制备特殊效果颜料的方法与流程

1.本公开整体涉及颜料，例如特殊效果颜料。一种制备颜料，例如特殊效果颜料的方法，其包括形成包含第一溶剂、基材和聚合物的第一浆料；形成包含第二溶剂和功能组分的功能溶剂；和组合所述第一浆料和所述功能溶剂以使得所述基材由所述聚合物包封以形成第一涂层。


背景技术：

2.特殊效果颜料的制备一般需要复杂的真空工艺、耗时的逐步涂布，和昂贵的后处理，例如剥离和研磨。制备特殊效果颜料的复杂性极大地限制了制备量，需要大量的设备和工艺投入。
3.例如，在具有有机涂层的特殊效果颜料中，反射剂薄片(flake)在两个相对表面上由有色涂层覆盖。因此，采用逐步工艺并且需要金属反射剂层的真空沉积。


技术实现要素：

4.在一个方面，本技术公开了一种制备颜料的方法，其包括形成包含第一溶剂、基材和聚合物的第一浆料；形成包含第二溶剂和功能组分的功能溶剂；和组合所述第一浆料和所述功能溶剂以使得所述基材由所述聚合物包封以形成第一涂层。
5.各种实施方案的附加特征和优点将部分地在随后的描述中阐述，并且将部分地从描述中变得明显，或者可以通过各种实施方案的实践而获知。各种实施方案的目的和其他优点将通过本文的描述中特别指出的要素和组合来实现和获得。
具体实施方式
6.应当理解，前述一般描述和以下详细描述均仅是示例性和解释性的，并且旨在提供对本教导的各种实施方案的解释。在其广泛和变化的实施方案中，本文公开了一种制造例如特殊效果颜料的颜料的方法。
7.所述方法可以包括形成包含第一溶剂、基材和聚合物的第一浆料；形成包含第二溶剂和功能组分的功能溶剂；和组合所述第一浆料和所述功能溶剂以使得所述基材由所述聚合物包封以形成第一涂层。该方法简单且成本低，并且可以产生包封基材的有色聚合物涂层。所述方法可以以一个步骤进行，或者可以以多个步骤进行。所述方法可以以批量制备方法进行以实现高产量。
8.所述方法包括形成包含第一溶剂、基材和聚合物的第一浆料。所述第一浆料还可以包含着色剂。
9.所述第一溶剂可以与所述聚合物相容。所述第一溶剂可以与存在于所述功能溶剂中的第二溶剂是可混溶的。所述第一溶剂可以是水或者有机溶剂。溶剂的非限制性示例包括乙酸酯，例如乙酸乙酯、乙酸丙酯和乙酸丁酯；丙酮；水；酮类，如二甲基酮(dmk)、甲基乙基酮(mek)、仲丁基甲基酮(sbmk)、叔丁基甲基酮(tbmk)、甲基异丁基酮、环戊酮和苯甲醚；
乙二醇及乙二醇衍生物，如丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯等；醇类，如异丙醇和双丙酮醇；酯，如丙二酸酯；杂环溶剂，如正甲基吡咯烷酮；烃类，如甲苯和二甲苯；聚结溶剂，如乙二醇醚；环己酮；氯苯；丁醇；及其混合物。
10.在所述第一浆料中使用的基材可以包含单层材料或多层结构，这将在后续进行更详细的解释。在一个方面，所述单层材料可以是反射剂层。所述反射剂层可以是宽带反射剂，例如光谱和朗伯反射剂(例如白色tio2)。所述反射剂层可以是金属、非金属或金属合金。在一个示例中，用于所述反射剂层的材料可以包含在所需光谱范围内具有反射性特性的任何材料。例如，在所需光谱范围内反射率为5％至100％的任何材料。反射性材料的示例可以是铝，其具有良好的反射特性、廉价、易于形成或沉积为薄层。其他反射性材料还可以用于替代铝。例如，铜、银、金、铂、钯、镍、钴、铌、铬、锡和它们的组合或合金，或其他金属的组合或合金可以用作在单层材料或多层结构中的材料。在一个方面，用于所述至少一个反射剂层的材料可以是白色或浅色金属。在其他示例中，所述反射剂层可以包含但不限于过渡金属和镧系金属及其组合；以及金属碳化物、金属氧化物、金属氮化物、金属硫化物及其组合，或金属与这些材料的一种或多种的混合物。
11.所述反射剂层的厚度可以为约5nm至约5000nm，但该范围不应被视为限制性的。例如，可选择厚度下限以使得所述反射剂层提供0.8的最大透射率。此外，或替代地，对于包括铝的反射剂层，在约550nm的波长下所述光密度(od)可以为约0.1至约4。
12.为了获得足够的光密度和/或实现所需的效果，可以需要更高或更低的最小厚度，这取决于所述反射剂层的组成。在一些示例中，所述上限可以为约5000nm、约4000nm、约3000nm、约1500nm、约200nm和/或约100nm。在一个方面，所述至少一个反射剂层的厚度可以为约10nm至约5000nm，例如约15nm至约4000nm、约20nm至约3000nm。
13.所述第一浆料可以包含聚合物，例如至少一种可以在所述基材周围形成聚合物涂层的聚合物。所述聚合物基本上不溶于所述功能溶剂。所述聚合物可以是有机聚合物、无机聚合物和复合材料的至少一种。所述有机聚合物的非限制性示例包括热塑性塑料，例如聚酯、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、丙烯酸类(acrylics)、丙烯酸酯、聚乙烯酯、聚醚、聚硫醇、聚硅酮、碳氟化合物及其各种共聚物；热固性树脂，例如环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯、三聚氰胺甲醛、脲醛和酚醛；和能量固化材料，例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、环氧树脂、乙烯基类(vinyls)、乙烯基酯、苯乙烯和硅烷。用于所述氧抑制缓解组合物的丙烯酸酯的非限制性示例可以包括丙烯酸酯；甲基丙烯酸酯；环氧丙烯酸酯，如改性环氧丙烯酸酯；聚酯丙烯酸酯，如酸官能化聚酯丙烯酸酯、四官能化聚酯丙烯酸酯、改性聚酯丙烯酸酯和生物源聚酯丙烯酸酯；聚醚丙烯酸酯，例如胺改性聚醚丙烯酸酯，包括胺官能化丙烯酸酯共引发剂和叔胺共引发剂；聚氨酯丙烯酸酯，例如芳香族聚氨酯丙烯酸酯、改性脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和基于脂肪族脲基甲酸酯的聚氨酯丙烯酸酯；及其单体和低聚物。无机聚合物的非限制性示例包括硅烷、硅氧烷、钛酸盐、锆酸盐、铝酸盐、硅酸盐、磷氮烷(phosphazanes)、聚硼氮烷和聚噻唑。在一个方面，所述聚合物可以包括乙酸丁酸纤维素、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯及其混合物。
14.所述第一浆料还包括着色剂，例如颜料或染料。
15.合适的染料的非限制性示例可以包括fd&c染料、酸性染料、直接染料、活性染料、酞菁染料、酞菁磺酸衍生物及其组合。合适的有机染料的非限制性示例包括酞菁铜、苝、蒽
醌等；二芳基甲烷染料、三芳基甲烷染料、吖啶染料、喹诺酮染料、噻唑染料、吲哚酚染料、恶嗪染料、噻嗪染料、天然染料、偶氮染料和偶氮金属染料，如铝红rlw、铝铜、铝波尔多rl、铝火红ml、铝红glw、铝紫clw等；以及其组合或混合物。合适的染料可以包括但绝不限于在color index international数据库中列出的那些染料，例如c.i.酸性红440、c.i.活性红3、c.i.活性红13、c.i.活性红23、c.i.活性红24、c.i.活性红33、c.i.活性红43、c.i.活性红45、c.i.活性红120、c.i.活性红180、c.i.活性红194、c.i.活性红220、c.i.活性紫4、c.i.活性蓝19、c.i.活性蓝5、c.i.活性蓝49、c.i.活性黄2、c.i.活性黄3、c.i.活性黑39及其组合。
16.合适的颜料可以是黑色颜料、白色颜料、青色颜料、品红色颜料、黄色颜料等。此外，颜料可以是本领域公知的有机或无机颗粒。合适的无机颜料包括例如炭黑、氧化钛、钴蓝(coo
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al2o3)、铬黄(pbcro4)和氧化铁。合适的无机着色剂包括氮化钛、氮化铬、氧化铬、氧化铁、钴掺杂氧化铝及其组合或混合物等。
17.合适的有机颜料包括例如偶氮颜料，包括重氮颜料和单偶氮颜料，多环颜料(例如，酞菁颜料，例如酞菁蓝和酞菁绿，苝颜料，芘酮颜料，蒽醌颜料，喹吖啶酮颜料，二噁嗪颜料，硫靛颜料、异吲哚啉酮颜料、吡喃酮颜料和喹酞酮颜料)、不溶性染料螯合物(例如碱性染料型螯合物和酸性染料型螯合物)、硝基颜料、亚硝基颜料等。酞菁蓝的代表性示例包括铜酞菁蓝及其衍生物(颜料蓝15)。喹吖啶酮的代表性示例包括颜料橙48、颜料橙49、颜料红122、颜料红192、颜料红202、颜料红206、颜料红207、颜料红209、颜料紫19和颜料紫42。蒽醌的代表性示例包括颜料红43、颜料红194(perinone红)、颜料红216(溴化吡喃酮红)和颜料红226(吡喃酮红)。苝的代表性示例包括颜料红123(朱红色)、颜料红149(猩红色)、颜料红179(栗色)、颜料红190(红色)、颜料紫19、颜料红189(黄色阴影红)和颜料红224。硫靛类的代表性示例包括颜料红86、颜料红87、颜料红88、颜料红181、颜料红198、颜料紫36和颜料紫38。杂环黄的代表性示例包括颜料黄1、颜料黄3、颜料黄12、颜料黄13、颜料黄14、颜料黄17、颜料黄65、颜料黄73、颜料黄74、颜料黄151、颜料黄117、颜料黄128和颜料黄138。
18.所述第一浆料可以在形成功能溶剂之前、期间或之后形成。可以形成所述功能溶剂以包含第二溶剂和功能组分。所述功能溶剂对所述第一浆料的聚合物基本上不具有溶解性，但是所述功能溶剂与所述第一浆料中的第一溶剂是基本上或完全可混溶的。
19.所述第二溶剂可以是有机溶剂或水。所述第二溶剂可以与所述第一浆料中的第一溶剂相同或不同。溶剂的非限制示例可以包括乙酸酯，例如乙酸乙酯、乙酸丙酯和乙酸丁酯；丙酮；水；酮类，如二甲基酮(dmk)、甲基乙基酮(mek)、仲丁基甲基酮(sbmk)、叔丁基甲基酮(tbmk)、甲基异丁基酮、环戊酮和苯甲醚；乙二醇及乙二醇衍生物，如丙二醇甲醚、丙二醇甲醚乙酸酯等；醇类，如异丙醇和双丙酮醇；酯，如丙二酸酯；杂环溶剂，如正甲基吡咯烷酮；烃类，如甲苯和二甲苯；聚结溶剂，如乙二醇醚；环己酮；氯苯；丁醇；及其混合物。在一个方面，所述第二溶剂包括庚烷、己烷、环己烷、辛烷、丙酮、水及其组合。
20.所述第一浆料的第一溶剂和所述功能溶剂的第二溶剂可以是溶剂对。特别地，所述第一溶剂可以用于溶解所述第一浆料中的聚合物，并且所述第二溶剂可以用于制备所述功能溶剂。在一个方面，所述第一溶剂可以是水，所述聚合物可以是聚乙烯醇，并且所述第二溶剂可以是丙酮。在另一个方面，所述第一溶剂可以是氯苯，所述聚合物可以是聚甲基丙烯酸甲酯，并且所述第二溶剂可以是庚烷。在进一步示例中，所述第一溶剂可以是丙酮，所述聚合物可以是聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯，并且所述第二溶剂可以是
水。
21.所述第二溶剂可以通过与功能组分组合而形成。所述功能组分可以是表面活性剂，例如阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂。阴离子表面活性剂的非限制性示例包括硫酸盐、磺酸盐、磷酸酯、羧酸盐和阳离子头基，例如伯胺、仲胺或叔胺。两性离子表面活性剂的非限制性示例包括具有磷酸根阴离子和胺的化合物。非离子表面活性剂的非限制性示例包括乙氧基化脂肪醇乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物、乙氧基化胺、乙氧基化脂肪酸酰胺、泊洛沙姆、甘油脂肪酸酯、山梨糖醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、烷基多糖苷、氧化胺、亚砜、氧化膦及其组合。在一个方面，所述功能组分是选自十二烷基硫酸钠(阴离子表面活性剂)、triton x
‑
100(非离子表面活性剂也称为辛基苯酚乙氧基化物(octyl phenol ethoxylated))、十六烷基三甲基氯化铵(阳离子表面活性剂)及其混合物的表面活性剂。
22.其他功能组分可以包含粘合促进剂以增强所述聚合物对所述反射剂表面的粘合。例如，在使用金属作为反射剂的情况下，可以使用有机磷酸、羧酸或硅烷作为粘合促进剂。
23.所述功能溶剂可以在形成所述第一浆料之前、期间或之后形成。此外，所形成的功能溶剂可以在所述第一浆料形成之前、期间或之后搅拌。在一个方面，所形成的功能溶剂在其与所述第一浆料组合之前搅拌。一旦所述第一浆料与所述功能溶剂组合，将所述第一浆料破碎成分散在所述功能溶剂中的液滴，以使得所述第一浆料中的基材由所述聚合物包封。因为所述第一浆料的第一溶剂与所述功能溶剂是可混溶的，将所述第一溶剂吸入到所述功能溶剂使得所述聚合物干燥以在所述基材周围形成所述聚合物的涂层。
24.所述第一浆料可以与所述功能溶剂组合并持续任何时间段，该时间段足以在所述基材周围形成所述聚合物的涂层。在一个方面，所述第一浆料可以与所述功能溶剂组合并持续10秒至约10分钟，例如约15秒至约8分钟，和作为进一步示例，约20秒至约6分钟。
25.以上公开的方法制备颜料，该颜料具有由聚合物(第一涂层)包封的基材和任选的着色剂。设想可以重复工艺步骤以通过聚合物提供多重包封以形成附加涂层(第二涂层、第三涂层、第四涂层等)。每个附加涂层可以由用于形成所述第一涂层的相同或不同材料形成。在一个方面，所述方法还可以进一步包括形成第二浆料，该第二浆料具有至少一种与所述第一浆料不同的组分。例如，所述至少一种不同的组分可以是不同的第一溶剂、不同的聚合物和任选的不同的着色剂。所述第二浆料中的基材是形成的颜料(基材由聚合物包封以形成第一涂层)。
26.所述方法可以进一步包括形成与用于形成所述颜料的功能溶剂相同或不同的第二功能溶剂。所述第二功能溶剂可以在形成所述第二浆料之前、期间或之后形成。此外，所述第二功能溶剂可以在其与所述第二浆料组合之前搅拌。所述第二浆料可以与所述第二功能溶剂组合以使得包封所述第一涂层以形成所述聚合物的第二涂层，该聚合物来自所述第二浆料。
27.可以形成具有基材(例如反射剂层)，和聚合物的第一涂层，以及任选的着色剂的特殊效果颜料。可以施加多个涂层，以使得每个附加涂层(第二涂层、第三涂层等)可以包含不同的聚合物和/或不同的着色剂，以为所述特殊效果颜料提供不同的物理和光学特性。
28.根据前述描述，本领域技术人员可以理解，本发明可以以多种形式实施。因此，尽管已经结合特定实施方案及其示例描述了这些教导，但是本教导的真实范围不应当如此限
制。在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变和修改。
29.本公开范围应作广义解释。本公开旨在公开实现本公开的装置、活动和机械作用的等同物、方式、系统和方法。对于所公开的每个装置、制品、方法、方式、机械元件或机理，本公开旨在在其公开内容中也包含并教导用于实践本文公开的许多方面、机理和装置的等同物、装置、系统和方法。此外，本公开涉及涂层及其许多方面、特征和要素。这种装置在其使用和操作中可以是动态的，本公开旨在包含使用所述装置和/或制备的光学装置的等同物、装置、系统和方法，以及其与本公开的操作和功能的描述和精神一致的许多方面。本技术的权利要求同样应作广义解释。本发明在其许多实施方案中的描述本质上仅是示例性的，因此，不偏离本发明要点的变化旨在属于本发明的范围。这类变化不应被视为偏离本发明的精神和范围。