聚合物包封的颜料的制作方法

专利名称：聚合物包封的颜料的制作方法
聚合物包封的颜料
背景技术：
在喷墨油墨化学中，大多数商品化的喷墨油墨是水基的。因此，它们的组分通常是 水溶性的(如同在许多染料中的情况)或水分散性的(如同在许多颜料中的情况)。各种 聚合物包封的颜料是已知的。但是，这些颜料的聚合物化学性通常对于与许多喷墨油墨和 打印头一起使用是不相容或效率低的。例如，许多聚合物不适用于热喷墨打印头。这种组 合物要么在喷墨笔喷射室的高度热剪切条件下容易团聚，结果导致喷嘴和油墨通道堵塞， 要么具有过高的玻璃化转变温度，以致于阻碍室温印刷膜的形成。因此，在热喷墨油墨中引 入这种聚合物包封的颜料会导致缺乏笔可靠性或较差的印刷色彩耐久性。另外，一些聚合 物包封的颜料释放至少一部分的包封材料到周围水相中，不经意地改变油墨的化学和物理 性质。在包封聚合物包含酸时通常会发生这种情况。最后，聚合物包封的颜料通常进行调 配，以在颜料所需的品质和不利的性质之间求得平衡。例如，颜料的稳定性、耐久性和可靠 性通常相互牵制。如果包封颜料颗粒的耐久性达到最优化，其通常表现出较差的喷射性能。 同样，如果包封颜料颗粒的喷射性最优化，则其通常在溶液中是不稳定的。优选实施方式的详述在揭示和描述本发明之前，应该理解，本发明不局限于本文揭示的具体方法步骤 和材料，因为这些方法步骤和材料可以在一定程度上变化。还应理解，文中使用的术语仅仅 是为了描述特定实施方式的目的。术语并不意在限制，因为本发明的范围仅仅由所附权利 要求及其等同项限定。应注意，除非上下文另外清楚地说明，否则在本说明书和所附权利要求中使用的 单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物。文中所用的“液体载剂”指颜料颗粒分散在其中的液体。液体载剂是本领域熟知 的，可以根据本发明的实施方式使用各种液体载剂。这些液体载剂可以包括各种不同试剂 的混合物，包括但不限于表面活性剂、溶剂、助溶剂、缓冲剂、杀生物剂、粘度调节剂、掩蔽 剂、稳定剂和/或水。术语“层”具体定义为包括具有各种特征和外观的组合物。例如，一个层可以是吸 附、化学反应或施加到另一种材料表面上的一种组合物。这种层可以是完整的、基本完整的 或不完整的，例如包括不连续的范围或区域。此外，第一层和第二层的叙述并不一定指这些 材料依次叠加在一起，例如这两种材料可以都施加到一个共同的基材上。但是，在一些实施 方式中，多个层可以依次叠加在一起，形成多层结构。文中使用的“多个”或“多种”表示不止一个或不止一种。例如，多种单体表示至 少两种单体。文中所用的术语“约”是为了赋予数值范围端点灵活性，对于给定的数值，可以“略 高于”或“略低于”所述端点。该术语的灵活程度可以由特定的变量表示，应该在本领域技 术人员根据经验和文中所述的相关内容能认识到的范围内。术语“基本上不含”指完全不存在或基本上完全不存在某种具体化合物或组合物。 例如，当描述到一种组合物基本上不含酸时，则表示该组合物中完全不含酸或者该组合物中仅含痕量的酸。同样，术语“基本上”表示某个动作、特征、性质、状态、结构、项目或结果的 完全或近乎完全的程度。在一些情况中，允许偏离绝对完全的程度取决于具体的情况。但 是，一般而言，接近完全的程度应该使得接近的情况取得与绝对完全一样或类似的整体结^ o“颜料”可包括能赋予颜色的微粒，以及其它能悬浮或溶剂化在液体载剂中的物质。为了简便起见，文中所用的多个项目、组成要素和/或材料可以用一个通用清单 列示。但是，这些列表应理解为如同列表中的每个成员均单独认定为独立且唯一的成员。因 此，除非有相反提示，否则，该列表中没有任何单独的成员可以仅仅根据它们出现在共群中 而理解为实际上等同于相同列表中的任何其它成员。可以以范围形式表示或给出浓度、数量和其它用数字表示的数据。应理解这些范 围形式仅仅是为了简便和简洁，应灵活地理解为不仅包括作为该范围界限明确限定的数 值，还包括在该范围内所有单个数值或包括在该范围内的子范围，就如同各数值和子范围 明确地表示出来。例如，“0. 1重量％至5重量％”的浓度范围应理解为不仅包括明确表示 的0. 1重量％至5重量％的浓度，还包括在所述范围内的个别浓度和子范围。因此，在该数 值范围内包括个别浓度，例如1重量％，2重量％，3重量％和4重量％，以及子范围，例如 0. 1重量％至1.5重量％，1重量％至3重量％，2重量％至4重量％，3重量％至5重量％， 等等。相同的原理适用于仅仅陈述了一个数值的范围。例如，表述为“小于5重量％ ”的范 围应该解释为包括所有在0重量％至5重量％之间的数值和子范围。此外，无论所描述的 范围或特征的宽度如何，这种解释都适用。了解这些定义后，下文将描述包封颜料。包封颜料可包含颜料和至少两层聚合物。 第一聚合物层可包封颜料。第二聚合物层可包封第一聚合物层，因而也包封了颜料。第二 聚合物层的亲水性可以高于第一聚合物层的亲水性，第一聚合物层与第二聚合物层的重量 比可以大于约1.5 1。第一聚合物层可包含小于2重量％的聚合的酸单体。包封颜料的 粒度可小于约500纳米。另外，制备包封颜料的方法可包括将颜料分散在水性介质中，在 水性介质中聚合第一组单体从而形成第一聚合物层，使明显不同于第一组单体的第二组单 体聚合从而形成第二聚合物层。第一层可包封颜料，并且可包含小于2重量％的酸性单体， 第二层可包封颜料和第一层，并且可包含至少2重量％的酸性单体。或者，制备包封颜料的 另一种方法可包括首先形成外部聚合物组合物，例如第二组合物，然后引入与第二组合物 相比疏水的第二组合物，该内部组合物可迁移通过外部聚合物组合物，形成类似于第一组 合物的内部材料组合物。这种迁移可在动力学或热力学机理作用下推动。依据该方法制备 的包封颜料具有理想的性质，例如增加的以及保持的表面酸，更高的稳定性。应注意，这些 层可以基本上包封要在其上施加各层的颜料或层，或者可部分地包封要在其上施加各层的 颜料或层。依据本发明给出的实施方式，本文给出了关于包封颜料，颜料分散体，喷墨油墨， 制备包封颜料、分散体和喷墨油墨的方法的各种细节。因此，一个具体实施方式
的讨论与本 发明中其它相关实施方式的讨论相关并为此提供支持。应注意，制备包封颜料的方法可包括多个步骤。颜料可以至少被包封两次。更具体 地，颜料可以被至少两个不同的聚合物层包封。这种包封方式可通过在两个独立或近乎独
5立的步骤中使两组不同的单体聚合来实现，由此产生被不同的聚合物层双重包封的颜料。 包封层可以各自独立地是部分的或完全的。这种包封可以更好地控制颜料的物理性质以及 聚合物层中组分的位置和量，并最终可以对聚合物层进行选择和构造，从而产生与其它包 封颜料相比在溶液中稳定性更高、对溶液的酸性基团损失更小的包封颜料。在一方面，制备包封颜料的方法可包括将颜料分散在水性介质中。可以将一种颜 料或多种颜料分散在水性介质中。这种颜料分散体可以是预分散的或预先准备好的。因此， 可以向分散体中加入其它液体载剂，或者不需要那么做。因此，在一些情况中，将颜料颗粒 分散在液体载剂中可包括购买和使用包含颜料颗粒的分散体。不考虑分散体的来源，在一 方面，在分散体中可包含其它组分，例如表面活性剂和分散剂。当在水性介质中存在称为第 一层单体的多种单体时，这些单体可聚合形成第一聚合物层。第一聚合物层可基本上包封 颜料。该方法还可包括将多种第二层单体分散在水性介质中。第二层单体在组成上与第 一层单体明显不同，具体是包括至少一种不同于第一层单体的单体。在一些实施方式中，第 一层单体完全不同于第二层单体。与术语“第一层单体”相同，术语“第二层单体”的使用 仅仅是为了讨论的方便，并不旨在推断在聚合物包封的颜料周围除了用于形成聚合物层的 单体以外任何其它的物质。在第一聚合物层表面上使第二层单体聚合，形成包封颜料和第 一聚合物层的第二聚合物层。将第一层单体和/或第二层单体分散在水性介质中包括通过高能分散方法在水 溶液中形成多种单体的乳液。在一个具体实施方式
中，该乳液可以是常规乳液或者是微乳 液。这种高能分散方法的非限制性例子包括超声、微流化和高压均化。在一个具体实施方 式中，高能分散方法可包括超声。一旦形成乳液，可以将其加入颜料分散体中，或者可以将 颜料分散体加入乳液中。而且，在将单体和颜料合并后，可以通过分散设备再处理该混合物 数次。类似地，对于第二层单体的乳液，该乳液可以加入到包封颜料分散体(其中颜料被第 一聚合物层包封)中，或者将包封颜料加入到第二层单体的乳液中。应注意，在将单体和颜 料合并后，可以通过分散设备再处理该混合物。各层的聚合可以以近间歇或半连续的工艺 进行。例如，在第一聚合物层在颜料周围形成后且在第二聚合物层聚合之前，在该工艺中可 以存在明确的时间点。这样，间歇工艺反映出两个独立的聚合反应。或者，可以使用半连续 方法，其中将颜料分散体加入反应器中，单体预乳液依次加入颜料分散体中，在形成第一层 聚合物和形成第二层聚合物之间不存在明确的中断。一方面，该方法可以在形成第一组合 物聚合物和形成第二组合物单体之间提供明确的中断。在此情况中，希望在引入第二单体 之前，第一组合物中大部分残余单体基本上反应，从而最大程度地减少无意产生的介于第 一组合物和第二组合物之间的中间组合物的聚合物。应注意，在一个实施方式中，两个独立 的层并不是在连续聚合过程中通过增量变化形成的，而是通过形成两个独立且可确定的层 来确定形成聚合物包封的颜料。使单体在颜料表面以及第一或之后的聚合物包封层表面上聚合的反应可以按照 本领域已知的任何方式进行。在一方面，颜料表面可以带电荷。在另一方面，颜料可以是不 带电荷的。在另一个实施方式中，颜料可以被不止两个聚合物层包封。因此，生产具有不止两 个聚合物层的聚合物包封颜料的方法可包括将多种第三层单体分散在水性介质中。第三层单体在组成上可与第二层单体不同。第三层单体与第一层单体在组成上可以不同或相同。 第三层单体可以在第二聚合物层的表面上聚合，形成基本包封第二聚合物层并因而包封第 一聚合物层和颜料的第三聚合物层。采用相同的方法可以形成超过三层的更多的层。可根据所需的应用确定聚合物层 的数量和类型，并由此选择单体的类型和数量。在产生包封颜料时可以考虑的一个方面是 颗粒的最终分子量和粒度。通过形成多个包封层，包封颜料的颗粒质量自然大于颜料本身， 包封颜料的颗粒质量可取决于各包封层的尺寸，并且包封颜料的颗粒质量大于许多单层包 封的颜料。第一层和第二层单体在组成上应该不同，但是它们在其各自的组合物中可包含一 种或多种相同的单体。对于这一个层或两个层，它们的单体可以独立地或共同地选自单独 一种对于各层而言不相同的单体，或者它们的单体可以是多种单体的混合物。可被本发明 方法采用对颜料微粒进行包封的单体可以是本领域目前已知的任何单体。在一个实施方式 中，选择用于包封层的单体可以包括以下单体或主要由以下单体组成丙烯酸酯，甲基丙烯 酸酯，或其它含乙烯基的单体，例如苯乙烯。单体的非限制性例子包括甲基丙烯酸甲酯、丙 烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、 甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯 酸辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、 甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸硬 脂基酯、丙烯酸硬脂基酯、双官能/多官能丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯/乙烯基单体，以及它 们的混合物。依据本发明方法产生的包封颜料包括颜料，包封该颜料的第一聚合物层，包 封该第一聚合物层并因此也包封该颜料的第二聚合物层。可以对第一聚合物层和第二聚合 物层进行选择，使它们相对于给定的应用能相互配合，或者为了能产生相互相容的层而相 互配合。在一方面，可以基于第一层单体以及用于包封过程的量来选择第二层单体。对各 聚合物层的单体选择以及其用量(所得聚合物层的厚度)可改变包封颜料的最终性质。在 一个具体实施方式
中，第二聚合物层的亲水性可以强于第一聚合物层。这样安排可以在水 性体系中获得更高的稳定性。在本发明设计中可以考虑各种不同的重量比。在一个方面，第一聚合物层与第 二聚合物层的重量比可以大于约1.5 1。在另一个实施方式中，该重量比可以大于约 2.5 1。这样的重量比通常意味着更大或更厚的第一聚合物层，以及在包封颜料外部更薄 的聚合物层。在一个具体实施方式
中，第一聚合物层与第二聚合物层的重量比可以大于约 1.5 1，第二聚合物层的亲水性可以强于第一聚合物层。在一个方面，包封颜料的粒度可 小于约500纳米，或者小于约300纳米。在一方面，一个或两个聚合物层可包括交联结构。在一个具体实施方式
中，第一聚 合物层可包括交联结构。在另一方面，在一种或多种聚合物组合物中可包含链转移剂。在 一个具体实施方式
中，第二聚合物组合物可包含链转移剂。当对用于各聚合物层的单体的量和类型进行选择时，经常希望这种选择能提高包 封颜料的物理性质，例如耐久性、喷射能力、印刷能力和/或稳定性。通常，这些性质在某种 程度上相互牵制，即提高其中的一种性质必然会降低其它性质中的至少一种。但是，在本发 明所述的一些结构的包封颜料中，可以改善所述的这些性质的多种，甚至全部，并由此提供
7明显改善的包封颜料。聚合物层中的酸浓度可以提高颜料在水性溶液中的喷射性能和稳定性。当酸位于 最接近包封颜料表面的位置时，其通常最有用，即位于该颗粒与环境(例如液体介质)之间 的界面。通常，在包封材料中酸浓度高可以使水相中含酸低聚物和聚合物的含量明显增加。 在油墨情况中，液体载剂中酸的增多会明显改变油墨性质，并且会影响油墨组分和/或油 墨整体的有用性。但是，本发明所述的包封颜料可以经过设计，其酸含量较低，但是更接近表面，这 样可以减少会导致水相聚合酸增多的酸的量，同时保持或提高整个包封聚合物中包含酸所 带来的益处。在一个具体实施方式
中，第二或最外包封层中可存在大量酸。此外，在一个实 施方式中，第一聚合物层可包含小于2重量％的聚合的酸单体。在另一个实施方式中，第一 聚合物层可基本上不含酸。虽然酸不优选存在于内层或第一聚合物层上，但是酸可以存在 于内层或第一聚合物层上，更优选地，希望在外层或第二聚合物层中包含酸。在一个实施方 式中，包封颜料可具有包含至少2重量％的聚合的酸单体的第二聚合物层。在另一些实施 方式中，包封颜料可具有包含大于约5重量％的聚合的酸单体，甚至大于约8重量％的聚合 的酸单体的第二聚合物层。在另一方面，这种第二组合物酸浓度可以是计算值。在另一个 其中包封颜料在第二聚合物层中包含大于约5重量％的酸性聚合单体的实施方式中，水性 介质中可包含小于2重量％的酸。另外，在酸主要或只包含在第二聚合物层中时，包封聚合 物中酸的总量可以降低。因此，分散或溶解到水相中的酸的量将减少，并由此提高长期稳定 性。因此，喷射能力和稳定性同时得到提高。在另一个实施方式中，第一层单体可基本上不含亲水性单体，而第二层单体包含 高浓度亲水性单体。亲水性单体的非限制性例子包括丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羟乙 酯和丙烯酰胺。在一个具体实施方式
中，在用于形成第二聚合物层或最外聚合物层的包封 单体中包含HEA。HEA的亲水特性可以提供改善的分散性和喷射性，但是，它难以用于油墨， 因为它增加了油墨干燥的难度。当HEA用于本发明的包封设计时，HEA的总含量可以减少， 同时在第二层单体中包含HEA。当HEA用作第二层单体，并且第一层单体中不含或仅含少量 HEA时，HEA可以改善油墨的分散性和喷射性，同时对油墨干燥性能的影响达到最低(如果 存在影响)。在另一个实施方式中，第一聚合物层的玻璃化转变温度(Tg)小于第二聚合物层的 Tg。已经表明，高Tg胶乳颗粒更容易喷射，而具有较低Tg的胶乳颗粒更软，因此容易污损电 阻器，导致印刷问题。但是，具有高Tg的胶乳颗粒对介质的粘附性低，在不额外加热的情况 下需要很长时间才能形成膜。通过对用于将颜料包封在多层中的单体进行选择使得第一聚 合物层的Tg小于第二聚合物层的Tg，可以保持易于喷射的硬颗粒的益处，同时由于存在具 有较低Tg的第一聚合物层，最大程度地减少了膜形成和粘附性方面的问题。在一个具体实 施方式中，第一聚合物层的1可以约为0°C至105°C，以及/或者第二聚合物层的Tg可以约 为 75°C至 125°C。或者，制备包封颜料的另一种方法可包括首先形成外部聚合物组合物，例如第二 组合物，然后引入与第二组合物相比疏水的内部组合物，该内部组合物可迁移通过外部聚 合物组合物，形成类似于第一组合物的内部材料组合物。这种迁移可在动力学或热力学机 理作用下推动。
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如上所述，在油墨中可包含该包封颜料。在一个具体实施方式
中，喷墨油墨可包含包封颜料或多种包封颜料和/或其它分散在液体载剂中的颜料。在一个方面，喷墨油墨可 设计用于热喷墨机构中。可与本发明所述的包封颜料一起使用的典型的液体载剂配方可包括水和任选的 一种或多种助溶剂。另外，可包含一种或多种非离子型、阳离子型和/或阴离子型表面活性 齐U。配方中的余量可以是经过纯化的水或其它本领域中已知的载剂组分，例如杀生物剂、粘 度调节剂、调节PH值的材料、掩蔽剂、防腐剂等。通常，液体载剂主要是水。可用的助溶剂种类的非限制性例子包括脂族醇、芳族醇、二醇、二醇醚、聚二醇 醚、己内酰胺、甲酰胺、乙酰胺和长链醇。这些化合物的例子包括脂族伯醇、脂族仲醇、1， 2-醇、1，3-醇、1，5-醇、乙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚、聚乙二醇烷基醚的高级同系物、N-烷 基己内酰胺、未取代的己内酰胺、取代和未取代的甲酰胺、取代和未取代的乙酰胺等。可使 用的溶剂的具体例子包括三羟甲基丙烷、2-吡咯烷酮和1，5_戊二醇。还可以使用许多表面活性剂中的一种或多种。这些表面活性剂可包括非离子型、 两性、阴离子型和阳离子型表面活性剂。这些表面活性剂是油墨配方领域的技术人员已知 的，可包括烷基聚环氧乙烷、烷基苯基聚环氧乙烷、聚环氧乙烷嵌段共聚物、乙炔式聚环氧 乙烷、聚环氧乙烷(二)酯、聚环氧乙烷胺、质子化的聚环氧乙烷胺、质子化的聚环氧乙烷酰 胺、聚二甲基硅氧烷共聚醇、取代的胺氧化物等。与本发明方法相容的各类其它添加剂可用于针对具体应用优化油墨组合物的性 质。这些添加剂的例子是加入后能抑制有害微生物生长的添加剂。这些添加剂可以是常用 于油墨制剂的杀生物剂、杀真菌剂和其它微生物试剂。可引入掩蔽剂如EDTA(乙二胺四乙酸)以消除重金属杂质的不良影响，可以使用 缓冲溶液控制所得油墨的PH值。如果存在，其用量可以例如为0.01重量％至2重量％。也 可以包含粘度调节剂和缓冲剂以及其它本领域技术人员已知的添加剂，以根据需要调节油 墨的性质。如果存在，这些添加剂的含量可以为0. 01重量％至20重量％。依据本发明方法制得的喷墨油墨通常提供若干优点。例如，聚合物包封的颜料的 使用往往减少溶液中总的颗粒数量(与具有与颜料共分散的单独胶乳微粒相比)，并减少 其总计的表面面积，以使颜料悬浮液(例如，油墨)的粘度减小。包封还可在施加到基底时、 例如油墨印刷在介质基底上时，防止颜料-胶乳分离，以使耐久性和光密度更加优化。聚合 物包封的颜料还便于形成这样的结果各颜料颗粒或大多数颜料颗粒被截留在胶乳形成膜 的表面下方(打印之后)，使得光泽和颜色之间的光泽均勻性得到提高。
实施例以下实施例说明了目前已知的本发明的实施方式。因此，这些实施例不应被认为 是本发明的限制，而仅仅用于说明如何根据现有的实验数据制得本发明的已知最佳组合 物。因此，本文中揭示了代表性数量的组合物和它们的制备方法。实施例1-多层聚合物包封的颜料向配有悬吊的桨式搅拌器、热电偶探头和冷凝器的250毫升三颈圆底烧瓶中加入 颜料黄213(10克)、十二烷基硫酸钠(1. 75克)和水(179. 25克)的分散体。将该烧瓶在 200rpm转速的条件下搅拌，并加热到82°C。同时，通过剧烈混合以下组分30分钟制得单体乳液甲基丙烯酸甲酯(6克)，丙烯酸丁酯(2克)，Abex EP120 (O.264克)，Triton X-305 (0. 16克)，Aerosol 0T-75(0. 1克)和水(2克)。随着反应容器达到77 °C，加入 过硫酸钾(0. 4克)，在160分钟内将单体乳液加入到反应混合物中。在单体进料完成后， 立即在60分钟内向反应混合物中加入第二单体乳液(按照类似的步骤制备，但组成为甲基 丙烯酸甲酯(1.5克)，丙烯酸丁酯(0.5克)，甲基丙烯酸(0.2克)，Abex EP120 (0.066 克)，Triton X-305 (0· 04 克)，Aerosol ΟΤ-75 (0· 026 克)和水(0· 5 克))。在整个进 料过程中，反应温度保持在82°C，并且在最后的单体进料完成后在该温度再保持1小时。然 后，将反应冷却，通过1微米过滤器过滤。反应产物包含5重量％的颜料(用紫外可见光谱 (UV-vis)测得)和5重量％的包封聚合物。实施例2-多层聚合物包封的颜料向配有悬吊的桨式搅拌器、热电偶探头和冷凝器的250毫升三颈圆底烧瓶中加入 颜料黄213(10克)、十二烷基硫酸钠(1. 75克)和水(179. 25克)的分散体。将该烧瓶在 200rpm转速的条件下搅拌，并加热到82°C。同时，通过剧烈混合以下组分30分钟制得单 体乳液甲基丙烯酸甲酯(6克)，丙烯酸丁酯(2克)，Abex EP120 (0. 264克)，Triton X-305 (0. 16克)，Aerosol 0T-75 (0. 1克)和水(2克)。随着反应容器达到77 °C，加入 过硫酸钾(0. 4克)，在160分钟内将单体乳液加入到反应混合物中。在单体进料完成后， 立即在60分钟内向反应混合物中加入第二单体乳液(按照类似的步骤制备，但组成为甲基 丙烯酸甲酯(1.5克)，丙烯酸丁酯(0.5克)，甲基丙烯酸(0.3克)，Abex EP120 (0.066 克)，Triton X-305 (0· 04 克)，Aerosol 0T-75 (0· 026 克)和水(0· 5 克))。在整个进 料过程中，反应温度保持在82°C，并且在最后的单体进料完成后在该温度再保持1小时。然 后，将反应冷却，通过1微米过滤器过滤。反应产物包含5重量％的颜料(用紫外可见光谱 (UV-vis)测得)和5重量％的包封聚合物，固体含量为10. 2重量％。实施例3-对比例向配有悬吊的桨式搅拌器、热电偶探头和冷凝器的250毫升三颈圆底烧瓶中加入 颜料黄213(10克)、十二烷基硫酸钠(1.75克)和水(179. 25克)的分散体。将该烧瓶 在200rpm转速的条件下搅拌，并加热到82°C。同时，通过剧烈混合以下组分30分钟制得 单体乳液甲基丙烯酸甲酯(7. 5克)，丙烯酸丁酯(2. 5克)，甲基丙烯酸(1克)，Abex EP120 (0.33 克)，Triton X-305 (0.2 克)，Aerosol 0T-75 (0. 13 克)和水(2. 5 克)。随 着反应容器达到77°C，加入过硫酸钾(0. 4克)，在200分钟内将单体乳液加入到反应混合 物中。在单体进料完成后将反应温度在82°C再保持1小时。然后，将反应冷却，通过1微 米过滤器过滤。反应产物包含5重量％的颜料(用紫外可见光谱(UV-vis)测得)和5重 量％的包封聚合物。实施例4-对比例将以下材料在250毫升烧杯中混合甲基丙烯酸甲酯(7.5克)，丙烯酸丁酯(2.5 克)，甲基丙烯酸(O. 1克)，十六烷(0. 5克)，十二烷基硫酸钠(0. 8克)和水(88. 7克)。用 磁力搅拌器将混合物搅拌30分钟，直到混合良好。通过使用具有型号CL4超声转换器的热 系列⑧超声处理器(Heat Systems Ultrasonic Processor with Model CL4 Ultrasonic Converter)在最大功率下超声处理2分钟来制备微乳液。向其中加入颜料黄213 (10克)、 十二烷基硫酸钠(1. 75克)和水(88. 25克)的分散体。然后，将该混合物在最大功率下超声处理2分钟。然后，将该单体/颜料混合物加入配有悬吊的桨式搅拌器、热电偶探头和冷凝器的250毫升三颈圆底烧瓶中。将该烧瓶在200rpm转速的条件下搅拌，加入0. 95克 Aerosol OT-75。将烧瓶加热到82°C。在77°C，加入0. 2克过硫酸钾，将反应在82°C保持 4-5小时。然后，将产物冷却，通过1微米过滤器过滤。反应产物包含5重量％的颜料(用 紫外可见光谱(UV-vis)测得)和5重量％的包封聚合物，固体含量为10. 6重量％。粒度 约为D50 0.11微米。实施例5-对比例将以下材料在250毫升烧杯中混合甲基丙烯酸甲酯(7.5克)，丙烯酸丁酯(2.5 克)，甲基丙烯酸(0. 3克)，十六烷(0. 5克)，十二烷基硫酸钠(0. 8克)和水(88. 7克)。用 磁力搅拌器将混合物搅拌30分钟，直到混合良好。通过使用具有型号CL4超声转换器的热 系列 超声处理器(Heat Systems Ultrasonic Processor with Model CL4 Ultrasonic Converter)在最大功率下超声处理2分钟来制备微乳液。向其中加入颜料黄213 (10克)、 十二烷基硫酸钠(1. 75克)和水(88. 25克)的分散体，然后在最大功率下超声处理2分钟。 然后，将该单体/颜料混合物加入配有悬吊的桨式搅拌器、热电偶探头和冷凝器的三颈圆 底烧瓶中。将该烧瓶在200rpm转速的条件下搅拌，加入0. 95克磺基琥珀酸二辛酯。将该烧 瓶加热到82°C，在77°C加入0.2克过硫酸钾。将反应在82°C保持4-5小时。然后，将产物 冷却，通过1微米过滤器过滤。反应产物包含5重量％的颜料(用紫外可见光谱(UV-vis) 测得)和5重量％的包封聚合物，固体含量为10. 6重量％，粒度为D5tl 0. 11微米。实施例6-单层包封颜料和多层包封颜料中酸含量的比较依据实施例1-5制备五种包封颜料，并进行分析。 如表中所示，实施例1和2中的双层包封颜料所包含的总酸量较少，因此较少的酸 分配发生，例如，相对于所实现的表面酸密度，进入水相中的酸较少。
虽然已经根据某些优选的实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将意识 至IJ，在不背离本发明精神的情况下可以作出各种修改、变化、省略和替代。因此，本发明仅受 所附权利要求的范围的限定。
权利要求
一种包封颜料，其包含颜料；包封所述颜料的第一聚合物层，所述第一聚合物层包含小于2重量％的聚合的酸单体；和包封所述第一聚合物层或颜料的第二聚合物层，其中所述第二聚合物层的亲水性强于所述第一聚合物层的亲水性，所述包封颜料的粒度小于约500纳米。
2.如权利要求1所述的包封颜料，其特征在于，所述第一聚合物层与所述第二聚合物 层的重量比大于约1.5 1。
3.如权利要求1所述的包封颜料，其特征在于，所述第一聚合物层中基本不含酸。
4.如权利要求1所述的包封颜料，其特征在于，所述第一聚合物层基本包封所述颜料， 所述第二聚合物层基本包封所述第一聚合物层。
5.如权利要求1所述的包封颜料，其特征在于，所述包封颜料具有包含至少2重量％的 聚合的酸单体的第二聚合物层。
6.如权利要求1所述的包封颜料，其特征在于，所述包封颜料具有包含大于约5重量％ 的聚合的酸单体的第二聚合物层。
7.如权利要求1所述的包封颜料，其特征在于，所述包封颜料具有包含大于约8重量％ 的聚合的酸单体的第二聚合物层。
8.如权利要求1所述的包封颜料，其特征在于，所述第一聚合物层的Tg小于所述第二 聚合物层的Tg。
9.如权利要求8所述的包封颜料，其特征在于，所述第一聚合物层的Tg约为-25°C至 105 °C。
10.如权利要求1所述的包封颜料，其特征在于，所述第一聚合物层包括交联结构。
11.如权利要求1所述的包封颜料，其特征在于，所述包封颜料还包括基本包封所述第 二聚合物层的第三聚合物层。
12.如权利要求1所述的包封颜料，其特征在于，所述包封颜料的粒度小于约300纳米。
13.—种喷墨油墨，其包含分散在液体载剂中的多种如权利要求1所述的包封颜料。
14.如权利要求13所述的喷墨油墨，其特征在于，所述喷墨油墨经配制用于热喷墨机 构中。
15.一种制备包封颜料的方法，其包括将颜料分散在水性介质中；通过引发第一层单体聚合来使多种第一层单体在水性介质中聚合，形成包封所述颜料 的第一聚合物层，其中所述第一层单体包含小于2重量％的酸性单体；将多种第二层单体分散在水性介质中，其中所述第二层单体包含至少一种组成上与所 述第一层单体不同的单体，所述第二层单体包含至少2重量％的酸性单体；和在所述第一聚合物层表面上使所述多种第二层单体聚合，形成包封所述颜料和所述第 一聚合物层的第二聚合物层。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述颜料是不带电荷的。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一层单体基本不含酸。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二层单体包含选自下组的单体丙 烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺和这些单体的组合。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤将多种第三层 单体分散在水性介质中，其中所述第三层单体在组成上与所述第二层单体不同；使所述多 种第三层单体在所述第二聚合物层表面上聚合，形成基本包封所述颜料、所述第一聚合物 层和所述第二聚合物层的第三聚合物层。
20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在所述包封颜料形成后，所述水性介质中 包含小于2重量％的聚合酸。
21.一种制备包封颜料的方法，其包括将颜料分散在水性介质中；通过引发第二层单体聚合来使多种第二层单体在水性介质中聚合，形成包封所述颜料 的第二聚合物层；将内部组合物分散在水性介质中，其中所述内部组合物与所述第二组合物相比基本上 是疏水的；提供条件以促进所述内部组合物迁移通过所述第二聚合物层。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述迁移在动力学或热力学机理作用下 推动。
全文摘要
本发明涉及包封颜料。该颜料被第一聚合物层和第二聚合物层包封，所述第二聚合物层包封所述第一聚合物层和/或颜料。第一聚合物层可包含小于2重量％的聚合的酸单体。第二聚合物层的亲水性高于第一聚合物层的亲水性，第一聚合物层与第二聚合物层的重量比可以大于约1.5∶1。本发明还揭示了形成包封颜料的方法。
文档编号C09C3/10GK101861366SQ200780101578
公开日2010年10月13日 申请日期2007年11月15日 优先权日2007年11月15日
发明者D·M·英格尔, H·刘, P·C·卡戈勒 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业