專利名稱：可溶于醇的黑色染料配方的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高顏色強(qiáng)度，低粘度和高著色力的可溶于醇的黑色染料配方，該配方特別適用于書寫工具，如氈制筆尖(felt tip)和滾珠筆(roller ball pen)。
應(yīng)用于書寫工具和其他打印設(shè)備如噴墨打印機(jī)中的墨水，必須是非常流暢和穩(wěn)定的，而且不含有任何可造成用具阻塞的顆粒。另外，此種墨水必須能夠沉積并附著于書寫或打印基質(zhì)之上，同時(shí)盡量不模糊，必須干得快，并在受潮的情況下不褪色。通常此種墨水是由可溶于染料的著色劑溶于相容的水性或溶劑型介質(zhì)，制成一種可流動(dòng)的、無(wú)顆粒的染料溶液。非水性墨水比水性墨水具有更大的優(yōu)點(diǎn)，這是由于許多溶劑染料在揮發(fā)性有機(jī)溶劑中具有適當(dāng)?shù)娜芙舛?，因此作為真正的不含任何顆粒的液體溶液使用。在墨水中使用溶劑染料的另一優(yōu)點(diǎn)還在于它往往耐久性好，至少在遇水時(shí)耐久性好。
書寫工具的制造廠家通常采用可溶于溶劑的墨水作為其最終墨水配方的著色組分，此種墨水典型的是多種基礎(chǔ)染料和/或溶劑染料的混合物或摻和物。黑色墨水配方通常是根據(jù)每一個(gè)生產(chǎn)廠家的需求定制的，提供色度從淺灰色到藍(lán)黑色的眾多產(chǎn)品，通過(guò)最終墨水的色度變化來(lái)進(jìn)行識(shí)別，這把他們的鋼筆與最終使用者聯(lián)系起來(lái)。因此，黑色染料一般是將黃棕色染料與黑色，紫色和/或藍(lán)色染料按不同的比例進(jìn)行混合，得到具有不同色度的染料配方。
任何墨水的著色組分不僅是一個(gè)經(jīng)濟(jì)控制因素而且是一個(gè)技術(shù)控制因素。由于對(duì)墨水的耐光性、粘度、表面張力、書寫性等性能的要求嚴(yán)格，因此可供選擇的墨水組分往往是十分有限的，尤其是著色劑。鑒于上述原因，一直需要一種工業(yè)化生產(chǎn)的墨水，它不僅能滿足或超過(guò)工業(yè)生產(chǎn)所要求的各項(xiàng)性能因素，而且比使用現(xiàn)有的墨水更加經(jīng)濟(jì)。
我們發(fā)現(xiàn)了一種黑色溶劑型染料配方，該配方中標(biāo)準(zhǔn)黃棕色組分的含量大大降低，而且在不增加最終墨水組成中著色劑含量的條件下，降低了配方的粘度，提高了著色力，該染料配方還可含有調(diào)節(jié)顏色的其他染料，其他溶劑和助溶劑，對(duì)于其使用者是更為經(jīng)濟(jì)。
因此，本發(fā)明提供了一種可溶于醇的黑色染料組合物，包括以下組分a)丙醇溶劑，選自正丙醇、異丙醇或它們的混合物，含量為20-45％，優(yōu)選為30-45％，更優(yōu)選為39-41％；b)油溶苯胺黑，含量為30-35％，優(yōu)選為32-34％，更優(yōu)選為32-33％；c)一種或多種(C7-C20)，優(yōu)選為(C8-C18)，更優(yōu)選為(C8-C10)，最優(yōu)選為(C8)的直鏈或支鏈的、飽和或不飽和的羧酸，含量為20-40％，優(yōu)選為23-35％，更優(yōu)選為23-26％；d)棕色或黃色染料或它們的混合物，含量為1-6％，優(yōu)選為2-5％，更優(yōu)選為2-3％；和e)堿性結(jié)晶紫(Crystal Violet Base)、甲基紫堿(Methyl VioletBase)或它們的混合物，含量為1-3％，優(yōu)選為1-1.5％，更優(yōu)選為1％；以及f)選擇性地，酯助溶劑，，含量為0-5％，優(yōu)選為0-1％。
除非另有說(shuō)明，本文的所有百分含量、份數(shù)和比例均以重量計(jì)；包括兩端值，而且是可以組合的。所有溫度均是攝氏溫度，所有溫度范圍均包括兩端值，而且可以組合。
優(yōu)選組合物基本上含有以上所述組分。優(yōu)選丙醇溶劑是正丙醇。優(yōu)選羧酸是2-乙基己酸。優(yōu)選黃色或棕色染料選自C.I.溶劑棕(Solvent Brown)12染料或由下式表示的黃色染料(該黃色染料公開(kāi)在美國(guó)專利5142030中，在這里引入作為參考，其中每一個(gè)R獨(dú)立地是(C6-C12)的烷基；優(yōu)選每個(gè)R為壬基(其二甲苯溶液可從MortonInternational或Rohm and Haas Company作為AutomateTMYellow D染料得到))或它們的混合物 最優(yōu)選黃色或棕色染料為C.I.溶劑棕12染料。當(dāng)使用時(shí)，酯助溶劑優(yōu)選乙酸酯， 更優(yōu)選為乙酸正丙酯或乙酸乙酯。當(dāng)配方準(zhǔn)備用于非孔基質(zhì)時(shí)，這種助溶劑非常有用。
本發(fā)明的黑色溶劑型配方具有非常高的著色力，也就是說(shuō)，相對(duì)其著色劑的濃度來(lái)說(shuō)，這些配方具有非常高的光譜強(qiáng)度。高的著色力對(duì)某些應(yīng)用例如噴墨打印是很重要的。另外，這種組合物還具有很好的流動(dòng)性，即其25℃的粘度優(yōu)選小于1200厘泊(cP)，更優(yōu)選小于1000厘泊(cP)，基本上沒(méi)有可造成氈制筆尖和寶珠筆的筆尖和噴墨打印機(jī)機(jī)頭阻塞的顆粒。而且墨水干了后，在遇水的情況下其墨跡仍然是持久的，并可重新溶解在其自己的溶劑載體中。這防止了使用中間氈制筆尖和寶珠筆的筆尖中墨水的結(jié)塊(干燥)。此種墨水還能夠沉積并附著于打印基質(zhì)上，優(yōu)選多孔基質(zhì)，例如紙、卡片材料和波紋紙板，而且墨水干得快，不模糊，不滲色，在基質(zhì)上沒(méi)有滲散和吸墨。本發(fā)明的配方除了應(yīng)用于書寫文具和噴墨打印機(jī)外，還可應(yīng)用于木材染色、石油著色劑、裝飾涂層和繪畫藝術(shù)工業(yè)的油墨。
眾所周知，苯胺黑染料是一類黑色溶劑染料。本發(fā)明涉及了可溶于溶劑而不溶于水的苯胺黑染料的應(yīng)用。雖然有水溶性的苯胺黑染料，尤其是磺酸化苯胺黑，但本發(fā)明并不涉及它們的應(yīng)用。由于水溶性的苯胺黑染料在應(yīng)用過(guò)程中一般仍然具有水溶性的特點(diǎn)，因此可以洗掉。在氯化鐵或氯化亞鐵的存在下，加熱硝基化合物(例如硝基苯或硝基酚)與苯胺和/或鹽酸苯胺得到苯胺黑染料。通過(guò)改變反應(yīng)物的比例和加熱時(shí)間，可以很容易地制備不同等級(jí)或不同種類的苯胺黑。通過(guò)這種方法得到的苯胺黑組合物是化合物的混合物，最簡(jiǎn)單形式的化合物如下式所示 市售的苯胺黑染料的實(shí)例包括溶劑黑5和溶劑黑7的游離堿形式(“油溶苯胺黑”)C.I.溶劑黑5 C.I.溶劑黑7 油溶苯胺黑是通過(guò)苯胺黑染料與弱堿反應(yīng)，重排后得到的。
堿性結(jié)晶紫(C.I.溶劑紫9)和甲基紫堿(C.I.溶劑紫8)類屬為副品紅的堿性染料衍生物，副品紅是一種三苯基甲烷型染料。溶劑棕12是一種重氮染料混合物，它是通過(guò)將3份甲苯-2，4-二胺的鹽酸化物用2份亞硝酸處理制得的。優(yōu)選堿性結(jié)晶紫。AutomateTMYellow D是一種黃色染料，通過(guò)4，4’-二氨基N-苯甲酰苯胺與2當(dāng)量對(duì)壬基苯酚的雙偶氮偶合得到，其方法公開(kāi)在美國(guó)專利5,142,030中，在這里引入作為參考。
通過(guò)改變油溶苯胺黑、黃色或棕色染料和堿性結(jié)晶紫或甲基紫堿的相對(duì)含量，可以用本發(fā)明的配方實(shí)現(xiàn)黑色色度的變化。
除了上述已提到的各組分外，本發(fā)明的配方還可以包含其它常用的墨水添加劑，例如pH調(diào)節(jié)劑、流變改性劑、抗氧劑、觸變劑、增塑劑、導(dǎo)電劑、cap-off添加劑，其他顏料和/或染料(以改變所得黑色的色度)。
本發(fā)明的組合物通過(guò)以下通用步驟制備a)將油溶苯胺黑分批加入丙醇中，丙醇優(yōu)選已在攪拌下加熱至50-60℃，直至油溶苯胺黑完全潤(rùn)濕；b)加入全部油溶苯胺黑后，加入羧酸，再優(yōu)選將混合物的溫度維持在50-60℃；c)加入黃色或棕色染料和堿性結(jié)晶紫或甲基紫堿或它們的混合物；d)加熱上述混合物至80-85℃，大約1小時(shí)；e)冷卻混合物，優(yōu)選至溫度為50-60℃；f)選擇性地，另外加入丙醇調(diào)節(jié)濃度；和d)選擇性地，過(guò)濾混合物以除去任何顆粒物質(zhì)，優(yōu)選通過(guò)5μ的過(guò)濾器。
按上述的通用制備方法，給出以下實(shí)施例，說(shuō)明本發(fā)明的一些實(shí)施方案。
*＝重量份粘度＝25℃下采用Brookfield錠子或錐/板式粘度計(jì)測(cè)定的單位為厘泊(cP)的粘度油溶苯胺黑由Orient Chemical Co.，Spectra Color Co.，和Sunbelt公司生產(chǎn)2-EHA＝2-乙基己酸溶劑棕12由Sunbelt公司生產(chǎn)堿性結(jié)晶紫由Spectra Color Co.生產(chǎn)a)用油酸代替2-EHAb)用Morton International或Rohm and Haas Co.生產(chǎn)的Automate Yellow D染料代替溶劑棕12，將其中的二甲苯溶劑除去，所得的非揮發(fā)性染料溶于正丙醇中，制成60wt％的溶液。
c)助溶劑為乙酸正丙酯。
按照實(shí)施例1-6和8-9得到的樣品，采用很少量的著色劑而得到了顏色正的黑色墨水。按照實(shí)施例7得到的樣品，由于增加了堿性結(jié)晶紫與溶劑棕12的比例，呈現(xiàn)紫黑色。按照實(shí)施例10-12得到的樣品制得紅色色調(diào)的黑色染料。按照實(shí)施例13得到的樣品，比其他的樣品少一些紫色，但不象市售UnisolTMBlack 1410(United ColorManufacturing Co.)那樣的藍(lán)黑色。
權(quán)利要求
1.一種黑色可溶于醇的染料組合物，包括a)20-45重量％的丙醇溶劑，選自正丙醇、異丙醇或它們的混合物；b)30-35重量％的油溶苯胺黑；c)20-40重量％的一種或多種(C7-C20)，優(yōu)選(C8-C18)，更優(yōu)選(C8-C10)，最優(yōu)選(C8)的直鏈或支鏈、飽和或不飽和羧酸；d)1-6重量％的棕色或黃色染料或其混合物；和e)1-3重量％的堿性結(jié)晶紫、甲基紫堿、或其混合物；以及f)選擇性地，0-5重量％的酯助溶劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中a)丙醇溶劑為正丙醇；b)羧酸是2-乙基己酸；c)棕色或黃色染料選自1)C.I.溶劑棕12染料；或2)下式所示的黃色染料 其中每個(gè)R獨(dú)立地是(C6-C12)烷基，或其混合物；和d)紫色色基(Violet Base)是堿性結(jié)晶紫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中丙醇溶劑在組合物中的含量為30-45重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中油溶苯胺黑在組合物中的含量為32-34重量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中羧酸在組合物中的含量為23-26重量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中棕色或黃色染料在組合物中的含量為2-3重量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，還含有選自pH調(diào)節(jié)劑、流變改性劑、抗氧劑、觸變劑、增塑劑、導(dǎo)電劑、其它顏料、cap-off添加劑、和其它染料的一種或多種組分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，包括a)39-41重量％的正丙醇；b)32-33重量％的油溶苯胺黑；c)23-26重量％的2-乙基己酸；d)2-3重量％的C.I溶劑棕12染料；和e)1-1.5重量％的堿性結(jié)晶紫。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，當(dāng)使用助溶劑時(shí)，助溶劑選自乙酸正丙酯和乙酸乙酯。
10.一種制備權(quán)利要求1所述組合物的方法，包括以下步驟a)將油溶苯胺黑分批加入丙醇中，丙醇在攪拌下任選地加熱至50-60℃，直至油溶苯胺黑完全潤(rùn)濕；b)加入羧酸；c)加入棕色或黃色染料和堿性結(jié)晶紫、甲基紫堿或其混合物；d)加熱混合物至80-85℃大約1小時(shí)；e)冷卻混合物至溫度為50-60℃；f)選擇性地，另外加入丙醇調(diào)整濃度；和g)選擇性地過(guò)濾混合物以除去任何顆粒物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高顏色強(qiáng)度,低粘度和高著色力的可溶于醇的黑色染料配方,該配方包括:a)20－45wt%的丙醇溶劑;b)30－35wt%的油溶苯胺黑;c)20－40wt%的羧酸;d)1－6wt%的染料;e)1－3wt%的堿性結(jié)晶紫、甲基紫堿、或其混合物;和f)選擇性地,0－5wt%的酯助溶劑。該染料配方特別適用于書寫工具,如氈制筆尖和寶珠筆。
文檔編號(hào)C09B67/22GK1358802SQ0013558
公開(kāi)日2002年7月17日 申請(qǐng)日期2000年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月21日
發(fā)明者A·老茲密尼, M·R·弗瑞思維爾 申請(qǐng)人:羅姆和哈斯公司