水性颜料分散体制造技术

在此公开了水性分散体，其包含：相对于所述分散体的总重量以至少10重量％的量存在的至少一种颜料，所述至少一种颜料选自氧化炭黑和连接有至少一个有机基团的改性炭黑；和相对于所述分散体的总重量以至少10重量％的量存在的至少一种有机溶剂，所述至少一种有机溶剂具有13至50MPa0.5的汉森氢键合参数(δH)和5至13MPa0.5的汉森极性参数(δp)，其中所述分散体基本不含表面活性剂。还公开了水性分散体的制备方法和由其制备的喷墨油墨组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
在此公开了包含有机溶剂的水性颜料分散体。运些分散体可用于喷墨油墨应用。
技术介绍
持续需要优化分散稳定性，例如用于大量应用如油墨、涂料等的包含颜料的水性 分散体。
技术实现思路
一个实施方案提供水性分散体，其包含： 相对于所述分散体的总重量W至少5重量％的量存在的至少一种颜料，所述至少 一种颜料选自氧化炭黑和连接有至少一个（种）有机基团的改性炭黑；和 阳〇化]相对于所述分散体的总重量W至少10重量％的量存在的至少一种有机溶剂，所 述至少一种有机溶剂具有13至50MPa°'5的汉森氨键合参数（5H)和5至13MPa°'5的汉森极 性参数（SP)， 其中所述分散体基本不含表面活性剂。另一实施方案提供水性分散体，其包含： 相对于所述分散体的总重量W至少10重量％的量存在的至少一种颜料，所述至 少一种颜料选自氧化炭黑和连接有至少一个有机基团的改性炭黑；和 相对于所述分散体的总重量W至少10重量％的量存在的至少一种有机溶剂，其 中所述至少一种有机溶剂选自甘油、乙二醇、1,2-己二醇、二甘醇、=径甲基丙烷、2-化咯 烧酬、S甘醇、1，3-丙二醇、1，3-二甲基-2-咪挫烧酬、1，2, 3, 4-四径基下烧、二（2-径基乙 基）-5, 5-二甲基乙内酷脈、丙二醇（1,2-丙二醇）、一缩二丙二醇、二缩S丙二醇、N-(2-径 基乙基）-2-化咯烧酬、S亚甲基二醇、1，4-下二醇、和乙二醇单甲酸， 其中所述分散体基本不含表面活性剂。 另一实施方案提供制备水性分散体的方法，其包括： 提供包含至少10重量％颜料的组合物，所述颜料选自氧化炭黑和连接有至少一 个有机基团的改性炭黑；和 向所述组合物添加至少一种有机溶剂W制备基本不含表面活性剂的分散体，所述 至少一种有机溶剂相对于所述分散体的总重量W至少10重量％的量存在， 其中在所述添加时，所述分散体具有选自W下的性质中的至少一种： (a)电导率不增大； 化）当在70°C下老化7天时，〇5。不增大超过5%; (C)当在70°C下老化7天时，粘度不增大讯 阳〇1引 （d)粘度不增大超过100 %。【具体实施方式】 经由各种表面处理改性的炭黑颜料已经证实可作为自分散颜料用于水性溶液中。 例如，包含经臭氧氧化的炭黑的喷墨油墨组合物提供优异的光密度、纸-纸性能独立性，W 及与聚合物添加剂的改善的耐久性。然而，炭黑的运种表面改性可危害分散稳定性，如通过 在老化时粒度生长和/或导电性增加所观察到的。因为许多喷墨油墨制造商W水性分散体 的形式得到颜料，所W需要提供具有足够稳定性的颜料分散体W允许运些分散体在使用之 前胆存，例如，W油墨制剂的形式胆存。 已经发现，某些有机溶剂使不含表面活性剂或者分散剂的水性分散体稳定或者向 其提供增加的稳定性。因此，本申请公开水性分散体，其包含： 相对于所述分散体的总重量W至少5重量％的量存在的至少一种颜料，所述至少 一种颜料选自氧化炭黑和连接有至少一个有机基团的改性炭黑；和 相对于所述分散体的总重量W至少10重量％的量存在的至少一种有机溶剂，所 述至少一种有机溶剂具有13至50MPa°'5的汉森氨键合参数（5H)和5至13MPa°'5的汉森极 性参数（SP)， 其中所述分散体基本不含表面活性剂。通常，基于C电势测量-20mV)，含有改性炭黑的水性颗粒分散体在水中是静 电稳定的。电荷化含有斯特恩层（由吸附至表面的离子组成）和扩散层的双电层的形式分 布在颜料附近。双电层的厚度可通过C电势测量，所述C电势是在扩散层处经历的电势。 较高C电势由较大双层厚度产生，从而在颗粒之间导致较大量的排斥，并防止颜料的聚集 和沉降。而且，在本申请公开的改性炭黑的情况中，运种颜料的特征在于与未处理炭黑相比 额外的表面官能团（例如，簇酸根、径基、酸酢、横酸根、麟酸根），从而为带电物质（例如，抗 衡离子）提供额外的吸附位点并导致更大的双层厚度。 如果将有机溶剂添加至水性分散体W形成水/溶剂混合物，可预期的是，有机溶 剂相对于水更低的介电常数将导致降低的双层厚度并因此导致更不稳定的分散体。然而， 已经发现，具有一定汉森溶解度参数的溶剂的添加实际上给予更大的分散稳定性。不希望 被任何理论束缚，据信，某些有机溶剂可吸附和/或者与颜料表面缔合，并可置换表面-吸 附的/稠合的离子基团和/或者防止或者减少稠合在颜料表面的离子基团的存在。吸附的 溶剂分子也可防止碎片的脱附，否则的话所述碎片在热老化时可能已经与颜料分离。另外 地或者替代地，所述有机溶剂可更紧密地附着至颜料表面W减少由位于颜料表面的疏水部 分附近的有组织的水结构导致的不希望的赌降低。运种最终结果也可导致更大的分散稳定 性。 阳0%] 在一个实施方案中，汉森溶解度参数可用作在有机溶剂和颜料表面之间的相容性 的量度。具体地，极性（5P)和氨键合（5 ")参数（单位MPai/2)分别提供了永久偶极子和 氨键合分子相互作用的指标。不希望被任何理论束缚，通过与存在于分散体中的离子基团 相比与表面更大的相互作用，具有本申请公开的Sp和5J直的溶剂将导致与颜料表面提高 的相容性。在一个实施方案中，所述至少一种有机溶剂的汉森氨键合参数（5H)为13至 50MPa°'5,例如，15 至 50MPa°'5,15 至 45MPa°'5,15 至 30MPa°'5,或者 25 至 50MPa°'5。在一个实施 方案中，所述至少一种有机溶剂的汉森极性参数（5P)为5至13MPa°'5,例如，7至13MPa°'5， 或者10至13MPa°'5。在一个实施方案中，在所述至少一种有机溶剂包含两种或者更多种有 机溶剂的情况下，所述两种或者更多种有机溶剂中的每种满足w上的汉森溶解度参数。 在一个实施方案中，所述至少一种有机溶剂选自甘油、乙二醇、1,2-己二醇、 二甘醇、=径甲基丙烷、2-化咯烧酬、=甘醇、1，3-丙二醇、1，3-二甲基-2-咪挫烧酬、 1，2, 3, 4-四径基下烧、二（2-径基乙基）-5, 5-二甲基乙内酷脈、丙二醇、一缩二丙二醇、二 缩S丙二醇、N-(2-径基乙基）-2-化咯烧酬、S亚甲基二醇、1,4-下二醇、和乙二醇单甲酸。 在一个实施方案中，所述至少一种有机溶剂选自甘油、=径甲基丙烷、木糖醇、山 梨糖醇、2-化咯烧酬、乙二醇、1,2-己二醇、和1,3-二甲基-2-咪挫烧酬。在另一实施方 案中，所述至少一种有机溶剂选自=径甲基丙烷、木糖醇、山梨糖醇、2-化咯烧酬、乙二醇、 1，2-己二醇、和1，3-二甲基-2-咪挫烧酬。在又一实施方案中，所述至少一种有机溶剂选 自甘油、=径甲基丙烷、木糖醇、山梨糖醇、2-化咯烧酬、1,2-己二醇、和1,3-二甲基-2-咪 挫烧酬。 在一个实施方案中，所述至少一种有机溶剂选自醇。示例性醇包括甘油、乙二 醇、1,2-己二醇、二甘醇、=径甲基丙烷、=甘醇、1,3-丙二醇、1，2, 3, 4-四径基下烧、二 (2-径基乙基）-5, 5-二甲基乙内酷脈、丙二醇、一缩二丙二醇、二缩S丙二醇、N- (2-径基乙 基）-2-化咯烧酬、S亚甲基二醇、1，4-下二醇、和乙二醇单甲酸。 在一个实施方案中，所述醇选自二醇和多元醇如亚烷基二醇和亚烷基多元醇（例 如，乙二醇）。示例性二醇和多元醇包括甘油、乙二醇、1，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性分散体，其包含：相对于所述分散体的总重量以至少5重量％的量存在的至少一种颜料，所述至少一种颜料选自氧化炭黑和连接有至少一个有机基团的改性炭黑；和相对于所述分散体的总重量以至少10重量％的量存在的至少一种有机溶剂，所述至少一种有机溶剂具有13至50MPa0.5的汉森氢键合参数(δH)和5至13MPa0.5的汉森极性参数(δp)，其中所述分散体基本不含表面活性剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘天琦，AP迪坎，
申请(专利权)人：卡博特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US