颜料分散剂、颜料分散剂的制造方法以及颜料分散液的制作方法_4

文档序号:8908751阅读:来源:国知局
的环氧乙烷加成物等聚(n= 2以上)二醇醚的二丙烯酸酯化物;聚 (己二醇己二酸酯)、聚丁二醇琥珀酸酯、聚己内酯等聚酯二醇的二丙烯酸酯化物;聚六亚 甲基碳酸酯等碳酸二醇酯的二丙烯酸酯;甲苯二异氰酸酯等二异氰酸酯与二醇、三醇、二胺 等得到的氨基甲酸酯多元醇的聚丙烯酸酯化物;双酚A缩水甘油基醚的加成物等环氧树脂 的聚丙烯酸酯化物;聚甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、山梨糖醇等含多元羟基 的化合物及它们的环氧烷加成物的聚丙烯酸酯化物等。
[0103] 作为阳离子聚合性化合物,也可以使用前述的丙烯酸酯、自由基聚合性的低聚物 中的阳离子聚合性物质,可以使用乙烯基醚系化合物。作为乙烯基醚系的化合物的具体例, 可以使用:乙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、环己基乙烯基醚、羟基乙基乙烯基醚等单官能乙 烯基醚;(聚)乙二醇二乙烯基醚、丁二醇二乙烯基醚、己二醇二乙烯基醚、三羟甲基丙烷三 乙烯基醚等多官能乙烯基醚等。进而,也可以使用环氧化合物、氧杂环丁烷化合物等。
[0104] 本发明的颜料分散液可以通过将本发明的颜料分散剂、颜料分散于液体介质而得 到,但为了使该颜料分散剂与颜料的分散性更良好而积极地施加离子键而使之吸附于颜料 表面,为此优选加入与本发明的颜料分散剂的主链的官能团成离子键的色素衍生物、或用 该色素衍生物对颜料表面进行处理。具体而言,为颜料分散剂的主链具有酸性基团的颜料 分散剂时,优选使用具有碱性基团的色素衍生物;为主链具有碱性基团的颜料分散剂时,优 选使用具有酸性基团的色素衍生物。需要说明的是,色素衍生物是指:与颜料的结构相同 的物质;与颜料的结构类似结构的物质;与形成颜料的原料相同或类似的物质,可列举出 例如:偶氮系色素骨架、酞菁系色素骨架、蒽醌系色素骨架、三嗪系色素骨架、叮啶系色素骨 架、茈系色素骨架等,可以为其结构的一部分结合有1个以上官能团的物质。可以与色素骨 架直接结合,也可以通过烷基、芳基等烃基;酯、醚、磺酰胺、氨基甲酸酯键与色素骨架结合。
[0105] 作为具有碱性基团的色素衍生物,可列举出具有碱性基团为氨基的官能团色素衍 生物。对于具有酸性基团的色素衍生物,可列举出该酸性基团为羧基、磷酸基、磺酸基的物 质。其中,从酸性度的强度出发,优选为磺酸基。这些色素衍生物在颜料合成时、颜料的结 晶化时、颜料的微细化时进行添加,由于是与颜料相同或类似结构,所以能够吸附于颜料表 面而使颜料表面官能团化。另外,色素衍生物的量相对于颜料为3~50%,更优选为5~ 30%。这些可以采用现有已知的化合物、表面处理方法、添加量,没有特别的限定。
[0106] 如上所述,添加本发明的颜料分散剂、颜料、液体介质和根据需要的色素衍生物, 能够制成本发明的颜料分散液。对于颜料的浓度没有限定。根据无机颜料和有机颜料或使 用用途而不同,不能一概而论,然而例如,是无机颜料时颜料浓度为30~70质量%,是有机 颜料时为10~30质量%。另外,对于本发明的颜料分散剂相对于颜料的量,由于表面积根 据粒径变化而没有特别的限定,相对于颜料为3~100质量%、更优选为5~80质量%、进 而优选为5~50质量%时,能够减少颜料分散剂的量而分散。
[0107] 其他地,本发明的颜料分散液或者使用其的颜料分散液组合物中,也可以使用分 别列举的其他的添加剂。可以任意添加一种以上的例如:消泡剂、流平剂、光稳定剂、紫外 线吸收剂、表面调节剂、染料等着色剂、用于辅助分散稳定性或用于改良膜特性的聚合物成 分、憎水剂、憎油剂、伴随着化学结合的交联剂、消光化剂、硅烷偶联剂、表面活性剂、光聚合 引发剂或光敏化剂、共敏化剂、阻聚剂、抗氧化剂等各种添加剂,没有特别的限定。
[0108] 接着,作为得到本发明的颜料分散液的方法,可以采用任意的分散方法,没 有特别的限定。作为使用的分散机,可列举出例如:捏合机、二根辊、三根辊、Miracle KCK(AsadaIronWorksCo.,Ltd.制)这样的混炼机;超声波分散机;作为高压均化器的 Microfluidizer(MizuhoIndustrialCo.,Ltd?制)、Nanomizer(YoshidaKikaiCo. ,Ltd. 制)、Starburst(SuginoMachineLtd?制)、G-smasher(RIXCorporation制)等。另外, 使用了玻璃、锆石等的珠介质的分散器中,可以使用球磨机、砂磨机或卧式介质磨分散机、 胶体磨等。对于其分散配方,没有特别的限定。
[0109] 本发明中,为了得到具有所希望的粒度、分布的颜料的分散体,可以使用:减小分 散机的粉碎介质的尺寸、增大粉碎介质的填充率,另外延长处理时间、减缓喷射速度、粉碎 后用滤器或离心分离机等进行分级等方法。另外,可列举出这些方法的组合。接着,对于 得到的颜料分散液可以直接使用,但优选用离心分离机或者通过任意的滤器而去除粗大颗 粒。通过以上这样,能够得到本发明的颜料分散液。
[0110] 关于得到的本发明的颜料分散液的物性,对于粘度等物性,没有特别的限定,可以 是任意的。对于粘度的范围,可列举出1~100mPa?S、优选为3~50mPa?S,由于根据所 希望的颜料浓度、用途不同,完全没有限定。对于其他的物性,也没有特别的限定。
[0111] 本发明的颜料分散液可以作为各种各样物品的着色剂而使用。例如可以用作涂 料、凹版墨、胶版墨、喷墨墨、涂覆剂、文具用染料等颜料着色剂组合物。特别是,能够进行低 粘度化和颜料的高微细化,并且长期贮存稳定性良好,所以优选作为滤色器用着色剂、喷墨 墨用着色剂。
[0112] 实施例
[0113] 接着,列举合成例、实施例和比较例进一步详细地说明本发明。以下,对于文中的 "份"和" %",只要没有特别的限定,均为质量基准。需要说明的是,本发明不限定于该实施 例。将各化合物的分子量用Mw表不。
[0114] (合成例1 :酸性颜料分散剂-1)
[0115] 向安装有回流管、气体导入装置、温度计和搅拌装置的1L可拆式烧瓶中加入下述 的各材料,如下所述,在作为聚合引发化合物的碘的存在下进行活性自由基聚合,得到本发 明中规定的接枝共聚物,将其作为酸性颜料分散剂-1。该制造方法相当于事先说明的I法。
[0116] 作为溶剂使用丙二醇单甲基醚乙酸酯(以下,记为PGMAc)426.8份,使用碘(12 : Mw= 253. 8) 3. 1份(0. 0122摩尔)作为聚合引发化合物,作为能够产生自由基的聚合引发 剂使用 2, 2'-偶氮双(4-甲氧基-2, 4-二甲基戊腈)(Mw= 308. 42)(WakoPureChemical Industries,Ltd.制,以下,记为V-70) 14. 8份(0. 0480摩尔)。本发明的活性自由基 聚合中,碘原子1个为聚合引发化合物,所以本合成例中的聚合引发化合物的使用量为 0? 0122X2 = 0? 0244 摩尔。
[0117] 通过上述聚合引发化合物和催化剂,使体系内加入的下述具有酸性基团的甲基丙 烯酸酯(A)、甲基丙烯酸酯系大分子单体(B)、和其他的甲基丙烯酸酯进行生长反应,从而 进行活性自由基聚合。作为催化剂,使用二苯甲烷(以下,记为DPM)0.5份。本合成例中 加入的单体类使用:甲基丙烯酸苄酯(Mw= 176. 21)(以下,记为BzMA) 33. 3份(0. 189摩 尔)、作为甲基丙烯酸酯(A)的2-甲基丙烯酰氧基乙基邻苯二甲酸酯(以下,记为PA)(Mw =278. 26)83. 5份(0. 300摩尔)、作为甲基丙烯酸酯系大分子单体(B)的聚丙二醇单甲基 醚甲基丙烯酸酯(分子量500的聚丙二醇单甲基醚的末端为甲基丙烯酸酯残基,以下,记为 PP500)(Mw= 585) 175份(0.299摩尔)。因此,相对于聚合引发化合物1摩尔的甲基丙烯 酸酯系单体类的总计摩尔数的比率为32. 3/1。
[0118] 活性自由基聚合中的引发反应、其后发生的生长反应如下所述地进行。首先,边 吹入氮气边在40°C下进行9小时聚合。溶解时碘的褐色2小时内消失而成为淡的柠檬色。 在该时点,V-70开裂而生成的引发剂末端结合有碘,从而生成聚合引发化合物。接着,继续 聚合随着生长反应进行,慢慢地产生粘度。从碘的褐色消失的时点起9小时之后,将一部 分采样,用凝胶渗透色谱(THF展开溶液,聚苯乙烯换算,以下简称为GPC)进行测定,Mn为 12400、PDI为1. 23、峰顶的分子量为15100。由此,可以确认,通过上述聚合反应,形成了表 现出狭窄分子量分布的聚合物。另外,通常树脂的聚合反应中,来自原料的单体特别是大分 子单体容易残留,但这些峰全都没有被检测出。
[0119] 另外,对在该时点的采样物在150°C下进行1小时干燥之后的固体成分为40. 3%, 可以确认聚合几乎完成。需要说明的是,以下所示的固体成分均为在该干燥条件下进行干 燥、同样地进行测定的值。另外,将该时点的采样物用甲苯、乙醇进行稀释之后,将酚酞溶液 作为指示剂、用〇. 1 %乙醇性氢氧化钾溶液进行酸碱滴定而求出酸值,结果为56. 4mgK0H/ g。需要说明的是,以下所示的酸值均是进行与上述同样的操作而算出的值。
[0120] 之后,停止吹入氮气,取而代之边吹入空气边升温至90°C,在该温度下保持30分 钟时,溶液的颜色由淡柠檬色再次转变为褐色。这是因为末端的碘脱离而再次生成碘分 子。接着,为了去除该碘分子,将反应溶液转移至2L的烧杯中,以固体成分成为30%的方 式加入PGMAc247. 3份,搅拌直至均匀。添加作为活性炭的白鹭M(SHIRASAGIM)(Japan EnviroChemicals,Inc.制)50g,在室温下进行12小时搅拌,使之吸附碘之后,用滤器进行 过滤而去除活性炭,得到黄色的透明液体。对于该液体的固体成分进行测定,为30. 2%。对 于得到的树脂溶液的聚合物,进行利用GPC的分子量的测定、利用红外分光光度计(以下, 记为IR)的测定、酸值的测定,几乎均没有发现变化,可以确认聚合物没有被活性炭去除。 需要说明的是,对于其他的合成例,也进行同样的确认。将该树脂溶液作为酸性颜料分散 剂-1,相当于本发明的实施例。
[0121](合成例2 :酸性颜料分散剂-2)
[0122] 使用与合成例1同样的装置,与合成例1同样地,用I法通过活性自由基聚合而得 到本发明中规定的颜料分散剂。本合成例中,加入作为溶剂的二乙二醇单丁基醚(以下,记 为BDG)401 份、碘 3. 1 份(0. 0122 摩尔)、V-7014. 8 份、BzMA47. 4 份(0. 269 摩尔)、作为具 有酸性基团的甲基丙烯酸酯(A)的2-(甲基丙烯酰氧基)乙基磷酸酯(共荣社化学社制, 商品名P1M,以下记为P1M)(Mw= 210. 12) 18. 0份(0. 0857摩尔)、作为甲基丙烯酸酯系大 分子单体(B)的聚乙二醇单甲基醚甲基丙烯酸酯(分子量1000的聚乙二醇单甲基醚的末 端为甲基丙烯酸酯残基,以下,称为PME1000) (Mw= 1085)214. 2份(0. 197摩尔)、DPM0. 5 份。接着,边吹入氮气边在40°C下进行9小时聚合。上述中,相对于聚合引发化合物1摩尔 的甲基丙烯酸酯系单体类的总计摩尔数的比率为22. 6/1。
[0123] 9小时聚合之后,将一部分采样,用GPC测定来测定分子量,结果Mn为8500、PDI为 1. 30、峰顶的分子量为11100,没有来自原料的峰特别是来自大分子单体的峰。对于采样物 测定固体成分,结果为40. 5%,可以确认聚合几乎完成。另外,其酸值为22. 2mgK0H/g。
[0124] 之后,停止吹入氮气,取而代之边吹入空气边升温至90°C,在该温度下保持30分 钟,使末端碘脱离。接着,将反应溶液转移至2L的烧杯中,以固体成分成为30%的方式加入 BDG233份,搅拌至均匀为止。添加作为活性炭的白鹭M50g,在室温下进行12小时搅拌, 使活性炭吸附碘之后,用滤器进行过滤而去除活性炭,得到黄色的透明液体。对于得到的液 体的固体成分进行测定,为30. 4%。将该树脂溶液作为酸性颜料分散剂-2,相当于本发明 的实施例。
[0125] (合成例3 :酸性颜料分散剂-3)
[0126] 使用与合成例1同样的装置,用I法进行合成。本合成例中,首先,如下所述,得到 二醇链的末端与甲基丙烯酸酯残基通过脲键结合的大分子单体。作为溶剂,加入PGMAc57 份、甲基丙稀酸异氰酸根合乙醋(Mw= 155. 15)(ShowaDenkoK.K?制,商品名KarenzM0I, 以下记为MOI) 11. 6份(0. 0748摩尔),进行搅拌。接着,添加分子量2000的单末端氨基聚 乙二醇丙二醇无规聚合物单甲基酿(HuntsmanInternationalLLC?制,商品名Jeffamine M-2005,以下记为M2005) 150份和PGMAcl50份的混合液。可见稍微发热。搅拌30分钟后,用 IR进行异氰酸酯的吸收的消减和脲键生成的确认,结果确认所有的异氰酸酯基反应。因此, 这是二醇链的末端与甲基丙烯酸酯残基通过脲键结合的甲基丙烯酸酯系大分子单体(B)。 本合成例中,使用该大分子单体作为原料,其使用量为〇. 0748摩尔。
[0127] 接着,向上述大分子单体中,加入作为甲基丙烯酸酯(A)的PA41. 7份(0.150摩 尔)、甲基丙烯酸甲酯(以下,记为MMA)(Mw= 100. 1)7. 5份(0.075摩尔)进行均匀化, 进而加入碘1. 5份(0. 00591摩尔)、V-707. 4份、DPM0. 3份。接着,边吹入氮气边在40°C 下进行9小时聚合。本合成例中的聚合引发化合物的使用量为0.00591X2 = 0.0118摩 尔。上述中,相对于聚合引发化合物1摩尔的甲基丙烯酸酯系单体类的总计摩尔数的比率 为 25. 4/1。
[0128] 9小时聚合之后,将一部分采样,利用GPC测定来测定分子量,结果Mn为17500、 PDI为1. 50、峰顶的分子量为26100,没有来自原料的峰特别是来自大分子单体的峰。固体 成分测定的结果,几乎为100%的聚合率。酸值为39. 8mgK0H/g。之后,停止吹入氮气,取而 代之边吹入空气边升温至90°C,在该温度下保持30分钟,使末端碘脱离。接着,将反应溶液 转移至2L的烧杯中,以固体成分成为30%的方式加入PGMAc175. 7份,搅拌至均匀。添加 作为活性炭的白鹭M25g,在室温下进行12小时搅拌,使之吸附碘之后,用滤器进行过滤而 去除活性炭,得到黄色的透明液体。对于得到的液体的固体成分进行测定,为30. 7%。将该 树脂溶液作为酸性颜料分散剂-3,相当于本发明的实施例。
[0129](合成例4 :酸性颜料分散剂-4)
[0130] 使用与合成例1同样的装置,用I法进行合成。加入PGMAc402. 1份、碘1. 5份 (0. 00591 摩尔)、V-707. 4 份、MMA7. 5 份(0. 075 摩尔)、PA41. 7 份(0. 150 摩尔)、作为甲基 丙烯酸酯系大分子单体(B)的分子量3000的聚e-己内酯单甲基丙烯酸酯(将甲基丙烯 酸2-羟基乙酯作为引发剂将e-己内酯开环聚合而得到的聚e-己内酯末端甲基丙烯酸 酯,片状,平均聚合度26. 3,以下记为CLMA)的大分子单体225份(0. 075摩尔)、DPM0. 3份。 接着,边吹入氮气边在40°C下进行9小时聚合。上述中,相对于聚合引发化合物1摩尔的甲 基丙烯酸酯系单体类的总计摩尔数的比率为25. 4/1。
[0131] 9小时聚合之后,将一部分采样,用GPC测定来测定分子量,结果Mn为22600、H)I 为1.45、峰顶的分子量为32000,没有来自原料的峰特别是来自大分子单体的峰。对于该固 体成分进行测定的结果,为40. 9%,可以确认聚合几乎完成。酸值为30. 7mgK0H/g。之后, 停止吹入氮气,取而代之边吹入空气边升温至90°C,在该温度下保持30分钟,使末端碘脱 离。接着,将反应溶液转移至2L的烧杯中,以固体成分成为30%的方式加入PGMAc228. 5 份,搅拌至均匀。添加作为活性炭的白鹭M50g,在室温下进行12小时搅拌,使之吸附碘之 后,用滤器进行过滤而去除活性炭,得到黄色的透明液体。对于得到的液体的固体成分进行 测定,为30. 3%。将该树脂溶液作为酸性颜料分散剂-4,相当于本发明的实施例。
[0132](合成例5:酸性颜料分散剂-5)
[0133] 使用与合成例1同样的装置,用I法进行合成。本合成例中,首先,如下所述,得到 二醇链的末端与甲基丙烯酸酯残基通过脲键结合的大分子单体。作为溶剂加入二元酸二酯 (11^8七 &公司制,商品名观£,以下记为08£)64份、1?)111.6份(0.0748摩尔)进行搅拌。 接着,添加M2005150份和DBE200份的混合液,在室温下搅拌30分钟。通过IR可以确认 异氰酸酯基反应结束。本合成例中,由于将该大分子单体作为原料,所以本合成例中使用的 甲基丙烯酸酯系大分子单体(B)的使用量为0.0748摩尔。接着,向上述大分子单体中加入 作为甲基丙烯酸酯(A)的甲基丙烯酸(以下,记为MAA)12.9份(0.150摩尔)、MMA7.5份 (0. 075摩尔)进行均匀化;进而加入碘1. 5份(0. 00591摩尔)、V-707. 4份、DPM0. 3份。 接着,边吹入氮气边在40°C下进行9小时聚合。上述中,相对于聚合引发化合物1摩尔的甲 基丙烯酸酯系单体类的总计摩尔数的比率为25. 4/1。
[0134] 9小时聚合之后,将一部分采样,用GPC测定来测定分子量,结果Mn为14900、 为1. 32、峰顶的分子量为19600,没有来自原料的峰特别是来自大分子单体的峰,固体成分 测定的结果,几乎为100%的聚合率。酸值为45. 5mgK0H/g。之后,停止吹入氮气,取而代之 边吹入空气边升温至90°C,在该温度下保持30分钟,使末端碘脱离。进而,将反应溶液转移 至2L的烧杯中,以固体成分成为30%的方式加入DBE151. 7份而对溶液进行稀释之后,搅 拌至均匀。添加作为活性炭的白鹭M25g,在室温下进行12小时搅拌,使之吸附碘之后,用 滤器进行过滤而去除活性炭,得到黄色的透明液体。得到的液体的固体成分为30.0%。将 该树脂溶液作为酸性颜料分散剂-5,相当于本发明的实施例。
[0135] (比较合成例1 :比较颜料分散剂-1)
[0136] 使用与合成例1同样的装置,如下所述地合成聚合物。首先,加入PGMAc57份、 10111.6份进行搅拌。接着,添加112005150份和?6麻〇150份的混合液,在室温下搅拌30 分钟。通过IR确认,异氰酸酯基的反应结束。如上所述,合成与合成例3中使用的相同的 甲基丙烯酸酯系大分子单体。接着,将该大分子单体作为原料,加入PA41. 7份、MMA7. 5份 并均匀化,进而加入作为聚合引发剂的V-7010份,在40°C下加热而进行聚合。这是与合成 例3同样的单体组成,是通过通常的自由基聚合而得到的无规共聚物。但是,30分钟后产生 粘度而马上成为凝胶状。
[0137] 将该凝胶状物的一部份采样,使之溶解于THF,结果有不溶成分。另外,对于THF中 可溶成分的分子量进行测定的结果,检测出很多作为原料的大分子单体。由此可以认为,不 能控制由来自于尿素的强的氢键带来的分子间的结合、主链的分子量而成为大的分子量, 溶解性恶化,所以体系凝胶化。另外,可以认为,由于在聚合没有完全结束时凝胶化,所以大 分子单体的原料大量残留。
[0138] 因此,由之前的合成
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