调色剂颗粒的生产方法_3

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化合物、二酮基吡咯并吡咯类化合物 (diketopyrrolopyrrolecompounds)、蒽醌类、喹卩丫啶酮类化合物、碱性染料色淀类化合 物、萘酚类化合物、苯并咪唑酮类化合物、硫靛类化合物、和茈类化合物。红色颜料的具体实 例包括,但不限于,C.I.颜料红2、C.I.颜料红3、C.I.颜料红5、C.I.颜料红6、C.I.颜料 红7、C.I.颜料红23、C.I.颜料红48: 2、C.I.颜料红48: 3、C.I.颜料红48: 4、C.I.颜料 红57:1、C.I.颜料红81:1、C.I.颜料红122、C.I.颜料红144、C.I.颜料红146、C.I.颜料 红166、C.I.颜料红169、C.I.颜料红177、C.I.颜料红184、C.I.颜料红185、C.I.颜料红 202、C.I.颜料红206、C.I.颜料红220、C.I.颜料红221、和C.I.颜料红254。
[0137] 蓝色颜料的实例包括,但不限于,铜酞菁类化合物及其衍生物、蒽醌类化合物、和 碱性染料色淀类化合物。蓝色颜料的具体实例包括,但不限于,C.I.颜料蓝1、C.I.颜料 蓝7、C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝15:1、C.I.颜料蓝15:2、C.I.颜料蓝15:3、C.I.颜料蓝 15:4、C.I.颜料蓝60、C.I.颜料蓝62、和C.I.颜料蓝66。
[0138] 紫色颜料的实例包括,但不限于,坚牢紫(fastviolet)B和甲基紫淀(methyl violetlake)〇
[0139] 绿色颜料的实例包括,但不限于,颜料绿Β、孔雀绿淀、和终黄绿(FinalYellow Green)G。白色颜料的实例包括,但不限于,锌白、钛氧化物、锑白、和硫化锌。
[0140] 黑色颜料的实例包括,但不限于,炭黑、苯胺黑、非磁性铁素体、磁铁矿、和由黄色 系着色剂、红色系着色剂和青色系着色剂组成的黑色颜料。这些着色剂可单独或组合使用 并可以以固溶体的形式使用。
[0141] 在某些调色剂生产方法中,应注意的是着色剂的聚合抑制作用和分散介质的迀 移。如必要,着色剂的表面可通过利用不具有聚合抑制作用的物质进行表面处理来改性。特 别地,染料和炭黑通常具有聚合抑制作用,因而使用此类染料和炭黑时应当注意。
[0142] 染料可通过在染料的存在下将预先通过聚合性单体聚合而生产的着色聚合物添 加至聚合性单体组合物来处理。炭黑可以以与染料相同的方式处理,或者可用能够与炭黑 的表面官能团反应的物质(例如,有机硅氧烷)处理。
[0143] 着色剂含量优选相对于100. 0质量份粘结剂树脂或聚合性单体为3. 0质量份以上 且15.0质量份以下。在本发明的实施方案中,调色剂颗粒可包含电荷控制剂。电荷控制剂 可为已知的电荷控制剂。特别地,电荷控制剂可具有高充电速度并保持恒定的电荷量。当 调色剂颗粒通过直接聚合法生产时,电荷控制剂可具有小的聚合抑制作用并可基本上没有 可溶于水性介质中的物质。
[0144] 可使调色剂颗粒带负电的电荷控制剂的实例包括,但不限于,有机金属化合物或 螯合物,例如单偶氮金属化合物、乙酰丙酮金属化合物,以及芳族羟基羧酸、芳族二羧酸 和羟基羧酸和二羧酸的金属化合物。可使调色剂颗粒带负电的电荷控制剂的其它实例 包括,但不限于,芳族羟基羧酸、芳族单羧酸和芳族多元羧酸,及它们的金属盐、酸酐、酯, 和酚衍生物如双酚。可使调色剂颗粒带负电的电荷控制剂的其它实例包括,但不限于, 脲衍生物、含金属的水杨酸化合物、含金属的萘甲酸化合物、硼化合物、季铵盐、和杯芳烃 (carixarene)〇
[0145] 可使调色剂颗粒带正电的电荷控制剂的实例包括,但不限于苯胺黑和用脂肪酸 的金属盐改性的苯胺黑;胍类化合物;咪唑类化合物;季铵盐,例如三丁基苄基铵-1-羟 基-4-萘磺酸盐和四丁基铵四氟硼酸盐,和它们的包括鑰盐的类似物,如鱗盐,和它们的色 淀颜料;三苯甲烧染料和它们的色淀颜料(固色剂(lakingagent)的实例包括磷妈酸、磷 钼酸、磷钨钼酸、丹宁酸、月桂酸、没食子酸、铁氰化物和亚铁氰化物),高级脂肪酸的金属 盐,和树脂类电荷控制剂。
[0146] 这些电荷控制剂可单独或组合使用。这些电荷控制剂中,可使用含金属的水杨酸 化合物,特别是含铝或锆的水杨酸化合物。特别地,电荷控制剂可为3, 5-二-叔丁基水杨 酸铝化合物。树脂类电荷控制剂可以是具有磺酸官能团的聚合物。具有磺酸官能团的聚合 物为具有磺酸基、磺酸盐基或磺酸酯基的聚合物或共聚物。
[0147] 具有磺酸基、磺酸盐基或磺酸酯基的聚合物或共聚物可为在其侧链具有磺酸基的 高分子型化合物。特别地,具有磺酸基、磺酸盐基或磺酸酯基的聚合物或共聚物可为苯乙烯 共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯系共聚物、或苯乙烯-甲基丙烯酸酯系共聚物等高分子型化合 物,其中具有磺酸基的丙烯酰胺系单体或具有磺酸基的甲基丙烯酰胺系单体构成2质量% 以上,优选5质量%以上。该高分子型化合物具有40°C以上且90°C以下的玻璃化转变温度 (Tg)。这改善了高湿度下的带电稳定性。具有磺酸基的丙烯酰胺系单体或具有磺酸基的甲 基丙烯酰胺系单体优选构成5质量%以上。
[0148] 具有磺酸基的丙烯酰胺系单体或具有磺酸基的甲基丙烯酰胺系单体可由下列通 式(X)表示,更具体地,可为2-丙烯酰胺-2-甲基丙酸或2-甲基丙烯酰胺-2-甲基丙酸。
[0149]
[0150] 通式(X)中,&代表氢原子或甲基,RjPR3独立地代表氢原子,或各自具有1至10 个碳原子的烷基、烯基、芳基或烷氧基,并且η是1以上且10以下的整数。
[0151] 相对于100质量份的粘结剂树脂,具有磺酸基的聚合物在调色剂颗粒中的量为 〇. 1质量份以上且10. 〇质量份以下时,聚合物可进一步改进调色剂颗粒的带电状态。
[0152] 电荷控制剂的量优选相对于100. 00质量份的粘结剂树脂或聚合性单体为0. 01质 量份以上且10. 00质量份以下。为了将各种特性赋予根据本发明实施方案的调色剂,可用 各种有机细颗粒或无机细颗粒处理调色剂颗粒表面来生产调色剂。就耐久性而言,有机细 颗粒或无机细颗粒的粒径优选为调色剂颗粒重均粒径的十分之一以下。
[0153] 有机细颗粒或无机细颗粒的实例包括但不限于,
[0154] (1)流动性赋予剂:二氧化娃、氧化铝、氧化钛、炭黑和碳氟化合物,
[0155] (2)磨料:金属氧化物例如钛酸锶、氧化铈、氧化铝、氧化镁和氧化铬,氮化物例如 氮化硅,碳化物例如碳化硅,金属盐例如硫酸钙、硫酸钡和碳酸钙,
[0156] ⑶润滑剂:氟系聚合物粉末例如偏二氟乙烯和聚四氟乙稀,脂肪酸的金属盐例 如硬脂酸锌和硬脂酸钙,和
[0157] (4)电荷控制颗粒:金属氧化物例如氧化锡、氧化钛、氧化锌、二氧化硅、和氧化 铝,以及炭黑。
[0158] 调色剂颗粒表面上的有机细颗粒或无机细颗粒改进调色剂的流动性,并使得调色 剂带电均匀。对有机细颗粒或无机细颗粒的疏水处理可控制调色剂的带电性,并改进在高 湿度环境中的带电特性。因而可对有机细颗粒或无机细颗粒进行疏水处理。有机细颗粒或 无机细颗粒用的疏水处理剂的实例包括但不限于,
[0159] 未改性的硅酮清漆、改性的硅酮清漆、未改性的硅油、改性的硅油、硅烷化合物、硅 烷偶联剂、有机硅化合物、和有机钛化合物。这些疏水化处理剂可单独或组合使用。
[0160] 特别地,可使用用硅油处理的无机细颗粒。无机细颗粒可用偶联剂并同时或随后 用硅油进行疏水化处理。用硅油疏水化处理的无机细颗粒即使在高湿环境下也可保持大的 调色剂的电荷量并降低选择显影性。
[0161] 有机细颗粒或无机细颗粒的量相对于100. 00质量份调色剂颗粒优选为0. 01质量 份以上且10. 00质量份以下,更优选0. 02质量份以上且5. 00质量份以下,仍更优选0. 03 质量份以上且1. 〇〇质量份以下。如此适当量的有机细颗粒或无机细颗粒减少由有机细颗 粒或无机细颗粒埋入调色剂颗粒引起的或由有机细颗粒或无机细颗粒从调色剂颗粒分离 引起的组件污染。这些有机细颗粒或无机细颗粒可单独或组合使用。在本发明的实施方案 中,有机细颗粒或无机细颗粒具有l〇m2/g以上且450m2/g以下的BET比表面积。
[0162] 有机细颗粒或无机细颗粒的比表面积BET可通过根据BET法(BET多点法)的低 温气体吸附法和动态恒压法来确定。例如,在比表面积测量设备Gemini2375Ver. 5. 0〃(由 ShimadzuCorporation制造)中将氮气吸附于样品的表面,并由BET多点法确定BET比表 面积(m2/g)。
[0163] 有机细颗粒或无机细颗粒可牢固地固着或附着至调色剂颗粒的表面。用于将有 机细颗粒或无机细颗粒牢固地固着或附着至调色剂颗粒的表面的外部添加和混合设备 的实例包括,但不限于,亨舍尔混合机、Mechanofusion(商品名)、Cyclomix(商品名)、 Turbulizer(商品名)、Flexomix(商品名)、Hybridization(商品名)、MechanoHybrid(商 品名)、或Nobilta(商品名)。有机细颗粒或无机细颗粒可通过增加圆周速度或处理时间 牢固地固着或附着。调色剂的物性将在下文描述。
[0164] 根据本发明实施方案的调色剂优选具有如用恒定-载荷挤出毛细管流变仪测量 的1,OOOPa·s以上且40,OOOPa·s以下的80°C粘度。当80°C粘度为1,OOOPa·s以上且 40, 000Pa*s以下时,调色剂具有良好的低温流动性。更优选地,80°C粘度为2, 000Pa*s以 上且20,OOOPa*s以下。在本发明的实施方案中,80°C粘度可经低分子量树脂的添加量、粘 结剂树脂生产时单体的种类、引发剂的量、反应温度和反应时间来调整。
[0165] 调色剂的80°C粘度可通过下列方法用恒定-载荷挤出毛细管流变仪测量。
[0166] 粘度可用流动试验仪CFT-500D(由ShimadzuCorporation制造)在下列条件下 测量。
[0167] 样品:大约1. 0g调色剂用压缩成型机以lOOkg/cm2的载荷加压1分钟从而形成样 品。
[0168]模 口直径:1 · 0mm
[0169] 模具长度:1.0mm
[0170]气缸压力:9. 807X105 (Pa)
[0171] 测量模式:升温法
[0172]升温速率:4. 0°C/min
[0173] 调色剂的粘度(Pa·s)通过该方法在30°C以上且200°C以下的温度下测量,并确 定80°C粘度(Pa*s)。该值视作用恒定-载荷挤出毛细管流变仪测量的在80°C下调色剂的 粘度。
[0174] 根据本发明实施方案的调色剂优选具有4.0μπι以上且9.0μπι以下、更优选 5. 0μm以上且8. 0μm以下、仍更优选5. 0μm以上且7. 0μm以下的重均粒径(D4)。根据本 发明实施方案的调色剂优选具有35°C以上且100°C以下、更优选40°C以上且80°C以下、仍 更优选45°C以上且70°C以下的玻璃化转变温度(Tg)。在该范围内的玻璃化转变温度导致 改进的抗粘连性(blockingresistance)、耐低温污损性、和高架式投影机胶片(overhead projectorfilms)的透射图像的透明性。
[0175] 根据本发明实施方案的调色剂的四氢呋喃不溶物含量优选小于除着色剂和无极 细颗粒以外的调色剂组分的50. 0质量%,更优选0. 0质量%以上且小于45. 0质量%,仍更 优选5. 0质量%以上且小于40. 0质量%。小于50. 0质量%的THF-不溶物含量可导致改 进的低温定影性。
[0176] 调色剂的THF-不溶物含量是指不溶于THF溶剂的超高分子量聚合物组分(实质 上为交联聚合物)的质量百分比。在本发明的实施方案中,调色剂的THF-不溶物含量如下 所述测量。
[0177]将1. 0g调色剂称重(Wig),置于滤纸壳筒(例如86R号,由ToyoRoshi Kaisha,Ltd.制造),并在索氏提取器(Soxhletextractor)中使用200mL的THF作为溶剂 进行提取20小时。被溶剂提取的可溶组分浓缩。将浓缩的可溶组分在40°C下真空干燥几 小时,并将THF-可溶树脂组分称重(W2g)。调色剂的除树脂组分以外的组分如着色剂的重 量由W3g表示。THF-不溶物含量使用下式计算。
[0178]THF-不溶物含量(质量% ) = {(W1-(W3+W2)V(W1-W3)}X100
[0179] 调色剂的THF-不溶物含量可经粘接剂树脂的聚合度和交联度来调整。
[0180] 根据本发明实施方案的调色剂的四氢呋喃(THF)可溶物优选具有如通过凝胶渗 透色谱(GPC)所测量的5, 000以上且50, 000以下的重均分子量(Mw)(下文中还称作调色 剂的重均分子量)。当调色剂的重均分子量(Mw)在该范围内时,抗粘连性和显影耐久性以 及低温定影性和高图像的光泽均可得到满足。根据本发明实施方案的调色剂的重均分子量 (Mw)可经低分子量树脂的量和重均分子量(Mw)并经调色剂颗粒生产时的反应温度、反应 时间、引发剂的量、链转移剂的量、和交联剂的量来调整。
[0181] 根据本发明实施方案的调色剂的四氢呋喃(THF)可溶物在如通过凝胶渗透色谱 (GPC)所测量的分子量分布中重均分子量(Mw)与数均分子量(Μη)之比[Mw/Mn]优选5.0 以上且100. 0以下,更优选5.0以上且30. 0以下。在该范围内的[Mw/Mn]可导致宽的定影 温度范围。
[0182] 调色剂颗粒或调色剂物性的测量方法
[0183][从NMR测量用的调色剂颗粒中分离四氢呋喃(THF)不溶物的方法]
[0184] 如下所述分离调色剂颗粒的四氢呋喃(THF)不溶物
[0185] 将1. 0g调色剂称重,置于滤纸壳筒(86R号,由ToyoRoshiKaisha,Ltd.制造), 并在索氏提取器中使用200mL的THF作为溶剂进行提取20小时。将滤纸壳筒中的滤渣在 40°C下真空干燥几小时,从而获得NMR测量用的调色剂颗粒的THF不溶物。在本发明的实 施方案中,用有机细颗粒或无机细颗粒处理调色剂颗粒表面时,通过下面的方法除去有机 细颗粒或无机细颗粒,从而获得调色剂颗粒。
[0186] 在处于热水中的容器内将160g鹿糖(由KishidaChemicalCo.,Ltd.制造) 溶解在lOOmL离子交换水中,从而制备蔗糖浓缩液。向离心管中装填31.Og蔗糖浓缩液 和6mLContaminonN(用于清洁精密测量仪器的,由非离子表面活性剂、阴离子表面活性 剂和有机助洗剂组成的,pH7的中性洗涤剂10质量%水溶液,由WakoPureChemical Industries,Ltd.制造),从而制得分散液。将1. 0g调色剂添加至分散液,用刮铲研磨调色 剂团聚体。
[0187] 用振荡器按350震/分钟(spm)振荡离心管20分钟。振荡后,将溶液转移至摇摆 转子(swingrotor)用的玻璃管(50mL),并在离心分离机中3500rpm下离心30分钟。目视 检查调色剂从水溶液的分离,用刮铲收集顶层中的调色剂。调色剂通过真空过滤器过滤,并 在干燥器中干燥1小时以上。用刮铲压碎干燥的调色剂,从而生产调色剂颗粒。
[0188] 用于确定由式⑴和⑵表示的部分结构的方法
[0189] 调色剂颗粒中有机硅聚合物的由式(1)和(2)表示的部分结构通过下列方法确 定。
[0190] 式⑵中R5表示的烷基、烯基或苯基的存在由13C_NMR检测。由式⑴和⑵表 示的详细结构由1H-NMR、13C-NMR和29Si-NMR检查。设备和测量条件描述如下。
[0191] 测量条件
[0192] 设备:AVANCEIII500,由BrukerCorporation制造
[0193]探针:4mmMASBB/1H
[0194] 测量温度:室温
[0195] 样品旋转速度:6kHz
[0196] 样品:将150mg样品(NMR测量用的调色剂颗粒的THF不溶物)置于直径为4mm的 样品管中。
[0197] 式(2)中R5表示的烷基、烯基或苯基的存在通过此方法检测。检测到信号表明由 式⑴和⑵表示的结构的"存在"。
[0198]13C_NMR(固体)用的测量条件
[0199]测量核频率:125. 77MHz
[0200] 参比物质:甘氨酸(外部标准:176. 03ppm)
[0201] 观测宽度:37.88kHz
[0202] 测量方法:CP/MAS
[0203] 接触时间:1.75ms
[0204] 重复时间:4s
[0205] 扫描次数:2048
[0206]LB值:50Hz
[0207]29Si_NMR(固体)用的测量方法
[0208] 测量条件
[0209] 设备:AVANCEIII500,由BrukerCorporation制造
[0210] 探针:4mmMASBB/1H
[0211] 测量温度:室温
[0212] 样品旋转速度:6kHz
[0213] 样品:将150mg样品(NMR测量用的调色剂颗粒的THF不溶物)置于直径为4mm的 样品管中。
[0214] 测量核频率:99. 36MHz
[0215] 参比物质:DSS(外部标准:1. 534ppm)
[0216]观测宽度:29. 76kHz
[0217]测量方法:DD/MAS,CP/MAS
[0218] 29Si90 度脉冲宽度:4. 00μs@-ldB
[0219] 接触时间:1. 75至10ms
[0220] 重复时间:30s(DD/MAS),10s(CP/MAS)
[0221] 扫描次数:2048
[0222] LB值:50Hz
[0223] 由式(1)表示的结构水解缩聚之后的结构QX4的化学位移的实例
[0224]
[0225] 通过29Si-NMR的结构QX4的化学位移:-108ppm
[0226] 用于确定由式(3)或⑷表示的部分结构的方法
[0227] 由式⑶或⑷表不的部分结构可按与由式⑴或⑵表不的部分结构相同的方 式确定。
[0228] 有机硅聚合物中通过式(2)所表示的部分结构的聚合而形成的TX1结构、TX2结 构和TX3结构的硅原子数与有机硅聚合物的硅原子数之比的计算方法
[0229] 有机硅聚合物中通过式(2)所表示的部分结构的聚合而形成的
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