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水性颜料制剂及其用于调色体系和用于涂层物质染色的用途的制作方法

2022-07-29 22:24:06 来源:中国专利 TAG:

水性颜料制剂及其用于调色体系和用于涂层物质染色的用途
1.本发明的主题是水性颜料制剂或颜料分散体及其用于调色体系和用于对各种类型的涂层物质、粘结剂体系、涂覆剂、灰泥、漆料和染料进行着色的用途。
2.为了对例如彩色建筑区段中的水性或含溶剂的涂层物质、粘结剂体系、涂覆剂、漆料和染料进行染色,通常使用立即可用的颜料制剂。颜料制剂是液态物质混合物,其中颜料以细分散于连续介质中的形式存在。在许多应用领域中,其中使用水作为连续介质的水性颜料制剂已经被认为优于基于溶剂的颜料制剂或者是优选的。其关键例如在于法规制定以及现代环保标志的颁发标准,如蓝色天使或欧洲环保标志,其越来越多地限制挥发性有机物质(所谓的voc)在许多应用介质中以及因此最终还有在所使用的颜料制剂中的使用。
3.为了分散颜料,通常使用表面活性物质,如润湿剂和分散助剂,这些表面活性物质有助于润湿颜料并且在物理上稳定以其细颗粒形式处于连续介质中的颜料颗粒。这些表面活性物质可以为非离子性、阴离子性、阳离子性或双性离子性,并且可以具有表面活性特征或大分子特征。颜料制剂的性能明显受到所包含的分散剂影响。
4.颜料制剂常常作为赋色组分用在调色体系(也被称为混色体系或着色体系)中。在此,对所提及的调色基础物质(可以以白色或透明的或遮盖性的形式存在并且可以为各种类型的液态粘结剂体系)的染色通过一种颜料制剂或各种颜料制剂的组合的受软件控制的投料来实现。这例如常常在工厂调色(工厂内着色,in-plant-tinting)用于产生更大量的色调。只有在销售地点(销售点,point-of-sale)才能对调色基础物质进行多次调色,因为在此情况下可以将多种多样的色泽提供给使用者,而无须大量储备。在此情况下,颜料制剂的投料常常借助于在销售地点装设的调色机器进行。
5.在调色体系中使用要求颜料制剂具有适合的流变特征,以便保证足够的可泵送性和可投料性。需要高投料准确度,以便避免与目标色调的偏差或使其最小化。这尤其适用于在必须以《0.1ml的非常小体积精确投料的销售点区域中的调色机器中使用。许多颜料制剂为非牛顿流体,也就是说其黏度取决于作用在其上的剪切力。典型地,在5s-1
的剪切速率下《10pa*s并且在30s-1
的剪切速率下《3pa*s的黏度要求尽可能小的触变性和流变性,以便实现所需的可泵送性和可投料性。这种流变行为在此必须在典型为5-40℃的宽广温度范围内在》1年的较长时间段内、还有在这些应用中通常作用于颜料制剂的显著应力下(例如由于反复且高强度的搅拌或泵送造成的)保持不变。对于具有》30重量%的高颜料含量的颜料制剂而言,这是非常大的技术挑战并且要求具有显著的黏度降低和稳定作用的分散剂。非常常见的是,出于技术原因,尽可能高的颜料含量是优选的,例如以便将调色基础物质中为了实现某一色调所需添加的颜料制剂量保持得尽量低并且由此使调色基础物质的不希望的性能变化最小化,并且这通常还提供经济上以及生态上的优点。
6.颜料制剂必须在剪切、提高的温度以及压力变化下是稳定的,例如在泵送时、在通过喷嘴投料时、在喷涂时或者在排气/除气时。
7.对于上述应用需要具有低发泡倾向的颜料制剂,以便防止形成泡沫或改变密度。这对于在调色机器中的应用而言是关键的,因为颜料制剂的投料通常按体积进行并且密度的改变可能导致与目标色调的偏差。因为颜料制剂的发泡倾向很大程度上由所使用的分散
剂来确定,所以需要适合的少泡沫的分散剂。
8.为了在调色体系中使用,颜料制剂必须与各种调色基础物质和粘结剂体系相容并且可接受,也就是说必须在没有颜料颗粒的絮凝或再聚结的情况下以任意比例简单且高效地对其进行加工。在所提及的通用颜料制剂的情况下,这些通用颜料制剂必须与水性应用体系以及含溶剂的应用体系相容。颜料制剂与应用介质的相容性在此很大程度上由所使用的分散剂来确定。市场上可用的具有各种不同组合物的许多粘结剂体系形成了重大挑战并且要求具有广泛相容性的颜料制剂。
9.为了将涂层物质染色,通常要求所使用的颜料制剂不会不利地影响其性能特征。例如,颜料制剂不允许在干燥后的膜上造成表面缺陷(例如凹坑)或者改变干燥行为或吸水量。这明显受到在颜料制剂中使用的分散剂影响。在立面染料的情况下,在天气影响(由于露水、雾气、溅水或雨水)后由于水溶性应用材料(例如表面活性剂或分散剂)而可能出现的表面效应(例如条纹或渗出,即所谓的蜗牛条纹)是非常不希望的。在此,聚合物或高分子分散剂具有较低的形成此类不希望表面效应的倾向。
10.对调色体系通常提出以下要求:可以设定通常》1000的大量色泽。这要求所使用的颜料制剂彼此相容并且可以以任意比例良好混合。这例如可以如下实现,即,用于调色体系的颜料制剂基于相同的分散剂。为此需要适合于许多不同有机和无机颜料并且允许制备具有上述性能的对应颜料制剂的分散剂。为了这些颜料制剂的大规模生产,将一种分散剂用于许多不同颜料同样提供了巨大的优点,例如在物流、库存以及复杂性方面的优点,并且由此是希望的。
11.由于不同颜料的不同性能,这形成了分散剂的特殊挑战。例如,不同颜料的表面极性可能非常不同,从而难以实现在分散剂与许多不同颜料表面之间充分的亲和性并且由此难以实现对于不同颜料的充分的黏度降低和颗粒稳定作用。各种颜料同样可能在其粒径和颗粒形貌方面非常不同。应同样适合于许多不同颜料的分散剂因此必须既能够稳定相对小颗粒的颜料颗粒同样也能够稳定大颜料颗粒。提供同样适合于有机颜料、无机颜料以及炭黑的分散剂因此提出了巨大的挑战。
12.法规制定以及环保标志的颁发标准的越来越严格使得大量常见用于某些应用领域的颜料制剂的配制品组分不再可用或者仅在有限的程度上可用。例如,在工业中有很明显的限制或完全放弃使用经典罐头防腐剂(例如异噻唑啉酮)的趋势。用于仍然实现足够微生物稳定性的替代概念通常基于设定足够用于防腐的碱度。因此需要如下分散剂,所述分散剂即使在》10的碱性ph值下也具有化学耐受性并且保持足够的颗粒稳定性以及黏度降低。
13.出于相同的原因,现今可使用的润湿剂和分散剂的选择大大受限。例如,现今烷基酚乙氧基化物(apeo)由于生物累积和有激素效果的分解产物被严格限制并且对于许多应用被禁用。使用三苯乙烯基酚乙氧基化物(tspeo)虽然以前是可能的,但由于不利的生态毒性特性,在工业中有强烈的放弃这种原料的趋势。出于相同的原因,在过去使用的基于酚醛树脂或基于双酚a的分散剂的应用持续受到限制。对于某些应用而言,出于法规以及应用技术原因,使用基于伯和仲胺的反应产物作为分散剂是危险的并且由此只能在有限情况下实现。
14.提供用于上述应用的水性颜料制剂(除了满足高技术要求还满足高法规要求,例
如在毒理学和生态毒理学特征方面的要求)是对工业的越来越高的要求并且基于现有技术只能不充分地实现。
15.在现有技术中描述了基于不同分散助剂的水性颜料制剂。
16.ep 1 078 946公开了基于嵌段共聚物、含氧化苯乙烯的聚氧化烯的水性颜料糊剂作为颜料润湿剂。
17.ep 1 805 270说明了基于寡聚酯的水基颜料制剂。
18.de 10 2006 002 800公开了基于由氧化苯乙烯、氧化烯和二元或更多元胺以及醇形成的共聚物的水性颜料制剂。然而没有说明具有上述应用所需的性能特征的颜料制剂。例如在此颜料制剂的与许多不同粘结剂体系的所需的相容性是未知的。另外,由于法规以及应用技术的要求,在上述应用中使用基于胺的分散剂通常是不希望的,这大大限制了在de10 2006 002 800中说明的颜料制剂。虽然所公开的颜料制剂的黏度在所希望的范围内,但是其中说明的颜料含量和与之相关的颜料制剂的颜色强度是相对较小的,并且没有说明在上述应用所需的颜料含量下颜料制剂的流变性以及储存稳定性。也没有说明尤其在销售点地区中对调色体系的适用性。
19.ep 2 147 066说明了基于非离子型共聚物的水性颜料制剂,所述共聚物借助于由聚乙二醇/聚丙二醇-单(甲基)丙烯酸酯形成的大分子单体来制备。
20.在现有技术中说明的水性颜料制剂通常不满足上述应用所要求的毒理学和生态毒理学特征。此外,它们通常与不同水性或含溶剂的粘结剂体系的相容性通常不足。此外,其在所需的颜料含量下的触变行为以及储存稳定性通常非常需要改进。
21.即使在无需考虑缺点的情况下,至今也未有人描述满足上述应用的所有条件的水性颜料制剂。
22.因此本发明的基本目的在于提供水性颜料制剂,所述水性颜料制剂在毒理学和生态毒理学方面是无缺陷的并且不含烷基酚衍生物、三苯乙烯基酚衍生物、酚醛树脂衍生物和双酚a衍生物。此外,所述颜料制剂应具有广泛的彼此相容性以及与许多不同粘结剂体系的相容性,并且不会导致在应用体系中的不希望的表面缺陷或表面效应。所述水性颜料制剂应具有高颜色强度、低发泡倾向以及在尽可能高的颜料含量下适合的流变特征,以便允许在市场上常见的调色机器上实现足够的可投料性。此外,这些制剂应是储存稳定且剪切稳定的,也就是说即使在储存较长时间段或在剪切下上述性能也应保持稳定。
23.出人意料地,这个目的可以通过以下方式实现:用特殊的、下文定义的、非离子型或阴离子改性的共聚物来分散颜料,所述共聚物由三元或更多元的多元醇、氧化苯乙烯和氧化烯形成。在使用由氧化苯乙烯和氧化烯形成的其他共聚物时,获得了水性颜料制剂,所述水性颜料制剂不具有完整的上述性能特征,尤其在试图实现的颜色性能、颜料含量、相容性、流变性、发泡倾向以及稳定性方面。
24.因此本发明的主题是水性颜料制剂,包含:
25.(a)至少一种有机和/或无机颜料和/或填料,
26.(b)至少一种式(i)或(ii)的分散剂,或者式(i)和(ii)的分散剂的混合物,
[0027][0028]
其中
[0029]
n为大于或等于1的整数,
[0030]
z为大于或等于1的整数,
[0031]
r1为具有1至30个碳原子的脂肪族的、直链的或支链的烃残基或者氢原子或者结构单元-o-x或者结构单元-ch
2-o-x,
[0032]
和对应于式(iii)的结构单元x,
[0033][0034]
其中
[0035]
a为1至50、优选1或20、特别优选1至10的整数,
[0036]
b为0至50、优选0或20、特别优选0至10的整数,
[0037]
c为1至100、优选10至50的整数,
[0038]
m为1至50、优选1至10的整数,
[0039]
r2为具有1至30个碳原子的脂肪族的、直链的或支链的烃残基,
[0040]
y为氢,-so3m,-so2m,-po3m2,-ch2coom,并且
[0041]
m为氢或阳离子,所述阳离子优选选自下组:na

、k

、nh
4
、三乙醇铵或其组合。
[0042]
另外,本发明的颜料制剂还可以包含以下另外的添加剂:
[0043]
(c)任选地润湿剂,
[0044]
(d)和/或任选地其他表面活性剂和/或分散剂,
[0045]
(e)和/或任选地一种或多种向水性物质和/或一种或多种有机溶剂和/或其混合物,
[0046]
(f)和/或任选地一种或多种粘结剂和/或共粘结剂,
[0047]
(g)和/或任选地其他用于制备水性颜料分散体的常用添加物质,以及
[0048]
(h)水。
[0049]
优选的颜料制剂包含5至80重量%、优选10至70重量%、尤其优选30至70重量%的组分(a)。
[0050]
优选的颜料制剂包含0.1至30重量%、优选2至20重量%、尤其优选5至15重量%的组分(b)。
[0051]
特别优选的颜料制剂包含以下组分
[0052]
(a)5至80重量%,尤其10至70重量%,
[0053]
(b)0.1至30重量%,尤其2至20重量%,
[0054]
(c)0至10重量%,尤其0.1至5重量%,
[0055]
(d)0至20重量%,尤其1至10重量%,
[0056]
(e)0至30重量%,尤其5至20重量%,
[0057]
(f)0至30重量%,尤其1至10重量%,
[0058]
(g)0至20重量%,尤其0.1至5重量%,
[0059]
(h)余量的水,
[0060]
分别相对于所述颜料制剂的总重量(100重量%)。
[0061]
在本发明的颜料制剂包含组分(c)、(d)、(e)、(f)和(g)中一种或多种组分的情况,其最小浓度彼此独立地优选为相对于所述颜料制剂的总重量至少0.01重量%、尤其至少0.1重量%。
[0062]
本发明的颜料制剂的组分(a)为细颗粒的有机或无机颜料或者不同有机和/或无机颜料和/或填料的混合物。组分(a)还可以为可溶于某些溶剂且在其他溶剂中具有颜料性质的染料。颜料既可以以干燥粉末的形式也可以作为湿水的压饼来使用。
[0063]
作为有机颜料可以考虑单偶氮颜料,双偶氮颜料,漆化偶氮颜料,β-萘酚颜料,萘酚as颜料,苯并咪唑酮颜料,双偶氮缩合颜料,偶氮金属络合物颜料以及多环颜料,例如酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、苝颜料、环酮颜料(perinone)、硫靛颜料、蒽嵌蒽醌颜料、蒽醌颜料、黄士酮颜料、靛蒽醌颜料、异蒽酮紫颜料、皮蒽酮颜料、二噁嗪、喹酞酮颜料、异吲哚啉酮颜料、异吲哚啉颜料和吡咯并吡咯二酮颜料,或者炭黑。
[0064]
在此,作为特别优选的有机颜料的示例性选择可以提及炭黑颜料,例如炉法炭黑或气法炭黑;单偶氮颜料和双偶氮颜料,尤其颜料颜色索引的pigment yellow 1、pigment yellow 3、pigment yellow 12、pigment yellow 13、pigment yellow 14、pigment yellow 16、pigment yellow 17、pigment yellow 73、pigment yellow 74、pigment yellow 81、pigment yellow 83、pigment yellow 87、pigment yellow 97、pigment yellow 111、pigment yellow 126、pigment yellow 127、pigment yellow 128、pigment yellow 155、pigment yellow 174、pigment yellow 176、pigment yellow 191、pigment yellow 213、pigment yellow 214、pigment yellow 219、pigment red 38、pigment red 144、pigment red 214、pigment red 242、pigment red 262、pigment red 266、pigment red 269、pigment red 274、pigment orange 13、pigment orange 34或pigment brown 41;β-萘酚颜料和萘酚as颜料,尤其颜料颜色索引的pigment red 2、pigment red 3、pigment red 4、
pigment red 5、pigment red 9、pigment red 12、pigment red 14、pigment red 53:1、pigment red 112、pigment red 146、pigment red 147、pigment red 170、pigment red 184、pigment red 187、pigment red 188、pigment red 210、pigment red 247、pigment red 253、pigment red 256、pigment orange 5、pigment orange 38或pigment brown 1;漆化偶氮颜料和金属络合物颜料,尤其颜料颜色索引的pigment red 48:2、pigment red 48:3、pigment red 48:4、pigment red 57:1、pigment red 257、pigment orange 68或pigment orange 70;苯并咪唑酮颜料,尤其颜料颜色索引的pigment yellow 120、pigment yellow 151、pigment yellow 154、pigment yellow 175、pigment yellow 180、pigment yellow 181、pigment yellow 194、pigment red 175、pigment red 176、pigment red 185、pigment red 208、pigment violet 32、pigment orange 36、pigment orange 62、pigment orange 72或pigment brown 25;异吲哚啉酮颜料和异吲哚啉颜料,尤其颜料颜色索引的pigment yellow 139或pigment yellow 173;酞菁颜料,尤其颜料颜色索引的pigment blue 15、pigment blue 15:1、pigment blue 15:2、pigment blue 15:3、pigment blue 15:4、pigment blue 15:6、pigment blue 16、pigment green 7或pigment green 36;蒽嵌蒽醌颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二噁嗪、靛蒽醌颜料、苝颜料、环酮颜料、硫靛颜料,尤其颜料颜色索引的pigment yellow 196、pigment red 122、pigment red 149、pigment red 168、pigment red 177、pigment red 179、pigment red 181、pigment red 207、pigment red 209、pigment red 263、pigment blue 60、pigment violet 19、pigment violet 23或pigment orange 43;三芳基碳鎓颜料,尤其颜料颜色索引的pigment red 169、pigment blue 56或pigment blue 61;吡咯并吡咯二酮颜料,尤其颜料颜色索引的pigment red 254、pigment red 255、pigment red 264、pigment red 270、pigment red 272、pigment orange 71、pigment orange 73、pigment orange 81。
[0065]
此外,漆化染料如含磺酸基团和/或羧酸基团的染料的ca、mg、al漆是适合的。
[0066]
适合的无机颜料例如为二氧化钛、硫化锌、氧化锌、铁氧化物、磁铁矿、氧化铁锰、氧化铬、群青、氧化镍锑钛或铬锑钛、锰钛金红石、氧化钴、钴和铝的混合氧化物、金红石混合相颜料、稀土金属的硫化物、带有镍和锌的钴尖晶石、带有铜锌以及锰的基于铁和钴的尖晶石、钒酸铋以及混配颜料。尤其使用颜料颜色索引的pigment yellow 184、pigment yellow 53、pigment yellow 42、pigment yellow brown 24、pigment red 101、pigment blue 28、pigment blue 36、pigment green 50、pigment green 17、pigment black 11、pigment black 33以及pigment white 6。通常优选使用无机颜料的混合物。通常还使用有机颜料与无机颜料的混合物。
[0067]
适合的填料例如为细颗粒的矿石、矿物质和难容或不溶盐,例如碳酸盐、碳酸钙、方解石和/或文石、白云石、二氧化硅、石英、方石英、硅藻土、硅酸盐、硅酸铝、硅酸、滑石、高岭石、云母、长石以及硫酸钡。通常优选使用填料的混合物。通常还使用有机颜料和/或无机颜料与填料的混合物。仅仅包含一种或多种填料的配制品例如用于将颜料制剂混合以便设定所希望的性能特征,例如颜料含量、流变性、密度或相容性。
[0068]
组分(b)的结构单元(i)和(ii)为可烷氧基化的三元或更多元的多元醇的反应产物,优选二甘油、赤藓糖醇、甘油、季戊四醇、聚甘油、山梨糖醇、三羟甲基丙烷或木糖醇。在一个优选的实施方式中,y表示h或-po3m2。
[0069]
例如使用有助于颜料润湿的阳离子型、阴离子型、双性离子型或非离子型化合物(润湿剂、润湿物质)作为组分(c)。
[0070]
常见的、适合于制备水性颜料分散体的分散剂和表面活性剂或者此类物质的混合物用作本发明的颜料制剂的组分(d)。通常为此使用阴离子型、阳离子型、两性离子型或非离子型界面活性化合物。已经证实特别有用的是具有一个或多个中链或长链烃链的分散剂,有时还有具有芳香环基团的分散剂。在这一点,在许多化合物中应仅指出选择范围,然而本发明制剂的可应用性并不受限于这些例子。例子是硫酸烷基酯例如硫酸月桂酯、硫酸硬脂酯或硫酸十八烷酯,磺酸伯烷基酯例如磺酸十二烷基酯,以及磺酸仲烷基酯、尤其c
13-c
17
烷基磺酸钠盐,磷酸烷基酯,烷基苯磺酸酯例如十二烷基苯磺酸,还有这些化合物的所有盐。此外,大豆卵磷脂是适合的,或者使用由脂肪酸和牛磺酸形成的缩合产物或者羟基乙磺酸,同样还有蓖麻油松香酯、脂肪醇、脂肪胺、脂肪酸和脂肪酸酰胺的烷氧基化产物,这些烷氧基化物可以类似地具有离子型末端基团,例如作为磺基丁二酸半酯或还有磺酸酯、硫酸酯、磷酸酯及其盐,即磺酸盐、硫酸盐或磷酸盐。非离子型或阴离子改性的共聚物也是适合的,所述共聚物借助于由聚乙二醇/聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯制备,类似地还有非离子型或阴离子改性的嵌段共聚物型、含氧化苯乙烯的聚氧化烯。
[0071]
组分(e)对应于有机溶剂或向水性物质。在此例如可以涉及以下化合物或者其混合物:一元或多元醇,其醚和酯,例如烷醇、尤其具有1至4个c原子,例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇;二元或三元醇,尤其具有2至5个c原子,例如乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,2,6-己三醇、甘油、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇;多元醇的低级烷基醚,例如乙二醇单甲基醚、乙基醚或丁基醚,三乙二醇单甲基醚或乙基醚;酮和酮醇,例如丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮、甲基异丁基酮、甲基戊基酮、环戊酮、环己酮、二丙酮醇;由乙二醇和丙二醇形成的共聚物;聚乙二醇,尤其具有250至1000g/mol的平均分子量;聚丙二烯;聚乙二醇的低级烷基醚,例如α-甲基-ω-羟基-聚乙二醇醚,尤其具有250至1000g/mol的平均分子量。
[0072]
组分(f)对应于有机或无机粘结剂或共粘结剂。在此可以涉及以下化合物或其混合物:水玻璃,尤其式na2o x n sio2或k2o x n sio2的硅酸钠和硅酸钾,其中n=2.8-3.5;硅溶胶;烷基硅醇盐,尤其具有通式ho-[si(r)(om)-o-]nh,其中r代表具有1至8个c原子的烷基残基(例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基)并且m代表阳离子、尤其碱金属(例如锂、钠、钾)并且n代表1至6的范围内的数,例如乙基硅醇钠或钾;包含丙烯酸酯、烷基丙烯酸酯(例如甲基丙烯酸酯)、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯、乙酸乙烯酯和/或苯乙烯的均聚物和/或共聚物以及其分散体。
[0073]
例如使用增稠剂、防腐剂、黏度稳定剂和研磨助剂作为组分(g)。其他常见的添加物质可以为抗沉降剂、光防护剂、抗氧化剂、消泡剂/除气剂/脱气剂、减泡剂、防结块剂以及有利地影响黏度和流变性的添加剂。作为用于黏度调节剂例如可以考虑聚乙烯醇,多糖,例如纤维素、微晶或纳米晶体纤维素、纤维素醚和改性纤维素醚、尤其疏水改性的纤维素醚,黄原胶,热解二氧化硅,例如气相二氧化硅,尤其具有103至105g/mol分子量的聚丙烯酸酯和/或聚氨酯和/或聚脲增稠剂,黏土矿物和层状硅酸盐、尤其由蒙皂石、蒙脱石、锂蒙脱石、膨润土或其混合物组成的那些,以及有机改性且脱层的层状硅酸盐。同样可以考虑可溶于水的天然或人工树脂以及聚合物作为成膜剂或粘结剂以提高粘附强度和耐磨强度。作为ph
调节剂可以使用有机或无机的碱和酸。优选的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂。组分(g)还可以对应于植物和动物来源的脂肪和油,例如牛油、棕榈仁油、椰子油、油菜油、葵花油、亚麻籽油、棕榈油、豆油、花生油、棉籽油、玉米油、罂粟籽油、橄榄油、蓖麻油、油菜籽油、红花籽油、大豆油、红花油、葵花油、鲱鱼油、沙丁鱼油。饱和和不饱和的高级脂肪酸也是常用的添加剂,例如棕榈酸、鲸蜡(cypryl)酸、癸酸、肉豆蔻酸、月桂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、己酸、辛酸、花生酸、山嵛酸、棕榈油酸、鳕油酸、芥酸和蓖麻油酸及其盐。
[0074]
为了制备所述颜料制剂所使用的水,即组分(h),优选以蒸馏水或脱盐水的形式使用。还可以使用饮用水(自来水)和/或天然来源的水。
[0075]
本发明的颜料制剂的特征在于,所述颜料制剂在5s-1
的剪切速率下具有《10pa*s、优选《8pa*s并且特别优选《6pa*s的黏度,并且在30s-1
的剪切速率下具有《3pa*s、优选《2.5pa*s并且特别优选《2pa*s的黏度。本发明的颜料制剂的流变特性在此典型地可以通过选择组分(a)和(b)之比来控制。附加地还使用组分(c)、(d)和(g)可以用于实现上述流变特征。
[0076]
与本发明的水性颜料制剂相关地已经证明为特别有利的是,所述水性颜料制剂与许多涂层物质和粘结剂体系具有非常好的相容性、具有较低的发泡倾向以及良好的剪切稳定性并且在较长时间段上是非常稳定的。已经证明非常有利的是,本发明的水性颜料制剂具有高颜色强度并且在》30重量%的高颜料含量下具有所希望的流变特征以及出色的储存稳定性。
[0077]
此外,本发明的颜料制剂不含烷基酚衍生物、三苯乙烯基酚衍生物、酚醛树脂衍生物和双酚a衍生物。
[0078]
本发明的颜料制剂具有4-14、优选6-13且特别优选6.5-12.5的ph值。
[0079]
本发明的主题还有用于制备此类颜料制剂的方法,其特征在于,在存在水(g)的情况下将呈粉末、颗粒或含水压饼形式的组分(a)以及组分(b)和任选地(c)、(d)、(e)和(f)分散,然后混入任选地水(g)以及任选地组分(c)、(d)、(e)和(f)中的一种或多种,并且任选地用水(g)稀释所获得的水性颜料分散体。
[0080]
颜料和式(i)或式(ii)的分散助剂或式(i)和式(ii)的分散助剂的混合物在此借助于分散机或不同分散机的组合、优选溶解器(锯齿搅拌器)和/或搅拌器球磨在直径小于或等于2mm的金属或非金属研磨体的作用下在水的存在下被细分散或细分布。其余的添加物质可以在细分布时加入和/或随后加入。
[0081]
本发明的主题还有本发明的颜料制剂作为用于对各种类型的天然和合成材料着色和染色的染色剂的用途,尤其对水性或含溶剂的涂层物质、粘结剂体系、涂覆剂、分散染料和漆染料(分散漆料)、釉料、粉笔漆、硅酸盐染料、硅酮树脂染料以及灰泥进行着色和染色。在本发明意义上的涂层物质应包含根据din en iso 4618:2015-01的组合物。
[0082]
本发明的主题另外还有本发明的颜料制剂在调色体系中的用途,所述调色体系包括:a)至少一种本发明的颜料制剂,优选至少两种本发明的颜料制剂,特别优选至少三种本发明的颜料制剂,以及b)至少一种调色基础组合物。调色基础物质例如为分散染料、漆染料、粉笔漆、硅酸盐染料、硅酮树脂染料、分散硅酸盐染料、轻质灰泥、地板涂层、灰泥、水性釉料、水漆或溶剂漆,或者形成用于上述体系的基础配方。
[0083]
此外,本发明的颜料制剂适合用于对各种类型的大分子材料进行染色,例如天然
和合成的纤维材料、肠衣、种子、肥料、玻璃、绝缘材料例如玻璃棉、水泥、木材染料、蜡、石蜡、制版墨、用于圆珠笔的油膏、粉笔、洗涤剂和清洁剂、鞋护理剂、胶乳产品、研磨剂,用在粘纺染色中,以及用于对塑料或各种类型的高分子材料进行着色。高分子有机材料例如为纤维素醚和酯,如乙基纤维素、硝基纤维素、乙酸纤维素酯或丁酸纤维素酯,天然树脂或人造树脂,如聚合树脂或缩合树脂,例如氨基塑料,尤其脲和三聚氰胺甲醛树脂,酸醇树脂,丙烯酸树脂,酚塑料,聚碳酸酯,聚烯烃,如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚氨酯或聚酯,橡胶,蛋白胨,胶乳,硅酮,硅酮树脂,单独地或以混合物形式。
实施例
[0084]
本发明的颜料制剂中使用的分散剂的实施例为以下化合物。
[0085]
[0086][0087]
颜料制剂的制备:
[0088]
将作为粉末、颗粒或压饼的颜料与分散剂和其他添加物质一起加入到去离子水中,然后用溶解器(例如vmagetzmann gmbh公司的ae3-m1型)或者其他适合的设备均匀化并预分散。借助于珠磨机(例如用vma-getzmann的ae3-m1)或者其他适合的分散机进行随后的细分散,其中研磨用大小d=1.0-1.2mm的玻璃珠在冷却下进行,直至达到所希望的色彩。然后将带有去离子水的分散体设定为所希望的颜料浓度,将研磨体分离出来并且分离颜料制剂。
[0089]
根据上述方法制备了在以下实施例中说明的颜料制剂,其中组成成分以给定的量使用,从而产生100份的相应颜料制剂。在以下实施例中,份表示重量份。
[0090]
颜料制剂的评估:
[0091]
根据din 55986确定颜色强度和色调,其方式为将经限定量的颜料制剂与分散染料均匀化,然后将这种经调色的染料以经限定的层厚度施加到漆料卡片上。用分光光度计(例如konica minolta公司的桌面分光光度计cm-3700a)来研究干燥后的膜的颜色性能。
[0092]
为了借助于“擦掉测试”来测定相容性,在于颜料分散体混合之后将分散染料或漆料施加到漆料卡片上。然后用手指在漆料卡片的下部摩擦。当被摩擦的表面与邻接的未被摩擦的表面相比更大幅度被染色时,就是不相容的(在de 2 638 946中说明了“擦掉测试”)。为了评估相容性,为此使用了基于不同市售粘结剂的具有不同组成的六个常规的水性和含溶剂的涂层体系。
[0093]
用anton paar gmbh公司的锥-板黏度计(mcr 72)在20℃下测定黏度(钛锥:60mm,1
°
),其中研究了在0与200s-1
之间的范围内黏度对剪切斜率的依赖性。
[0094]
为了评估制剂的发泡行为,首先在2000u/min下借助于离心对样品除气60秒,并且用漆料比重计(例如erichsen gmbh&co.kg公司的型号290)根据din en iso 2811-1测定经除气的样品(ρ
除气后
)的密度。然后将样品在150ml-hdpe烧杯(75%填充高度)中借助于振动器(例如lau gmbh公司的分散器das 200-k)在660u/min的振动频率下振动3分钟,并且再次如上所述地测定样品的密度(ρ
振动后
)。所测得的振动后的样品以及除气后的样品的密度之商ρ
振动后

除气后
应》0.90。
[0095]
为了评估分散体的储存稳定性,在制备制剂之后直接测量黏度,并且在50℃下储存28天之后测量黏度。另外,测定了如此储存的样品与在室温下储存的样品的颜色强度。此外,通过测定所形成的沉积物以及上清液来评价经储存的样品的均匀度以及沉积行为。当在60s-1
的剪切速率下经储存的样品的黏度与在制备后直接测量的黏度偏差《150mpa*s、经储存的样品的颜色强度针对在室温下储存的样品偏差《3%并且经储存的样品没有沉积迹象,则储存稳定性被评为“非常好”。当黏度偏差150-300mpa*s和/或颜色强度偏差3-5%和/或经储存的样品有轻微沉积迹象但是通过简单的搅拌可以再次完全均匀化,则储存稳定性被评为“良好”。当黏度偏差》600mpa*s和/或颜色强度偏差》7%和/或经储存的样品严重沉积,则储存稳定性被评为“差”。
[0096]
对向调色机中可投料性的测试通过以下方式进行:用2-3l的测试物填充为此设置的机器的染料容器(例如fast&fluid公司的harbil ha400)并且在初始校准之后4周的时间段内以规则时间间隔观察投料结果。评估适用性的主要指标是测试物的起始密度的稳定性、测试物在设备上校准的稳定性、投料实验中的可实现的精确度和可重现性,以及视觉外观(尤其关于泡沫和流变性)。
[0097]
根据上述方法制备了在以下实施例中说明的颜料制剂,其中以下组成成分以给定的量使用,从而产生100份的相应颜料制剂。在以下实施例中,份表示重量份。
[0098]
实施例1
[0099]
30.0份组分(a),c.i.pigment violet 023
[0100]
8.0份组分(b),对应于例1的分散剂
[0101]
10.0份组分(e),丙二醇
[0102]
0.6份组分(g),防腐剂
[0103]
余量组分(h),水
[0104]
在不同组成的六个涂层体系中,颜料制剂具有始终较高的颜色强度并且具有广泛的相容性而没有被擦掉也没有形成不希望的表面缺陷。制剂显示出非常低的发泡倾向(ρ
振动后

除气后
》0.95)。在制备之后,制剂显示出近似牛顿式的流变特征,在1-200s-1
范围内的所有剪切速率下具有《0.1pa*s的黏度。制剂是储存稳定且剪切稳定的。
[0105]
实施例2
[0106]
45.0份组分(a),c.i.pigment blue 015:3
[0107]
12.0份组分(b),对应于例2的分散剂
[0108]
7.5份组分(e),α-甲基-ω-羟基-聚乙二醇醚,平均分子量500g/mol
[0109]
0.9份组分(g),防腐剂
[0110]
余量组分(h),水
[0111]
在不同组成的六个涂层体系中,颜料制剂具有始终较高的颜色强度并且具有广泛的相容性而没有被擦掉也没有形成不希望的表面缺陷。制剂显示出非常低的发泡倾向(ρ
振动后

除气后
》0.95)。在制备之后,制剂在5s-1
的剪切速率下具有2.30pa*s的黏度,在30s-1
的剪切速率下具有1.02pa*s的黏度并且在60s-1
的剪切速率下具有0.75pa*s的黏度。制剂是储存稳定且剪切稳定的。
[0112]
de 10 2006 002 800中说明的基于c.i.pigment blue 015:3的颜料制剂虽然具有在所希望范围内的黏度,但是其颜料含量仅仅为30重量%。与此相反,在上文展示的实施例2中的颜料含量为45重量%,这对应于在保持不变的良好储存稳定性和黏度下将颜料含量提高了50%。
[0113]
实施例3
[0114]
40.0份组分(a),c.i.pigment blue 015:1
[0115]
13.6份组分(b),对应于例2的分散剂
[0116]
9.0份组分(e),α-甲基-ω-羟基-聚乙二醇醚,平均分子量500g/mol
[0117]
1.0份组分(g),消泡剂
[0118]
0.9份组分(g),防腐剂
[0119]
余量组分(h),水
[0120]
在不同组成的六个涂层体系中,颜料制剂具有始终较高的颜色强度并且具有广泛的相容性而没有被擦掉也没有形成不希望的表面缺陷。制剂显示出非常低的发泡倾向(ρ
振动后

除气后
》0.95)。在制备之后,制剂在5s-1
的剪切速率下具有1.37pa*s的黏度,在30s-1
的剪切速率下具有0.67pa*s的黏度并且在60s-1
的剪切速率下具有0.51pa*s的黏度。制剂是储存稳定且剪切稳定的。颜料制剂在调色机上可以良好地投料并且在4周的时间段上是稳定的。
[0121]
实施例4
[0122]
50.0份组分(a),c.i.pigment green 007
[0123]
7.2份组分(b),对应于例2的分散剂
[0124]
0.7份组分(d),羧甲基化的醇聚二醇醚的钠盐
[0125]
10.0份组分(e),α-甲基-ω-羟基-聚乙二醇醚,平均分子量500g/mol
[0126]
1.0份组分(g),消泡剂
[0127]
0.9份组分(g),防腐剂
[0128]
余量组分(h),水
[0129]
在不同组成的六个涂层体系中,颜料制剂具有始终较高的颜色强度并且具有广泛的相容性而没有被擦掉也没有形成不希望的表面缺陷。制剂显示出非常低的发泡倾向(ρ
振动后

除气后
》0.95)。在制备之后,制剂在5s-1
的剪切速率下具有0.81pa*s的黏度,在30s-1
的剪切速率下具有0.54pa*s的黏度并且在60s-1
的剪切速率下具有0.45pa*s的黏度。制剂是储存稳定且剪切稳定的。
[0130]
实施例5
[0131]
41.0份组分(a),c.i.pigment yellow 074
[0132]
9.6份组分(b),对应于例2的分散剂
[0133]
0.2份组分(d),鲸蜡基三甲基氯化铵
[0134]
11.0份组分(e),α-甲基-ω-羟基-聚乙二醇醚,平均分子量500g/mol
[0135]
0.9份组分(g),防腐剂
[0136]
余量组分(h),水
[0137]
在不同组成的六个涂层体系中,颜料制剂具有始终较高的颜色强度并且具有广泛的相容性而没有被擦掉也没有形成不希望的表面缺陷。制剂显示出非常低的发泡倾向(ρ
振动后

除气后
》0.95)。在制备之后,制剂在5s-1
的剪切速率下具有0.80pa*s的黏度,在30s-1
的剪切速率下具有0.28pa*s的黏度并且在60s-1
的剪切速率下具有0.18pa*s的黏度。制剂是储存稳定且剪切稳定的。颜料制剂在调色机上可以良好地投料并且在4周的时间段上是稳定的。
[0138]
实施例6
[0139]
38.0份组分(a),c.i.pigment yellow 097
[0140]
8.0份组分(b),对应于例2的分散剂
[0141]
10.0份组分(e),α-甲基-ω-羟基-聚乙二醇醚,平均分子量500g/mol
[0142]
2.0份组分(g),油酸
[0143]
1.0份组分(g),消泡剂
[0144]
0.9份组分(g),防腐剂
[0145]
余量组分(h),水
[0146]
在不同组成的六个涂层体系中,颜料制剂具有始终较高的颜色强度并且具有广泛的相容性而没有被擦掉也没有形成不希望的表面缺陷。制剂显示出非常低的发泡倾向(ρ
振动后

除气后
》0.95)。在制备之后,制剂在5s-1
的剪切速率下具有0.74pa*s的黏度,在30s-1
的剪切速率下具有0.28pa*s的黏度并且在60s-1
的剪切速率下具有0.19pa*s的黏度。制剂是储存稳定且剪切稳定的。
[0147]
实施例7
[0148]
62.0份组分(a),c.i.pigment blue 028
[0149]
3.2份组分(b),对应于例2的分散剂
[0150]
0.5份组分(d),苯磺酸,4-c 10-13-仲-烷基衍生物
[0151]
0.8份组分(d),n-(1,2-二羧乙基)-n-十八烷基琥珀酰胺磺酸四钠
[0152]
5.0份组分(d),脂肪醇聚二醇醚
[0153]
5.0份组分(e),环氧乙烷-环氧丙烷混合聚合产物(支链型)
[0154]
2.0份组分(g),油酸
[0155]
0.9份组分(g),防腐剂
[0156]
余量组分(h),水
[0157]
在不同组成的六个涂层体系中,颜料制剂具有始终较高的颜色强度并且具有广泛的相容性而没有被擦掉也没有形成不希望的表面缺陷。制剂显示出非常低的发泡倾向(ρ
振动后

除气后
》0.95)。在制备之后,制剂在5s-1
的剪切速率下具有4.84pa*s的黏度,在30s-1
的剪切速率下具有1.95pa*s的黏度并且在60s-1
的剪切速率下具有1.23pa*s的黏度。制剂是储存稳定且剪切稳定的。
[0158]
实施例8
[0159]
41.0份组分(a),c.i.pigment yellow 074
[0160]
11.5份组分(b),对应于例3的分散剂
[0161]
0.2份组分(d),鲸蜡基三甲基氯化铵
[0162]
11.0份组分(e),α-甲基-ω-羟基-聚乙二醇醚,平均分子量500g/mol
[0163]
0.9份组分(g),防腐剂
[0164]
余量组分(h),水
[0165]
在不同组成的六个涂层体系中,颜料制剂具有始终较高的颜色强度并且具有广泛的相容性而没有被擦掉也没有形成不希望的表面缺陷。制剂显示出非常低的发泡倾向(ρ
振动后

除气后
》0.95)。在制备之后,制剂在5s-1
的剪切速率下具有4.10pa*s的黏度,在30s-1
的剪切速率下具有0.62pa*s的黏度并且在60s-1
的剪切速率下具有0.46pa*s的黏度。制剂是储存稳定且剪切稳定的。
[0166]
实施例9
[0167]
40.0份组分(a),c.i.pigment blue 015:3
[0168]
8.0份组分(b),对应于例3的分散剂
[0169]
10.0份组分(e),丙二醇
[0170]
0.6份组分(f),防腐剂
[0171]
余量组分(g),水
[0172]
在不同组成的六个涂层体系中,颜料制剂具有始终较高的颜色强度并且具有广泛的相容性而没有被擦掉也没有形成不希望的表面缺陷。制剂显示出非常低的发泡倾向(ρ
振动后

除气后
》0.95)。在制备之后,制剂在5s-1
的剪切速率下具有1.90pa*s的黏度,在30s-1
的剪切速率下具有0.43pa*s的黏度并且在60s-1
的剪切速率下具有0.28pa*s的黏度。制剂是储存稳定且剪切稳定的。
[0173]
de 10 2006 002 800中说明的基于c.i.pigment blue 015:3的颜料制剂虽然具有在所希望范围内的黏度,但是其颜料含量仅仅为30重量%。与此相反,在上文展示的实施例9中的颜料含量为40重量%,这对应于在保持不变的良好储存稳定性和黏度下将颜料含量提高了》33%。
[0174]
实施例10
[0175]
30.0份组分(a),c.i.pigment red 254
[0176]
6.0份组分(b),对应于例4的分散剂
[0177]
1.5份组分(d),椰油酰胺基丙基甜菜碱
[0178]
5.0份组分(d),脂肪醇聚二醇醚
[0179]
12.5份组分(e),α-甲基-ω-羟基-聚乙二醇醚,平均分子量500g/mol
[0180]
2.0份组分(g),油酸
[0181]
1.0份组分(g),防腐剂
[0182]
余量组分(h),水
[0183]
在不同组成的六个涂层体系中,颜料制剂具有始终较高的颜色强度并且具有广泛的相容性而没有被擦掉也没有形成不希望的表面缺陷。制剂显示出非常低的发泡倾向(ρ
振动后

除气后
》0.95)。在制备之后,制剂在5s-1
的剪切速率下具有0.42pa*s的黏度,在30s-1
的剪切速率下具有0.35pa*s的黏度并且在60s-1
的剪切速率下具有0.31pa*s的黏度。制剂是储
存稳定且剪切稳定的。
[0184]
实施例11
[0185]
41.0份组分(a),c.i.pigment yellow 074
[0186]
11.5份组分(b),对应于例4的分散剂
[0187]
11.0份组分(e),α-甲基-ω-羟基-聚乙二醇醚,平均分子量500g/mol
[0188]
0.9份组分(g),防腐剂
[0189]
余量组分(h),水
[0190]
在不同组成的六个涂层体系中,颜料制剂具有始终较高的颜色强度并且具有广泛的相容性而没有被擦掉也没有形成不希望的表面缺陷。制剂显示出非常低的发泡倾向(ρ
振动后

除气后
》0.95)。在制备之后,制剂在5s-1
的剪切速率下具有1.67pa*s的黏度,在30s-1
的剪切速率下具有0.44pa*s的黏度并且在60s-1
的剪切速率下具有0.28pa*s的黏度。制剂是储存稳定且剪切稳定的。
[0191]
实施例12
[0192]
43.0份组分(a),c.i.pigment black 007
[0193]
18.0份组分(b),对应于例4的分散剂
[0194]
0.3份组分(d),磺基丁二酸二酯钠盐
[0195]
8.0份组分(e),α-甲基-ω-羟基-聚乙二醇醚,平均分子量500g/mol
[0196]
0.9份组分(g),防腐剂
[0197]
余量组分(h),水
[0198]
在不同组成的六个涂层体系中,颜料制剂具有始终较高的颜色强度并且具有广泛的相容性而没有被擦掉也没有形成不希望的表面缺陷。制剂显示出非常低的发泡倾向(ρ
振动后

除气后
》0.95)。在制备之后,制剂在5s-1
的剪切速率下具有1.85pa*s的黏度,在30s-1
的剪切速率下具有0.82pa*s的黏度并且在60s-1
的剪切速率下具有0.62pa*s的黏度。制剂是储存稳定且剪切稳定的。
[0199]
de 10 2006 002 800中说明的基于c.i.pigment black 007的颜料制剂虽然具有在所希望范围内的黏度,但是其颜料含量仅仅为25重量%。与此相反,在上文展示的实施例12中的颜料含量为43重量%,这对应于在仍然良好的储存稳定性和黏度下将颜料含量提高了72%。
[0200]
实施例13
[0201]
70.0份组分(a),c.i.pigment red 101
[0202]
5.0份组分(b),对应于例4的分散剂
[0203]
5.0份组分(d),脂肪醇聚二醇醚
[0204]
5.0份组分(e),环氧乙烷-环氧丙烷混合聚合产物(支链型)
[0205]
2.0份组分(g),油酸
[0206]
0.9份组分(g),防腐剂
[0207]
余量组分(h),水
[0208]
在不同组成的六个涂层体系中,颜料制剂具有始终较高的颜色强度并且具有广泛的相容性而没有被擦掉也没有形成不希望的表面缺陷。制剂显示出非常低的发泡倾向(ρ
振动后

除气后
》0.95)。在制备之后,制剂在5s-1
的剪切速率下具有6.83pa*s的黏度,在30s-1

剪切速率下具有2.94pa*s的黏度并且在60s-1
的剪切速率下具有2.55pa*s的黏度。制剂是储存稳定且剪切稳定的。
[0209]
de 10 2006 002 800中说明的基于c.i.pigment red 102的颜料制剂虽然具有在所希望范围内的黏度,但是其颜料含量仅仅为60重量%。与此相反,在上文展示的实施例13中的颜料含量为70重量%,这对应于在仍然良好的储存稳定性和黏度下将颜料含量提高了》16%。
[0210]
对比实施例1
[0211]
41.0份组分(a),c.i.pigment yellow 074
[0212]
10.0份组分(b),对应于对比例1的分散剂
[0213]
0.2份组分(d),鲸蜡基三甲基氯化铵
[0214]
11.0份组分(e),α-甲基-ω-羟基-聚乙二醇醚,平均分子量500g/mol
[0215]
0.9份组分(g),防腐剂
[0216]
余量组分(h),水
[0217]
所述颜料制剂具有较低的颜色强度。与实施例5相比,颜色强度仅为80%。擦掉测试在六种涂层体系中的两种中显示出不相容性。所述制剂不是储存稳定的,因为与储存前的颜色强度相比,在50℃下储存28天之后颜色强度降低到88%。这可以归因于不足的颜料润湿和颜料稳定化。
[0218]
对比实施例2
[0219]
45.0份组分(a),c.i.pigment blue 015:3
[0220]
12.0份组分(b),对应于对比例1的分散剂
[0221]
7.5份组分(e),α-甲基-ω-羟基-聚乙二醇醚,平均分子量500g/mol
[0222]
0.9份组分(g),防腐剂
[0223]
余量组分(h),水
[0224]
所述颜料制剂具有较低的颜色强度。与实施例2相比,颜色强度仅为94%。擦掉测试显示出在总共六种涂层体系中的两种中严重的不相容性和一种中轻微的不相容性。在5s-1
的剪切速率下的黏度为8.10pa*s,在30s-1
的剪切速率下的黏度为2.21pa*s,在60s-1
的剪切速率下的黏度为1.52pa*s,相比之下实施例2中在5s-1
的剪切速率下的黏度为2.30pa*s,在30s-1
的剪切速率下的黏度为1.02pa*s,在60s-1
的剪切速率下的黏度为0.75pa*s。这可以归因于不足的黏度降低和颗粒稳定化。
[0225]
对比实施例3
[0226]
30.0份组分(a),c.i.pigment violet 023
[0227]
8.0份组分(b),对应于对比例1的分散剂
[0228]
10.0份组分(e),丙二醇
[0229]
0.6份组分(g),防腐剂
[0230]
余量组分(h),水
[0231]
所述颜料制剂具有非常低的颜色强度。与实施例1相比,颜色强度仅为90%。
[0232]
[0233]
[0234]
再多了解一些

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