专利名称：锆化合物及使用了该化合物的静电照相调色剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及新颖的锆化合物。更涉及静电照相、静电记录等领域，为使静电潜像显像而使用的作为静电照相用调色剂的电荷控制剂的有用的新颖的锆化合物，以及含有该化合物的静电照相用调色剂。
背景技术：
利用静电照相方式成像的步骤是，在无机或有机材料构成的感光体上形成静电潜像，利用调色剂使其显像后，复制到纸或塑料薄膜上，定影获得可视潜像。根据其构成感光体有带正电荷和负电荷两种情况，因曝光使印字部分以静电图像的形式残留时，利用带有相反电荷的调色剂显像。另一方面，使印字部分不带电荷，进行反转显像时，利用带有相同电荷的调色剂显像。
调色剂由粘合剂-树脂、着色剂及其他添加剂构成，为了使其具备理想的摩擦带电特性(带电速度、带电水平、带电稳定性等)、经时稳定性、环境稳定性，一般还添加电荷控制剂。添加上述电荷控制剂后对调色剂的特性产生很大影响。使用带有正电荷的感光体，利用带有相反电荷的调色剂显像时，以及使用带有负电荷的感光体，进行反转显像时，均使用了带有负电荷的调色剂，上述两种情况下，可以添加带有负电荷的电荷控制剂。
今后，随着彩色调色剂市场的扩大，人们希望有一种对色相没有影响的淡色，较好是无色电荷控制剂出现。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(日本专利公报昭55-42752号、日本专利公开公报昭61-69073号、日本专利公开公报昭61-221756号、日本专利公开公报平9-124659号等)、芳香族二羧酸金属盐化合物(日本专利公开公报昭57-111541号等)、氨茴酸衍生物的金属络合物(日本专利公开公报昭62-94856号等)、有机硼化合物(美国专利4767688号、日本专利公开公报平1-306861号等)。
但是，这些电荷控制剂为对今后日益重视的环境问题会有所影响的铬化合物，或对于彩色调色剂来讲，不能够达到充分的无色或淡色化的化合物，所以，存在电荷赋予效果不明显、调色剂的逆带电化或分散性和化合物的稳定性不够充分等缺陷，作为电荷控制剂不具备理想的性能。
因此，本发明的目的是提供对环境不会产生影响、无色或淡色、且化合物的稳定性较高的作为静电照相用调色剂的电荷控制剂使用的有用的化合物。进一步提供了含有作为电荷控制剂的对粘合剂-树脂的分散性良好的化合物、摩擦带电性良好、可经常稳定保持高品质图像的静电照相用调色剂。
发明的揭示为了解决上述问题，本发明者们对作为中心金属的4价金属锆(Zr)作了研究，特别对4价阳离子体，作为氧配合物的2价阳离子体和水杨酸或水杨酸衍生物合成的各种化合物进行了研究。其结果是，上述合成而得的化合物对粘合剂-树脂的分散性良好，能够赋予静电照相用调色剂以良好的带电特性，是一种无色、且稳定的化合物，将其作为电荷控制剂使用，能够获得可弥补目前为止的电荷控制剂缺陷的良好的静电照相用调色剂，从而完成了本发明。
即，本发明是一种化合物，它的特征是由芳香族羟酸或其盐和含有锆或氧化锆的化合物构成。具体讲是以将该锆化合物作为电荷控制剂为特征的静电照相用调色剂，更具体讲是用式(1)
(式中，R1表示碳鎓离子、甲基、亚甲基，可包含N、S、O、P等杂原子，Y表示由饱和键或不饱和键连接的环状结构，R2、R3表示互相独立的烷基、链烯基、烷氧基、可带有取代基的芳基或芳氧基或芳烷基或芳烷氧基、卤素、氢原子、羟基、可带有取代基的氨基、羧基、羰基、硝基、亚硝基、磺酰基、氰基，R4表示氢原子或烷基(碳原子数1～9),l表示0或3～12的整数，m表示1～20的整数，n表示0或1～20的整数，o表示0或1～4的整数，p表示0或1～4的整数，q表示0或1～3的整数，r表示1～20的整数，s表示0或1～20的整数)表示的锆化合物。烷基、链烯基和烷氧基的碳原子数为1～9。
本发明是一种静电照相用调色剂，它的特征是含有作为电荷控制剂的上述通式(1)表示的锆化合物。以对应于100重量份树脂，上述通式(1)表示的作为电荷控制剂的锆化合物的含量在0.01～10重量份的范围内为特征的静电照相用调色剂。上述通式(1)表示的锆化合物的代表是作为水杨酸衍生物的3,5-二叔丁基水杨酸的锆化合物，将该锆化合物作为电荷控制剂为特征的静电照相用调色剂。以电荷控制剂的平均粒径在0.01μm～10.0μm的范围内为特征的静电照相用调色剂。
以下是对本发明的详细说明。
本发明的通式(1)表示的锆化合物是一种新颖的化合物，通式(1)中的烷基、链烯基和烷氧基是碳原子数为1～9的烷基、链烯基和烷氧基。图2、图5、图6和图7的NMR质谱图、图3的IR光谱图(Nujol法)及图4的拉曼光谱图可证明本发明的锆化合物是用通式表示的。
此外，本发明的静电照相用调色剂基本上是由粘合剂-树脂、着色剂(颜料、染料或磁性体)和通式(1)表示的化合物形成的电荷控制剂构成。制备静电照相用调色剂的方法包括将上述混合物装入加热混合装置，在粘合剂-树脂的熔融状态下混合，冷却后粗粉碎，微粉碎，分级而获得产品的方法；或者使上述混合物溶解于溶剂中，通过喷雾微粒化，干燥，分级而获得产品的方法；或者使着色剂和通式(1)表示的化合物分散在悬浮的单体粒子中，利用聚合法而获得产品的方法等。
粘合剂-树脂包括聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸系共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯酸树脂、苯乙烯-马来酸共聚物、烯烃树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂等，这些树脂可单独使用也可混合使用。着色剂可使用一般用于黑色调色剂的双组分显像的炭黑，也可使用单组分显像用磁性体。制备彩色调色剂时，可使用以下着色剂。
作为黄色调色剂可使用C.I.颜料黄-1、C.I.颜料黄-5、C.I.颜料黄-12、C.I.颜料黄-17等偶氮系有机颜料或黄土那样的无机颜料或C.I.溶剂黄-2、C.I.溶剂黄-6、C.I.溶剂黄-14和C.I.溶剂黄-19等油溶性染料等；作为洋红调色剂可使用C.I.颜料红57、C.I.颜料红57∶1等偶氮系颜料，C.I.颜料紫1、C.I.颜料紫81等呫吨系颜料，C.I.颜料红87、C.I.紫红1、C.I.颜料紫38等硫靛蓝系颜料或C.I.溶剂红19、C.I.溶剂红49、C.I.溶剂红52等油溶性染料等；作为氰基着色剂包括C.I.颜料蓝-1等三苯基甲烷颜料，C.I.颜料蓝-15、C.I.颜料蓝-17等酞菁颜料或C.I.溶剂蓝-25、C.I.溶剂蓝-40、C.I.溶剂蓝-70等油溶性染料等。
本发明化合物的一般制备方法是使水或(及)有机溶剂与金属赋予剂反应，滤取生成物洗净而获得。用于本发明化合物的制备的金属赋予剂为4价阳离子体时，可使用ZrCl4、ZrF4、ZrBr4、ZrI4等卤化锆化合物，Zr(OR)4(R表示烷基、链烯基等)或Zr(SO)4等无机锆化合物等。
为含氧化合物的2价阳离子体时，可使用ZrOCl2、ZrO(NO3)2、ZrO(ClO4)2、H2ZrO(SO4)2、ZrO(SO4)·Na2SO4、ZrO(HPO4)2等无机酸锆化合物，ZrO(CO3)、(NH4)2ZrO(CO3)2、(NH4)2ZrO(C2H3O2)2、ZrO(C2H35O2)2、ZrO(C18H35O2)2等有机酸锆化合物等。
为了达到对感光体·载体进行保护、使清晰度有所提高、使调色剂的流动性有所提高、对热特性·电特性·物理特性进行调整、对电阻进行调整、对软化点进行调整、使定影性有所提高等目的，根据需要，还可在本发明的静电照相用调色剂中添加其他添加剂，例如，疏水性二氧化硅、金属皂、含氟表面活性剂邻苯二甲酸二辛酯、蜡，作为导电性赋予剂的氧化锡、氧化锌、炭黑、氧化锑等以及氧化钛、氧化铝、铝氧粉等无机微细粉末。
可用于本发明的炭黑包括槽法炭黑和炉法炭黑等，对其品种、PH、粒径、色相等性状没有特别规定。而且，并不仅限于以往调色剂所用的炭黑，只要能够满足调色剂的黑度即可。
用于本发明的无机微细粉末较好是根据疏水化、控制带电量等需要，与硅蜡、各种变性硅蜡、硅油、各种变性硅油、有机硅烷偶合剂、带有官能团的有机硅烷偶合剂、其他有机硅化合物等处理剂或各种处理剂并用。另外，还可少量使用特氟隆、硬脂酸锌、聚偏二氟乙烯等润滑剂，氧化铯、碳化硅、钛酸锶等研磨剂，防结块剂，可提高显像性能的与调色剂粒子的极性相反的白色微粒或黑色微粒。
本发明的调色剂作为双组分显像剂使用时，作为载体可使用分散了微小玻璃珠、铁粉、铁氧体粉末、镍粉、磁性粒子的树脂粒子的粘合剂型载体，或表面覆盖了聚酯系树脂、氟系树脂、乙烯系树脂、丙烯酸系树脂、硅系树脂等的涂布了树脂的载体等。本发明的通式(1)的化合物及包含该化合物的调色剂作为单组分调色剂使用时也可显现出优良的性能，还可用于胶囊调色剂及聚合调色剂。
作为磁性体使用的磁性材料包括铁、镍、钴等金属微细粉末，铁、铅、镁、锑、铍、铋、镉、钙、锰、硒、钛、钨、钒、钴、铜、铝、镍、锌等金属的合金，氧化铝、氧化铁、氧化钛等金属氧化物，铁、锰、镍、钴、锌等的铁素体，氮化钒、氮化铬等氮化物，碳化钨、碳化硅等碳化物，以及它们的混合物。作为磁性体较好是磁铁矿、赤铁矿、铁素体等氧化铁，本发明所用的电荷控制剂不一定是特殊的磁性材料，只要具备良好的带电性能即可。
本发明所用的电荷控制剂为以往公知的试剂，例如，可并用3,5-二叔丁基水杨酸和铬、锌、铝形成的化合物(商品名为ボントロン E-81、E-84、E-88中的任一种，オリエント化学工业)。
本发明通式(1)表示的化合物也可作为静电粉体涂装用涂料中的电荷增强剂使用。即，使用了该电荷增强剂的静电涂装用涂料具备良好的耐环境性、保存稳定性，其热稳定性和耐久性特别好，涂布率达到100％，能够形成无缺陷的较厚的涂膜。
对附图的简单说明
图1为本发明的锆化合物和作为比较的锌化合物的调色剂带电量示意图。
图2为本发明化合物No.1的NMR质谱图(溶剂DMSO，测定温度25.9℃)。
图3为本发明化合物No.1的IR光谱图(Nujol法，室温)。
图4为本发明化合物No.1的拉曼光谱图。
图5为本发明化合物No.2的NMR质谱图(溶剂DMSO，测定温度26.0℃)。
图6为本发明化合物No.3的NMR质谱图(溶剂DMSO，测定温度25.0℃)。
图7为本发明化合物No.4的NMR质谱图(溶剂DMSO，测定温度26.1℃)。
实施发明的最佳状态以下，列举化合物的制造例和调色剂的实施例对本发明进行具体说明。制造例和实施例中的份是指重量份。
制造例13,5-二叔丁基水杨酸和氧化锆化合物的反应(化合物No.1的合成)将3,5-二叔丁基水杨酸33份和25％苛性钠19份溶于350份水中，升温至50℃，在搅拌的同时，滴加在90份水中溶解了19份氯化氧锆(ZrOCl2·8H2O)而形成的溶液(析出白色结晶)。在同一温度下搅拌1小时后，冷却至室温，添加约6份25％苛性钠，将pH调整到7.5～8.0。将析出的结晶过滤，水洗干燥，获得25份白色结晶。所得化合物的熔点在300℃以上。对其进行NMR质谱测定，获得目的化合物的特性光谱。元素分析结果如下碳(％)氢(％)氮(％)锆(％)理论值 49.1 6.6 0.0 19.9实测值 50.0 6.2 0.0 19.8此外，通过IR测定，在3200～3600cm-1能够观测到水杨酸衍生物的羟基和Zr-OH的吸收带，在1530cm-1附近可观测到显示水杨酸衍生物和锆的结合的羰基吸收带。在拉曼光谱测定中，在700～800cm-1可观测到3,5-二叔丁基水杨酸和锆结合而产生的吸收带。从这些分析结果可看出，化合物No.1是将3,5-二叔丁基水杨酸略记为L1的以下结构构成的化合物。
制造例23,5-二叔丁基水杨酸和异丙氧基锆(Ⅳ)的反应(化合物No.2的合成)将3,5-二叔丁基水杨酸100份和异丙氧基锆(Ⅳ)39.0份溶于100份甲苯中，使其回流6小时。将反应混合物冷却至室温后，减压浓缩甲苯，在残渣中加入5份甲醇，使结晶析出。过滤析出的结晶，用甲醇洗净，干燥后获得55.0份白色结晶。该化合物的熔点在295℃以上。对其进行NMR质谱测定，获得目的化合物的特性光谱。元素分析结果如下碳(％)氢(％)氮(％)锆(％)理论值 66.2 7.8 0.08.466.4 7.7 0.08.1从这些分析结果可看出，化合物No.2是将3,5-二叔丁基水杨酸略记为L1的以下结构构成的化合物。
制造例35-甲氧基水杨酸和氧化锆化合物的反应(化合物No.3的合成)将5-甲氧基水杨酸19份和25％苛性钠19份溶于350份水中，升温至50℃，在搅拌的同时，滴加在90份水中溶解了19份氯化氧锆(ZrOCl2·8H2O)而形成的溶液(析出淡茶白色结晶)。在同一温度下搅拌1小时后，冷却至室温，添加约6份25％苛性钠，将pH调整到7.5～8.0。过滤析出的结晶，水洗干燥后获得15份淡茶白色结晶。所得化合物的熔点在300℃以上。对其进行NMR质谱测定，获得目的化合物的特性光谱。元素分析结果如下碳(％)氢(％)氮(％)锆(％)理论值 36.3 3.3 0.0 27.8实测值 36.9 3.1 0.0 27.4从这些分析结果可看出，化合物No.3是将5-甲氧基水杨酸略记为L2的以下结构构成的化合物。
制造例42-羟基-3-萘甲酸和氧化锆化合物的反应(化合物No.4的合成)将2-羟基-3-萘甲酸21份和25％苛性钠19份溶于350份水中，升温至50℃，在搅拌的同时，滴加在90份水中溶解了19份氯化氧锆(ZrOCl2·8H2O)而形成的溶液(析出淡黄色结晶)。在同一温度下搅拌1小时后，冷却至室温，添加约6份25％苛性钠，将pH调整到7.5～8.0。过滤析出的结晶，水洗干燥后获得16份淡黄色结晶。所得化合物的熔点在300℃以上。对其进行NMR质谱测定，获得目的化合物的特性光谱。元素分析结果如下碳(％)氢(％)氮(％)锆(％)理论值 43.1 3.6 0.0 24.0实测值 43.8 3.5 0.0 23.6从这些分析结果可看出，化合物No.4是将2-羟基-3-萘甲酸略记为L3的以下结构构成的化合物。
以下的表1中列举了利用与上述制造例1～4相同的方法合成的锆化合物，但本发明不仅限于此。表1
注)Zr(i-PrO)4是异丙氧基锆(Ⅳ)的略称。
实施例1在加热混合装置中混合1份化合物No.1、5份炭黑(三菱化学株式会社制，MA-100)、94份苯乙烯-丙烯酸共聚物树脂(三井化学株式会社制，CPR-100)，冷却后，用锤式粉碎机进行粗粉碎，再用喷射磨进行细微粉碎，分级，获得10～12μm的黑色调色剂。按照4∶100的重量比，混合该调色剂和涂硅铁素体载体(パウグ-テック株式会社制，F-96-100)，振动后使调色剂带负电荷，用喷出粉体带电量测定装置进行测定，测得带电量为-17.5μC/g。使用该调色剂，利用经过改造的市售复印机进行复印，不论是一开始还是复印1万张后，都能够获得清晰的图像。
实施例2在加热混合装置中混合1份化合物No.1、5份炭黑(三菱化学株式会社制，MA-100)、94份聚酯树脂(日本合成化学株式会社制，HP-301)，冷却后，用锤式粉碎机进行粗粉碎，再用喷射磨进行微细粉碎，分级，获得10～12μm的黑色调色剂。按照4∶100的重量比，混合该调色剂和涂硅铁素体载体(パウグ-テック株式会社制，F-96-100)，振动后使调色剂带负电荷，用喷出粉体带电量测定装置进行测定，测得带电量为-18.0μC/g。使用该调色剂，利用经过改造的市售复印机进行复印，不论是一开始还是复印1万张后，都能够获得清晰的图像。
实施例3在加热混合装置中混合1份化合物No.2、5份炭黑(三菱化学株式会社制，MA-100)、94份苯乙烯-丙烯酸共聚物树脂(三井化学株式会社制，CPR-100)，冷却后，用锤式粉碎机进行粗粉碎，再用喷射磨进行微细粉碎，分级，获得10～12μm的黑色调色剂。按照4∶100的重量比，混合该调色剂和涂硅铁素体载体(パウグ-テック株式会社制，F-96-100)，振动后使调色剂带负电荷，用喷出粉体带电量测定装置进行测定，测得带电量为-15.2μC/g。使用该调色剂，利用经过改造的市售复印机进行复印，不论是一开始还是复印1万张后，都能够获得清晰的图像。
实施例4在加热混合装置中混合1份化合物No.3、5份炭黑(三菱化学株式会社制，MA-100)、94份聚酯树脂(日本合成化学株式会社制，HP-301)，冷却后，用锤式粉碎机进行粗粉碎，再用喷射磨进行微细粉碎，分级，获得10～12μm的黑色调色剂。按照4∶100的重量比，混合该调色剂和涂硅铁素体载体(パウグ-テック株式会社制，F-96-100)，振动后使调色剂带负电荷，用喷出粉体带电量测定装置进行测定，测得带电量为-17.0μC/g。使用该调色剂，利用经过改造的市售复印机进行复印，不论是一开始还是复印1万张后，都能够获得清晰的图像。
实施例5在加热混合装置中混合1份化合物No.4、5份炭黑(三菱化学株式会社制，MA-100)、94份苯乙烯-丙烯酸共聚物树脂(三井化学株式会社制，CPR-100)，冷却后，用锤式粉碎机进行粗粉碎，再用喷射磨进行微细粉碎，分级，获得10～12μm的黑色调色剂。按照4∶100的重量比，混合该调色剂和涂硅铁素体载体(パウグ-テック株式会社制，F-96-100)，振动后使调色剂带负电荷，用喷出粉体带电量测定装置进行测定，测得带电量为-17.2μC/g。使用该调色剂，利用经过改造的市售复印机进行复印，不论是一开始还是复印1万张后，都能够获得清晰的图像。
实施例6在加热混合装置中混合1份化合物No.1、50份磁性粉末(户田工业株式会社制，BL-200)、50份苯乙烯-丙烯酸共聚物树脂(三井化学株式会社制，CPR-100)，冷却后，用锤式粉碎机进行粗粉碎，再用喷射磨进行微细粉碎，分级，获得10～12μm的黑色调色剂。按照4∶100的重量比，混合该调色剂和无涂层铁素体载体(パウグ-テック株式会社制，F-100)，振动后使调色剂带负电荷，用喷出粉体带电量测定装置进行测定，测得带电量为-6.8μc/g。使用该调色剂，利用经过改造的市售复印机进行复印，不论是一开始还是复印1万张后，都能够获得清晰的图像。
比较例3,5-二叔丁基水杨酸和氯化锌的反应(比较化合物No.1的合成)将4份3,5-二叔丁基水杨酸分散在50份水中，然后，在其中加入在20份水中溶解了1.5份氢氧化钠而形成的溶液，并使其溶解。于60℃搅拌0.5小时后，滴加在20份水中溶解了1.1份氯化锌而形成的溶液，于45℃搅拌1小时。冷却至室温后，用2N的盐酸水溶液将pH调整到6，过滤析出的产品，用水洗净，获得4份用于比较的化合物。该化合物的熔点在300℃以上，对其进行NMR质谱测定，获得目的化合物的特性光谱。元素分析结果如下碳(％)氢(％)氮(％)锆(％)理论值63.9 7.5 0.0 11.6实测值64.2 7.6 0.0 11.4在加热混合装置中混合1份比较例化合物No.1、5份炭黑(MA-100)、94份苯乙烯-丙烯酸共聚物树脂(CPR-100)，冷却后，用锤式粉碎机进行粗粉碎，再用喷射磨进行微细粉碎，分级，获得10～12μm的黑色调色剂。按照4∶100的重量比，混合该调色剂和涂硅铁素体载体(F-96-100)，振动后使调色剂带负电荷，用喷出粉体带电量测定装置进行测定，测得带电量为-8.5μC/g。
用化合物No.5～17和比较例1进行试验的结果如表2所示，图1为化合物No.1、2、4和比较化合物No.1的带电量模拟图。
表2
1:1μC/g,30分钟，添加1％，测定所用的载体为涂硅载体(F-96-100)。
产业上利用的可能性本发明的锆化合物是无色或淡色，且稳定性很高的化合物，由于对静电照相用调色剂的粘合剂树脂的分散性良好，并能够赋予调色剂以良好的带电性，所以，作为静电照相用调色剂的电荷控制剂特别有用。而且，含有作为电荷控制剂的本发明的化合物的静电照相用调色剂能够长期稳定地获得高品质图像。
权利要求
1．一种锆化合物，其特征在于，由芳香族羟酸或其盐和含有锆或氧化锆的化合物构成。
2．如权利要求1所述的锆化合物，由式(1)表示，
式中，R1表示的碳鎓离子、甲基、亚甲基，可包含N、S、O、P等杂原子，Y表示由饱和键或不饱和键连接的环状结构，R2、R3表示互相独立的烷基、链烯基、烷氧基、可带有取代基的芳基或芳氧基或芳烷基或芳烷氧基、卤素、氢原子、羟基、可带有取代基的氨基、羧基、羰基、硝基、亚硝基、磺酰基、氰基，R4表示氢原子或烷基，l表示0或3～12的整数，m表示1～20的整数，n表示0或1～20的整数，o表示0或1～4的整数，p表示0或1～4的整数，q表示0或1～3的整数，r表示1～20的整数，s表示0或1～20的整数。
3．一种静电照相用调色剂，其特征在于，包含作为电荷控制剂的由芳香族羟酸或其盐和含有锆或氧化锆的化合物构成的锆化合物。
4．如权利要求3所述的静电照相用调色剂，其特征还在于，包含作为电荷控制剂的通式(1)表示的权利要求1所述的锆化合物，
式中，R1、Y、R2、R3、R4和l、m、m、o、p、q、r、s如前所述。
5．一种静电照相用调色剂，其特征在于，对应于100重量份树脂，包含0.01～10重量份作为电荷控制剂的通式(1)
表示的锆化合物，式中，R1、Y、R2、R3、R4和l、m、m、o、p、q、r、s如前所述。
6．如权利要求5所述的静电照相用调色剂，将权利要求5所述的通式(1)的芳香族羟酸为3,5-二叔丁基水杨酸的锆化合物作为电荷控制剂使用。
7．如权利要求5所述的静电照相用调色剂，其特征还在于，为权利要求5所述的电荷控制剂，其平均粒径在0.01μm～10.0μm的范围内。
全文摘要
本发明涉及作为静电照相用调色剂的电荷控制剂的有用的新颖的锆化合物,进一步涉及包含作为电荷控制剂的锆化合物的静电照相用调色剂。
文档编号G03G9/097GK1237182SQ98801280
公开日1999年12月1日 申请日期1998年9月3日 优先权日1997年9月5日
发明者泽野正孝, 村冈泰斗, 山口克也, 村上里惠, 山鹿博义 申请人:保土谷化学工业株式会社