通過金屬離子活化來提高疏水性的方法

2023-05-13 15:06:01

專利名稱：通過金屬離子活化來提高疏水性的方法
技術領域：
本發明是涉及提高基質疏水性的方法和用這類方法處理的基質。本發明的一個方面是涉及將表面活性劑結合到基質表面上的方法和含有結合在其上面的表面活性劑的基質。本發明的另一個方面是涉及製備聚合物組合物的方法及用這類方法製得的聚合物組合物，該聚合物組合物中分散有經表面處理的顆粒性質改良劑。本發明的另一個方面是涉及表面經過處理的顏料物質和處理顏料表面的方法。本發明的另一個方面涉及從含水介質中分離顆粒物質的方法。本發明的另一個方面涉及改變多孔材料孔隙度的方法。本發明的另一個方面涉及在聚合物組合物中分散顆粒增強物質的方法。本發明的還有一個方面涉及在瀝青中分散骨料(aggregate)的方法。
顆粒性質改良劑(例如填料，遮光劑，顏料，增強物質，阻燃物質等)被普遍地用了聚合物組合物中。在顆粒性質改良劑摻入聚合組合物之前，可以對顆粒性質改良劑進行表面處理以提高該性質改良劑的疏水性。通常，通過提高性質改良劑的疏水性能改善該物質在聚合組合物中的分散性並且能增強性質改良劑和聚合物基質之間的結合強度。其結果為，(a)顆粒性質改良劑能更為容易地摻入到聚合物組合中，(b)在聚合物組合物中可以摻入更多量的顆粒性質改良劑，和/或(c)提高了所得聚合物產品的整體強度。
用於提高顆粒性質改良劑疏水性的一種常用方法是用烷氧基矽或鈦偶合劑與顆粒性質改良劑的表面進行反應。烷氧基矽或鈦已成功地被用於多種類型顆粒物質的處理。但是，烷氧基矽或鈦價格昂貴，因此通常只將其用於特殊的應用中。
用於提高顆粒顏料物質疏水性的另一種常用方法為首先使水合金屬氧化物(例如，鋁、鋅、鈦、鋯或鎂的水合氧化物)沉澱在顆粒顏料物質的表面上。然後使表面活性劑(例如，飽和的或不飽和的長鏈脂肪酸或酸式鹽，長鏈醇，多元醇，二甲基聚矽氧烷，或聚乙基氫化矽氧烷)吸附在水合金屬氧化物上，由此使顆粒物質的疏水性得到了實質性的提高。但不幸的是這種處理方法中的水合金屬氧化物的沉澱步驟通常為一非常冗長的過程。
M.C.Fuerstenau和B.R.Palmer在他們的題為「浮選(Flotation)的書中(American Institute of Mining，Metallurgical and Petroleum，Engineers，Inc.，N.Y.1976，PP.148-196)討論了礦物氧化物和礦物矽酸鹽的陰離子浮選。其中公開的用作礦物氧化物和礦物矽酸鹽浮選的陰離子浮選促集劑(collector)包括羧酸鹽(脂肪酸)，磺酸鹽、烷基硫酸鹽，和某些螯合劑。浮選促集劑的吸附可以通過靜電引力將浮選促集劑吸附到礦物表面，或通過浮選促集劑的締合來進行，或者通過浮選促集劑與含有金屬離子的礦物表面的相互作用來進行。含有金屬離子的礦物表面包括專用吸附的離子。專用吸附的離子其實例包括處於能使金屬離子水解生成氫氧根配合物的pH範圍內的多價金屬離子。Fuerstenau和Palmer還指出，根據實驗數據和結果證明，在化學吸附體系中浮選促集劑的吸附可以包括(1)礦物的少量溶解，然後是包含在溶解的礦物質中的金屬離子的水解，(2)通過氫鍵鍵合或生成水使所得的金屬離子-氫氧根配合物吸附在礦物表面上，和(3)浮選促集劑吸附在所得的金屬離子部位上。Fuerstenau和Palmer還進一步提出，對於石英來說，浮物只是在金屬離子加入到處於一定pH範圍內的系統中後才能獲得，在上述所說的pH範圍內金屬離子水解為它們的第一氫氧根配合物。
日本專利2-279791公開了一種潤滑劑複合材料，其內分散有經表面處理的絲雲母物質。該潤滑劑複合材料由包含下列步驟的方法製得(a)將超細微粒的絲雲母懸浮在水中，然後將懸浮液的pH調至7至12之間;(b)向懸浮液中加入鹼土金屬鹽並由此使鹼土金屬離子吸附在絲雲母的表面上;(c)用陰離子表面活性劑處理以上所得的懸浮液以使絲雲母的表面上生成由陰離子表面活性劑組成的吸附薄膜;(d)乾燥絲雲母;和(e)使乾燥的絲雲母產物與非離子表面活性劑和載油(carrier oil)混合。
本發明提供了一種廉價、快速和有效的提高各種基質材料疏水性的方法。在本發明的方法中通過使用金屬離子活化方法使表面活性劑牢固地與基質材料的表面相結合。
本發明的方法通常可用於任何需要製備疏水性基質的情況。在本發明的一個實施方案中，其提供了經表面處理的顆粒性質改良劑，這些改良劑(a)可高度分散在聚合物組合物中和(b)可製得具有較高的整體強度的聚合物組合物。在另一個實施方案中，本發明的方法被用於非顆粒基質表面的預處理以使油漆，緩蝕劑和其它聚合物塗料能更牢固地與這些基質相結合。在另一個實施方案中，本發明的方法被用於通過提高這些顆粒物質的疏水性而使其易於從含水介質中分離出去。在另一個實施方案中，本發明的方法被用來改變多孔固體材料的孔隙度和提高這些材料的外表面和孔表面的疏水性。在另一個實施方案中，本發明的方法被用於骨料的表面處理以使骨料更易於分散在瀝青中。
本發明的一個方面提供了製備聚合物組合物的方法。該方法包括將處理後的顆粒性質改良劑分散在聚合材料中的步驟。處理後的顆粒性質改良劑是用包括下列步驟的方法製備的(a)金屬離子活化顆粒性質改良劑的表面以便在該表面上產生反應活性的金屬部位，和(b)將表面活性劑化學結合到該表面上的反應活性的金屬部位處。
本發明另外還提供了處理顏料物質的方法，該方法包括下列步驟(a)金屬離子活化顏料物質的表面以便在該表面上產生反應活性的金屬部位和(b)將表面活性劑化學結合到該表面上的反應活性的金屬部位處。在本發明的這一實施方案中使用的顏料物質優選的是二氧化鈦顏料物質。
本發明還提供了從含水介質分離出顆粒物質的方法。該方法包括下列步驟(a)金屬離子活化顆粒物質的表面以便在該表面上產生反應活性的金屬部位;(b)將表面活性劑加入到含水介質中;(c)使表面活性劑與該表面上的反應活性的金屬部位化學結合;和(d)使顆粒物質絮凝。
本發明還提供了改變非顆粒多孔材料孔隙度的方法。該方法包括下列步驟(a)金屬離子活化多孔材料的至少一個表面以便在該表面上產生反應活性的金屬部位和(b)將表面活性劑化學結合到該表面上的反應活性的金屬部位處。
本發明另外還提供了將骨料分散在瀝青中的方法。該方法包括下列步驟(a)金屬離子活化骨料的表面以便在該表面上產生反應活性的金屬部位;(b)將表面活性劑化學結合到該表面上的反應活性的金屬部位處;和(c)將骨料與瀝青相混合。
對於本發明的其它目的，其它的技術特徵和優點，本領域內的普通技術人員將會容易地通過參考附圖和閱讀下面的優選實施方案的說明而看出。


圖1是鎂離子水解的半對數濃度圖。圖1中的總的鎂濃度是1.0×10-4摩爾。
圖2是鋁離子水解的半對數濃度圖。圖2中的總的鋁濃度為1.0×10-4摩爾。
在本發明的每個實施方案中，為了提供基質材料的疏水性，對基質材料的表面進行處理或用已經過表面處理的材料。基質表面優選地是用包括下列步驟的方法來處理(a)金屬離子活化基質表面以使該表面上產生反應活性的金屬部位和(b)將表面活性劑化學結合到該基質表面的反應活性的金屬部位處。為了進一步提高基質材料的疏水性，本發明的方法可以包含將不帶電荷的烴吸附在表面活性劑的疏水部分上這一選擇性步驟。
本發明中使用的基質材料的表面只能由能提供吸附活化金屬離子的部位的材料所組成。因此基質表面可以由任何當其暴露於水中時能夠吸附氫離子或氫氧根離子的材料所組成。用於本發明的優選的基質材料的實例包括氧化物、矽酸鹽、硫化物，硫酸鹽和碳酸鹽。由於金屬表面通常包含有一層薄的氧化物層，因此金屬表面也特別適用於本發明。
用於本發明的具體的優選基質的實例包括顏料物質如二氧化鈦、氧化鐵、鈦酸鎳、氧化銻、鉻酸鉛、氧化鋅、硫化鎘;用於聚合物組合物的顆粒性質改良劑(例如玻璃纖維、陶瓷微粒、膠體材料、阻燃劑如鋁三水合物和氫氧地鎂、碳酸鈣和氧化鋅);吸附劑(如沸石);巖石骨料;非顆粒金屬材料;和多孔固體材料如陶瓷薄膜。
本發明的方法特別適用於二氧化鈦顏料的表面處理。基本上任何類型的二氧化鈦顏料都可以用作本發明方法中的基質材料。適用於本發明方法的二氧化鈦顏料物質的實例包括塑料級二氧化鈦顏料;油基油漆級的二氧化鈦顏料;粒度小於約0.15微米的超細二氧化鈦;塗覆有水合金屬氧化物的二氧化鈦顏料。
在本發明中，基質表面的金屬離子活化是通過該表面暴露於含有水解的金屬離子的含水介質中完成的。本文和權利要求書中使用的術語「金屬離子」是指選自下列的離子金屬離子，氧化金屬陽離子、氫氧根-金屬陽離子，和水合金屬陽離子。用於本發明方法的金屬離子活化步驟的金屬離子優選的為二價、三價或四價的金屬離子;二價、三價或四價的氧化金屬陽離子;二價、三價或四價的氫氧根-金屬陽離子;二價、三價或四價水合金屬陽離子;或這些金屬離子的混合物。
適用於本發明方法的金屬離子的實例包括鹼土金屬離子Mg+2、Ca+2、Sr+2和Ba+2和其混合物。適用於本發明方法的其它金屬離子的優選實例包括Zn+2，Cd+2，Pb+2，Al+3，ZrO+2，Fe+2，Fe+3，Mn+2，Cu+2，Ni+2，Co+2，Cr+3，VO+2，Ce+3，Ce+4和其混合物。當本發明的方法用於無色或白色顏料或遮光劑的表面處理時，無色含水金屬離子如Mg+2，Ca+2，Sr+2，Ba+2，Cd+2，Pb+2，Al+3和Zr+2是優選使用的。
根據本發明方法的金屬離子活化步驟，將含有所需金屬離子(例如Mg+2離子)的化合物溶解在含水介質中。在化合物溶解在含水介質之後，金屬離子立刻水解生成了氫氧根-金屬配合物。例如，加入到含水介質中的Mg+2離子是按如下的反應式水解(1)Mg+2+OH-→MgOH+氫氧根-鎂配合物然後將氫氧根-金屬配合物吸附在基質表面的適當位置上(例如在含氧化鋁的二氧化鈦顏料表面上的水合氧化鋁或水合二氧化鈦位置上，或在塗覆水合氧化鋁的二氧化鈦顏料表面的水合氧化鋁位置上)，用如下反應式所示的方法使得基質表面上產生能使表面活性劑與其化學結合的反應活性的金屬部位。
(2)-AlOH+MgOH+→-AlOMg++H2O反應活性的金屬部位在本發明方法的金屬離子活化步驟中和同時優選在本發明方法的表面活性劑化學結合的步驟中，將含水介質的pH維持在約±4的範圍內是優選的，在該pH範圍內可溶性水解的金屬離子在含水介質中的濃度為最大。在金屬離子活化步驟和同時優選在表面活性劑化學結合的步驟中更優選的是將含水介質的pH維持在約±2的範圍內，在該pH範圍內水解的金屬離子的濃度為最大，含水介質的pH同對應低於金屬離子開始實質性沉澱的pH值。在金屬離子活化步驟中和同時優選在表面活性劑化合的步驟中含水介質的pH值最優選的是維持在能使水解的金屬離子在含水介質中的濃度達到最大又不會產生大量金屬離子沉澱的值。
正如本技術領域內的普通技術人員所知道的那樣，使水解金屬離子的濃度達到最大的含水介質pH通常可以用半對數濃度圖來確定。圖1給出了鎂離子的含水介質濃度圖。圖1是在推測含水介質中的總的鎂離子濃度為1.0×10-4摩爾而得到的。如圖1所示，在pH為約0.4的條件下，可溶性水解Mg離子(即MgOH+)在含水介質中的濃度達到最大。圖1還表明了為了避免固體物質Mg(OH)2的沉澱。含水介質的pH應維持在約10.5以下。
圖2給出了鋁的含水介質濃度圖。圖2是在推測含水介質中總的鋁濃度為1.0×10-4摩爾而得到的。如圖2所示，在pH為約4.8的條件下，可溶性水解鋁離子在含水介質中的濃度達到最大。圖2中還表明了，為了避免固體物質Al(OH)3的沉澱，含水介質的pH必須維持在約5.2或低於約5.2。
當鋁離子用於本發明方法的金屬離子活化步驟時，含水介質的pH為(a)優選的維持在約3.8至約5.2之間，和(b)最優選的維持在約4.8。
本發明的方法中用於調節和控制含水介質pH的優選的酸是無機酸和無機酸的混合物。在本發明的方法中用作pH控制劑的優選酸的具體實例包括氫滷酸如鹽酸，次氯酸、氯酸、和高氯酸;硫酸;亞硫酸;和硝酸。本發明的方法中用作pH控制劑的最優選的酸是硫酸和鹽酸。
本發明的方法中用於調節和控制含水介質pH的優選鹼的實例為氫氧化物，碳酸鹽、氧化物，和胺。本發明的方法中用作pH控制劑的優選鹼的具體實例包括鈉、鉀、鋰、鈣、鎂、鋇或鍶的氫氧化物;氫氧化銨;碳酸銨;鈉、鉀、鋰、鈣、鎂、鋇或鍶的碳酸鹽;鈉、鉀、鋰、鈣、鎂、鋇或鍶的氧化物;和活化金屬離子本身的氫氧化物，碳酸鹽或氧化物。
在本發明方法的一個實施方案中，將外加金屬離子源加入到含水介質中以提供金屬離子活化所必需的可水解金屬離子。適用於本發明方法的外加金屬離子源的實例包括金屬氯化物;金屬硫酸鹽;金屬氯化物或金屬硫酸鹽的水合物;和其他化合物如氫氧化物，氧化物或碳酸鹽，所有上述這些化合物溶解在酸或鹼中以獲得可水解的金屬離子。加入到含水介質中的金屬離子源的量優選的為足以能提供約0.01至約100單分子層吸附金屬離子覆蓋在基質表面上的量。最優選的是加入到含水介質中的金屬離子源的量為能足以提供給0.1至約5單分子層吸附金屬離子覆蓋在基質表面上的量。
在本發明方法的另一個實施方案中，至少有部分用於金屬離子活化過程的金屬離子是由基質本身提供的。在這個實施方案中，基質(例如含有水合氧化鋁的二氧化鈦顏料)含有當其暴露於含水介質中時會產生可水解金屬離子(如Al+3離子)的物質(如水合氧化鋁)。更具體地說，當基質置於或暴露於含水介質中時能從基質表面溶解出可水解的金屬離子。金屬離子一經在含水介質中溶解即刻發生水解，然後再吸附到基質表面上的水合部位(如水合的氧化鋁和二氧化鈦部位)。
在本發明方法的另一個實施方案中，至少有部分用於金屬離子活化過程的金屬離子由基質表面上的塗層提供。例如，塗有氧化鋁塗層的二氧化鈦顏料置於或暴露於含水介質時，從氧化鋁塗層中溶解出了一些Al+3離子。Al+3離子在含水介質中溶解後，立即發生水解，然後再吸附在氧化鋁塗層上的水合氧化鋁部位。
在本發明方法的金屬離子活化步驟中，優選的是將含水介質和基質材料的溫度維持在能使金屬離子在基質表面上的吸附達到最大的溫度。因此，在大多數情況下，在金屬離子的活化步驟中優選的是將含水介質和基質材料的溫度控制在約5℃至約100℃的範圍內。通常，在金屬離子的活化步驟中最優選的是將含水介質和基質材料的溫度控制在約20℃至約70℃的範圍內。
如上所述，可以通過將基質(或至少是基質的表面)置於含水介質中使本發明方法中使用的基質表面暴露於含水介質。例如，當基質是用於聚合物組合物中的二氧化鈦顏料或其它類型的顆粒性質改良劑時，可以通過將基質材料與含水介質混合以形成漿液來使基質材料暴露於含水介質中。
如果使用外加金屬離子源的話，可以在基質材料加入之前，同時或之後將金屬離子源加入到含水介質中。本發明方法中使用的表面活性劑優選的是在金屬離子源加入的同時或之後加入到含水介質中。最優選的是在基質材料和金屬離子源加入之後將表面活性劑加入到含水介質中。為了促進水解金屬離子在基質表面上的吸附，優選在金屬離子活化步驟中攪拌或攪動基質漿液。正如以上所討論的為了將pH控制在所需的範圍內，優選的是在整個金屬離子活化步驟中根據需要加入酸性和/或鹼性pH控制劑。
根據本發明的方法，非顆粒基質材料(如金屬體)可以通過將含水介質噴灑在基質表面的方法暴露於具有適當pH值的含水介質中。如果需要或必要，該含水介質可以是具有金屬離子源溶解在其中的含水介質。在非顆粒基質暴露於含水介質之後，可用適用的表面活性劑溶液噴灑基質。也可以根據本發明的方法用下述方法來處理非顆粒基質，即使基質在含有金屬離子的合適含水介質中進行簡單的浸漬，然後再使基質在合適的表面活性劑溶液中進行浸漬或者在金屬離子吸附到金屬表面之後將表面活性劑加入到含有金屬離子的溶液中。
根據本發明的方法，在處理非顆粒金屬材料的表面之前，最好先清洗表面以除去油、脂和其它雜質。金屬表面可以用任何清洗金屬表面常用的技術來清洗。適用於金屬表面清洗的技術的實例包括洗滌劑洗滌，溶劑洗滌，蒸汽脫脂，聲波脫脂等。
在某些情況下，在基質材料的表面保持足夠的水量以提供適合於金屬離子活化和表面活性劑結合的含水介質。正如本領域普通技術人員所了解的，氧化物，矽酸鹽和其它基質材料是通過氫鍵鍵合來吸附水的。可以簡單地通過基質與水接觸或通過使基質暴露於溼空氣中使這類基質表面上吸附水。
如果在基質材料表面上保持足夠量的水以提供適用於本發明的含水介質，本發明方法的金屬離子活化步驟和表面活性劑結合步驟可以簡單地通過金屬離子源和表面活性劑與基質材料的混合來進行。例如，就用於分散在瀝青材料中的巖石骨料來說，本發明方法的金屬離子活化和表面活性劑結合步驟可以通過在膠泥混合器中於噴灑合適的表面活性劑的同時使骨料和金屬離子源發生翻滾而進行。當金屬離子源和表面活性劑與骨料完全混合後，使骨料和瀝青相混合。
在本發明方法的表面活性劑結合的步驟中，將表面活性劑加入到含水介質中，然後將其吸附在基質表面上由金屬離子活化過程提供的反應活性的金屬部位處。如上所述，表面活性劑可以在金屬離子源(如果使用外加金屬離子源的話)加入的同時或之後加入到含水介質中。可是，表面活性劑優選的是在下列三種情況下加入到含水介質中(a)在基質材料加入之後，(b)在任何外加金屬離子源加入之後，和(c)在金屬離子活化過程基本完成之後。
加入到含水介質中的表面活性劑的量優選的為足以能在整個基質表面上提供約0.01單分子層至約100單分子層表面活性劑的量。加入到含水介質中的表面活性劑的量最優選的為足以能在整個基質表面上提供約0.1單分子層至約5單分子層表面活性劑的量。
在本發明方法的表面活性劑結合的步驟中，含水介質的溫度和pH優選地被控制在與上述討論的本發明方法金屬離子活化步驟中使用的溫度和pH相同的優選範圍內。另外，為了使表面活性劑結合容易進行，如果可能的話，在表面活性劑結合步驟中，最好攪拌或攪動含水介質和基質材料。
用於本發明方法的優選的表面活性劑的實例包括具有約4至30個碳原子的直鏈或支鏈羧酸和該酸的鹽;具有約4至30個碳原子的直鏈和支鏈烷基磺酸和該酸的鹽;具有約4至30個碳原子的直鏈烷基鏈的直鏈烷基苯磺酸鹽;磺基琥珀酸鹽;磷酸鹽;膦酸鹽;磷脂;和其混合物。用於本發明方法的最優選的表面活性劑的具體實例包括硬脂酸鈉;十八烷酸;十六烷基磺酸鹽;月桂基硫酸鹽;油酸鈉;和其混合物。
在本發明的方法中使用的表面活性劑與在金屬離子活化步驟中吸附在基質表面上的金屬離子結合生成了穩定的化合物。其結果是表面活性劑牢固地鍵合到了基質表面上。例如對於羧酸表面活性劑和具有在上述反應(2)中生成的那類反應活性的金屬部位的基質表面來說，羧酸表面活性劑將按照下列反應式牢固地鍵合到基質表面上
其中R表示長鏈疏水性的烴基。
為了進一步提高由本發明方法處理的基質材料的疏水性，本發明的方法還可以包括在表面活性劑的疏水部分上吸附不帶電的長鏈(即具有約4至約30個碳原子的直鏈或支鏈的烴鏈)烴這一選擇性附加步驟。用於本發明的優選的不帶電長鏈烴的實例包括長鏈醇和長鏈的鏈烷化合物。
在不帶電烴吸附步驟中使用的不帶電長鏈烴優選的是在表面活性劑結合到基質表面之後加入到含水介質中。在不帶電烴的吸附步驟中，含水介質的pH和溫度優選地被控制在與上述討論的本發明方法的金屬離子活化和表面活性劑結合步驟中使用的溫度和pH相同的優選範圍內。另外，為了使不帶電烴易於在含水介質中快速分散和在表面活性劑的疏水部分上的快速吸附，如果可能的話，在不帶電烴吸附步驟中，優選的應攪拌或攪動基質材料和含水介質。
當按照本發明的方法使用上述基質漿液技術對加入聚合物組合物中的二氧化鈦顏料物質或一些其它的顆粒性質改良劑進處理時，可以通過過濾從含水介質中回收處理後的基質材料。在過濾之後，處理後的基質材料可以用任何常用於乾燥顆粒材料的方法(如在乾燥箱中加熱)進行乾燥。另外，處理後的填料也可以同時從含水介質的漿液中回收並用一般的噴霧乾燥技術進行乾燥。當使用常用的噴霧乾燥技術時，基質漿液被噴入在火焰噴霧乾燥器中產生的加熱氣體中。在噴霧乾燥器中，漿液中的水被蒸發並使基質產物得到了乾燥，由此形成的乾燥物流隨著乾燥器的氣流一起流出乾燥器。乾燥的基質可以使用例如旋風分離器或袋濾器從氣流中回收。
在脫水和乾燥後，必要時可以對處理後的顆粒材料進行碾磨以磨碎在處理和回收過程中生成的附聚物。
如上所述，根據本發明製得的處理後的顆粒性質改良劑可以分散在聚合材料中以獲得改性的聚合物組合物。由於(1)在表面活性劑和顆粒材料表面形成了牢固的結合，(2)在聚合材料和表面活性劑的疏水部分之間存在相當強的範德華力，故本發明方法製得的處理後的顆粒材料能更容易地分散在聚合材料中。另外，由於(1)顆粒性質改良劑通常要比其所要摻入的塑料具有更高的彈性模量和更高的屈服強度，和(2)本發明提高了塑料基質和顆粒材料之間的結合強度，因此，本發明提高了聚合物複合產物的整體強度。
用於本發明中製備聚合複合材料的優選聚合材料的實例包括聚苯乙烯;聚乙烯;聚氯乙烯;聚丙烯;丙烯腈丁二烯-苯乙烯;聚苯硫;聚苯氧;尼龍;聚對苯二甲酸乙酯;環氧化物;烷基脲甲醛;和其混合物。
根據本發明製得的處理後的顆粒性質改良劑可以用任何本領域內常用於將顆粒材料摻入聚合物組合物的技術分散到聚合材料中。例如，本發明方法製得的處理後的顆粒材料可以用Bandbury混合器，兩輥磨，高剪切混合器或GEL-O-MAT

混合器來使其分散到上面所描述的這類聚合材料中。
如上所述，本發明還提供了從含水介質中分離顆粒材料的方法。本發明的這一實施方案包括下列步驟(a)在顆粒材料的表面上進行金屬離子活化以使在顆粒材料的表面上產生反應活性的金屬部位;(b)向含水介質中加入表面活性劑;(c)使表面活性劑化學結合到顆粒材料表面上的反應活性的金屬部位處;和(d)使顆粒材料絮凝。本發明方法的該實施方案的金屬離子活化步驟可以用與上述討論的顆粒性質改良劑的金屬離子活化相同的方法進行。在顆粒材料按照步驟(d)絮凝後，顆粒材料可以通過例如沉降、沉積、過濾、泡沫浮選，或這些方法之結合從含水介質中分離出來。
正如本領域內的普通技術人員所能明顯看出的，剛才討論的本發明方法的該實施方案具有實質性的環境保護用途。對於現有技術中的顆粒材料來說，由於小的粒度和表面帶電，使得顆粒材料往往很難從廢水流和其它含水介質中分離出來。但是，當用本發明的方法對其進行處理後，這些顆粒材料發生了絮凝，因此能更容易地從含水介質中分離出來。
如上所述，本發明還提供了改變多孔材料孔隙度的方法(例如陶瓷薄膜或沸石材料)。在本發明的該實施方案中，通常用與本發明的方法中用於其它非顆粒基質表面處理相同的金屬離子活化和表面活性劑結合的方法對多孔材料進行表面處理。除了改良基質材料的孔徑之外，本發明方法的該實施方案還可用於提高多孔材料的孔表面和外表面的疏水性。
為進一步說明本發明現給出如下的實施例。
實施例1在室溫(22℃)下將0.05摩爾的氯化鎂六水合物加入到1升水中。用普通的氫氧化銨將所得溶液的pH調節至10.24。然後向氯化鎂溶液中加入200克由Kerr-McGee公司出品的CR-834塑料級顏料。CR-834是用水合氧化鋁塗覆的二氧化鈦顏料。CR-834顏料的比表面積為約9.5米2/克，其中氧化鋁的含量為約1.5%(重量)。
在CR-834顏料加完後，將所得的漿液攪拌約10分鐘。然後，用普通的氫氧化銨將漿料的pH調節至約10.24。接著將漿液再攪拌10分鐘以使從氯化鎂六水合物獲得的氫氧根-鎂配合物吸附到顏料表面上。在氫氧根-鎂配合物的吸附過程結束時，含水漿液介質中的鎂含量為0.23摩爾。因此，在氫氧根-鎂配合物的吸附過程中原存在於含水漿液介質中的鎂有約55%(重量)的量已吸附到了顏料表面上。
在氫氧根-鎂配合物的吸附過程之後，向顏料漿液中加入0.05摩爾的硬脂酸鈉。由硬脂酸鈉提供的硬脂酸根離子被吸附到顏料物質上。為了協助硬脂酸根的吸附，在硬脂酸鈉加入之後漿液攪拌10分鐘。
在硬脂酸根吸附過程結束時，通過過濾從顏料漿液中回收處理後的顏料物質。從處理後的顏料物質中析出的濾液的pH為9.91。通過過濾回收得到的處理後的顏料物質在100℃下在烘箱中乾燥3小時。接著使處理後的顏料通過325目的篩以減小處理過程中生成的附聚物的尺寸。最終得到的處理後的顏料產物的重量為204.8克。
實施例2重複實施例1的方法，只是其中使用的是0.01摩爾氯化鎂六水合物和0.01摩爾的硬脂酸鈉。在氫氧根-鎂配合物的吸附過程結束時，含水介質中的鎂含量僅為6.7×10-5摩爾。因此，在氫氧根-鎂配合物的吸附過程結束時，最初加入到含水介質中的鎂有約99.3%(重量)的量吸附到了顏料表面上。
在硬脂酸根的吸附過程結束時，用稀硫酸將顏料漿料的pH重新調節至約10.26。然後通過過濾從漿液中分離出處理後的顏料產物並在100℃下在烘箱中乾燥15小時。在乾燥後，使處理後的顏料產物通過325目的篩以減小在處理過程中生成的附聚物的尺寸。最終顏料產物的重量為192.4克。
實施例3按照本發明對200克CR-834顏料再一次進行處理。但是，在該處理過程中，含有水合氧化鋁塗層的CR-834顏料用作金屬離子活化步驟的金屬離子源。
首先，用稀硫酸將1升水的pH調節至5.0。然後向水中加入CR-834顏料。在室溫下將所得的漿液攪拌10分鐘。然後再用稀硫酸將漿液的pH重新調節至5.0。在該過程結束時，含水漿液介質具有的鋁濃度小於7.5×10-6摩爾，這表明由氧化鋁塗層產生的氫氧根-鋁配合物牢固地吸附在顏料物質表面上了。
在將顏料漿液的pH重新調節至5.0之後，向漿液中加入0.01摩爾的硬脂酸鈉。然後將漿液攪拌10分鐘。並用稀硫酸再一次將漿液的pH調節至5.0。
通過過濾從漿液中回收由此而生成的處理後的顏料物質並接著在100℃下在烘箱中乾燥15小時。然後使乾燥的材料通過325目的篩以減小在處理過程中生成的附聚物的尺寸。乾燥的顏料產物的最終重量為195.5克。
在實施例1、2和3中製得的每種處理後的顏料的分散性是高負荷聚苯乙烯分散能力試驗(a high-load polystyrene disper sibility test)評估的。在該試驗中，顏料物質在BRABENDER混合器中與聚苯乙烯相混合。最初，隨著顏料物質在BRABENDER混合器與聚苯乙烯的混合，對於混合所需的轉矩會隨著塑料的熔融並然後浸溼顏料物質的進行而上升。但是，在將顏料摻入聚苯乙烯之後，混合所需的轉矩就會下降並達到穩態值。對於所給的顏料物質來說，達到的穩態轉矩值越低，顏料就越容易分散在聚苯乙烯介質中。
除了實施例1、2和3製得的處理後的顏料物質之外，Kerr-McGee公司製造的CR-836塑料級顏料物質和其它常用的塑料級顏料物質也能用相同的高負荷聚苯乙烯分散能力試驗來評估。
高負荷聚苯乙烯分散能力試驗的結果列於表1中。如表1所示，實施例1、2和3中製得的處理後的顏料物質的分散特性明顯優於CR-836的分散特性和其它試驗的商購塑料級顏料的分散特性。實施例1中製得的處理後的顏料物質顯示出特別理想的分散特性。另外，實施例1、2和3處理後的顏料物質提供的填充聚苯乙烯組合物明顯地要比試驗的其它未處理的商購塑料級顏料物質更容易從高負荷聚苯乙烯分散能力試驗中使用的實驗設備中清除。因此除了提高分散性之外，本發明的表面處理方法明顯地對於按照本發明方法處理的顏料物質的其它所需的特性也有影響。
表1對於實施例1、2和3的處理後的顏料進行高負荷聚苯乙烯分散能力試驗的結果樣品名稱 穩態轉矩(M.G) 最終的混合溫度(℃)實施例1 1,325 172實施例2 1,484 176實施例3 1,519 177塑料級顏料 1,581 176CR-836 1,556 174實施例4如表2所示，按照本發明的方法製得9種其它的表面處理的顏料產物(即，顏料產物4-1至4-9)。在每次實驗中，處理的顏料物質是二氧化鈦-氧化鋁顏料。二氧化鈦-氧化鋁顏料是一種在顏料晶格中存在有少量氧化鋁以減小光活性的二氧化鈦顏料。產物4-1，4-2和4-3是由未塗覆的二氧化鈦-氧化鋁顏料物質製備。產物4-4、4-5和4-6是用商購二氧化鈦-氧化鋁顏料物質製備的，該二氧化鈦-氧化鋁顏料物質含有用水合氧化鋁塗層覆蓋的水合二氧化矽塗層。產物4-7，4-8和4-9是用僅含有水合氧化鋁塗層的商購二氧化鈦-氧化鋁顏料製備的。表2中還顯示了在金屬離子活化步驟中用Al+3製備的產物4-1，4-4和4-7，在金屬離子活化步驟中用Mg+2離子製備的產物4-2，4-5和4-8，在金屬離子活化步驟中用Zn+2離子製備的產物4-3、4-6和4-9。另外，用於製備產物4-1、4-6和4-8的表面活性劑是硬脂酸鈉，用於製備產物4-2、4-4和4-9的表面活性劑是月桂基硫酸鈉，用於製備產物4-3、4-5和4-7的表面活性劑是十六烷基磺酸鈉。
在每個採用Mg+2或Zn+2離子的金屬離子活化步驟的實驗中，在室溫下將金屬離子鹽(即，在使用Mg+2離子的情況下為氯化鎂，在使用Zn+2離子的情況下為氯化鋅)加入到由分散在300克水中的100克顏料物質所組成的漿液中。然後將漿液的pH調節至能使具有一個氫氧根的活化氫氧根-金屬配合物的濃度達到最大的值。在使用Mg+2離子的情況下，將漿液的pH調節至10.2。在使用Zn+2離子的情況下，將漿液的pH調節至7.0。在每一種情況中根據需要可以使用5.0摩爾的氫氧化鈉或1.0摩爾的硫酸來調節漿液的pH。在調節pH之後，向漿液中加入0.005摩爾的表面活性劑(即硬脂酸鈉，月桂基硫酸鈉，或十六烷基磺酸鈉)。接著將漿液攪拌10分鐘。然後再將pH調節至上述最佳值。將漿液再攪拌30分鐘之後對其進行過濾。過濾所得的產物在110℃下在烘箱中乾燥12小時，然後將其進行精微粉碎。
在使用Al+3離子的情況下，Al+3是由顏料本身提供的。更具體地說，在使用Al+3離子的情況下，在室溫下製備由分散在300克水中的100克顏料物質組成的漿液。然後用硫酸將漿液的pH調節至約4.5(即能使可溶性水解鋁離子在含水漿液中的濃度達到最大值的pH)。接著向漿液中加入0.005摩爾的表面活性劑(即，硬脂酸鈉，月桂基硫酸鈉，或十六烷基磺酸鈉)並將漿液攪拌10分鐘。將漿液的pH重新調節至約4.5並再將漿液攪拌30分鐘。接著，通過過濾從漿液中分離出處理後的顏料產物，在110℃下在烘箱中乾燥12小時，然後將其進行精微粉碎。
用上述相同高負荷聚苯乙烯分散能力試驗評估在該實施例中製得的每一種顏料產物的分散性。在每一種情況下，混合轉矩和最終混合溫度是使用每25份重量的聚苯乙烯和75份重量的顏料物質來測定的。為了比較，對通常的塑料級顏料也進行同樣的試驗。這些試驗的結果列於表2。

表2中的結果表明硬脂酸鹽和十六烷基磺酸鹽能有效地用於本發明的方法中以提高顏料物質的分散能力。表2中的數據還表明在顏料晶格或氧化鋁塗層中存在的氧化鋁構成了用於本發明方法金屬離子活化步驟的有效的金屬離子源。
實施例5使用在實施例4中所述類型的未塗覆的二氧化鈦-氧化鋁顏料和使用從顏料衍生的Al+3離子按照本發明的方法製備10種處理的顏料產物(即顏料產物5-1至5-10)。顏料產物5-1至5-10按相同於製備上述顏料產物4-1、4-4和4-7的方法來製備。但是在產物5-1至5-10的製備過程中，表面活性劑濃度，漿液pH和漿液溫度是按表3中所示而變化的。另外，回收產物5-1至5-10的每一種產物並在火焰噴霧乾燥器中進行噴霧乾燥。
產物5-1至5-10的每一種產物的分散能力用相同的在實施例4中使用的高負荷聚苯乙烯分散能力試驗來評估。為了比較，對普通的塑料級顏料的分散能力也進行試驗。這些試驗的結果列於表3中。

對表3中的數據所進行的統計分析表明，表面活性劑濃度和pH對轉矩和溫度具有明顯的作用，其置信水平為99%。使用0.02摩爾/100克顏料的表面活性劑濃度和pH為4.5製備的顏料產物顯示了意料之外的分散特性。有關pH的結果是與上述討論的根據使用半對數濃度圖對水解鋁(圖2)所作的預測相一致。另一方面，反應溫度(25℃或60℃)和表面活性劑的構型(硬脂酸鹽或油酸鹽)對結果所得的轉矩和溫度影響不明顯。
實施例6用商購超細二氧化鈦材料製備4種顏料產物(即顏料產物6-1至6-4)。該超細材料是70%(重量的)銳鈦礦TiO2和30%(重量)的金紅石TiO2組成的未塗覆顆粒。該超細材料的粒度為0.04微米，比表面積為約50米2/克。另外，該超細的二氧化鈦材料不含氧化鋁。
在該實施例中使用的這類超細二氧化鈦材料通常被摻入油漆和塑料中以衰減紫外光幅射。正如本領域內的普通技術人員所知道的，將超細二氧化鈦材料分散在聚苯乙烯中是十分困難的。以前的各種試圖以濃度過量約10%(重量)的量將超細二氧化鈦摻入聚苯乙烯的嘗試通常僅能獲得黃色樹脂產物。這些樹脂的黃顏色是由於顏料分散差和使用高混合溫度必然導致的聚合物降解所造成的。
顏料產物6-1用下述方法製備顏料產物6-1(1)在室溫下，將0.05摩爾的氯化鎂加入到600毫升水中;(2)用5N氫氧化鈉將得到的溶液的pH調節至10.2;(3)向其中加入200克超細二氧化鈦;(4)將所得的二氧化鈦漿液攪拌30分鐘;(5)用5N氫氧化鈉將二氧化鈦漿液的pH調至10.2;(6)向其中加入0.05摩爾溶解在150毫升80℃水中的硬脂酸鈉;(7)將二氧化鈦漿液攪拌15分鐘;(8)用5N氫氧化鈉重新將漿液的pH調至10.2;然後(9)再將漿液攪拌15分鐘。回收顏料產物6-1並在火焰噴霧乾燥器中進行噴霧乾燥。在噴霧乾燥之後，顏料產物6-1的堆積密度(buck desity)為0.68克/釐米3。而用於製備顏料產物6-1的超細二氧化鈦的堆積密度僅為0.09克/釐米3。
顏料產物6-2通過使200克超細二氧化鈦與600毫升水在室溫下混合以生成二氧化鈦漿液來製備顏料產物6-2。然後噴霧乾燥該二氧化鈦漿液以獲得堆積密度為0.75克/釐米3產物。
顏料產物6-3
使用相同於製備顏料產物6-1的方法來製備顏料產物6-3。但是通過過濾的方法來回收顏料產物6-3，並在110℃下在烘箱中進行12小時的乾燥。然後將顏料產物6-3進行精微粉碎。在精微粉碎之後，顏料產物6-3的堆積密度為0.51克/釐米3。
顏料產物6-4用下述方法製備顏料產物6-4(1)在室溫下，使200克超細二氧化鈦與600毫升水相混合以形成二氧化鈦漿液;(2)通過過濾從漿液中回收二氧化鈦;(3)在110℃下在烘箱中將所得的二氧化鈦乾燥12小時;和(4)精微粉碎乾燥的產物。在精微粉碎之後，顏料產物6-4的堆積密度為0.55克/釐米3。
通過將50份重量的顏料產物分散在50份重量的熔體指數為8.5的聚乙烯樹脂中來試驗顏料產物6-1至6-4的每一種產物。顏料和樹脂材料在BRABENDER混合器中混合。獲得了每種顏料/樹脂混合物的穩態轉矩和穩態混合溫度。另外，使用標準的著色色澤試驗和著色力試驗(standard tint tone and tint strength test)來評估每種顏料/樹脂混合物的光學性質。這些試驗的結果列於表4中。
表4顏料產物6-1至6-4用50份重量的顏料產物與50份重量的聚乙烯的混合物測得的分散性和光學特性顏料產物混合物的特性 6-1(1)6-2(2)6-3(1)6-4(2)穩態轉矩(M.G) 1208 1648 1307 1789最終混合溫度(℃) 127 163 135 169固體(重量)% 53.2 51.9 53.8 51.4著色色澤 -12.77 -13.59 -12.50 -13.36著色力 30.0 29.4 31.7 31.0亮度(8)100 91.7 100.6 98.1主色(3)0.0 6.7 -0.69 3.5(1)按照本發明，通過用MgOH+進行金屬離子活化接著硬脂酸鹽吸附製備的顏料產物。
(2)未經處理的顏料產物。
(3)將顏料產物6-1的亮度和主色分別設定為100和0.0，其它顏料產物的值是相對於產物6-1確定的。
如表4所示，按照本發明處理的顏料產物(即顏料產物6-1和6-3)要比未經處理的顏料產物6-2和6-4更容易分散在聚乙烯中。具體地說，使用產物6-1和6-3獲得的轉矩值和混合溫度要比使用產物6-2和6-4獲得的轉矩值和混合溫度低得多。
所有顏料/樹脂組合物都顯示了優異的著色色澤和著色力特性。但是，表4中所示的高的正主色值表明使用未經處理的產物6-2和6-4製備的組合物是不理想的黃色。相反，使用產物6-1和6-3製備的組合物是白色的。正如上面指出的，樹脂組合物的黃色是由於顏料分散差和高的工藝溫度導致的聚乙烯樹脂的降解所造成的。
因此，本發明極其適合於實施本文中所說的目的，達到和完成這些目的和上述的優點以及其固有的優點。本文中所述的優選的實施方案僅以公開為目的，各種變化和改進對於本領域內的普通技術人員來說都將是明顯的。這樣的變化和改進都包括在本文中所附的權利要求書定義的本發明的精神範圍之內。
權利要求
1.一種製備聚合物組合物的方法，它包括將處理後的顆粒性質改良劑分散在聚合材料中的步驟，所說的處理後的顆粒性質改良劑是由包括下列步驟的方法製備的(a)金屬離子活化顆粒性質改良劑的表面以使所說的表面上產生反應活性的金屬部位，和(b)將表面活性劑化學結合到所說表面上所說的反應活性的金屬部位處。
2.根據權利要求1的方法，其中使用選自下列的水解金屬離子進行所說方法的步驟(a)以使金屬離子活化所說的表面二價、三價和四價金屬離子;二價、三價和四價氧化金屬根-陽離子;二價、三價和四價氫氧根-金屬陽離子;二價、三價和四價水合金屬陽離子;和其混合物。
3.根據權利要求2的方法，其中通過使所說的表面暴露於溶解有水解金屬離子的含水介質中進行所說方法的步驟(a)以使金屬離子活化所說的表面。
4.根據權利要求3的方法，其中所說的方法還進一步包括，至少在步驟(a)中，將所說含水介質的pH控制在約±2.0的範圍內的步驟，在該pH值範圍內所說的水解金屬離子在所說的含水介質中的濃度達到最大，同時低於所說的金屬離子發生沉澱的pH。
5.根據權利要求4的方法，其中所說的水解金屬離子為水解鋁離子，在所說的pH控制步驟中，將含水介質的pH控制在約3.8至約5.2的範圍內。
6.根據權利要求3的方法，其中在所說的方法中使用的所說顆粒性質改良劑是未經塗覆的顆粒性質改良劑，它是由當所說的表面暴露於所說的含水介質中能產生所說的水解金屬離子的材料所組成。
7.根據權利要求3的方法，其中所說的表面包含一塗層，所說的塗層由當所說的表面暴露於所說的含水介質中能產生所說的水解金屬離子的材料所組成。
8.根據權利要求7的方法，其中所說的塗層是水合氧化鋁塗層。
9.根據權利要求2的方法，其中所說方法的步驟(a)還進一步包括下列步驟(ⅰ)將所說的表面暴露於含水介質中，和(ⅱ)將可水解的金屬離子源加入到所說的含水介質由此生成所說的水解金屬離子。
10.根據權利要求9的方法，其中所說的可水解的金屬離子為Mg+2、Ca+2、Sr+2、Ba+2或其混合物。
11.根據權利要求9的方法，其中所說的可水解的金屬離子為Zn+2、Cd+2、Pb+2、Al+3、ZrO+2、Fe+2、Fe+3、Mn+2、Cu+2、Ni+2、Co+2、Cr+3、VO+2、Ce+3、Ce+4或其混合物。
12.根據權利要求9的方法，其中所說的方法還進一步包括，至少在步驟(a)中，將所說的含水介質的pH控制在約±2.0的範圍內的步驟，在該pH範圍內所說的水解金屬離子在所說的含水介質中的濃度達到最大，但是低於使所說的金屬離子發生沉澱的pH值。
13.根據權利要求3的方法，其中在所說的方法中使用的所說的顆粒性改良劑是選自下列的物質二氧化鈦、氧化鐵、鈦酸鎳、氧化銻、鉻酸鉛、氧化鋅、硫化鎘、玻璃纖維、陶瓷微粒、膠態材料、阻燃劑如鋁三水合物和氫氧化鎂、碳酸鈣，和其混合物。
14.根據權利要求1的方法，其中所說的聚合材料選自聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、丙烯腈丁二烯-苯乙烯、聚苯硫、聚苯氧、尼龍、聚對苯二甲酸乙酯、環氧化物、烷基脲甲醛，和其混合物。
15.根據權利要求1的方法，其中所說的表面活性劑選自直鏈和支鏈羧酸和羧酸鹽、直鏈和支鏈的烷基磺酸和烷基磺酸鹽、直鏈的烷基苯磺酸鹽、磺基琥珀酸鹽、磷酸鹽、膦酸鹽、磷酯，和其混合物。
16.根據權利要求1的方法，其中所說的方法還進一步包括在所說的表面活性劑上吸附不帶電烴的步驟，所說的不帶電烴選自含有4至30個碳原子的直鏈或支鏈烴鏈的醇和具有4至30個碳原子的直鏈或支鏈烴鏈的鏈烷輕。
17.由權利要求1的方法製得的聚合物組合物。
18.由權利要求4的方法製得的聚合物組合物。
19.由權利要求5的方法製得的聚合物組合物。
20.由權利要求6的方法製得的聚合物組合物。
21.由權利要求7的方法製得的聚合物組合物。
22.由權利要求8的方法製得的聚合物組合物。
23.由權利要求13的方法製得的聚合物組合物。
24.由權利要求14的方法製得的聚合物組合物。
25.由權利要求16的方法製得的聚合物組合物。
26.包括下列步驟的處理顆粒顏料物質的方法(a)金屬離子活化所說顏料物質的表面以使所說的表面產生反應活性的金屬部位，和(b)將表面活性劑化學結合到所說表面的反應活性的金屬部位處。
27.根據權利要求26的方法，其中，在步驟(a)中使用水解的金屬離子使所說的表面進行金屬離子活化。
28.根據權利要求27的方法，其中所說的水解金屬離子選自水解的二價、三價和四價金屬離子;水解的二價、三價和四價氧化金屬根陽離子;水解的二價、三價和四價氫氧根-金屬陽離子;水解的二價、三價和四價水合金屬陽離子，和其混合物。
29.根據權利要求27的方法，其中在步驟(a)通過將所說的表面暴露於溶解有水解的金屬離子的含水介質中來使金屬離子活化所說的表面。
30.根據權利要求29的方法，它還進一步包括，至少在步驟(a)中，將所說的含水介質的pH控制在±2.0的範圍內的步驟，在該pH範圍內所說的水解金屬離子在所說的含水介質中的濃度達到最大，但是低於使所說的金屬離子發生沉澱的pH值。
31.根據權利要求30的方法，其中所說的水解金屬離子是水解的鋁離子，在所說的控制pH的步驟中，將所說的含水介質的pH控制在3.8至5.2。
32.根據權利要求29的方法，其中所說的顏料物質是由當其暴露於所說的含水介質中能產生至少一部分所說的水解金屬離子的材料所組成。
33.根據權利要求29的方法，其中所說的表面包含一塗層。
34.根據權利要求33的方法，其中所說的塗層在所說的表面暴露於所說的含水介質時會產生水解的金屬離子。
35.根據權利要求34的方法，其中所說的塗層含有氧化鋁，所說的水解金屬離子是水解的鋁離子。
36.根據權利要求29的方法，它還進一步包括將可水解的金屬離子源加入到所說的含水介質中由此在所說的含水介質中生成所說的水解金屬離子的步驟。
37.根據權利要求36的方法，其中所說的可水解的金屬離子為Mg+2、Ca+2、Sr+2、Ba+2或其混合物。
38.根據權利要求36的方法，其中所說的可水解的金屬離子為Zn+2、Cd+2、Pb+2、Al+3、ZrO+2、Fe+2、Fe+3、Mn+2、Cu+2、Ni+2、Co+2、Cr+3、VO+2、Ce+3、Ce+4，或其混合物。
39.根據權利要求26的方法，它還進一步包括在所說的表面活性劑上吸附不帶電烴的步驟，所說的不帶電烴選自含有4至30個碳原子的直鏈或支鏈烴鏈的醇，含有4至30個碳原子直鏈或支鏈烴鏈的鏈烷烴。
40.根據權利要求26的方法，其中所說的表面活性劑選自直鏈和支鏈的羧酸和羧酸鹽、直鏈和支鏈的烷基磺酸和烷基磺酸鹽、直鏈的烷基苯磺酸鹽、磺基琥珀酸鹽、磷酸鹽、膦酸鹽、磷脂，和其混合物。
41.根據權利要求26的方法，其中所說的表面活性劑選自硬脂酸鈉、油酸鈉、十八烷酸、十六烷基磺酸鹽、月桂基硫酸鹽，和其混合物。
42.根據權利要求26的方法，其中所說的顏料物質是二氧化鈦顏料。
43.根據權利要求42的方法，其中在步驟(a)中使用水解的金屬離子來使金屬離子活化所說的表面和在步驟(a)中通過將所說的表面暴露於溶解有所說水解金屬離子的含水介質中來使金屬離子活化所說的表面。
44.根據權利要求43的方法，其中所說的水解金屬離子是水解的鋁離子，所說的方法還進一步包括，至少在步驟(a)中，將所說的含水介質的pH控制在3.8至5.2範圍內的步驟。
45.根據權利要求44的方法，其中所說的二氧化鈦顏料是由二氧化鈦和氧化鋁組成的未經塗覆的二氧化鈦顏料且當所說的表面暴露於所說的含水介質時，所說的氧化鋁會產生所說的水解鋁離子。
46.根據權利要求44的方法，其中所說的表面含有塗層;所說的塗層含有氧化鋁;當所說的表面暴露於所說的含水介質時，所說的氧化鋁會產生所說的水解鋁離子。
47.根據權利要求43的方法，其中步驟(b)中還進一步包括將所說的表面活性劑加入到所說的含水介質中的步驟。
48.根據權利要求47的方法，其中在步驟(b)中，所說的表面活性劑以足以能在所說的表面上塗覆0.01至100單分子層所說的表面活性劑的量加入到所說的含水介質中。
49.根據權利要求47的方法，其中在步驟(b)中，所說的表面活性劑以足以能在所說的表面上塗覆0.1至5單分子層所說的表面活性劑的量加入到所說的含水介質中。
50.根據權利要求47的方法，其中所說的表面活性劑選自硬脂酸鹽或油酸鹽，在步驟(b)中所說的表面活性劑以足以能使表面活性劑在所說的含水介質中的濃度達到每100克所說的二氧化鈦顏料0.02摩爾所說的表面活性劑的量加入到所說的含水介質中。
51.按照權利要求26的方法處理的顏料物質。
52.按照權利要求30的方法處理的顏料物質。
53.按照權利要求31的方法處理的顏料物質。
54.按照權利要求32的方法處理的顏料物質。
55.按照權利要求34的方法處理的顏料物質。
56.按照權利要求35的方法處理的顏料物質。
57.按照權利要求39的方法處理的顏料物質。
58.按照權利要求42的方法處理的二氧化鈦顏料。
59.按照權利要求44的方法處理的二氧化鈦顏料。
60.按照權利要求45的方法處理的二氧化鈦顏料。
61.按照權利要求46的方法處理的二氧化鈦顏料。
62.按照權利要求49的方法處理的二氧化鈦顏料。
63.按照權利要求50的方法處理的二氧化鈦顏料。
64.一種包括下列步驟的從含水介質中除去顆粒物質的方法(a)金屬離子活化所說的顆粒物質的表面以使在所說的表面上產生反應活性的金屬部位;(b)將表面活性劑加入到所說的含水介質中;(c)使表面活性劑化學結合到所說表面上的所說的反應活性的金屬部位;和(d)使所說的顆粒物質絮凝。
65.根據權利要求64的方法，它還進一步包括通過過濾從所說的含水介質中除去顆粒物質的步驟(e)。
66.一種包括下列步驟的改變非顆粒多孔材料孔隙度的方法(a)金屬離子活化所說的多孔材料的至少一個表面以在所說的表面上產生反應活性的金屬部位，和(b)將表面活性劑化學結合到所說表面上的反應活性的金屬部位處。
67.根據權利要求66的方法，其中所說的多孔材料為陶瓷薄膜或沸石。
68.一種包括下列步驟的將骨料分散在瀝青中的方法(a)金屬離子活化所說骨料的表面以在所說的表面上產生反應活性的金屬部位;(b)將表面活性劑化學結合到所說表面上的所說的反應活性的金屬部位處;和(c)使所說的骨料與所說的瀝青相混合。
全文摘要
一種提高固體材料疏水性的方法。本發明的方法包括下列步驟(a)金屬離子活化固體基質材料的表面以在該表面上產生反應活性的金屬部位，和(b)將表面活性劑化學結合到該表面上的反應活性的金屬部位。按照本發明方法處理的二氧化鈦顏料和其它的顆粒性質改良劑更易於分散在聚合物組合物中。
文檔編號C09C1/20GK1086228SQ93118729
公開日1994年5月4日 申請日期1993年10月16日 優先權日1992年10月16日
發明者布魯斯·R·帕爾墨, 羅德尼·D·斯特雷莫爾 申請人:科爾-麥克基化學公司