[发明专利]生产包含羧甲基纤维素基分散剂的高固体颜料悬浮液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿物颜料材料的水性悬浮液。特别地，本发明涉及含有基于可再生来源的添加剂的矿物颜料悬浮液及用于制备这类悬浮液的方法。本发明还涉及含有基于可再生来源的添加剂的高固体矿物颜料悬浮液及用于制备这类悬浮液的方法。

背景技术

矿物材料为油漆、塑料、化妆品、纸或纸涂布色料中的主要成分。诸如碳酸钙的矿物材料可例如在纸及油漆品质及农业性能或牙膏方面提供改善，尤其是相对于它们的物理性能如光学和/或磨料性能提供改善。

出于适用性、泵送、运输、储存及干燥成本的原因，生产呈高固体悬浮液(亦即其中相对于悬浮液总重量来说水占少数的悬浮液)形式的矿物材料是尤其有用的。这类高固体悬浮液通常需要添加分散剂或助磨剂以便维持悬浮液稳定，易于泵送且允许通过研磨这类悬浮液来细分矿物颗粒。

对于这类高固体矿物颜料材料悬浮液的生产及稳定化来说有效的常用分散剂或助磨剂主要为石油化学基聚合物，例如聚羧酸的盐，例如聚丙烯酸钠。然而，从环境的角度来看，这类石油来源的产物的使用并不是所希望的。特别地，为了遵循京都议定书(Kyoto protocol)并且为了减少最终制品燃烧期间大气的化石CO₂污染，作为目标的是从石油化学基聚合物转换为具有较低二氧化碳足迹的聚合物，例如转换为来源于天然或可再生资源的聚合物。

FR 2 939 055描述了基于丙烯酸的均聚物或共聚物的分散剂和/或助磨剂，其中该丙烯酸获自丙三醇。FR 2 932 804描述了基于丙烯醛的聚合物和丙烯醛/丙烯酸共聚物，其中该丙烯醛获自丙三醇。然而，自丙三醇生产丙烯醛和丙烯酸的方法非常复杂和昂贵。此外，在制备这类生物基不饱和单体的过程中会产生有害中间体和副产物。还熟知诸如丙烯酸系不饱和单体的单体的储存，尤其是丙烯醛储存以及聚合过程需要重要的安全防范，因为所述单体是高度反应性的，且不受控聚合反应可导致人及设备的严重事件。

出于完整性的考虑，申请人愿意提及申请号为12 167 664.7的未公布欧洲专利申请，其涉及包含改性多糖的水性悬浮液。

因此需要可来源于可再生低毒性资源并且其起始材料及生产过程具有较小安全问题的分散剂和助磨剂。

发明内容

因此，本发明的目标为提供至少部分来源于可再生天然聚合物资源的分散剂和助磨剂。此外，希望的是提供可在无任何安全防范的情况下储存且不需要复杂制备方法的离析物以及最终聚合分散剂和助磨剂。还希望提供可在不产生有害副产物或中间产物的情况下产生的分散剂和助磨剂。还希望提供能够以高固体浓度形式产生以避免能量密集浓缩步骤(如热浓缩)的分散剂和助磨剂。

本发明的目标还在于提供矿物颜料材料的高固体水性悬浮液，其为液体，但仅含低量的石油化学基分散剂或研磨剂或完全不含石油化学基分散剂或研磨剂。

本发明的目标还在于提供一种用于制备水性悬浮液的方法，其中分散剂或助磨剂直接以高度浓缩溶液形式产生以便避免能量消耗浓缩步骤，例如热浓缩。

本发明的另一目标在于减少或去除化石基分散剂或研磨剂以最好遵循京都议定书，京都议定书旨在减少最终制品燃烧期间大气的化石CO₂污染。京都议定书是与联合国气候变化框架公约相关的国际协议。京都议定书的主要特征为其对37个工业化国家及欧洲共同体设定减少温室气体(GHG)排放的绑定目标。这意味着在2008年至2012年的五年时间段内排放量平均为1990水平的百分之五。京都议定书在1997年12月11日在日本京都正式通过并且在2005年2月16日生效。

上述目标以及其它目标通过如本文独立权利要求中所定义的主题得以解决。

根据本发明的一个方面，提供一种用于制备水性悬浮液的方法，包括以下步骤

a)提供矿物颜料材料，

b)提供经解聚羧甲基纤维素，其羧化度在0.2至2.2范围内，分子量在5000g/mol至40000g/mol范围内且多分散性指数在2至10范围内，

其中通过使高分子量羧甲基纤维素在包括以下步骤的方法中解聚来制备该经解聚羧甲基纤维素：

i)提供分子量大于40000g/mol且羧化度在0.2至2.0范围内的高分子量羧甲基纤维素，

ii)提供选自过氧化氢和/或其碱金属盐的过氧化物，

iii)提供催化剂，

iv)在50℃至85℃的反应温度下，按任何顺序混合至少一部分步骤i)的高分子量羧甲基纤维素和/或至少一部分步骤ii)的过氧化物和/或至少一部分步骤iii)的催化剂以及水，并且