非水性含颜料喷墨油墨.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200780037798.5

申请日:

2007.10.02

公开号:

CN101522830A

公开日:

2009.09.02

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

专利权人的姓名或者名称、地址的变更IPC(主分类):C09D 11/00变更事项:专利权人变更前:爱克发印艺公司变更后:爱克发有限公司变更事项:地址变更前:比利时莫策尔变更后:比利时莫策尔|||授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

C09D11/00

主分类号:

C09D11/00

申请人:

爱克发印艺公司

发明人:

I·胡格马滕斯; K·伯纳茨; G·德鲁弗

地址:

比利时莫策尔

优先权:

2006.10.11 EP 06122091.9; 2006.10.16 US 60/829,572

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

李 进;韦欣华

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内容摘要

一种非水性喷墨油墨,所述油墨包含C.I.颜料黄150和式(I)的聚合物分散剂:其中,T代表氢或聚合末端基团;Z代表数均分子量至少为100的聚乙烯亚胺残基;A代表氧基亚烷基羰基;T-C(O)An-代表通过酰胺键与Z键合的TPOAC-链;n和m是整数,其中m至少是2且n为2-100;特征在于聚合物分散剂满足以下条件:WTPOAC>57和N酰胺≥65mol%,且WTPOAC代表聚合物分散剂中TPOAC-链重量百分数与酰胺键重量百分数的比率;N酰胺代表基于聚合物分散剂总含氮量的酰胺键的mol%;其中用通过聚合物分散剂干法燃烧确定的总含氮量和在CH3COOH∶THF(14.5∶0.5)的混合物中用0.1N高氯酸水溶液通过电位滴定确定的含胺量计算WTPOAC和N酰胺的数值。

权利要求书

1.  一种非水性喷墨油墨,所述油墨包含C.I.颜料黄150和式(I)的聚合物分散剂:
式(I)
其中,
T代表氢或聚合末端基团;
Z代表数均分子量至少为100的聚乙烯亚胺残基;
A代表氧基亚烷基羰基;
T-C(O)An-代表通过酰胺键与Z键合的TPOAC-链;和
n和m是整数,其中m至少是2且n为2-100;
特征在于聚合物分散剂满足以下条件:
WTPOAC>57和N酰胺≥65mol%

WTPOAC代表聚合物分散剂中TPOAC-链重量百分数与酰胺键重量百分数的比率;
N酰胺代表基于聚合物分散剂总含氮量的酰胺键的mol%;和
其中用通过聚合物分散剂干法燃烧确定的总含氮量和通过在CH3COOH:THF(14.5:0.5)的混合物中用0.1N高氯酸水溶液电位滴定确定的含胺量计算WTPOAC和N酰胺的数值。

2.
  权利要求1的非水性喷墨油墨,其中A代表一个或多个氧基亚烷基羰基,所述氧基亚烷基羰基选自可由δ-戊内酯、ε-己内酯和C1-4-烷基取代的ε-己内酯衍生的氧基亚烷基羰基。

3.
  权利要求2的非水性喷墨油墨,其中-An-代表的链部分是可由δ-戊内酯和ε-己内酯衍生的氧基亚烷基羰基的混合物。

4.
  权利要求3的非水性喷墨油墨,其中混合物包含75mol%以上的ε-己内酯。

5.
  权利要求3的非水性喷墨油墨,其中C1-4烷基取代的ε-己内酯的烷基取代基是甲基。

6.
  权利要求1-5中任一项的非水性喷墨油墨,其中T由单-羧酸T-COOH衍生,所述单羧酸T-COOH选自脂族酸、芳族酸、杂芳酸、杂环酸和脂环酸。

7.
  权利要求6的非水性喷墨油墨,其中所述脂族酸是被羟基、C1-4烷基或卤素任选取代的C1-25脂族羧酸。

8.
  权利要求1-8中任一项的非水性喷墨油墨,其中非水性喷墨油墨是可辐射固化的喷墨油墨。

9.
  包含至少一种权利要求1-9中任一项的非水性喷墨油墨的非水性喷墨油墨集合。

10.
  权利要求10的非水性喷墨油墨集合,其中油墨集合包括包含C.I.颜料紫19或其混合晶体的非水性喷墨油墨。

11.
  权利要求10或11的非水性喷墨油墨集合,其中油墨集合包括包含C.I.颜料蓝15:4的非水性喷墨油墨。

说明书

非水性含颜料喷墨油墨
说明
技术领域
[0001]本发明涉及将黄色颜料包含在非水介质中的稳定喷墨油墨。
背景技术
[0002]颜料分散体用分散剂制备。分散剂是用于促进形成和稳定颜料粒子在分散介质中的分散体的物质。分散剂通常是具有阴离子、阳离子或非离子结构的表面活性材料。分散剂的存在实质上减小所需分散能量。由于相互之间存在吸引力,所以在分散操作之后分散的颜料粒子可能容易再次聚集。使用分散剂也抵消颜料粒子的这种再聚集倾向。
[0003]当用于喷墨油墨时,分散剂必须满足特别高的要求。分散不充分本身的表现是液体系统粘度增加、亮度降低和/或色调偏移。而且,需要特别好地分散颜料粒子,以保证颜料粒子无阻碍地通过喷墨打印机打印头中的喷嘴,通常直径只是几微米。此外,在打印机的备用期必须避免颜料粒子聚集和打印机喷嘴的相关阻塞。
[0004]许多聚合物分散剂分子的一部分包含所谓锚定基团,吸附在待分散颜料上。在该分子空间上独立的部分中,聚合物分散剂具有伸出的聚合物链,从而使颜料粒子与分散介质相容,即稳定化。
[0005]聚合物分散剂的特性取决于单体的性质及其在聚合物中的分布。通过单体统计聚合(如单体A与B聚合为ABBAABAB)或通过单体交替聚合(如单体A与B聚合为ABABABAB)获得的聚合物分散剂通常产生较差的分散稳定性。用接枝共聚物和嵌段共聚物分散剂可改善分散稳定性。
[0006]在设计用于颜料分散体的聚合物分散剂时,早已知道包含由一种或多种羟基羧酸或其内酯产生的聚酯链部分的分散剂。此类分散剂的早期实例公开于EP0158406A(ICI),用于将精细分开的磁性材料粒子分散在有机液体中。
[0007]总体而言有两种不同的化学类型。在第一种类型中,在烷基羧酸作为聚合末端基团存在的情况下使羟基羧酸或内酯聚合,得到具有游离羧酸的聚酯链,然后使其与胺如聚乙烯亚胺反应。
[0008]在第二类分散剂中,在脂族醇作为聚合末端基团存在的情况下使羟基羧酸或内酯聚合,得到具有游离羟基的聚酯链,然后将其转化为磷酸酯。此类分散剂的早期实例公开于EP0164817A(ICI)。
[0009]最近,已经通过支化聚酯链的亚烷基如公开于US6197877(ZENECA)的方法,或者通过用含有分支的脂族链的聚合末端基团如公开于US2003181544(AVECIA)的方法,改良此类分散剂的特性。
[0010]颜料通常具有非极性表面。在水性喷墨油墨中,聚合物分散剂通常包含对颜料表面具有高亲和力的疏水锚定基团和用于稳定水性分散介质中的颜料的亲水聚合物链。在颜料表面和分散介质都是非极性的非水性喷墨油墨的情况下,制备具有亚微米粒子的热稳定分散体通常更加困难。对于喹吖啶酮颜料和黄色颜料如C.I.颜料黄120、C.I.颜料黄213和C.I.颜料黄150特别困难。
[0011]为了形成一致性图像质量,喷墨油墨应当能够耐受将油墨运输至消费者的过程中以及喷墨打印时(其中喷墨油墨通常被加热至高于400C的温度)提高的温度。
[0012]将非水性喷墨油墨特别是可照射固化的喷墨油墨打印在多种基材上,所述基材需要不同的液体载体组分以便具有足够粘附特性粘附在不同基材上。通常制备浓缩的颜料分散体,然后用特殊的液体载体稀释用于特定喷墨用途。已观察到虽然多数情况下稀释浓缩的颜料分散体得到稳定喷墨油墨,但在许多其它情况下稀释产生分散质量和稳定性差的喷墨油墨。
[0013]研制喷墨油墨时,制备不同的浓缩颜料分散体不仅是费时和昂贵的工作,而且还限制油墨制造的灵活性,需要具备不同的颜料分散体储备液以保证油墨的供应能力。
发明公开
技术问题
[0014]本发明的目的是提供非水性喷墨油墨,所述喷墨油墨可用相同的浓缩颜料分散体制备且不降低分散质量或稳定性。
[0015]本发明的另一个目的是提供改善分散质量和稳定性的非水性喷墨油墨和油墨集合(ink set)。
[0016]从以下描述中将清楚本发明的其它目的。
技术方案
[0017]可用特殊的聚合物分散剂使颜料C.I.颜料黄(PigmentYellow)150分散于浓缩颜料分散体中,然后用多种不明显降低分散质量和稳定性的有机溶剂稀释。
[0018]用包含C.I颜料黄150和式(I)聚合物分散剂的非水性喷墨油墨已经实现本发明的目的
式(I)
其中,
T代表氢或聚合末端基团(polymerization terminating group);
Z代表数均分子量至少为100的聚乙烯亚胺(polyethyleneimine)残基;
A代表氧基亚烷基羰基(oxyalkylene carbonyl group);
T-C(O)An-代表通过酰胺键与Z结合的TPOAC-链;和
n和m是整数,其中m至少是2且n是2-100;
特征在于聚合物分散剂符合以下条件:
WTPOAC>57且N酰胺≥65mol%

WTPOAC代表聚合物分散剂中TPOAC-链重量百分数与酰胺键重量百分数的比率;
N酰胺代表基于聚合物分散剂总含氮量的酰胺键的mol%;和
其中用通过聚合物分散剂干法燃烧确定的总含氮量和通过在CH3COOH:THF(14.5:0.5)的混合物中用0.1N高氯酸水溶液电位滴定确定的含胺量计算WTPOAC和N酰胺的数值。
[0019]本发明的另一个目的是提供含有稳定的黄色非水性喷墨油墨的非水性喷墨油墨集合。
[0020]从以下描述将清楚本发明的这些及其它目的。
有益效果
[0021]我们发现使用相同的聚合物分散剂和液体载体不仅可以将C.I.颜料黄150还可以将其它有机彩色颜料分散于稳定的非水性喷墨油墨中。不同油墨在喷墨油墨集合中的均匀组成通常是有利的,因为不希望出现由于油墨中不同组分之间的不相容性导致的打印伪迹(artefact)。
[0022]从下列描述中将清楚本发明的其它优点和实施方案。
定义
[0023]术语“着色剂”用于公开本发明,指染料和颜料。
[0024]术语“染料”用于公开本发明,指在所用介质中和在所处环境条件下溶解度为10mg/L或以上的着色剂。
[0025]术语“颜料”如通过引用结合到本文中的DIN 55943中限定,指在所处环境条件下几乎不溶于所用介质、从而在其中的溶解度小于10mg/L的着色剂。
[0026]术语“混合晶体”是“固体溶液”的同义词,用于公开本发明指两种或多种组分的固体、均质混合物,其组成可以在一定限度之间变化但保持均质。
[0027]术语“C.I.”用于公开本申请指染料索引的缩写。
[0028]术语“光化辐射”用于公开本发明指能够启动光化反应的电磁辐射。
[0029]术语“光谱分离系数”用于公开本发明指通过计算最大吸光度Amax(在波长λmax测定)与在更高波长λref测定的参考吸光度Aref比率获得的数值。
[0030]缩写“SSF”用于公开本发明指光谱分离系数。
[0031]术语“烷基”指烷基中每种碳原子数可能存在的所有变体,即对于3个碳原子:正丙基和异丙基;4个碳原子:正丁基、异丁基和叔丁基;5个碳原子:正戊基、1,1-二甲基-丙基、2,2-二甲基丙基和2-甲基-丁基等。
非水性喷墨油墨
[0032]本发明的非水性喷墨油墨包含至少3种组分:(i)彩色颜料,(ii)聚合物分散剂和(iii)分散介质。
[0033]本发明的非水性喷墨油墨可进一步包含至少一种表面活性剂。
[0034]本发明的非水性喷墨油墨优选选自有机溶剂基、油基和可固化含颜料喷墨油墨的喷墨油墨。可固化含颜料喷墨油墨优选可被辐射固化。含颜料喷墨油墨的粘度优选在300C小于100mPa.s。含颜料喷墨油墨的粘度优选低于30mPa.s,更优选低于15mPa.s,最优选在3至10mPas之间,所有粘度均在100s-1的剪切速率和10至700C之间的喷射温度下测定。
[0035]本发明的非水性含颜料喷墨油墨可包含至少一种保湿剂以防止喷嘴堵塞,因为它可以减慢油墨的蒸发速率。
[0036]可固化颜料分散体可包含具有不同程度官能度的单体、低聚物和/或前聚物作为分散介质。可使用包括单-、二-、三-和/或更高官能度的单体、低聚物或前聚物组合在内的混合物。可将用于引发聚合反应的称为引发剂的催化剂包含在可固化含颜料喷墨油墨中。引发剂可以是热引发剂,但优选光引发剂。光引发剂需要较小能量激活单体、低聚物和/或前聚物以形成聚合物。适用于可固化颜料分散体的光引发剂可以是I型Norrish引发剂、II型Norrish引发剂或光-酸产生剂。
聚合物分散剂
[0037]本发明的聚合物分散剂包含被多个聚酯链基团接枝的聚亚烷基亚胺核,如式(I)所示:
式(I)
其中,
T代表氢或聚合末端基团;
Z代表数均分子量至少为100的聚乙烯亚胺残基;
A代表氧基亚烷基羰基;
T-C(O)An-代表通过酰胺键与Z连接的TPOAC-链;和
n和m是整数,其中m至少是2且n是2-100;
特征在于聚合物分散剂满足以下条件:
WTPOAC>57和N酰胺≥65mol%

WTPOAC代表聚合物分散剂中TPOAC-链的重量百分数与酰胺键重量百分数的比率;
N酰胺代表基于聚合物分散剂中总含氮量的酰胺键的mol%;和
其中用通过聚合物分散剂干法燃烧确定的总含氮量和通过在CH3COOH:THF(14.5:0.5)的混合物中用0.1N高氯酸水溶液电位滴定确定的含胺量计算WTPOAC和N酰胺的数值。
[0038]聚合末端基团或端基T可用单羧酸T-COOH产生,所述单羧酸选自脂族酸、芳族酸、杂芳酸、杂环酸和脂环酸。在优选实施方案中,脂族酸是被羟基、C1-4烷基或卤素任选取代的C1-25脂族羧酸。
[0039]T-COOH的实例是2-乙基丁酸、2-乙基己酸、2-丁基辛酸、2-己基癸酸、2-辛基十二烷酸和2-癸基十四烷酸。这种类型的分支脂族酸商标是lsocarb(ex Condea GmbH),具体实例是lsocarb 12、16、20、28、32、34T和36。T-COOH可以是单种羧酸或者可以是此类酸的混合物。
[0040]在T-COOH存在下通过羟基羧酸或其内酯(共)聚合形成的化合物可用下式表示:T-CO(O-V-CO)nOH,其中V代表C1-30-亚烷基和/或C1-30-亚烯基,下文称为TPOAC-酸。
[0041]羟基羧酸的实例是乙醇酸、乳酸、羟基戊酸、羟基己酸、蓖麻油酸、12-羟基硬脂酸、12-羟基十二烷酸、5-羟基十二烷酸、5-羟基癸酸和4-羟基癸酸。
[0042]内酯的合适实例是β-丙内酯、γ-丁内酯、任选烷基取代的ε-己内酯和任选烷基取代的δ-戊内酯。ε-己内酯和δ-戊内酯中的烷基取代基优选C1-6-烷基,特别是C1-4-烷基,可以是直链或支链。可按照描述于WO 98/19784的方法通过烷基取代的环己酮氧化获得烷基取代的ε-己内酯,有时获得混合物。烷基取代的ε-己内酯的实例是7-甲基、3-甲基、5-甲基、6-甲基、4-甲基、5-叔丁基、4,6,6-三甲基和4,4,6-三甲基ε-己内酯。烷基取代的δ-戊内酯的实例是β-甲基-δ-戊内酯。优选内酯是ε-己内酯和δ-戊内酯。
[0043]在优选实施方案中,TPOAC-酸包含可由δ-戊内酯和ε-己内酯衍生的氧基亚烷基羰基混合物,更优选该混合物包含大于75mol%ε-己内酯。
[0044]任选在酰胺化催化剂的存在下,在50-2500C的温度、优选在惰性气氛下,通过使PEI与TPOAC-酸或其内酯前体反应可获得聚合物分散剂。优选温度不低于800C,特别是不低于1000C。为了使分散剂最小程度地炭化,该温度优选不大于1500C。
[0045]惰性气氛可以是与终产物或原料不反应的任何气体,包括周期表的惰性气体,特别是氮气。
[0046]当通过使PEI、聚合终止剂T-COOH和内酯反应以一步法制备分散剂时,优选包括酯化催化剂如钛酸四烷基酯,如钛酸四丁基酯、有机酸的锌盐(如乙酸锌)、脂族醇的锆盐(如异丙醇锆)、甲苯磺酸或强有机酸如卤代乙酸(如三氟乙酸)。优选异丙醇锆。当通过一步法制备本发明第一方面的分散剂时,可能需要更高温度,这些温度通常是150-1800C。
[0047]然而,优选两步法,其中在与PEI反应之前单独制备TPOAC-酸。在这种情况下,在酯化催化剂的存在下在150-1800C在惰性气氛下,使内酯和聚合终止剂一起反应。然后可在100-1500C的温度下使TPOAC-酸与PEI接着反应。
[0048]具有被聚酯链接枝的聚乙烯亚胺核的聚合物分散剂的合成实例可用以下聚乙烯亚胺与TPOAC-酸在异丙醇Zr(IV+)催化剂存在下的缩合反应表示。为简单起见,在下列反应流程中,将聚乙烯亚胺用直链聚合物链表示,但本发明的聚乙烯亚胺是超支化的(hyperbranched),包含伯胺、仲胺和叔胺的混合物。

[0049]虽然反应看起来相当简单,但由于出现副反应所以合成并不是那么简单的。
[0050]出现的第一个副反应是用水使TPOAC-酸中的酯键发生PEI(碱)催化的水解:

结果是形成具有比起始TPOAC-酸更短的聚酯链长的TPOAC-酸和醇末端POAC-酸,两者都可与PEI反应以形成聚合物分散剂。该反应还可在TPOAC-酸已经与PEI反应后出现,再次产生更短的聚酯接枝物链长,如下所示:

[0051]第二个副反应是聚酯链的转酰胺反应,再次在PEI上产生较短的聚酯接枝物链。该副反应可与游离TPOAC链或与已经缩合的TPOAC发生。

[0052]所得聚合物分散剂具有聚酯链长分布广泛的超支化聚合物结构,使聚合物表征非常困难。聚合物分散剂一部分的最佳例示(其中T-COOH是月桂酸)由下式表示:

[0053]有许多用于设计包含由聚酯链(TPOAC-链)接枝的聚亚烷基亚胺核的聚合物分散剂的参数。这些参数包括含N核类型(不同类型的聚亚烷基亚胺、聚烯丙胺、聚乙烯胺...)、含N核大小、聚酯链数目、聚酯链长度、聚酯链的端基、聚酯链的组成等。
[0054]尽管存在合成问题和设计聚合物分散剂的多种参数,我们惊奇地发现只有3个决定性参数:
1.聚亚烷基亚胺类型应当是聚乙烯亚胺(PEI);
2.聚酯链应当足够长;和
3.聚酯链的数目相对于PEI的大小应当足够高。
[0055]用WTPOAC和N酰胺足以分别表征参数2(聚酯链长度)和参数3(聚酯链数目)。WTPOAC代表聚合物分散剂中TPOAC-链重量百分数与酰胺键重量百分数的比率。
N酰胺代表基于聚合物分散剂总含氮量的酰胺键的mol%。
[0056]可通过两种简单分析法测定WTPOAC和N酰胺的数值。聚合物分散剂的含胺量N以摩尔胺/100g聚合物分散剂表示,可在CH3COOH:THF(14.5:0.5)混合物中用0.1N高氟酸水溶液通过电位滴定测定。
[0057]聚合物分散剂的含氮量Wtot N以克氮/100g聚合物分散剂表示,可根据DIN ISO13878(Bodenbeschaffenheit,Bestimmung desGesamt-Stickstoffs durch trockene Verbrennung)通过干法燃烧测得。
[0058]N酰胺的计算
用下式计算基于聚合物分散剂中总含氮量Wtot N的作为酰胺键N存在的摩尔%氮:
N酰胺=100×[(Wtot N/14)-N]/[Wtot N/14]
注:14=g/mol氮重量
[0059]WTPOAC的计算
用式(Wtot N×43)/14计算聚合物分散剂中存在的PEI的重量百分数,其中43代表g/mol乙烯亚胺分子量。然后用式100-(Wtot N×43)/14获得存在于聚合物分散剂中所有TPOAC-链的重量百分数。
用WtotN-(N×14)获得聚合物分散剂中酰胺键的重量百分数。
由此,WTPOAC=[100-(Wtot N×43)/14]/[Wtot N-(N×14)]。
[0060]本发明的聚合物分散剂必须具备:
WTPOAC>57和N酰胺≥65mol%。
彩色颜料
[0061]本发明的非水性喷墨油墨中彩色颜料是C.I颜料黄150。
[0062]喷墨油墨中的颜料粒子应当足够小以允许油墨自由流过喷墨打印装置,特别是在喷嘴处。还优选为最大色强度使用小粒子,并减慢沉积。
[0063]喷墨油墨中颜料的平均粒度应为0.005-15μm。数均颜料粒度优选0.005-5μm,更优选0.005-1μm,特别优选0.005-0.3μm,最优选0.040-0.150μm。
[0064]基于喷墨油墨总重量计,在非水性喷墨油墨中颜料的使用量优选0.1-15wt%,优选1-10wt%。
[0065]通常将含颜料C.I.颜料黄150的非水性喷墨油墨与不同颜色的喷墨油墨组合使用以形成喷墨油墨集合。这些其它喷墨油墨可以是黑色、青色、洋红色、黄色、红色、橙色、紫色、蓝色、绿色、褐色、其混合物等。
[0066]在优选实施方案中喷墨油墨集合包含至少青色油墨、洋红色油墨、黄色油墨和黑色油墨。CMYK油墨集合还可延伸包括另外的油墨如红色、绿色、蓝色和/或橙色以扩大油墨集合的色域。CMYK油墨集合还可通过彩色油墨和/或黑色油墨的全密度(full density)和低密度(light density)油墨组合扩展,以通过降低颗粒性改善图像质量。
[0067]基于非水性喷墨油墨的总重量计,在非水性含颜料喷墨油墨中颜料的使用量优选0.1-20wt%,优选1-10wt%。在多密度喷墨油墨集合中,低密度喷墨油墨优选包含0.1-3wt%颜料,全密度喷墨油墨优选包含颜料的量为1-10wt%颜料。
[0068]其它喷墨油墨的彩色颜料可选自公开于HERBST,Willy等,Industrial Organic Pigments,Production,Properties,Applications.第3版.Wiley-VCH,2004.ISBN 3527305769的那些颜料。
[0069]特别优选的颜料是C.I.颜料红17,22,23,41,48:1,48:2,49:1,49:2,52:1,57:1,81:1,81:3,88,112,122,144,146,149,169,170,175,176,184,185,188,202,206,207,210,216,221,248,251,254,255,264,270,272和282。
[0070]特别优选的颜料是C.I.颜料紫1,2,19,23,32,37和39。
[0071]特别优选的颜料是C.I.颜料蓝15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,56,61和(桥接)铝酞菁颜料。
[0072]特别优选的颜料是C.I.颜料橙5,13,16,34,40,43,59,66,67,69,71和73。
[0073]特别优选的颜料是C.I.颜料绿7和36。
[0074]特别优选的颜料是C.I.颜料褐6和7。
[0075]合适的颜料包括上述特别优选颜料的混合晶体。商用实例是Ciba Specialty Chemicals的Cinquasia Magenta RT-355-D。混合晶体也称为固体溶液。在某些条件下,不同着色剂相互混合以形成固体溶液,显著不同于化合物的物理混合物和化合物本身。在固体溶液中,组分分子进入相同晶格内,通常(但不一定)是一种组分的晶格。所得结晶固体的x射线衍射图是该固体的特征,明显不同于相同比例的相同组分的物理混合物的衍射图。在此类物理混合物中,每种组分的x射线衍射图可以区分,许多这些线的消失是形成固体溶液的标准之一。
[0076]炭黑优选作为非水性黑色喷墨油墨的颜料。合适的黑色颜料材料包括炭黑如颜料黑7(如MITSUBISHI CHEMICAL的CarbonBlack MA8TM),CABOT Co.的RegalTM 400R、MogulTM L、ElftexTM 320,或者DEGUSSA的Carbon Black FW18、Special Black 250、SpecialBlack 350、Special Black 550、PrintexTM 25、PrintexTM 35、PrintexTM55、PrintexTM 90、PrintexTM 150T。合适颜料的其它实例公开于US5389133(XEROX)。
[0077]例如可以通过使炭黑与青色、洋红色或青色和洋红色颜料混合至油墨中,获得中性黑色喷墨油墨,如未决的欧洲专利申请EP1593718A(AGFA)的描述。
[0078]也可制备颜料在非水性喷墨油墨中的混合物。例如,炭黑通常表现温和的呈褐色的黑色色调,而通常优选中性黑色色调。例如可以通过使炭黑与青色、洋红色或青色和洋红色颜料混合至油墨中,获得中性黑色喷墨油墨,如描述于未决的欧洲专利申请EP 1593718 A(AGFA)。喷墨应用也可能需要一种或多种专色(spot colour),如用于包装喷墨打印或织物喷墨打印。银色和金色通常是喷墨传单打印和销售点展示的优选颜色。特别优选颜料是C.I.颜料金属(Pigment Metal)1、2和3。无机颜料的例示性实例包括氧化钛、硫酸钡、碳酸钙、氧化锌、硫酸铅、黄铅、锌黄、红氧化铁(III)、镉红、群青蓝、普鲁士蓝、氧化铬绿、钴绿、琥珀色、钛黑和合成的铁黑。
分散协同剂
[0079]本发明的非水性喷墨油墨可包含至少一种分散协同剂。分散协同剂混合物可用于进一步改善分散稳定性。
[0080]分散协同剂通常由阴离子部分和阳离子部分组成。分散协同剂的阴离子部分表现与彩色颜料的某些分子类似性,分散协同剂的阳离子部分由一个或多个质子和/或阳离子组成,以抵消分散协同剂阴离子部分的电荷。
[0081]基于颜料重量计,加入协同剂的量优选0.1-20wt%。
[0082]协同剂应当附加于聚合物分散剂的量。聚合物分散剂/分散协同剂的比率取决于颜料,应当用实验确定。通常选择wt%聚合物分散剂/wt%分散协同剂的比率为2:1-1000:1,优选2:1-100:1。
[0083]市售获得的合适分散协同剂包括NOVEON的SolsperseTM5000和SolsperseTM 22000。
[0084]在分散C.I.颜料蓝15时,优选用磺化的Cu-酞菁分散协同剂,如购自NOVEON的SolsperseTM 5000。
[0085]本发明喷墨油墨集合中非水性喷墨油墨的合适分散协同剂包括公开于未决的欧洲专利申请EP 05111357 A(AGFA)和EP05111360 A(AGFA)的那些分散协同剂。
分散介质
[0086]使用的分散介质优选在室温下为液体。
[0087]在一个实施方案中,分散介质由有机溶剂组成。合适的有机溶剂包括醇、酮、酯、醚、二醇和聚二醇及其衍生物、内酯、含氮溶剂如酰胺、饱和烃和不饱和烃。优选使用一种或多种这些溶剂的混合物。
[0088]醇的合适实例包括甲醇、乙醇、正丙基醇、异丙醇、正丁醇、庚醇、辛醇、环己醇、苄醇、苯乙基醇、苯丙基醇、糠醇、茴香醇和氟代醇。
[0089]酮的合适实例包括丙酮、甲基乙基酮、甲基正丙基酮、甲基异丙基酮、甲基正丁基酮、甲基异丁基酮、甲基正戊基酮、甲基异戊基酮、二乙基酮、乙基正丙基酮、乙基异丙基酮、乙基正丁基酮、乙基异丁基酮、二正丙基酮、二异丁基酮、环己酮、甲基环己酮和异佛尔酮、2,4-戊二酮和六氟丙酮。
[0090]酯的合适实例包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸己酯、乙酸辛酯、乙酸苄酯、乙酸苯氧基乙酯、乙酸乙基苯酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丙酯、乳酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸苄酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、乙酸戊酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丁酯、月桂酸丁酯、肉豆蔻酸异丙酯、棕榈酸异丙酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、丙二酸二乙酯、丙二酸二丙酯、琥珀酸二乙酯、琥珀酸二丁酯、戊二酸二乙酯、己二酸二乙酯、己二酸二丁酯和癸二酸二乙酯。
[0091]醚的合适实例包括丁基苯醚、苄基乙醚、己醚、乙醚、二丙醚、四氢呋喃和二氧六环。
[0092]二醇和聚二醇的合适实例包括乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、二丙二醇和三丙二醇。
[0093]二醇和聚二醇衍生物的合适实例包括醚如亚烷基二醇单烷基醚、亚烷基二醇二烷基醚、聚亚烷基二醇单烷基醚、聚亚烷基二醇二烷基醚和前述二醇醚的酯如乙酸酯和丙酸酯,在二烷基醚的情况下只有一个醚官能团(产生混合醚/酯)或者两个醚官能团都被酯化(产生二烷基酯)。
[0094]亚烷基二醇单烷基醚的合适实例包括乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单己醚、乙二醇单2-乙基-己醚、乙二醇单苯醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单正丙醚、丙二醇单正丁醚、丙二醇单异丁醚、丙二醇单叔丁醚和丙二醇单苯醚。
[0095]亚烷基二醇二烷基醚的合适实例包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇甲基乙醚、乙二醇二丁醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚和丙二醇二丁醚。
[0096]聚亚烷基二醇单烷基醚的合适实例包括二甘醇单甲基醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单正丙醚、二甘醇单正丁醚、二甘醇单己醚、三甘醇单甲醚、三甘醇单乙醚、三甘醇单丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、二丙二醇正丙醚、二丙二醇单正丁醚、二丙二醇单叔丁醚、三丙二醇单甲醚、三丙二醇单乙醚、三丙二醇单正丙醚和三丙二醇单正丁醚。
[0097]聚亚烷基二醇二烷基醚的合适实例包括二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二甘醇二乙醚、三甘醇二乙醚、四乙二醇二乙醚、二甘醇甲基乙醚、三甘醇甲基乙醚、四甘醇甲基乙醚、二甘醇二正丙醚、二甘醇二异丙醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇二正丙醚、二丙二醇二叔丁醚、三丙二醇二甲醚和三丙二醇二乙醚。
[0098]二醇酯的合适实例包括乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二甘醇单乙醚乙酸酯、二甘醇单丁醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、二丙二醇单甲醚乙酸酯和丙二醇单甲醚丙酸酯。
[0099]用于本发明颜料分散体和喷墨油墨中的优选溶剂是一种或多种聚亚烷基二醇二烷基醚,由式(PAG)表示
式(PAG)
其中,
R1和R2各自独立选自具有1-4个碳原子的烷基;
Y代表亚乙基和/或亚丙基;其中
n用于第一种聚亚烷基二醇二烷基醚时为选自4-20的整数;
n用于第二种聚亚烷基二醇时为选自5-20的整数。
[0100]式(PAG)的聚亚烷基二醇二烷基醚中烷基R1和R2优选代表甲基和/或乙基。最优选烷基R1和R2都是甲基。
[0101]在优选实施方案中式(PAG)的聚亚烷基二醇二烷基醚是聚乙二醇二烷基醚。
[0102]在另一个优选实施方案中,2、3、4或更多种聚亚烷基二醇二烷基醚、更优选聚乙二醇二烷基醚的混合物存在于颜料分散体或喷墨油墨中。
[0103]颜料分散体的聚亚烷基二醇二烷基醚的合适混合物包括分子量至少为200的聚乙二醇二甲醚的混合物,如购自CLARIANT的Polyglycol DME 200TM、Polyglycol DME 250TM和Polyglycol DME500TM。用于非水性喷墨油墨的聚亚烷基二醇二烷基醚优选具有200-800的平均分子量,更优选不存在分子量大于800的聚亚烷基二醇二烷基醚。聚亚烷基二醇二烷基醚的混合物优选在室温下为均质液体混合物。
[0104]合适的商用二醇醚溶剂包括购自UNION CARBIDE的CellosolveTM溶剂和CarbitolTM溶剂,购自EASTMAN的EktasolveTM溶剂,购自DOW的DowanolTM溶剂,购自SHELL CHEMICAL的OxitollTM溶剂、DioxitollTM溶剂、ProxitollTM溶剂和DiproxitollTM溶剂,以及购自LYONDELL的ArcosolvTM溶剂。
[0105]内酯是具有通过酯键形成的环结构的化合物,可以是γ-内酯(5元环结构)、δ-内酯(6元环结构)或ε-内酯(7元环结构)类型。内酯的合适实例包括γ-丁内酯、γ-戊内酯、γ-己内酯、γ-庚内酯、γ-辛内酯、γ-壬内酯、γ-癸内酯、γ-十一烷酸内酯、δ-戊内酯、δ-己内酯、δ-庚内酯、δ-辛内酯、δ-壬内酯、δ-癸内酯、δ-十一烷酸内酯和ε-己内酯。
[0106]含氮有机溶剂的合适实例包括2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈和N,N-二甲基十二酰胺。
[0107]烃的合适实例包括饱和烃如正己烷、异己烷、正壬烷、异壬烷、十二烷和异十二烷;不饱和烃如1-己烯、1-庚烯和1-辛烯;环状饱和烃如环己烷、环庚烷、环辛烷、环癸烷和萘烷;环状不饱和烃如环己烯、环庚烯、环辛烯、1,1,3,5,7-环辛四烯;和环十二烯;和芳族烃如苯、甲苯和二甲苯。
[0108]在另一个实施方案中,分散介质包含单独或与有机溶剂组合的油型液体。
[0109]合适的有机溶剂包括醇、酮、酯、醚、二醇和聚二醇及其衍生物、内酯、含氮溶剂如酰胺、高级脂肪酸酯以及上述用于溶剂基分散介质的一种或多种溶剂的混合物。
[0110]极性溶剂的量优选低于油的量。有机溶剂优选具有高沸点,优选高于200℃。合适组合的实例公开于EP 0808347(XAARTECHNOLOGY LTD)(特别是使用油醇),以及EP 1157070(VIDEOJETTECHNOLOGIESINC)(使用油和挥发性有机溶剂的组合)。
[0111]合适的油包括饱和烃和不饱和烃、芳族油、烷烃油、提取的烷烃油、环烷基油、提取的环烷基油、氢处理的轻或重油、植物油、白油、石油精油、卤素-取代的烃、硅酮及其衍生物和混合物。
[0112]烃可选自直链或支链脂族烃、脂环族烃和芳族烃。烃的实例是饱和烃如正己烷,异己烷、正壬烷、异壬烷、十二烷和异十二烷;不饱和烃如1-己烯、1-庚烯和1-辛烯;环状饱和烃如环己烷、环庚烷、环辛烷、环癸烷和萘烷;环状不饱和烃如环己烯、环庚烯、环辛烯、1,1,3,5,7-环辛四烯;和环十二烯;和芳族烃如苯、甲苯、二甲苯、萘、菲、蒽及其衍生物。在文献中,通常使用术语烷烃油。合适的烷烃油可以是正烷烃型(辛烷和更高级烷烃)、异烷烃型(异辛烷和更高级异烷烃)和环烷烃型(环辛烷和更高级环烷烃)及烷烃油的混合物。术语“液体石蜡”通常指主要包含正烷烃、异烷烃和单环烷烃三种组分的混合物,所述混合物通过硫酸洗液等将相对挥发性的润滑油流分高度精炼而获得,如描述于US 6730153(SAKATA INX CORP.)。合适的烃也被描述为脱芳化的石油馏出物。
[0113]卤代烃的合适实例包括二氯甲烷、氯仿、四氯化碳和甲基氯仿。卤代烃的其它合适实例包括全氟烷烃类、氟基惰性液体和氟碳碘化物。
[0114]硅酮油的合适实例包括二烷基聚硅氧烷(如六甲基二硅氧烷、四甲基二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、六甲基三硅氧烷、七甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、三氟丙基七甲基三硅氧烷、二乙基四甲基二硅氧烷)、环状二烷基聚硅氧烷(如六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、四(三氟丙基)四甲基环四硅氧烷),和甲基苯基硅酮油。
[0115]白油是白色矿物油使用的术语,是高度精炼的矿物油,由饱和脂族和脂环族非极性烃组成。白油疏水、无色、无味、无气味并且不随时间而变色。
[0116]植物油包括半干性油如大豆油、棉子油、葵花子油、葡萄子油、芥子油、芝麻油和玉米油;非干性油如橄榄油、花生油和山茶花油(tsubaki oil);和干性油如亚麻子油和红花油,其中这些植物油可以单独或作为混合物使用。
[0117]其它油的合适实例包括石油、非干性油和半干性油。
[0118]可以市售获得的合适油包括脂族烃型如购自EXXONCHEMICAL的IsoparTM系列(异烷烃)和Varsol/Naphtha系列,购自CHEVRON PHILLIPS CHEMICAL的SoltrolTM系列和烃,和购自SHELL CHEMICALS的ShellsolTM系列。
[0119]合适的商用正烷烃包括购自EXXON MOBIL CHEMICAL的NorparTM系列。
[0120]合适的商用环烷烃包括购自EXXON MOBIL CHEMICAL的NapparTM系列。
[0121]合适的商用脱芳化石油馏出物包括购自EXXON MOBILCHEMICAL的ExxsolTM D型。
[0122]合适的商用氟-取代的烃包括购自DAIKIN INDUSTRIESLTD,Chemical Division.的碳氟化合物。
[0123]合适的商用硅酮油包括购自SHIN-ETSU CHEMICAL,Silicone Division.的硅酮油系列。
[0124]合适的商用白油包括购自CROMPTON CORPORATION的WitcoTM白油。
[0125]如果非水性颜料分散体是可固化颜料分散体,则分散介质包含一种或多种单体和/或低聚物以获得液体分散介质。有时,优选加入小量有机溶剂以改善分散剂的溶解。基于含颜料喷墨油墨的总重量计,有机溶剂的含量应低于20wt%。在其它情况下,优选加入小量水,如用于改善喷墨油墨在亲水表面上的扩散,但优选喷墨油墨不含水。
[0126]优选有机溶剂包括醇、芳族烃、酮、酯、脂族烃、高级脂肪酸、卡必醇、cello solves、高级脂肪酸酯。合适的醇包括甲醇、乙醇、丙醇和1-丁醇、1-戊醇、2-丁醇、叔丁醇。合适的芳族烃包括甲苯和二甲苯。合适的酮包括甲基乙基酮、甲基异丁基酮、2,4-戊二酮和六氟丙酮。还可使用二醇、二醇醚、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺。
[0127]合适的单体和低聚物可参阅Polymer Handbook,Vol.1+2.第4版.由J.BRANDRUP等编辑,Wiley-lnterscience,1999。
[0128]可使用本领域熟知的任何可聚合化合物。特别优选用作可辐射固化喷墨油墨中的可辐射固化化合物的是单官能和/或多官能的丙烯酸酯单体、低聚物或前聚物,如丙烯酸异戊酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯、isoamylstyl acrylate、丙烯酸异硬脂基酯、2-乙基己基-二甘醇丙烯酸酯、2-羟基丁基丙烯酸酯、2-丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酸、丁氧基乙基丙烯酸酯、乙氧基二甘醇丙烯酸酯、甲氧基二甘醇丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、甲氧基丙二醇丙烯酸酯、丙烯酸苯氧基乙酯、四氢呋喃基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟基丙基丙烯酸酯、2-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯、乙烯醚丙烯酸酯、2-丙烯酰氧基乙基琥珀酸、2-丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸、2-丙烯酰氧基乙基-2-羟基乙基-邻苯二甲酸、内酯改性柔性(flexible)丙烯酸酯、和丙烯酸叔丁基环己酯、三甘醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二羟甲基-三环癸烷二丙烯酸酯、双酚A EO(环氧乙烷)加成二丙烯酸酯、双酚A PO(环氧丙烷)加成二丙烯酸酯、羟基特戊酸新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、烷氧基化二羟甲基三环癸烷二丙烯酸酯和聚四亚甲基二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、EO改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三(丙二醇)三丙烯酸酯、己内酯改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇乙氧基四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、甘油丙氧基三丙烯酸酯和己内酰胺改性二季戊四醇六丙烯酸酯,或者N-乙烯酰胺如N-乙烯基己内酰胺或N-乙烯基甲酰胺;或者丙烯酰胺或取代的丙烯酰胺,如丙烯酰吗啉。
[0129]其它合适的单官能丙烯酸酯包括己内酯丙烯酸酯、环状三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、乙氧基化壬基酚丙烯酸酯、丙烯酸异癸基酯、丙烯酸异辛基酯、丙烯酸辛基癸基酯、烷氧基化酚丙烯酸酯、丙烯酸十三烷基酯和烷氧基化环己酮二甲醇二丙烯酸酯。
[0130]其它合适的双官能丙烯酸酯包括烷氧基化环己酮二甲醇二丙烯酸酯、烷氧基化己二醇二丙烯酸酯、二氧六环二醇二丙烯酸酯、二氧六环二醇二丙烯酸酯、环己酮二甲醇二丙烯酸酯、二甘醇二丙烯酸酯和新戊二醇二丙烯酸酯。
[0131]其它合适的三官能丙烯酸酯包括丙氧基化甘油三丙烯酸酯和丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
[0132]其它更高官能丙烯酸酯包括二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、甲氧基化二醇丙烯酸酯和丙烯酸酯酯类。
[0133]而且,可将对应于上述丙烯酸酯的甲基丙烯酸酯与这些丙烯酸酯一起使用。在甲基丙烯酸酯中,优选甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基三甘醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙基酯、甲基丙烯酸苯氧基乙基酯、甲基丙烯酸环己基酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯,因为它们具有相对高的灵敏度和对油墨接收物表面具有更高的粘附力。
[0134]而且,喷墨油墨还可包含可聚合的低聚物。这些可聚合低聚物的实例包括环氧丙烯酸酯、脂族聚氨酯丙烯酸酯、芳族聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和直链的丙烯酸低聚物。
[0135]苯乙烯化合物的合适实例是苯乙烯、p-甲基苯乙烯、p-甲氧基苯乙烯、b-甲基苯乙烯、p-甲基-b-甲基苯乙烯、a-甲基苯乙烯和p-甲氧基-b-甲基苯乙烯。
[0136]乙烯萘化合物的合适实例是1-乙烯基萘、a-甲基-1-乙烯基萘、b-甲基-1-乙烯基萘、4-甲基-1-乙烯基萘和4-甲氧基-1-乙烯基萘。
[0137]N-乙烯基杂环化合物的合适实例是N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基吡咯、N-乙烯基吩噻嗪、N-乙烯基乙酰苯胺、N-乙烯基乙基乙酰胺、N-乙烯基琥珀酰亚胺、N-乙烯基邻苯二甲酰亚胺、N-乙烯基己内酰胺和N-乙烯基咪唑。
[0138]喷墨油墨的阳离子可聚合化合物可以是一种或多种单体、一种或多种低聚物或其组合。
[0139]阳离子可固化化合物的合适实例可参阅J.V.Crivello的Advances in Polymer Science,62,1-47页(1984)。
[0140]阳离子可固化化合物可包含至少一个烯烃、硫醚、缩醛、氧硫杂环己烷、硫杂环丁烷(thietane)、氮杂环丙烷、N、O、S或P杂环、醛、内酰胺或环状酯基。
[0141]阳离子可聚合化合物的实例包括单体和/或低聚物环氧化物、乙烯醚、苯乙烯、氧杂环丁烷、噁唑啉、乙烯萘、N-乙烯基杂环化合物、四氢呋喃化合物。
[0142]阳离子可聚合单体可以是单官能、双官能或多官能或其混合物。
[0143]具有至少一个环氧基的合适的阳离子可固化化合物可参阅Lee和Neville的"Handbook of Epoxy Resins",McGraw Hill BookCompany,New York(1967)和P.F.Bruins的"Epoxy Resin Technology",John Wiley and Sons New York(1968)。
[0144]具有至少一个环氧基的阳离子可固化化合物实例包括1,4-丁二醇二缩水甘油基醚、3-(双(缩水甘油基氧基甲基)甲氧基)-1,2-丙二醇、氧化柠檬烯、2-联苯基缩水甘油醚、3,4-环氧基环己基甲基-3′,4′-环氧基环己烷羧酸酯、表氯醇-双酚S基的环氧化物、环氧化苯乙烯和更多表氯醇-双酚F和A基的环氧化物和环氧化酚醛清漆。
[0145]分子内含有至少2个环氧基的合适的环氧基化合物是脂环状聚环氧化物、多元酸的聚缩水甘油酯、多元醇的聚缩水甘油醚、聚氧化烯基二醇的聚缩水甘油醚、芳族多元醇的聚缩水甘油酯、芳族多元醇的聚缩水甘油醚、聚氨酯聚环氧基化合物和聚环氧基聚丁二烯。
[0146]环脂族二环氧化物的实例包括环氧化物与羟基组分的共聚物,所述羟基组分如二醇、多元醇或乙烯醚,如3,4-环氧基环己基甲基-3′,4′-环氧基环己基羧酸酯;双(3,4-环氧基环己基甲基)己二酸酯;柠檬烯二环氧化物;六氢邻苯二甲酸的二缩水甘油酯。
[0147]具有至少一个乙烯醚基的乙烯醚实例包括乙基乙烯醚、正丁基乙烯醚、异丁基乙烯醚、十八烷基乙烯醚、环己基乙烯醚、丁二醇二乙烯醚、羟基丁基乙烯醚、环己烷二甲醇单乙烯醚、苯基乙烯醚、对甲基苯基乙烯醚、对甲氧基苯基乙烯醚、a-甲基苯基乙烯醚、b-甲基异丁基乙烯醚和b-氯代异丁基乙烯醚、二甘醇二乙烯醚、三甘醇二乙烯醚、正丙基乙烯醚、异丙基乙烯醚、十二烷基乙烯醚、二甘醇单乙烯醚、环己烷二甲醇二乙烯醚、4-(乙烯氧基)丁基苯甲酸酯、双[4-(乙烯氧基)丁基]己二酸酯、双[4-(乙烯氧基)丁基]琥珀酸酯、4-(乙烯氧基甲基)环己基甲基苯甲酸酯、双[4-(乙烯氧基)丁基]异邻苯二甲酸酯、双[4-(乙烯氧基甲基)环己基甲基]戊二酸酯、三[4-(乙烯氧基)丁基]偏苯三酸酯、4-(乙烯氧基)丁基硬脂酸酯(steatite)、双[4-(乙烯氧基)丁基]己二基二氨基甲酸酯、双[4-(乙烯氧基)甲基]环己基]甲基]对苯二甲酸酯、双[4-(乙烯氧基)甲基]环己基]甲基]异邻苯二甲酸酯、双[4-(乙烯氧基)丁基](4-甲基-1,3-亚苯基)-二氨基甲酸酯、双[4-乙烯氧基)丁基](亚甲基二-4,1-亚苯基)二氨基甲酸酯和3-氨基-1-丙醇乙烯醚。
[0148]具有至少一个氧杂环丁烷基的氧杂环丁烷化合物的合适实例包括3-乙基-3-羟基甲基-1-氧杂环丁烷、低聚混合物1,4-双[3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、3-乙基-3-苯氧基甲基-氧杂环丁烷、双([1-乙基(3-氧杂环丁烷基)]甲基)醚、3-乙基-3-[(2-乙基己基氧基)甲基]氧杂环丁烷、3-乙基-[(三-乙氧基甲硅烷基丙氧基)甲基]氧杂环丁烷和3,3-二甲基-2(对甲氧基-苯基)-氧杂环丁烷。
引发剂
[0149]可固化喷墨油墨通常含有引发剂。引发剂通常引发聚合反应。引发剂可以是热引发剂,但优选光引发剂。光引发剂需要较小能量激活单体、低聚物和/或前聚物,形成聚合物。适合用于可固化液体的光引发剂可以是I型Norrish引发剂、II型Norrish引发剂或光-酸产生剂。
[0150]适合用于可固化喷墨油墨的热引发剂包括过氧苯甲酸叔戊酯、4,4-偶氮双(4-氰基戊酸)、1,1′-偶氮双(环己腈)、2,2′-偶氮双异丁腈(AIBN)、过氧苯甲酰、2,2-双(叔-丁基过氧)丁烷、1,1-双(叔丁基过氧)环己烷、1,1-双(叔丁基过氧)环己烷、2,5-双(叔丁基过氧)-2,5-二甲基己烷、2,5-双(叔丁基过氧)-2,5-二甲基-3-己炔、双(1-(叔丁基过氧)-1-甲基乙基)苯、1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、叔丁基氢过氧化物、过乙酸叔丁酯、叔丁基过氧化物、过氧苯甲酸叔丁基酯、叔丁基过氧异丙基碳酸酯、枯烯氢过氧化物、过氧化环己酮、过氧化二异丙苯、过氧化月桂酰、2,4-戊二酮过氧化物、过乙酸和过硫酸钾。
[0151]光引发剂或光引发剂系统吸收光,负责产生引发物质,如自由基和阳离子。自由基和阳离子是诱发单体、低聚物和聚合物与多官能单体和低聚物聚合,从而也诱发交联的高能物质。
[0152]通过改变波长或强度可以两步实现光化辐射。在这种情况下优选一起使用2种光引发剂。
[0153]也可以使用不同种类引发剂如光引发剂和热引发剂的组合。
[0154]优选I型Norrish引发剂选自安息香醚、苯偶酰缩酮、α,α-二烷氧基苯乙酮、α-羟基烷基苯酮、α-氨基烷基苯酮、酰基膦氧化物、酰基膦硫化物、α-卤代酮、α-卤代砜和α-卤代苯基乙醛酸酯。
[0155]优选II型Norrish引发剂选自二苯甲酮、硫杂蒽酮、1,2-二酮和蒽醌。优选共引发剂选自脂族胺、芳族胺和硫醇。叔胺、杂环硫醇和4-二烷基氨基-苯甲酸特别优选作为共引发剂。
[0156]合适的光引发剂公开于CRIVELLO,J.V.等,VOLUME III:Photoinitiators for Free Radical Cationic.第2版.编辑BRADLEY,G..London,UK:John Wiley and Sons Ltd,1998.287-294页。
[0157]光引发剂的具体实例可包括但不限于下列化合物或其组合:二苯甲酮和取代的二苯甲酮、1-羟基环己基苯基酮、硫杂蒽酮如异丙基硫杂蒽酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、2-苄基-2-二甲基氨基-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮、苯偶酰二甲基缩酮、双(2,6-二甲基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基戊基膦氧化物、2,4,6三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙-1-酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮或5,7-二碘代-3-丁氧基-6-荧光酮、二苯基氟化碘鎓和三苯基六氟磷酸锍。
[0158]合适的商用光引发剂包括购自CIBA SPECIALTYCHEMICALS的IrgacureTM 184、IrgacureTM 500、IrgacureTM 907、IrgacureTM 369、IrgacureTM 1700、IrgacureTM 651、IrgacureTM 819、IrgacureTM 1000、IrgacureTM 1300、IrgacureTM 1870、DarocurTM 1173、DarocurTM 2959、DarocurTM 4265和DarocurTM ITX,购自BASF AG的Lucerin TPO,购自LAMBERTI的EsacureTM KT046、EsacureTMKIP150、EsacureTM KT37和EsacureTM EDB,购自SPECTRA GROUPLtd.的H-NuTM 470和H-NuTM 470X。
[0159]合适的阳离子光引发剂包括在暴露于足以引发聚合作用的紫外线和/或可见光后形成非质子酸或Bronstead酸的化合物。所用光引发剂可以是单种化合物、两种或多种活性化合物的混合物,或者两种或多种不同化合物的组合,即共引发剂。合适的阳离子光引发剂的非限制性实例是芳基重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、三芳基硒鎓盐等。
[0160]可固化喷墨油墨可包含光引发剂系统,该系统含有光引发剂和一种或多种将能量转移至光引发剂的感光剂。合适的感光剂包括可光化还原的呫吨、芴、苯并呫吨、苯并噻吨、噻嗪、噁嗪、香豆素、焦宁、卟啉、吖啶、偶氮、重氮、花青、部花青、二芳基甲基、三芳基甲基、蒽醌、苯二胺、苯并咪唑、荧光色素、喹啉、四唑、萘酚、联苯胺、玫瑰精、靛蓝和/或阴丹士林染料。在各种情况下,基于可固化含颜料喷墨油墨的总重量计,感光剂的量通常为0.01-15wt%,优选0.05-5wt%。
[0161]为了进一步增加光敏度,可固化含颜料喷墨油墨可另外包含共引发剂。例如,已知二茂钛与三氯甲基-s-三嗪的组合、二茂钛与酮肟醚的组合以及吖啶与三氯甲基-s-三嗪的组合。加入二苯亚甲基丙酮或氨基酸衍生物可进一步增加光敏度。在各种情况下,基于可固化含颜料喷墨油墨的总重量计,一种或多种共引发剂的量通常为0.01-20wt%,优选0.05-10wt%。
[0162]优选引发剂系统是2,2′-双(邻氯苯基)-4,4′,5,5′-四苯基-(7Cl,8Cl)4,4′-双-4H-咪唑,对应于化学式:

且是在共引发剂如2-巯基苯并噁唑的存在下。
[0163]另一类型优选引发剂是肟酯。合适实例具有化学式:

[0164]引发剂的量优选为可固化含颜料喷墨油墨总重量的0.3-50wt%,更优选为可固化含颜料喷墨油墨总重量的1-15wt%。
抑制剂
[0165]本发明可辐射固化的喷墨油墨可包含聚合抑制剂。合适的聚合抑制剂包括酚型抗氧化剂、位阻胺光稳定剂、磷型抗氧化剂、常用于(甲基)丙烯酸酯单体的氢醌单甲醚,还可使用氢醌、叔丁基儿茶酚、焦酚。
[0166]合适的商用抑制剂是例如Sumitomo Chemical Co.Ltd.生产的SumilizerTM GA-80、SumilizerTM GM和SumilizerTM GS;购自RahnAG的GenoradTM 16、GenoradTM 18和GenoradTM 20;购自Ciba SpecialtyChemicals的IrgastabTM UV10和IrgastabTM UV22、TinuvinTM 460和CGS20;购自Kromachem Ltd的FloorstabTM UV系列(UV-1,UV-2,UV-5和UV-8),购自Cytec Surface Specialties的AdditolTM S系列(S100,S110,S120和S130)。
[0167]因为过量添加这些聚合抑制剂将降低油墨对固化的敏感度,所以优选在掺合之前确定能够预防聚合的量。聚合抑制剂的量优选低于总油墨的2wt%。
表面活性剂
[0168]本发明的含颜料喷墨油墨可包含至少一种表面活性剂。表面活性剂可以是阴离子、阳离子、非离子或两性离子,添加总量通常少于含颜料喷墨油墨总重量的20wt%,特别是总量少于含颜料喷墨油墨总重量的10wt%。
[0169]本发明含颜料喷墨油墨的合适表面活性剂包括脂肪酸盐、高级醇的酯盐、烷基苯磺酸盐、高级醇的磺基琥珀酸酯盐和磷酸酯盐(如十二烷基苯磺酸钠和二辛基磺基琥珀酸钠)、高级醇的环氧乙烷加合物、烷基酚的环氧乙烷加合物、多元醇脂肪酸酯的环氧乙烷加合物和乙炔醇及其环氧乙烷加合物(如聚氧乙烯壬基苯基醚,和购自AIRPRODUCTS & CHEMICALS INC.的SURFYNOLTM 104,104H,440,465和TG)。
[0170]对于非水性喷墨油墨,优选表面活性剂选自氟表面活性剂(如氟代烃)、硅酮和硅氧烷。硅酮可以是聚醚改性的、聚醚改性的羟基官能的、胺改性的、环氧基改性的及其它改性或组合。硅氧烷可以是烷氧基化的。优选硅酮和硅氧烷是聚合的,如聚二甲基硅酮和聚二甲基硅氧烷。
[0171]当含颜料喷墨油墨是可辐射固化的喷墨油墨时,可用氟化或硅酮化合物作为表面活性剂,优选使用可交联的表面活性剂。具有表面活性作用的可聚合单体包括硅酮改性的丙烯酸酯、硅酮改性的甲基丙烯酸酯、丙烯酸化硅氧烷、聚醚改性的丙烯酸改性的硅氧烷、氟化丙烯酸酯,和氟化甲基丙烯酸酯。具有表面活性作用的可聚合单体可以是单官能、二官能、三官能或更高官能的(甲基)丙烯酸酯及其混合物。
其它添加剂
[0172]除了上述成分之外,含颜料喷墨油墨还可根据需要包含下列添加剂以具备所需性能:UV吸收剂、蒸发加速剂、防锈剂、交联剂、帮助传导的可溶性电解质、掩蔽剂和螯合剂、引入安全性特征的化合物...
[0173]引入安全性特征的化合物包括荧光化合物、磷光化合物、热变色化合物、虹色化合物和磁性粒子。合适的UV荧光和磷光化合物包括购自HONEYWELL的LUMILUXTM冷光颜料、购自CIBA-GEIGY的UVITEXTMOB、购自KEYSTONE的KEYFLUORTM染料和颜料以及购自SYNTHEGEN的荧光染料。
喷墨油墨的制备
[0174]在分散剂的存在下,通过使颜料沉淀或研磨在分散介质中可制备喷墨油墨。
[0175]混合装置可包括压力捏合机、开放捏合机、行星式混合机、溶解器和道尔顿通用混合机(Dalton Universal Mixer)。合适的研磨和分散装置是球磨、珠磨、胶体磨、高速分散器、双轴滚筒、砂磨机(beadmill)、涂料调节器和三轴滚筒。还可用超声能量制备分散体。可联合使用这些技术。
[0176]可用许多不同类型的材料作为研磨介质,如玻璃、陶瓷、金属和塑料。在优选实施方案中,碾磨介质可包含粒子,优选大体上呈球形的粒子,如基本上由聚合物树脂组成的珠粒或钇稳定的氧化锆珠粒。
[0177]在混合、研磨和分散的过程中,每一过程都进行冷却以防止热能积聚,对于可辐射固化喷墨油墨,尽可能地处于基本上排除光化辐射的光条件下进行每一过程。
[0178]本发明的喷墨油墨可包含不止一种颜料,喷墨油墨可用每种颜料的单独分散体制备,或者在制备分散体时将几种颜料混合和共研磨。
[0179]可以连续、批量或半批量方式实施分散过程。
[0180]研磨机碾磨成分的优选量和比率将取决于具体材料和预期用途而在很大范围内改变。研磨混合物的内容物包含研磨粉(millgrind)和研磨介质。研磨粉包含颜料、聚合物分散剂和液态载体。对于喷墨油墨,除了研磨介质之外,研磨粉中颜料的量通常为1-50wt%。颜料与聚合物分散剂的重量比是20:1至1:2。
[0181]研磨时间可以变化很大,取决于选择的颜料、机械工具和停留条件、初始和所需终粒度等。在本发明,可以制备平均粒度小于100nm的颜料分散体。
[0182]研磨完成后,用常规分离技术如过滤、通过筛网过筛等分离研磨微粒产物中的研磨介质(干或液态分散体形式)。通常将筛网置于研磨机如砂磨机内。优选过滤分离研磨介质中的研磨颜料浓缩物。
[0183]一般来讲优选制备浓缩研磨粉形式的喷墨油墨,然后将其稀释成用于喷墨打印系统的合适浓度。该技术允许用仪器制备更大量的颜料油墨。稀释后,将喷墨油墨调节至具体用途需要的粘度、表面张力、颜色、色调、饱和密度和打印区域覆盖(coverage)。
喷墨打印机
[0184]可将本发明的非水性喷墨油墨用一种或多种打印头喷射,所述打印头将液体小微滴以控制的方式通过喷嘴喷射至油墨接收表面上,该表面相对于打印头是移动的。
[0185]优选喷墨打印系统的打印头是压电头。压电喷墨打印以施加电压时压电陶瓷换能器的移动为基础。电压的应用改变打印头中压电陶瓷换能器的形状,产生空隙,然后用油墨填充空隙。当再次除去电压时,陶瓷膨胀成其原来的形状,从打印头中喷出油墨滴。但是喷墨打印法不限于压电喷墨打印。可使用其它喷墨打印头,包括各种类型打印头,如连续型和热、静电和按需非电滴落(acoustic drop ondemand)型。
[0186]在高打印速度时,油墨必须很容易从打印头喷出,这对油墨的物理性质具有多种限制,如在喷射温度(可为250C-1100C)下低粘度,具有一定表面能以便打印头喷嘴可形成必需的小微滴,具有能够快速转化为干打印面的均匀液体...
[0187]用于本发明油墨喷射打印法的喷墨油墨的粘度在剪切速率为100s-1,喷射温度为10-700C下,优选低于30mPa.s,更优选低于15mPa.s,最优选2-10mPas。
[0188]喷墨打印头通常在移动的油墨接收表面上横向来回扫描。通常喷墨打印头在返回时不打印。优选双向打印以获得高的面积处理量。另一种优选打印方式是以“单通道打印法”打印,可用页宽喷墨打印头或覆盖油墨接收表面整个宽度的多交错式(staggered)喷墨打印头进行。在单通道打印法中,喷墨打印头通常保持固定,油墨接收表面在喷墨打印头下移动。
光谱分离系数
[0189]我们认为光谱分离系数SSF是表征含颜料喷墨油墨的良好指标,因为它将与光吸收有关的性质(如最大吸收波长λmax、吸收谱形状和在λmax的吸光度值)和与分散质量和稳定性有关的性质考虑在内。
[0190]测量更高波长的吸光度可提示吸收谱的形状。根据由溶液中固体粒子诱发的光散射现象可评估分散质量。当在透射中测量时,含颜料油墨中的光散射可以以在比实际颜料的吸收峰更高波长处的吸光度增加而被检测。通过比较热处理(如在800C1周)前后的SSF可评估分散稳定性。
[0191]通过用油墨溶液或基材上的喷射图像的记录波谱数据,比较最大吸光度和更高参考波长λref的吸光度,计算油墨的光谱分离系数SSF。将最大吸光度Amax与参考波长吸光度Aref的比值计算为光谱分离系数。
SSF = A max A ref ]]>
[0192]SSF是设计具有大色域的喷墨油墨集合的良好工具。现在喷墨油墨集合通常商品化,其中不同油墨相互之间不十分匹配。例如,所有油墨的组合吸收得不到覆盖整个可见光谱的完全吸收,例如在着色剂的吸收谱之间存在“缺口”。另一个问题是一种油墨可能在另一种油墨范围内吸收。这些喷墨油墨集合得到的色域低或一般。
实施例
[0193]现在将通过以下实施例详细描述本发明。
材料
[0194]除非另外说明,否则用于以下实施例的所有材料很容易从标准商业渠道获得,如ALDRICH CHEMICAL Co.(比利时)和ACROS(比利时)。
[0195]PV19是HostapermTM Red E5B02,购自CLARIANT的C.I.颜料紫19。
PV19/PR202是ChromophtalTM Jet Magenta 3BC2,购自CIBASPECIALTY CHEMICALS的C.I.颜料紫19和C.I.颜料红202混合晶体。
PB15:4是HostapermTM Blue P-BFS,购自CLARIANT的C.I.颜料蓝15:4。
PY4是AcetanilTM 10 GO 0415C,购自CAPPELLE PIGMENTSN.V的C.I.颜料黄4。
PY12是PermanentTM Yellow DHG M250,购自CLARIANT的C.I.颜料黄12。
PY14是SunbriteTM Yellow 14,购自SUN CHEMICAL的C.I.颜料黄14。
PY74是HansaTM Briljant Yellow 5GX 03,购自CLARIANT的C.I.颜料黄74。
PY81是NovopermTM Yellow H10G 01,购自CLARIANT的C.I.颜料黄81。
PY83是NovopermTM Yellow P-HR 07 VP2436,购自CLARIANT的C.I.颜料黄83。
PY93是HeubachTM GeIb 109300,购自HEUBACH GmbH的C.I.颜料黄93。
PY95是ChromophtalTM Yellow GR,购自CIBA SPECIALTYCHEMICALS的C.I.颜料黄95。
PY97是NovopermTM Yellow FGL,购自CLARIANT的C.I.颜料黄97。
PY110是ChromophtalTM Yellow 3RT,购自CIBA SPECIALTYCHEMICALS的C.I.颜料黄110。
PY111是HansaTM Briljant Yellow 7GX,购自CLARIANT的C.I.颜料黄111。
PY120是NovopermTM Yellow H2G,购自CLARIANT的C.I.颜料黄120。
PY128是ChromophtalTM Jet Yellow 8GF,购自CIBA SPECIALTYCHEMICALS的C.I.颜料黄128。
PY155是NovopermTM Yellow 4G,购自CLARIANT的C.I.颜料黄155。
PY170是LysopacTM Geel 7010C,购自CAPPELLE PIGMENTSN.V的C.I.颜料黄170。
PY176是PermanentTM Yellow GRX 83,购自CLARIANT的C.I.颜料黄176。
PY180是TonerTM Yellow HG,购自CLARIANT的C.I.颜料黄180。
PY213是Ink JetTM Yellow H5G LP 3083,购自CLARIANT的C.I.颜料黄213。
PBL7是Special BlackTM 550,购自DEGUSSA的炭黑。
PR202是C.I.颜料红202的缩写,其中使用购自CIBASPECIALTY CHEMICALS的CINQUASIA MAG RT235D。
二乙基-5-(羟基甲基)异邻苯二甲酸酯购自ALDRICH。
DPGDA是购自SARTOMER的二丙二醇二丙烯酸酯,商品名为SartomerTM SR508。
SR9003是SartomerTM SR9003的缩写,购自SARTOMER的丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯单体。
乙烯基己内酰胺是
CraynorTM CN 386是购自CRAY VALLEY的胺改性丙烯酸酯协同剂。
GenocureTM EPD是购自RAHN AG的4-二甲基氨基苯甲酸乙酯。
ITX是4-苯基二苯甲酮,是购自CIBA SPECIALTY CHEMICALS的商品名为GenocureTM ITX的光引发剂。
TPO是2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基-膦氧化物,商品名为DarocurTM TPO,购自CIBA SPECIALTY CHEMICALS。
BykTM UV3510是购自BYK CHEMIE GMBH的聚醚改性聚二甲基硅氧烷湿润剂。
BykSol是BykTM UV3510在DPGDA中的50%溶液。
ITX是光引发剂,商品名为DarocurTM ITX,购自CIBASPECIALTY CHEMICALS。
GenoradTM 16是购自RAHN AG的聚合抑制剂。
GenoSol是GenoradTM 16在DPGDA中的50%溶液。
GenocureTM PBZ是4-苯基二苯甲酮,购自RAHN AG的光引发剂。
SartomerTM 399LV是购自SARTOMER的低粘度二季戊四醇五丙烯酸酯。
SOLSPERSETM 35100是在乙酸丁酯中的40%的与聚酯接枝的聚乙烯亚胺核超分散剂溶液,购自NOVEON。
S32000是SOLSPERSETM 32000,S33000是SOLSPERSETM 33000,S39000是SOLSPERSETM 39000,所有这些是三种固体的与聚酯接枝的聚乙烯亚胺核超分散剂,购自NOVEON。
DEGDEE是购自ACROS的二甘醇二乙醚。
[0196]喹吖啶酮衍生物QAD-3由下式表示:

[0197]按照以下合成流程合成分散协同剂QAD-3:

通过加入23g(0.205mol)叔丁醇钾,使130克二甲基亚砜中的38.1g(0.1mol)干燥颜料PR202溶解。将该蓝色-绿色溶液加热至约1100C1小时。然后使混合物冷却至400C,加入25.5g(0.105mol)化合物QA-2。4小时后实现烷化步骤。在600C加热4小时后,加入400ml水和19.5克氢氧化钾86%(0.3mol)使产物水解。然后将75ml浓盐酸(0.9mol)加入混合物内。将分散协同剂QAD-3过滤,用水洗涤。收率为100%。
[0198]按照以下合成流程合成二甲基-(5-氯甲基)异邻苯二甲酸酯(QA-2):

使22.4g(0.1mol)二甲基-(5-羟基甲基)异邻苯二甲酸酯(QAOH-2)溶于100mL甲苯和0.2g二甲基乙酰胺(催化剂)的混合物内。滴加15.4g(0.13mol)亚硫酰氯,将混合物在400C搅拌4小时。然后,用冰浴冷却混合物,加入50mL甲醇。将该固体产物QA-2过滤,用小体积甲醇洗涤。收率是58%。
[0199]按照以下合成流程合成二甲基-(5-羟基甲基)异邻苯二甲酸酯QOAH-2:

在500C使25.2g(0.1mol)1,3,5苯三羧酸三甲酯溶于85mL乙酸甲酯中。滴加40.5ml(0.08mol)氢硼化锂(2.0M在THF中),在500C将混合物搅拌3小时。然后加入5.3克乙酸(0.088mol)和3mL水。蒸发乙酸甲酯和THF,加入50ml水和50ml正己烷。将产物QAOH-2过滤,用小体积水和正己烷洗涤。收率是63%。
测量方法
1.SSF的测量
[0200]通过使用油墨溶液的记录光谱数据和比较最大吸光度与参考波长的吸光度,计算油墨的光谱分离系数SSF。这种参考波长的选择取决于所用颜料:
如果彩色油墨具有的最大吸光度Amax为400-500nm,则必须在600nm的参考波长测定吸光度Aref
如果彩色油墨具有的最大吸光度Amax为500-600nm,则必须在650nm的参考波长测定吸光度Aref
如果彩色油墨具有的最大吸光度Amax为600-700nm,则必须在830nm的参考波长测定吸光度Aref
[0201]用Shimadzu UV-2101 PC双光束分光光度计透射测定吸光度。将喷墨油墨用乙酸乙酯稀释以具有表1显示的颜料浓度。
表1
 

具有最大吸光度Amax的喷墨油墨颜料浓度400-5000.002%500-6000.005%600-7000.002%

[0202]按照表2的设定用双光束分光光度计以透射模式进行稀释油墨UV-VIS-NIR吸收光谱的分光光度测量。使用径长10mm的石英池,选择乙酸乙酯作为空白。
表2
 模式吸光度波长范围240-900nm狭缝宽度2.0nm扫描间隔1.0nm扫描速度快(1165nm/min)检测器光电倍增器(UV-VIS)

[0203]表现狭窄的吸收光谱和高的最大吸光度的有效含颜料喷墨油墨具有至少30的SSF值。
2.平均粒度(BI90)
[0204]根据动态光散射原理用Brookhaven Instruments ParticleSizer BI90plus测定平均粒度直径。将油墨或分散体用乙酸乙酯稀释至颜料浓度为0.002wt%。BI90plus的测量设置是:在23℃运行5次,90°角,波长为635nm,图形(graphics)=校正函数(correction function)。
3.平均粒度(Malvern)
[0205]用4mW HeNe激光器在633nm波长通过光子相关光谱学对含颜料喷墨油墨的稀释样品测定含颜料喷墨油墨中颜料粒子的粒度。使用的粒度分析仪是购自Goffin-Meyvis的MalvernTM nano-S。
[0206]将1滴油墨加入装有1.5mL乙酸乙酯的试管并混合直至获得均质样品,制备样品。测量的粒度是3次连续测量(包括6个20秒的周期)的平均值。为得到好的油墨喷墨特征(喷射特征和打印质量),分散粒子的平均粒度低于200nm,优选约100nm。如果含颜料喷墨油墨在800C热处理7天后粒度保持低于200nm,则视为稳定的颜料分散体。
4.粘度
[0207]在25℃以15RPM的剪切速率用Brookfield DV-II+粘度计测量喷墨油墨的粘度。
5.颜料分散体稳定性
[0208]通过比较在800C热处理1周前后的SSF评估分散稳定性。表现良好分散稳定性的含颜料喷墨油墨的SSF下降应当优选小于15%。
6.Wtot N
[0209]根据DIN ISO13878(Bodenbeschaffenheit,Bestimmung desGesamt-Stickstoffs durch trockene Verbrennung)测定聚合物的含氮量。
7.N酰胺
[0210]在CH3COOH:THF(14.5:0.5)的混合物中用0.1N高氯酸水溶液通过电位滴定,可测定聚合物分散剂的含胺量N,以mol胺/100g聚合物分散剂表示。用下式测定基于聚合物分散剂的总含氮量Wtot N的,作为酰胺键N酰胺存在的摩尔氮%:
N酰胺=100×[(Wtot N/14)-N]/[Wtot N/14]
8.WTPOAC
[0211]用下式计算WTPOAC
WTPOAC=[100-(Ntot×43)/14]/[Ntot-(N×14)]。
实施例1
[0212]本实施例说明通过羧酸终端的聚酯和PEI的缩合制备聚合物分散剂。
TPOAC-酸PE1的合成
[0213]按照以下程序制备TPOAC-酸PE1(LA1-εCap18.7-co-δVal4.3):将66.0g月桂酸(0.15mol,Acros Organics)、714.3gε己内酯(1.800mol,Acros Organics)和148.4gδ戊内酯(0.90mol,Acros Organics)的混合物加热至1000C,用N2脱气30分钟。加入3.45g异丙醇锆IV异丙醇络合物(3.5mmol,Aldrich),将混合物加热至170℃。在1700C搅拌6小时后,冷却混合物。
TPOAC-酸PE2的合成
[0214]按照以下程序制备TPOAC-酸PE2(LA1-εCap21.3-co-δVal4.1):将85.0g月桂酸(0.15mol,Acros Organics)、1041.0gε己内酯(1.800mol,Acros Organics)和233.6gδ戊内酯(0.90mol,AcrosOrganics)混合物加热至1000C,用N2脱气30分钟。加入4.44g异丙醇锆IV异丙醇络合物(3.5mmol,Aldrich),将混合物加热至170℃。在1700C搅拌6小时后,冷却混合物。
聚合物分散剂(PD1)的合成
[0215]按照以下程序制备聚合物分散剂PD1:将1130.0gTPOAC-酸PE1和87.0g聚乙烯亚胺(PEI)Epomin SP200(NipponShokubai,标签上分子量为10000g/mol)的混合物加热至1200C。在恒定N2气流下搅拌6小时。在1200C搅拌6小时后,冷却混合物。
[0216]按照相同程序、但用表3标出的量(g)制备聚合物分散剂PD2-PD4。
表3
 聚合物分散剂        TPOAC-酸接枝物/PEI重量比    mPEI(g) mPE接枝物(g)      PD1PE113/187.01130.0PD2PE216.5/125.0412.5PD3PE213/130.0390.0PD4PE26/165.0390.0

聚合物分散剂S35000
[0217]SOLSPERSETM 35100是用于高浓缩涂料的超分散剂。这种超分散剂只有40wt%的乙酸丁酯溶液。
[0218]这种聚合物分散剂S35000是通过对制造商NOVEON提出特殊请求获得的,得到相同聚合物分散剂SOLSPERSETM 35100但未添加乙酸丁酯或其它溶剂的批料。
聚合物分散剂的特征
[0219]对于每种聚合物分散剂,测定N和Nhe的数值,然后计算WTPOAC和N酰胺。结果如表4显示。
表4
 聚合物分散剂                  Wtot N (wt%N)       N      (摩尔胺  /100g聚合物)      WTPOAC          N酰胺      (相对于总含氮量的     mol%)      PD12.30.06246562PD21.90.04467467PD32.40.05755866PD44.60.13203160S320002.50.05885567S390002.40.05215570

 S350002.00.05047365

实施例2
[0220]本实施例说明可用一定范围内的不同的有机溶剂稀释PY150的浓缩颜料分散体。
浓缩颜料分散体的制备
[0221]以相同方式制备2种浓缩颜料分散体以获得如表5描述的组合物,但在第一种分散体中使用聚合物分散剂S39000,而在第二种浓缩分散体中使用聚合物分散剂S35000。
表5
 组分wt%PY15015聚合物分散剂15DEGDEE70

[0222]浓缩颜料分散体如下制备,用DISPERLUXTM YELLOW075(购自DISPERLUX S.A.R.L.,Luxembourg)使75.0g颜料和187.5g40%聚合物分散剂在有机溶剂二甘醇二乙醚(DEGDEE)中的溶液混合30分钟,然后用0.4mm直径的钇稳定氧化锆珠粒(购自TOSOH Co.的"高度耐磨的氧化锆研磨介质")在NETZSCH Mini-Zeta(购自NETZSCH-CONDUX Mahltechnik GmbH)中研磨该混合物。使砂磨机填充900g研磨珠粒,用水冷却,同时以2886rpm研磨45分钟。研磨后用滤布使分散体与珠粒分离。
[0223]测定平均粒度(BI90)、SSF和粘度。用表现类似物理性质的聚合物分散剂S39000和S35000制备2种浓缩颜料分散体,如表6显示。
表6
 物理性质S39000颜料分散体S35000颜料分散体粘度(mPa.s)3132SSF5657

 粒度(nm)142145

[0224]然后用表7的11g有机溶剂S1-S20稀释4g颜料分散体制备喷墨油墨。
表7
 溶剂有机溶剂S1均三甲苯(1,3,5-三甲基苯)S2氯苯S3乙酸正戊酯S4乙酸正丁酯S5正丁二醇乙酸酯(BGA)S6甲苯S7carbotilacetate(DEGMEEA)S8Dowanol TM DPMA(DPGMMEA)S9邻苯二甲酸二甲酯S10二甘醇二丁醚(DEGDBE)S11四甘醇二甲醚(TeEGDME)S12乙酸甲酯S13甲缩醛S144-庚酮S15氯苯/乙酸戊酯(50/50)S16甲苯/乙酸戊酯(50/50)S17氯苯/DEGDEE(50/50)S18甲苯/氯苯(50/50)S19DEGDEE/环庚酮(50/50)S20环庚酮/乙酸戊酯(60/40)

喷墨油墨的评估
[0225]在将浓缩颜料分散体稀释为喷墨油墨后,通过测量SSF评估分散质量,将结果以从颜料分散体稀释后SSF的损失百分数表示。然后将油墨样品在83℃热处理7天,再次测量SSF。表8第2列"7d/83℃"显示与喷墨油墨SSF相比经过热处理后SSF的损失百分数。
表8

[0226]从表8中,可看到可用更多制备喷墨油墨的溶剂稀释用聚合物分散剂S35000的PY150的浓缩颜料分散体,不对分散质量或稳定性产生严重的损害。
实施例3
[0227]本实施例说明聚合物分散剂的设计对含PV19喷墨油墨的质量和分散稳定性的作用。
喷墨油墨的制备
[0228]按照描述于实施例2的相同方式制备所有喷墨油墨,但用喹吖啶酮颜料PV19代替颜料PY150,用聚合物分散剂PD1-PD4、S32000、S35000和S39000制备浓缩颜料分散体。
喷墨油墨的评估
[0229]用表7中实施例2的相同有机溶剂S1-S20将浓缩PV19分散体稀释成喷墨油墨S1-S20。
[0230]通过计算光谱分离系数SSF测定每种油墨的喷墨油墨分散质量。结果在表9显示。
表9


[0231]从表9中,可见对于商品分散剂S32000和S39000,用一些溶剂稀释产生了较差的分散质量,即SSF<30。“20种喷墨油墨中的数目#”行表示制备的20种喷墨油墨中表现良好分散质量的喷墨油墨数。
[0232]然后将喷墨油墨在830C热处理7天以评估其分散稳定性。将分散稳定性以热处理后SSF损失的%表示,如表10所示。
[0233]
表10

[0234]“20种喷墨油墨中的数目#”行表示制备的20种喷墨油墨中表现良好分散质量的喷墨油墨数。表10显示只有用WTPOAC>57且N酰胺≥65mol%的聚合物分散剂PD2、PD3或S35000,可用20种不同有机溶剂中的15种以上将颜料分散体稀释成喷墨油墨,同时对分散稳定性不产生不可接受的损害作用。
实施例4
[0235]聚合物分散剂还可用于制备非水性含颜料喷墨油墨集合。本实施例说明包含C.I.颜料蓝15:4的非水性青色喷墨油墨的制备。
喷墨油墨的制备和评估
[0236]可见PB15:4表现类似于PY150的结果,即聚合物分散剂允许多种液体将PB15:4的浓缩颜料分散体稀释成喷墨油墨。这里用缺乏或包含乙烯基己内酰胺作为单体的可辐射固化喷墨油墨举例说明。当在PVC基材上进行打印时,将乙烯基己内酰胺包含在可辐射固化喷墨油墨中特别有效,因为它能够部分溶解PVC表面从而改善粘附性能。
[0237]按照相同方式制备PB15:4的2种浓缩颜料分散体以获得如表11描述的组合物,但在第一种分散体“A”中用聚合物分散剂S39000作为聚合物分散剂,而在第二种浓缩分散体“B”中用聚合物分散剂S35000。
表11
 组分wt%PB15:420聚合物分散剂20GenoradTM161DPGDA49

[0238]浓缩颜料分散体如下制备,用DISPERLUXTMYELLOW075(购自DISPERLUX S.A.R.L,Luxembourg)使140.0g青色颜料、14.0g GenoSol和466.7g 30%的聚合物分散剂在DPGDA中的溶液混合30分钟,然后用0.4mm直径的钇稳定氧化锆珠粒(购自TOSOH Co.的"高耐磨氧化锆研磨介质")在EIGER MINI MOTORMILL(购自Eiger Machinery,Inc.)中研磨该混合物。将砂磨机的52%体积用研磨珠粒填充,用水冷却,研磨90分钟。研磨后,用滤布使分散体与珠粒分离。
[0239]将包含S39000作为聚合物分散剂的浓缩颜料分散体′A′和包含S35000作为聚合物分散剂的浓缩颜料分散体′B′用表12的组分稀释以获得4种喷墨油墨A1、A2、B1和B2。
[0240]
表12

[0241]通过测量将浓缩颜料分散体稀释成油墨后的在450C的粘度和平均粒度(BI90)评估油墨的分散质量。将油墨在83℃贮存7天后再次测量在450C的粘度和平均粒度(BI90),评估喷墨油墨A1、A2、B1和B2的分散稳定性。结果显示于表13
[0242]
表13


[0243]从表13可见与用S39000作为聚合物分散剂的油墨相反,在S35000作为聚合物分散剂存在的情况下用缺乏或含有乙烯基己内酰胺的液体载体稀释,显示微小的分散稳定性差异。
实施例5
[0244]本实施例说明可以用本发明的颜料和聚合物分散剂制备非水性可辐射固化CMYK喷墨油墨集合。
喷墨油墨的制备
[0245]我们发现还可以制备含有炭黑作为颜料的稳定的黑色喷墨油墨和用C.I.颜料紫19的混合晶体代替实施例3的PV19的洋红色喷墨油墨。加入分散协同剂QAD-3以获得优良的分散质量和稳定性。
[0246]按照表14制备可辐射固化喷墨油墨集合。按照对实施例4含PB15:4的B1油墨描述的相同方法制备浓缩颜料分散体,但将不同的颜料用于其它浓缩颜料分散体中。
表14
 油墨的wt%KMCYDPGDA76.24879.9477.0077.60PBL72.25---------PV19/PR2020.814.00------PB15:40.81---3.00---PY150---------2.70S350003.874.003.002.70QAD-30.0120.06------GenocureTM EPD5.005.005.005.00GenocureTM PBZ4.502.502.502.50TPO4.502.502.502.50SartomerTM 399LV------5.005.00BykTM UV 35101.001.001.001.00GenoradTM 161.001.001.001.00

[0247]在购自AGFA的单通道(single pass)喷墨打印机:DOTRIXTM上评估CMYK油墨集合。这种油墨集合的喷射性能很可靠,在1周内打印喷嘴不发生故障,待机时间>100小时,反映出油墨的良好分散稳定性。
实施例6
[0248]本实施例说明含有C.I.颜料黄150的非水性喷墨油墨表现优于其它类型黄色颜料的分散稳定性和质量。
喷墨油墨的制备
[0249]按照实施例2的相同方法制备所有喷墨油墨,但将不同黄色颜料与同一聚合物分散剂S35000联合使用。测定平均粒度(Malvern)和粘度。
[0250]
表15

表15中,我们惊奇地发现与许多其它颜料相反,用聚合物分散剂S35000只可以将PY150分散于非水性喷墨油墨中。

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一种非水性喷墨油墨,所述油墨包含C.I.颜料黄150和式(I)的聚合物分散剂:其中,T代表氢或聚合末端基团;Z代表数均分子量至少为100的聚乙烯亚胺残基;A代表氧基亚烷基羰基;T-C(O)An-代表通过酰胺键与Z键合的TPOAC-链;n和m是整数,其中m至少是2且n为2-100;特征在于聚合物分散剂满足以下条件:WTPOAC57和N酰胺65mol,且WTPOAC代表聚合物分散剂中TPOAC-链重量。

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