CN200410007264.6
2004.02.27
CN1572843A
2005.02.02
撤回
无权
发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开
C09B69/10; C09D17/00
东芝泰格有限公司
秋山良造; 后河内透; 大津和彦
日本东京
2003.06.18 JP 173236/2003
中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
任宗华
公开了一种加工颜料,该加工颜料包括含有以物理和/或化学方式吸附在颜料的一部分表面上的分散剂的颜料,和通过共价键键合到颜料表面上的阳离子可聚合化合物。优选,所述阳离子可聚合化合物由脂环族环氧化合物形成。
1. 一种包含颜料的加工颜料,其特征在于颜料含有以物理和/或化学方式吸附到颜料的一部分表面上的分散剂;和另外还包含通过共价键键合到颜料表面上的阳离子可聚合化合物。2. 根据权利要求1的加工颜料,其特征在于颜料选自碳质颜料,金属氧化物颜料,硫化物颜料,酞菁颜料,金属盐和金属粉末。3. 根据权利要求1的加工颜料,其特征在于颜料的平均粒径是0.35微米或更低。4. 根据权利要求1的加工颜料,其特征在于分散剂选自非离子型表面活性剂,离子型表面活性剂和电荷控制剂。5. 根据权利要求1的加工颜料,其特征在于阳离子可聚合化合物是具有脂环族骨架的环氧化合物。6. 根据权利要求5的加工颜料,其特征在于环氧化合物是选自由以下通式(1)表示的化合物,由以下通式(2)表示的化合物以及由以下通式(3)表示的化合物:R1-(A1)n-R2 (1)R3-A2 (2)R4-A3-(R5)k (3)(在通式(1)和(2)中,R1,R2和R3独立地表示环氧基或者具有脂环族骨架的环氧基;A1和A2分别表示二价取代基和一价取代基,n是0或1;在上述通式(3)中,R4和R5独立地代表环氧基或者具有脂环族骨架的环氧基;A3是具有至少一个亚烷基和/或脂环族骨架的(k+1)价取代基(k是自然数))。7. 根据权利要求1的加工颜料,其特征在于所述阳离子可聚合化合物选自:8. 根据权利要求1的加工颜料,其特征在于将作为A1引入到通式(1)中的二价取代基选自:9. 根据权利要求1的加工颜料,其特征在于将作为A2引入到通式(2)中的一价取代基选自:HO——CH2——,10. 根据权利要求5的加工颜料,其特征在于脂环族骨架是萜类化合物骨架。11. 根据权利要求1的加工颜料,其特征在于阳离子可聚合化合物键合到至少5%的颜料表面上。12. 包含有机溶剂和着色剂的颜料分散液,其特征在于着色剂是分散在有机溶剂中的加工颜料,所述加工颜料包括含有以物理和/或化学方式吸附到颜料的一部分表面上的颜料;和通过共价键键合到颜料表面上的阳离子可聚合化合物。13. 包含着色剂的喷墨用油墨,其特征在于着色剂是加工颜料,该加工颜料包括含有以物理和/或化学方式吸附到颜料的一部分表面上的颜料和通过共价键键合到颜料表面上的阳离子可聚合化合物;和另外还包括一种环氧化合物,其在正常压力和50℃下的粘度不高于50mPa·s,并且拥有脂环族骨架和/或脂肪族骨架,该环氧化合物在酸的存在下可发生聚合;以及一种光酸发生剂,该光酸发生剂在用光照射时能够产生酸。14. 根据权利要求13的油墨,其特征在于光酸发生剂选自鎓盐,重氮盐,醌二重氮化合物,有机卤化物,芳香族磺酸盐化合物,二砜化合物,磺酰化合物,磺酸盐化合物,有机四价硫化合物,磺酰胺化合物,碘鎓化合物,磺酰基重氮甲烷化合物以及这些化合物的混合物。15. 用于制造权利要求1的加工颜料的方法,其特征在于该方法包括:通过阳离子可聚合化合物与颜料表面之间的直接反应而使阳离子可聚合化合物经由共价键键合到颜料的表面上。16. 制造颜料分散液的方法,其特征在于该方法包括:将颜料分散在有机溶剂中以由此制备初步分散液;向初步分散液中加入阳离子可聚合化合物以使颜料与阳离子可聚合化合物反应,由此使阳离子可聚合化合物共价键合到颜料表面上,和除去所述有机溶剂以得到所述颜料分散液,其中所述颜料分散在所述阳离子可聚合化合物中。17. 根据权利要求16的制造颜料分散液的方法,其特征在于有机溶剂选自酯基溶剂和醚基溶剂。18. 根据权利要求16的制造颜料分散液的方法,其特征在于有机溶剂的沸点Ta比阳离子可聚合化合物的沸点Tb低。
加工颜料,颜料分散液,喷墨用油墨,加工颜料的 制造方法和颜料分散液的制造方法 发明背景 本发明涉及加工(processed)颜料,颜料分散液,喷墨用油墨,加工颜料的制造方法和颜料分散液的制造方法。 染料和颜料通常已经作为着色剂用于制备涂料、各种油墨(如印刷油墨、喷墨用油墨和墨水)以及塑料树脂。在颜料所分散的溶剂组分中,颜料需要具有优良的和稳定的分散性。因此,为了实现最佳的颜料分散状态,到目前为止已经研究了各种各样的分散工艺。 这些分散工艺的实例包括对颜料进行表面处理以确保其分散性稳定的方法,这种表面处理包括松香处理、使用表面活性剂进行表面处理、使用颜料衍生物进行处理或使用聚合物进行处理。例如,有一种已知的制备碳黑接枝聚合物的方法,其中碳黑用作颜料并且与在每一分子中具有1-2个环氧基和/或环硫基基团的聚合物在50-250℃的温度范围内混合,由此使反应发生以制备碳黑接枝聚合物。 还有一种已知的方法,其中使用反应性聚合物来提高颜料的分散性。 在油墨粘度相对低的情况下,比如在喷墨用油墨的情况下,为了确保油墨有充分高的储存稳定性和优良的释放稳定性,以及保证打印图象的高质量,要求颜料具有优良的分散性能。当在上述方法中使用大量聚合物时,油墨的粘度增加,尽管可以确保其储存稳定性,但这样会使油墨的释放性能变差。另一方面,当使用表面活性剂对颜料进行表面处理时,油墨的储存稳定性降低。也就是说,到目前为止,还没有人成功地发现一种工艺能够满足颜料分散性方面的所有要求。 发明概述 本发明是在考虑上述问题的基础上完成的,因此,本发明的一个目的是提供能够显示出优良分散性的加工颜料,在其中使用这种颜料的颜料分散液,和在其中使用这种颜料的喷墨用油墨。 本发明的另一个目的是提供具有优良分散性以及稳定性的加工颜料的制造方法,和加工颜料可以稳定地分散在其中的颜料分散液的制造方法。 根据本发明的一个方面,提供一种加工颜料,其包括: 含分散剂的颜料,其中所述分散剂以物理和化学方式吸附到颜料的一部分表面上;和 阳离子可聚合化合物,该化合物通过共价键键合到颜料的表面上。 根据本发明的另一个方面,提供一种颜料分散液,其包括: 有机溶剂;和 分散在所述有机溶剂中的加工颜料,所述加工颜料包括:含分散剂的颜料,该分散剂以物理和化学方式吸附到颜料的一部分表面上;和阳离子可聚合化合物,该化合物通过共价键键合到颜料的表面上。 根据本发明的另一方面,提供一种喷墨用油墨,其包括: 加工颜料,其包括含分散剂的颜料,其中所述分散剂以物理和化学方式吸附到颜料的一部分表面上;和阳离子可聚合化合物,该化合物通过共价键键合到颜料的表面上; 环氧化合物,其在正常压力和50℃下的粘度不高于50mPa·s,并且拥有脂环族骨架和/或脂肪族骨架,该环氧化合物在酸的存在下可发生聚合;和 光酸发生剂,该光酸发生剂在用光照射时能够产生酸。 根据本发明的另一方面,提供一种本发明加工颜料的制造方法,该方法包括以下步骤: 通过阳离子可聚合化合物与颜料表面之间的直接反应而将阳离子可聚合化合物经由共价键键合到颜料的表面上。 根据本发明的另一方面,提供一种颜料分散液的制造方法,该方法包括以下步骤: 将颜料分散在有机溶剂中以由此制备初步分散液; 将阳离子可聚合化合物加入到初步分散液中,由此使得在颜料与阳离子可聚合化合物之间发生反应,从而使阳离子可聚合化合物共价键合到颜料的表面上;和 除去有机溶剂以得到颜料分散液,其中所述颜料分散在阳离子可聚合化合物中。 本发明另外的目的和优点将在随后的描述中阐明,并且有一部分将是从这些描述中能显而易见得出的或者是可以通过本发明的实践获悉的。通过下文中具体指出的手段以及其组合可以实现并获得本发明的目的和优点。 发明详述 以下,将详细说明本发明的各种实施方案。 根据本发明一个实施方案的加工颜料包括颜料,分散剂和阳离子可聚合化合物。 就用于本发明的颜料而论,它们可以是有机颜料或者无机颜料,条件是在其表面上具有能够通过共价键与阳离子可聚合化合物连接起来地官能团。更具体地说,可以使用在其表面上具有羧基或者酸酐、内酯、酚羟基等的颜料。 这种颜料的特定实例包括碳质颜料,如碳黑、精制碳和碳纳米管;金属氧化物颜料,如铁黑、钴蓝、氧化锌、二氧化钛、氧化铬和氧化铁;硫化物颜料,如硫化锌;酞菁颜料;由盐,如金属硫酸盐、金属碳酸盐、金属硅酸盐和金属磷酸盐形成的颜料;以及由金属粉末,如铝粉、青铜粉和锌粉形成的颜料。 更具体地讲,碳黑的特定实例包括Color Black FW200、ColorBlack FW2、Color Black FW2V、Special Black 6、Special Black5、Special Black 4、Special Black 4A、Printex 150T等(所有这些均得自Dexa Co.,Ltd.)。 另外,为了将任何需要的官能团引入到有机颜料中以便制造可用于本发明实施方案的有机颜料,对所述有机颜料可以进行表面处理,如使用臭氧进行氧化处理、使用过氧化氢进行处理、使用高锰酸钾溶液进行处理等等。 就有机颜料的实例而论,它们包括,例如,染料螯合物(碱性染料型螯合物,酸性染料型螯合物等);硝基颜料;苯胺黑;亚硝基颜料,如晒化绿B;偶氮颜料(包括偶氮色淀、不溶的偶氮颜料、缩合的偶氮颜料、螯合的偶氮颜料),如Bordeaux 10B、Lake red 4R和chromophthal red;色淀颜料,如孔雀蓝色淀和若丹明色淀;酞菁颜料,如酞菁蓝;多环颜料(如苝颜料、perinone颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二氧杂环己烷颜料、硫靛蓝颜料、isoindolinone颜料、quinophthalene颜料等);threne颜料,如硫靛红和靛蓝;喹吖啶颜料;和isoindolinone颜料。 根据本发明一个实施方案的加工颜料可以适当地用于制备喷墨用油墨。在这种情况下,上述颜料的平均粒径应该优选尽可能小。更具体地说,这些颜料的平均粒径应该优选不大于液体油墨释放时所通过的喷嘴开口直径的1/10。顺便说一下,喷嘴的开口直径通常不大于5微米。因此,如果它们用于印刷油墨的话,这些颜料的优选粒径应该不大于0.35微米。 在这些颜料的一部分表面上,分散剂以物理和/或化学方式吸附在其上。就可用于这种情况的分散剂而论,可以使用非离子型或离子型表面活性剂和电荷控制剂。 另外,也可以适当地使用聚合物型分散剂,如具有类似于上述表面活性剂特性的丙烯基和乙烯基醇。但是,当使用阳离子分散剂作为分散剂时,建议选择那些具有比羧酸酸性较低的分散剂,因为某些阳离子分散剂可能会促进用于固化油墨的黑暗反应。另外,因为强碱性分散剂和染料也会起作用,它不仅会降低油墨的感光性,而且会促进用于固化油墨的黑暗反应,所以分散剂应该选自性质接近于中性或非离子性质的那些分散剂。 颜料表面除吸附有分散剂的区域以外的剩余区域通过共价键与阳离子可聚合化合物连接起来。 就阳离子可聚合化合物的特定实例而论,它们包括具有环醚基团,如环氧基、氧杂环丁烷(oxetane)基,环氧乙烷基等的化合物;在其侧链上具有这些取代基的丙烯酸或乙烯基化合物;碳酸酯基化合物;低分子的黑素化合物;具有可通过阳离子聚合的乙烯键的单体,比如乙烯基醚、乙烯基咔唑、苯乙烯衍生物、α-甲基苯乙烯衍生物、和乙烯醇酯(如乙烯醇与丙烯酸、甲基丙烯酸形成的酯)等。也可以使用包含至少一种上述单体的齐聚物。 在这些化合物当中,优选使用具有环氧基和酸聚合性优良的可聚合化合物。这种化合物的特定实例包括拥有含1-约50个碳原子的含二价脂肪族骨架和/或脂环族骨架的烃基的化合物,或拥有连接到至少一个具有部分脂肪链和/或脂环族骨架的环氧基或脂环族环氧基的化合物。就这种阳离子可聚合化合物的实例而论,可以使用由以下通式表示的化合物: 尽管对于将引入到上述分子骨架上的环氧基数目没有特别的限定,但优选价数应该至多为2或3。就这种可聚合化合物的实例而论,可以使用由以下通式(1)和(2)表示的化合物: R1-(A1)n-R2 (1) R3-A2 (2) 在通式(1)和(2)中,R1、R2和R3独立地表示环氧基或具有脂环族骨架的环氧基;A1和A2分别表示二价取代基和单价取代基,n是0或1。 将作为A1引入到通式(1)中的二价取代基的特定实例是如下所示的基团: 将作为A2引入到通式(2)中的单价取代基的特定实例是如下所示的基团: 顺便说一下,对于通式(1)来讲,在没有A1插入其中的情况下,可能形成其中R1和R2直接彼此连接的结构。 由通式(1)和(2)表示的环氧化合物的粘度通常较低,即为1cp-约30cp。因此,使用这些低粘度的环氧化合物可有效地充分降低颜料分散液的粘度。 另外,由以下通式(3)表示的脂环族环氧化合物通常粘度较高,即为约20cp-约500cp。因此,使用这些高粘度的环氧化合物可有效地为使用颜料分散液制备的油墨等的固化物质提供适当的硬度。 R4-A3-(R5)k (3) 在上述通式(3)中,R4和R5独立地表示环氧基或具有脂环族骨架的环氧基;A3是具有至少一个亚烷基和/或脂环族骨架的(k+1)价的取代基(k是自然数)。 上述低或高粘度的化合物的使用应该优选使至少一种低粘度化合物与至少一种高粘度化合物混合在一起。例如,当以每100重量份成膜液计使5-90重量份的低粘度化合物与1-40重量份的高粘度化合物混合时,将有利于实现喷墨用油墨所需的适当的流动性(即在50℃的温度下粘度为50cp或更低)。特别是,优选将低粘度化合物与高粘度化合物以大约1∶1-10∶1的重量比混合在一起。 就上述环氧化合物的实例而论,它们包括脂环族环氧化合物,比如Celloxide 2021,Celloxide 2021A,Celloxide 2021P,Celloxide 2081,Celloxide 2000和Celloxide 3000(DAICELchemical Industries Ltd.);含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯化合物,比如Cyclomer A200和Cyclomer M100;含有甲基缩水甘油基的甲基丙烯酸酯,比如MGMA;表示低分子环氧化合物的GD缩水甘油;β-甲基表氯醇;PNO;α-蒎烯氧化物;含有12-14个碳原子的α-烯烃单环氧化物;含有16-18个碳原子的α-烯烃单环氧化物;环氧化的黄豆油,比如Dimac S-300K;环氧化的亚麻子油,比如Dimac L-500;和多官能团的环氧化合物,比如Epolead GT301和EpoleadGT401。也可以使用脂环族环氧化合物(比如Cylacure;DowChemical Co.,Ltd.,U.S.);氢化和脂肪化的其端羟基被含有环氧的基团取代的低分子量酚化合物;脂肪族醇/脂环族醇,比如乙二醇、甘油、新戊醇、己二醇、三羟甲基丙烷的缩水甘油醚化合物;和六氢化邻苯二甲酸或氢化的芳族多羟基羧酸的缩水甘油基酯。 如果上述环氧化合物中包括的脂环族骨架由萜类化合物骨架形成,则将会提高加工颜料、加工颜料分散液和油墨,以及油墨的固化物质对于人体以及环境的安全性。这种环氧化合物的实例包括可以源自于具有不饱和键的萜烯基化合物不饱和键氧化的环氧化化合物,所述萜烯基化合物比如月桂烯,罗勒烯,香叶醇,橙花醇,里哪醇,citrorenol,柠檬醛,薄荷烯,苎烯,二聚戊烯,萜品油烯,萜品烯,水芹烯,枞油烯,piperithol,萜品醇,薄荷烯单醇,isopregol,perary醛,胡椒酮,二氢黄蒿萜酮,香芹酮,蒎脑,驱蛔萜,桧萜,蒈烯,pimene,菠烯(bornene),葑烯,莰烯,葛缕醇,倍半萜,双萜,三萜(triperpene)等。 根据本发明一个实施方案的加工颜料可以通过使颜料的表面与阳离子可聚合化合物反应来制造。 例如,可以使用这样的方法,即把在其表面上含有羧基作为活性官能团的颜料在常温下引入到并与阳离子可聚合化合物混合从而使反应发生。这样就可以获得加工颜料,其中该颜料分散在阳离子可聚合化合物中,且该颜料中还含有阳离子可聚合化合物,它们连接到颜料的表面上。在这样得到的加工颜料中,阳离子可聚合化合物通过共价键连接到颜料表面的活性基团上。当添加剂,比如用于提高分散性的聚合物或者分散剂另外与这种加工颜料混合时,添加剂通过物理和/或化学吸附附着到颜料表面的未反应部分上,从而进一步提高加工颜料的分散性。 正如以上所述的,颜料的总表面积不应该被阳离子可聚合化合物的化学键占据,而是应该部分被以化学和/或物理方式吸附在其上的分散剂占据。只要阳离子可聚合化合物连接到颜料的表面上,就可以获得阳离子可聚合化合物的作用。但是,为了保证充分的分散性,优选阳离子可聚合化合物连接到至少5%的颜料表面上。另一方面,如果键合到颜料表面上的阳离子可聚合化合物的比例过高,则颜料颗粒之间的内聚力将过度,从而可能降低颜料的分散性。因此,键合到颜料表面上的阳离子可聚合化合物的比例应该优选限制在以颜料表面的总面积计60%或者更低的范围内。更优选,键合到颜料表面上的阳离子可聚合化合物的比例应当限制在以颜料的总表面积计10%-50%的范围内。 或者,根据本发明一个实施方案的颜料分散液可以通过这样的方式得到,即,使用包含有机溶剂和阳离子可聚合化合物的混合溶液并使其与颜料反应以获得颜料分散液。更具体地说,首先,将阳离子可聚合化合物加入到有机溶剂中以制备混合溶液。就用于这种情况的有机溶剂而论,可以使用,例如,MEK(甲乙酮),THF(四氢呋喃),诸如乙酸乙酯的酯,酮,醚基溶剂等。向这种混合溶液中加入含有羧基作为活性官能团的颜料,随后,将所生成的混合物在常温下搅拌以使得反应发生。这样就可以获得颜料分散液,其中含有阳离子可聚合化合物的加工颜料分散在混合溶液中,且所述阳离子可聚合化合物连接到颜料的一部分表面上。在这种情况下,也可以根据上述方法,通过使得添加剂吸附到颜料的表面上而保证其具有提高的分散性。 此外,也可以采用这样的方法,即,将颜料预先分散在有机溶剂中以获得混合溶液,之后向其中引入阳离子可聚合化合物以使得阳离子可聚合化合物与颜料发生反应。对这种初步分散而言,通过使用分散剂而将颜料分散到溶剂中以便让分散剂键合到颜料的一部分表面上,从而致使颜料具有相对低的分散性。就用于这种情况的有机溶剂而论,可以使用,例如MEK,THF,诸如乙酸乙酯的酯,酮,醚基溶剂等。此外,颜料可以不必分散到这样的程度,即不必使颜料以初级粒子的形式分散在有机溶剂中。在这种情况下,也可以获得颜料分散液,其中加工颜料分散在包含有机溶剂和阳离子可聚合化合物的混合溶液当中。 如果在上述方法中使用沸点相对低的有机溶剂,则可以通过使用适当的蒸馏装置除去有机溶剂,以由此获得其中加工颜料分散在阳离子可聚合化合物中的颜料分散液。在这种情况下,可以使用具有以下特性的有机溶剂,即,这种溶剂不仅不能阻碍阳离子可聚合化合物与颜料之间的反应,而且在阳离子可聚合化合物与颜料之间发生反应之后能够很容易地除去。更优选,所述有机溶剂可以选自沸点Ta比阳离子可聚合化合物的沸点Tb低的那些溶剂(100℃<|Ta-Tb|)。另外,在预先把颜料分散在有机溶剂中的时候,建议有机溶剂应该适当地选自那些不能降低颜料表面特征的溶剂。换句话说,所述有机溶剂可以选自,例如,MEK,THF,诸如乙酸乙酯的酯,酮,醚基溶剂等。 因为根据本发明一个实施方案的加工颜料的构成使得阳离子可聚合化合物通过共价键连接到了颜料的表面上,因此加工颜料具有优良的分散性。因此,根据本发明一个实施方案的加工颜料甚至对通常已经认为很难使颜料均匀分散其中的憎水性有机溶剂来说,也能够显示出优良的分散性。即,因为加工颜料可以极好地和稳定地分散在甚至憎水性溶液当中,因此加工颜料不会受到颜料粘度或者粒径的影响,因此储存稳定性优良。 就可以在这里使用的颜料而论,其粒径可以广泛地处于0.01微米-若干微米范围内,其比表面积可以广泛地处于几平方米/克-几百平方米/克的范围。这些物理性质大大地影响到了其作为着色物质时的色彩特性以及其分散性。因此,在将颜料分散在阳离子可聚合化合物中或者分散在有机溶剂中的时候,颜料应该优选被粉碎到尽可能接近于初级粒子的程度并均匀分散在其中。具有上述希望特征的加工颜料可以使用能够对颜料进行充分物理搅拌的分散机械来制造。因此,为了使颜料能够与阳离子可聚合化合物反应,优选使用能够适当地进行颜料分散的分散机械。例如,可以使用球磨机,砂磨机,油漆搅拌器,超声波均质机等。 这样获得的加工颜料中颜料与阳离子可聚合化合物之间的键的状态可以通过IR光谱分析来表征。例如,应当对具有脂环族环氧基的阳离子可聚合化合物进行光谱分析,然后,再对通过阳离子可聚合化合物与其表面上具有羧基、内酯或者酚羟基的颜料之间的反应所得到的加工颜料进行光谱分析。此后,将这样得到的吸收峰彼此进行对比以证实颜料表面与阳离子可聚合化合物之间的反应生成了所述键。 将如上所述制备的加工颜料与油墨溶剂(该油墨溶剂中包含有在光照射时能够产生酸的光酸发生剂)混合,由此得到根据本发明一个实施方案的喷墨用油墨。 就油墨溶剂而论没有特别的限定,只要它满足以下提到的特性即可。但是,特别优选的溶剂可以选自下述这种溶剂,即在该溶剂中使用阳离子可聚合化合物并且该溶剂可以作为着色剂用于固化可以被酸促进的油墨中。喷墨用油墨要求具有优良的释放稳定性、优良的打印图象质量与储存稳定性。在这方面,作为着色物质引入的颜料的分散性在实现这些希望性能的任一种中都起着很重要作用。另外,就应当控制的油墨的具体物理性能而论,包括粘度,表面张力,电导率,挥发性以及颜料的粒径。其中,粘度的控制是很重要的,因此,油墨的粘度应该优选限制在预定的范围内(或者,抑制任何粘度的增加)。 具体地说,所述油墨溶剂可以选自在正常压力和50℃下的粘度不高于50mPa·s,并且拥有脂环族骨架和/或脂肪族骨架的环氧化合物,该环氧化合物在酸的存在下可发生聚合。尽管发生油墨释放作用的环境会改变,但在被认为是油墨使用最苛刻的环境,即50℃的环境中,油墨的粘度要求至多为50mPa·s或者更低。如果油墨粘度高于50mPa·s,则油墨的释放可能变得不稳定或者可能会导致油墨释放失败。另外,甚至在普通的室温环境中,油墨的粘度也应该优选限制在至多50mPa·s或者更低的范围内。 至于可以优选用于粘度最高为50cp(mPa·s)的墨汁中的环氧化合物,它们可以以任何方式彼此组合,只要所生成的环氧化合物能够获得50cp或更低的粘度即可。例如,如果这种粘性环氧化合物与粘度低到几cp的环氧化合物结合的话,可以使用粘度范围为数百到数千cp的非常粘的环氧化合物。因此,通常来说,几乎所有的上述环氧化合物均可以使用。当″n″种可通过酸聚合的化合物混合在一起用于油墨时,如果所生成的组合物以一定的方式配制,使得下式(1)所表示的粘度ηt将变成50(mpa·s)时,则油墨的粘度将限定在50cp或更低的范围内。因此,将优选使用这种化合物的组合。通常,更优选将这些化合物组合以便使其粘度ηt落在50(mpa·s)-30(mpa·s)范围内。 ηt=exp(χ1·1n(η1)+χ2·1n(η2)+χ3·1n(η3)+…+χn·1n(ηn)) (其中,χ1,χ2,χ3…χn是每一组分的重量比;η1,η2,η3…,ηn是各个组分的本征粘度) 如果粘度ηt超出这一范围,油墨的释放可能变得很难或者可能会由于油墨不规则的释放而导致出现影像紊乱。 就光酸发生剂而论,具体的实例包括鎓盐,重氮盐,醌二叠氮化合物,有机卤化物,芳香族磺酸盐化合物,二砜化合物,磺酰化合物,磺酸盐化合物,有机四价硫化合物,磺酰胺化合物,碘鎓化合物,磺酰基重氮甲烷化合物和这些化合物的混合物。 在制备喷墨用的油墨中,将3-10重量份的颜料、60-90重量份的环氧化合物、和1-10wt%(以环氧化合物的量计)的光酸发生剂均匀混合在一起。然后,通过使用PTFE过滤器将所生成的混合物过滤,得到根据本发明一个实施方案的喷墨用油墨。 顺便说一下,在根据本发明一个实施方案的喷墨用油墨中,颜料的量应该优选限制在1-25wt%的范围内。如果颜料含量低于1wt%,色密度将变得太低。相反,如果颜料含量高于25wt%,油墨的释放性能将会变差。 除喷墨用油墨之外,根据本发明一个实施方案的加工颜料还适用于粘度相对低并且包含分散其中的颜料的液体。这种粘度相对低的液体的实例包括凹印油墨,筛网油墨和用于液体显影的调色剂。另外,也可以将加工颜料作为着色剂用于塑料模制品,或者用在相对粘的色料,如涂料和印刷油墨中。因为根据本发明一个实施方案的加工颜料具有优良的分散稳定性,不管其最终用途如何,使用所述加工颜料得到的色料的储存稳定性能将会很优良,这样就可以获得几乎与上述相同的效果。 以下,将参考下面的具体实施例来详细说明本发明的实施方案。 实施例1 通过使用如下所示的颜料、分散剂和阳离子可聚合化合物来制备加工颜料。 碳黑(Color Black FW2;Dexa Co.,Ltd.):10重量份 Solsperse 24000(Avicia Co.,Ltd.):10重量份 SR-NPG(新戊二醇二缩水甘油醚;Sakamoto Yakuhin KogyoCo.,Ltd.):80重量份 首先,将用作分散剂的Solsperse 24000溶于用作阳离子可聚合化合物的SR-NPG中,得到一种溶液。然后,向该溶液中加入作为颜料的碳黑和100重量份作为分散介质的氧化锆珠粒(直径为1毫米),得到一种混合物,之后使用油漆搅拌器将其进行5小时的分散处理,由此使得混合物中发生反应,从而得到加工颜料。这样得到的加工颜料构成这样一种状态,即颜料均匀分散在阳离子可聚合化合物中。 实施例1-1 重复如实施例1所述相同的方法,不同之处是用代表脂环族环氧化合物的C3000(二氧化苧烯;DAICEL chemical Industries,Ltd.)代替实施例1的阳离子可聚合化合物,由此得到加工颜料,其中颜料均匀地分散在阳离子可聚合化合物中。 实施例1-2 重复如实施例1所述相同的方法,不同之处是用代表环醚化合物的氧杂环丁烷OXT-101(Toa Gousei,Co.,Ltd.)代替实施例1的阳离子可聚合化合物,由此得到加工颜料,其中颜料均匀地分散在阳离子可聚合化合物中。 实施例1-3 重复如实施例1所述相同的方法,不同之处是用代表乙烯基醚化合物的CHVE(1,4-环己烷二甲醇二乙烯基醚;ISP,Co.,Ltd.)代替实施例1的阳离子可聚合化合物,由此得到加工颜料,其中颜料均匀地分散在阳离子可聚合化合物中。 实施例2 将实施例1-1中制备的加工颜料、环氧化合物和光酸发生剂根据下面的配方混合在一起,然后使用筛目尺寸为5微米的PTFE过滤器进行过滤,由此制备得到喷墨用油墨。 实施例1-1的加工颜料:50重量份 SR-NPG(新戊二醇二缩水甘油醚;Sakamoto Yakuhin KogyoCo.,Ltd.):50重量份 UVACURE 1591(DAICEL UCB Co.,Ltd.):8重量份 顺便说一下,用作环氧化合物的SR-NPG在常压下和50℃的温度下的粘度大约为7cp。 实施例3 通过使用如下所示的颜料、分散剂和阳离子可聚合化合物和有机溶剂来制备颜料分散液。 碳黑(Color Black FW2;Dexa Co.,Ltd.):10重量份 Solsperse 24000(Avicia Co.,Ltd.):10重量份 C3000(二氧化苧烯;DAICEL chemical Industries,Ltd.):10重量份 Isoper(Exon Co.,Ltd.):70重量份 首先,将用作分散剂的Solsperse 24000加入到用作有机溶剂的Isoper中得到一种溶液。向该溶液中加入作为颜料的碳黑和100重量份作为分散介质的氧化锆珠粒(直径为1毫米),得到一种混合物,然后使用油漆搅拌器把上述混合物分散处理3小时。随后,把用作阳离子可聚合化合物的C3000加入到上述混合物中并使用油漆搅拌器将所生成的混合溶液分散处理3小时,由此使得在混合溶液中发生反应。因此,可以获得颜料分散液,其中加工颜料均匀地分散在包含有机溶剂和阳离子可聚合化合物的混合溶液中。 实施例4 通过使用如下所示的颜料、分散剂和阳离子可聚合化合物和有机溶剂来制备颜料分散液。 碳黑(Color Black FW200;Dexa Co.,Ltd.):10重量份 Solsperse 24000(Avicia Co.,Ltd.):10重量份 C3000(二氧化苧烯;DAICEL chemical Industries,Ltd.):80重量份 MEK:100重量份 首先,将用作分散剂的Solsperse 24000加入到用作有机溶剂的MEK中得到一种溶液。向该溶液中加入作为颜料的碳黑和100重量份作为分散介质的氧化锆珠粒(直径为1毫米),得到一种混合物,然后使用油漆搅拌器把上述混合物分散处理3小时。随后,把用作阳离子可聚合化合物的C3000加入到上述混合物中并使用油漆搅拌器将所生成的混合溶液分散处理3小时,由此使得在混合溶液中发生反应。 然后,使用旋转蒸发器通过真空蒸馏除去MEK,这样制备得到加工颜料分散液,其中碳黑均匀地分散在代表阳离子可聚合化合物的C3000中。 对比实施例1 通过使用如下所示的颜料、分散剂和阳离子可聚合化合物来制备加工颜料。 碳黑(Color Black FW2;Dexa Co.,Ltd.):10重量份 Solsperse 24000(Avicia Co.,Ltd.):10重量份 Isoper(Exon Co.,Ltd.):80重量份 首先,将用作分散剂的Solsperse 24000溶于用作有机溶剂的Isoper中得到一种溶液。向该溶液中加入作为颜料的碳黑和100重量份作为分散介质的氧化锆珠粒(直径为1毫米),得到一种混合物,然后使用油漆搅拌器把上述混合物分散处理5小时,这样就得到了加工颜料。 对比实施例2 通过使用如下所示的颜料、分散剂和阳离子可聚合化合物来制备加工颜料。 碳黑(Printex 60;Dexa Co.,Ltd.):10重量份 Solsperse 24000(Avicia Co.,Ltd.):10重量份 SR-NPG(新戊二醇二缩水甘油醚;Sakamoto Yakuhin KogyoCo.,Ltd.):80重量份 首先,将用作分散剂的Solsperse 24000溶于用作阳离子可聚合化合物的SR-NPG中,得到一种溶液。向该溶液中加入作为颜料的碳黑和100重量份作为分散介质的氧化锆珠粒(直径为1毫米),得到一种混合物,然后使用油漆搅拌器把上述混合物分散处理5小时,由此使得在混合物中发生反应,这样就得到了加工颜料。这样得到的加工颜料构成这样一种状态,即碳黑分散在环氧化合物中。 上述实施例和对比实施例加工颜料等中包括的组分概括于下表1。 表1 实施例对比实施 例 1 1-1 1-2 1-3 2 3 4 1 2 碳黑 Color Black FW20 10 10 10 10 5 10 10 Color Black FW200 10 Printerx60 10 阳离子可 聚合化合 物 SR-NPG 80 50 80 Celloxide 3000 80 40 10 80 Oxetane OXT-101 80 乙烯基醚化合物 80 溶剂 Isoper 70 80 MEK (100) 分散剂 Solsperse 24000 10 10 10 10 5 10 10 10 10 酸发生剂 UVACURE 1591 8通过IR光谱分析,证实了加工颜料中键合在颜料表面和阳离子可聚合化合物之间的键的状态。结果是,在上述实施例的加工颜料中,可以识别出在阳离子可聚合化合物中不曾识别出的吸收峰。更具体而言,所述峰是酯键的峰,它可以被认为是由于颜料和阳离子可聚合化合物之间发生反应而产生的。即,阳离子可聚合化合物被通过该化学键引入到了颜料的表面上。 另外,通过脂环族醚官能团的定量测定,还可以证实阳离子可聚合化合物和颜料之间键的数量。在这一定量测定中,表明,C3000的反应性特别高,而且其与碳黑(Color Black FW2)之间共价键的比例不低于SR-NPG共价键的3倍。当研究具有环醚基团的阳离子可聚合化合物与颜料之间的反应性时,发现有一个总的倾向:C3000>脂环族环氧>环氧>环醚(氧杂环丁烷,环氧乙烷等)。这一倾向预期与加工颜料的分散性有关,因此可以设想化合物的反应性越高,其抑制颜料分散性劣化的能力就越大(颜料分散性的劣化会导致颜料颗粒之间发生凝结以及颜料颗粒之间发生弱的键合)。 如上所述,要求颜料的表面拥有能够与阳离子可聚合化合物反应的官能团,而且颜料的表面至少具有一定的酸度。当通过IR光谱分析观察对比实施例2的颜料表面时,不存在被认为是键合态判断标准的酯键吸收峰。考虑到这一点,应当认为Printex 60的表面几乎不含上述官能团。 此外,使用上述实施例和对比实施例中的加工颜料等作为样品,研究这些样品粘度的变化率。 首先,使用旋转E-型粘度计(Tokyo Keiki Co.,Ltd.)在25℃下测定每一样品的粘度。然后,将这些样品在50℃的环境中留置30天,然后再次在25℃下测定每一样品的粘度。此后,计算这些样品的粘度变化率,得到的结果概括于下表2。 表2 实施例对比实施例 1 1-1 1-2 1-3 2 3 4 1 2 增稠率 9% 9% 8% 8% 8% 7% 7% 12% 12%如果粘度的变化率限制在10%的范围内,则可以认为样品是可接受的。 如表2所示,根据本发明实施方案的加工颜料、颜料分散液以及喷墨用油墨的增稠率全部不高于10%,因此这表明加工颜料的分散稳定。然而,在对比实施例1的情况下,由于不存在阳离子可聚合化合物,增稠率高达12%。在对比实施例2的情况下,增稠率进一步提高到高达20%。从对比实施例2的结果将可看出,即使引入了阳离子可聚合化合物,如果用作颜料的碳黑Printex 60表面上没有共价键,也不可能提高加工颜料的储存稳定性。 如上所释,根据本发明的一些方面,可以提供能够显示出优良分散性的加工颜料,使用这种颜料的颜料分散液,和使用这种颜料的喷墨用油墨。 根据本发明的其他方面,可以提供具有优良分散性以及稳定性的加工颜料的制造方法,和加工颜料可以稳定地分散在其中的颜料分散液的制造方法。 本发明可以有效地用于,特别是用于制备各种各样的粘度相对低的油墨,比如喷墨用油墨,因此,本发明从工业角度来看是很有价值的。 对本领域技术人员来说,另外的优点和改进将是很容易的,因此,本发明在更宽的方面并不局限于在这里示出和描述的细节和典型的实施方案。因此,在不背离附加权利要求及其等价物所定义的通用发明构思的精神或范围的情况下可以进行各种改进。
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公开了一种加工颜料,该加工颜料包括含有以物理和/或化学方式吸附在颜料的一部分表面上的分散剂的颜料,和通过共价键键合到颜料表面上的阳离子可聚合化合物。优选,所述阳离子可聚合化合物由脂环族环氧化合物形成。。
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