CN1488682A - 基于沉淀二氧化硅的高效消光剂 - Google Patents

基于沉淀二氧化硅的高效消光剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于沉淀二氧化硅的高效消光剂及其制备以及其在油墨和漆中的应用。

Description

基于沉淀二氧化硅的高效消光剂
技术领域
本发明涉及一种基于沉淀二氧化硅的高效消光剂及其制备以及其在油墨和漆中的应用。
背景技术
沉淀二氧化硅长期以来一直作为消光剂用于漆中。此类化合物的消光性能来源于光在被二氧化硅颗粒粗糙化的漆面的弥散反射。因此，消光剂的效率取决于从不同观察角(一般为60°和85°)的反射值，也取决于达到足够消光效果所要求的初始质量。经如此处理的表面必须具有无光、缎纹光泽但不得有任何粗糙效果。表面的粗糙度可通过，例如，平均粗糙度值Ra和粗糙深度Rz来确定。对消光剂的要求、需要的测定方法以及一般信息可见诸于，例如Degussa公司的颜料宣传丛书，21(2002)。
漆面的消光效果自然还取决于消光剂的用量。鉴于沉淀二氧化硅除了其消光作用之外还导致漆粘度的增加，因此允许二氧化硅在漆中所占的份额受到一定限制。
为此，本发明的目的是找到一种与已知二氧化硅具有相同质量分数时具有改进消光作用的二氧化硅。
令人惊奇的是，现已发现，具有高DBP吸收值的二氧化硅构成了非常高效的消光剂。
发明内容
据此，本发明提供一种沉淀二氧化硅，其特征在于，
BET        350～550m2/g
DBP值      320～400g/100g
d50       5～15μm，以及
夯实密度   20～90g/l
如同未处理的亲水二氧化硅一样，涂蜡的二氧化硅作为消光剂的应用也是已知的。此种蜡处理显著改善沉淀二氧化硅的沉降行为。
因此，本发明还提供一种涂蜡的沉淀二氧化硅，其特征在于，
BET        350～550m2/g
DBP值      320～400g/100g
d50       5～15μm，以及
夯实密度   20～90g/l
碳含量     2～18wt％。
本发明沉淀二氧化硅优选具有350～380g/100g的DBP值、7～11或8～12，优选8～9.5的d50值，以及50～80g/l，优选60～70g/l的夯实密度。
夯实密度是按照ISO 787-11在二氧化硅研磨以后直接测定的。DBP吸收是按照DIN 53601，同样在研磨后直接测定的。BET表面面积的情况也是一样，按照ISO 5794-1附录D测定。
d10、d50和d90值是在Coulter LS-230上利用激光衍射确定的。
为达到均一的消光效果，粒度分布应尽可能窄。粒度分布可简单地借助，例如，测定d10、d50和d90值来确定。因此，本发明未处理或涂蜡的沉淀二氧化硅具有0.90～1.5，优选1.0～1.2的由比值(d90-d10)∶d50定义的粒度分布(宽度)。
漆膜表面消光程度的定量测定常常通过测定沿不同光泽角的反射值来确定。实践中发现适宜的那些是沿60°和85°光泽角的测定值，测定是沿着DIN 67530、ISO 2813或TM 523-78的路线，根据下面给出用于确定标准罩面烤漆光泽值的程序实施的。本发明未处理或涂蜡的沉淀二氧化硅优选具有15～25的沿60°角光泽值和30～70的沿85°角光泽值。85°反射计数值与60°反射计数值之差亦称之为平光光泽，据此可做出有关表面沿不同观察角的消光效果的判断。平光光泽较低意味着表面从任何角度观察都显得无光。
与市售消光剂相比，本发明二氧化硅具有特别低的从所有观察角的光泽值。这意味着，为达到某一消光效果需要比传统消光剂的情况少的材料，或者以给定用量可达到改进的效果。
为制备本发明未处理的沉淀二氧化硅，例如可参考DE 100 58616。该文献公开了一种沉淀二氧化硅，在干、未研磨状态时具有380～420g/100g的DBP吸收值。此种二氧化硅可按以下程序制备：向在35～45℃加热并维持搅拌和剪切作用下的初始进料的水中
a)在至少100min的时间内，同时加入水和硫酸，以便将pH值维持在6～7，其中加入被间断60-120分钟，并且在加料的终点将固体含量调节到36～42g/l，
b)通过过滤和洗涤滤饼离析出固体，以及
c)将固体短时间干燥(Kurzzeit-Trocknung)。
此种类型沉淀二氧化硅优选通过将滤饼调配成固体含量小于18wt％的悬浮体，随后将该悬浮体喷雾干燥以实现短时间干燥。滤饼的干燥也可采用旋转-闪蒸(spin-flash)干燥机干燥，随后任选地用氨气将pH值调节到7～8来实施。
如此获得的沉淀二氧化硅可直接接受研磨或者先进行涂蜡。
本发明二氧化硅的涂蜡例如可按照EP 1 182 233实施。在此种情况下，沉淀二氧化硅通过二氧化硅与蜡在低于蜡的熔融范围和低于蜡在空气中的分解温度下进行热处理而涂以，例如，聚乙烯蜡、Fisher-Tropsch蜡或以硅氧烷为基础的蜡。二氧化硅的涂蜡可与其研磨同时进行；在任何情况下，2～15wt％，优选5～10wt％蜡的涂布量已证明是适宜的。本发明沉淀二氧化硅必须具有2～18wt％，优选3～10wt％的碳含量，更优选3～6wt％的碳含量。
本发明沉淀二氧化硅的研磨可采用标准市售磨，例如，冲击分级磨(例如，50ZPS，Hosokawa-Alpine公司制造)。
除了上述二氧化硅的浸蜡方法之外，达到这一目的的其他方法也是已知的并可参见例如DE 1 006 100、DE 15 92 865或EP 0 922 691。这里，蜡的悬浮体与二氧化硅悬浮体起反应，任选地，在分散剂的中介作用下进行。如此获得的浸蜡或涂蜡的二氧化硅随后必须进行干燥，并任选地再分级。
本发明未处理或浸蜡的沉淀二氧化硅可用作油墨或漆中的消光剂。
下面的实施例旨在举例说明本发明，而不是限制权利要求中所规定的本发明范围：
具体实施方式
实施例
按照DE 10 058 616中的实施例1～6制备沉淀二氧化硅，该产物具有以下物理化学数据：
pH         2.6，
DBP        389g/100g，
夯实密度   154g/l，以及
BET表面面积     454m2/g，
并在50ZPS磨上研磨为不同的粒度。采用的参照样是Acematt HK450。
沿60°和85°的光泽差值表明对于采用相同数量来说消光效果比HK450显著改善。
实施例   1   2   3   4   5   AcemattHK450
干燥后 450341
BET[g/m2]   501   458   484   476   472
DBP[g/100g]   383   366   387   412   400
研磨后 10.21.1031490
d50[μm]   9.5   9.3   10.1   10.1   10.6
Span   0.97   0.95   0.99   1.07   1.21
DBP[g/100g]   361   333   359   358   352
夯实密度[g/l]   56   60   57   58   59
漆试验
初始质量[g]   4.5   4.5   4.5   4.5   4.5     4.5
粒度计值[μm]   30   29   30   30   30     35
光泽60°   18.8   20.0   17.0   18.1   18.2     21.3
光泽85°   56.6   59.3   51.7   54.3   55.1     55.1
平光光泽   37.8   39.3   34.7   36.2   36.9     33.8
60°光泽与HK450参照例之差   -2.5   -1.3   -4.3   -3.2   -3.1
85°光泽与HK450参照例之差   1.5   4.2   -3.4   -0.8   0.0
初始质量[g]   5.5   5.5   5.5   5.5   5.5     5.5
粒度计值[μm]   32   31   32   32   32     34
光泽60°   11.7   14.8   12.0   10.7   11.9     15.6
光泽85°   25.4   37.3   26.6   22.9   26.3     43.6
平光光泽   13.7   22.5   14.6   12.2   14.4     28.0
光泽与60°HK450参照例之差   -3.9   -0.8   -3.6   -4.9   -3.7
光泽与85°HK参照例之差   -18.2   -6.3   -17.0   -20.7   -17.3
在Herberts公司(奥地利)生产的标准黑色试验漆Duplex D1326Schwarzlack中实施了所描述的漆考察项目。
确定光泽值的一般程序
消光漆的制备
100g DUPLEX D 1326漆(配方号L 87992，杜邦，Herberts AustriaGmbH)称重到350mL聚乙烯烧杯中，并称重加入20g稀释剂V0003(杜邦，Herberts Austria GmbH)。随后，将要求数量消光剂称重精确至10mg并用小铲小心加入到稀释的试验漆中。随后，组合物利用直径43mm的浆式搅拌器在2000rpm下分散10min。将聚乙烯烧杯盖住以免蒸发损失。加入消光剂后，消光的漆放在该密闭烧杯中静置30min等待脱气。应保证参照样(HK 450)与试验的样品在大约同一时间进行分散。(最大时间差：3h)。
消光漆的试验和加工
脱气以后，漆利用电动刮涂装置(Erichsen Coatmaster 509 MC)采用四刃刮涂棒，缝隙高度120μm，以25mm/s的速度施涂到130×90×3mm尺寸的洁净玻璃板上。每一种分散的样品，涂布2块玻璃板。在每一烘烤操作中，这些样品板对照着2块参照板进行检查。每一块烘烤盘最多可容纳10块样品板+2块参照板。
施涂的漆在下面规定的条件下闪蒸晾干(flash off)：
温度：    20℃～25℃
相对湿度：40％～60％
闪蒸时间：10min～20min
漆随后在强制通风干燥室内在150℃干燥20min。
玻璃板冷却后(约30min)，在BYK Haze Gloss上测定反射计值。反射计值由一式两份测定的平均值形成。
凡一式两份测定产生大于2个光泽分的差值时，必须采用重新分散的样品对照着参照样重复一式两份试验程序。

Claims (8)

1.一种沉淀二氧化硅，其特征在于，
BET       350～550m2/g
DBP值     320～400g/100g
d50      5～15μm，以及
夯实密度  20～90g/l。
2.根据权利要求1的沉淀二氧化硅，其特征在于，粒度分布
d 90 - d 10 d 50
是0.90～1.5。
3.根据权利要求1或2的沉淀二氧化硅，其特征在于，光泽角-光泽值是：
60°      15～25，以及
85°      50～70。
4.权利要求1～3的沉淀二氧化硅作为漆中的消光剂的应用。
5.一种涂蜡的沉淀二氧化硅，其特征在于，
BET       350～550m2/g
DBP值     320～400g/100g
d50      5～15μm
夯实密度  20～90g/l和
碳含量    2～18wt％。
6.根据权利要求5的涂蜡的沉淀二氧化硅，其特征在于，粒度分布
d 90 - d 10 d 50
是0.90～1.5。
7.根据权利要求5或6的涂蜡的沉淀二氧化硅，其特征在于，光泽角-光泽值是：
60°      15～25，以及
85°           50～70。
8.权利要求5～7的涂布后的沉淀二氧化硅作为漆中的消光剂的应用。
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