改性颜料及其制备方法及其应用以及纳米颜料分散体技术

本发明专利技术涉及一种改性颜料及其制备方法及其应用以及纳米颜料分散体，解决了现有改性颜料容易团聚，稳定性差，因而导致在需要着色的物料上颜料分散不均匀，颜料的遮盖力差等问题。本发明专利技术改性颜料经过表面改性、表面处理、盐磨四个步骤制得。得到的改性颜料具有改性效果好、聚合物不易脱落、工艺简单、可控性好、生产成本低的优点，可用于制备彩色聚合碳粉及制造液晶显示器中的彩色滤光片。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改性颜料及其制备方法及其应用，以及纳米颜料分散体。
技术介绍
纳米颜料是指其粒径为纳米级的颜料，属纳米特殊功能材料，主要应用于液晶显示器(LCD)中彩色滤光片(Color Filter，以下缩写为CF)制造以及彩色聚合碳粉(Color Polymerized Toner，以下缩写为CPT)中所需的纳米级高档颜料。由于纳米颜料在媒体中分散时，希望粒径控制越小越好，将颜料粒径分散到IOOnm以下的过程中颜料容易团聚，稳定性差，因而导致在需要着色的物料上颜料分散不均勻，颜料的遮盖力差等问题。作为纳米级高档颜料，其稳定性的要求也极高。颜料的稳定性不好主要是颜料的表面结构与分散的基材的性质不同导致的，用少许聚合物对颜料表面进行改性的方法是增强颜料与基材的相容性的一种办法，目前一般是采用以聚合物对颜料进行简单的物理包覆的方法，这种物理包覆不仅不能解决在后期使用过程中聚合物脱落等问题，还由于这种包覆的脱落也是导致分散时分散体的稳定性不好的原因，难以使颜料分散在水中时的粒径控制在IOOnm以下，而用化学改性的方法将颜料预聚合物之间通过化学键连接起来，能有效的阻止聚合物的脱离。目前最常用的化学改性方法是通过简单的以小分子的化合对颜料的表面进行处理，使之带上亲水的或者亲油的基团，这种小分子的基团难以提供做够的稳定性，难以保证颜料在分散的时候在分散体系中的稳定性，也难以保证颜料分散体的长期分散稳定性，其水中分散体粒径也由于化学键的连接方式同样难以得到有效控制，因此不能满足对着色的要求很高的领域，如彩色聚合碳粉和彩色滤光片等对颜料的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种改性效果好、聚合物不易脱落、 工艺简单、可控性好、生产成本低的改性颜料及其制备方法。本专利技术还提供了改性颜料分别在制造液晶显示器中的彩色滤光片及彩色聚合碳粉中的应用。进一步的，本专利技术还提供了含有上述改性颜料的纳米颜料分散体。本专利技术改性颜料的制备方法为将颜料经过表面改性、表面处理、盐磨四个步骤制得，其中，所述表面改性为将颜料加入到溶剂中，然后在搅拌分散的同时加入表面改性剂进行表面改性，改性完后将产物洗涤、过滤、干燥得到初改性颜料；然后将制得的初改性颜料与聚合性单体、反应催化剂加入到溶剂中，搅拌分散，然后真空抽去反应装置中的空气进行原子转移自由基聚合反应，即得到聚合物接枝改性的颜料粒子；所述表面处理为将聚合物接枝改性的颜料粒子加入酸性溶液中，进行表面处理， 然后进行洗涤压滤、干燥得到经表面处理后的改性颜料；所述盐磨为将上述经表面处理后的改性颜料与溶剂、食盐进行研磨，然后再进行洗涤压滤，干燥即得到改性颜料。所述表面改性剂为氯丙烯酰氯、溴丙烯酰溴或其衍生物中的至少一种。其添加量为0. -5%质量百分数。不可过多或过少，过多则在颜料表面引入的基团过多导致引入的聚合物链的量过多而影响了颜料的性质，过少则在颜料表面引入的聚合物链太少而达不到用聚合物来进行改性的目的。所述制备初改性颜料时进行表面改性时的溶剂可以使用与酰氯和酰溴不反应的各类溶剂，优选甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃中的至少一种。其添加量为颜料质量的2-5倍。所述制备聚合物接枝改性的颜料粒子时进行聚合反应时的溶剂可以使用醇类、酰胺类或者芳香类，优选N，N- 二甲基甲酰胺及其衍生物、甲醇、乙醇和碳链长度不大于十二的直链和支链醇中的至少一种。。其添加量为颜料质量的2-10倍。所述盐磨步骤中的溶剂可以脂类、芳香类溶剂溶剂，优选甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、 乙酸丁酯中的至少一种。其添加量为颜料质量的0. 5-5倍。本专利技术先采用表面改性剂对颜料表面进行改性，然后再采用原子转移自由基聚合将颜料与聚合物连接起来是一种有效的对颜料进行改性的方法，用原子转移自由基聚合技术可以将聚合物接枝到颜料的表面，利用键连接完全避免了采用物理包覆方法带来的后期使用过程中聚合物脱落等问题，同现有的化学改性方法相比本专利技术接枝的量和分子量等都是可控的，引入的基团也是可控的，这就使得我们可以根据应用的需求对表面进行针对性的改性。本专利技术所使用的颜料可以为无机颜料或有机颜料、有机染料的任一种，也可以是其组合。可以列举的青色着色剂有颜料蓝15:3、颜料蓝15:4、颜料蓝15:6等；黄色着色剂有颜料黄74、颜料黄93、颜料黄94、颜料黄155、溶剂黄162、颜料黄180、颜料黄185等；品红着色剂有颜料红31、颜料红122、颜料红150、颜料红184、颜料红185、颜料红57:1、颜料红238、颜料红269、颜料红254等；颜料绿36、颜料绿17、颜料绿26、颜料绿15 ；黑色有碳黑、磁铁矿等。本专利技术表面改性步骤中所使用的聚合性单体可以列举出有苯乙烯、α -甲基苯乙烯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸特丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸特丁酯、甲基丙烯酸正己酯、1，3-丁二烯、1，2-丁二烯等；优选苯乙烯、 丙烯酸叔丁酯。其添加量优选为颜料质量的0. 1-5倍。本专利技术表面改性方法中所使用的反应催化剂为过渡金属化合物与含氮化合物或含磷化合物形成的配合物，过渡金属化合物可以列举出Cu、Fe的商化物、硫酸盐、硝酸盐或醋酸盐；含氮化合物可列举出2，2’ -联二吡啶及其衍生物、N, N’ -四甲基乙二胺、N, Ν’， N”-五甲基二乙烯基三胺，含磷化合物为三苯基膦或三丁基膦。其添加量优选为聚合单体量的0. 1% -1%质量百分数。催化反应时间优选为3-10h，温度优选为50-80°C。所述表面处理步骤中的酸性溶液可以使用浓盐酸，添加量优选为颜料颜料质量的 2-5倍，pH值最好为小于1。所述研磨步骤中的食盐的添加量优选为颜料质量的1-5倍。研磨时间优为5-10h， 温度控制在50-80°C本专利技术改性颜料可作为应用于液晶显示器(IXD)中彩色滤光片(Color Filter,以下缩写为CF)制造以及彩色聚合碳粉(Color Polymerized Toner,以下缩写为CPT)中所需的纳米级高档颜料。如将改性颜料进一步做成纳米颜料分散体(Paste)，再进一步做成光敏墨水(Resist ink)供给CF厂商直接生产彩色滤光片；或者将改性颜料与蜡、纳米二氧化硅等物质一起通过聚合、凝集等工艺过程制得彩色激光打印、彩色数码复印所需的关键耗材——彩色聚合碳粉等等。具体制造使用方法为现有技术，本专利技术不作详细描述。本专利技术分散剂中含有上述改性颜料，除此之外，还可以含有水、分散剂和助分散齐U，将上述原料加入高速分散机中，在5000rpm-20000rpm的转速下分散2_8h，即可得到性能稳定的纳米颜料分散体，其分散体的粒径在30-100nm。由于采用了改性原料，分散体中颜料的分散性好，不易团聚，稳定性好，需要着色的物料上颜料分散均勻，颜料的遮盖力好。所述分散剂可以为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或者非离子表面活性剂或者其组合物。阳离子表面活性剂为胺盐型表面活性剂或季铵盐型表面活性剂中至少一种，胺盐型表面活性剂如伯胺盐、仲胺盐、叔胺盐型表面活性剂、羟基胺、二胺或多胺、含酰基的胺、胍衍生物；可以列举的季铵盐型表面活性剂有十二烷基三甲基氯化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱双全，肖桂林，
申请(专利权)人：湖北鼎龙化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：