复合炭黑颗粒的制作方法

发明领域本发明涉及由纳米级无机化合物改性的特定炭黑颗粒、它们的制备方法和它们作为颜料的用途。

背景技术：

1、炭黑(color index(c.i.)pigment black 7)作为黑色着色剂之一，价格低廉并且具备优异的性能，例如高黑度和耐久性，但也存在严重缺点，如非常精细颗粒的分散性低，光刻紫外区的高吸收，以及黑色组合物在高负载水平下的高导电性，这些特性不适用于一些特殊应用，例如用于高遮光器件的黑色基质。因此，市场迫切需要以非常高的负载量添加炭黑，以追求高光密度，同时要求良好的流变性，与有机基质同等水平的电绝缘性，尤其是高温烘烤后的性能保持性。

2、当炭黑用作涂料、印刷和油墨、粘合剂、密封剂、皮革和塑料中的颜料时，已做出大量努力来实现和/或改善炭黑的黑度。然而，如何同时改善良好的蓝色底色仍然是一个悬而未决的问题。

3、相关现有技术

4、在过去的几十年中，已经报道了各种方法来降低炭黑的电导率，同时试图通过表面处理或组合物来保持其高光密度。

5、ep 0871540 b1(cabot)公开了改性碳质材料，特别是炭黑作为用于电绝缘应用目的之一的凝胶的一种组分。处理炭黑的方法是在液体介质中与重氮盐反应，使至少一个有机基团连接至炭表面，实质上参考专利“炭黑与重氮盐的反应，所得炭黑产品及其用途”。有机化学基团连接至表面的改性炭黑为本领域技术人员所知。例如，改性炭黑可采用美国专利5,554,739,5,707,432,5,837,045,5,851,280,5,885,335,5,895,522,5,900,029,5,922,118,和6,042,643以及pct公开wo 1999 023174a1和ep 0904327 b1,ep 0906371 b1,ep 1007595 b1中描述的方法制备。与使用例如聚合物和/或表面活性剂的分散剂型方法相比，此类方法提供基团在炭黑上的稳定连接。制备改性炭黑的其他方法包括使具有可用官能团的炭黑与包含有机基团的试剂反应，例如记载于美国专利6,723,783或上文引入的参考文献。此外，还可以通过美国专利6,831,194和660,075，ep 1252237 b1，专利公开2003-0101901和2001-0036994,欧洲专利1 394 221，和pct公开wo 04/63289中描述的方法制备含有连接官能团的改性炭黑。此外，ep 1600473 a2(cabot)公开了一种改性颜料，其包含连接至少一个可光聚合基团和至少一个离子或可电离基团的炭黑。包含这种处理过的炭黑的组合物可用于黑色基质。ep 1737916b1(cabot)公开了通过共价连接有机基团到炭黑表面的改性炭黑，以增强pem使用的电绝缘性能。

6、ep 1136526 b1(degussa)涉及具有有机基团的炭黑，其中有机基团通过硫化物-和/或多硫化物桥与炭黑连接。此外，描述了一种生产该发明的炭黑的方法，其中炭黑和通式r--s y--r的化合物反应。炭黑可用作填料、紫外线稳定剂、导电炭黑和颜料。

7、wo 2009 025297a1(mitsubishi)公开了一种树脂黑色基质，其包含至少三至五种选自红色、蓝色、绿色、黄色、紫色和橙色颜料的有机有色颜料，但是这样的多种颜料组合没有提供足够高的光密度。有机黑色颜料也被广泛推荐，例如苝黑，如c.i.颜料黑32等，然而，这种先前已知的有机黑色颜料具有维持高黑度的缺点，特别是在高热烘烤之后。

8、wo 2012 051264a1(cabot)公开了一种使用表面改性c.i.颜料黑32和聚氧化烯聚合物改性炭黑的黑色基质。为了获得足够的光密度，需要大量的改性炭黑，这不利地增加了电导率。

9、ep 1484366 b1(sakata)涉及通过用碳二亚胺化合物处理至少一种选自有机颜料和炭黑的颜料而制备的颜料，所述有机颜料和炭黑各自具有能够与碳二亚胺基团反应的官能团，所述碳二亚胺化合物具有一个或多个碳二亚胺基团，所述碳二亚胺化合物分子内具有至少一条侧链其选自聚酯侧链、聚醚侧链和聚丙烯侧链，碳二亚胺当量为100～50000。

10、ep 2025723 b1(tokai carbon)公开了一种亲水性炭黑，其适用于水性油墨并且可用于需要高电阻率和高光阻挡性能的材料。其中通过使炭黑进行液相氧化或气相氧化。

11、wo 1997 000295a1(nippon shokubai)公开了一种含有炭黑的树脂组合物，通过将共聚物接枝到炭黑表面来实现令人满意的固化性能和炭黑的稳定分散性。然而，保留了热耐久性以保持所需的性能。

12、wo 2004 020533a1(columbian chemicals)提供了一种制备碳质材料的方法，该碳质材料含有多个键合到表面的含γ-酮基-羧基的官能团，并进一步提供了由其得到的几种表面改性碳质材料.

13、wo 2004 063289a1(columbian chemicals)涉及各种碳质材料、化合物和组合物的表面改性。更具体地，本发明提供了将酰胺官能团引入碳质材料、化合物和组合物表面的方法，并且类似地提供了由此产生的几种表面改性的碳质材料。

14、wo 2008 146410a1(tokai carbon)要求保护一种可分散的表面改性炭黑，其通过通过三异氰酸酯化合物在非极性溶剂、低极性溶剂和树脂中表现出优异的分散性，使炭黑表面的官能团键合到二醇改性的含末端聚合物上而进行表面改性。这种可分散的表面改性炭黑特征在于炭黑的表面官能团与具有三个异氰酸酯端基的三异氰酸酯化合物的一个异氰酸酯端基键合，其余两个异氰酸酯端基分别与二醇改性的含末端聚合物的羟基键合。。

15、us 9,359,483 b2(industrial technology research)涉及一种混合炭黑，一种涂料组合物和一种采用该组合物的遮蔽材料。混合炭黑包括炭黑芯和覆盖炭黑整个表面的交联网络聚合物膜。特别地，炭黑芯的质量分形维数在2和3之间，表面分形维数在2和2.5之间，交联网络聚合物膜包括通过交联包含苯乙烯单体和二乙烯基苯单体的组合物获得的产物。

16、us 2012 0248383a1(atanassova)涉及铅/硫酸基电池。特别要求保护的是一种用于涂覆负极电池板的糊剂，其由四种组分组成：铅基、碳、硫酸钡和木质素磺酸盐，所述组分中的至少两种至少部分地作为复合颗粒存在。实施例3描述了炭黑颗粒和硫酸钡纳米颗粒的悬浮液如何进行喷雾干燥。

17、us 2006 0141162 a1(egusa)的目的是一种颜料分散体，该分散体包含炭黑和硫酸钡颗粒以及分散剂。未公开复合颗粒。

18、us 2019 0194470 a1(oci)涉及一种通过对具有导电性的炭黑进行表面处理制备高电阻率炭黑的方法，以及通过该方法制备的炭黑。

19、jp-a-2004/168963(tokai carbon)公开了一种通过湿法氧化改性的炭黑颜料，报道了改性炭黑的电导率非常低。然而，需要高负载炭黑的高od对在高炭黑负载水平下保持高水平电阻率提出了挑战。

技术实现思路

1、虽然具有改性表面的炭黑在现有技术中是已知的，但市场上发现的质量对高温敏感。特别是显示器制造的后处理需要约230℃的温度约30分钟，这会导致连接在炭黑颗粒表面的有机基团严重降解。

2、因此，本发明的目的是提供炭黑复合材料以满足上述关键要求，如高光学密度、高耐热性、高炭黑负载水平下的低电导率、良好的可加工性、低紫外线吸收，特别是高水平的蓝色底色。