自分散颜料的制造方法、自分散颜料、墨、墨盒和喷墨记录方法

自分散颜料的制造方法、自分散颜料、墨、墨盒和喷墨记录方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及自分散颜料的制造方法，自分散颜料，墨，墨盒和喷墨记录方法。
【背景技术】
[0002] 自分散颜料主要通过化学颜料改性技术来制造。例如，日本专利申请特表平 10- 510861号公报公开了通过使得颜料与重氮盐反应来获得自分散颜料的方法。另外，日本 专利申请特表2012-528917号公报公开了通过颜料的颗粒表面的羰基与肼化合物进行缩 合反应来获得自分散颜料的方法。进一步地，日本专利申请特开平11-323229号公报和日 本专利申请特开2002-226726号公报公开了通过使得颜料与重氮化合物反应来获得自分 散颜料的方法。
[0003] 然而，常规的颜料改性技术无法满足具有高反应效率的制造方法。即，日本专利申 请特表平10-510861号公报、日本专利申请特表2012-528917号公报、日本专利申请特开平 11- 323229号公报和日本专利申请特开2002-226726号公报中公开的制造方法已涉及反应 效率低的问题。

【发明内容】

[0004] 因此，本发明的目的为提供可用作墨用着色材料的自分散颜料的具有高反应效率 的制造方法等。另外，本发明的另一目的为提供由上述自分散颜料的制造方法制造的自分 散颜料，使用该自分散颜料的墨，和使用该墨的墨盒和喷墨记录方法。
[0005] 上述目的可通过下述本发明实现。根据本发明，由此提供自分散颜料的制造方法， 其包括通过使得选自由以下通式（1)表示的化合物、以下通式（2)表示的化合物和以下通 式（3)表示的化合物组成的组的至少一种处理剂与颜料的颗粒表面反应，将包含亲水性基 团的官能团键合至颜料的颗粒表面的步骤：
[0006] RrN = N-R2 (1)
[0007] 其中&为氰基或原子团，所述原子团具有（i)选自由酯基、醚基、硫醚基、酮基和 磺酰基组成的组中的至少一种基团和（ii)具有脂族基团和芳族基团的至少之一的基团； 和R2为具有脂族基团和芳族基团的至少之一并被选自由羧酸基团、磺酸基团、磷酸基团和 膦酸基团组成的组中的至少一种亲水性基团取代的基团；
[0009] 其中私为氰基或原子团，所述原子团具有（i)选自由酯基、醚基、硫醚基、酮基和 磺酰基组成的组中的至少一种基团和（ii)具有脂族基团和芳族基团的至少之一的基团； 和R4为具有脂族基团和芳族基团的至少之一并被选自由羧酸基团、磺酸基团、磷酸基团和 膦酸基团组成的组中的至少一种亲水性基团取代的基团；和
[0011] 其中R5为具有脂族基团和芳族基团的至少之一并被选自由羧酸基团、磺酸基团、 磷酸基团和膦酸基团组成的组中的至少一种亲水性基团取代的基团。
[0012] 根据本发明，可提供可用作墨用着色材料的自分散颜料的具有高反应效率的制造 方法等。另外，根据本发明的另一实施方案，可提供由上述自分散颜料的制造方法制造的自 分散颜料，使用该自分散颜料的墨，和使用该墨的墨盒和喷墨记录方法。
[0013] 参照附图，由示例性实施方案的下列描述，本发明的进一步特征将变得明显。
【附图说明】
[0014] 图1为示意性地说明根据本发明的实施方案的墨盒的截面图。
[0015] 图2A和2B示意性地说明用于根据本发明的喷墨记录方法的喷墨记录设备的实 例，其中图2A为说明喷墨记录设备的主要部分的透视图，和图2B为说明头盒的透视图。
【具体实施方式】
[0016] 根据附图现将详细描述本发明的优选实施方案。然而，本发明不限于下列实施方 案。顺带地，当离子性基团形成盐时，离子性基团可以以解离为墨中的离子的状态存在。然 而，本发明中为方便起见这种基团表示为"离子性基团"。另外，自分散颜料可仅称作"颜 料"。除非明确指出，本说明书中的各种物性值为常温（25°C)下的值。
[0017] 自分散颜料的制诰方法:
[0018] 根据本发明的自分散颜料的制造方法，具有通过使得指定的处理剂与颜料的颗粒 表面反应，将包含亲水性基团的官能团键合至颜料的颗粒表面的步骤。该处理剂为选自由 以下通式（1)表示的化合物、以下通式（2)表示的化合物和以下通式（3)表示的化合物组 成的组的至少一种。该步骤还表示为"步骤1"。
[0019] R「N = N_R2 (1)
[0020] 其中&为氰基或原子团，所述原子团具有（i)选自由酯基、醚基、硫醚基、酮基和 磺酰基组成的组中的至少一种基团和（ii)具有脂族基团和芳族基团的至少之一的基团； 和R2为具有脂族基团和芳族基团的至少之一并被选自由羧酸基团、磺酸基团、磷酸基团和 膦酸基团组成的组中的至少一种亲水性基团取代的基团；
[0022] 其中私为氰基或原子团，所述原子团具有（i)选自由酯基、醚基、硫醚基、酮基和 磺酰基组成的组中的至少一种基团和（ii)具有脂族基团和芳族基团的至少之一的基团； 和R4为具有脂族基团和芳族基团的至少之一并被选自由羧酸基团、磺酸基团、磷酸基团和 膦酸基团组成的组中的至少一种亲水性基团取代的基团；和
[0024] 其中R5为具有脂族基团和芳族基团的至少之一并被选自由羧酸基团、磺酸基团、 磷酸基团和膦酸基团组成的组中的至少一种亲水性基团取代的基团。
[0025] 基于根据本发明的自分散颜料的制造方法（下文中还简称作"制造方法"），即使 在常温（25°C )下仍可通过具有高反应效率的一锅合成法（one-pot synthesis)来制造自 分散颜料，而不使用特定的反应设备或特定的液体介质。特别地由于反应效率高，所以在减 少颜料用处理剂的使用量的同时，可获得具有官能团的引入量高的自分散颜料。另外，由于 抑制副产物的生成，所以制造之后的纯化也容易。
[0026] 本发明的反应效率还可根据例如，下列程序来计算。自分散颜料的制造时，由每 1. 〇g的颜料所用的处理剂的摩尔数来计算"处理剂中亲水性基团的摩尔数"。该"处理剂中 亲水性基团的摩尔数"为每1. 〇g的颜料所用的处理剂的亲水性基团的摩尔数。例如，当其 分子中具有两个羧酸基团的化合物用作处理剂时，由认为是通过利用该处理剂的分子量测 定的摩尔数的两倍的摩尔数来计算。另外，对于制造的自分散颜料，测定包含在颜料的颗粒 表面的官能团中的亲水性基团的量（"颜料中亲水性基团的摩尔数"，每1. 〇g的颜料的值）。 当使用以酸酐形式的具有亲水性基团的处理剂时，这种所制造的自分散颜料中的亲水性基 团变成阴离子性基团，以使处理剂和颜料中"亲水性基团的摩尔数"计算为阴离子性基团的 摩尔数。可由以上获得的"颜料中亲水性基团的摩尔数"和"处理剂中亲水性基团的摩尔 数"根据以下表达式（A)来计算反应效率。
[0027] 反应效率（％) = ( "颜料中亲水性基团的摩尔数"/ "处理剂中亲水性基团的摩 尔数"）X 100 (A)
[0028] 反应效率越高意味着可使用越少量的处理剂将颜料改性为自分散颜料。因此， 高反应效率能够不仅具有从成本观点的优势，而且减少由反应引起的杂质的生成。此 外，还可改进包含自分散颜料的水分散液（aqueous dispersion liquid)的纯化效率 (purification efficiency)。另外，当制造为着色材料的包含自分散颜料的墨应用于例 如，喷墨记录方法时，可抑制由杂质引起的喷出特性（ejection characteristics)的降低， 并且此外可改进包含自分散颜料的水分散液的纯化效率。因此，反应效率尽可能地高是有 利的。具体地，反应效率有利地为10 %以上，更有利地为20 %以上，特别有利地为30 %以 上。顺带地，反应效率的理论上限为100%。
[0029] 用于根据本发明的制造方法的反应的推定机理如下所示。下文中本说明书将采取 其中由通式（1)表示的化合物用作处理剂且炭黑用作颜料的情况作为实例。
[0030] 顺带地，通过参考Chemical Society of Japan, 60, 295-299(1987)的公告来推定 反应机理。
[0031]
[0032] 首先，将札从作为二氮烯化合物的化合物A(由通式（1)表示的化合物）中除去， 以形成二氮稀自由基B。二氮稀自由基B立即发生脱氮以形成自由基种（radical species) C。自由基种C基团键合（radically bonded)至炭黑的颗粒表面的芳族碳原子，从而通过 自由基中间物（radical 键合至炭黑的颗粒表面以获得自分散颜料 E。通过利用能量如热可使得&的除去有效地进行。
[0033] 本说明书现将采取其中由通式（2)表示的化合物用作处理剂且炭黑用作颜料的 情况作为实例。
[0035] 首先，将氧原子从化合物A(由通式（2)表示的化合物）中除去，以形成化合物B， 其为二氮烯化合物。以下按与由通式（1)表示的化合物的情况相同的方式使得反应进行以 获得自分散颜料F。
[0036] 本说明书现将采取其中由通式（3)表示的化合物用作处理剂且炭黑用作颜料的 情况作为实例。
[0037]
[0038] 首先，将_C = C (-0) -0-部分从作为乙酸的化合物A (由通式（3)表示的化合物） 中除去，以形成化合物B，其为二氮烯化合物。以下按与由通式（1)表示的化合物的情况相 同的方式使得反应进行以获得自分散颜料E。
[0039] 用于根据本发明的制造方法的颜料的处理剂为具有含偶氮基团作为中心的不对 称结构的化合物。认为该处理剂具有通过氧化性自由基加成反应将包含亲水性基团的官能 团键合至颜料的颗粒表面的机能。上述反应机理中，二氮烯化合物不快速分解，但自由基种 缓慢形成，从而使得相对于颜料的颗粒表面的自由基加成反应有效地进行。根据本发明的 制造方法，与自分散颜料的常规的制造方法相比，即使当颜料的处理剂的使用量小，由此仍 可获得具有官能团的引入量高的自分散颜料。另外，所得自分散颜料的官能团具有其中具 有脂族基团和芳族基团的至少之一的基团被亲水性基团取代的结构。因此，所得自分散颜 料具有高分散稳定性。
[0040] 日本专利申请特表平10-510861号公报中，自分散颜料通过使用重氮盐作为处理 剂来制造。然而，用作处理剂的重氮盐受碱或超过常温（25°C)的温度的影响而易于分解。 当反应体系内重氮盐分解时，产生各种分解产物。因此，各种副反应如分解产物与液体介质 或氧的反应、分解产物之间的反应、和除这些反应以外的其它副反应易于发生。因此，当试 图通过使用重氮盐获得具有官能团的引入量高的自分散颜料时，必须以大于颜料量的量使 用重氮盐。然而，当重氮盐的使用量增加时，生成许多氮气气泡，以致难以改进反应效率。
[0041] 另外，至今已知在聚合物或蛋白质的合成时，使用具有不对称结构的化合物作为 能够获得自由基-生成效率高的偶氮引发剂。这在例如POLYMER，23, 1982, 630-631和Free Radical Research, 33 (6)，2000, 705-718中有描述。然而，假定不使用这种偶氮引发剂以将 颜料改性为自分散颜料。即使使用这种偶氮引发剂，所得颜料在水中的分散性也不充分。
[0042] 由