專(zhuān)利名稱：超支化聚合物分散劑和非水性顏料分散體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具體的聚合物分散劑和穩(wěn)定的非水性顏料分散體以及由所述具體的聚合物分散劑制備的噴墨油墨。
背景技術(shù)：
分散劑為促進(jìn)顏料顆粒在分散介質(zhì)中的分散體的形成和穩(wěn)定以及用于顯著降低所需的分散能的物質(zhì)。由于相互間的吸引力，在分散操作后已分散的顏料顆?？删哂性俑骄鄣内厔?shì)。使用分散劑抵消顏料顆粒的這種再附聚趨勢(shì)。
當(dāng)用于噴墨油墨時(shí)，分散劑必須滿足特別高的要求。不充分的分散自身表現(xiàn)為液體系統(tǒng)中粘度增加、失去亮度和/或色調(diào)偏移。此外，需要顏料顆粒的特別良好的分散體以確保顏料顆粒不受阻礙地通過(guò)通常直徑僅為幾微米的印刷頭的噴嘴。此外，在印刷機(jī)待命時(shí)期必須避免顏料顆粒附聚以及相關(guān)的印刷機(jī)噴嘴堵塞。
聚合物分散劑通常在分子的一部分中包含吸附在待分散的顏料上的所謂的錨基團(tuán)(anchor group)。在分子的空間分隔部分中，聚合物分散劑具有與分散介質(zhì)相容的聚合物鏈，因此在分散介質(zhì)中穩(wěn)定顏料顆粒。典型的聚合物分散劑包括接枝共聚物分散劑和嵌段共聚物分散劑。
在水性噴墨油墨中，聚合物分散劑通常包含對(duì)顏料表面呈現(xiàn)高親和力的疏水性錨基團(tuán)和用于在水性分散介質(zhì)中穩(wěn)定顏料的親水性聚合物鏈。
對(duì)于非水性顏料分散體，例如溶劑基噴墨油墨、油基噴墨油墨和可輻射固化的噴墨油墨，更難以制備具有亞微米顆粒的良好熱穩(wěn)定的分散體。當(dāng)顏料具有非極性表面時(shí)，它們特別難以分散。
這些問(wèn)題導(dǎo)致設(shè)計(jì)非常具體的聚合物分散劑，其中錨基團(tuán)為顏料衍生物。例如WO 2007/006635 (AGFA GRAPHICS)公開(kāi)了包含彩色顏料和聚合物分散劑的顏料分散體，所述聚合物分散劑通過(guò)與其聚合物骨架共價(jià)連接的連接基團(tuán)具有至少一個(gè)側(cè)基發(fā)色團(tuán)，該側(cè)基發(fā)色團(tuán)的分子量小于彩色顏料的分子量的90%。缺點(diǎn)在于側(cè)基發(fā)色團(tuán)必須與顏料的化學(xué)式具有某些相似性，以便得到有效的分散體，因此這導(dǎo)致用于在含有黃色、品紅和青色油墨的油墨套裝中使用的不同顏料的不同聚合物分散劑。
另一種在非水性分散介質(zhì)中分散具有非極性表面的顏料的方法為通過(guò)加入稱為分散協(xié)同劑的化合物將表面變?yōu)楦鼧O性的表面。分散協(xié)同劑為促進(jìn)聚合物分散劑在顏料表面上吸附的化合物。通常提出協(xié)同劑應(yīng)具有被一個(gè)或多個(gè)磺酸基、羧酸基或它們的銨鹽取代的顏料結(jié)構(gòu)。這些分散協(xié)同劑的實(shí)例例如在WO 2007/060254(AGFAGRAPHICS), EP 1790697A (AGFA GRAPHICS)和 EP 1790698A (AGFA GRAPHICS)中給出。
然而，兩種方法均導(dǎo)致顏料分散體顯著較高的成本。期望不需要其中錨基團(tuán)為顏料衍生物的分散協(xié)同劑或聚合物分散劑來(lái)制備穩(wěn)定的顏料分散體。為了一致的圖像品質(zhì)， 噴墨油墨需要分散穩(wěn)定性能夠應(yīng)對(duì)在將油墨運(yùn)輸至消費(fèi)者的過(guò)程中的高溫(超過(guò)60°C )、 在升高的溫度下噴射和在使用過(guò)程中噴墨油墨的分散介質(zhì)的變化，例如溶劑的蒸發(fā)和濕潤(rùn)劑、滲透劑及其他添加劑的濃度提高。
US 4647647 (BYK-CHEMIE)公開(kāi)了通過(guò)平均官能度為2. 5-6的聚異氰酸酯與特定的聚醚、聚酯或混合的聚醚-聚酯的單羥基化合物反應(yīng)而得到的分散劑。提出不同的雜環(huán)基團(tuán)作為錨基團(tuán)，包括三唑、嘧啶、咪唑、批啶、嗎啉、批咯烷、哌嗪、苯并咪唑、苯并噻唑和/或三嗪。
因此，非常期望使用在油墨套裝的所有油墨中相同的聚合物分散劑制造呈現(xiàn)高分散品質(zhì)和穩(wěn)定性的低成本非水性顏料分散體，特別是著色的噴墨油墨。
發(fā)明概述
為了克服上述問(wèn)題，意外地發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用權(quán)利要求1限定的聚合物分散劑，得到具有高分散品質(zhì)和穩(wěn)定性的非水性顏料分散體，特別是非水性噴墨油墨。未經(jīng)昂貴的表面改性而實(shí)現(xiàn)顏料的穩(wěn)定化，這通過(guò)加入分散協(xié)同劑和通過(guò)使用在CMY油墨套裝的不同油墨中相同的“通用”聚合物分散劑而實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是使用非水性顏料分散體，特別是使用非水性噴墨油墨來(lái)產(chǎn)生高圖像品質(zhì)的圖像。
由下文本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他特征、要素、步驟、特性和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見(jiàn)。
用于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的術(shù)語(yǔ)“著色劑”是指染料和顏料。
用于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的術(shù)語(yǔ)“染料”是指在其所應(yīng)用的介質(zhì)中和有關(guān)的周?chē)鷹l件下的溶解度為10mg/L以上的著色劑。
在通過(guò)引用結(jié)合到本文中的DIN 55943中，術(shù)語(yǔ)“顏料”定義為在有關(guān)的周?chē)鷹l件下實(shí)際上不溶于應(yīng)用介質(zhì)因此在其中的溶解度小于10mg/L的著色劑。
術(shù)語(yǔ)“C. I. ”在公開(kāi)本申請(qǐng)中用作染料索引(Colour Index)的縮寫(xiě)。
術(shù)語(yǔ)“烷基”是指對(duì)于烷基中各個(gè)碳原子數(shù)所有可能的變體，即對(duì)于3個(gè)碳原子 正丙基和異丙基；對(duì)于4個(gè)碳原子正丁基、異丁基和叔丁基；對(duì)于5個(gè)碳原子正戊基、1， 1-二甲基丙基、2，2-二甲基丙基和2-甲基丁基等。
術(shù)語(yǔ)“ΡΡ0”用作聚環(huán)氧丙烷的縮寫(xiě)。
術(shù)語(yǔ)“ΡΕ0”用作聚環(huán)氧乙烷的縮寫(xiě)。
聚合物分散劑
本發(fā)明的聚合物分散劑具有超支化聚氨酯結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)通過(guò)使聚異氰酸酯核心與以下物質(zhì)的混合物反應(yīng)而得到
a) 40-65%摩爾的式(I)和/或(II)表示的錨
權(quán)利要求
1.一種聚合物分散劑，其具有超支化聚氨酯結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)通過(guò)使聚異氰酸酯核心與以下物質(zhì)的混合物反應(yīng)而得到a)40-65%摩爾的式(I)和/或(II)表示的錨
2.權(quán)利要求1的聚合物分散劑，其包含50-60%摩爾的錨。
3.權(quán)利要求1或2的聚合物分散劑，其包含15-25%摩爾的聚環(huán)氧丙烷交聯(lián)劑。
4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的聚合物分散劑，其包含25-35%摩爾的聚環(huán)氧丙烷接枝物。
5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的聚合物分散劑，其中所述聚環(huán)氧丙烷交聯(lián)劑的數(shù)均分子量 Mn 在 400-2500 之間。
6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的聚合物分散劑，其中所述聚環(huán)氧丙烷接枝物的數(shù)均分子量 Mn 在 500-5000 之間。
7.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的聚合物分散劑，其數(shù)均分子量Mn小于25，000。
8.一種非水性顏料分散體，其包含顏料、非水性分散介質(zhì)和權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的聚合物分散劑。
9.權(quán)利要求8的非水性顏料分散體，其中所述非水性分散介質(zhì)為可通過(guò)UV-輻射或電子束固化的可輻射固化的液體。
10.一種噴墨油墨，其包含權(quán)利要求8或9的非水性顏料分散體。
11.一種噴墨油墨套裝，其包含至少兩種權(quán)利要求10的噴墨油墨。
12.—種制備非水性顏料分散體的方法，其包括以下步驟a)提供權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的聚合物分散劑；b)在所述聚合物分散劑存在下將顏料分散在非水性分散介質(zhì)中。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述非水性分散介質(zhì)為可通過(guò)UV-輻射或電子束固化的可輻射固化的液體。
14.權(quán)利要求12或13的方法，其中所述顏料分散體為噴墨油墨。
15.一種噴墨印刷方法，其包括以下步驟a)提供權(quán)利要求14的噴墨油墨；和b)將所述噴墨油墨噴射到油墨接收物上。式(I)， 式(Π)，
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了具有超支化聚氨酯結(jié)構(gòu)的聚合物分散劑，所述結(jié)構(gòu)通過(guò)使聚異氰酸酯核心與以下物質(zhì)的混合物反應(yīng)而得到a)40-65％摩爾的式(I)和/或(II)表示的錨，其中n表示選自0-7的整數(shù)；且X和Y各自獨(dú)立地表示伯胺基或羥基；b)5-25％摩爾的聚環(huán)氧丙烷交聯(lián)劑；c)15-40％摩爾的聚環(huán)氧丙烷接枝物；和其中所述交聯(lián)劑和所述接枝物的量合計(jì)為至少35％摩爾；和其中100％摩爾的混合物相應(yīng)于所述聚異氰酸酯核心中異氰酸酯基團(tuán)的總量。本發(fā)明還公開(kāi)了非水性顏料分散體、噴墨油墨以及它們的制備方法。
文檔編號(hào)C08G18/10GK102498143SQ201080040815
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者K·伯奈茨, X·安德烈 申請(qǐng)人:愛(ài)克發(fā)-格法特公司