ПЛЕНКА ЛАТЕКСНОЙ КРАСКИ, УСТОЙЧИВАЯ К НЕБЛАГОПРИЯТНОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ ВОДЫ, КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК C08K5/06 C09D5/02 C09D7/00 C09D109/08 

Настоящая заявка является частичным продолжением заявки US 10/728599, поданной 4 декабря 2003, и основной US 560/496366, поданной 18 августа 2003, раскрытие каждой из указанных заявок включено в описание ссылкой во всей их полноте.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технологии красителя на водной основе, включая без ограничения латексные краски, пленки, полученные из таких красок, предшествующие композиции (включая композиции красителя) для таких красок и способы их получения.

Уровень техники

Латексные краски заняли долю рынка, особенно (хотя не только) в архитектурных покрытиях, помимо всего прочего, из-за экологических проблем, возникающих в случае использования красок на основе растворителей. Это является последствием того факта, что латексные краски демонстрируют желательные характеристики, которые являются экологически приемлемыми по сравнению с характеристиками красок на основе растворителей. Однако имеются некоторые свойства обычной латексной краски и пленок, полученных из них, которые являются проблематичными. Например, для достижения дисперсии пигмента подходящего цвета в латексной краске и предшествующих композициях красителя обычно включают существенное количество одного или более поверхностно-активных веществ и/или одной или более диспергирующих добавок. Эти поверхностно-активные вещества и диспергирующие добавки содержат гидрофильные, а также гидрофобные сегменты или части для смачивания материала пигмента (если присутствует) и его диспергирования в водной фазе латексной краски. Собственно говоря, количество поверхностно-активных веществ и/или диспергирующих добавок в красках глубокого цвета и на светлой основе еще больше из-за необходимости придания цвета краске большим количеством красителя(ей). Пленка краски, полученная из латексной краски с существенным количеством поверхностно-активных веществ и/или диспергирующих добавок, имеет склонность к чрезмерному поглощению воды, которая ведет к набуханию и размягчению пленки краски и повреждению пленки, когда вода с ее поверхности удаляется вытиранием или подобным образом; что вызвано тем, что недостаточно гидрофобных частей поверхностно-активных веществ и диспергирующих добавок для преодоления сродства к воде гидрофильных частей. Дополнительно, обычная пленка латексной краски может также могут иметь недостаток как последствие сродства к воде поверхностно-активных веществ и диспергирующих добавок, содержащихся в ней, потому что они могут вымываться к поверхности пленки краски, при контакте с водой - например, при очистке водой - появление видимых водных пятен на поверхности пленки краски.

Дальнейшей трудностью, с которой сталкиваются латексные краски и пленки, полученные из них, является ухудшение уровня блеска. Так как уровень блеска зависит от типа и количества применяемого пигмента, большие количества цветного пигмента или наполнителя в композициях красителя могут снижать уровень блеска пленки, полученной из латексной краски, окрашенной такой композицией красителя. Дополнительно, включение такого пигмента может снизить уровень блеска в различной степени в зависимости от цвета. Потеря однородности усиливает недостатки уровня блеска.

Кроме того, способность латексной краски демонстрировать хорошую текучесть и выравнивающие свойства для придания пленке краски зеркальной поверхности, которая свободна по существу от следов от щетки (что особенно желательно для красок для высокоглянцевых покрытий), может быть снижена из-за ограничений, привносимых различными типами загустителей, обычно применяемых в латексной краске для достижения желательной текучести и характеристик выравнивания, то есть благоприятной реологии. Более определенно, латексные краски, включающие контактные загустители, такие как гидрофобно-модифицированные этиленоксид уретановые модификаторы реологии ("HEURs"), демонстрируют хорошие характеристики текучести/выравнивания. Другие загустители, такие как эфиры целлюлозы, гидрофобно-модифицированные эфиры целлюлозы, растворимые в щелочи или набухаемые эмульсии, и гидрофобно- модифицированные растворимые в щелочи или набухаемые эмульсии, могут вызывать отклонение характеристик текучести/выравнивания краски от оптимального уровня.

Было бы очень полезно, если были бы доступны пленки латексной краски, так же как латексная краска (и предшественники композиции красителя для них), которая дает указанные пленки краски, не подверженные чувствительности к воде или образованию пятен, ухудшению блеска и изменению реологии, что может характеризовать обычные пленки латексной краски и краски, используемые для их получения, особенно для глубоких и светлых оттенков краски.

Цели изобретения

Цель изобретения состоит в создании композиции красителя, которая подходит для составления латексной краски на светлой основе, которая дает пленку светлой краски с хорошей устойчивостью к размягчению водой и образованию пятен, так же как создания указанных краски и пленки.

Другой целью изобретения является создание композиции красителя, которая подходит для составления латексной краски на светлой основе, которая дает пленку светлой краски с хорошими характеристиками блеска, так же как создание указанных краски и пленки.

Другой целью изобретения является создание композиции красителя, которая подходит для составления латексной краски на светлой основе, которая дает пленку светлой краски, относительно свободную от отметок от щетки, так же как создание такой краски, особенно краски с хорошими реологическими свойствами и также такой пленки.

Другой целью изобретения является создание композиции красителя, которая подходит для составления латексной краски на светлой основе, которая дает пленку светлой краски, стойкой к истиранию, так же как создание указанных краски и пленки.

Еще одной целью изобретения является создание способов для составления указанной композиции красителя, краски и пленки.

Краткое раскрытие изобретения

В целом, предшествующие и другие цели преимущественно достигаются в соответствии с изобретением следующим образом.

В одном предпочтительном аспекте изобретением является композиция красителя, подходящая для объединения с компонентом, включающим пленкообразующий связующий латекс для образования латексной краски, включающей поверхностно-активное вещество, диспергирующую добавку или поверхностно-активное вещество и диспергирующую добавку, по меньшей мере, одно указанное поверхностно-активное вещество или диспергирующая добавка имеют один или более гидрофильных сегментов и один или более гидрофобных сегментов, каковая композиция красителя включает воду, краситель и компонент, включающий количество, по меньшей мере, одного гидрофобного латексного полимера, который при агрегировании в указанной латексной краске с эффективным количеством указанного связующего латекса составил бы общую массу латекса большую, чем требуется для получения пленки латексной краски.

В другом предпочтительном аспекте изобретением является латексная краска, полученная из: компонента, включающего количество пленкообразующего связующего латекса, достаточного для получения пленки краски при высыхании; и композиции красителя, которая включает воду, по меньшей мере, один краситель, одно или более поверхностно-активное вещество, одну или более диспергирующих добавок или одно или более поверхностно-активное вещество и одну или более диспергирующих добавок, по меньшей мере, одно указанное поверхностно-активное вещество или диспергирующая добавка имеет один или более гидрофильных сегментов и один или более гидрофобных сегментов, и компонент, включающий количество, по меньшей мере, одного гидрофобного латексного полимера, который при агрегировании в указанной латексной краске с указанным количеством связующего латекса составляет общую массу латекса большую, чем требуется для получения пленки латексной краски.

Еще в одном предпочтительном аспекте изобретением является пленка краски, которая включает высушенный продукт латексной краски, полученной из: компонента, включающего количество пленкообразующего связующего латекса, достаточное для получения пленки краски при высыхании; и композиции красителя, которая включает воду, по меньшей мере, один краситель, одно или более поверхностно-активных веществ, одну или более диспергирующих добавок или одно или более поверхностно-активных веществ и одну или более диспергирующих добавок, по меньшей мере, одно указанное поверхностно-активное вещество или диспергирующая добавка имеет один или более гидрофильных сегментов и один или более гидрофобных сегментов, и компонент, включающий количество, по меньшей мере, одного гидрофобного латексного полимера, который при агрегировании в указанной латексной краске с указанным количеством связующего латекса составляет общую массу латекса большую, чем требуется для получения пленки латексной краски.

Кроме того, в еще более широком смысле, изобретение включает следующее:

Латексная краска, включающая: воду; компонент, включающий количество пленкообразующего связующего латекса, достаточное для получения пленки краски при высыхании; краситель; поверхностно-активное вещество, диспергирующую добавку или поверхностно-активное вещество и диспергирующую добавку, по меньшей мере, одно указанное поверхностно-активное вещество или диспергирующая добавка имеет один или более гидрофильных сегментов и один или более гидрофобных сегментов; и компонент, включающий количество гидрофобного латексного полимера, который при агрегировании в указанной латексной краске с указанным количеством связующего латекса составляет общую массу латекса большую, чем требуется для получения пленки латексной краски.

Пленка латексной краски, которая включает высушенный продукт латексной краски, указанная краска включает: воду; компонент, включающий количество пленкообразующего связующего латекса, достаточное для получения пленки краски; краситель; поверхностно-активное вещество, диспергирующую добавку или поверхностно-активное вещество и диспергирующую добавку, по меньшей мере, одно указанное поверхностно-активное вещество или диспергирующая добавка имеет один или более гидрофильных сегментов и один или более гидрофобных сегментов; и компонент, включающий количество гидрофобного латексного полимера, который при агрегировании в указанной латексной краске с указанным количеством связующего латекса составляет общую массу латекса большую, чем требуется для получения пленки латексной краски.

Вновь со ссылкой теперь на предпочтительное осуществление достижения целей изобретения:

В дальнейшем предпочтительном аспекте изобретение является способом получения композиции красителя, подходящей для объединения с компонентом, включающим пленкообразующий связующий латекс для образования латексной краски, включающей поверхностно-активное вещество, диспергирующую добавку или поверхностно-активное вещество и диспергирующую добавку, по меньшей мере, одно указанное поверхностно-активное вещество или диспергирующая добавка, присутсвующие в композиции, имеет один или более гидрофильных сегментов и один или более гидрофобных сегментов, каковой способ включает смешивание воды, по меньшей мере, одного красителя и компонента, включающего количество, по меньшей мере, одного гидрофобного латексного полимера, который при агрегировании в указанной латексной краске с эффективным количеством связующего латекса составляет общую массу латекса большую, чем требуется для получения пленки латексной краски.

Кроме того, в дальнейшем предпочтительном аспекте изобретением является способ изготовления латексной краски, который включает: смешивание основного компонента, содержащего количество пленкообразующего связующего латекса, достаточное для получения пленки краски после высушивания; и композиции красителя, включающей воду, по меньшей мере, один краситель, одно или более поверхностно-активное вещество, одну или более диспергирующих добавок или одно или более поверхностно-активное вещество и одну или более диспергирующих добавок, по меньшей мере, одно указанное поверхностно-активное вещество или диспергирующая добавка имеет один или более гидрофильных сегментов и один или более гидрофобных сегментов, и компонент, включающий количество, по меньшей мере, одного гидрофобного латексного полимера, который при агрегировании в указанной латексной краске с указанным количеством связующего латекса составляет общую массу латекса большую, чем требуется для формирования пленки латексной краски.

В еще более предпочтительном аспекте изобретением является способ изготовления пленки латексной краски, который включает нанесение на поверхность латексной краски, сформированной из: основного компонента, включающего количество пленкообразующего связующего латекса, подходящего для получения пленки краски; и композиции красителя, которая включает воду, по меньшей мере, один краситель, одно или более поверхностно-активное вещество, одну или более диспергирующих добавок или одно или более поверхностно-активное вещество и одну или более диспергирующих добавок, по меньшей мере, одно указанное поверхностно-активное вещество или диспергирующая добавка имеет один или более гидрофильных сегментов и один или более гидрофобных сегментов, и компонент, включающий количество, по меньшей мере, одного гидрофобного латексного полимера, который при агрегировании в указанной латексной краске с указанным количеством связующего латекса составляет общую массу латекса большую, чем требуется для формирования пленки латексной краски.

И, еще раз в более широком смысле, изобретение распространяется на следующее:

Способ изготовления латексной краски, которая включает объединение: основного компонента, содержащего количество пленкообразующего связующего латекса, достаточное для получения пленки краски; воды; красителя; поверхностно-активного вещества, диспергирующей добавки, или поверхностно-активного вещества и диспергирующей добавки, по меньшей мере, одно указанное поверхностно-активное вещество или диспергирующая добавка имеет один или более гидрофильных сегментов и один или более гидрофобных сегментов; и компонента, включающего количество гидрофобного латексного полимера, который при агрегировании в указанной латексной краске с указанным количеством связующего латекса составляет общую массу латекса большую, чем требуется формирования пленки латексной краски.

Способ изготовления пленки латексной краски, который включает нанесение на поверхность латексной краски, содержащей: воду; компонент, включающий количество пленкообразующего связующего латекса, достаточное для получения пленки краски после высушивания; краситель; поверхностно-активное вещество, диспергирующую добавку или поверхностно-активное вещество и диспергирующую добавку, по меньшей мере, одно указанное поверхностно-активное вещество или диспергирующая добавка имеет один или более гидрофильных сегментов и один или более гидрофобных сегментов; и компонент, включающий количество гидрофобного латексного полимера, который при агрегировании в указанной латексной краске с указанным количеством связующего латекса составляет общую массу латекса большую, чем требуется для формирования пленки латексной краски.

Осуществление изобретения дает некоторые существенные преимущества. Благодаря включению гидрофобного латексного полимера свыше количества материала, требуемого для формирования пленки латексной краски, присутствует гидрофобный компонент, который препятствует абсорбции воды. Таким образом, вода не проникает в пленку латексной краски изобретения, даже когда эту пленку подвергают водной очистке или другому существенному контакту с водой, что произошло бы в ином случае. Это ослабляет размягчение водой и эффекты образования пятен, которые являются крайне нежелательными. (Для целей настоящего раскрытия термин "уменьшать" и его любые производные или вариации будет означать снижение резкости, неблагоприятного воздействия, жесткости или иного вредного действия.) Дополнительно в соответствии с изобретением снижение уровня блеска, которое может произойти в пленках обычных латексных красок, уменьшается из-за включения компонента гидрофобного латексного полимера в соответствии с изобретением (это применимо и к уменьшению в целом, и изменению уровня уменьшения от одного цвета к другому) в результате снижения содержания пигмента или наполнителя. Кроме того, вязкость гидрофобных латексных полимеров очень низка даже при содержании твердого вещества более 50%, при этом гидрофобный латексный полимерный компонент может быть добавлен с относительной безвредностью в большом количестве, которое является разумно необходимым. Также гидрофобные латексные полимеры связываются с загустителями, которые могут изменять текучесть/выравнивающие характеристики светлых латексных красок и их предшествующих композиций красителя, с тем результатом, что изменяющие реологию эффекты этих загустителей сглаживаются. Эти и другие преимущества осуществления изобретения будут рассмотрены далее в детальном обсуждении.

Детальное описание некоторых предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Настоящее изобретение направлено inter alia на предложение композиции красителя, подходящей для составления на основе светлых латексных красок, которые дают превосходные высушенные покрытия светлой латексной краски (то есть пленки), так же как такие латексные краски и покрытия.

Покрытия или пленки в соответствии с изобретением получают нанесением латексной краски на поверхность или подложку; краска может быть затем отверждена для образования такого покрытия или пленки обычно путем высушивания, предпочтительно высушиванием воздухом (как применяется в описании термин "сушить" и его любая вариация или производная относится к уменьшению общего содержания воды и/или действию с подобным эффектом, но не требующее полного удаления воды).

Как будет обсуждено более полно далее, в дополнение к критическому содержанию гидрофобного латексного полимера (который может присутствовать в качестве дисперсии полимера), осуществления изобретения обычно включают (по мере необходимости или преимущественно) ряд других компонентов. Таким образом, композиции красителя изобретения содержат не только гидрофобный латексный полимер (который может присутствовать в виде дисперсии полимера), но также могут содержать один или более красителей (например, один или более красящих пигментов или наполнителей), одно или более поверхностно-активных веществ и/или диспергирующих добавок и даже, в некоторых случаях, компонент пленкообразующего связующего латекса, хотя в большинстве случаев композиции красителя не содержат количества пленкообразующего связующего латекса, достаточные для формирования подходящей пленки краски. Далее дополнительные компоненты также могут быть включены, такие как один или более диспергируемых в воде полимеров, один или более полимеров с низким средним молекулярным весом (такие как полиэтиленгликоль или полипропиленгликоль), каждый со среднечисленной молекулярной массой ниже чем около 1000 Дальтонов, и один или более реологических модификаторов, например загустителей, в частности, ассоциированные загустители, и в латексной краске, по меньшей мере, один кислородсодержащий растворитель. Подобно композициям красителя по изобретению латексная краска и пленка краски содержат не только гидрофобный латексный полимер, но также содержат один или более красителей, поверхностно-активных веществ и/или диспергирующих добавок, и один или более дополнительных компонентов, как указано выше, следует понимать, что латексная краска также может содержать компонент водного растворителя и, по меньшей мере, один кислородсодержащий растворитель (так же как, по меньшей мере, один коалесцентный растворитель). И, конечно, латексная краска и пленка краски содержат пленкообразующий компонент связующего латекса в количестве, достаточном для формирования подходящей пленки краски (самоочевидно, пленкообразующий связующий латекс в осуществлении пленки краски может находиться в отвержденном состоянии "пленки").

Как будет аналогично объяснено более подробно далее, настоящее изобретение также позволяет включение сополимерного поверхностно-активного вещества, как раскрыто в US 10/728599, от 4 декабря 2003. Включение такого сополимерного поверхностно-активного вещества (обычно первоначально в композиции красителя) придает стабильность вязкости - то есть уменьшает любые изменения в вязкости по сравнению с вязкостью начальной композиции (например, основной композиции) и композиции, полученной комбинацией начальной композиции с еще одной композицией (например, композицией красителя).

Таким образом, центральной особенностью настоящего изобретения является включение в композицию красителя, в латексную краску и в пленку, полученную из латексной краски, компонента гидрофобного латексного полимера в количестве, эффективном для уменьшения абсорбции такой пленкой краски воды, которая в ином случае привела бы к размягчению и/или появлению пятен на пленке, как указано в предыдущем обсуждении. Конечно, применение такого количества гидрофобного латексного полимера является также существенной особенностью осуществлений способа изобретения. В изобретении не просто присутствует или применяется некоторый латексный полимер в вышеуказанных осуществлениях, но скорее достаточное количество гидрофобного латексного полимера, выше содержания латексного полимера, обязательно включенного для получения самой возможной пленки. Специалисты в данной области техники при ознакомлении с описанием признают, что материалы связующего латекса обычно выбирают по пленкообразующей способности, тогда как гидрофобный латексный полимер настоящего изобретения выбирают по отсутствию у него сродства к воде; соответственно во многих случаях составы таких латексных компонентов будут различны для максимизирования каждой отдельной функции, но это бывает не всегда, в некоторых случаях в определенных осуществлениях составы перекрываются или по существу те же самые.

Другой важной особенностью некоторых осуществлений изобретения является лучший контроль вязкости композиции красителя. Более определенно, обычные композиции красителя для применения светлых красок содержат неорганические наполнители, такие как силикаты, для контроля вязкости. Но наполнители в композициях красителя уменьшают блеск пленки латексной краски. Теоретически могут быть использованы загустители для контроля вязкости композиций красителя. Однако используемые типы загустителей для композиций красителя, в конечном счете, негативно повлияют на оптимальную реологию латексных красок. Например, загустители на основе целлюлозы и набухаемой в щелочи эмульсии отрицательно повлияют на текучесть/выравнивающие свойства латексных красок. Ассоциированные загустители, такие как HUERs, неэффективны для связывания с цветными пигментами, особенно с неорганическими пигментами, и поэтому неэффективны в придании вязкости композиции красителя. С другой стороны, гидрофобный латексный полимер, включенный в композицию красителя, будет демонстрировать более эффективное сродство с ассоциированными загустителями и таким образом будет обеспечивать лучший контроль вязкости композиций красителя и улучшение текучести/выравнивающих характеристик латексных красок.

Содержание вышеуказанного гидрофобного латексного полимера создает положительный эффект и преимущества изобретения. Более определенно, именно это дополнительное количество латексного полимера противостоит общему показателю гидрофильности всех других компонентов в конечной пленке краски (сухой) и соответственно снижает абсорбцию воды и/или миграцию поверхностно-активных веществ/диспергирующих добавок, что снижает размягчение водой и образование пятен. Кроме этого, введение компонента гидрофобного латексного полимера в таком количестве может уменьшить потерю уровня блеска и изменения уровня блеска от одного цвета к другому цвету. Однако в то же время компонент гидрофобного латексного полимера может быть включен в любом необходимом или желательном количестве, потому что у него очень низкая вязкость, и таким образом его эффект повышения вязкости обычно незначителен или, по меньшей мере, приемлем. Также, когда присутствуют один или более загустителей, что является обычным, количество компонента гидрофобного латексного полимера, эффективного для уменьшения размягчения водой и образования пятен, соответственно достаточно для связывания с этими загустителями, так что их влияние на изменение реологии уменьшено.

Как применено в описании, выражение "гидрофобный латексный полимер" будет означать вещества, включающие один или более повторяющихся мономерных фрагментов, каковые вещества в целом не сорбируют (например, абсобируют или адсорбируют) воду, а скорее отталкивают или иначе проявляют отсутствие сродства к воде, и которые представляют собой дисперсию в водной среде.

Термин "гидрофобный латексный полимер" будет далее означать в целях настоящего применения включение компонента гидрофобного латексного полимера в любой форме, совместимой с осуществлением изобретения, включая без ограничения дисперсию такого полимера, например, водную дисперсию (следует понимать, что количество компонента полимера, используемого для вычисления весовых процентов, соотношений и т.д., должно быть содержанием твердого гидрофобного латексного полимера самого по себе, независимо от формы, в которой он находится, и/или других веществ, таких как растворители или диспергирующие добавки, которые могут сопровождать твердый полимер). Как применено в описании, термин "полимер" включает как гомополимер, так и сополимер.

Конечно, существенным фактором относительно количества компонента гидрофобного латексного полимера, включенного в соответствии с изобретением, является то, сколько этого материала должно присутствовать в пленке краски, полученной из латексной краски изобретения, чтобы быть эффективным в достижении желательного уменьшения размягчения под действием воды и образования пятен. Оптимально уровень уменьшения составляет по существу устранение нежелательных характеристик, но в некоторых осуществлениях указанные характеристики снижаются, по меньшей мере, на 25%, предпочтительно на 50%, особенно на 80%, по сравнению с результатами, когда отсутствует гидрофобный латексный полимер изобретения. Будучи ознакомленным с содержанием настоящего изобретения, специалист в данной области техники будет способен определить эмпирическими средствами и без чрезмерного экспериментирования количество компонента гидрофобного латексного полимера в пленке краски настоящего изобретения, достаточное для получения желательного эффекта, и следовательно, соответственно в композиции красителя, латексной краске и способах настоящего изобретения. Обычно до высыхания гидрофобный латексный полимер составляет 0,025-15 мас.%, предпочтительно 0,05-10 мас.% и особенно 0,075-7,5 мас.% краски. После высыхания количество гидрофобного латексного полимера в пленке краски составляет обычно 0,05-30 мас.%, предпочтительно 0,1-20 мас.% совокупных составляющих пленки краски. Пока сама латексная краска еще не высохла до пленки краски и включает компонент растворителя, который отсутствует (из-за испарения) в пленке краски, весовой процент гидрофобного латексного полимера в самой латексной краске обычно меньше, чем весовой процент этого компонента в пленке краски. Другими словами, весовой процент гидрофобного латексного полимера в латексной краске на основе воды поэтому меньше, чем в сухой пленке краски на предсказуемое количество, то есть на фактор, который является функцией количества ожидаемого испарения растворителя из самой краски для получения пленки краски.

С другой стороны, поскольку предшествующая композиция красителя в соответствии с изобретением обычно добавляется к основной композиции с целью создания латексной краски, композиция красителя разбавляется на этой операции. В зависимости от ожидаемой степени разбавления и - если композиция красителя представлена в форме концентрата - соответственно концентрации композиция красителя часто содержит более высокий весовой процент компонента гидрофобного латексного полимера, чем сама влажная краска, так что краска, объединенная с композицией красителя, будет иметь желательное количество компонента гидрофобного латексного полимера. Количество компонента гидрофобного латексного полимера, обычно включенного в композиции красителя изобретения, составляет 0,25-25 мас.%, предпочтительно 0,5-20 мас.%, особенно 0,75-15 мас.% совокупности компонентов композиции красителя.

Количество гидрофобного латексного полимера, используемого в изобретении, может быть легко связано с количеством красителя, и в случаях, где применяется наполнитель, с количеством красителя, включая наполнитель в совокупности. Весовое отношение гидрофобного латексного полимера (рассчитанное на основе количества твердого полимера независимо от его физической формы или среды, такой как присутствие в форме дисперсии) к красителю находится предпочтительно в диапазоне 0,075:1-7,5:1. Отношение гидрофобного латексного полимера (рассчитанное как указано выше) к общему количеству красителя, включая наполнитель (если присутствует), находится предпочтительно в диапазоне 0,01-0,075.

Кроме того, количество гидрофобного латексного полимера, используемого в изобретении, может быть легко связано с количеством полимерного поверхностно-активного вещества (если используется такой компонент), как раскрыто в описании и в US 10/728599, как указано выше. Отношение гидрофобного латексного полимера (рассчитанное как указано выше) к полимерному поверхностно-активному веществу находится предпочтительно в диапазоне 0,5-1,0.

Будучи ознакомленным с содержанием настоящего изобретения, специалист в данной области техники будет способен определить подходящие вещества для использования в качестве компонента гидрофобного латексного полимера без чрезмерного экспериментирования. Обычно этот компонент должен быть не более чем одним полимером, который может быть составлен из одного, двух, трех или более мономеров. Однако применение многих гидрофобных латексных полимеров в качестве таких компонентов входит в объем притязаний изобретения. Гидрофобные латексные полимеры, включенные в соответствии с изобретением, могут, например, быть сформированы из виниловых эфиров карбоновых кислот, соединений виниларила и винилгидроксиарила, галидов винила, стирола и производных стирола, соединений аллила, других полимеризуемых ненасыщенных мономеров кислот, таких как алкилены, нитрилы ненасыщенных кислот, диалкиловые эфиры малеиновой кислоты, изопропенильные эфиры карбоновых кислот, амиды ненасыщенных кислот, и диены, и один или более мономеров ненасыщенных кислот, таких как акриловая, метакриловая, кротоновая, тиглиновая или другая ненасыщенная кислота или ее производная (включая без ограничения алкиловые и гидроксиалкиловые эфиры указанных кислот).

Примерами являются винильные соединения, обычно включающие α, β-ненасыщенные по типу этилена виниловые мономеры, которые содержат 2-12 атомов углерода. Они включают эфиры акриловой и метакриловой кислот, такие как метилметакрилат, этилакрилат, этилметакрилат, 2-этилгексилакрилат, бутилакрилат, бутилметакрилат, 2-гидроксиэтилакрилат, 2-гидроксибутилметакрилат и т.п.; стирольные мономеры, такие как стирол, винилтолуол, t-бутилстирол, изопропилстирол, р-хлорстирол и т.п.; винильные эфиры, такие как винилацетат, винилбутират, винилкапролат и т.п.; мономеры нитрилов, такие как акрилонитрил, метакрилонитрил и т.п.; винилхлорид; винилиденхлорид; и т.п. В другом осуществлении C₂-C₁₂ α, β-ненасыщенные по типу этилена виниловые мономеры являются бутилакрилатом, этилакрилатом, этилметакрилатом, метилметакрилатом, винилацетатом, акрилонитрилом или их смесью. В другом осуществлении С₂-С₁₂ α, β-ненасыщенные по типу этилена виниловые мономеры являются бутилакрилатом, этилметакрилатом, метилметакрилатом, винилацетатом или их смесью. В другом осуществлении С₂-С₁₂ α, β-ненасыщенные по типу этилена виниловые мономеры являются бутилакрилатом, этилметакрилатом, винилацетатом или их смесью.

Примеры компонентов кислот: α, β-ненасыщенные по типу этилена мономеры карбоновых кислот, содержащие 3-12 атомов углерода, такие как акриловая кислота, метакриловая кислота, кротоновая кислота, итаконовая кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота, ангеликовая кислота, глутаконовая кислота, коричная кислота, карбоксил коричная кислота, стиролдикарбоновая кислота и т.п. В одном осуществлении С₃-С₁₂ α, β-ненасыщенными по типу этилена мономерами карбоновых кислот являются акриловая кислота, метакриловая кислота, кротоновая кислота, итаконовая кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота, ангеликовая кислота, глутаконовая кислота или их смесь. В другом осуществлении С₃-С₁₂ α, β-ненасыщенными по типу этилена мономерами карбоновых кислот являются метакриловая кислота, акриловая кислота, итаконовая кислота или их смесь. В другом осуществлении С₃-С₁₂ α, β-ненасыщенными по типу этилена мономерами карбоновых кислот являются метакриловая кислота, акриловая кислота или их смесь. Малеиновый ангидрид, 4-винил-изобензофуран-1,3-дион и 5-винил-изобензофуран-1,3-дион являются типичными С₃-С₁₂ α, β-ненасыщенными по типу этилена карбоксильными ангидридами. В другом осуществлении С₃-С₁₂ α, β-ненасыщенным по типу этилена мономером карбоксильного ангидрида является малеиновый ангидрид. В другом осуществлении С₃-С₁₂ α, β-ненасыщенными по типу этилена мономерами карбоновой кислоты или карбоксильного ангидрида являются малеиновый ангидрид, метакриловая кислота, акриловая кислота или их смесь.

В соответствии с применением в описании "алкил" означает насыщенный с прямой цепью или разветвленный нециклический углеводород с 1-30 атомами углерода. Характерные насыщенные алкилы с прямой цепью включают -метил, -этил, -n-пропил, -бутил, -n-пентил, -n-гексил, -n-гептил, -n-октил, -n-нонил, -n-децил и т.п. Характерные насыщенные алкилы с разветвленной цепью включают изопропил, -втор-бутил, -изобутил, -трет-бутил, -изопентил, -2-метилбутил, -3-метилбутил, -2,2-диметилбутил, -2,3-диметилбутил, -2-метилпентил, -3-метилпентил, -4-метилпентил, -2-метилгексил, -3-метилгексил, -4-метилгексил, -5-метилгексил, -2,3-диметилбутил,-2,-3-диметилпентил, -2,4-диметилпентил, -2,3-диметилгексил, -2,4-диметилгексил, -2,5-диметилгексил, -2,2-диметилпентил, -2,2-диметилгексил, -3,3-диметилпентил, -3,3-диметилгексил, -4,4-диметилгексил, -2-этилпентил, -3-этилпентил, -2-этилгексил, -3-этилгексил, -4-этилгексил, -2-метил-2-этилпентил, -2-метил-3-этилпентил, -2-метил-4-этилпентил, -2-метил-2-этилгексил, -2-метил-3-этилгексил, -2-метил-4-этилгексил, -2,2-диэтилпентил, -3,3-диэтилгексил, -2,2-диэтилгексил, -3,3-диэтилгексил и т.п.

В соответствии с применением в описании "арил" означает ароматический углеводород с одним или более колец (конденсированных или нет), в котором, по меньшей мере, одно из колец имеет шесть или более атомов углеродов; термин арил также включает замещенные фрагменты колец, например, алкилзамещенные. Характерные арильные фрагменты включают фенил, толил, ксилил и нафтил.

Более определенными примерами подходящих мономеров являются: -винилацетат, винилпропионат, винилбутират, винилизобутират, винилбензоат, винил-т-хлорбензоат, винил-р-метоксибензоат, винил-альфа-хлорацетат, винилтолуол, винилхлорид, пара-винилбензиловый спирт и т.д.

- стирол, альфа-метилстирол, альфа-этилстирол, альфа-бромстирол, 2,6-дихлорстирол и т.д.;

- аллилхлорид, аллилацетат, аллилбензоат, аллилметакрилат и т.д.;

- этилен, акрилонитрил, метакрилонитрил, диметилмалеат, изопропенилацетат, изопропенилизобутират, акриламид, метакриламид, 1,3-бутадиен и т.д.;

- акриловая кислота, метакриловая кислота, метилакрилат, этилакрилат, пропилакрилат, изопропилакрилат, бутилакрилат, изобутилакрилат, эитилгексилакрилат, амилакрилат, 3,5,5 -триметилгексил акрилат, метилметакрилат, этилметакрилат, пропилметакрилат, диметиламиноэтилметакрилат, изоборнилметакрилат, t-бутилметакрилат, этилтиглат, метилкротонат, этилкротонат, 2-гидроксиэтилакрилат, 2-гидроксиэтилметакрилат, 2-гидроксипропилакрилат, 4-гидроксибутилметакрилат, 2-гидроксипропилметакрилат, 3-гидроксибутилакрилат, 4-гидроксибутилакрилат, 4-гидроксипентилакрилат, 2-гидроксиэтилэтакрилат, 3-гидроксибутилметакрилат, 2-гидроксиэтилхлоракрилат, дихэтиленгликоль метакрилат, тетраэтиленгликоль акрилат и т.д.

Предпочтительные гидрофобные латексные полимерные вещества выбраны из группы, состоящей из акриловых полимеров, винилакриловых полимеров, стиролакриловых полимеров, полиолефинов, дисперсий полиуретана, дисперсий уретан-акриловых полимеров, полиуретана, модифицированного силиконом и дисперсий сополимера акрил-уретана, и способные к диспергированию в воде алкиды.

Дисперсии гидрофобного латексного полимера, указанные выше, также могут включать способный к диспергированию в воде компонент полимера. Этот последний компонент включает один или более способных к диспергированию в воде полимеров и может включать водные дисперсии полимера уретана, дисперсии поли(акрил-уретана), дисперсии полиуретана, модифицированного силиконом, дисперсии поли(уретан-акрила), модифицированного силиконом, способный к диспергированию в воде алкид, модифицированный маслом способный к диспергированию в воде алкид и дисперсии акрилового полимера, модифицированного алкидом.

Пигменты, полезные в осуществлении настоящего изобретения, составляют целый ряд цветных пигментов и наполнителей обычным образом или иным путем подходящих для изготовления латексной краски и пленок или покрытий, полученных из них. Таким образом, краситель, применяемый в настоящем изобретении, может быть цветным пигментом, который является или органическим пигментом, или неорганическим пигментом; такие пигменты являются пигментами известного уровня техники. Органические пигменты включают фталоцианин синий, фталоцианин зеленый, моноарилид желтый, диарилид желтый, бензимидазолон желтый, гетероциклический желтый, DAN оранжевый, хинакридон фуксин, хинакридон фиолетовый, органические красные, включая металлизированные азо красные и неметаллизированные азо красные и т.п. Характерные азо красные включают литолы, литол рубин, толуидин красный, нафтол красный и хинакридон красный. Металлизированные азо красные являются солями, содержащими катионы металлов, такие как соли бария или кальция азо красных, например, кальций литол рубин и барий литол красный. Неметаллизированные азо красные по существу свободны от катионов металлов. Неорганические пигменты включают белый диоксид титана, газовую сажу, ламповую сажу, черный оксид железа, желтый оксид железа, коричневый оксид железа, красный оксид железа и т.п.

Аналогично обычные поверхностно-активные вещества, диспергирующие добавки и растворимые в воде полимеры могут быть использованы в пленках краски, латексных красках, композициях красителя и способах настоящего изобретения. Эти обычные поверхностно-активные вещества и диспергирующие добавки являются известными анионными, катионными, неионогенными и амфотерными поверхностно-активными веществами и/или диспергирующими добавками (включая их смеси). Более определенно, обычные анионные, катионные и неионогенные поверхностно-активные вещества и диспергирующие добавки обычно имеют одну "гидрофобную голову" и один "гидрофильный хвост".

Различные растворимые в воде полимеры, которые могут быть использованы, включают, но не ограничены таковыми, поликарбоновые кислоты, сополимеры, включающие мономеры, содержащие карбоновую кислоту, растворимые в щелочи эмульсии полимеров, производные целлюлозы, соли полиакриловых кислот, соли сополимеров, включающих мономеры, содержащие акриловую кислоту, поливинилпирролидон, и сополимеры, содержащие мономер винилпирролидона. В другом осуществлении растворимым в воде полимером является соль полиакриловой кислоты, соль сополимера, включающего мономер акриловой кислоты или их смеси.

Также один или более обычных загустителей могут быть использованы в различных осуществлениях изобретения. Существуют несколько типов загустителей, также известных как реологические модификаторы или реологические добавки, для покрытий, таких как латексные краски. Одним типом являются неассоциированные загустители, полученные из водорастворимых полимеров с высоким молекулярным весом. Неассоциированные загустители взаимодействуют с водной фазой латексных красок. Характерные неассоциированные загустители включают производные целлюлозы, такие как раскрытые в US 3769247. Другим типом являются загустители, известные как ассоциированные загустители, такие как HEUR (или гидрофобно-модифицированный этиленоксид уретанреологический модификатор). Известно, что гидрофобные сегменты ассоциированного загустителя связываются с гидрофобными группами полимерного латекса, пигментов и других компонентов латексных красок. Таким образом, они формируют физически сшитую, с обратимым напряжением сдвига, трехмерную сеть.

Дополнительный тип загустителей включает особенности двух типов, описанных выше, взаимодействием с водной фазой, в то же время гидрофобным взаимодействием с гидрофобными компонентами латексных красок. Этот тип загустителей обычно содержит гидрофильные полимерные цепи, которые сильно взаимодействуют с водой. К этим полимерным цепям присоединены мономеры, содержащие гидрофобные группы, которые могут связываться с гидрофобными компонентами краски. Примерами подобного типа являются гидрофобно- модифицированные эмульсии, набухаемые/растворимые в щелочи ("HASE"), каждая эмульсия, содержащая гидрофобно-модифицированный сополимер, набухаемый/растворимый в щелочи ("HASC"), и гидрофобно- модифицированные целлюлозные загустители. Среднечисленная молекулярная масса этих загустителей с двойным действием часто ниже, чем среднечисленная молекулярная масса неассоциированных загустителей, но выше, чем среднечисленная молекулярная масса ассоциированных загустителей, таких как HEURs.

Предпочтительные загустители выбраны из группы, состоящей из целлюлозных полимеров, набухаемых или растворимых в щелочи полимеров, полиакриламида, неионогенных гидрофобно-модифицированных блок-сополимеров этиленоксид уретана, гидрофобно-модифицированные растворимые в щелочи полимеры, гидрофобно-модифицированные целлюлозные полимеры, гидрофобно-модифицированные полиакриламиды и их смеси.

Полимерное поверхностно-активное вещество вышеуказанного US 10/728599, которое также может быть включено в некоторые подходящие осуществления изобретения, включает, по меньшей мере, один мономер поверхностно-активного вещества и множество гидрофильных мономеров таких, что это придает стабильность вязкости, как указано выше, и также часто другие полезные свойства, например, улучшенную дисперсию пигмента. Эти полимерные поверхностно-активные вещества обычно получают из следующих мономеров:

(а)около 10-80 мас.%, по меньшей мере, одной С₃-С₁₂ α, β-ненасыщенной по типу этилена карбоновой кислоты или ангидрида;

(b)около 10-80 мас.%, по меньшей мере, одного С₂-С₁₂ α, β-ненасыщенного по типу этилена винильного мономера;

(c) около 0,01-20 мас.%, мономера поверхностно-активного вещества или комбинации мономеров поверхностно-активного вещества; и

(d) необязательно около 5 мас.% ненасыщенного по типу этилена сшивающего мономера.

Полимерное поверхностно-активное вещество может быть получено сополимеризацией в растворе или сополимеризацией в эмульсии. Средой для полимеризации этих мономеров может быть вода или кислородсодержащий растворитель, то есть органическая молекула, содержащая, по меньшей мере, один кислородный атом, такая как гликоль. Если среда включает воду, один или более обычных анионных, катионных, неионогенных или амфотерных поверхностно-активных веществ или их смесь могут быть использованы для облегчения полимеризации при эмульсионной полимеризации.

Например, сополимеры поверхностно-активных веществ могут быть получены полимеризацией в растворе мономеров посредством свободнорадикальной полимеризации, полимеризацией со стабильными свободными радикалами (например, с применением известного соединения TEMPO), анионной или катионной полимеризацией в растворителе, таком как кислородсодержащий растворитель, или в смеси растворителей. Гликоли являются примерами подходящих кислородсодержащих растворителей. Примеры пригодных гликолей включают этиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль или другие полиэтиленгликоли относительно низкой среднечисленной молекулярной массы, например, ниже величины около 1000 Дальтонов. Целлозольвы и производные целлозольва, такие как целлозольв ацетат, также могут быть использованы в качестве кислородсодержащего растворителя.

Альтернативно полимерные поверхностно-активные вещества могут быть получены эмульсионной полимеризацией мономеров в непрерывной водной фазе эмульсии с использованием эмульгатора. Это может быть выполнено обычной эмульсионной полимеризацией при рН ниже около 5,0 с использованием одного или более обычных инициаторов, генерирующих свободные радикалы, таких как персульфат аммония, персульфат натрия, персульфат калия, гидропероксид кумена, гидропероксид трет-бутила, пероксид бензоила, пероксид ацетила, пероксид лауроила, надуксусная кислота, надбензойная кислота и/или 2,2'-азобисизобутиронитрил. Количество инициатора может быть около 0,05-3,5 мас.% по отношению к общему весу всех присутствующих мономеров, в относительно инертной атмосфере, такой как азот или аргон, при температуре около 60°С-90°С (конечно, специалист в данной области техники понимает, что могут быть применены более высокие или более низкие температуры в зависимости от типа присутствующего инициатора(ов)). Полимеризация может быть выполнена партиями или постадийно, или с непрерывным добавлением мономеров обычным образом. Мономеры поверхностно-активного вещества могут подаваться одновременно с другими мономерами или подаваться после того, как часть других мономеров прореагировала.

По меньшей мере, один анионный, катионный, неионогенный или амфотерный эмульгатор может быть использован в эмульсионной сополимеризации, которой получают полимерное поверхностно-активное вещество. Когда присутствует более одного эмульгатора, любой дополнительный эмульгатор иногда называют соэмульгатором. Широкое разнообразие эмульгаторов, как известно, является доступным, например, многие перечислены в McCutcheo's Emulsifiers & Detergents, North American Ed., Manufacturing Confectioner Pub. Co., Glen Rock, NJ, 1988, pp.1-217. Эмульгаторы могут быть неионогенными, с отрицательным зарядом, с положительным зарядом, или и с отрицательным и с положительным зарядами, например, амфотерный эмульгатор, где каждый заряд связан с подходящим противоионом; многочисленные примеры каждого имеются в известном уровне техники. См. Lynn, Jr. et al, "Surfactants" in Kirk Ot hmer Encyc. Of Chem. Technol, 4th Ed., John Wiley & Sons, New York, 1997, Vol.23, pp.483-541.

Полезным классом неионогенных эмульгаторов являются алкилфенолэтоксилаты, например нонилфенолэтоксилат и т.п. Полезные анионные эмульгаторы включают, но не ограничены таковыми, алкиларилсульфонаты щелочных металлов, алкилсульфаты щелочных металлов, алкильные эфиры сульфонатов, например, додецилбензолсульфонат натрия, ди-втор-бутилнафталинсульфонат натрия, лаурилсульфат натрия, додецилдифениловый эфир дисульфоната динатрия, n-октадецилсульфосукцинамат динатрия, диоктилсульфосукцинат натрия и т.п. Примеры катионных эмульгаторов включают, но не ограничены таковыми, амины, например, алифатические моно-, ди-, полиамины, полученные из жирных и смоляных кислот; и соли четвертичного аммония, например, соли диалкилдиметил и алкилтриметил аммония, хлориды алкилбензилдиметил аммония, и галиды алкилпиридиния. Примеры амфотерных эмульгаторов включают, но не ограничены таковыми, производные имидазолина, такие как лауроамфодиацетат динатрия, кокоамфодиацетат динатрия, кокоамфоацетат натрия, кокоамфопропионат натрия, лауроамфоацетат натрия, кокоамфодипропионат динатрия, кокоамфодипропионовая кислота, каприлоамфокарбоксилат натрия, кокоамфогидроксипропилсульфонат натрия, каприлоамфогидроксипропилсульфонат натрия, и т.п.; алкилбетаины, такие как лаурамидопропил бетаины, кокодиметил бетаин, олеамидопропил бетаин и т.п.; султейны, такие как алкиловый эфир гидроксипропил султейн, кокоамидопропилгидроксил султейн и т.п.; дигидроксиэтил глицинаты, такие как дигидроксиэтилталлат глицинат и т.п.; и аминопропионаты, такие как лауриминодипропионат натрия и т.п.

В одном осуществлении эмульгатор относится к неионогенному типу, анионному типу, катионному типу, амфотерному типу или их смеси. В другом осуществлении эмульгатор является эмульгатором неионогенного типа, анионного типа, амфотерного типа или их смесью. В другом осуществлении эмульгатор содержит сульфонат, сульфат, алкилфенолэтоксилат или их смесь. В другом осуществлении эмульгатором является додецилбензолсульфонат натрия, ди-втор-бутилнафталинсульфонат натрия, кокоамфогидроксипропилсульфонат натрия, каприлоамфогидроксипропилсульфонат натрия или их смесь. В другом осуществлении сульфатным эмульгатором является лаурилсульфат натрия. В другом осуществлении алкилфенолэтоксилатным эмульгатором является нонилфенолэтоксилат.

Когда сополимерное поверхностно-активное вещество получают эмульсионной полимеризацией, количество используемого эмульгатора обычно составляет около 0,2%-10 мас.% по отношению к общему весу эмульсии. В другом осуществлении, когда сополимерное поверхностно-активное вещество получают эмульсионной полимеризацией, количество используемого эмульгатора составляет около 0,5-10 мас.% по отношению к общему весу эмульсии. В другом осуществлении, когда сополимерное поверхностно-активное вещество получают эмульсионной полимеризацией, количество используемого эмульгатора составляет около 0,5-4 мас.% по отношению к общему весу эмульсии.

Предпочтительные сополимерные поверхностно-активные вещества получают из следующих мономеров. В этой связи применяют вышеуказанные определения терминов, и, кроме того, для целей настоящего раскрытия "алкилфенил" означает фенильную группу, замещенную, по меньшей мере, одной алкильной группой, где алкил определен выше. Дополнительно "стирилфенил" означает группу фенила, замещенную стирильной группой, то есть бензолвинильной группой, где незамещенный углеродный атом винила связан с фенильным кольцом. Таким образом, в самом строгом смысле, в моностирилфенильной группе одна бензолвинильная группа связана с фенилом; в дистирилфенильной группе две бензолвинильные группы связаны с фенилом; и в тристирилфенильной группе три бензолвинильные группы связаны с фенилом. Однако следует понимать, что как, например, коммерчески доступный тристирилфенилполи-(этиленокси)(мет)акрилат (то есть соединение, определяемое CAS Reg. Number 174200-85-2) может быть смесью моностирилфенилполи-(этиленокси)(мет)акрилата, дистирилфенилполи-(этиленокси)(мет)акрилата и/или тристирилфенилполи-(этиленокси)(мет)акрилата. В соответствии с применением в описании термин "тристирилфенил", используемый или в отдельности или как часть химического названия, если не оговорено иначе, включает моностирилфенил, дистирилфенил, тристирилфенил или смесь одного или более из указанных соединений.

Основная полимерная цепь ("цепь") каждого сополимерного поверхностно-активного вещества включает, по крайней мере, одну гидрофобную часть, в другом осуществлении две или более гидрофобных частей и множество гидрофильных частей, например, две или более единиц мономера α, β-ненасыщенной по типу этилена карбоновой кислоты или ангидрида, сополимеризованные в сополимерную основу сополимерного поверхностно-активного вещества. Мономер поверхностно-активного вещества вносит вклад к гидрофобность, например, своими алкильными, алкилфенильными или тристирилфенильными группами, таким образом облегчая желательную ассоциацию с гидрофобными группами различных типов пигментов и других компонентов покрытия.

Множество мономеров поверхностно-активного вещества могут присутствовать в цепи сополимерного поверхностно-активного вещества и давать множество или комбинацию алкильных, алкилфенильных или тристирилфенильных гидрофобных групп.

Гидрофильные группы, такие как группы карбоновой кислоты и/или ангидрида, придают растворимость сополимерному поверхностно-активному веществу в водной фазе при нейтрализации, а также облегчают дисперсию неорганических пигментов. Другие компоненты совместных мономеров сополимерного поверхностно-активного вещества могут применяться для регулирования баланса между гидрофобностью и гидрофильностью сополимерных поверхностно-активных веществ.

С₃-С₁₂ α,β-ненасыщенным по типу этилена мономером карбоновой кислоты может быть акриловая кислота, метиакриловая кислота, кротоновая кислота, итаконовая кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота, ангеликовая кислота, глутаконовая кислота, коричная кислота, карбоксилкоричная кислота, стиролдикарбоновая кислота и т.п. В одном осуществлении С₃-С₁₂ α,β-ненасыщенным по типу этилена мономером карбоновой кислоты является акриловая кислота, метакриловая кислота, кротоновая кислота, итаконовая кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота, ангеликовая кислота, глутаконовая кислота или их смесь. В другом осуществлении С₃-С₁₂ α,β-ненасыщенным по типу этилена мономером карбоновой кислоты является метакриловая кислота, акриловая кислота, итаконовая кислота или их смесь. В другом осуществлении, С₃-С₁₂ α,β-ненасыщенным по типу этилена мономером карбоновой кислоты является метакриловая кислота, акриловая кислота или их смесь. Малеиновый ангидрид, 4-винил-избензофуран-1,3-дион и 5-винилизобензофуран-1,3-дион являются примерами С₃-С₁₂ α,β-ненасыщенных по типу этилена карбоновых ангидридов. В другом осуществлении С₃-С₁₂ α,β-ненасыщенным по типу этилена мономером карбонового ангидрида является малеиновый ангидрид. В еще одном осуществлении С₃-С₁₂ α,β-ненасыщенным по типу этилена мономером карбоновой кислоты или мономером ангидрида является малеиновый ангидрид, метакриловая кислота, акриловая кислота или их смесь.

С₃-С₁₂ α, β-ненасыщенным по типу этилена винильным мономером может быть виниловый эфир акриловой и метакриловой кислот, такие как метилметакрилат, этилакрилат, этилметакрилат, 2,3-этилгексилакрилат, бутилакрилат, бутилметакрилат, 2-гидроксиэтилакрилат, 2-гидроксибутилметакрилат и т.п.; стирольный мономер, такой как стирол, винилтолуол, t-бутилстирол, изопропилстирол, р-хлорстирол и т.п.; виниловые эфиры, такие как винилацетат, винилбутират, винилкапролат и т.п.; мономер нитрила, такой как акрилонитрил, метакрилонитрил и т.п.; или винилхлорид; винилиденхлорид, и т.п. В другом осуществлении С₃-С₁₂ α,β-ненасыщенным по типу этилена винильным мономером может быть бутилакрилат, этилакрилат, этилметакрилат, метилметакрилат, винилацетат, акрилонитрил, или их смесь. В другом осуществлении С₃-С₁₂ α,β-ненасыщенным по типу этилена винильным мономером может быть бутилакрилат, этилакрилат, этилметакрилат, метилметакрилат, винилацетат или их смесь. В другом осуществлении С₃-С₁₂ α,β-ненасыщенным по типу этилена винильным мономером может быть бутилакрилат, этилметакрилат, винилацетат или их смесь.

Мономером поверхностно-активного вещества является, по меньшей мере, один акриловый эфир или метакриловый эфир, то есть (мет)акриловый эфир этоксилированной части, такой как алкил, алкилфенил, моностирилфенил, дистирилфенил, тристирилфенил и т.п., имеет структуру:

где X является водородом или метилом, Е является этоксилатом, то есть гидрофильной частью, и R является алкилом, алкилфенилом, моностирилфенилом, дистирилфенилом или тристирилфенилом, то есть гидрофобной частью.

Мономеры поверхностно-активного вещества могут включать спиртовые эфиры акриловой или метиакриловой кислоты неионогенного поверхностно-активного вещества, такие как алкилполиэтиленокси(мет)акрилаты или

алкилфенилполиэтиленокси(мет)акрилаты, где алкильная группа независимо содержит 1-30 атомов углерода, и тристирилфенилполи(этиленокси)(мет)акрилаты. (Следует понимать, что термин "тристирилфенил" имеет то же значение, что и обсужденное ранее.) В другом осуществлении алкилполиэтиленокси(мет)акрилат или алкилфенилполиэтиленокси(мет)акрилат имеют алкильную группу, которая независимо содержит 1-22 атомов углерода. В другом осуществлении алкилполиэтиленокси(мет)акрилат или алкилфенилполиэтиленокси(мет)акрилат имеют алкильную группу, которая независимо содержит 9-22 атомов углерода.

В другом осуществлении мономером поверхностно-активного вещества является нонилполи(этиленокси)акрилат, децилполи(этиленокси)акрилат, ундецилполи(этиленокси)акрилат, олеилполи(этиленокси)метакрилат, бехенилполи(этиленокси)метакрилат, тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат или их смесь. В другом осуществлении мономером поверхностно-активного вещества является бехенилполи(этиленокси)акрилат, бехенилполи(этиленокси)метакрилат, децилполи(этиленокси)акрилат, децилполи(этиленокси)метакрилат, тристирилфенилполи(этиленокси)акрилат, тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат или их смесь. В другом осуществлении мономером поверхностно-активного вещества является бехенилполи(этиленокси)метакрилат, децилполи(этиленокси)акрилат, тристирилфенилполи(этиленокси)акрилат, тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат или их смесь. В другом осуществлении, мономером поверхностно-активного вещества является тристирилфенилполи(этиленокси)акрилат, тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат или их смесь. В другом осуществлении мономером поверхностно-активного вещества является тристирилфенилполи(этиленокси)акрилат. В другом осуществлении, мономером поверхностно-активного вещества является тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат. В каждом из вышеуказанных осуществлений, относящихся к мономеру поверхностно-активного вещества, содержащему этиленоксигруппы, число присутствующих единиц этиленокси составляет около 4-200. Альтернативно, в каждом из вышеуказанных осуществлений, относящихся к мономеру поверхностно-активного вещества, содержащему этиленоксигруппы, число присутствующих единиц этиленокси составляет около 4-60, или около 10-40.

Необязательно могут быть применены сшивающие мономеры, например, для модификации молекулярной массы сополимерного поверхностно-активного вещества. Сшивающими мономерами являются ненасыщенными по типу этилена мономеры, включающие множество ненасыщенных по типу этилена групп, таких как диаллилфталат, винилкротонат, аллилметакрилат, дивинилбензол, N,N-метилен-бис-акриламид, этиленгликоль диакрилат, этиленгликоль диметакрилат, 1,6-гександиолдиакрилат и т.п. В другом осуществлении отсутствует сшивающий мономер. Когда присутствует, один или более ненасыщенных по типу этилена сшивающих мономеров могут быть использованы при концентрации до около 5 мас.% относительно общего веса мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе, например, при концентрации до около 2 мас.% или около 1 мас.% относительно общего веса мономеров, присутствующих в сополимерном поверхностно-активном веществе.

Сополимерное поверхностно-активное вещество может иметь среднечисленную молекулярную массу около 400-500000 Дальтон, например, около 400-200,000 Дальтон.

Сополимерное поверхностно-активное вещество может содержать единственную гидрофобную группу в полимерной цепи или множество (то есть две или более) гидрофобных групп, каждая из которых может быть одинаковой или различной в цепи полимера. Сополимерное поверхностно-активное вещество таким образом может быть ди-гидрофобным и содержать две гидрофильных группы, которые могут быть одинаковыми или различными в цепи полимера.

Особенности и преимущества некоторых осуществлений настоящего изобретения будут далее очевидны из следующих примеров.

Пример 1 (Гидрофобный латексный полимер)

Гидрофобный латексный полимер содержит около 45% твердого вещества. Полимер составлен из следующих мономеров:

Компоненты Части (весовые) Бутилакрилат 9 Метакриловая кислота 6 Метилметакрилат 20 Стирол 46 2-Этилгексилакрилат 19

Пример 2 (Сополимерное поверхностно-активное вещество, стабилизирующее вязкость)

Сополимерное поверхностно-активное вещество, действующее как стабилизатор вязкости, получают эмульсионной полимеризацией. Реакцию эмульсионной полимеризации выполняют в четырехгорлой колбе емкостью около 4 л (1 американский галлон) с продувкой азотом. Колба оборудована холодильником, термометром, мешалкой и питающим насосом; колбу погружают в водяную баню с постоянной температурой, с точностью около ±0,1°C. Ингредиенты, перечисленные ниже, объединяют, как описано далее, для образования сополимерного поверхностно-активного вещества:

Компонент Части (весовые) Начальная загрузка реактора   Деионизованная вода 46,4 Аммоний нонилфениловый эфир персульфата 0,1 Эмульсия мономера   Деионизованная вода 13,9 Аммоний нонилфениловый эфир персульфата 0,5 Смешанное поверхностно-активное вещество 1,2 (АВЕХ 2020)   Метакриловая кислота 9,6 Винилацетат 8,5 Бутилакрилат 3,6 Этилметакрилат 5,3 Тристирилфенилполи(этиленокси)метакрилат 2,9 Этиленгликоль диакрилат 0,03 Раствор инициатора 1   Персульфат аммония 0,06 Деионизованная вода 2,6 Раствор инициатора 2 0.07 Персульфат аммония   Деионизованная вода 3,0 Нонилфениловый эфир персульфата аммония 0,13 Смешанное поверхностно-активное вещество 0,3 (АВЕХ 2020)   Промывка   Деионизованная вода 1,8 Сумма 100,0

Деионизированную воду и поверхностно-активное вещество аммоний нонилфениловый эфир персульфата (СО 436, поставляемый Rhodia Inc (Cranbury, NJ)) загружают в реакционную колбу и ее содержимое нагревают до 80°C. При 80°C 6% эмульсии мономера, содержащей смешанное поверхностно-активное вещество АВЕХ 2020, патентованный состав, поставляемый Rhodia Inc., предположительно включающий смесь анионного поверхностно-активного вещества и неионогенного поверхностно-активного вещества, загружают в реакционную колбу и выдерживают в течение 10 минут. Затем раствор инициатора 1 загружают в реакционную колбу и выдерживают в течение 15 минут. Раствор инициатора 2 и остающуюся эмульсию мономера подают в реакционную колбу в течение около 3-4,5 часов. После завершения подачи линию подачи ополаскивают или промывают водой; промывные воды также подают в реакционную колбу. Температуру реакционной колбы поддерживают равной 80-85°C в течение одного часа, после чего ее охлаждают до около 25°C и извлекают продукт сополимерного поверхностно-активного вещества в форме латекса или эмульсии. Среднечисленная молекулярная масса сополимерного поверхностно-активного вещества составляет около 100000 Дальтонов.

Было отмечено, что после добавления основания, такого как аммиак или гидроксид натрия, сополимерное поверхностно-активное вещество латекса растворяется в водной фазе, указывая таким образом, что латекс, содержащий этот сополимерное поверхностно-активное вещество, является гидрофобно-модифицированной эмульсией, растворимой в щелочи.

Пример 3 (Концентрат красного оксидного красителя)

В однолитровый стакан из нержавеющей стали, оборудованный мешалкой, при медленном перемешивании (500 об/мин) добавляют в следующем порядке:

Вода 175 частей   PEG 400 (полиэтиленгликоль -MW:400) 53 части   NuoSept 95 биоцид (International Specialty Products) 2,5 части   Morton 132 (диспергируемый в воде полимер Rohm & Haas) 50 частей   Surfynol CT 151 (анионный диспергатор - Air Products) 22 части   Triton Х-100 (неионогенное поверхностно-активное вещество   - Dow/Union Carbide) 15 частей   Красный оксид (пигмент) 830 частей   L-475 Пеногаситель (Dow/Union Carbide) 1 часть

Смешивание при 500 об/мин продолжают в течение 10 минут. Скорость перемешивания увеличивают до 2500 об/мин в течение 30 минут. Затем скорость перемешивания снижают до 500 об/мин и дальнейшие ингредиенты добавляют в следующем порядке:

Вода 240 частей L-475 Пеногаситель 1 часть Гидроксид аммония 7,8 частей Стиролакриловый латекс примера 1 (гидрофобный латексный полимер) 75 частей Сополимерное поверхностно-активное вещество примера 2   (стабилизатор вязкости) 20 частей

Пример 4 (Концентрат фуксина)

Следующие ингредиенты добавляют в порядке, перечисленном ниже, на том же оборудовании и при тех же условиях, что описаны в примере 3:

Вода 250 частей PEG 400 25 частей NuoSept 95 2,5 части Morton 132 30 частей Tego Disperse 650 (смачивающая добавка -Tego Chemie) 14 частей Dextrol ОС 180 (фосфатное поверхностно-активное вещество) 16 частей Quindo Mag RV6844 (пигмент) 160,5 части Aerosil R972 (пирогенный кремнезем) 5 частей L-475 Пеногаситель 5 частей

Снова смешивание продолжают при 500 об/мин, после чего скорость перемешивания увеличивают до 2500 об/мин для размола в течение 40 минут. Затем скорость перемешивания снижают до 500 об/мин и дальнейшие ингредиенты добавляют в следующем порядке:

Вода 253 части   L-475 Пеногаситель 5 частей   Стиролакриловый латекс (гидрофобный латексный полимер) 100 частей   Гидроксид аммония 5 частей   Сополимерное поверхностно-активное вещество примера 2 25 (стабилизатор вязкости)   частей  

Затем композицию красителя обрабатывают в песчаной мельнице (Model L-3-J, Chicago Boiler Co., Buffalo Grove, IL) с применением стеклянных шариков диаметром 1,00 мм в качестве мелющего тела.

Пример 5 (Концентрат красного оксидного красителя)

Следующие ингредиенты добавляют в порядке, перечисленном ниже, на том же оборудовании и при тех же условиях, что описаны в примере 3:

Вода 75 частей PEG 400 53 части NuoSept 95 2,5 части Morton 132 50 частей Surfynol CT 151 22 части Triton Х-100 15 частей Красный оксидный 1299D 830 частей L-475 Пеногаситель 1 часть

Размол выполняют в течение 20 минут. Затем дальнейшие ингредиенты добавляют в следующем порядке:

Вода 240 частей L-475 Пеногаситель 1 часть Гидроксид аммония 7,8 частей 803AN (стирол-акриловый полимер) 75 частей 803-АН (сополимерное поверхностно-активное вещество) 20 частей Сумма 1492,3 части

Пример 6 (Концентрат фуксина)

Следующие ингредиенты добавляют в порядке, перечисленном ниже, на том же оборудовании и при тех же условиях, что описаны в примере 4:

Вода 277,309 частей PEG 400 38 частей NuoSept 95 2,5 части Morton 132 40 частей Tego Disperse 650 14 частей Dextrol ОС 180 16 частей Strodex PK 0VOC 10 частей Quindo Mag RV6844 160,5 части L-475 Пеногаситель 5 частей

Затем материал размалывают при 2500 об/мин в течение 40 минут. Затем при скорости перемешивания 500 об/мин дальнейшие компоненты добавляют в следующем порядке:

Вода 265,5 частей L-475 Пеногаситель 5 частей 803-AN (стирол-акриловый полимер) 75 частей Гидроксид аммония 4 части 803АН (сополимерное поверхностно-активное вещество) 33 части Сумма 945,8 части

Затем композицию красителя обрабатывают в песчаной мельнице (Model L-3-J, Chicago Boiler Co., Buffalo Grove, IL) с применением стеклянных шаров диаметром 1,00 мм в качестве мелющего тела.

Пример 7 (Основная композиция)

Акриловая полублестящая латексная основная композиция составляется смешением следующих компонентов:

Компонент Части (весовые) Вода 18 Пропиленгликоль 4 250MBR (целлюлозные полимеры) 0,5 Tamol 681 0,75 Карбонат кальция 20 FoarnMaster PL 0,1

Эти компоненты размалывают в течение 10 минут и затем добавляют следующие дополнительные компоненты

Triton Х-100 0,5 Пропиленгликоль 1 Texanol 2.5 Аммиак 0,25 Rohm and Haas полимерный латекс SG-10M 59 RM-2020 (загуститель) 3,5 RM-825 (загуститель) 1,06 Вода 6,8 Isopar L (растворитель) 1 FormMaster PL 0,75

Вискозиметр Стормера, Krebs-Tuype (BYK-Gardner, ASTM) и I.C.I, конический вискозиметр (BYK-Gardner, ASTM D 4287) применяют для измерения вязкости основы красителя. Его вязкость Стормера составляет 95 единиц Кребса и I.C.I. вязкость 1,1 пуаз.

Все публикации, упомянутые в описании, включены путем ссылки. Если не оговорено иное, все "проценты" и "части", представленные в описании, являются весовыми, то есть весовые проценты и весовые части.

В то время как предшествующее раскрытие описывает изобретение соответствующим образом, следует понимать, что многочисленные модификации и вариации (включая эквиваленты) могут быть предложены специалистами в данной области техники, обладая сведениями описания. Подразумевается, что формула изобретения охватывает все указанные модификации и вариации (включая эквиваленты), не выходя за объем притязаний настоящего изобретения.

Изобретение относится к композиции красителя, содержащей компонент гидрофобного латексного полимера для придания стойкости к размягчению водой и образованию пятен в пленке краски, полученной из латексной краски, составленной из композиции красителя, а также к краске, пленке краски и к способу их получения. Изобретение позволяет получать пленки латексной краски и латексную краску, которые не чувствительны к воде, образованию пятен, ухудшению блеска, изменению реологических свойств. 2 н. и 9 з.п. ф-лы.

1. Композиция красителя, подходящая для объединения с компонентом, включающим пленкообразующий связующий латекс для образования латексной краски, включающая поверхностно-активное вещество или диспергирующую добавку, или поверхностно-активное вещество и диспергирующую добавку, по меньшей мере, одно указанное поверхностно-активное вещество или диспергирующая добавка, присутствующие в композиции, имеют один или более гидрофильных сегментов и один или более гидрофобных сегментов, указанная композиция красителя включает
воду;
краситель; и
компонент, включающий по меньшей мере, один гидрофобный латексный полимер, количество которого составляет 0,25-25 мас.% от совокупности составляющих композиции, при этом количество гидрофобного латексного полимера выбирают так, чтобы при его агрегировании в указанной латексной краске с эффективным количеством указанного связующего латекса, оно составило бы общую массу латекса, большую чем требуется для образования пленки латексной краски при высушивании.

2. Композиция по п.1, в которой указанное количество одного гидрофобного латексного полимера составляет 0,5-20 мас.% совокупности составляющих композиции.

3. Композиция по п.2, в которой указанное количество гидрофобного латексного полимера составляет 0,75-15 мас.% совокупности составляющих композиции.

4. Композиция по п.1, в которой каждый указанный гидрофобный латексный полимер выбран из группы, состоящей из акриловых полимеров, винилакриловых полимеров, стиролакриловых полимеров, полиолефинов, дисперсий полиуретана, дисперсий уретанакрилового полимера, дисперсий модифицированного силиконом полиуретана и дисперсий уретанакрилового сополимера, и способных к диспергированию в воде алкидов.

5. Композиция по п.1, в которой указанное количество гидрофобного латексного полимера включает, по меньшей мере, два гидрофобных латексных полимера.

6. Композиция по п.1, которая дополнительно включает, по меньшей мере, один загуститель, при этом каждый загуститель выбирают из группы, состоящей из целлюлозных полимеров, набухаемых или растворимых в щелочи полимеров, полиакриламидов, неионогенньгх гидрофобно модифицированных блоксополимеров этиленоксидуретана, гидрофобно модифицированных растворимых в щелочи полимеров, гидрофобно модифицированных целлюлозных полимеров, гидрофобно модифицированных полиакриламидов и их смесей.

7. Способ изготовления композиции красителя, подходящей для объединения с компонентом, включающим пленкообразующий связующий латекс для образования латексной краски, включающей поверхностно-активное вещество или диспергирующую добавку, или поверхностно-активное вещество и диспергирующую добавку, по меньшей мере, одно указанное поверхностно-активное вещество или диспергирующая добавка, присутствущие в композиции, имеют один или более гидрофильных сегментов и один или более гидрофобных сегментов, указанный метод включает смешивание воды, по меньшей мере, одного красителя и компонента, включающего, по меньшей мере, один гидрофобный латексный полимер, количество которого составляет 0,25-25 мас.% от совокупности составляющих композиции, при этом количество гидрофобного латексного полимера выбирают так, чтобы при его агрегировании в указанной латексной краске с эффективным количеством указанного связующего латекса, оно составило бы общую массу латекса, большую чем требуется для образования пленки латексной краски.

8. Способ изготовления композиции по п.7, который дополнительно включает добавление, по меньшей мере, одного кислородсодержащего растворителя и, по меньшей мере, одного наполнителя.

9. Способ изготовления композиции по п.8, который дополнительно включает добавление, по меньшей мере, одного загустителя.

10. Способ изготовления композиции по п.9, в котором каждый указанный загуститель выбирают из группы, состоящей из целлюлозных полимеров, набухаемых или растворимых в щелочи полимеров, полиакриламидов, неионогенных гидрофобно модифицированных блоксополимеров этиленоксидуретана, гидрофобно модифицированных растворимых в щелочи полимеров, гидрофобно модифицированных целлюлозных полимеров, гидрофобно модифицированных полиакриламидов и их смесей.

11. Способ изготовления композиции по п.7, в котором указанный гидрофобный латексный полимер присутствует в композиции красителя в таком количестве, что латексная краска имеет от 0,025 до 15 мас.% по отношению к весу совокупности составляющих латексной краски.