一种电荷调节剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于墨粉的制备；具体地，涉及一种电荷调节剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、墨粉(toner)，又称碳粉，色调剂，静电显影剂，是用于静电成像的粉状固体，它与载体组成显影剂，参与显影过程，并最终被定影在纸张上形成文字或图像。墨粉主要由树脂、着色剂、电荷调节剂、辅助添加剂等组成。电荷调节剂(charge control agent，cca)是在静电复印与印刷中起到调节墨粉带电量的一类物质。在打印或复印时，通常是先在感光材料制成的感光体上形成静电潜像，再通过调色剂使其反转显影，并转印到纸等载体上定影得到可视图像。感光体是显影设备中的核心部件，根据结构分为正电性与负电性两种类型，墨粉要在感光体所形成的静电潜像上显影，需带有与潜像带有相反电性的电荷。电荷调节剂正是起到改变墨粉的摩擦带电特性并决定摩擦时的起电速率、使墨粉带电量分布集中并使墨粉能完成复印和打印的作用。

2、传统的负电型电荷调节剂包括偶氮金属络合物系列和叔丁基水杨酸金属络合物系列，但该类化合物在树脂中分散不均匀，且在高温下易分解，导致电荷调节剂添加到墨粉中后，在实际打印中并不能具有较快的起电速率，影响打印效果。

技术实现思路

1、本发明公开了一种邻苯二甲酸类化合物，该化合物具有合成简便、稳定性、溶解性及树脂相容性好等优点。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种如下式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物：

4、

5、其中，r为无取代或被一个、两个或更多个c1-20烷基取代的苯基，m为锌、铬、铝或钙离子；x为1-3的整数；y为1-3的整数；

6、代表苯环；

7、2个r位于苯环的邻位、对位或间位；优选位于间位。

8、根据本发明的实施方案，所述r优选为无取代或被一个、两个或更多个c1-6烷基取代的苯基，更优选为苯基。

9、根据本发明的实施方案，所述m优选为锌离子或铝离子。

10、根据本发明示例性的实施方案，所述邻苯二甲酸类化合物为如下所示的cca-al或cca-zn；

11、

12、本发明还提供上述式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物的制备方法，包括如下步骤：

13、将式a化合物、含m化合物、碱性溶液混合，制备得到式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物；

14、

15、其中，r具有如上含义。

16、根据本发明的实施方案，所述式a化合物例如为3，5-二苯基邻苯二甲酸。

17、根据本发明的实施方案，所述含m化合物可以为氯化锌、硝酸铝、氯化钙、氯化铬中的至少一种。

18、根据本发明的实施方案，所述碱性溶液为碱性化合物水溶液，所述碱性化合物可以为氢氧化钠、氢氧化钾；所述碱性溶液中碱性化合物的质量浓度为1-5wt％，示例性为2wt％。

19、根据本发明的实施方案，所述含m化合物、式a化合物、碱性化合物的摩尔比为1:(1-4):(1-10)，优选为1:(1-3):(2-6)，示例性为1:1.8:4。

20、根据本发明的实施方案，各原料反应的时间为24-60h，示例性为48h。

21、根据本发明的实施方案，所述制备方法还包括，将制备的产物调节为酸性，示例性ph为3，例如采用5％稀盐酸调节。

22、根据本发明的实施方案，所述制备方法还包括：将式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物分散于含有分散剂的去离子水中，得到式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物分散液。

23、根据本发明的实施方案，所述分散剂选自聚丙烯酸钠、聚丙烯酸-丙烯酸丁酯共聚物、s-27000、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。

24、根据本发明的实施方案，所述邻苯二甲酸类化合物分散液在碱性条件下能稳定存在，优选所述邻苯二甲酸类化合物分散液为乳液，并且能够在酸性或加入氯化钙等的情况下破乳析出。

25、本发明还提供式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物作为负电性电荷调节剂(cca)的应用。

26、示例性地，所述式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物作为负电性电荷调节剂(cca)应用于激光打印或静电复印的显影剂墨粉的制备。

27、本发明还提供一种墨粉，所述墨粉的制备原料包括所述式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物；优选包括所述式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物、蜡、树脂和颜料。

28、根据本发明的实施方案，墨粉中，所述式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物可以为式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物分散液。

29、根据本发明的实施方案，所述蜡包括天然蜡(石蜡、棕榈蜡、精蜡等)和合成蜡(聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等)。

30、根据本发明的实施方案，所述树脂可以为苯乙烯-丙烯酯共聚树脂、聚酯或聚碳酸酯。

31、根据本发明的实施方案，所述颜料可以是碳黑、颜料黄、颜料品、颜料青等。

32、根据本发明的实施方案，所述式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物、蜡、树脂、颜料的质量比为(1-10)：(1-20)：(60-100)：(5-30)，优选为(1-5)：(5-10)：(60-90)：(10-20)。

33、本发明还提供上述墨粉的制备方法，所述方法包括：

34、(1)将式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物、蜡、树脂、颜料混合，调节混合溶液为酸性，加热；

35、(2)再将步骤(1)中混合溶液调节至碱性，加热，制备得到墨粉。

36、根据本发明的实施方案，步骤(1)中，所述式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物、蜡、树脂和颜料均以其分散液形式引入。

37、优选地，步骤(1)包括将式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物地水基分散液、蜡乳液、树脂乳液、颜料水基分散液水溶液混合，调节混合溶液为酸性，加热。

38、根据本发明的实施方案，步骤(1)中，混合溶液的ph为2-4。

39、根据本发明的实施方案，步骤(1)中，加热的温度为40-60℃，优选为50–60℃；加热的时间为0.5-5h，优选为1-3h。

40、根据本发明的实施方案，步骤(2)中，混合溶液的ph为8-10。

41、根据本发明的实施方案，步骤(2)中，加热的温度为80-110℃，优选为90-100℃；加热的时间为1-6h，优选为3-5h。

42、根据本发明的实施方案，所述墨粉的制备方法还包括后处理步骤(3)，将步骤(2)中产物过滤、洗涤、干燥，制备得到墨粉。

43、本发明的有益效果：

44、本发明的电荷调节剂(即式i所示结构的邻苯二甲酸类化合物)具有优良耐久性且在不同温度、湿度下的带电量稳定。将所述电荷调节剂用于墨粉的制备，通过调节溶液ph值，诱导粒子相互接近，逐步汇聚成团簇；再加热使团簇长大，达到所需要的尺寸时限制其进一步增长；在树脂tg温度之上进行加热，促使疏松团簇粘合形成致密结构团粒；收集，干燥，添加其他必要成份，得到墨粉。本发明的墨粉起电速率快，带电量高等，各项性能指标满足单色/彩色激光打印的使用要求。

45、术语定义与说明

46、除非另有说明，本发明上下文中的术语和描述具有下文所述的含义。

47、更多个是指3个以上。

48、术语“c1-20烷基”应理解为表示具有1～20个碳原子的直链或支链饱和一价烃基。例如，“c1-10烷基”表示具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子的直链和支链烷基，“c1-6烷基”表示具有1、2、3、4、5或6个碳原子的直链和支链烷基。所述烷基是例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、2-甲基丁基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、1,2-二甲基丙基、新戊基、1,1-二甲基丙基、4-甲基戊基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、1-甲基戊基、2-乙基丁基、1-乙基丁基、3,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、1,1-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基或1,2-二甲基丁基等或它们的异构体。