具有反增塑剂的调色剂组合物制造技术

本文公开了包括具有核心‑壳体型结构的颗粒的含有反增塑剂的苯乙烯‑丙烯酸基粘结剂组合物及其制备方法。

【技术实现步骤摘要】
具有反增塑剂的调色剂组合物
技术介绍
本公开内容涉及含有具有核心-壳体型结构和在核心和/或壳体中的反增塑剂的调色剂颗粒的调色剂组合物。更具体地，本文的实施例涉及混合调色剂组合物。具有由苯乙烯/丙烯酸酯胶乳替换的一些聚酯树脂胶乳的混合调色剂是促进用于某些调色剂产品的未来成本降低的关键。例如，混合调色剂可含有苯乙烯/丙烯酸酯壳体和包含苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和无定形聚酯的核心。通过用更多的苯乙烯/丙烯酸酯共聚物替换聚酯，成本得到降低，因为聚酯传统上是更昂贵的材料。聚酯原材料不仅一般更昂贵，而且为了制备聚酯胶乳以允许用于乳液聚集调色剂中需要另外的加工步骤，所述加工步骤通常需要使用溶剂，而当树脂通过乳液聚合制备时，苯乙烯/丙烯酸酯共聚物可直接制备为胶乳。然而，发现在调色剂工艺期间，具有苯乙烯-丙烯酸酯胶乳的调色剂在与聚酯调色剂相同的温度下不熔融，因此导致两个调色剂类型的混合物中的表面形态的变化(更多的聚苯乙烯/丙烯酸酯残留在表面上)。例如，通过分批法制备的聚酯乳液/聚集调色剂一般在约70℃至约86℃的温度下聚结，例如美国专利申请20150056551，而苯乙烯/丙烯酸酯调色剂一般在高于90℃，通常为95至96℃的温度下聚结，如例如US7,645,551中所示。解决这种不匹配的潜在方法是将EA工艺中的聚结温度从85℃的常规聚结温度升高，但增加聚结温度导致发生颜料凝固并且导致介电损耗。这是因为，尤其是对于其中核心含有苯乙烯/丙烯酸酯树脂和聚酯树脂两者的混合调色剂，颜料(例如用于黑色调色剂的炭黑)优先位于调色剂的聚酯树脂部分或苯乙烯/丙烯酸酯和聚酯的界面处，并且因此不能分散到调色剂的苯乙烯/丙烯酸酯树脂部分内。由于替换为苯乙烯/丙烯酸酯，在调色剂中存在较少的聚酯，炭黑的局部浓度增加，导致炭黑颗粒彼此接触的更高机率，因此增加如通过介电损耗测得的调色剂的电导率。因此，这种差的颜料分散导致高介电损耗，这依次又导致打印机中的差的转印效率，并且在某些情况下，还导致较低的电荷。降低聚酯调色剂中的聚结温度可降低介电损耗，但一旦将苯乙烯/丙烯酸酯加入聚酯核心乳液中，则需要升高聚结温度以确保完全聚结的苯乙烯/丙烯酸酯壳体。发现与苯乙烯/丙烯酸酯部分相比，混合调色剂的聚酯部分具有更低的粘度和更高的分子迁移率。这导致聚合物的不相容性，导致调色剂颗粒内的相同聚合物材料的合并或大结构域(即，差的分子间混合)，因此导致炭黑和可能的蜡(脱离助剂)分布不良。本公开内容的专利技术人发现通过包括反增塑剂，例如低分子量有机材料，可帮助使聚合物反增塑，并且因此可解决上述问题。
技术实现思路
根据本文所示的实施例，提供了调色剂组合物，所述调色剂组合物包含具有核心和设置在所述核心上的壳体的颗粒，其中所述核心包含第一反增塑剂；第一苯乙烯-丙烯酸酯树脂；聚酯树脂；所述壳体包含第二苯乙烯-丙烯酸酯树脂。在具体实施例中，提供了调色剂组合物，所述调色剂组合物包含调色剂颗粒，所述调色剂颗粒具有核心和设置在所述核心上的壳体，其中所述核心包含第一反增塑剂、第一苯乙烯-丙烯酸酯树脂；聚酯树脂；并且所述壳体包含第二苯乙烯-丙烯酸酯树脂。在其他实施例中，提供了制备调色剂的方法，所述方法包括提供包含树脂、任选的着色剂和任选的蜡和反增塑剂的乳液，其中所述树脂包含第一苯乙烯-丙烯酸酯树脂和聚酯树脂；使乳液聚集以形成颗粒核心；在所述颗粒核心上形成壳体以形成颗粒，其中所述壳体包含第二苯乙烯-丙烯酸酯树脂；和使颗粒聚结。附图说明为了更好地理解本文实施例，可参考附图。图1是示出了在无定形区域中聚簇的聚合物链分子的构架形式的简图。当分子聚集时产生间隙(如通过红色椭圆可见的)；这些间隙称为自由体积。(http://www.soarnol.com/eng/solution/solution060313.html)图2a显示了纯聚合物的3维图像的计算机模拟模型预测，显示当使聚合物反增塑时，局部迁移率影响局部分子刚度和弹性常数。图2b显示了根据本文实施例的经反增塑的聚合物的3维图像的计算机模拟模型预测。图3a提供根据本文实施例制备的混合调色剂的扫描电子显微镜(SEM)图像。图3b提供了不存在反增塑剂的对照混合调色剂的SEM图像。图4提供了根据本文实施例制备的混合调色剂的调制式差示扫描量热法(MDSC)。图5提供了不存在反增塑剂的对照混合调色剂的MDSC。具体实施方式在下文说明书中，应理解可利用其他实施例，并且可作出结构和操作改变而不背离本文公开的本文实施例的范围。在本说明书和下述权利要求中，除非上下文另有明确规定，否则单数形式如“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数形式。除非特别指出，否则本文公开的所有范围均包括所有端点和中间值。本公开内容提供了包括一种或多种反增塑剂以帮助使树脂反增塑的组合物。一种或多种反增塑剂可掺入组合物的核心内，或者一种或多种反增塑剂可掺入组合物的核心和壳体两者内。在实施例中，核心包含第一反增塑剂。在实施例中，壳体包含第二反增塑剂。在实施例中，壳体还包含第二反增塑剂。第一反增塑剂可与第二反增塑剂相同或不同。第一反增塑剂可包括一种或多种反增塑剂。第二反增塑剂可包括一种或多种反增塑剂。在实施例中，本公开内容的组合物是调色剂组合物。经反增塑的树脂被描述为具有比其纯或纯净形式更高的模量、更高的极限强度、更低的极限伸长率和更低的玻璃化转变温度的树脂。经反增塑的树脂的性质最终源于其分子迁移率或其运动的降低。树脂-添加剂相互作用引起自由体积的减小，这降低了树脂迁移率或基本上将聚合物链段锁定在适当的位置，从而不允许树脂到处移动。这种反增塑效应与“增塑剂”(即，一些增塑剂也可为反增塑剂)上的官能团有关，所述官能团与树脂强烈相互作用并且引起Tg的降低，但同时也增加了树脂材料的刚度(剪切或本体模量)。因此，经反增塑的树脂和经增塑的树脂之间的主要区别在于它们的热和机械性质。图1显示了在无定形区域中聚簇的树脂链分子。当分子聚集时产生间隙(如通过椭圆可见的)，并且这些间隙被称为自由体积。图2a显示了纯聚合物的3维图像的计算机模拟模型预测，并且图2b显示了根据本文实施例的经反增塑的聚合物的3维图像的计算机模拟模型预测。这些图显示当使树脂反增塑时，局部迁移率影响局部分子刚度和弹性常数。(RobertRiggleman,JackDouglasb和JuanJ.dePablo,SoftMatter6(2010))。本文实施例的反增塑剂可为小的有机分子，这允许其渗入聚合物链的自由体积空间内，如图1中可见的。反增塑剂在室温下可为液体。取决于反增塑剂的化学组成，液相的范围可低至-30℃至超过500℃，例如，反增塑剂可在约-30至约300℃、约-20至约300℃、或约-10至约250℃的范围内的温度下处于液相。本文实施例的合适反增塑剂的例子包括但不限于苯甲酸烷基酯，例如苯甲酸甲酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸丁酯、苯甲酸戊酯、苯甲酸月桂基/肉豆蔻基酯、苯甲酸C12-15烷基酯、苯甲酸C16-17烷基酯、苯甲酸十八烷基酯、苯甲酸山嵛酯、苯甲酸异丙酯、苯甲酸异丁酯、苯甲酸异十八烷基酯、苯甲酸乙基己酯、苯甲酸丁基辛酯、苯甲酸己基癸酯和苯甲酸辛基十二烷基酯；柠檬酸酯，例如取代的柠檬酸酯，例如柠檬酸三乙酯、柠檬酸三甲酯、乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，所述组合物包含：具有核心和设置在所述核心上的壳体的颗粒，其中所述核心包含：第一反增塑剂；第一苯乙烯‑丙烯酸酯树脂；和聚酯树脂；所述壳体包含：第二苯乙烯‑丙烯酸酯树脂。

【技术特征摘要】
2016.06.20 US 15/1875451.一种组合物，所述组合物包含：具有核心和设置在所述核心上的壳体的颗粒，其中所述核心包含：第一反增塑剂；第一苯乙烯-丙烯酸酯树脂；和聚酯树脂；所述壳体包含：第二苯乙烯-丙烯酸酯树脂。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述第一反增塑剂具有约-30℃至约500℃的熔点。3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述第一反增塑剂选自苯甲酸烷基酯、柠檬酸酯、甲苯甲酸烷基酯、邻苯二甲酸酯及其混合物。4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述第一反增塑剂包含柠檬酸酯。5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述第一反增塑剂以按调色剂颗粒总重量计约0.1至约10重量百分比的量存在于所述调色剂组合物中。6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述壳体包含与所述核心中的所述第一反增塑剂相同或不同的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·M·法鲁希亚，R·P·N·维尔叶金，M·S·霍金斯，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：美国,US