Водные дисперсии закапсулированных в полимер частиц, относящиеся к ним композиции для покрытия и покрытые основы

Водные дисперсии закапсулированных в полимер частиц, относящиеся к ним композиции для покрытия и покрытые основы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Данная заявка является частичным продолжением патентной заявки США 10/876,031, озаглавленной “Aqueous Dispersions of Microparticles Having a Nanoparticulate Phase and Coating Compositions Containing The Same”, которая заявляет преимущество предварительной заявки США 60/482,167, поданной 24 июня 2003 г., которые обе включены в настоящий документ в качестве ссылки. Данная заявка является также частичным продолжением патентной заявки США 10/809,764, которая была подана 25 марта 2004 г. и озаглавлена “Process For Manufacturing Powder Coating Compositions Introducing Hard to Incorporate Additives and/or Providing Dynamic Color Control”; патентной заявки США 10/809,595, которая была подана 25 марта 2004 г. и озаглавлена “Focused Heat Extrusion Process For Manufacturing Powder Coating Compositions”; патентной заявки США 10/809,639, которая была подана 25 марта 2004 г. и озаглавлена “Apparatus For Manufacturing Thermosetting Powder Coating Compositions With Dynamic Control Including Low Pressure Injection Systems”, каждая из которых включена в настоящий документ в качестве ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в частности, относится к водным дисперсиям закапсулированных в полимер частиц, таких как наночастицы, способам создания такой водной дисперсии, полимеризующимся полимерам, применимым в таком способе, композициям для порошкового покрытия, образованным из такой водной дисперсии, и основам, по меньшей мере, частично покрытым такой композицией.

Уровень техники

Композиции для покрытия, такие как композиции для порошкового покрытия, часто включают частицы красителя и/или наполнителя для придания цветовых и/или функциональных свойств образующемуся покрытию. Частицы пигмента склонны иметь прочное сродство друг к другу и, если не находятся в разделенном состоянии, склонны слипаться вместе с образованием агломератов. Поэтому данные агломераты часто диспергируют в смолистом измельченном связующем веществе и, необязательно, диспергирующих средствах путем вальцевания или растирания с использованием методики высокого усилия сдвига для разрушения агломератов. Если желательны наноразмерные частицы пигмента, требуется дальнейшее измельчение для получения частиц желательного размера.

Обычно пигменты и наполнители состоят из твердых кристаллических частиц с диаметром в пределах примерно от 0,02 до 2 микрон (т.е., от 20 до 2000 нанометров). Агломерация представляет серьезную проблему в особенности для наноразмерных частиц пигментов и материалов наполнителя (таких как сажа), потому что данные наночастицы обладают относительно большой площадью поверхности. Таким образом, приемлемая дисперсия таких наночастиц часто требует чрезмерного количества смолистого связующего вещества и/или диспергирующих средств для обеспечения де-агломерации и предотвращения последующей повторной агломерации наночастиц.

Однако наличие таких высоких концентраций смолистых связующих веществ и диспергирующих средств в конечной композиции для покрытия может быть вредным для конечного покрытия. Например, известно, что высокие концентрации диспергирующих средств способствуют чувствительности конечного покрытия к воде. Кроме того, некоторые смолистые связующие вещества, например, акриловые связующие вещества, могут отрицательно воздействовать на эксплуатационные свойства покрытия, такие как стойкость к расщеплению и гибкость.

Часто желательны композиции для порошкового покрытия для покрытия различных типов основ. Такие композиции для покрытий могут значительно снижать или даже устранять использование органических растворителей, которые часто применяются в композициях для жидкого покрытия. Если композиция для порошкового покрытия отверждается при нагревании, немного, если сколько-нибудь вообще, летучего материала испускается в окружающую среду. Это является значительным преимуществом перед композициями для жидкого покрытия, в которых органический растворитель улетает в окружающую атмосферу, если композиция для покрытия отверждается при нагревании.

Также было бы желательно предоставить водную дисперсию закапсулированных в смолу частиц, в которой минимизирована повторная агломерация частиц, и которая может быть пригодной для применения в получении композиций для порошкового покрытия.

Краткое описание изобретения

В определенных аспектах настоящее изобретение относится к водным дисперсиям, включающим закапсулированные в полимер частицы, в которых закапсулированные в полимер частицы включают частицы, закапсулированные в хрупкий полимер. Настоящее изобретение также относится к композициям для порошкового покрытия, включающим такие закапсулированные в полимер частицы, основам, по меньшей мере, частично покрытым такими композициями для порошкового покрытия, и основам, по меньшей мере, частично покрытым сложным многослойным покрытием, в котором, по меньшей мере, один слой покрытия наносят из такой композиции для порошкового покрытия.

В других аспектах настоящее изобретение относится к способам получения водной дисперсии закапсулированных в полимер частиц. Способы включают (1) получение в водной среде смеси (а) частиц, (б) полимеризующегося этилен-ненасыщенного мономера и (в) диспергируемого в воде полимеризующегося диспергирующего средства и (2) полимеризацию этилен-ненасыщенного мономера и полимеризующегося диспергирующего средства с образованием закапсулированных в полимер частиц, включающих диспергируемый в воде полимер.

В других аспектах настоящее изобретение относится к способам получения закапсулированных в полимер частиц. Способы включают (1) получение в водной среде смеси из (а) частиц, (б) полимеризующегося этилен-ненасыщенного мономера и (с) диспергируемого в воде полимеризующегося диспергирующего средства; (2) полимеризацию этилен-ненасыщенного мономера и полимеризующегося диспергирующего средства для образования водной дисперсии, включающей закапсулированные в полимер частицы, содержащие диспергируемый в воде хрупкий полимер; (3) удаление воды из водной дисперсии для образования твердого материала, включающего закапсулированные в полимер частицы, и (4) измельчение твердого материала.

В других аспектах настоящее изобретение относится к способам получения композиции для порошкового покрытия, включающим (1) введение в экструдер (а) водной дисперсии закапсулированных в полимер частиц и (б) сухих материалов; (2) смешивание (а) и (б) в экструдере; (3) удаление летучих веществ из смеси для образования экструдата; (3) охлаждение экструдата и (4) измельчение экструдата до частиц желательного размера.

В еще других аспектах настоящее изобретение относится к способам увеличить цветности композиции для порошкового покрытия. Данные способы содержат включение в композицию для порошкового покрытия множества закапсулированных в полимер наночастиц, имеющих максимальную мутность 10%.

В еще других аспектах настоящее изобретение относится к способам подбора цвета заданного защитного и декоративного покрытия, нанесенного из композиции для жидкого покрытия. Данные способы включают: (а) определение видимого цвета заданного покрытия путем измерения поглощения или отражения заданного покрытия и (б) создание композиции для порошкового покрытия, включающей некоторое количество закапсулированных в полимер наночастиц, имеющих максимальную мутность 10%, где покрытие, нанесенное из композиции для порошкового покрытия, соответствует видимому цвету заданного покрытия.

Настоящее изобретение также относится к диспергируемым в воде, полимеризующимся полиэфирным полиуретанам, содержащим терминальные этилен-ненасыщенные группы. Полиуретаны получают из реагентов, включающих (а) полиизоцианат, (б) полиэфирный полиол, (в) полиамин, (г) материал, содержащий этилен-ненасыщенную группу и активную водородную группу, и (д) материал, содержащий кислотную функциональную группу или ангидрид и активную водородную группу.

Подробное изложение изобретения

В целях следующего подробного описания следует понимать, что изобретение может охватывать различные альтернативные варианты и последовательности стадий, если явно не указано обратное. Кроме того, за исключением любых примеров осуществления, или если указано обратное, все числа, выражающие, например, количества ингредиентов, используемых в описании и формуле изобретения, должны пониматься как модифицируемые во всех примерах термином “примерно”. Соответственно, если не указано обратное, численные параметры, изложенные в следующем описании и прилагаемой формуле изобретения, являются приближениями, которые можно изменять в зависимости от желательных свойств, которые будут получены в соответствии с настоящим изобретением. По крайней мере, и не в качестве попытки ограничения применения доктрины эквивалентов к объему формулы изобретения, каждый численный параметр должен быть, по меньшей мере, рассмотрен в свете количества опубликованных значащих цифр и при использовании обычных методик округления.

Несмотря на то что численные интервалы и параметры, излагающие широкую область изобретения, являются приближениями, численные значения, изложенные в конкретных примерах, указаны настолько точно, насколько возможно. Однако любое численное значение по существу содержит определенные ошибки, обязательно вытекающие из стандартного отклонения, обнаруженного в их соответствующих контрольных измерениях.

Кроме того, следует понимать, что любой численный интервал, указанный в настоящем документе, предназначен для включения всех включенных в него подинтервалов. Например, интервал “от 1 до 10” предназначен для включения всех подинтервалов между (и включая) указанным минимальным значением 1 и указанным максимальным значением 10, т.е. имеет минимальное значение, равное или больше 1 и максимальное значение, равное или меньше 10.

В данной заявке использование единственного числа включает множественное число, а множественное число охватывает единственное число, если конкретно не указано иначе. Кроме того, в данной заявке использование “или” означает “и/или”, если специально не указано иначе, даже при том, что “и/или” может явно использоваться в некоторых примерах.

Как упомянуто ранее, определенные варианты реализации настоящего изобретения относятся к водным дисперсиям закапсулированных в полимер частиц. Термин “дисперсия”, который используется в настоящем документе, относится к двухфазной системе, в которой одна фаза включает тонко измельченные частицы, распределенные всюду по второй фазе, которая является однородной фазой. Дисперсия настоящего изобретения часто представляет собой эмульсию типа “масло в воде”, в которой водная среда является однородной фазой дисперсии, в которой закапсулированные в полимер частицы суспендированы в качестве органической фазы.

Термин “водный”, “водная фаза”, “водная среда” и т.п., который используется в настоящем документе, относится к среде, которая или состоит исключительно из воды или включает преимущественно воду в комбинации с другим материалом, таким как, например, инертный органический растворитель. В некоторых вариантах реализации количество органического растворителя, присутствующего в водных дисперсиях настоящего изобретения, составляет менее 20 массовых процентов, а именно менее 10 массовых процентов, или, в некоторых случаях, менее 5 массовых процентов, или, в еще других случаях, менее 2 массовых процентов, причем массовые проценты основаны на общей массе дисперсии. Неограничивающими примерами пригодных органических растворителей являются монобутиловый эфир пропиленгликоля, моногексиловый эфир этиленгликоля, монобутиловый эфир этиленгликоля, н-бутанол, бензиновый спирт и уайт-спирит.

Термин “закапсулированные в полимер частицы”, который используется в настоящем документе, относится к частицам, которые, по меньшей мере, частично закапсулированы, то есть заключены внутри полимера в степени, достаточной для физического отделения частиц друг от друга в водной дисперсии, предотвращая таким образом значительную агломерацию частиц. Будет понятно, конечно, что дисперсии настоящего изобретения могут также включать частицы, которые не являются закапсулированными в полимер частицами.

В некоторых вариантах реализации частицы, закапсулированные в полимер в водных дисперсиях настоящего изобретения, включают наночастицы. Термин “наночастицы”, который используется в настоящем документе, относится к частицам, которые имеют средний размер частиц менее 1 микрона. В некоторых вариантах реализации наночастицы, используемые в настоящем изобретении, имеют средний размер частиц 300 нанометров или меньше, а именно 200 нанометров или меньше, или, в некоторых случаях, 100 нанометров или меньше. Таким образом, в некоторых вариантах реализации водные дисперсии настоящего изобретения включают наночастицы, которые закапсулированы в полимер и поэтому в значительной степени не агломерированы.

В целях настоящего изобретения средний размер частиц может быть измерен согласно известным методикам лазерного рассеяния. Например, средний размер частиц может быть определен с помощью устройства лазерной дифракции для определения размера частиц Horiba Model LA 900, которое использует гелий-неоновый лазер с длиной волны 633 нм для измерения размера частиц и исходит из того, что частицы имеют сферическую форму, то есть “размер частиц” относится к самой малой сфере, которая полностью окружает частицу. Средний размер частиц может также быть определен при визуальном исследовании электронной микрофотографии изображения трансмиссионной электронной микроскопии (“ТЕМ”) репрезентативного образца частиц, измерением диаметра частиц в изображении, и вычислением среднего основного размера частиц измеренных частиц на основании увеличения изображения ТЕМ. Специалист поймет, как получить такое ТЕМ изображение и определить основной размер частиц, основанный на увеличении. Основной размер частиц частицы относится к наименьшему диаметру сферы, полностью окружающей частицу. Термин “основный размер частиц”, который используется в настоящем документе, относится к размеру индивидуальной частицы.

Форма (или морфология) частиц может изменяться. Например, обычно могут использоваться сферические морфологии (такие как твердые бусины, микробусины или полые сферы), а также частицы, которые являются кубическими, тонкопластинчатыми или иглообразными (удлиненными или волокнистыми). Кроме того, частицы могут иметь внутреннюю структуру, которая является полой, пористой или свободной от пустот, или комбинацией любого из предшествующих, например полый центр с пористыми или твердыми стенами. Для получения дополнительной информации о характеристиках пригодных частиц см. Н. Katz и др. (Ред.), Handbook of Fillers and Plastics (1987) на страницах 9-10.

В зависимости от желательных свойств и характеристик полученной дисперсии и/или композиций для покрытия настоящего изобретения (например, твердость покрытия, стойкость к царапанию, стабильность или цвет) могут использоваться смеси одной или более частиц, имеющих различные средние размеры частиц.

Частицы, такие как наночастицы, присутствующие в водных дисперсиях настоящего изобретения, могут быть образованы из полимерных и/или неполимерных неорганических материалов, полимерных и/или неполимерных органических материалов, композиционных материалов, а также смесей любого из предшествующих. “Образованный из”, который используется в настоящем документе, обозначает открытый, например, “включающий”, язык формулы изобретения. По данной причине композиция или вещество, “образованные из” списка указанных компонентов, являются композицией, включающей, по меньшей мере, данные указанные компоненты, и могут также включать другие неуказанные компоненты во время образования композиции. Кроме того, подразумевается, что термин “полимер”, который используется в настоящем документе, охватывает олигомеры и включает без ограничения и гомополимеры, и сополимеры.

Термин “полимерный неорганический материал”, который используется в настоящем документе, означает полимерный материал, имеющий повторяющиеся элементы главной цепи, основанные на элементе или элементах, отличных от углерода. Кроме того, термин “полимерные органические материалы”, который используется в настоящем документе, означает синтетические полимерные материалы, полусинтетические полимерные материалы и природные полимерные материалы, все из которых содержат главную цепь повторяющихся элементов на основе углерода.

Термин “органический материал,” который используется в настоящем документе, означает углеродсодержащие соединения, в которых углерод обычно связан с самим углеродом и с водородом, а часто также с другими элементами, и исключает двойные соединения, такие как оксиды углерода, карбиды, сероуглерод и т.д.; такие тройные соединения, как цианиды металлов, карбонилы металлов, фосген, карбонилсульфид и т.д.; и углеродсодержащие ионные соединения, такие как карбонаты металлов, например карбонат кальция и карбонат натрия.

Термин “неорганический материал”, который используется в настоящем документе, означает любой материал, который не является органическим материалом.

Термин “композиционный материал”, который используется в настоящем документе, означает комбинацию двух или больше различающихся материалов. Частицы, образованные из композиционных материалов, обычно имеют твердость на своей поверхности, которая отличается от твердости внутренних частей частицы под ее поверхностью. Более конкретно, поверхность частицы может быть модифицирована любым способом, хорошо известным в уровне техники, включая, но не ограничиваясь этим, химические или физические изменения ее поверхностных свойств с использованием методик, известных в уровне техники.

Например, частица может быть образована из основного материала, который покрыт, плакирован или инкапсулирован одним или более вторичным материалом для образования композитной частицы, которая имеет более мягкую поверхность. В некоторых вариантах реализации частицы, образованные из композиционных материалов, могут быть образованы из основного материала, который покрыт, плакирован или инкапсулирован другой формой основного материала. Для получения дополнительной информации о частицах, применимых в настоящем изобретении, см. G. Wypych, Handbook of Fillers, 2nd Ed. (1999), на страницах 15-202.

Как указано выше, частицы, применимые в настоящем изобретении, могут включать любые неорганические материалы, известные в уровне техники. Пригодные частицы могут быть образованы из керамических материалов, металлических материалов и смеси любого из предшествующих. Неограничивающие примеры таких керамических материалов могут включать оксиды металлов, смешанные оксиды металлов, нитриды металлов, карбиды металлов, сульфиды металлов, силикаты металлов, бориды металлов, карбонаты металлов и смеси любого из указанного выше. Конкретным неограничивающим примером нитрида металла является нитрид бора; конкретным неограничивающим примером оксида металла является оксид цинка; неограничивающими примерами пригодных смешанных оксидов металлов являются силикаты алюминия и силикаты магния; неограничивающими примерами пригодных сульфидов металлов являются дисульфид молибдена, дисульфид тантала, дисульфид вольфрама и сульфид цинка; неограничивающими примерами силикатов металлов являются силикаты алюминия и силикаты магния, такие как вермикулит.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения частицы включают неорганические материалы, выбранные из алюминия, бария, висмута, бора, кадмия, кальция, церия, кобальта, меди, железа, лантана, магния, марганца, молибдена, азота, кислорода, фосфора, селена, кремния, серебра, серы, олова, титана, вольфрама, ванадия, иттрия, цинка и циркония, включая их оксиды, их нитриды, их фосфиды, их фосфаты, их селениды, их сульфиды, их сульфаты и их смеси. Пригодные неограничивающие примеры вышеуказанных неорганических частиц включают оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид титана, оксид церия, диоксид циркония, оксид висмута, оксид магния, оксид железа, силикат алюминия, карбид бора, допированный азотом диоксид титана и селенид кадмия.

Частицы могут включать, например, сердцевину по существу индивидуального неорганического оксида, такого как диоксид кремния в коллоидной, тонкодисперсной или аморфной форме, оксид алюминия или коллоидный оксид алюминия, диоксид титана, оксид железа, оксид цезия, оксид иттрия, коллоидный оксид иттрия, диоксид циркония, например коллоидный или аморфный диоксид циркония, и смеси любого из упомянутого; или неорганический оксид одного типа, на который нанесен органический оксид другого типа.

Неполимерные неорганические материалы, применимые в формировании частиц, используемых в настоящем изобретении, могут включать неорганические материалы, выбранные из графита, металлов, оксидов, карбидов, нитридов, боридов, сульфидов, силикатов, карбонатов, сульфатов и гидроксидов. Неограничивающим примером применимого неорганического оксида является оксид цинка. Неограничивающие примеры пригодных неорганических сульфидов включают дисульфид молибдена, дисульфид тантала, дисульфид вольфрама и сульфид цинка. Неограничивающие примеры применимых неорганических силикатов включают силикаты алюминия и силикаты магния, такие как вермикулит. Неограничивающие примеры пригодных металлов включают молибден, платину, палладий, никель, алюминий, медь, золото, железо, серебро, сплавы и смеси любого из вышеуказанного.

В некоторых вариантах реализации частицы могут быть выбраны из тонкодисперсного диоксида кремния, аморфного диоксида кремния, коллоидного диоксида кремния, оксида алюминия, коллоидного оксида алюминия, диоксида титана, оксида железа, оксида цезия, оксида иттрия, коллоидного оксида иттрия, диоксида циркония, коллоидного диоксида циркония и смеси любого из вышеуказанного. В некоторых вариантах реализации частицы включают коллоидный диоксид кремния. Как раскрыто выше, данные материалы могут быть с обработанной или необработанной поверхностью. Другие применимые частицы включают диоксиды кремния с модифицированной поверхностью, те, которые описаны в патенте США 5 853 809 от колонки 6, линия 51 до колонки 8, линия 43, включенном в настоящий документ в качестве ссылки.

В качестве другого варианта частица может быть образована из основного материала, который покрыт, плакирован или инкапсулирован одним или более вторичным материалом с образованием композиционного материала, который имеет более твердую поверхность. Альтернативно, частица может быть образована из основного материала, который покрыт, плакирован или инкапсулирован отличающейся формой основного материала с образованием композиционного материала, который имеет более твердую поверхность.

В одном примере, и без ограничения настоящего изобретения, неорганическая частица, образованная из неорганического материала, такого как карбид кремния или нитрид алюминия, может быть обеспечена покрытием диоксидом кремния, карбонатом или наноглины для образования применимой композитной частицы. В другом неограниченном примере силановый сшивающий агент с алкильными боковыми цепями может взаимодействовать с поверхностью неорганической частицы, образованной из неорганического оксида для получения применимой композитной частицы, имеющей “более мягкую” поверхность. Другие примеры включают плакирующие, инкапсулирующие или покрывающие частицы, образованные из неполимерных или полимерных материалов с отличающимися неполимерными или полимерными материалами. Конкретным неограниченным примером таких композитных частиц является DUALITE™, который представляет собой синтетическую полимерную частицу, покрытую карбонатом кальция, которая коммерчески доступна от Pierce and Stevens Corporation of Buffalo, NY.

В некоторых вариантах реализации частицы, используемые в настоящем изобретении, имеют ламеллярную структуру. Частицы, имеющие ламеллярную структуру, состоят из листов или пластин атомов в гексагональной решетке, с прочным связыванием внутри листа и слабым ван-дер-ваальсовым связыванием между листами, обеспечивая низкую прочность при сдвиге между листами. Неограниченным примером ламеллярной структуры является гексагональная кристаллическая структура. Частицы неорганического твердого вещества, имеющего ламеллярное фуллереновое (то есть, бакиболл) строение, также применимы в настоящем изобретении.

Неограничивающие примеры пригодных материалов, имеющих ламеллярную структуру, включают нитрид бора, графит, дихалькогениды металлов, слюду, тальк, гипс, каолинит, кальцит, йодид кадмия, сульфид серебра и их смеси. Пригодные дихалькогениды металлов включают дисульфид молибдена, диселенид молибдена, дисульфид тантала, диселенид тантала, дисульфид вольфрама, диселенид вольфрама и их смеси.

Частицы могут быть образованы из неполимерных органических материалов. Неограниченные примеры неполимерных органических материалов, применимых в настоящем изобретении, включают, но не ограничиваются таковыми, стеараты (такие как стеарат цинка и стеарат алюминия), алмаз, сажу и стеарамид.

Частицы, используемые в настоящем изобретении, могут быть образованы из неорганических полимерных материалов. Неограничивающие примеры применимых неорганических полимерных материалов включают полифосфазены, полисиланы, полисилоксаны, полигерманы, полимерную серу, полимерный селен, кремнийорганические материалы и смеси любого из вышеуказанного. Конкретным неограничивающим примером частицы, образованной из неорганического полимерного материала, пригодного для применения в настоящем изобретении, является Tospearl, которая является частицей, образованной из сшитых силоксанов, коммерчески доступной от Toshiba Silicones Company, Ltd., Япония.

Частицы могут быть образованы из синтетических органических полимерных материалов. Неограничивающие примеры пригодных органических полимерных материалов включают, но не ограничиваются, термоотверждаемые материалы и термопластичные материалы. Неограничивающие примеры пригодных термопластичных материалов включают термопластичные полиэфиры, такие как полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат и полиэтиленнафталат; поликарбонаты; полиолефины, такие как полиэтилен, полипропилен и полиизобутен; акриловые полимеры, такие как сополимеры стирола и мономера акриловой кислоты и полимеры, содержащие метакрилат, полиамиды, термопластичные полиуретаны, виниловые полимеры и смеси любого из вышеуказанного.

Неограничивающие примеры пригодных термоотверждаемых материалов включают термоотверждаемые полиэфиры, виниловые сложные эфиры, эпоксидные материалы, фенольные смолы, аминопласты, термоотверждаемые полиуретаны и смеси любого из вышеуказанного. Конкретным неограничивающим примером синтетической полимерной частицы, образованной из эпоксидного материала, является частица эпоксидного микрогеля.

Частицы могут также быть полыми частицами, образованными из материалов, выбранных из полимерных и неполимерных неорганических материалов, полимерных и неполимерных органических материалов, композиционных материалов и смеси любого из вышеуказанного. Неограничивающие примеры пригодных материалов, из которых могут быть образованы полые частицы, описаны выше.

В некоторых вариантах реализации частицы, используемые в настоящем изобретении, включают органический пигмент, например, азосоединения (моноазо, диазо, β-нафтол, азо-пигментные лаки типа соли Нафтол AS, бензимидазолон,

диазоконденсацию, изоиндолинон, изоиндолин) и полициклические (фталоцианиновые, хинакридоновые, периленовые, периноновые, дикетопирролопирроловые, тиоиндиго, антрахиноновые, индантроновые, актрапиримидиновые, флавантроновые, пирантроновые, антантроновые, диоксазиновые, триарилкарбониевые, хинофталоновые) пигменты и смеси любого из вышеуказанного. В некоторых вариантах реализации органический материал выбран из периленов, хинакридонов, фталоцианинов, изоиндолинов, диоксазинов (то есть, трифендиоксазинов), 1,4-дикетопирролопирролов, антрапиримидинов, антантронов, флавантронов, индантронов, перинонов, пирантронов, тиоиндиго, 4,4'-диамино-1,1'-диантрахинонилов, а также их замещенных производных и их смесей.

Периленовые пигменты, используемые в практической реализации настоящего изобретения, могут быть незамещенными или замещенными. Замещенные перилены могут быть замещенными, например, у имидных атомов азота, и заместители могут включать от 1 до 10 атомов углерода алкильной группы, от 1 до 10 атомов углерода алкокси группы и галоид (такой как хлор) или их комбинации. Замещенные перилены могут содержать более одного какого-либо заместителя. Предпочтительны диимиды и диангидриды перилен-3,4,9,10-тетракарбоновой кислоты. Неочищенные перилены могут быть получены способами, известными в уровне техники.

Могут использоваться фталоцианиновые пигменты, особенно фталоцианины металлов. Хотя фталоцианины меди являются более легко доступными, могут также использоваться другие металлсодержащие фталоцианиновые пигменты, такие как те, которые основаны на цинке, кобальте, железе, никеле и других таких металлах. Также пригодны не содержащие металл фталоцианины. Фталоцианиновые пигменты могут быть незамещенными или частично замещенными, например, одним или более алкилом (содержащим от 1 до 10 атомов углерода); алкокси (содержащим от 1 до 10 углеродов), галогеном, таким как хлор, или другими заместителями, типичными для фталоцианиновых пигментов. Фталоцианины могут быть получены любым из нескольких способов, известных в уровне техники. Их обычно получают реакцией фталевого ангидрида, фталонитрила или их производных, с донором металла, донором азота (таким как мочевина или сам фталонитрил) и необязательным катализатором, предпочтительно в органическом растворителе.

Хинакридоновые пигменты, которые используются в настоящем документе, включают незамещенные или замещенные хинакридоны (например, с одним или более алкилом, алкокси, галогенами, такими как хлор, или другими заместителями, типичными для хинакридоновых пигментов) и являются пригодными для практической реализации настоящего изобретения. Хинакридоновые пигменты могут быть получены любым из нескольких способов, известных в уровне техники, но предпочтительно получаются термическим закрытием кольца в различных предшественниках 2,5-дианилинотерефталевой кислоты в присутствии полифосфорной кислоты.

Изоиндолиновые пигменты, которые могут необязательно быть симметрично или несимметрично замещенными, также пригодные для практической реализации настоящего изобретения, могут быть получены способами, известными в уровне техники. Пригодный изоиндолиновый пигмент, пигмент желтый 139, является симметричным аддуктом иминоизоиндолина и предшественников барбитуровой кислоты. Диоксазиновые пигменты (то есть, трифендиоксазины) являются также пригодными органическими пигментами и могут быть получены способами, известными в уровне техники.

Могут также использоваться смеси любых из описанных ранее в настоящем документе неорганических частиц и/или органических частиц.

Частицы, применимые в водных дисперсиях настоящего изобретения, могут включать придающие цвет частицы. Термин "придающая цвет частица" обозначает частицу, которая в значительной степени поглощает некоторые длины волн видимого света, то есть длины волн в пределах от 400 до 700 нм; в большей степени, чем она поглощает другие длины волн в видимой области.

Если желательно, описанные выше частицы могут быть сформированы в наночастицы. В некоторых вариантах реализации наночастицы образуются in situ во время образования водной дисперсии закапсулированных в полимер частиц, что описано более подробно далее. В других вариантах реализации, однако, наночастицы образуются прежде их включения в водную дисперсию. В данных вариантах реализации наночастицы могут быть образованы любым из множества различных способов, известных в уровне техники. Например, наночастицы могут быть получены при измельчении и при фракционировании сухого дисперсного материала. Например, объемные пигменты, такие как любые из неорганических или органических пигментов, обсужденных выше, могут измельчаться с измельчающей средой, имеющей размер частиц менее 0,5 миллиметров (мм), или менее 0,3 мм, или менее 0,1 мм. Частицы пигмента обычно измельчаются до размеров наночастиц в мельнице высокой мощности в одном или более растворителей (или воде, органическом растворителе, или смеси двух), необязательно в присутствии полимерного связующего средства. В случае необходимости может быть включен диспергирующий агент, например, (если в органическом растворителе) SOLSPERSE® 32000 или 32500, доступный от Lubrizol Corporation, или (если в воде) SOLSPERSE® 27000, также доступный от Lubrizol Corporation. Другие пригодные способы для получения наночастиц включают кристаллизацию, осаждение, газофазную конденсацию и химическое истирание (то есть, частичное растворение).

В некоторых вариантах реализации закапсулированные в полимер придающие цвет частицы, используемые в настоящем изобретении, включают, например, полимер, выбранный из акриловых полимеров, полиуретановых полимеров, полимерных сложных эфиров, полимерных простых эфиров, полимеров на силиконовой основе, их сополимеров и их смесей. Такие полимеры могут быть получены любым пригодным способом, известным специалистам в области, к которой относится настоящее изобретение. Пригодный полимер включает раскрытые в патентной заявке США 10/876 031 в [0061] до [0076], процитированная часть которой включена в настоящий документ ссылкой, и опубликованной патентной заявке США 2005/0287348 А1 в [0042] до [0044], процитированная часть которой включается в настоящий документ ссылкой.

Однако, как указано, в других вариантах реализации водные дисперсии настоящего изобретения включают частицы, закапсулированные в хрупкий полимер. Термин "хрупкий полимер", который используется в настоящем документе, относится к полимеру, который легко измельчается при условиях окружающей среды. Таким образом, после удаления жидких материалов из дисперсии, получающийся твердый материал легко разрушается на малые фрагменты или части, такие которые были бы пригодны в качестве твердого материал подачи в экструдер для получения композиции покрытия из порошкового материала. С другой стороны, пленкообразующий полимер после удаления жидких материалов из дисперсии образовал бы непровисающую непрерывную пленку на, по меньшей мере, горизонтальной поверхности основы. Как используется в настоящем документе, термин "условия окружающей среды" относится к условиям окружающей среды, которые часто представляют приблизительно давление одна атмосфера, относительную влажность 50% и 25°С.

В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения хрупкий полимер включает продукт реакции (i) полимеризующегося полиэфирного полиуретана и (ii) этилен-ненасыщенного мономера. Термин "полимеризующийся полиэфирный полиуретан", который используется в настоящем документе, относится к полимеру, который включает множество сложноэфирных единиц,

и множество уретановых единиц,

имеет функциональные группы, которые способны к полимеризации с образованием более крупного полимера, и где R¹ является алкильной, циклоалкильной или оксиалкильной функциональной группой, R² является алкильной или циклоалкильной функциональной группой, а R³ является алкильной, циклоалкильной, аралкильной или ароматической функциональной группой. В некоторых вариантах реализации полимеризующийся полиэфирный полиуретан включает полиэфирный полиуретан, имеющий терминальную этиленовую ненасыщенность. Как используется в настоящем документе, термин “терминальная этиленовая ненасыщенность” означает, что, по меньшей мере, некоторые из терминальных концов полиэфирного полиуретана содержат функциональную группу, содержащую этиленовую ненасыщенность. Такие полиэфирные полиуретаны могут также включать, но не должны обязательно включать, внутреннюю этиленовую ненасыщенн