專利名稱：生物可降解無定形聚酯樹脂的墨粉組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種墨粉組合物，其包括由松香二醇、松香-單甘油酸酯、二松香甘油酸酯或其混合物、二元酸、任選的有機二醇和任選的縮合反應(yīng)催化劑的反應(yīng)制備的生物基或生物可降解無定形聚酯樹脂；以及結(jié)晶聚酯樹脂。
背景技術(shù)：
與有毒化學(xué)品的使用有關(guān)的環(huán)境問題已有充分記載，特別是這些化學(xué)品有害地影響人類、動物、樹、植物、魚和其他資源。而且，還已知有毒化學(xué)品通常不能安全地再循環(huán)，其制備是昂貴的，引起世界水污染，增加碳足跡，并且降低油和煤炭儲量。因此，已經(jīng)強調(diào)發(fā)展綠色材料，所述綠色材料例如為生物可降解的生物基聚合物，其使與依賴不穩(wěn)定地區(qū)進(jìn)口的石油有關(guān)的經(jīng)濟影響和不確定性最小化。生物可降解(生物)聚合物是指對酶的作用有反應(yīng)的一類材料，其通過與活的有機體相互作用而化學(xué)降解。生物降解還可以通過由光化學(xué)方法引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)、由環(huán)境因子作用引起的氧化和水解而出現(xiàn)。而且，生物可降解聚合物包括大量合成聚合物，其具有在天然出現(xiàn)的化合物中存在的化學(xué)官能團。然而，這些聚合物中的一些的制備是昂貴的，不能完全生物降解，并且分解會導(dǎo)致向環(huán)境中釋放碳。生物或生物可降解物質(zhì)還可以指有機材料，例如植物和動物物質(zhì)和其他源自活的生物體的物質(zhì)，或人造材料例如本文公開的生物基無定形聚酯，其可以被微生物無毒降解。因此，需要能夠使本文所述的缺點最小化或大體上消除這些缺點的生物基樹脂及其制備方法。而且，需要由石油和雙酚A以外的來源獲得的聚合物及其墨粉。另外，需要經(jīng)濟方法用于制備生物基樹脂，所述樹脂可以選擇用于納入使靜電印刷圖像顯影的墨粉組合物中。另一個需求涉及下述墨粉組合物、包括低熔點墨粉，其通過乳液聚合過程制備，并且其中所選擇的樹脂或聚合物為環(huán)境可接受的并且不含雙酚A組分。此外，需要用于使生物基墨粉例如生物基松香二醇聚酯墨粉顯影的靜電印刷系統(tǒng)和固體嗔墨系統(tǒng)，所述墨粉可以以聞廣率(例如超過90%)犾得,具有一致的小顆粒尺寸例如平均直徑約I至約15微米，為合適的節(jié)能形狀，具有窄的顆粒尺寸GSD，并且包括多種核殼結(jié)構(gòu)。另一個需求是制備生物基無定形聚酯墨粉樹脂的方法，其避免使用有毒材料例如某些昂貴的環(huán)氧化物。還有一個需求是下述生物基無定形聚酯，其能夠通過合適的活的有機體例如微生物而轉(zhuǎn)化為無毒產(chǎn)品。這些和其他的需求和優(yōu)點在本文公開的方法和組合物的實施方案中可以實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開了一種墨粉組合物，其包括生物基無定形聚酯樹脂、結(jié)晶聚酯樹脂和著色劑的混合物。還公開了一種方法，其包括使松香酸與碳酸甘油酯在一種催化劑存在下反應(yīng)。另外公開了一種墨粉組合物，其包括一種生物基無定形樹脂、結(jié)晶聚酯和著色劑的混合物，所述生物基無定形樹脂通過松香酸與碳酸甘油酯在任選的催化劑存在下反應(yīng)以形成松香二醇，然后通過松香二醇與二元羧酸和任選的有機二醇反應(yīng)而獲得；并且其中生物基無定形聚酯具有的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為例如約40°C至約80°C (通過差示掃描量熱儀(DSC)測定)；結(jié)晶聚酯，和著色劑。
具體實施例方式本文公開了墨粉組合物，其包括樹脂或樹脂混合物(可由松香二醇、二酸和任選的有機二醇反應(yīng)獲得)，并且其中松香二醇由松香酸與碳酸甘油酯在任選的催化劑存在下反應(yīng)產(chǎn)生。此外，本文公開了由松香酸、碳酸甘油酯和任選的催化劑制備松香二醇的經(jīng)濟的方法，并且其中松香二醇與合適的組分(例如二羧酸或二羧酸的混合物)以及任選的有機二醇反應(yīng)以生成含有無定形聚酯的生物可降解物質(zhì)，并且其中松香二醇部分存在的量為例如約30至約55mol%，約30至約50mol%，約30至約51mol%，并且更具體而言約40至約50%，以固體重量計。本發(fā)明還涉及下述墨粉組合物的乳液聚集生成，其包括含有由本文說明的方法制備的無定形聚酯樹脂的生物可降解物質(zhì)，并且其中生物基樹脂源自生物基松香酸單體和生物基碳酸甘油酯。更具體而言，本文公開了一種生物可降解無定形聚酯樹脂，其包括由以下組分生成的縮聚產(chǎn)品:(a)至少一種有機二酸、有機酸酯或有機酸二酯；(b)至少一種松香二醇，和(C)任選的一種有機二醇；及其墨粉組合物，包括通過乳液聚集聚結(jié)方法制備的那些墨粉組合物。松香酸松香通常源自針葉樹和其他植物，并且包括有機酸例如揪酸和相關(guān)的化合物及其異構(gòu)體的混合物，包括例如新揪酸、長葉松酸、海松酸、左旋海松酸、異海松酸、脫氫揪酸或二氫揪酸、山達(dá)海松酸等。選擇用于本文說明的方法的松香酸的實例是下式/結(jié)構(gòu)所代表的:
權(quán)利要求
1.一種墨粉組合物，所述組合物包括生物基無定形聚酯樹脂、結(jié)晶聚酯樹脂和著色劑的混合物。
2.權(quán)利要求1的墨粉組合物，所述組合物還包括蠟和任選的納入所述墨粉的添加劑和任選的存在于所述墨粉表面的添加劑。
3.權(quán)利要求1的墨粉組合物，其中所述生物基無定形聚酯樹脂存在的量為約40至約60重量％，基于所述混合物組分計，并且所述結(jié)晶聚酯樹脂存在的量為約60至約40重量％，基于所述混合物組分計。
4.權(quán)利要求1的墨粉，其中所述著色劑為炭黑、青色顏料、黃色顏料、品紅顏料或它們的混合物。
5.權(quán)利要求1的墨粉，其中所述生物基無定形聚酯樹脂包括松香二醇與二元酸的反應(yīng)產(chǎn)物，并且其中松香二醇由松香酸與碳酸甘油酯生成，并且該產(chǎn)物存在的量為墨粉固體的約40至約80重量％。
6.權(quán)利要求1的墨粉，其中所述生物基無定形聚酯由松香酸與碳酸甘油酯在一種催化劑存在下反應(yīng)而生成，并且形成的所得松香二醇隨后與二元羧酸反應(yīng)。
7.權(quán)利要求6的墨粉，其中所述的松香酸選自揪酸、長葉松酸、脫氫揪酸、新揪酸、左旋海松酸、海松酸、山達(dá)海松酸、異海松酸、氫化揪酸、氫化長葉松酸、氫化脫氫揪酸、氫化新揪酸、氫化左旋松香酸、氫化海松酸、氫化山達(dá)海松酸和氫化異海松酸。
8.權(quán)利要求6的墨粉，其中由所述松香酸與所述碳酸甘油酯反應(yīng)得到的是松香二醇、松香單甘油酸酯、二松香甘油酸酯或它們的混合物。
9.權(quán)利要求8的墨粉，其中由所述反應(yīng)得到的松香選自揪二醇、揪酸單甘油酸酯、長葉松二醇、長葉松單甘油酸酯、脫氫揪二醇、脫氫揪酸單甘油酸酯、新揪二醇、新揪酸單甘油酸酯、左旋海松二醇、 左旋海松單甘油酸酯、海松二醇、海松單甘油酸酯、山達(dá)海松二醇、山達(dá)海松單甘油酸酯、異海松二醇、異海松單甘油酸酯、氫化揪二醇、氫化長葉松二醇、氫化脫氫揪二醇、氫化新揪二醇、氫化左旋海松二醇、氫化海松二醇、氫化山達(dá)海松二醇和氫化異海松二醇。
10.權(quán)利要求8的墨粉，其中所述松香二醇與二元羧酸反應(yīng)，其中所述二元羧酸選自異酞酸、對苯二酸、十二烷基琥珀酸酐、十二烷基琥珀酸和琥珀酸，并且所述的任選的二醇選自 1，2-乙二醇、1，3-丙二醇、1，4- 丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，7-庚二醇、1，8-辛二醇、1，9-壬二醇、1，10-癸二醇、1，12-十二烷二醇、2-乙基-2-丁基-1，3-丙二醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇、丙氧基化雙酚A、乙氧基化雙酚A和氫化雙酚A。
11.權(quán)利要求1的墨粉，其中所述結(jié)晶聚酯選自聚(琥珀酸1，2-亞乙基酯)、聚(己二酸1，2-亞乙基酯)、聚(癸二酸1，2-亞乙基酯)、聚(癸酸1，2-亞乙基酯)、聚(壬酸1，2-亞乙基酯)、聚(十二烷酸1，2-亞乙基酯)、聚(壬二酸1，2-亞乙基酯)、聚(琥珀酸1，3-亞丙基酯)、聚(己二酸1，3-亞丙基酯)、聚(癸二酸1，3-亞丙基酯)、聚(癸酸1，3_亞丙基酯)、聚(壬酸1，3-亞丙基酯)、聚(十二烷酸1，3-亞丙基酯)、聚(壬二酸1，3-亞丙基酯)、聚(琥珀酸1，4-亞丁基酯)、聚(己二酸1，4-亞丁基酯)、聚(癸二酸1，4-亞丁基酯)、聚(癸酸1，4-亞丁基酯)、聚(壬酸1，4-亞丁基酯)、聚(十二烷酸1，4-亞丁基酯)、聚(壬二酸1，4-亞丁基酯)、聚(琥珀酸1，6-亞己基酯)、聚(己二酸1，6-亞己基酯)、聚(癸二酸1，6-亞己基酯)、聚(癸酸1，6-亞己基酯)、聚(壬酸1，6-亞己基酯)、聚(十二烷酸1，6-亞己基酯)、聚(壬二酸1，6-亞己基酯)、聚(琥珀酸1，8-亞辛基酯)、聚(己二酸1，8-亞辛基酯)、聚(癸二酸1，8-亞辛基酯)、聚(癸酸1，8-亞辛基酯)、聚(壬酸1，8-亞辛基酯)、聚(十二烷酸1，8-亞辛基酯)、聚(壬二酸1，8-亞辛基酯)、聚(琥珀酸1，9-亞壬基酯)、聚(己二酸1，9-亞壬基酯)、聚(癸二酸1，9-亞壬基酯)、聚(癸酸1，9-亞壬基酯)、聚(壬酸1，9-亞壬基酯)、聚(十二烷酸1，9-亞壬基酯)、聚(壬二酸`1，9-亞壬基酯)、聚(琥珀酸1，10-亞癸基酯)、聚(己二酸1，10-亞癸基酯)、聚(癸二酸`1，10-亞癸基酯)、聚(癸酸1，10-亞癸基酯)、聚(壬酸1，10-亞癸基酯)、聚(十二烷酸`1，10-亞癸基酯)、以及聚(壬二酸1，10-亞癸基酯)。
12.權(quán)利要求1的墨粉，其中所述生物基無定形聚酯衍生自松香酸單體與碳酸甘油酯單體。
13.權(quán)利要求1的墨粉，其中所述生物基無定形聚酯由碳酸甘油酯單體獲得，該碳酸甘油酯單體衍生自由樹液獲得的松香，以及主要由植物油獲得的甘油。
14.權(quán)利要求1的墨粉，其通過乳液聚集制備，其中通過在低于生物基無定形聚酯樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下加熱，并且隨后在高于所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下加熱而形成聚集顆粒。
15.一種方法，其包括將松香酸與碳酸甘油酯在任選的催化劑存在下反應(yīng)。
16.權(quán)利要 求15的方法，其中松香酸選自揪酸、長葉松酸、脫氫揪酸、新揪酸、左旋海松酸、海松酸、山達(dá)海松酸、異海松酸、氫化揪酸、氫化長葉松酸、氫化脫氫揪酸、氫化新揪酸、氫化左旋松香酸、氫化海松酸、氫化山達(dá)海松酸和氫化異海松酸。
17.權(quán)利要求15的方法，其中得到松香二醇、松香單甘油酸酯或二松香甘油酸酯，然后所述松香和二元羧酸和任選的有機二醇反應(yīng)以形成生物基無定形聚酯樹脂。
18.權(quán)利要求15的方法，其中所述的催化劑存在并且選自二丁基氧化錫、四乙基碘化銨、四乙基碘化銨、四丁基碘化銨、四乙基氯化銨、四丁基溴化膦和2-甲基-咪唑。
19.權(quán)利要求17的方法，其中由所述反應(yīng)得到包括生物基無定形聚酯樹脂的產(chǎn)品，并且其中所述樹脂包括約30至約75重量％的生物可降解組分。
20.一種墨粉組合物，所述組合物包括生物基無定形聚酯樹脂、結(jié)晶聚酯和著色劑的混合物，所述生物基無定形聚酯樹脂通過松香酸與碳酸甘油酯在催化劑存在下形成松香二醇、然后所述的松香二醇與二元羧酸和任選的有機二醇反應(yīng)而獲得，并且其中所述的生物基無定形聚酯具有約40°C至約80°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，由差示掃描量熱儀(DSC)測定。
全文摘要
本文公開了一種墨粉，其包括生物基無定形聚酯樹脂、結(jié)晶聚酯樹脂和著色劑的混合物。
文檔編號G03G9/08GK103176377SQ20121056660
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者G·G·薩克里朋特, 周珂, R·M·杜凱, S·哈吉代迪奇, B·阿斯富 申請人:施樂公司