的活泼金属层，其特征在于，所述的耐水颜料仅在所述的原片的侧边具有包覆层。

2. 根据权利要求 1 所述的耐水颜料，其特征在于，所述的耐水颜料仅在所述的活泼金属层的侧边具有包覆层。

3. 根据权利要求 1或 2所述的耐水颜料，其特征在于，所述的活泼金属层为铝层或铜层。

4. 根据权利要求 1 或 2所述的耐水颜料，其特征在于，所述的包覆层为脂肪酸、脂肪酸盐类化合物、氨基酸、氨基酸盐类化合物、磷酸酯、磷酸酯盐类化合物、烷基磺酸盐、多元弱酸、多元弱酸盐类化合物或有机硅类化合物。

5. 根据权利要求 1 或 2所述的耐水颜料，其特征在于，所述的包覆层为氯化锡、氯化亚锡、氯氧化锆、硅酸钠、铝酸钠、氯化铝、硝酸铋、氯化钙或氯化镁。

6. 根据权利要求 4 所述的耐水颜料，其特征在于，所述的包覆层为磺酸盐、磷酸、磷酸盐或多聚磷酸类化合物。

7. 一种制备耐水颜料的方法，其包括如下步骤：

( 1 ) 将 70〜100体积的水与 5〜40体积的醇或醚混合均匀，得到混合液 A;

(2) 按混合液 A重量的 5%〜15%加入包覆剂，并使包覆剂完全溶解，得到混合液 B;

(3 ) 将混合液 B升温至 25〜45°C，并调节 pH值为 7〜9，按混合液 B重量的 1%〜5%加入原片，反应 0.5 6小时；

(4) 将步骤（3 ) 的反应产物过滤 /和干燥，即得到耐水颜料；

所述的原片为至少三层的层状结构，所述的原片包括顶层、中间层组和底层，所述的中间层组具有至少一层的活泼金属层。

8. 根据权利要求 7 所述的制备耐水颜料的方法，其特征在于，所述的包覆剂所述的包覆剂为脂肪酸、脂肪酸盐类化合物、氨基酸、氨基酸盐类化合物、磷酸酯、磷酸酯盐类化合物、烷基磺酸盐、多元弱酸、多元弱酸盐类化合物或有机硅类化合物。

9. 根据权利要求 7 所述的制备耐水颜料的方法，其特征在于，所述的包覆剂为氯化锡、氯化亚锡、氯氧化锆、硅酸钠、铝酸钠、氯化铝、硝酸铋、氯化钙或氯化镁。

10. 根据权利要求 8所述的制备耐水颜料的方法，其特征在于，所述的包覆层为磺酸盐、多聚磺酸类化合物、磷酸、磷酸盐或多聚磷酸类化合物。

11. 根据权利要求 7所述的制备耐水颜料的方法，其特征在于，所述的活泼金属层为铝层或铜层。

12. 如权利要求 1所述的耐水颜料在制备水性涂料、油性涂料、油漆或油墨的用途。