静电墨水组合物的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]在静电印刷系统中，通过使用光导的表面来显影图像的硬拷贝是常见的手段。光导的表面典型地在滚筒上，并且经常被称作光成像印版(photo imaging plate (PIP))。光导的表面被选择性地加载有潜在的静电图像，所述潜在的静电图像具有带有不同电势的图像和背景区域。例如，可使包含在载体液体中的带电荷的调色剂颗粒的静电墨水组合物同选择性带电荷的光导的表面接触。带电荷的调色剂颗粒黏附到潜在图像的图像区域，而背景区域保持干净。然后将图像直接地转移到印刷片基(例如纸)，或更常见地，通过先转移到中间转移构件(intermediate transfer member)，所述中间转移构件可为软膨胀橡皮布(soft swelling blanket)，并然后转移到印刷片基。该方法的变型使用不同方法以在光感受体或在介电材料上形成静电潜在图像。
[0002]
【附图说明】
图1显示了使用液体电子照相印刷(LEP)的生成导电迹线的实施例方法的示意图，由在光成像印版(101)上随机分散的在树脂颗粒中的伸长的导电物种开始，到在片基(105)上的对齐的伸长的导电物种。
[0003]图2显示了下述实施例中描述的实验结果。特别地，其显示了由用不同水平的在固体中的碳纳米管在0.5 DMA (0.5 DMA模拟在印刷机上印刷的墨水的5个分色(separat1ns))下电镀的膜电导率。图表显示了以欧姆计的电阻与％颗粒负载[PL](即颗粒在干燥膜中的重量百分比)之间的关系。
[0004]图3显示了样品迹线，所述样品迹线为已经使用根据配制剂C的实施例的静电墨水组合物来被静电印刷在片基上的迹线，其在下述实施例中描述。
【发明内容】
[0005]在公开和描述本发明的实施例之前，将理解的是该发明不限于在此公开的特定的方法步骤和材料，因为这种方法步骤和材料可在某种程度上改变。还将理解的是在此使用的术语仅是为了描述特定的实施例所使用。术语不是旨在为限定性的，因为旨在仅通过所附的权利要求及与其等同的权利要求来限定范围。
[0006]值得注意的是，如在该说明书和所附的权利要求中使用的，单数形式的“a”，“an”，和“the”包括复数的指代对象，除非文中另外清楚地指示。同样地，如在该说明书和所附的权利要求中使用的，复数形式包括单数的指代对象，除非文中另外清楚地指示。
[0007]如在此使用的，“载体液体”，“载体”或“载体媒介物(carrier vehicIe ) ”指聚合物，颗粒，着色剂，电荷引导剂(charge directors)和其它添加剂可在其中分散的流体，以形成液体静电墨水或电子照相墨水。这种载体液体和媒介物组分在本领域是已知的。典型的载体液体可包括各种不同试剂的混合物，例如表面活性剂，助溶剂，粘度调节剂，和/或其他可能的成分。
[0008]如在此使用的，“静电墨水组合物”一般指为适合在静电印刷过程(有时称为电子照相印刷过程)中使用的形式的墨水组合物。在一些实施例中，静电墨水组合物包含可充电的颗粒，有时称为调色剂颗粒，所述调色剂颗粒可在电势梯度中被移动。在一些实施例中，墨水组合物可为干燥粉末的形式，有时称其为干燥或粉末调色剂。在一些实施例中，墨水组合物可为液体的形式，例如使调色剂颗粒分散在载体液体中，有时称其为液体调色剂。
[0009]如在此使用的，“着色剂”包括颜料和染料。
[0010]如在此使用的，“颜料” 一般包括颜料着色剂，磁性颗粒，氧化铝，氧化硅，和/或其他陶瓷或有机金属，无论这种颗粒物是否给予颜色。因此，尽管本说明书主要举例说明了颜料着色剂的使用，但术语“颜料”可被更广泛地使用以不仅描述颜料着色剂，还描述其他颜料例如有机金属，铁酸盐，陶瓷等。
[0011]如在此使用的，“共聚物”指由至少两种单体聚合的聚合物。
[0012]如在此使用的，“熔体流动速率” 一般指穿过定义尺寸的孔口的树脂在指定温度和负载(通常报道为温度/负载，例如190°C /2.16 kg)下的挤出速率。流动速率可用于区分等级或为由成型导致的材料的降解提供量度。在本公开中，正如本领域已知的，通过挤出式塑度计经由用于热塑性材料的熔体流动速率的ASTM D1238-04C标准测试方法来测量“熔体流动速率”。如果指定了特定聚合物的熔体流动速率，除非另外声明，其为该聚合物单独的熔体流动速率，不存在静电墨水组合物的任何其他组分。
[0013]如在此使用的，“酸度”，“酸数”，或“酸值”指中和一克物质所需的以毫克计的氢氧化钾(KOH)的质量。可根据标准技术来测量聚合物的酸度，例如在ASTM D1386中描述的。如果指定了特定聚合物的酸度，除非另外声明，其为该聚合物单独的酸度，不存在静电墨水组合物的任何其他组分。
[0014]如在此使用的，“熔体粘度”一般指在给出剪切压力或剪切速率下的剪切压力与剪切速率的比率。一般使用毛细管流变仪来进行测试。在流变仪桶中将塑性装料加热并用活塞迫使其穿过模头。取决于设备，通过恒力或在恒速下来推动活塞。一旦系统已经达到稳定状态的操作就进行测量。正如本领域已知的，使用的一个方法是测量在140°C下的Brookfield粘度，单位是mPa-s或厘泊。可替代地，可使用流变仪，例如来自ThermalAnalysis Instruments的商用AR-2000流变仪来测量熔体粘度，所述流变仪使用的几何结构为:25 mm钢板-标准钢平行板，且在120°C，0.01 hz剪切速率下发现板与板的流变测量等温线。如果指定了特定聚合物的熔体粘度，除非另外声明，其为该聚合物单独的熔体粘度，不存在静电墨水组合物的任何其他组分。
[0015]某些单体在此可描述为构成聚合物的一定重量百分比。这表示在聚合物中由所述单体形成的重复单元构成所述聚合物的重量百分比。
[0016]如在此使用的，“不相容的蜡”指与树脂不相容的蜡。具体地，在将墨水膜从经加热的中间转移构件转移的过程中和之后，在对片基上的树脂熔融混合物冷却时蜡相与树脂分离。
[0017]如在此使用的，“静电(地)印刷”或“电子照相(地)印刷”一般指提供从光成像片基被直接地，或者经由中间转移构件被间接地转移到另一个片基(例如印刷片基)的图像的过程。如此，图像基本上不被吸收进其施加在上面的光成像片基中。另外，“电子照相印刷机”或“静电印刷机” 一般指能够进行电子照相印刷或静电印刷的那些印刷机，如上所述。“液体电子照相印刷”是电子照相印刷的具体类型，其中在电子照相过程中采用液体墨水而不是粉末调色剂。
[0018]如在此使用的，术语“约”用于通过假定给出值可“稍高于”或“稍低于”端点来为数值范围的端点提供灵活性。该术语的灵活性的程度可通过特定的变量来指示，并且将在本领域技术人员的知识范围内，以基于经验和在此相关的描述来确定。
[0019]如在此使用的，为了方便，多个项目，结构元素，组成元素，和/或材料可呈现于共同的列表中。然而，这些列表应当被解释为如同列表的每个成员是作为分开的且独有的成员来个体地确认。因此，在没有相反指示下，基于它们存在于共同的组中，这种列表的个体的成员不应当被单独地解释为同一列表中任何其他成员的实际等价物。
[0020]可在此以范围的形式表达或提出浓度，量，和其它数值数据。将理解的是使用这种范围的形式仅是为了方便和简洁，且因此应当被灵活地解释为不仅包括作为范围限定的明确列举的数值，还包括涵盖在该范围内的所有的个体数值或子范围，如同每个数值和子范围被明确地列举。作为说明，数值范围“约I wt%至约5 wt%”应当被解释为不仅包括约Iwt%至约5 wt%的明确列举的数值，还包括在所指范围内的个体的数值和子范围。因此，包括在该数值范围中的为个体的数值例如2，3.5，和4，以及子范围例如1-3，2-4，和3_5等。仅列举一个数值的范围应用该相同的原则。更进一步地，不管范围的宽度或所描述的特性如何，应当应用这样的解释。
[0021]在第一个方面，提供包含树脂和伸长的导电物种的静电墨水组合物。
[0022]在第二个方面，提供将导电迹线静电印刷在其上的片基，其中所述迹线包含树脂和伸长的导电物种。
[0023]在第三个方面，提供电子照相印刷静电墨水组合物的方法，其中所述静电墨水组合物包含颗粒，所述颗粒包含树脂和伸长的导电物种，且所述方法包括:
在表面上形成潜在静电图像；
使表面同静电墨水组合物接触，使得至少一些颗粒黏附到表面以在表面上形成显影的调色剂图像，且将调色剂图像转移到片基。进一步地，所述方法可涉及使静电组合物经过固定的电极和旋转的构件之间，所述旋转的构件是拥有其上具有潜在静电图像的表面的构件，或与其上具有潜在静电图像的表面相接触的构件。
[0024]导电物种，在本申请中表示电传导物种。伸长的导电物种可为包含任意电传导材料的物种。在一些实施例中，导电物种包含选自金属或碳的材料。金属可为以元素形式的金属或为两种或更多种金属的合金。导电颜料可包含选自铝，锡，过渡金属的金属，及其任意一种或多种的合金。过渡金属可选自，例如锌，铜，银，金，镍，钯，铂，和铁。可使用的合金包括并不限于:黄铜，青铜，钢和铬。
[0025]在一些实施例中，伸长的导电物种包含选自碳纳米管，炭黑，石墨烯和金属，及其组合的物种。在一些实施例中，伸长的导电物种包含碳纳米管。已经发现在本申请中碳纳米管是特别有效的，这是由于它们的非常低的对称性，高长宽比，以及由当分散在聚合物颗粒中时的随机分布转变为当被印刷时(例如当树脂已经熔融时)的相互连接的导电线的能力。
[0026]在一些实施例中，静电墨水组合物和/或导电迹线包含可充电的颗粒，所述可充电的颗粒包含树脂和伸长的物种。在一些实施例中，可充电的颗粒分散在载体液体中。
[0027]在一些实施例中，静电墨水组合物和/或导电迹线可进一步包含电荷引导剂。
[0028]任意实施例的树脂可包含具有酸性侧基的聚合物。在一些实施例中，树脂包含烯烃单体与选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物。
[0029]在一些实施例中，树脂包含(i)具有酸性侧基的聚合物，和(ii)由马来酐单体形成的聚合物。在一些实施例中，树脂可包含(i)具有酸性侧基的聚合物，和(ii)烯烃单体与马来酐单体的共聚物。已经发现由马来酐形成的聚合物具有相当的包封伸长的导电物种的能力，特别是那些典型地高长宽比的物种，例如碳纳米管。已经发现具有酸性侧基的聚合物当在静电墨水组合物中时具有相当的保持电荷的能力，例如在印刷之前和过程中。已经发现具有酸性侧基的聚合物和由马来酐形成的聚合物在树脂中的结合，具有能够包封导电物种同当带有电荷时(例如当在静电印刷过程中存在且使用电荷引导剂时)相当稳定之间的合适的平衡。
[0030]在一些实施例中，树脂包含(i )烯烃单体与选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物，和(ii)烯烃单体和马来酐的共聚物。在一些实施例中，树脂包含(i)选自乙烯和丙烯的烯烃单体与选自丙烯酸和甲基丙烯酸的单体的共聚物，和(ii)选自乙烯和丙烯的烯烃单体和马来酐的共聚物。在一些实施例中，聚合物(ii)是或包含乙烯或丙烯(例如，70wt%-99.9 wt%)与马来酐(例如，0.1 wt%-30 wt%)的共聚物。聚合物(i )的例子在下面更为详细地描述，且任意的所述聚合物(i)可与聚合物(ii)结合。聚合物(ii)的酸度可为50 mg KOH/g或更低，在一些实施例中酸度为40 mg KOH/g或更低，在一些实施例中酸度为35