[发明专利]复合颗粒水分散液的制备方法

说明书

本发明一般涉及包含无机物颗粒的含水组合物的制备方法，如包含二氧化钛颜料的含水组合物，特别涉及由此含水组合物失水后形成的产物中无机物颖粒的分布。

聚合物胶乳含水分散液能用于制造多种多样重要的工业产品，包括油漆、涂料、底漆、腻子、嵌缝胶、无纺材料的粘结剂和粘合剂。通常，加入聚合物胶乳是要在失水时形成连续相，使产物粘结在一起，并构成重要的物理性能。除聚合物胶乳外，大多数产品还含有一种或多种无机物颗粒。一些无机物构成了产物性能的重要功能，如耐火性、光泽、流平性、硬度、颜色、质地、不透明性或韧性。这无机物通常都较昂贵，因而希望尽可能将其高效用于配制的产品之中。而在其它方面，无机物可能比胶乳还便宜，例如填料，这就希望尽可能最大量地加入无机物而不损害所需胶乳的固有特性，例如粘结性和抗张性能，如伸长以及用作粘合剂时的最小粘性损失。由于聚合物胶乳在配制产物中往往是最贵的成分，所以其中常加有廉价的无机物用以降低产品造价。这种情况下，就要尽可能最大体积地使用廉价的无机物，而仍保持产品需要的使用性能，而当含有太多的廉价无机物时，这些性能下降，如配有廉价填料颜料，如碳酸钙的油漆，就是一个很好的例子，其用量之大超过了颜料的临界体积浓度。这类油漆，与配制填料较少，颜料体积浓度低于临界浓度的类似油漆相比，是对其施涂表面保护性较差的涂料。

使所用无机物得到有效利用的一种途径是尽可能好地分散颜料。结块或聚集的无机物颜料颗粒常常比它们全部可能的对产品性能如强度和耐受性能的贡献要小。无机物一般以干粉状出售。实际使用时，这些粉料必须在液体介质中研磨，把结块物磨碎，得到胶态稳定的分散液，研磨一般是在吸附于颗粒表面的聚合电解质颗粒分散剂的存在下进行。

许多年来二氧化钛一直是选用来使塑料片和膜具有不透明性的颜料，特别是使由涂料组合物形成的涂层和油漆不透明的颜料，油漆中，二氧化钛一般是配方中最贵的组分，涂料工业现实的一个目标一直是既要涂料具有需要的不透明度，同时又要使用尽可能少的二氧化钛颜料，实现此目的一个途径是使用具有最佳的使光线散射的平均粒径和粒径分布的二氧化钛。有效使用所用二氧化钛的另一途径是尽可能好地分散该颜料。

结块或聚集的二氧化钛颜料颗粒比它们全部可能的对涂料性能如有关涂层不透明性和可能的色素等性能的贡献要小。这些聚集也可能损害涂料或薄膜的某些其它性能如强度和耐受性能，二氧化钛常以干粉状出售。在实际使用时，这种粉料必须在液体介质中研磨，将结块物磨碎并获得胶态稳定分散液。

为了使产物组成稳定不沉降不絮凝，使用着多种表面活性分散添加剂。厂家常使用无机物干粉料。在此情况下，在初步的“研磨”步骤中，一般是直接向无机物和少量水中加入分散添加剂，以此用机械剪切力磨碎疏松结块的无机物颗粒。分散添加剂一般在制备产品过程的整个后续步骤中郡存留在混合物中，在配制的完整产品组合物中也有。

无机物有时在工业上是以浓缩浆液状，如水浆液状提供的。但由于贮存时浆液中的无机物颗粒易于聚结，为了获得最大效益，该浆液在用于配制涂料组合物之前，常常需要再分散。无机物浆液的厂商或是用户，有时是二者郡可能进行再分散的步骤。

油漆或涂料的不透光能力或遮盖力随干燥涂层中二氧化钛颜料颗粒的间距而变化。二氧化钛颗粒的光散射特性是已知的。为了获得最大散射效果，二氧化钛的制造厂家已经使用于遮光目的的二氧化钛颗粒平均粒径和粒径分布最优化。当二氧化钛颜料颗粒的直径为约200-约250纳米，且彼此间距很大(为数个颗粒直径)时，相邻颗粒的光散射间的干涉为最小，则光散射为最大。

但实际上，例如在油漆配制中，广泛认为，当将足够的二氧化钛颗粒分散于聚合物涂料媒介中制成不透明性可接受的薄膜时，所获得的不透明程度明显低于理论预测值，即低于单个二氧化钛颗粒的光散射潜能与光线通过薄膜的光路上颗粒总数的乘积。已甄别出多种部分地说明不透明性低于理论值的因素。如果两个或两个以上二氧化钛颗粒事实上相互接触，甚或比最佳散射间距更接近，那么这些颗粒的作用就象单独的聚集大颗粒，从而使光散射减弱。如果分散过程中未适当地使二氧化钛颗粒解聚结，就出现这种现象。但即使在分散过程中二氧化钛颗粒充分解聚结，颗粒随机分布也不会提供如颗粒被最佳分布那样的理论上可获得的最大散射。