Отражательная поверхность, покрываемая композицией покрытия из водных дисперсий, заключенных в полимер частиц, и способ получения порошковой композиции покрытия

Отражательная поверхность, покрываемая композицией покрытия из водных дисперсий, заключенных в полимер частиц, и способ получения порошковой композиции покрытия

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка является частичным продолжением патентной заявки США с серийным №11/337062 и датой подачи 20 января 2006 г., озаглавленной "Водные дисперсии заключенных в полимер частиц, композиции покрытий на основе указанной дисперсии и субстраты с указанным покрытием", которая в свою очередь является частичным продолжением: (1) патентной заявки США с серийным №10/876031, озаглавленной "Водные дисперсии микрочастиц, включающих наноразмерную фазу, и композиции покрытий, содержащие указанную водную дисперсию"; (2) патентной заявки США с серийным №10/809764 и датой подачи 25 марта 2004 г., озаглавленной "Способ производства порошковых композиций покрытий, предусматривающий внесение трудно вводимых добавок и/или обеспечение динамического контроля цвета"; (3) патентной заявки США с серийным №10/809595 и датой подачи 25 марта 2004 г., озаглавленной "Способ термической экструзии, специально разработанный для производства порошковых композиций покрытий", и (4) патентной заявки США с серийным №10/809639 и датой подачи 25 марта 2004 г., озаглавленной "Устройство для производства термоотверждающихся порошковых композиций покрытий в условиях динамического контроля, включающее систему впрыска под низким давлением". Каждая из вышеперечисленных заявок включена в перечень ссылок, принятых во внимание при составлении настоящей заявки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к водным дисперсиям заключенных в полимер частиц, таких как наночастицы; к способам производства указанной водной дисперсии; к пригодным для этих способов мономерам, способным к полимеризации; к порошковым композициям покрытий на основе указанной водной дисперсии и к субстратам, покрытым, по меньшей мере, частично слоем указанной композиции.

Предшествующий уровень техники

Композиции покрытий, такие как порошковые композиции покрытий, зачастую включают краситель и/или частицы наполнителя для придания цвета и/или улучшения эксплуатационных характеристик готового покрытия. Частицы пигмента обладают сильно выраженным сродством друг к другу, поэтому, если их не разделить, они склонны к слеживанию с образованием агломератов. Для разрушения указанных агломератов их подвергают диспергированию в смолистой дробящей среде и необязательно диспергирующих агентах путем измельчения или дробления в условиях высокого напряжения сдвига. При необходимости получения наноразмерных частиц пигмента часто требуется проведение дополнительного помола до частиц нужного размера.

Пигменты и наполнители обычно состоят из твердых кристаллических частиц диаметром примерно от 0,02 до 2 микрон (т.е. от 20 до 2000 нанометров). Агломерация является серьезной проблемой при получении наноразмерных частиц пигментов и наполнителей (таких как сажа), в частности, по той причине, что указанные наночастицы имеют относительно большую площадь поверхности. Так, получение приемлемой дисперсии наночастиц часто требует применения чрезмерного количества смолистой дробящей среды и/или диспергирующего агента для разрушения агломератов (деагломерации) и предупреждения последующей повторной агломерации наночастиц.

Однако присутствие высоких уровней смолистых дробящих сред и диспергирующих агентов в окончательной композиции покрытия может отрицательно сказаться на свойствах готового покрытия. Например, известно, что высокие уровни диспергирующих агентов влияют на водостойкость готового покрытия. Кроме того, некоторые смолистые дробящие среды, например акриловые дробящие среды, способны оказывать негативное воздействие на эксплуатационные характеристики покрытия, такие как устойчивость к отслоению и эластичность.

Часто возникает потребность в порошковых композициях покрытий, предназначенных для нанесения покрытий на различные виды субстратов. Такие композиции покрытий позволяют значительно сократить или даже отказаться от применения органических растворителей, которые традиционно используются в жидких композициях покрытий. При отверждении порошковой композиции покрытия нагревом в окружающую среду выбрасывается лишь малое (если это вообще происходит) количество летучего материала. В этом заключается основное преимущество порошковых композиций покрытий перед жидкими композициями покрытий, из которых органический растворитель улетучивается в окружающую атмосферу в процессе отверждения их нагревом.

Желательно также обеспечить такую водную дисперсию заключенных в смолу частиц, в которой возможность повторной агломерации последних была бы сведена к минимуму и которая подходила бы для применения в производстве порошковых композиций покрытий.

Сущность изобретения

В некоторых аспектах настоящее изобретение направлено на водные дисперсии, содержащие заключенные в полимер частицы, в которых заключенные в полимер частицы включают частицы, заключенные в хрупкий полимер. Настоящее изобретение направлено также на порошковую композицию покрытия, содержащую указанные заключенные в полимер частицы; на субстраты, покрытые, по меньшей мере, частично слоем такой порошковой композиции покрытия, и на субстраты, покрытые, по меньшей мере, частично слоем многослойного композитного покрытия, в котором, по меньшей мере, один слой получен из указанной порошковой композиции покрытия.

В других аспектах настоящее изобретение направлено на способы приготовления водной дисперсии заключенных в полимер частиц. Способы включают (1) обеспечение смеси в водной среде из (а) частиц, (б) способного к полимеризации этиленовоненасыщенного мономера и (в) вододиспергируемого, способного к полимеризации диспергирующего агента и (2) полимеризацию этиленовоненасыщенного мономера и способного к полимеризации диспергирующего агента с образованием заключенных в полимер частиц, содержащих вододиспергируемый полимер.

В следующих аспектах настоящее изобретение направлено на способы получения заключенных в полимер частиц. Способы включают (1) обеспечение смеси в водной среде из (а) частиц, (б) способного к полимеризации этиленовоненасыщенного мономера и (в) вододиспергируемого, способного к полимеризации диспергирующего агента; (2) полимеризацию этиленовоненасыщенного мономера и способного к полимеризации диспергирующего агента с получением водной дисперсии, включающей заключенные в полимер частицы, содержащие вододиспергируемый хрупкий полимер; (3) удаление воды из водной дисперсии с получением твердого материала, содержащего заключенные в полимер частицы, и (4) дробление твердого материала.

В других аспектах настоящее изобретение направлено на способы приготовления порошковых композиций покрытий, которые включают (1) подачу в экструдер (а) водной дисперсии заключенных в полимер частиц и (б) сухих материалов; (2) смешивание (а) и (б) в экструдере; (3) удаление летучих соединений из смеси с образованием экструдата; (4) охлаждение экструдата и (5) измельчение экструдата до частиц требуемого размера.

В еще одном аспекте настоящее изобретение направлено на способы повышения насыщенности цвета порошковой композиции покрытия, которые предусматривают включение в порошковую композицию покрытия множества заключенных в полимер наночастиц с максимальной степенью матовости 10%.

В следующих аспектах настоящее изобретение направлено на способы выравнивания цвета предварительно выбранного защитного и декоративного покрытия, полученного из жидкой композиции. Эти способы включают (а) определение видимого цвета предварительно выбранного покрытия путем измерения спектральной поглощательной или отражательной способности этого покрытия и (б) приготовление порошкообразной композиции покрытия, содержащей множество заключенных в полимер наночастиц с максимальной степенью матовости 10%, в которых покрытие, полученное нанесением указанной порошковой композиции, выравнивает видимый цвет предварительно выбранного покрытия.

Настоящее изобретение направлено также на вододиспергируемые, способные к полимеризации полиэфирполиуретаны, содержащие концевые этиленовоненасыщенные группы. Полиуретаны получают из таких реагентов, как (а) полиизоцианат, (б) полиэфирполиол, (в) полиамин, (г) материал, содержащий этиленовоненасыщенную группу и активную водородную группу, и (д) материал, содержащий кислотную функциональную группу или ангидрид и активную водородную группу.

В дополнение к этому, настоящее изобретение направлено на отражательные поверхности, покрытые, по меньшей мере, частично слоем прозрачного окрашенного покрытия с множеством цветовых оттенков, на которых прозрачное окрашенное покрытие образовано из нанесенной композиции покрытия, содержащей заключенные в полимер, придающие цвет частицы, и на которых толщина слоя покрытия изменяется в широких пределах.

Настоящее изобретение направлено также на отражательные поверхности, покрытые, по меньшей мере, частично слоем многослойного композитного покрытия. Это многослойное композитное покрытие состоит из (а) первого прозрачного окрашенного покрытия, имеющего первую окраску, и (б) второго прозрачного окрашенного покрытия, нанесенного, по меньшей мере, на часть первого прозрачного окрашенного покрытия и имеющего вторую окраску, отличающуюся от первой. Более того, первое прозрачное окрашенное покрытие и второе прозрачное окрашенное покрытие получены путем нанесения композиции покрытия, содержащей заключенные в полимер, придающие цвет частицы, а, по меньшей мере, одно из прозрачных окрашенных покрытий имеет толщину, которая может изменяться в широких пределах.

Подробное описание изобретения

Прежде чем перейти к подробному описанию изобретения, следует подчеркнуть, что изобретение допускает различные альтернативные варианты и последовательности стадий, за исключением тех, которые оговариваются особо. Более того, все цифры в описании и формуле изобретения, обозначающие, например, количество используемых ингредиентов, следует рассматривать во всех случаях вкупе со словом "примерно, около", за исключением рабочих примеров или других случаев, в которых указываются точные цифры. Таким образом, если не оговаривается что-либо иное, то числовые параметры, приведенные в нижеследующем описании и приложенной формуле изобретения, даются в приближениях, которые могут варьировать в зависимости от требуемых свойств, достигаемых с помощью настоящего изобретения. И, наконец, каждый числовой параметр следует рассматривать, по меньшей мере, как состоящий из главных цифр с возможностью общепринятой практики округления, что не является попыткой ограничить применимость теории эквивалентов к масштабу формулы изобретения.

Несмотря на то что все числовые диапазоны и параметры, приведенные, чтобы подчеркнуть широкий масштаб изобретения, даются в приближении, в конкретных примерах воплощения изобретения они указываются с максимально возможной точностью. Однако любая цифровая величина содержит, что само собой разумеется, некоторую долю погрешности, обусловленной стандартным отклонением в ходе ее соответствующих контрольных измерений.

При этом необходимо иметь в виду, что любой числовой диапазон, приведенный в описании, включает, как подразумевается, все находящиеся в его пределах дополнительные диапазоны. Например, предполагается, что диапазон "от 1 до 10" включает все дополнительные диапазоны между (и включительно) заявленным минимальным предельным значением 1 и заявленным максимальным предельным значением 10, т.е. имеет минимальное значение, равное или более 1, и максимальное значение, равное или менее 10.

В настоящей заявке употребление единственного числа подразумевает и множественное число, а множественное число подразумевает и единственное число, если не оговаривается что-либо иное. В дополнение к этому, в настоящей заявке употребление "или" означает "и/или", если не конкретизируется что-либо иное, несмотря на то, что в некоторых примерах может употребляться именно "и/или".

Как упоминалось выше, некоторые варианты воплощения настоящего изобретения направлены на водные дисперсии заключенных в полимер частиц. В контексте описания термин "дисперсия" относится к двухфазной системе, в которой одна фаза включает тонко измельченные частицы, распределенные по всей второй фазе, которая является непрерывной фазой. Дисперсии настоящего изобретения зачастую представляют собой эмульсии масло-в-воде, в которых водная среда является непрерывной фазой дисперсии, в которой в виде органической фазы суспендированы заключенные в полимер частицы.

В контексте описания термин "водный", "водная фаза", "водная среда" и т.п. относится к среде, которая состоит исключительно из воды или содержит преимущественно воду в комбинации с другим материалом, таким как, например, инертный органический растворитель. В некоторых вариантах воплощения изобретения количество органического растворителя, присутствующего в водных дисперсиях настоящего изобретения, составляет менее 20% масс., например, менее 10% масс. или в некоторых случаях менее 5% масс., или даже в других случаях менее 2% масс., в пересчете на общую массу дисперсии. Примерами (не ограничивающими весь перечень) пригодных для данной цели органических растворителей являются монобутиловый эфир пропиленгликоля, моногексиловый эфир этиленгликоля, монобутиловый эфир этиленгликоля, n-бутанол, бензиловый спирт и минеральные спирты.

В контексте описания термин "заключенные в полимер частицы" относится к частицам, которые окружены (т.е. находятся внутри), по меньшей мере, частично полимером в достаточной степени, обусловливающей их физическое разделение друг от друга в водной дисперсии, благодаря чему в значительной мере предупреждается значительная агломерация указанных частиц. Само собой разумеется, конечно, что дисперсии настоящего изобретения могут также содержать и не заключенные в полимер частицы.

В некоторых вариантах частицы, заключенные в полимер в водных дисперсиях настоящего изобретения, включают наночастицы. В контексте описания термин "наночастицы" относится к частицам, средний размер которых составляет менее 1 микрона. В некоторых вариантах средний размер наночастиц в настоящем изобретении составляет 300 нанометров или менее, например 200 нанометров или менее либо в некоторых случаях 100 нанометров или менее. Таким образом, в некоторых вариантах водные дисперсии настоящего изобретения содержат наночастицы, которые заключены в полимер и, следовательно, не подвержены в значительной мере агломерации.

Согласно настоящему изобретению средний размер частиц может измеряться известным методом лазерного рассеяния. Например, средний размер частиц может определяться с помощью прибора Horiba Model LA 900, измеряющего размер частиц методом лазерной дифракции и использующего гелий-неоновый лазер с длиной волны 633 нм для измерения размера частиц предположительно сферической формы, т.е. термин "размер частиц" относится к наименьшей сфере, которая полностью покрывает частицу. Средний размер частиц может также определяться путем визуального анализа электронной микрофотографии полученного с помощью трансмиссионной электронной микроскопии (ТЕМ) изображения репрезентативного образца частиц и измерения их диаметра на изображении с последующим расчетом среднего размера первичной частицы исследуемого образца частиц с учетом увеличения ТЕМ-изображения. Специалисту обычной квалификации известно из уровня техники, как получить ТЕМ-изображение и определить размер первичной частицы с учетом увеличения. Размер первичной частицы относится к сфере наименьшего диаметра, полностью покрывающей частицу. В контексте описания термин "размер первичной частицы" обозначает размер отдельной частицы.

Форма (или морфология) частиц может быть самой разной. Например, в большинстве случаев могут использоваться частицы, имеющие сферическую морфологию (в виде твердых бусин, микробусин или полых сфер), а также частицы кубической, пластинчатой или игольчатой (удлиненной или волокнистой) формы. В дополнение к этому, частицы могут иметь внутреннюю структуру, которая может быть полой, пористой или плотной (без пустот) либо комбинированной, например, полый центр с пористыми или твердыми стенками. Более подробную информацию о соответствующих характеристиках частиц см. Н.Katz et al. (Ed.), Handbook of Fillers and Plastics (1987), p.9-10.

В зависимости от требуемых свойств и характеристик готовой дисперсии и/или композиций покрытия настоящего изобретения (например, твердость покрытия, устойчивость к появлению царапин, стабильность или цвет) могут использоваться смеси одной или более частиц, имеющих разный средний размер.

Частицы, например наночастицы, присутствующие в водных дисперсиях настоящего изобретения, могут быть получены из полимерных и/или не полимерных неорганических материалов, полимерных и/или не полимерных органических материалов, композитных материалов, а также смесей перечисленного. В контексте описания выражение "получены из" употребляется в общеупотребительном смысле, например "состоящий из", констатирующем факт. Это выражение подразумевает, что композиция или вещество, "полученное из" перечисленных выше компонентов, суть композиция, состоящая, по меньшей мере, из этих перечисленных компонентов, но в процессе ее составления в нее могут включаться также другие, не названные в перечне компоненты. В дополнение к этому, термин "полимер" в контексте описания охватывает олигомеры и включает (но весь перечень не ограничивается только указанными здесь) как гомополимеры, так и сополимеры.

В контексте описания термин "полимерный неорганический материал" обозначает полимерный материал, основная структура (каркас) которого сформирована из повторяющихся единиц элемента или элементов, но не углерода. Более того, в контексте описания термин "полимерные органические материалы" обозначает синтетические полимерные материалы, полусинтетические полимерные материалы и природные полимерные материалы, все из которых имеют каркас из повторяющихся единиц на основе углерода.

Термин "органический материал" в контексте описания обозначает углеродсодержащие соединения, в которых углерод обычно связан с углеродом и с водородом, а часто и с другими элементами. Он не относится к бинарным (двойным) соединениям, таким как оксиды углерода, карбиды, дисульфид углерода и др., к тройным соединениям, таким как цианиды металлов, карбонилы металлов, фосген, карбонилсульфиды и др., и к углеродсодержащим ионным соединениям, таким как карбонаты металлов, например карбонат кальция и карбонат натрия.

В контексте описания термин "неорганический материал" обозначает любой материал, который не является органическим материалом.

В контексте описания термин "композитный материал" обозначает комбинацию двух или более отличающихся друг от друга материалов. Частицы, полученные из композитных материалов, в большинстве случаев обладают поверхностной твердостью, которая отличается от твердости внутреннего тела частицы под ее поверхностью. Если говорить более конкретно, то поверхность частицы может быть модифицирована любым методом, хорошо известным из уровня техники, например (но весь перечень не ограничивается только указанным здесь), химической или физической модификацией поверхностных характеристик частиц с применением известных из уровня техники методик.

Например, частица может быть получена из первичного материала, имеющего покрытие, плакированного или инкапсулированного одним или более из вторичных материалов, что обеспечивает композитную частицу с более мягкой поверхностью. В некоторых вариантах воплощения изобретения частицы из композитных материалов могут быть получены из первичного материала, имеющего покрытие, плакированного или инкапсулированного первичным же материалом, но в другой форме. Более подробную информацию о частицах, пригодных для применения в настоящем изобретении, см. G.Wypych, Handbook of Fillers, 2^nd Ed. (1999), pp.15-202.

Как упоминалось выше, частицы, пригодные для применения в настоящем изобретении, могут включать любые неорганические материалы, известные из уровня техники. Так, указанные частицы могут быть получены из керамических материалов, металлических материалов и их комбинаций. Примеры таких керамических материалов (но их перечень не ограничивается только названными здесь) могут включать оксиды металлов, оксиды смеси металлов, нитриды металлов, карбиды металлов, сульфиды металлов, силикаты металлов, бориды металлов, карбонаты металлов и смеси перечисленного. Конкретным (не ограничивающим весь возможный перечень) примером нитрида металла является нитрид бора; конкретным (не ограничивающим весь возможный перечень) примером оксида металла является оксид цинка; примерами (не ограничивающими весь возможный перечень) оксидов смеси металлов являются алюмосиликаты и силикаты магния; примерами (не ограничивающими весь возможный перечень) пригодных для настоящего изобретения сульфидов металлов являются дисульфид молибдена, дисульфид тантала, дисульфид вольфрама и сульфид цинка; примерами (не ограничивающими весь возможный перечень) пригодных для настоящего изобретения силикатов металлов являются алюмосиликаты и силикаты магния, такие как вермикулит.

В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения частицы состоят из неорганических материалов, выбранных 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, нитриды, фосфиды, фосфаты, селениды, сульфиды, сульфаты, и их смесей. Показательные примеры (не ограничивающие весь возможный перечень) указанных неорганических частиц включают частицы из оксида алюминия (глинозема), диоксида кремния (кремнезема), диоксида титана, оксида церия, диоксида циркония, оксида висмута, оксида магния, оксида железа, алюмосиликата, карбида бора, диоксида титана с примесью азота и селенида кадмия.

Частицы могут иметь, например, ядро, в основном, из одного неорганического оксида, такого как кремнезем в коллоидной или аморфной форме, глинозем или коллоидный глинозем, диоксид титана, оксид железа, оксид цезия, оксид иттрия, коллоидный иттрий, диоксид циркония, например коллоидный или аморфный диоксид циркония, и смеси любых из перечисленных, либо из неорганического оксида одного вида, нанесенного на органический оксид другого вида.

Не полимерные неорганические материалы, пригодные для получения частиц настоящего изобретения, могут включать неорганические материалы, выбранные из графита, металлов, оксидов, карбидов, нитридов, боридов, сульфидов, силикатов, карбонатов, сульфатов и гидроксидов. Примером (не ограничивающим весь возможный перечень) подходящего неорганического оксида является оксид цинка. Примеры (не ограничивающие весь возможный перечень) подходящих неорганических сульфидов включают дисульфид молибдена, дисульфид тантала, дисульфид вольфрама и сульфид цинка. Примеры (не ограничивающие весь возможный перечень) подходящих неорганических силикатов включают алюмосиликаты и силикаты магния, такие как вермикулит. Примерами (не ограничивающими весь возможный перечень) подходящих металлов являются молибден, платина, палладий, никель, алюминий, медь, золото, железо, серебро, сплавы и смеси любых из перечисленных.

В некоторых вариантах воплощения изобретения частицы могут выбираться из коллоидного кремнезема, аморфного кремнезема, глинозема, коллоидного глинозема, диоксида титана, оксида железа, оксида цезия, оксида иттрия, коллоидного иттрия, диоксида циркония, коллоидного диоксида циркония и смесей любых из перечисленного. В других вариантах частицы состоят из коллоидного кремнезема. Как обсуждалось выше, эти материалы могут иметь обработанную или необработанную поверхность. Другие подходящие частицы включают кремнеземы с модифицированной поверхностью, такие как описанные в патенте США №5853809, начиная со столбца 6, строки 51 и кончая столбцом 8, строкой 43; указанный отрывок включен в перечень ссылок, принятых во внимание при составлении настоящей заявки.

В качестве другой альтернативы, частица может быть получена из первичного материала, имеющего покрытие, плакированного или инкапсулированного одним или более из вторичных материалов с получением композитного материала с более твердой поверхностью. Альтернативно частица может быть получена из первичного материала, имеющего покрытие, плакированного или инкапсулированного другой формой первичного материала с получением композитного материала с более твердой поверхностью.

В одном из примеров (не ограничивающем масштаб настоящего изобретения) неорганическая частица, полученная из неорганического материала, такого как карбид кремния или нитрид алюминия, может иметь покрытие из кремнезема, карбоната или наноглины, что обеспечивает пригодную для настоящего изобретения композитную частицу. В другом примере (не ограничивающем масштаб настоящего изобретения) сопряженный с силаном агент с алкильными боковыми цепями может вступать во взаимодействие с поверхностью неорганической частицы, полученной из неорганического оксида, что обеспечивает образование пригодной для настоящего изобретения композитной частицы с "более мягкой" поверхностью. Еще одни примеры включают плакирование, инкапсулирование или покрывание частиц из не полимерных или полимерных материалов другими, отличающимися от первых, не полимерными или полимерными материалами. Конкретным примером (не ограничивающим весь возможный перечень) таких композитных частиц является DUALITE®, представляющий собой частицы из синтетического полимера с покрытием из карбоната кальция, который поставляется на рынок фирмой Pierce & Stevens Corporation of Buffalo, шт. Нью-Йорк, США.

В некоторых вариантах частицы, использующиеся в настоящем изобретении, имеют ламеллярную (пластинчатую) структуру. Частицы с такой структурой состоят из пластинок атомов в виде упорядоченного гексагонального ряда с прочными связями внутри пластинок и слабыми ван-дер-ваальсовыми силами между пластинками, что обеспечивает низкое напряжение сдвига между пластинками. Примером (не ограничивающим весь возможный перечень) ламеллярной структуры является гексагональная кристаллическая структура. Неорганические твердые частицы, имеющие ламеллярную структуру типа фуллерена (иначе называемого buckyball), также пригодны для настоящего изобретения.

Примеры (не ограничивающие весь возможный перечень) подходящих материалов с ламеллярной структурой включают нитрид бора, графит, дихалькогениды металлов, слюду, тальк, гипс, каолинит, кальцит, йодид кадмия, сульфид серебра и их смеси. Пригодные для данной цели дихалькогениды включают дисульфид молибдена, диселенид молибдена, дисульфид тантала, диселенид тантала, дисульфид вольфрама, диселенид вольфрама и смеси перечисленного.

Частицы могут быть получены из не полимерных органических материалов. Примерами (не ограничивающими весь перечень) не полимерных органических материалов, пригодных для применения в настоящем изобретении, являются стеараты (такие как стеарат цинка и стеарат алюминия), алмаз, уголь и стеарамид.

Частицы, используемые в настоящем изобретении, могут быть получены из неорганических полимерных материалов. Примеры (не ограничивающие масштаб изобретения) подходящих неорганических полимерных материалов включают (но весь перечень не ограничивается только указанным здесь) полифосфацены, полисиланы, полисилоксаны, полигерманы, полимерную серу, полимерный селен, силиконы и смеси любого из них. Конкретным (не ограничивающим весь перечень) примером частиц из неорганического полимерного материала, пригодных для применения в настоящем изобретении, является Tospearl, который представляет собой частицы из сшитых силоксанов и поставляется на рынок фирмой Tishiba Silicones Company, Ltd., Япония.

Частицы могут быть получены из синтетических органических полимерных материалов. Примеры (не ограничивающие весь возможный перечень) подходящих органических полимерных материалов включают термоотверждаемые материалы и термопластичные материалы. Примерами (не ограничивающими весь возможный перечень) подходящих термопластичных материалов являются термопластичные полиэфиры, такие как полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат и полиэтиленнафталат; поликарбонаты; полиолефины, такие как полиэтилен, полипропилен и полиизобутен (-бутилен); акриловые полимеры, такие как сополимеры стирола и мономера акриловой кислоты и полимеры, содержащие метакрилат; полиамиды; термопластичные полиуретаны; виниловые полимеры и любые смеси перечисленного.

Примеры (не ограничивающие весь возможный перечень) подходящих термоотверждаемых материалов включают термоотверждаемые полиэфиры, виниловые эфиры, эпоксидные материалы, фенольные соединения, аминопласты, термоотверждаемые полиуретаны и любые смеси перечисленного. Конкретным примером (не ограничивающим весь перечень) синтетических полимерных частиц, полученных из эпоксидного материала, являются частицы эпоксидного микрогеля.

Частицы могут также представлять собой полые частицы из материалов, выбранных из полимерных и не полимерных неорганических материалов, полимерных и не полимерных органических материалов, композитных материалов и любых смесей перечисленного. Примеры (не ограничивающие весь перечень) подходящих материалов, из которых могут быть получены полые частицы, приведены выше.

В некоторых вариантах частицы, использующиеся в настоящем изобретении, содержат органический пигмент, например, азосоединения (моноазо-, диазо-, β-нафтол, азопигментированные лаки типа соли Нафтол AS, бензимидазолон, конденсационные диазопигменты, изоиндолинон, изоиндолин), полициклические пигменты (фталоцианин, хинакридон, перилен, перинон, дикетопирролопиррол, тиоиндиго, антрахинон, индантрон, антрапиримидин, флавантрон, пирантрон, антантрон, диоксазин, триарилкарбониум, хинофталон) и любые смеси перечисленного. В некоторых вариантах органический материал выбирается из периленов, хинакридонов, фталоцианинов, изоиндолинов, диоксазинов (т.е. трифендиоксазинов), 1,4-дикетопирролопирролов, антралиримидинов, антантронов, флавантронов, индантронов, перинонов, пирантронов, тиоиндиго, 4,4′-диамино-1,1′-диантрахинонила, а также их замещенных производных, и смесей перечисленного.

Пигменты перилены, используемые для практического воплощения настоящего изобретения, могут быть незамещенными или замещенными. Замещенные производные периленов могут быть получены реакцией замещения по месту атомов имидного азота, например, и полученные таким путем заместители могут включать алкильную группу, содержащую от 1 до 10 атомов углерода, алкоксигруппу, содержащую от 1 до 10 атомов углерода, и галоген (например, хлор) или их комбинации. Замещенные производные периленов могут включать более одного из любого одного заместителя. Предпочтительными являются диимиды и диангидриды перилен-3,4,9,10-тетракарбоновой кислоты. Неочищенные перилены могут быть получены методами, известными из уровня техники.

Могут использоваться фталоцианиновые пигменты, преимущественно фталоцианины металлов. Хотя более доступными являются фталоцианины меди, могут использоваться также и другие металлсодержащие фталоцианиновые пигменты, например, на основе цинка, кобальта, железа, никеля и других металлов. Пригодными являются и не содержащие металлов фталоцианины. Фталоцианиновые пигменты могут быть незамещенными или частично замещенными, например, одним или более из алкильных групп (содержащих от 1 до 10 атомов углерода), алкоксигрупп (содержащих от 1 до 10 атомов углерода), галогенов, таких как хлор, или других заместителей, типичных для фталоцианиновых пигментов. Фталоцианины могут быть получены любым из целого ряда методов, известных из уровня техники. В типичных случаях их получают реакцией фталевого ангидрида, фталонитрила или их производных с металлом-донором или азотным донором (таким как мочевина или сам фталонитрил) с участием (необязательно) катализатора, предпочтительно в органическом растворителе.

Хинакридоновые пигменты в контексте описания включают незамещенные или замещенные хинакридоны (например, одним или более из алкильных групп, алкоксигрупп, галогенов, таким как хлор, или других заместителей, типичных для хинакридоновых пигментов) и пригодны для практического воплощения настоящего изобретения. Хинакридоновые пигменты могут быть получены любым из целого ряда методов, известных из уровня техники, но предпочтительно их получают термической реакцией с замыканием кольца различных предшественников 2,5-дианилинотерефталевой кислоты в присутствии полифосфорной кислоты.

Изоиндолиновые пигменты, которые необязательно могут быть симметрично или несимметрично замещенными, также пригодны для практического воплощения настоящего изобретения и могут быть получены методами, известными из уровня техники. Предпочтительный изоиндолиновый пигмент - Pigment Yellow 139 (Пигмент Желтый 139) - является симметричным аддуктом иминоизоиндолина и предшественников барбитуровой кислоты. Диоксазиновые пигменты (т.е. трифендиоксазины) также являются пригодными для изобретения органическими пигментами и могут быть получены методами, известными из уровня техники.

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

Частицы, пригодные для использования в водных дисперсиях настоящего изобретения, могут включать частицы, придающие окраску. Под термином "придающие окраску" следует понимать частицы, способные поглощать некоторые волны видимого света, т.е. волны длиной от 400 до 700 нм, в большей степени, чем другие в видимой области спектра.

При необходимости вышеописанные частицы могут быть получены в форме наночастиц. В некоторых вариантах воплощения изобретения наночастицы получают in situ в процессе приготовления водной дисперсии заключенных в полимер частиц, что более подробно описывается ниже. Однако в других вариантах наночастицы получают еще до введения их в водную дисперсию. В этих вариантах наночастицы могут быть получены любым из целого ряда методов, известных из уровня техники. Например, наночастицы можно получить пульверизацией и классификацией сухого материала в виде твердых частиц. Например, сыпучие пигменты в форме твердых частиц, например любые из обсуждавшихся выше неорганических или органических пигментов, можно измельчить вместе с дробящей средой, имеющей размер частиц менее 0,5 миллиметра (мм) или менее 0,3 мм, или даже менее 0,1 мм. В типичных случаях частицы пигмента измельчаются до наноразмерных частиц в высокоэнергоемкой мельнице в одном или более растворителях (либо в воде, органическом растворителе, либо в их смеси) необязательно в присутствии полимерной дробящей среды. При необходимости можно ввести диспергирующий агент, например (в случае использования органического растворителя) SOLSPERSE® 32000 или 32500 от Lubrizol Corporation либо (в случае использования воды) SOLSPERSE® 27000 также от Lubrizol Corporation. Другие подходящие методы получения наночастиц включают кристаллизацию, преципитацию, газо-фазовую конденсацию и химическое перетирание (т.е. частичное растворение).

В некоторых вариантах воплощения заключенные в полимер, придающие цвет частицы, использующиеся в настоящем изобретении, содержат, например, полимер, выбранный из акриловых полимеров, полиуретановых полимеров, полиэфирных полимеров со сложноэфирной группой, полиэфирных полимеров с простой эфирной группой, кремнийорганических полимеров, их сополимеров и их комбинаций. Указанные полимеры могут быть получены любым подходящим методом, известным из уровня техники квалифицированным специалистам, на которых настоящее изобретение и рассчитано. Пригодные для изобретения полимеры включают полимеры, описанные в патентной заявке США с серийным №10/876031, абзацы с [0061] по [0076], которые включены в перечень ссылок, принятых во внимание при составлении настоящей заявки, и в опубликованной патентной заявке С