专利名称：水性颜料分散体和喷墨记录用水性墨水的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有出色的分散稳定性和储存稳定性的水性颜料分散体，所述水性颜料分散体含有偶氮颜料、乙烯基聚合物和水性介质，所述偶氮颜料显示出色的墨水喷出性并实现良好的色调和高印刷密度(高着色强度)，以及印刷品的高图像坚牢性(例如，耐光性、耐气性、耐热性、以及耐水性)，并涉及用于喷墨记录的水性墨水。
背景技术：
近年来，作为图像-记录材料，用于形成彩色图像的材料占主要地位并且，详细地，用于喷墨系统的记录材料、用于热转印系统的记录材料、用于电子照相系统的记录材料、转印型卤化银光敏材料、印刷墨以及记录笔已经被广泛地使用。同样，在摄影器件如用于摄影设备的CCD中，以及在用于显示器的LCD和PDP中，彩色滤光片被用于记录或再现彩色图像。在这些彩色图像记录材料和彩色滤光片中，使用了通常所说的加法混色法或减法混色法的三原色的着色剂(染料或颜料)以便显示或记录全色图像。然而，在实际情况下， 没有具有能够实现优选的色彩再现区域的吸收特性并耐受多种使用条件和环境条件的坚牢着色剂。因此，强烈地需要其改进。尤其，记录材料的使用已经从家用扩展至工业用途并且，作为结果，需要它们具有更高水平的性能(关于色调、着色强度，以及图像对光、气体、热、湿气以及化学品的坚牢性)。关于所要使用的着色材料(例如，用于喷墨记录的墨水)，需要将染料墨水从水溶性墨水变为油溶性墨水并且，在需要显著更高水平的性能的情况下(从室内用途至室外用途)，需要将墨水从染料墨水换为颜料墨水。关于户外用途，相对于室内应用，不仅需要以更高水平提供每个单一颜色的保存性，而且需要以更高水平提供各种颜色之间良好平衡的保存性，以及低密度区域至高密度区域中的每个颜色的良好平衡的保存性。染料与颜料之间在使用方式上的区别为，染料以溶解在介质如纤维或溶剂中的状态(分子分散态)使用，而颜料以在介质中细分散而不溶解的固体粒子的状态(分子聚集体)使用。用于上述用途的染料或颜料需要具有以下共同性质。换言之，考虑到色彩再现需要它们具有有利的吸收特性，并在所使用的环境条件下具有良好的坚牢性，例如，对光、热以及氧化性气体如臭氧的坚牢性。此外，在着色剂是颜料的情况下，还需要颜料在水中或在有机溶剂中基本上不可溶，以具有良好的对化学品的坚牢性，并且即使当作为颜料粒子使用时也不丧失在分子分散状态下其所显示的优选的吸收特性。虽然上述所需要的性质可以通过调节分子内和分子间相互作用的强度控制，但它们两者是相互折衷的关系，因此难以使得它们彼此相容。此外，在使用颜料作为着色剂的情况下，另外需要颜料具有用于实现所需透明性而需要的粒径和粒子形状，以在其中所使用的环境条件下具有良好的坚牢性，例如，对光、热，和氧化性气体如臭氧的坚牢性，对有机溶剂和化学品如亚硫酸气体具有良好的坚牢性， 并且在所使用的介质中能够以稳定的分散状被分散为细粒水平。详细地，对于具有良好的黄色色调和高着色强度，并对环境中的光、热、湿气和活性气体坚牢的颜料存在强烈的需求。换言之，与需要具有作为着色剂分子的性质的染料比较，颜料需要具有更多性质， 艮口，需要它满足作为着色剂的聚集体的固体(细粒的分散体)以及作为着色剂分子的分子的所有上述要求。作为结果，与染料比较可以用作颜料的一类化合物极其有限。即使当将高性能染料转化为颜料时，它们中很少可以满足对于作为细粒的分散体的要求。因此，难以开发这种颜料。这可以由色料索引中登记的颜料的数目不大于染料的数目的1/10证实。偶氮颜料在作为着色特性的色调和着色强度上出色，并因此它们广泛地被用于印刷墨水、用于喷墨系统的墨水以及电子照相材料。在颜料中，二芳基化物颜料是最典型使用的黄色偶氮颜料。这种二芳基化物颜料的实例包括C. I.颜料黄12，C. I.颜料黄13，以及 C. I.颜料黄17。然而，二芳基化物颜料在坚牢性上不足，尤其是耐光性，并因此它们不适合用于要长时间储存的印刷品。为了克服这种缺陷，已经公开了通过增加分子量或通过引入具有强分子间相互作用的基团提高了坚牢性的偶氮颜料(参见，例如，专利文献1至3)。然而，即使改进的颜料， 例如，专利文献1中描述的颜料具有这样的缺陷虽然提高至一定程度，但它们仍具有不足的耐光性，并且例如，专利文献2和3中描述的颜料具有浅绿色色调和低着色强度，因此在着色特性上不足。同样，专利文献4公开了具有出色的色彩再现性的吸收特性并且具有足够的坚牢性的着色剂。然而，专利文献中描述的所有特定化合物在水中或在有机溶剂中可溶，因此在对化学品的耐受性上不足。附带地，专利文献5描述了使用染料作为着色剂并将其溶解在水介质中以用作用于喷墨记录的水溶性墨水的实例。同样，专利文献6描述了以耐光性为特征的阴离子型单偶氮化合物。然而，这些的图像坚牢性的水平都不满足高水平，并且它们不能提供作为颜料的使用方式。在基于减法混色法使用黄色、品红和青色的三色或使用进一步包括黑色的四色表现全彩色图像的情况下，使用坚牢性差的颜料作为黄色颜料将随时间的经过改变印刷品的灰平衡，并且使用着色特性差的颜料将降低印刷时的色彩再现性。因此，为了获得长时间保持高色彩再现性的印刷品，需要具有良好的着色特性和良好的坚牢性两者的黄色颜料和颜料分散体。同样，专利文献7公开了作为染料在色彩再现性上具有出色的吸收特性并具有极高水平的坚牢性的着色剂。另一方面，对很多的典型的有机颜料，存在多晶形形式，并且已知虽然具有相同的化学组成，这种颜料具有两种以上的晶体形式。对一些有机颜料，可以通过当合成时选择适当的反应条件获得微细的和尺寸分布可控的粒子。存在颜料如铜酞菁绿，所述颜料通过允许合成时制备的微细的并聚集的粒子在随后的步骤中在控制尺寸分布的情况下生长以形成为颜料，以及存在颜料如铜酞菁蓝颜料，所述颜料通过在随后的步骤中将合成时制备的粗糙且不均勻的粒子粉化并控制尺寸分布从而形成为颜料。例如，二酮吡咯并吡咯颜料通常通过使琥珀酸二酯与芳族腈在有机溶剂中反应合成(参见，例如，专利文献8)。将粗二酮吡咯并吡咯颜料在水中或在有机溶剂中热处理，并且之后进行粉化如湿磨为适合于使用的形式(参见，例如，专利文献9)。例如，对于C. I.颜料红254的二酮吡咯并吡咯颜料，已知α型晶体形式和β型晶体形式(参见， 例如，专利文献10)。同样，对于C. I.颜料黄181的偶氮颜料，已知数种晶体形式(参见，例如，专利文献11)。相关技术文献专利文献专利文献1 JP-A-56-38354专利文献2 美国专利号2，936，306专利文献3 JP-A-11-100519专利文献4 JP-A-2003-277662专利文献5 美国专利号7，125，446专利文献6 JP-A-61-36362专利文献7 日本专利号4，073，453专利文献8 JP-A-58-210084专利文献9 JP-A-5-222314专利文献10 JP-A-8-48908专利文献11 美国专利申请号2008/058
发明内容
本发明所要解决的问题然而，专利文献7中描述的所有的特定化合物在有机溶剂中具有这样高的溶解度以致于，在作为颜料使用的情况下，不能获得所需的颜料的细粒分散体，而获得着色剂被溶解在其中的溶液或乳液。作为结果，难以将其用作其中含有分散颜料的着色材料用于以高水平提供多种所需性能。本发明的目的是提供用于喷墨记录的水性墨水，所述水性墨水含有偶氮颜料、乙烯基聚合物和水性介质，所述偶氮颜料显示出色的墨水喷出性并实现良好的色调和高印刷密度(高着色强度)，以及印刷品的高图像坚牢性(例如，耐光性、耐气性、耐热性和耐水性 (尤其是，用于户外使用的耐光性))，并提供具有出色的分散稳定性和储存稳定性的水性颜料分散体。解决问题的方式作为考虑到上述情形后深入研究的结果，发明人发现其中与偶氮基相邻的碳原子被能够形成分子内氢键的羰基取代的偶氮颜料具有出色的着色性，形成小粒径的分散粒子，并且同时具有着色强度和耐光性，并且进一步发现可以通过将偶氮颜料同时与具有特定结构的乙烯基聚合物和水性介质两者结合可以解决这些问题，因此获得本发明。因此，通过以下方式达到本发明的目的。(1) 一种水性颜料分散体，所述水性颜料分散体具有A和B，其中A表示由下列通式(1)表示的偶氮颜料、其互变异构体、或它们的盐或水合物，所述由下列通式(1)表示的偶氮颜料在使用特征Cu Ka线的X射线衍射中在5至15°和20至30°的布拉格角(2 θ )具有至少一个特征峰；B是乙烯基聚合物，所述乙烯基聚合物含有由下列通式(Al)表示的疏水性结构单元(a)和亲水性结构单元(c)
权利要求
1.一种水性颜料分散体，所述水性颜料分散体包含A和B，其中A表示由下列通式(1)表示的偶氮颜料、其互变异构体、或它们的盐或水合物，所述由下列通式(1)表示的偶氮颜料在使用特征Cu Ka线的X射线衍射中在5至15°和20 至30°的布拉格角O θ )具有至少一个特征峰；B是乙烯基聚合物，所述乙烯基聚合物含有由下列通式(Al)表示的疏水性结构单元 (a)和亲水性结构单元(c) (1 )
2.根据权利要求1所述的水性颜料分散体，其中所述由通式(1)表示的偶氮颜料、其互变异构体、或它们的盐或水合物中的W1和 W2各自独立地表示含有总共5个以下碳原子的烷氧基、氨基、或含有总共5个以下碳原子的烧基氨基。
3.根据权利要求1或2所述的水性颜料分散体，其中所述由通式(1)表示的偶氮颜料、其互变异构体、或它们的盐或水合物中的G1和 G2各自独立地表示含有总共3个以下碳原子的烷基。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的喷墨记录用水性颜料分散体，其中所述由通式(1)表示的偶氮颜料、其互变异构体、或它们的盐或水合物中的Z表示 6元含氮杂环。
5.根据权利要求1所述的水性颜料分散体，其中所述由通式(1)表示的偶氮颜料由下列通式(10)表示
6.根据权利要求5所述的水性颜料分散体，其中所述由通式(10)表示的偶氮颜料由下列通式(11)表示 (11)
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的水性颜料分散体，其中所述由通式(1)表示的偶氮颜料、其互变异构体、或它们的盐或水合物含有至少一种由下列通式(Ia)表示的偶氮颜料或其互变异构体，所述由下列通式(Ia) 表示的偶氮颜料在使用特征Cu Ka线的X射线衍射中在7. 2°和25. 9°的布拉格角0Θ 士0. 2° )具有特征X射线峰
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的水性颜料分散体，其中所述由通式(1)表示的偶氮颜料、其互变异构体、或它们的盐或水合物含有至少一种由下列通式Oa)表示的偶氮颜料或其互变异构体，所述由下列通式Oa)表示的偶氮颜料在使用特征Cu Ka线的X射线衍射中在7.6°、25.6°和27. 7 °的布拉格角 )具有特征X射线峰
9.根据权利要求1至6中的任一项所述的水性颜料分散体，其中所述由通式(1)表示的偶氮颜料、其互变异构体、或它们的盐或水合物含有至少一种由下列通式(3a)表示的偶氮颜料或其互变异构体，所述由下列通式(3a)表示的偶氮颜料在使用特征Cu Ka线的X射线衍射中在7. 5°、11.2°、18.6°、21. 2°和23. 9°的布拉格角)具有特征X射线峰 (3 a):
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的水性颜料分散体，其中所述由B表示的乙烯基聚合物还含有衍生自丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯的疏水性结构单元(b)。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的水性颜料分散体，其中所述疏水性结构单元(a)含有基于整个乙烯基聚合物的重量的总比例为20重量％以上的选自以下各项中的至少一个成员衍生自(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯的结构单元和衍生自(甲基)丙烯酸苄酯的结构单元，并且所述亲水性结构单元(c)含有基于整个乙烯基聚合物的重量的比例为30重量％以下的选自以下各项中的至少一个成员衍生自丙烯酸的结构单元和衍生自甲基丙烯酸的结构单元。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的水性颜料分散体，其中所述疏水性结构单元(a)含有基于整个乙烯基聚合物的重量的总比例为20重量％以上的衍生自(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯的结构单元。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的水性颜料分散体，其中所述由B表示的乙烯基聚合物是由下列通式(AII)表示的聚合物
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的水性颜料分散体，所述水性颜料分散体还含有水性介质。
15.一种喷墨记录用水性墨水，所述喷墨记录用水性墨水包含根据权利要求1至14中的任一项的水性颜料分散体。
全文摘要
所公开的是用于喷墨记录的水性墨水，所述水性墨水具有出色的喷出性、出色的着色性和出色的图像稳定性。详细地公开的是包含颜料分散体的墨水，所述颜料分散体包含组分(A)和(B)以及水性介质(A)偶氮颜料，所述偶氮颜料由式(I)等表示并在Cu Kα特征X射线衍射中在5至15°和20至30°的每个布拉格角(2θ±0.2°)范围具有至少一个特征X射线衍射峰；以及(B)乙烯基聚合物，所述乙烯基聚合物含有疏水性结构单元(a)和亲水性结构单元(c)。
文档编号B41M5/00GK102482512SQ20108003940
公开日2012年5月30日 申请日期2010年9月2日 优先权日2009年9月4日
发明者山本宏, 立石桂一 申请人:富士胶片株式会社