专利名称：一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于静电显影用电荷调节剂(Charge Control Agent，CCA)技术领域。涉及一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，具体涉及利用多羟基芳香酸及其衍生物合成的金属络合物作为静电复印和静电印刷用调色剂的电荷控制剂。
背景技术：
静电像显影用电荷调节剂是静电复印和静电印刷用调色剂的电荷控制剂，可以调节调色剂的带电量，提高调色剂对环境的适应性，是电子显影体系不可缺少或必要的材料。电荷调节剂也是影响碳粉性能的最主要的因素，是碳粉行业中最具有高附加值的产品。电荷调节剂主要有苯胺黑染料类、季胺盐类正电荷调节剂，偶氮型金属络合类、羟基羧酸型金属络合类负电荷调节剂。电荷调节剂的发展经历了由偶氮型金属络合类向羟基羧酸型金属络合类的转变过程。羟基羧酸型金属络合类都是通过芳香环上的羟基或羧基与金属离子配位而形成金属络合物。目前，由于水杨酸系列的转化率高、中心金属对环境污染相对小等特点，水杨酸系列电荷调节剂占据着主要市场。但该种电荷调节剂由于颜色、带电量、起电速度、环境稳定性和环境安全性等方面的缺点不能完全满足高速、彩色、高质量打印的要求。随着彩色调色剂市场的扩大，人们希望使用对色相没有影响的淡色或无色电荷控制剂，这些淡色或无色电荷控制剂有水杨酸衍生物的金属络合物(日本专利公开公报昭55-42752号，日本专利公开公报昭61-221756号，日本专利公开公报昭9-124659号等)，芳香簇二羧酸金属盐化合物(日本专利公开公报昭57-111541)，氨茴酸衍生物的金属络合物(日本专利公开公报昭62-94856)，有机硼化合物(美国专利4767688号、日本专利公开公报昭1-306861号)。
但是，这些电荷控制剂对今后日益重视的环境问题，或对于彩色调色剂来讲，是不能达到充分的无色或淡色的化合物，并且存在电荷赋予效果不明显、调色剂的逆带电化、分散性和化合物的稳定性不够充分等缺陷，作为电荷控制剂不能达到理想的效果。
发明内容
本发明的目的是为静电复印和静电印刷提供一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，克服已有技术存在的电荷调节剂起电速度慢、热稳定性不好、结晶形态大小不均匀、环境稳定性和环境安全性差等缺点和不足。
一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，其特点是使用二次蒸馏水或醇水溶液溶解多羟基芳香酸及其衍生物，按摩尔比为1/2～3将金属离子溶液、多羟基芳香酸及其衍生物的醇水溶液加入反应釜中，调整反应溶液的pH值，防止氢氧化物生成，加热搅拌，30℃～80℃保温3～10小时，将析出的晶体用去离子水洗涤，干燥后超细粉碎得到金属配合物电荷调节剂。
所述的多羟基芳香酸的结构如下 多羟基芳香酸其分子结构中的R1是表示H原子、链烯基、带有取代基的芳基或烷基、卤素、氢原子；R2，R3表示的是烷基、链烯基、带有取代基、芳基或烷基、卤素、氢原子。
所述的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇甲醚和乙二醇乙醚。
所述的金属离子有Al3+、Cr3+、Zn2+、Zr4+、Fe3+、Co2+和Ni2+。
所述的金属配合物结构如下 或
金属配合物结构中的R1表示氢原子、烷基、链烯基、芳基以及带有取代基的芳基或烷基；R2、R4表示的氢原子、烷基、链烯基、烷氧基、硝基、磺酸基、卤素、芳基、羧酸基、酯基、带有取代基的芳基、烷基或酯基；R3表示氨基、钾原子、钠原子、氢原子、烷基、芳基以及带有取代基的芳基或烷基、，R5、R6表示的羟基、水分子、硝基、磺酸基或卤素。A表示为氢离子、氨离子、钠离子、钾离子。M表示为Al3+、Cr3+、Zn2+、Zr4+、Fe3+、Co2+和Ni2+等金属离子。
本发明一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，利用多羟基芳香酸合成金属络合物作为静电复印和静电印刷用调色剂的电荷控制剂，本发明采用一步合成法，工艺简单、条件温和、操作安全，后处理简单，可以有效保护环境，尤其是采用蒸馏水作溶剂时，这些优势更加明显，络合物不溶于水，反应后的水经过简单的处理就可以排放，投资少，电荷调节剂具有起电速度快、热稳定性好、结晶形态大小均匀、吸湿性小且与树脂有良好的相容性。
具体实施例方式
实施例1一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，多羟基芳香酸选用没食子酸丙酯，金属离子选用三价铬离子，醇选用乙二醇甲醚，铬离子和没食子酸丙酯的摩尔比为1/3。用乙二醇甲醚溶解没食子酸丙酯，加入到反应容器中，调节至弱碱性；边搅拌边把甲酸铬慢慢加到反应容器中，反应过程用乙二胺保持反应体系pH在6.0左右，80℃保温3.0个小时；生成一种黑色的胶状物，过滤，用盐酸处理黑色物质得到绿色粉末，去离子水洗涤、干燥得到金属Cr(III)配合物电荷调节剂。
本实施例生产的金属络合物电荷控制剂是绿色粉末，在空气中性能稳定，不氧化变色、不会强烈吸潮，摩擦起电速度快，带电稳定，摩擦带电量-14.7μc/g，主成分含量94.6％，pH为6.0，干燥减量0.6％，比容2.3mL/g，150℃热失重1.8％，250℃热失重4.0％。
实施例2一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，多羟基芳香酸选用没食子酸辛酯，金属离子选用三价铬离子，醇选用乙醇，铬离子和没食子酸辛酯的摩尔比为1/3。首先把硫酸铬配成浓度为25.0％的溶液，加入到反应容器中；用乙醇溶解没食子酸辛酯，调节至弱碱性；边搅拌边把没食子酸辛酯的醇溶液慢慢滴加到配好的硫酸铬溶液中，反应过程中用硫酸和烧碱保持反应体系的pH在6.5左右，注意防止生成氢氧化物，60℃保温6.0个小时；生成一种黑色的胶状物，用盐酸处理，去离子水洗涤、干燥得到金属Cr(III)配合物电荷调节剂。
本实施例生产的金属络合物电荷控制剂是绿色粉末，在空气中性能稳定，不氧化变色、不会强烈吸潮，摩擦起电速度快，带电稳定，摩擦带电量-14.5μc/g，主成分含量96.3.0％，pH为6.0，干燥减量0.54％，比容2.3mL/g，150℃热失重1.8％，250℃热失重3.7％。
实施例3一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，多羟基芳香酸选用没食子酸丙酯，金属离子选用三价铬离子，铬离子和没食子酸丙酯的摩尔比为1/3。首先把硫酸铬配成浓度10.0％的溶液，加入到反应容器中；用蒸馏水溶解没食子酸丙酯，用烧碱调节至弱碱性；边搅拌边把没食子酸丙酯慢慢滴加到配好的硫酸铬溶液中，防止生成氢氧化物，反应过程中用硫酸和烧碱保持反应液的pH在5.5左右，30℃保温10.0个小时。待溶液中析出晶体，去离子水洗涤、干燥得到金属Cr(III)配合物电荷调节剂。
本实施例生产的金属络合物电荷控制剂是绿色粉末，在空气中性能稳定，不氧化变色、不会强烈吸潮，摩擦起电速度快，带电稳定，摩擦带电量-14.3μc/g，主成分含量96.5％，pH为6.0，干燥减量0.54％，比容2.2mL/g，150℃热失重1.8％，250℃热失重3.7％。
实施例4
一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，多羟基芳香酸选用没食子酸丙酯，金属离子选用二价锌离子，醇选用乙醇，锌离子和没食子酸丙酯的摩尔比为1/2。首先氯化锌配成浓度为20.0％的溶液，用盐酸和烧碱调整锌离子溶液的PH，直至溶解且不产生沉淀，加入到反应容器中；用醇水溶液溶解没食子酸丙酯，调节至弱碱性；边搅拌边把没食子酸丙酯的醇水溶液慢慢滴加到配好的锌金属离子溶液中，50℃保温6.0个小时。反应过程中用盐酸和烧碱保持反应液的pH在6.0左右，待溶液中析出晶体，去离子水洗涤、干燥得到金属锌配合物电荷调节剂。
本实施例生产的金属络合物电荷控制剂是黄色或咖啡色粉末，在空气中性能稳定，不氧化变色、不会强烈吸潮，摩擦带电量-12.6μc/g，摩擦起电速度快，带电稳定，主成分含量95.1.0％，pH为6.5，干燥减量0.72％，比容2.1mL/g，150℃热失重1.9％，250℃热失重3.8％。
实施例5一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，多羟基芳香酸选用没食子酸甲酯，金属离子选用四价锆离子，醇选用乙醇，锆离子和没食子酸甲酯的摩尔比为1/3。首先把氧氯化锆配成浓度为15.0％的溶液，用盐酸和烧碱调整锆离子溶液的pH，直至氧氯化锆溶解且不产生沉淀；用醇水溶液溶解没食子酸甲酯，调节至弱碱性；边搅拌边把没食子酸甲酯的醇水溶液慢慢滴加到配好的锆离子溶液中，50℃保温8.0个小时。反应过程中用氨水保持反应液的pH在弱碱性，待溶液中析出晶体，去离子水洗涤、干燥得到金属锆配合物电荷调节剂。
本实施例生产的金属络合物电荷调节剂是白色粉末，在空气中性能稳定，不氧化变色、不会强烈吸潮，空气中24h吸湿率0.5％，摩擦带电量-15.1.0μc/g，摩擦起电速度快，带电稳定，主成分含量96.0％，pH为6.5，干燥减量0.56％，比容2.4mL/g，150℃热失重1.26％，250℃热失重3.9％。
实施例6一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，多羟基芳香酸选用没食子酸丙酯，金属离子选用四价锆离子，锆离子和没食子酸丙酯的摩尔比为1/3。首先把氧氯化锆配成浓度为15.0％的溶液，用盐酸和烧碱调整锆离子溶液的pH，直至氧氯化锆溶解且不产生沉淀；用蒸馏水溶解没食予酸丙酯，调节至弱碱性；边搅拌边把没食子酸丙酯的醇水溶液慢慢滴加到配好的锆离子溶液中，50℃保温6.0个小时。反应过程中用盐酸和氨水保持反应液的pH在弱酸性，待溶液中析出晶体，去离子水洗涤、干燥得到金属锆配合物电荷调节剂。
本实施例生产的金属络合物电荷调节剂，在空气中性能稳定，不氧化变色、不会强烈吸潮，空气中24h吸湿率0.6％，摩擦带电量-14.6μc/g，摩擦起电速度快，带电稳定，主成分含量96.3％，pH为7.3，干燥减量0.6％，比容2.4mL/g，150℃热失重1.28％，250℃热失重3.9％。
实施例7一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，多羟基芳香酸选用没食子酸辛酯，金属离子选用三价铝离子，铝离子和没食子酸辛酯的摩尔比为1/3。首先把氯化铝配浓度为10.0％的溶液，用盐酸和烧碱调整铝离子溶液的pH，直至氯化铝溶解且不产生沉淀；用蒸馏水溶解没食子酸辛酯，调节至弱碱性；边搅拌边把没食子酸辛酯的醇水溶液慢慢滴加到配好的铝离子溶液中，60℃保温6.0个小时。反应过程中用盐酸和烧碱保持反应液的pH在弱碱性，待溶液中析出晶体，去离子水洗涤、干燥得到金属铝配合物电荷调节剂。
本实施例生产的金属络合物电荷调节剂是白色粉末，在空气中性能稳定，不氧化变色、不会强烈吸潮，空气中24h吸湿率2.3％，摩擦带电量-12.6μc/g，摩擦起电速度快，带电稳定，主成分含量95.3％，pH为6.0，干燥减量1.0％，比容2.3mL/g，150℃热失重1.24％，250℃热失重5.4％。
实施例8一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，多羟基芳香酸选用没食子酸丙酯，金属离子选用三价铁离子，铁离子和没食子酸丙酯的摩尔比为1/3。首先把氯化铁配浓度为25.0％的溶液，边搅拌边把没食子酸丙酯慢慢加到配好的铁离子溶液中，30℃保温10.0个小时。反应过程中用盐酸和烧碱保持反应液的pH在弱酸性，待溶液中析出黑色晶体，去离子水洗涤、干燥得到金属铝配合物电荷调节剂。
本实施例生产的金属络合物电荷调节剂是黑色粉末，在空气中性能稳定，不氧化变色、不会强烈吸潮，空气中24h吸湿率0.86％，摩擦带电量-15.6μc/g，摩擦起电速度快，带电稳定，主成分含量97.1％，pH为6.0，干燥减量1.0％，比容2.3mL/g，150℃热失重1.04％，250℃热失重3.7％。
权利要求
1.一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，其特征在于使用二次蒸馏水或醇或醇水溶液溶解多羟基芳香酸及其衍生物，按摩尔比为1/2～3将金属离子溶液、多羟基芳香酸及其衍生物的溶液加入反应釜中，调整反应溶液的pH值，加热搅拌，30℃～80℃保温3～10小时，将析出的晶体用去离子水洗涤，干燥后超细粉碎得到金属配合物电荷调节剂。
2.根据权利要求书1所述的一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，其特征在于所述的多羟基芳香酸的结构如下 多羟基芳香酸其分子结构中的R1是表示氢原子、烷基、链烯基、芳基以及带有取代基的芳基或烷基；R2，R3是表示氢原子、烷基、链烯基、烷氧基、卤素、硝基、磺酸基、羧酸基、酯基、芳基以及带有取代基的芳基、烷基或酯基。
3.根据权利要求书1所述的一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，其特征在于所述的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇甲醚和乙二醇乙醚。
4.根据权利要求书1所述的一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，其特征在于所述的金属离子有Al3+、Cr3+、Zn2+、Zr4+、Fe3+、Co2+和Ni2+。
5.根据权利要求书1所述的一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，其特征在于所述的金属配合物可能的结构如下 金属配合物结构中的R1表示氢原子、烷基、链烯基、芳基以及带有取代基的芳基或烷基；R2、R4表示的氢原子、烷基、链烯基、烷氧基、硝基、磺酸基、卤素、芳基、羧酸基、酯基、带有取代基的芳基、烷基或酯基；R3表示氨基、钾原子、钠原子、氢原子、烷基、芳基以及带有取代基的芳基或烷基、，R5、R6表示的羟基、水分子、硝基、磺酸基或卤素。A表示为氢离子、氨离子、钠离子、钾离子。M表示为Al3+、Cr3+、Zn2+、Zr4+、Fe3+、Co2+和Ni2+等金属离子。
全文摘要
一种新型静电像显影用电荷调节剂及其制备方法，其特点是使用二次蒸馏水或醇水溶液溶解多羟基芳香酸及其衍生物，按摩尔比为1/2～3将金属离子溶液、多羟基芳香酸及其衍生物的醇水溶液加入反应釜中，调整反应溶液的pH值，加热搅拌，30℃～80℃保温3～10小时，将析出的晶体用去离子水洗涤，干燥后超细粉碎得到金属配合物电荷调节剂。本发明生产的金属络合物电荷调节剂，在空气中性能稳定，不氧化变色、无强烈吸潮现象，空气中24h吸湿率≤4.0％，摩擦带电量≥10.0μc/g，摩擦起电速度快，带电稳定，结晶形态大小均匀，与树脂有良好的相容性，并具有良好的环境稳定性和环境安全性，工艺简单，可用于作为静电复印和静电印刷用调色剂的电荷控制剂。
文档编号G03G9/097GK101017341SQ20071003673
公开日2007年8月15日 申请日期2007年1月23日 优先权日2007年1月23日
发明者袁昊, 王伟 申请人:上海第二工业大学