表面改性的顆粒及其製造方法
2023-05-24 12:07:16
專利名稱：表面改性的顆粒及其製造方法
技術領域：
本發明涉及在水溶液，溶劑，樹脂，聚合物，水泥，磁性或類似應用體系中，具有改進分散特性的改性的顆粒表面。具體地說，本發明涉及表面塗覆至少一種電荷改性劑的顏料或填充料顆粒，也可以有至少一種分散促進劑，這種顆粒在應用體系中具有改進的分散性，色調，操作和其它加工性質。再具體地說，本發明涉及一種表面塗覆至少一種無機電荷改性材料和至少一種分散促進材料的氧化鐵顏料顆粒。
無機顏料像金屬氧化物，如氧化鐵，在建築、塗料，塑料或其它工業部門常用作著色成分。為了著色常通過充分混合而將無機顏料摻入要應用的體系，例如水質的，溶劑，樹脂，聚合物，水泥或分散體系等中。顏料的一項關鍵性能特性是其在整個應用體系中的分散性。分散性是顏料顆粒可否均勻和密切地混合入應用體系的一種度量標準。顏料顆粒的分散性不良會引起顏料顆粒結塊，這導致在最終產品中的表面缺陷，色斑，著色不均或顯色不足。
許多無機顏料例如金屬氧化物存在的問題是它們通常不易分散於介質如塗料、塑料，水泥等中。其原因是金屬氧化物顏料表面與許多應用體系在電化學上不相容，結果，為了獲得所要求的顏色和其它性質，需要更多的時間，更多的機械能和更大量的顏料以便適當地將顏料混合到介質中。
為了給多種應用體系提供具有提高的分散性和著色性的顏料顆粒，已經做過一些試探。在先有技術中，用無機添加劑塗覆顆粒改進無機顏料顆粒的表面特性，進而改進在一些應用體系中的著色和加工性能。Burow等人的歐洲專利No.87113450.8和美國專利5059250公開了用無色無機添加劑塗覆氧化鐵顏料顆粒，所用添加劑選自Mg，Zn，Al，La，Y，Zr，Sn和Ca。塗覆顆粒的等電點被調節至大於7，Burow等人聲稱能以此改進顏料在許多應用體系中的著色性質。
Vanderheiden在美國專利4053325中公開了用通式為M(PO)的不溶的金屬偏磷酸鹽塗覆氧化鐵顆粒，式中M是選自Al，Ba，Ca，Mg，Fe和Zn的金屬，據稱這種塗覆顆粒在許多應用體系中可改進顏料的熱穩定性。
用特定的有機物質處理無機顆粒可改進在許多應用體系中的某些性能特性也是已知的。Damiano等人的US4753679公開一種用無機顆粒改進混凝土的強度和滲水性的方法，通過用脂肪酸如硬脂酸或油酸預處理來促進顆粒在混凝土體系中的分散。
Ayala等人的US4952617公開用塗覆有機表面活性劑而表面改性的無機顏料顆粒來改進在水基和有機溶劑塗料體系中的分散性和熱穩定性。
Jungk和US4946505公開一種用特種粘合料以物理方式結合顏料顆粒如氧化鐵進入小珠粒而使混凝土染色的方法。然而，這些改性的顏料顆粒遇到顏料分散依賴於珠粒溶解的缺陷，或換句話說，顏料粒從粘合料中溶解出來。溶解作用可以在顏料分散入混凝土體系之前發生。因此顏料顆粒附著於粘合料的程度較弱，顏料僅僅物理地結合或包封在粘合料中。
儘管在改進不同應用體系中顏料顆粒性能方面有許多在先的嘗試，人們還是在不斷尋求更有效方式。希望在所有應用體系中提供具有改進顆粒特性的表面改性顆粒，即顏料或填充料顆粒。也希望能夠在電化學和化學方面改性，調節或控制顆粒表面，以提供具有改進的加工性質(如分散性)的顆粒。也希望專門設計改性的顆粒表面以便與任何要求的應用體系相容。也希望提供一種表面改性的一般方法，能適用於所有顆粒並與所有應用體系相容。
本發明的目的在於提供具有專門設計的電化學和化學改性表面的顏料或填充料顆粒，以使在許多應用體系中的顆粒特性最優化。
本發明的另一目的是提供在其表面塗覆至少一種電化學或電荷改性劑和至少一種分散促進劑的顏料或填充料顆粒，以提高在許多應用體系中顆粒的加工性如分散性或著色性。
本發明的又一目的是以電化學方式使一種分散劑附著於顏料或填充料顆粒的表面。
本發明的再一目的是提供表面改性的顏料或填充料初級顆粒。
本發明還有一個目的是提供低粉塵可自由流動的表面改性的顏料或填充料顆粒。
本發明的進一步目的是提供一種為改進在許多應用體系中的加工性質而使顏料或填充料顆粒表面改性的一般方法。
本發明的這些目的和其它目的，通過具有至少兩個塗層(一個電化學或電荷改性塗層和一個分散促進劑塗層)的表面改性的顏料或填充料顆粒及其製造方法而達到。本發明進一步通過顆粒的電化學的和化學的表面改性，在希望的應用體系中提供獲得各種顆粒(顏料或填充料等)最佳特性的一般體系。
本發明判明，顆粒表面電荷和化學改性可提高在應用體系中的顆粒特性。本發明進一步判明，與在應用體系的分散介質界面顆粒有關的電錶面電荷導致應用體系中顆粒間的相互排斥或吸引。於是，顆粒的特定電化學和化學表面改性可設計成改進穩定性或任何特定分散介質中顆粒對其它成分的吸引。因此，對所希望的應用體系的總電化學測定，可使通過電化學和化學設計改性的顆粒，在該體系中具有最佳顆粒特性。
本發明的這些和其它的優越性，通過下面非限制性實施例中公開的本發明的某些方案的說明會更為清楚。
本發明涉及顆粒表面電化學和化學改性以改進在各種應用體系如塗料、塗布料，樹脂，水泥，磁性，水質，溶劑和其它體系等中的顆粒特性。在本發明之前還沒有人教導或建議過，通過電化學和化學調節改進各種應用體系中顆粒的各種性能特性，使顏料顆粒或填充料顆粒被表面改性。調節電荷的顆粒的重要性由對特別地和系統地設計的顆粒的穩定性而具體實現，這種顆粒在化學和電化學上與特定的應用體系相容。
因此，本發明涉及一種組合物，它包括塗有至少兩種塗布料(一種是電荷或電化學改性劑，另一種是促進顏料顆粒在具體應用體系中分散的分散劑)的顏料顆粒或填充料顆粒，及該組合物的製造方法。
要改性的顆粒是顏料或填充料顆粒。顏料顆粒或填充料顆粒可以是無機或有機顆粒，選自礦物，有機物，湖澱有機物(laked organics)增量劑，填充料，金屬和金屬氧化物等。顏料和填充料的其它例子公開在Pigment Handbook，vols I and Ⅲ，Temple C.Patton，Editor，John Wiley Sons，New York，最近一版中。
更具體地說，顏料顆粒包括鉻酸鹽，氰亞鐵酸鹽，硫化物，硫硒化物，氧化物，二氧化矽，矽酸鹽，磷酸鹽，鋁酸鹽，鈦酸鹽，碳酸鹽，硫酸鹽，硼酸鹽，有機顏料和金屬顏料。無機顏料顆粒如金屬氧化物，例如氧化鐵是最優選的，因為其價廉並可與許多應用體系相容。其它金屬氧化物如氧化鋁，氧化鉻，氧化鉛，氧化鎳，氧化矽，氧化銀，氧化錫，氧化鈦，氧化鋅，氧化鋯和其它過渡金屬氧化物也可用。
顏料或填充料顆粒典型的平均初級顆粒大小為約0.01-100微米，通常為0.01-50微米。雖然可以使預先聚結的顆粒組表面改性，但按照本發明最好是使每個初級顆粒表面改性。
雖然還不能從理論上完全理解本發明，但本發明的表面改性顆粒提供了在各種應用體系中的改進性能特性，這是適於特定應用的特定電化學和化學顆粒表面改性的結果。因此，本發明以發現通過改變顆粒表面的電化學和化學狀態，而將表面改性顆粒設計為在特殊應用體系中具有所要求的特性為前提。表面改性作用提供改進的顆粒與顆粒和顆粒與應用體系間的相互作用。
顏料或填充劑顆粒表面改性或塗覆至少一種電化學或電荷改性劑和至少一種分散促進劑，因而，以電化學和化學方式附著至少兩種試劑於顆粒表面以提高應用體系中顆粒的性質。
相信，電化學或電荷改性劑以電化學方式改變或調節顏料或填充料顆粒的表面電荷。另外，進而相信，電化學或電荷改性劑在顆粒表面提供促進與分散促進劑電化學或化學附著、結合或連接的位點。由於這樣的表面改性作用，一起使用兩種不同的試劑，顆粒可特定地設計成電化學和化學上與許多應用體系相容。
電化學或電荷改性劑可選自Mg，Ca，Ba，Sr，Ti，V，Zr，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Si和Al或其混合物。電化學或電荷改性劑也可包括其它無機材料或有機材料。
由顏料或填充料顆粒的電荷確定的電化學或電荷改性劑是陽離子還是陰離子材料。典型的顏料顆粒如氧化鐵，一般是電負性顆粒，因此，與陽離子電荷改性劑更易結合。其它顏料顆粒如硫酸鋇，一般是電正性顆粒，因此，與陰離子電荷改性劑更易結合。
下面，本發明將主要討論電負性顏料或填充料顆粒，如氧化鐵，但本發明不限於這一方案。電正性或中性顆粒也可以按照本發明使表面改性。
電負性顆粒表面至少以一種電化學或電荷改性劑改性為電負性顆粒優選用陽離子塗布料。電化學或電荷改性陽離子塗布料可以是有機的或無機的。用於氧化鐵的電化學或電荷改性劑優選可溶的無機陽離子材料，它們選自Mg，Ca，Ba，Sr，Ti，V，Zr，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Si和Al或其任何混合物。Mg，Ca，Ba，Sr，Ti，V，Zr，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Si和Al的化合物或其任何混合物的無機塗布料，優選沉澱這些化合物中的至少一種於顆粒的表面以形成表面電化學或電荷改性的顆粒。如上所述，塗覆電正性顆粒可優選陰離子電化學或電荷改性劑。
用電化學或電荷改性塗布料塗覆顏料顆粒的量是顏料顆粒的0.01-20%(重量)，優選0.02-5%(重量)。
形成的表面電荷改性顆粒，再與第二種分散促進塗布料，即至少一種促進顆粒在應用介質中分散的分散促進劑相結合。已調節表面電荷的顆粒在電化學和化學上設計為與該至少一種分散促進劑界面交接，這是為促進分散促進劑以電化學方式附著於顆粒上的特定應用體系所要求的。相信，由於顆粒的電化學表面調節作用，分散促進劑塗布料以電化學或化學方式附著於顆粒上。按照本發明，顆粒的這兩類表面改性作用，使顆粒具有在本發明之前還未公開或建議的最佳特性。
分散促進劑具體地設計成在所選應用體系中是化學相容的和穩定的，如在溶劑，水質塗料，塗布料，樹脂，水泥等中。依據特定的應用體系，該分散促進劑可包括極性或非極性的基團，以提供在該特定應用體系中的電化學和化學相容性。例如木素磺酸鹽是用於水泥應用體系中的已知分散劑，在混凝土形成的結晶相中它易於吸收並且提高顏料顆粒的分散。
分散促進劑可以是陰離子，陽離子或非離子材料，優選具有與電荷改性劑相反的電荷，以促進電化學或化學附著。先前本發明已討論了電負性顏料顆粒和陽離子電化學或電荷改性劑，下面，本發明還要討論陰離子分散劑，誠然，本發明並不僅限於這一方案。
分散促進劑塗布料優選有機陰離子材料並可選自硬脂酸鹽，乙酸鹽，烷基酚類，纖維素，蠟，木質素，丙烯酸樹脂，環氧樹脂，尿烷，聚乙烯，聚苯乙烯，聚丙烯和具有醇，二元醇，醛，醯胺和羧酸官能基的聚合物或其任何混合物的有機化合物。分散促進劑塗布料也可以是選自矽酸鹽，矽烷，矽氧烷，磷酸鹽，硫酸鹽，磺化的化合物，鈦酸鹽或其任何混合物的無機陰離子材料。
分散促進劑塗布料塗於預先塗有顏料的顆粒上，其量為顏料顆粒的0.01-20%(重量)，優選0.02-5%(重量)。分散促進劑以電化學或化學方式附著於預先電荷改性的顆粒上，得到本發明的表面改性顆粒。
塗有至少一種電化學或電荷改性劑和至少一種分散促進劑(即至少兩個塗層)的表面改性顆粒的等電點(在此pH下，溶液中分子上的淨電荷為零，因此，在電場中不運動)可設計為與所希望的特殊的應用體系最具相容性。
常規的顏料顆粒和應用體系或依賴於單獨的電化學表面控制或依賴於把顏料顆粒的包封在分散劑中。
本發明通過顏料或填充料顆粒以電化學或化學方式將分散劑附著到顆粒上的兩步協同的電化學和化學表面改性作用，提供在許多體系中的改進的分散作用。
本發明的表面改性顆粒以應用體系載體或顏料載體的約0.1-80%(重量)，優選0.2-60%(重量)，最優選0.5-40%(重量)使用於應用體系。本發明的應用體系的例子包括，水質塗布料或溶劑塗布料，樹脂，聚合物，水泥，調色劑和分散液等。本發明的表面改性顆粒的摻混方法取決於應用體系的類型。
本發明的表面改性顆粒可用於改性顆粒特性，如在水泥應用體系中的著色並形成有色水泥。水泥著色的改進方法是通過表面改性顏料如金屬氧化物，優選氧化鐵，它具有至少一種電荷改性劑和至加一種分散促進劑的表面塗層，與水凝水泥，波特蘭水泥等，集料，水和其它添加劑，在足以導致顏料顆粒在水泥應用體系中均勻分散條件下混合而完成的。優選分散促進劑是木素磺酸鈉溶液。Damiano等人在US4753679中公開了水泥體系，並在此作參考。
本發明的表面改性顆粒可進一步用於改進顆粒特性如水質或有機塗布料、樹脂或塗料應用體系的著色和由此形成的著色塗布料，樹脂或塗料。將塗布料，樹脂或塗料著色的改進方法可通過將具有至少一種電荷改性劑和至少一種分散促進劑的表面塗層的表面改性顏料如金屬氧化物優選氧化鐵，與載體，粘合料，基料和其它添加劑，在足以導致顏料顆粒均勻分散於塗布料、樹脂或塗料應用體系中的條件下混合而完成。Ayala等人的US4952617公開了樹脂和塗布料體系，合併在此作參考。
本發明的表面改性顆粒也可用在磁性應用如鐵磁調色劑或油墨應用體系中改進顆粒特性。改進的調色劑可由磁性顆粒，如具有至少一種電荷改性劑和至少一種分散促進劑表面塗層的黑色氧化鐵顆粒和其它添加劑形成。本發明的表面改性作用使黑色氧化鐵顆粒成疏水性進而導致在磁性油黑或調色劑應用體系中改進顆粒特性。一般，磁性調色劑顆粒是附著到磁性表面，使表面產生磁象。磁性調色劑已用於顯示記錄在磁帶、磁層、磁鼓，印刷板上的磁象。磁性調色劑特別用於複印機。Edwrads等人在US4336546中公開一種磁性印刷設備和磁性色劑組合物，合併在此作參考。
本發明的表面改性顏料或填充料顆粒的生產方法包括，提供顏料或填充料顆粒於水質或溶劑為連續相的懸浮液中。在顆粒製造期間，及其回收和聚集之前，在一種在制的懸浮液中提供顆粒是最好和有益。優選處於在制的懸浮液中的顆粒，因為它是以單個方式處理填充料或顏料初級顆粒的最優化條件，從而提供每一個初級顆粒具有按本發明的表面改性。不過，顏料或填充料顆粒也可以預先乾燥的形式提供，然後，再分散或再懸浮於連續相中。
將顏料或填充料顆粒懸浮液裝入一容器中並且最好機械攪拌以保持懸浮液中的分散相。然後，將電化學或電荷改性劑加入該容器中。
電化學或電荷改性劑，即陽離子的或陰離子的和無機的或有機的物質可以溶液、懸浮液或固體形式加到容器中。電荷改性劑最好經進一步攪拌而沉澱在懸浮液中的初級顆粒的表面上，也可以經調節混合物至約pH7-11，較好是PH8-11，最好是PH9-10而沉澱，直至基本上完全沉澱。攪拌和調節pH促進電化學或電荷改性劑塗布料化學結合於初級顆粒表面，進一步以電化學方式改變顆粒的表面電荷，為要在界面交接的第二種分散促進劑塗布料提供電化學位點，或以電化學或化學方式附著於其上。
分散促進劑，即陰離子的、陽離子的或非離子的和無機或有機物質，也可以溶液、懸浮液或固體形式加到容器中。進一步攪拌容器直至基本上完全將分散劑界面交接或電化學附著於初級顆粒上，因此，將分散劑以電化學和/或化學方式固定或界面交接於顆粒表面，並得到按本發明的表面改性的顆粒。分散促進劑可在加入電荷改性劑之前加入容器中，但優選在其之後。
表面改性顆粒可以通過常規回收方法進行回收，例如過濾和乾燥，噴霧焙燒，噴霧乾燥和流化床乾燥等。表面改性的顆粒可以在回收的同時進一步浸潤(sizing)，或附加浸潤步驟，例如將回收的表面改性顆粒與液體如水的混合物進行噴霧乾燥。
本發明的表面改性顆粒可以粉末、分散液或粒狀形式生產。為了適宜貯存和操作，本發明的顆粒通常優選自由流動形式，因此，本發明的表面改性顆粒優選為粒狀形式，更優選珠粒形式，其平均整體顆粒大小或平均聚結顆粒大小為25-250微米，優選100-200微米，水含量小於5%，最好小於2%。
本發明的表面改性顆粒也可以包括其它的添加劑如穩定劑，分散劑，殺菌劑，潤溼劑，流變改性劑，填充料，潤滑劑，增塑劑，增塑溶膠，推進劑，氣體夾帶劑等。
在下面實例1-9中公開了按照本發明的表面改性顆粒的生產。比較試驗對本發明的表面改性顆粒在特殊應用介質中改進分散和著色性質的效果，與先有技術中公開的表面改性顆粒作對比。
實例1用於水質分散應用體系的黃色氧化鐵的表面改性收集一定量的完全沉澱並顯色的黃色氧化鐵，取1120克相當於幹的黃色氧化鐵加入一個12升的容器中作為待加工物料。該待加工物料的濃度大約為0.12g/ml。用一個渦輪式攪拌器以大約450rpm速度攪拌此物料或直至形成適當的表面運動的攪速。在大約5分鐘內向攪拌的顏料懸浮液中加280毫升1M的硫酸鎂七水合物溶液。繼續攪拌15分鐘，並向此顏料懸浮液中加足夠量的50%的氫氧化鈉溶液使其升至大約pH9。然後，向此懸浮液中加入26克(以活性物為基準)分子量為3500-5500的聚丙烯酸鈉鹽。再攪拌此懸浮液15分鐘。收集顆粒並試驗和與對照組比較其化學和分散特性。
表Ⅰ 化學比較實例 A B C 實例1粉末pH 8.03 6.59 8.57 8.51鎂含量 0.012 0.01 0.136 0.124
碳% 0.17 1.36 0.19 0.69表II水質體系的分散特性實例 A B C 實例1氧化物加載時間 18分 8分 15分 3分最大固體% 23.5 70.0 62.0 74.0粒度,Brookfield50 rpm #6Spindle RVT(cps) 10000+3800+10000+3600Hercules A Bob4000rpm cm 偏差 故障 5.5 故障 2.90實例A＝未處理沉澱黃色氧化鐵的對照;
實例B＝以聚丙烯酸鈉鹽有機塗布料一步處理過的黃色氧化鐵;
實例C＝以無機硫酸鎂七水合物一步處理的黃色氧化鐵。
實例2用於塗層體系分散液應用的黃色氧化鐵的表面改性收集一定量的完全沉澱和顯色的黃色氧化鐵，取1120克相當於幹的黃色氧化鐵加於一個12升容器中作為待加工物料。此待加工物料的濃度為大約0.12g/ml。用一渦輪攪拌器以大約450rpm速度攪拌此物料或直至產生適當的表面運動。於大約5分鐘內，向此顏料懸浮液中加225ml 3M的鋁酸鈉溶液。繼續攪拌15分鐘，並向攪拌的顏料懸浮液中加280ml 1M的矽酸鈉溶液。再攪拌15分鐘，收集顆粒並測驗和與對照組比較化學和分散特性。
表Ⅲ 化學比較實例 A 實例2
粉末pH 8.03 4.50鋁含量 0.05 0.33矽% 0.03 0.63表Ⅳ分散特性長油醇酸樹脂體系長油醇酸樹脂(無分散劑)(25分鐘研磨數據)實例 A 實例2溫度℃ 48 50Hegman 0-8 6+6+粘度(cps) 86000 81000表Ⅴ色調數據比較長油醇酸樹脂＊(25分鐘顯色)與先前對照組的色差實例 A 實例2Z強度 98.8% 103.6%DRG -0.9 0.2DYB -0.7 0.2DL 0.7 0.0DE 1.3 0.2＊所有顏色數據用Macbeth 2020+分光光度計(發光體D)測定並用FMCll色差規定報告結果。
實例3在水質分散體系加工應用中將黃色氧化鐵成品商品顏料表面改性以改進其特性將1120克成品商品規格的幹黃色氧化鐵放入一個12升已裝有10000克水的容器中。用一個渦輪攪拌器以大約450rpm攪拌或者直至形成物料的適當的表面運動。於大約5分鐘內加280ml 1M的硫酸鎂七水合物溶液到攪拌的顏料懸浮液中。再攪拌懸浮液30分鐘，並加足夠量的50%的氫氧化鈉溶液使升至約pH9。然後，向懸浮液中加26克(以活性物為基準)分子量為3500-5500的聚丙烯酸鈉鹽。繼續攪拌15分鐘。收集顆粒並試驗對比。
實例4為在水質體系加工應用中改進黃色氧化鐵顏料特性的表面改性收集一定量完全沉澱和顯色的黃色氧化鐵並將1120克相當於幹的黃色氧化鐵放入一個12升容器中作待加工物料。用渦輪攪拌器以大約450rpm速度攪拌該物料或直至形成物料的適當表面運動。於大約5分鐘內，向攪拌的顏料懸浮液中加280ml 1M的硫酸鎂七水合物溶液。再攪拌大約30分鐘，並向懸浮液中加足夠量的50%氫氧化鈉溶液使升至約pH9。然後，向懸浮液中加26克(以活性物為基準)分子量為3500-5500的聚丙烯酸鈉鹽。繼續攪拌14分鐘。收集顆粒並試驗對比。
表Ⅵ比較分散液特性水質體系低固體研磨料實例 A 實例3 實例4固體% 60.4 60.6 60.2分散液pH 5.5 8.0 8.2Brookfield粘度 3400cps 2200cps 1200cps氧化物加載時間 9分鐘 5分鐘 3分鐘表Ⅶ
比較色調數據 膠乳規格＊顏色數據試驗類型 膠乳色調 膠乳色調 膠乳色調實例 A 實例3 實例4Z強度% 96.7 103.5 117.0DRG -0.4 -1.3 3.1DYB -0.6 -1.3 3.8DL 0.9 0.0 -2.2DE 1.1 1.9 5.4實例5為改進水泥加工應用中黃色氧化鐵顏料的特性的表面改性收集一定量完全沉澱和顯色的黃色氧化鐵，並將1120克相當於幹的黃色氧化鐵放入一個12升容器中作為待加工物料，其濃度為大約0.12g/ml。用一個渦輪攪拌器以大約450rpm攪拌該物料或直至形成物料的適當的表面運動。於大約5分鐘內向攪拌的顏料懸浮液中280ml 1M的硫酸鎂七水合物水溶液。再攪拌15分鐘，並向顏料懸浮液中加足夠量的50%氫氧化鈉溶液使升至大約pH9。繼續攪拌懸浮液15分鐘，再向懸浮液中加22.4克幹木素磺酸鈉。再攪拌懸浮液大約30分鐘。收集顆粒並試驗對比。
實例6為改性水泥加工應用中黃色氧化鐵顏料的特性的表面改性收集一定量完全沉澱和顯色的黃色氧化鐵，並將1120克相當於幹的黃色氧化鐵放入一個12升的容器作為待加工物料。待加工物料的濃度為大約0.12g/ml。用一個渦輪型攪拌器以大約450rpm速度攪拌該物料或直至形成物料的適當的表面運動。於大約5分鐘內向攪拌的顏料懸浮液中加280ml 1M硫酸鎂七水合物溶液。再攪拌15分鐘，並向顏料懸浮液中加足夠量的50%的氫氧化鈉溶液使升至大約pH9。再攪拌15分鐘並向懸浮液中加56.0克40%的木素磺酸鈉溶液。再攪拌懸浮液大約30分鐘。收集顆粒並試驗對比。
表Ⅷ比較色調數據 膠乳規格＊與先前對照組的色差實例5 實例6Z強度 97.5% 107.7%DRG -2.1 2.6DYB -3.0 1.7DL 0.5 -1.3DE 3.7 3.3表Ⅸ比較混凝土的顏色顯出標準混凝土混合型實例6與對照組相比Z強度30秒 100.37%Z強度45秒 112.91%Z強度60秒 116.49%Z強度120秒 116.21%實例7
為改進水泥加工應用中紅色氧化鐵顏料的特性的表面改性收集一定量完全沉澱和顯色的紅色氧化鐵，並將1120克相當於幹的紅色氧化鐵放入一個12升的容器中作為待加工物料，其濃度為大約0.12g/ml。用一個渦輪式攪拌器以大約450rpm速度攪拌此物料或直至形成物料的適當的表面運動。於大約5分鐘內，向攪拌的顏料懸浮液中加280ml 1M的硫酸鎂七水合物溶液。再攪拌5分鐘並向懸浮液中加560.0克4%的木素磺酸鈉溶液。繼續攪拌懸浮液大約30分鐘。收集顆粒並試驗對比。
表Ⅹ比較色調數據 膠乳規格＊實例7與對照組相比Z強度 111.3%DRG 4.0DYB 0.3DL 3.5DE 5.4表Ⅺ比較混凝土顏色顯出校準混凝土混合型實例7與對照組相比Z強度 30秒 103.51%Z強度 45秒 115.64%Z強度 60秒 121.48%Z強度 120秒 122.35%
實例8收集一定量的完全沉澱和顯色的黑色氧化鐵，並將1120克相當於幹的黑色氧化鐵放入一個12升容器作為待加工物料，其濃度為大約0.12g/ml。用一個渦輪式攪拌器以大約450rpm速度攪拌該物料或直到形成其適當的表面運動。於大約5分鐘內，向攪拌的顏料懸浮體中加280ml 1M的硫酸鎂七水合物溶液。再攪拌15分鐘並向此分散液中加560.0克4%的木素磺酸鈉溶液。繼續攪拌30分鐘。收集顆粒並試驗對比。
表Ⅻ比較色調數據 膠乳規格＊實例8與對照組相比Z強度 108.4%DRG 1.7DYB 1.4DL -2.9DE 3.8表ⅩⅢ比較混凝土顏色顯出標準混凝土混合型實例8與對照組相比Z強度 30秒 102.21%Z強度 45秒 111.41%Z強度 60秒 113.51%Z強度 120秒 115.21%
實例9為在溶劑基的調色劑應用中改進黑色氧化鐵顏料特性的表面改性收集一定量完全沉澱和顯色的黑色氧化鐵，並將681克相當於幹的黑色氧化鐵放入一個12升容器中作為待加工物料。其濃度為大約0.12g/ml。用一個渦輪式攪拌器以大約450rpm的速度攪拌此物料或直至形成物料的適當的表面運動。在280ml水中的2.1克氯化鋁加熱至130°F後，加到黑色氧化鐵漿液中。將含15.9克硬脂酸鈉的稀溶液加入上述混合物。攪拌此混合物大約30分鐘。收集顆粒並測驗對比。
表ⅩⅣ水分吸附分析樣品 0小時 24小時 48小時 72小時 總重變化(克)對照 10.9975 11.0597 11.0945 11.0786 +0.0811實例8 10.9971 10.9938 10.9938 10.9943 -0.0028表ⅩⅤVSM 磁性樣品 Hc(Oe) σ-m(emu/g) σ-r(emu/g)對照 98 85.3 10.5實例8 98 82.9 7.權利要求
1.一種表面改性的顆粒，包括選自顏料和填充料的顆粒，其表面塗布有至少一種電荷改性劑和至少一種分散促進劑。
2.權利要求1的表面改性的顆粒，該顆粒選自礦物，增量劑，填充料，金屬和金屬氧化物。
3.權利要求1的表面改性的顆粒，其中電荷改性塗布料是顏料顆粒的大約0.01-20%重量。
4.權利要求1的表面改性的顆粒，其中所述分散促進塗布料是顏料顆粒的大約0.01-20%重量。
5.一種表面改性的顏料顆粒，包括選自顏料和填充料的顏料顆粒，其表面塗布有至少一種電荷改性劑和至少一種分散促進劑。
6.權利要求5的表面改性的顏料顆粒，其中顏料選自鉻酸鹽，氰亞鐵酸鹽，硫化物，硫硒化物，氧化物，矽酸鹽，磷酸鹽，鋁酸鹽，鈦酸鹽，碳酸鹽，硫酸鹽，硼酸鹽和金屬顏料。
7.權利要求5的表面改性的顏料顆粒，其中所說的顏料是金屬氧化物。
8.權利要求7的表面改性的顏料顆粒，其中的金屬氧化物是氧化鐵。
9.權利要求5的表面改性的顏料顆粒，其中所說的至少一種電荷改性劑是選自Mg，Ca，Ba，Sr，Ti，V，Zr，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Si和Al的無機物。
10.權利要求5的表面改性的顏料顆粒，其中所說的至少一種分散促進劑是選自硬脂酸鹽，乙酸鹽，烷基酚，纖維素，蠟，木素，丙烯酸樹脂，環氧化物，尿烷，聚乙烯，聚苯乙烯，聚丙烯和有醇，二元醇，醛，醯胺和羧酸官能基的聚合物。
11.權利要求5的表面改性的顏料顆粒，其中所說的電荷改性塗布料是顏料顆粒的約0.01-20%重量。
12.權利要求5的表面改性的顏料顆粒，其中所說的分散促進劑塗布料是顏料顆粒的約0.01-20%重量。
13.權利要求5的表面改性的顏料顆粒，其中所說的顆粒具有0.01-100微米的平均初級顆粒。
14.權利要求5的表面改性的顏料顆粒，其中所說的表面改性顏料顆粒是粒狀的。
15.權利要求14的表面改性的顏料顆粒，其中所說的粒狀物是珠粒。
16.權利要求14的表面改性的顏料顆粒，其中所說的粒狀物平均整體顆粒大小為25-250微米。
17.權利要求16的表面改性的顏料顆粒，其中所說的粒狀物平均整體顆粒大小為100-200微米。
18.權利要求14的表面改性的顏料顆粒，其中所說的粒狀物含水量小於5%。
19.權利要求18的表面改性的顏料顆粒，其中所說的粒狀物含水量小於2%。
20.權利要求5的表面改性的顏料顆粒，其中所說的表面改性的顏料顆粒是粉末狀的。
21.權利要求5的表面改性的顏料顆粒，其中所說的表面改性的顏料顆粒是分散體狀的。
22.權利要求5的表面改性的顏料顆粒，其中還包括其它添加劑。
23.一種表面改性的顏料顆粒，包括選自金屬氧化物的一種顏料顆粒，其表面塗布有至少一種電荷改性劑和至少一種分散促進劑，其中所說的至少一種電荷改性劑是選自Mg，Ca，Ba，Sr，Ti，V，Zr，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Si和Al的無機物，所說 至少一種分散促進劑是選自硬脂酸鹽，乙酸鹽，烷基酚，纖維素，蠟，木素，丙烯酸衍生物，環氧化物，尿烷，聚乙烯，聚苯乙烯，聚丙烯和帶有醇，二元醇，醛，醯胺和羧酸官能基的聚合物的有機物質。
24.權利要求23的表面改性的顏料顆粒，其中所說的顏料是氧化鐵。
25.權利要求23的表面改性的顏料顆粒，其中所說的顆粒具有0.01-100微米的平均初級顆粒大小。
26.權利要求23的表面改性的顏料顆粒，其中所說的表面改性的顏料顆粒是粒狀的。
27.權利要求26的表面改性的顏料顆粒，其中所說的粒狀物是珠粒。
28.權利要求26的表面改性的顏料顆粒，其中所說的粒狀物具有25-250微米的平均整體顆粒大小。
29.權利要求26的表面改性的顏料顆粒，其中所說的粒狀物含水小於5%。
30.權利要求23的表面改性的顏料顆粒，其中還包括至少一種選自穩定劑，分散劑，殺菌劑，潤溼劑，流變改性劑，填充料，潤滑劑，增塑劑，增塑溶膠，推進劑和氣體夾帶劑的添加劑。
31.一種為選自顏料和填充料的顆粒表面進行塗覆的方法，該方法包括如下步驟(a)提供選自顏料和填充料顆粒的懸浮液。(b)加入至少一種電荷改性劑到該懸浮液中，(c)沉澱該至少一種電荷改性劑於該顆粒的表面上，(d)加入至少一種分散促進劑到該懸浮液中，(e)以電化學方式附著該至少一種分散促進劑於該顆粒上，(f)回收表面塗覆的顆粒。
32.一種為選自顏料和填充料的顏料顆粒表面進行塗覆的方法，該方法包括如下步驟(a)提供一種顏料顆粒在溶液中的懸浮液，(b)加入至少一種電荷改性劑於該懸浮液中，(c)沉澱該至少一種電荷改性劑於該顏料顆粒的表面上，(d)加入至少一種分散促進劑於該懸浮液中，(e)以電化學方式附著該至少一種分散促進劑於該顏料顆粒上，(f)回收表面塗覆的顏料顆粒。
33.權利要求32的方法，其中所說的顏料是金屬氧化物。
34.權利要求33的方法，其中所說的金屬氧化物是氧化鐵。
35.權利要求32的方法，其中所說的沉澱步驟是通過攪拌，調節pH或兩者結合直至基本上完成反應。
36.權利要求32的方法，其中所說的附著步驟是通過攪拌直至基本上完成反應。
37.權利要求32的方法，其中所說的回收步驟是通過過濾和乾燥，分批乾燥，噴霧焙燒，噴霧乾燥或流化床乾燥。
38.權利要求32的方法，其中所說的顆粒懸浮液是一種在制的懸浮液。
39.權利要求32的方法，其中所說的顆粒懸浮液是聚集顆粒的再分散體。
40.權利要求32的方法，其中還包括以下步驟(g)粒化該表面塗覆的顆粒成為最終產品形式。
41.權利要求41的方法，其中所說粒化步驟包括用液體，優選水，和其它添加劑進行噴霧乾燥。
42.一種著色水泥組合物，該組合物包括一種水泥和選自金屬氧化物的表面改性的顏料顆粒，該顆粒表面塗布有至少一種電荷改性劑和至少一種分散促進劑。
43.一種磁性調色組合物，包括選自金屬氧化物的表面改性的顏料顆粒，其表面塗布有至少一種電荷改性劑和至少一種分散促進劑。
44.一種塗布料組合物，包括基料，載體，粘合料和選自金屬氧化物的表面改性的顏料顆粒，該顆粒表面塗布有至少一種電荷改性劑和至少一種分散促進劑。
45.一種使水泥著色的方法，包括以下步驟(a)提供選自金屬氧化物的表面改性的顏料顆粒，該顆粒表面塗布有至少一種電荷改性劑和至少一種分散促進劑;(b)在足以使該表面改性的顏料顆粒均勻分散於水泥中的條件下，將該改性的顏料顆粒與水泥混合，(c)使此水泥混合物凝固。
全文摘要
為改進在水，溶劑，樹脂，聚合物，水泥等應用體系中的分散特性而使顆粒表面改性。涉及表面塗有至少一種電荷改性劑和至少一種分散促進劑的顏料或填充料顆粒，其在應用體系中的分散性，色調，操作性和其它加工性質有改進。電荷改性劑選自Mg，Ca，Ba，Sr，Ti，V，Zr，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn和Al。分散促進劑選自硬脂酸鹽，乙酸鹽，烷基酚，纖維素，蠟，木素，丙烯酸樹脂，聚環氧化物，聚尿烷，聚乙烯，聚丙烯和聚苯乙烯，和具有醇，二元醇，醛，醯胺和羧酸官能基的聚合物。氧化鐵是優選的顏料顆粒。
文檔編號C04B20/12GK1093382SQ94102758
公開日1994年10月12日 申請日期1994年2月9日 優先權日1993年2月10日
發明者W·W·沙普裡, 小·J·T·韋爾 申請人:哈克羅斯顏料有限公司