專利名稱：生產(chǎn)顏料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及合成和純化有機(jī)顏料的方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及含有具有精細(xì)粒度和非常低含量的雜質(zhì)的顏料的油墨的制備方法。
本發(fā)明的背景用于噴墨打印機(jī)的印刷油墨已經(jīng)成為油墨市場的重要部分。一般，噴墨打印機(jī)的油墨經(jīng)一個(gè)或多個(gè)小孔或噴嘴射出。在連續(xù)噴墨打印機(jī)中，在壓力下通過噴嘴噴射出連續(xù)流和在距孔口的固定距離處分裂成帶電液滴。在分裂點(diǎn)，帶電油墨液滴通過根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號調(diào)節(jié)液滴的軌道的電場，以將液滴導(dǎo)向印刷介質(zhì)以產(chǎn)生圖象，或?qū)蛴糜谑占驮傺h(huán)的溝槽。在通常用于用個(gè)人計(jì)算機(jī)桌面打印的按需滴液型(drop-on-demand)噴墨打印機(jī)中，油墨根據(jù)需要從噴嘴以液滴射出，以在印刷介質(zhì)上產(chǎn)生圖象。桌面打印機(jī)通常是熱噴墨，或氣泡噴墨打印機(jī)。熱噴墨打印機(jī)在一端具有連通噴嘴的油墨填充通道和接近噴嘴的生熱電阻器。計(jì)算機(jī)發(fā)送信號，在電阻器中產(chǎn)生電流脈沖，加熱電阻器的附近的油墨。熱蒸發(fā)油墨，以產(chǎn)生氣泡。當(dāng)氣泡擴(kuò)大時(shí)，孔口處的油墨作為在高速下的推進(jìn)液滴從噴嘴射出。
噴墨打印機(jī)用油墨歷史上以染料為基礎(chǔ)，它們是可溶性著色劑，因?yàn)橹湍哂卸氯麌娮斓内呄颍敲丛诖蛴C(jī)能夠適當(dāng)再度操作之前必須清洗。然而，染料具有比顏料易褪色的缺點(diǎn)。印刷染料型水性噴墨打印機(jī)用油墨能夠沾污，如果它們變濕的話。因此，顏料對于噴墨(打印機(jī)用)油墨是理想的，但顏料必須具有非常小的粒度，典型小于1微米和通常小于大約0.4微米，使得顏料不堵塞油墨噴嘴。
用于噴墨打印機(jī)油墨的具有非常小粒度的顏料的合成存在一些問題。許多有機(jī)顏料的合成包括在稀釋水性介質(zhì)中的偶合步驟，以產(chǎn)生顏料產(chǎn)物的淤漿，隨后進(jìn)行在壓濾機(jī)中或用籃式離心機(jī)的過濾淤漿的步驟，以通過除去水相以及溶解的鹽雜質(zhì)來純化和濃縮顏料。然而，非常小的顏料顆粒難以用普通方法過濾。例如，在壓濾機(jī)中，這些微細(xì)顏料顆粒“閉塞”過濾介質(zhì)；換句話說，微細(xì)顏料顆粒堵塞了過濾器的孔和阻止了水通過過濾器。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的過濾方法不能很好地處理非常細(xì)小的顏料顆粒，所以用于噴墨打印機(jī)油墨的顏料目前以具有較大粒度的絮凝顏料生產(chǎn)。絮凝顏料能夠通過普通方式過濾，但然后必須干燥，機(jī)械研磨，以再次獲得噴墨打印機(jī)油墨所需的非常小的粒度，再分散在適合的油墨介質(zhì)中。附加步驟，尤其機(jī)械研磨過程增加了相當(dāng)多的成本，而且，形成了具有不希望的寬粒度分布的顏料。
1998年7月7日公開的日本專利申請JP 10 183,008描述了使用含有顆粒狀陽離子和陰離子聚合物的帶電荷玻璃棉膜(mosaicmembrane)(即離子交換膜)純化水性著色劑的方法。離子交換膜然而是高成本的，必須定期通過補(bǔ)充用過濾除去的不希望的離子來“再充電”。這些缺點(diǎn)導(dǎo)致了成本增加和降低了生產(chǎn)靈活性。
希望有一種制備具有噴墨油墨所必需的微細(xì)粒度和高純度的合成有機(jī)顏料的方法，所述方法克服了合成顏料，使顏料絮凝以便過濾，過濾顏料，干燥顏料，研磨顏料以再次獲得微細(xì)粒度，和再分散顏料的現(xiàn)有方法的問題。
本發(fā)明涉及用膜分離方法純化水性顏料組合物的方法。膜分離方法還稱之為交叉流式過濾法，包括(按增加的孔徑次序)納米過濾，超濾和微量過濾。膜分離方法以前已經(jīng)用于純化染料溶液。染料溶液純化方法的一個(gè)實(shí)例描述在Rebhahn等人的U.S.4,560,746中，該專利在這里引用供參考?！?46參考文獻(xiàn)公開了染料的純化需要具有落在納米過濾范圍內(nèi)的5-15埃的標(biāo)稱孔徑的膜。在引入到納米過濾膜中之前，將染料溶液仔細(xì)預(yù)過濾，以除去所有顆粒狀物質(zhì)，使得孔不會(huì)被堵塞。
1999年6月22日公開的日本申請11 166,131描述了制備氧化處理(酸化)炭黑的液體分散體，將該分散體進(jìn)行超濾和滲析，和然后進(jìn)一步用離子交換膜處理該分散體的方法。炭黑通過熱解(灰化)含碳物質(zhì)如乙炔來制備。炭黑以粉末獲得，并且可以進(jìn)行表面處理，例如在JP’131參考文獻(xiàn)中所述那樣氧化。JP’131參考文獻(xiàn)沒有討論通過有機(jī)合成制備的顏料或使這些有機(jī)合成顏料適合于噴墨油墨的方法。
本發(fā)明的概述本發(fā)明提供了生產(chǎn)在噴墨油墨中使用的水性合成有機(jī)顏料分散體的簡化方法。不象前面的方法，本發(fā)明可有效保持如被合成那樣的窄顏料粒度分布。在第一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了純化顏料的方法，該方法特別適合于具有非常小粒度的顏料。優(yōu)選，對于噴墨應(yīng)用，顏料具有大約400nm的最大粒度。也就是說，粒度分布應(yīng)使得100％顆粒具有大約400nm或400nm以下的粒度。對于其它類型的油墨，如苯胺印刷油墨，最大粒度可以明顯更大，如大約2微米。顏料的粒度分布應(yīng)該是窄的。
在本發(fā)明方法的第一步中，首先在水性介質(zhì)中合成顏料，在第二步中，合成顏料的水性分散體使用交叉流式過濾法純化，其中平均孔徑是大約3納米到大約3000納米。顏料優(yōu)選在優(yōu)先形成至多大約1微米的平均粒度的條件下制備。水性純化顏料分散體產(chǎn)物優(yōu)選具有其中最小粒度是至少大約0.01微米和最大粒度是至多大約1微米的粒度范圍。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，最小粒度是至少大約0.03微米和最大粒度是至多大約0.4微米。然后通過交叉流式過濾從水性顏料反應(yīng)混合物中除去至少一種雜質(zhì)，該雜質(zhì)可以是合成的副產(chǎn)物，用于顏料合成的未反應(yīng)的起始物質(zhì)，或其它雜質(zhì)。
本發(fā)明方法的交叉流式過濾(其中平均孔徑是大約3納米到大約3000納米)常常稱之為超濾(大概3納米到大約300納米的孔徑)和微量過濾(大概300納米到大約3000納米的孔徑)。為了方便起見，術(shù)語“超濾”有時(shí)用于指該工藝步驟，但毫無疑問，本發(fā)明的交叉流式過濾可以延伸到至多3000納米的更大孔徑及涵蓋了超濾和微量過濾。
本發(fā)明還提供了用于制備具有純化顏料的油墨組合物，尤其噴墨油墨的方法。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，通過交叉流式過濾生產(chǎn)純化水性顏料分散體的步驟與一個(gè)或多個(gè)其它步驟聯(lián)合進(jìn)行，后者步驟可以包括(a)壓縮水性顏料分散體以除去至少部分水，(b)干燥純化顏料分散體，以產(chǎn)生干燥純化顏料，和/或(c)將顏料從水性介質(zhì)轉(zhuǎn)移到有機(jī)介質(zhì)中(例如通過沖洗顏料分散體)。
本發(fā)明的詳細(xì)描述本方法作為純化以相對小的平均粒度和/或相對窄的粒度分布合成的顏料的手段是特別理想的，因?yàn)槟軌虮３衷剂６群土６确植?。粒度非常小的顏料可以通過在包括但不限于以下各項(xiàng)的條件下反應(yīng)來生產(chǎn)(1)在高稀釋度(大約5wt％或5wt％以下，優(yōu)選大約1wt％或1wt％以下，基于反應(yīng)劑和水性介質(zhì)的總重量)偶聯(lián)；和/或(2)在高含量的水溶性樹脂，表面活性劑或聚合分散劑的存在下偶聯(lián)。
在生產(chǎn)小粒度顏料中可以使用的有用水溶性樹脂的實(shí)例包括但不限于離子樹脂如醇酸樹脂，聚酯，馬來酸酐改性松香和其它馬來酸酐改性聚合物，富馬酸酐改性松香和其它富馬酸酐改性聚合物，乙烯基樹脂(包括丙烯酸樹脂)，低分子量的酸官能化聚氨酯，氨基樹脂如蜜胺甲醛樹脂，苯乙烯-馬來酸酐(SMA)共聚物，環(huán)氧乙烷的聚合物和共聚物，聚亞胺，以及其它等等。當(dāng)包含樹脂或聚合物時(shí)，它們一般以基于顏料重量的大約2到大約50％，優(yōu)選基于顏料重量的大約5到大約40％的水平使用。
在生產(chǎn)小粒度顏料中可以使用的適合的表面活性劑和分散劑的實(shí)例不帶限制地包括陰離子表面活性劑，包括脂肪酸如棕櫚酸，硬脂酸，和油酸；烷基苯磺酸鹽；烷基萘磺酸鹽；烷基酚聚二醇醚硫酸鹽；和脂肪醇聚二醇醚硫酸鹽；非離子表面活性劑如乙氧基化脂肪醇和乙氧基化烷基酚；兩性表面活性劑如胺氧化物表面活性劑，包括氧化椰油二甲基胺和氧化十四烷基二甲基胺；陽離子表面活性劑，包括脂肪胺如椰油胺，二甲基十二烷基胺，椰油二甲基胺，和N-牛油-1，3-二氨基丙烷，和銨鹽，包括氯化十六烷基三甲基銨和氯化氫化牛油三甲基銨；和聚合分散劑。表面活性劑可以以至少大約1wt％，優(yōu)選至少大約3wt％的量存在，基于顏料的重量。表面活性劑可以以至多大約25wt％，優(yōu)選至多大約10wt％的量存在，基于顏料的重量。
如果使用的話，含水樹脂，表面活性劑，或分散劑能夠在顏料合成反應(yīng)過程中存在或能夠在合成完成之后添加。
本方法能夠用在水性介質(zhì)中合成的各種顏料進(jìn)行，沒有限制地包括偶氮顏料如立索紅，玉紅，和萘酚紅，橙和棕；單芳基化物和二芳基化物顏料如二芳基黃，和若丹明顏料如若丹明黃和若丹明藍(lán)。所合成的顏料分散體一般具有一種或多種不希望有的雜質(zhì)。雜質(zhì)包括反應(yīng)的副產(chǎn)物，用于反應(yīng)的未反應(yīng)的起始原料，和在反應(yīng)過程中引入但在顏料產(chǎn)物中不希望有的添加劑如表面活性劑或鹽。副產(chǎn)物雜質(zhì)非限制性地包括溶解的鹽雜質(zhì)，尤其鈉鹽，鋇鹽，和鈣鹽，尤其鈉、鋇和鈣的鹵化物(例如氯化物)，乙酸鹽和硫酸鹽。另外，顏料合成通常使用過量的偶聯(lián)劑進(jìn)行，它也應(yīng)該被去除。能夠用本發(fā)明的方法除去的顏料合成的典型副產(chǎn)物和雜質(zhì)非限制性地包括未反應(yīng)的起始原料，過量添加到反應(yīng)混合物中的物質(zhì)，如芳族胺和偶聯(lián)化合物如β-萘酚，和副產(chǎn)物，如氯化鈉，乙酸鈉，硫酸鈉，其它堿鹽或堿土鹽如鈣，鋇，或鍶鹽。還希望去除，和不補(bǔ)償一部分水，以增加顏料分散體的固體含量。
未純化的水性合成顏料分散體例如可以具有大約0.5到大約5wt％的合成顏料，基于水性分散體的總重量。合成顏料分散體可以具有大量的雜質(zhì)。一般，分散體可以含有與合成顏料同樣多或更多重量的雜質(zhì)。在本發(fā)明的方法中，合成顏料分散體使用具有大約3納米到大約3000納米平均孔徑的超濾(或微量過濾)膜來過濾，以除去至少一種雜質(zhì)的至少一部分，獲得純化水性顏料分散體。超濾方法用于從顏料分散體的剩余物中分離一部分水性介質(zhì)以及一種或多種雜質(zhì)。在顏料分散體中，通過該方法去除的水性介質(zhì)的體積能夠全部或部分用沒有這種雜質(zhì)的水補(bǔ)充?；蛘?，除去的水的體積不需補(bǔ)充，以便獲得濃度更高的顏料分散體。
繼續(xù)顏料分散體的超濾(或微量過濾)，同時(shí)根據(jù)需要使顏料分散體經(jīng)超濾膜重新循環(huán)，直到獲得所需純度的顏料分散體。超濾方法一般可以每遍去除水總體積的大約2％到大約20％，基于初始分散體的水量。希望去除至少50％的雜質(zhì)。在用膜過濾系統(tǒng)的多遍工序中，可以去除基本所有，即98％或98％以上的雜質(zhì)。所去除的雜質(zhì)的量和水的體積將取決于具有超濾和微量過濾方法知識(shí)的那些人員所了解的各種因素，如所利用的具體的膜，在工藝過程中施加的壓力，持續(xù)超濾以獲得所需純度的時(shí)間長度等等。在超濾方法過程中，可以希望通過不補(bǔ)充所去除的所有水來濃縮顏料分散體。純化的顏料分散體可以具有至少大約30wt％顏料，優(yōu)選至少大約35wt％顏料，的顏料濃度，如果不補(bǔ)充通過超濾去除的所有水。
超濾膜一般性描述在Paulson等人，“Crossflow MembraneTechnology and its Applications”，F(xiàn)ood Technology，77-111頁(1984年12月)中，它在這里全面引用供參考。用于本方法的超濾和微量過濾一般具有標(biāo)稱孔徑明顯小于顏料顆粒的一層。平均孔徑可以是大約3納米到大約3000納米。優(yōu)選，平均孔徑是大約5納米到大約300納米。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，用于該層的聚合物的標(biāo)稱分子量截留(cut-off)優(yōu)選是至少大約50,000。膜在透過流體的那側(cè)包括多孔開放膜層和在接觸顏料分散體的那側(cè)包括具有更小孔徑的一層或多層。以前認(rèn)為，小顏料顆粒不能被純化，因?yàn)轭w粒通過塞住孔或通過跨接而堵塞孔，使得過濾器無法運(yùn)行。然而，例如能夠通過提供高流速的顏料分散體來調(diào)節(jié)超濾參數(shù)，以保持膜“清潔”和防止可以阻止水進(jìn)一步去除的濃縮顏料層的增厚。大約100到大約200psi的壓力是典型的。
除了保持所述流速以外，還希望，在超濾過程中，在接觸顏料分散體的超濾膜的表面保持一定量的剪切或湍流，使得當(dāng)除去水，在膜表面產(chǎn)生了顏料更濃的顏料分散體層時(shí)，顏料顆粒不從分散體中移位出來和不使降低膜過濾效率的膜上的顏料層增厚。剪切或湍流可以優(yōu)選通過沿顏料淤漿濾過超濾膜的通路設(shè)計(jì)擋板或其它這類結(jié)構(gòu)和通過保持穿過膜表面的高流速來產(chǎn)生。
過濾、純化過的顏料分散體能夠濃縮至所需的顏料濃度。純化的顏料淤漿能夠用優(yōu)選至多大約35wt％顏料的濃度來獲得。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，顏料淤漿含有至少大約10wt％和可以含有至多大約20wt％顏料。純化的水性顏料分散體可以進(jìn)一步濃縮，以獲得大約10到大約40wt％顏料的分散體。
純化的水性顏料分散體可以進(jìn)行進(jìn)一步處理步驟。在一個(gè)實(shí)施方案中，純化的水性顏料分散體在另一步中干燥，以獲得干燥、純化的顏料。使用該方法，可以制備平均粒度小和/或粒度分布窄的顏料，再通過超濾純化，然后干燥成干燥顏料，從而在整個(gè)顏料加工過程中保持初始精細(xì)粒度和窄粒度分布。干燥顏料可以在干燥油墨組合物，例如調(diào)色劑，有機(jī)溶劑型油墨組合物，或水性油墨組合物中使用。相反，目前的使顆粒聚結(jié)，將水性分散體壓縮成濾餅，和然后干燥顏料的方法產(chǎn)生了附聚的顏料顆粒，它必須在產(chǎn)物中解聚集。
在另一變型中，能夠壓縮純化的水性顏料分散體，以產(chǎn)生濾餅，如已經(jīng)提及的那樣，雖然使粒子聚集在一些情況下是不理想的。在另一步中，純化水性顏料分散體的顏料可以轉(zhuǎn)移到有機(jī)介質(zhì)中，例如通過本領(lǐng)域已知的擠水方法?？梢詫︻伭线M(jìn)行擠水，有或沒有從純化的水性顏料分散體制備濾餅的第一步，以及當(dāng)希望保持精細(xì)的平均粒度和/或窄粒度分布時(shí)優(yōu)選不制備濾餅。純化顏料的有機(jī)分散體能夠包括在非水性油墨中。
本發(fā)明的方法能夠用于純化以普通粒度，如至多大約10微米或具有至少大約0.5和至多大約1.5或至多大約2微米的粒度范圍合成的顏料，但特別有利的是使用該方法用于不易通過其它方式純化的小顏料粒度。因此，純化的產(chǎn)物優(yōu)選具有其中最小粒度是大約0.01微米和最大粒度是大約1微米的粒度范圍。更優(yōu)選的最小粒度是大約0.03微米。更優(yōu)選的最大粒度是大約0.4微米。小于大約0.01微米的粒度是不希望的，因?yàn)檫@樣的小粒度是太透明的和還表現(xiàn)了更低劣的耐曬色牢度。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，純化的水性顏料分散體以所需濃度制備和引入水性油墨組合物中。例如(沒有限制)，純化顏料分散體能夠濃縮和直接配制成水性噴墨油墨或膠版印刷油墨。在這種情況下，一種或多種純化顏料分散體與水性清漆和/或其它典型油墨組分合并。
同樣，干燥的純化顏料可以包括在油墨組合物中。在干燥顏料的情況下，油墨組合物可以是水性油墨組合物，有機(jī)溶劑型油墨組合物，或干燥油墨(例如調(diào)色劑)組合物。
如果將純化的顏料轉(zhuǎn)移到有機(jī)介質(zhì)中，所得分散體可以包括在有機(jī)溶劑型油墨組合物中。
顏料分散體可以通過引入選自清漆、其它樹脂和聚合物，有機(jī)溶劑和共溶劑和/或其它添加劑的其它物料來制成油墨基料或成品油墨組合物?？梢蕴砑拥挠米饔湍迤岬牡湫蜆渲窍拗频匕ù妓針渲?，聚酯，酚醛樹脂，松香，纖維素，和它們的衍生物如松香改性酚醛樹脂，酚醛改性松香，烴改性松香，馬來酸酐改性松香，富馬酸酐改性松香；烴樹脂，乙烯基樹脂(包括丙烯酸樹脂)，聚氯乙烯樹脂，乙酸乙烯酯樹脂，聚苯乙烯和它們的共聚物；聚氨酯，聚亞胺樹脂等等。還可以使用這些樹脂的結(jié)合物。用于水性油墨的有機(jī)溶劑的適合實(shí)例非限制性地包括醇，二醇，二醇醚，二醇醚酯，和它們的結(jié)合物。如果純化顏料在另一步中干燥和然后在有機(jī)溶劑型油墨中使用，溶劑可以包括脂族烴類如石油餾出物級分及具有有限芳族特性的正和異鏈烷烴溶劑。本領(lǐng)域已知的許多添加劑的任何一種可以包括在本發(fā)明的油墨組合物內(nèi)，只要這些添加劑不明顯減損本發(fā)明的益處。它們的示例性實(shí)例沒有限制地包括傾點(diǎn)下降劑，表面活性劑，潤濕劑，蠟，乳化和分散劑，消泡劑，抗氧化劑，UV吸收劑，干燥劑(例如含有植物油的配制料)，流動(dòng)劑，和其它流變改性劑，光澤增強(qiáng)劑，和抗沉降劑。當(dāng)包含時(shí)，添加劑一般以油墨組合物的至少大約0.001％的量存在，和添加劑可以油墨組合物的至多7wt％或7wt％以上的量存在。
與以前已知的方法相比，根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)了具有更高質(zhì)量和純度，更窄和更可重現(xiàn)的粒度分布和更低的成本的顏料分散體和油墨。
純化顏料可以包括在各種各樣的油墨組合物中。尤其理想的是，在其中高純度和平均粒度小和/或窄粒度分布例如(不帶限制)在噴墨油墨和苯胺印刷油墨中提供優(yōu)點(diǎn)的組合物中包括這些顏料。
通過以下實(shí)施例來說明本發(fā)明。實(shí)施例僅僅用于說明，決不限制所描述和作為權(quán)利要求來要求的本發(fā)明的范圍。所有份為重量份，除非另有規(guī)定。
實(shí)施例1 顏料紅22合成和純化在燒杯中裝入水、11.4g的Fast Scarlet G Base(2-甲氧基-5-硝基苯胺)和19.9g的35％鹽酸。攪拌該混合物，直到Fast Scarlet GBase完全溶解為止。溶液用冰冷卻，加入4.8g的亞硝酸鈉在50ml水中的溶液，以使Fast Scarlet G Base重氮化。將重氮化反應(yīng)攪拌1小時(shí)，同時(shí)保持微過量的亞硝酸鈉(如通過淀粉/KI試紙檢測的那樣)。
在燒杯中裝入水、18.8g Naphthol AS(3-羥基-2-萘甲酰苯胺)和15.2g的50％氫氧化鈉溶液。加熱和攪拌該混合物，直到Naphthol AS完全溶解為止。添加非離子表面活性劑(3.3g)和然后將Naphthol AS溶液的pH調(diào)至11.8-12.2。
然后經(jīng)25-30分鐘將重氮化反應(yīng)混合物加到偶聯(lián)反應(yīng)混合物中。在所有重氮化反應(yīng)混合物偶聯(lián)后，將顏料紅22淤漿攪拌大約30分鐘，再將60g的25％丙烯酸聚合物水溶液加到顏料淤漿中。然后將顏料淤漿加熱到90℃和在攪拌的同時(shí)在該溫度保持2小時(shí)。
然后對顏料紅22淤漿進(jìn)行膜純化(超濾)。在～100psi和～25℃下將顏料紅22淤漿泵送到超濾試驗(yàn)池。該試驗(yàn)池裝有具有～50,000的標(biāo)稱分子量截留的平片薄膜復(fù)合超濾膜。濃縮料流(含有顏料)再循環(huán)到原料罐中。丟棄滲透料流(透過膜的水和溶質(zhì))。根據(jù)保持3-10％顏料的淤漿濃度的需要，補(bǔ)充滲透水。
當(dāng)顏料濃縮液的導(dǎo)電率達(dá)到～1000微西門子(mS)時(shí)，停止補(bǔ)充滲透水，和使淤漿濃度增加到～6％。純化的顏料紅22分散體的體積平均粒度是0.16微米，沒有顆粒大于0.4微米。
實(shí)施例2 顏料黃74純化然后用體積平均粒度為0.35微米和80％顆粒小于0.4微米的的顏料黃74合成產(chǎn)物進(jìn)行膜純化(超濾)。在大約200psi和大約25-50℃下將顏料黃74分散體泵送到超濾試驗(yàn)池。試驗(yàn)池裝有具有50,000的標(biāo)稱分子量截留的平片薄膜復(fù)合超濾膜。含有顏料的濃縮料流再循環(huán)到原料罐中。丟棄已通過膜的含有水和溶質(zhì)的滲透料流。根據(jù)保持3-10％顏料的分散體濃度的需要，滲透水用去離子水補(bǔ)充。
當(dāng)顏料濃縮液的導(dǎo)電率達(dá)到大約2500mS時(shí)，停止補(bǔ)充滲透水，和使淤漿濃度增加到大約12.5％。純化顏料黃74分散體的平均粒度是大約0.1微米，沒有顆粒大于0.34微米。
噴墨試驗(yàn)將實(shí)施例1和實(shí)施例2的純化顏料的樣品如下所示配制成噴墨油墨組分 顏料紅22油墨 顏料黃74油墨DI水 8.6％ 48.7％實(shí)施例1的顏料分散體 72.2％實(shí)施例2的顏料分散體 32.0％N-甲基吡咯烷酮4.0％ 4.0％丙二醇8.0％ 8.0％聚丙二醇 6.0％ 6.0％防腐蝕劑 0.1％ 0.1％抗菌劑0.1％ 0.1％將這些配制料用高速混合機(jī)(Cowles混合機(jī))共混和然后裝入到Hewlett-Packard噴墨油墨鼓中。該油墨以良好的顏色密度印刷和不堵塞印刷頭。
本發(fā)明已經(jīng)參照其優(yōu)選實(shí)施方案來描述。然而，應(yīng)該理解的是，能夠在本發(fā)明的精神和范圍和以下權(quán)利要求書的范圍內(nèi)做出變化和修改。
權(quán)利要求
1.包括以下步驟的方法(a)在水性介質(zhì)中合成顏料，以生產(chǎn)包含雜質(zhì)的水性顏料分散體；(b)使用具有大約3納米到大約3000納米的平均孔徑的膜將水性顏料分散體進(jìn)行交叉流式過濾，其中除去至少部分雜質(zhì)以生產(chǎn)純化水性顏料分散體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中雜質(zhì)選自來自顏料合成步驟的未反應(yīng)的物料，來自顏料合成步驟的副產(chǎn)物，和它們的結(jié)合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中雜質(zhì)的至少大約50％在步驟(b)中除去。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中雜質(zhì)的至少大約98％在步驟(b)中去除。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中雜質(zhì)包括鈉鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中雜質(zhì)包括鋇鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中雜質(zhì)包括鈣鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中雜質(zhì)選自氯化鈉，乙酸鈉，和它們的結(jié)合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在步驟(a)中合成的顏料具有至多大約2微米的平均粒度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述純化水性顏料分散體具有其中最小粒度為至少大約0.01微米和最大粒度為至多大約1微米的粒度范圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述純化水性顏料分散體具有其中最小粒度為至少大約0.03微米和最大粒度為至多大約0.4微米的粒度范圍。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)的合成以在水性介質(zhì)中的至多大約5wt％反應(yīng)物進(jìn)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)的合成以在水性介質(zhì)中的至多大約1wt％反應(yīng)物進(jìn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)的合成在大約2到大約50wt％的水溶性樹脂的存在下進(jìn)行，基于顏料的重量。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中水性介質(zhì)進(jìn)一步包括大約2到大約50wt％的水分散性或水溶性樹脂，基于顏料的重量。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中水性介質(zhì)進(jìn)一步包括大約1到大約25wt％的表面活性劑，基于顏料的重量。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中顏料選自偶氮顏料，單芳基化物和二芳基化物顏料和若丹明顏料。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中顏料是偶氮顏料。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將純化水性顏料分散體調(diào)節(jié)至大約10到大約40wt％顏料的顏料濃度。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括干燥純化水性顏料分散體以獲得干燥純化顏料的其它步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，進(jìn)一步包括在油墨組合物中引入干燥純化顏料的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在水性油墨組合物中引入純化水性顏料的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括將純化水性顏料與選自清漆、樹脂、有機(jī)溶劑和油墨添加劑中的至少一種其它物料合并的步驟。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括將純化水性顏料分散體轉(zhuǎn)化為有機(jī)顏料分散體的步驟。
25.根據(jù)權(quán)利要求26的方法生產(chǎn)的在有機(jī)介質(zhì)中的顏料分散體。
26.根據(jù)權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)的油墨。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的油墨，其中油墨是噴墨油墨。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的油墨，其中油墨是苯胺印刷油墨。
全文摘要
在水性介質(zhì)中合成顏料，和通過超濾或微量過濾來純化顏料分散體。尤其，具有非常小的平均粒度和窄粒度分布的水性顏料分散體可以通過以下步驟來制備(a)在水性介質(zhì)中合成顏料，和(b)使用具有大約3納米到大約3000納米的平均孔徑的膜通過交叉流式過濾除去雜質(zhì)如溶解的合成副產(chǎn)物或未反應(yīng)的起始原料，以生產(chǎn)純化水性顏料分散體。
文檔編號C09D11/00GK1419590SQ01807109
公開日2003年5月21日 申請日期2001年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月23日
發(fā)明者W·L·庫克, D·P·蓋布勒, N·E·普拉特 申請人:弗林特墨水公司