BR102013030955A2 - Derivados de cardanol em resinas de toner de poliéster - Google Patents

Abstract

DERIVADOS DE CARDANOL EM RESINAS DE TONER DE POLIÉSTER A presente divulgação provê uma resina de toner de poliéster compreendendo um derivado de cardanol polihidroxilado, o qual pode ser usado na fabricação de um toner de agregação de emulsão (EA) para dispositivos de imagem.

Description

DERIVADOS DE CARDANOL EM RESINAS DE TONER DE POLIÉSTER

Resinas de poliéster compreendendo derivados de cardanol polihidroxilados que podem ser usados para fazer resinas de poliéster para uso em partículas de toner; reveladores compreendendo ditas partículas de toner;

dispositivos compreendendo ditas partículas de toner e reveladores; componentes de dispositivo de imagem compreendendo ditas partículas de toner e reveladores; dispositivos de imagem compreendendo ditos reveladores; e assim por diante, são descritos.

Com um foco crescente sobre o ambiente e saúde, há um interesse e/ou uma necessidade de encontrar substitutos de reagentes adequados para reduzir riscos à saúde e dependência de reagentes à base de petróleo associados à produção e uso de toner. É desejável, então, empregar toner que tenha um menor impacto negativo sobre o ambiente e saúde.

A atual divulgação provê uma resina de poliéster compreendendo um derivado de cardanol polihidroxilado usado na fabricação de um polímero de poliéster para uso em toner para dispositivos de imagem.

Em modalidades, uma resina de toner é divulgada compreendendo um polímero de poliéster compreendendo um poliol compreendendo um derivado de cardanol, por exemplo, reagido com carbonato de glicerina para formar um 20 derivado de cardanol polihidroxilado. O produto é um diol com caráter aromático que pode ser incorporado em resinas de toner, por exemplo, como um componente com Tg decrescente.

Cardanol é um fenol substituído com alquil de cadeia longa que é isolado em grandes quantidades a partir de líquido da casca de castanha de caju (CNSL) como um subproduto da indústria de cultivo de caju. Por exemplo, cardanol pode ser extraído pelo processo provido em Queiroz et al., J Nat Prod 66(4)578-580 (2003). Um processo para obter cardanol a partir de caju é provido na Pat. indiana No. 78612. Brevemente, castanhas são embebidas em água e então imersas em um tonel contendo óleo de casca de castanha de caju a 170 0C a 1850C para extrair o óleo. O CNSL pode ser descarboxilado e submetido a destilação fracionada a 200° a 240 0C sob pressão reduzida não excedendo 5 mm Hg para render um destilado contendo cardanol. Uma destilação em dois estágios, com aquecimento mínimo em pressão e temperatura diferentes, pode ser praticada para potencializar rendimento. Cardanol pode ser adquirido, por exemplo, de Kumara Swamy Chem, Chennai, IN e Nanoor Cashew, Karnataka, IN. Cardanol pode compreender inúmeras espécies de compostos com uma cadeia lateral C15 com nível variável de saturação, qualquer um dos quais pode ser usado na prática do assunto atual.

Para prover grupos hidroxila reativos plurais, um cardanol pode ser tratado com a prática de materiais e métodos conhecidos para introduzir grupos hidroxila adicionais, tais como, por derivatização por reação direta com carbonato de glicerina sob condições livres de solvente, 0 que provê um diol substituído com caráter aromático.

cardanol (isômeros) carbonato de glicerina Fórmula Química: C24H38O3

Peso Molecular: 374.56

Copolimerização do derivado de cardanol polihidroxilado com monômeros

poliácidos em reações de esterificação provê resinas de polímero de poliéster que têm propriedades semelhantes àquelas em toner à base de polímero de poliéster convencional disponível comercialmente.

A menos que indicado de outra forma, todos os números que expressam 15 quantidades e condições, e usados adiante no relatório descritivo e reivindicações, devem ser entendidos como sendo modificados em todos os casos pelo termo "cerca de". "Cerca de" destina-se a indicar uma variação de não mais de 20% do valor declarado. Também usado aqui é o termo "equivalente", "semelhante", "essencialmente", "substancialmente", "aproximadamente" e 20 "correspondente", ou variações gramaticais dos mesmos, têm definições geralmente aceitáveis ou, pelo menos, são entendidos como tendo o mesmo significado que, "cerca de".

Como usado aqui, "de base biológica" significa um produto comercial ou industrial (diferente de alimento ou ração) que é composto, na totalidade ou em 25 parte substancial (por exemplo, pelo menos cerca de 20%, pelo menos cerca de 30%, pelo menos cerca de 40% ou mais, até cerca de 99% em peso da resina), de produtos biológicos ou materiais agrícolas domésticos renováveis (incluindo materiais vegetais, animais e marinhos) ou materiais de silvicultura. Geralmente, um material de base biológica é biodegradável, isto é, substancialmente ou 30 completamente biodegradável; por substancialmente, entende-se mais que 50%, mais que 60%, mais que 70% ou mais do material é degradado da molécula original para outra forma por um meio biológico ou ambiental, tal como ação sobre o mesmo por bactérias, animais, plantas e assim por diante em uma questão de dias, questão de semanas, um ano ou mais.

Um “poliácido” é um monômero para formar um polímero de poliéster para toner que compreende pelo menos dois grupos ácidos reativos, tais como, um grupo ácido carboxílico, pelo menos três grupos ácidos ou mais. Por conseguinte, um diácido, um triácido e assim por diante são englobados por um poliácido.

Um “poliol” é um monômero para formar um polímero de poliéster para toner que compreende pelo menos dois grupos hidroxila reativos, tais como um álcool, pelo menos três grupos hidroxila ou mais. Por conseguinte, um diálcool ou diol, um triálcool ou triol e assim por diante são englobados por um poliol.

A resina compreende um derivado de cardanol polihidroxilado como um monômero. Uma composição pode compreender mais de uma forma ou tipo de polímero, tais como dois ou mais polímeros diferentes, tais como dois ou mais polímeros de poliéster diferentes, composto de diferentes monômeros. O polímero 15 pode ser um copolímero alternante, um copolímero em bloco, um copolímero enxertado, um copolímero ramificado, um copolímero reticulado e assim por diante.

Reagentes bifuncionais, reagentes trifuncionais e assim por diante podem ser usados. Um ou mais reagentes que compreendem pelo menos três grupos 20 funcionais são incorporados em um polímero ou em uma ramificação para habilitar ramificação, ramificação adicional e/ou reticulação. O agente de ramificação pode ser usado em uma quantia de cerca de 0,01 a cerca de 10% em mol. Resinas de poliéster, por exemplo, podem ser utilizadas para aplicações que requerem baixa temperatura de fusão.

Um, dois ou mais polímeros podem ser usados na formação de um toner

ou partícula de toner. Onde dois ou mais polímeros são usados, os polímeros podem estar em qualquer razão adequada (por exemplo, razão em peso), tal como, por exemplo, com dois polímeros diferentes, de cerca de 1% (primeiro polímero)/99% (segundo polímero) a cerca de 99% (primeiro polímero)/1% 30 (segundo polímero), de cerca de 10% (primeiro polímero)/90% (segundo polímero) a cerca de 90% (primeiro polímero)/10% (segundo polímero) e assim por diante, como uma escolha de projeto.

O polímero pode estar presente em uma quantia de cerca de 65 a cerca de 95% em peso de partículas de toner em uma base de sólidos. Um polímero pode compreender pelo menos cerca de 30% em mol de derivado de cardanol, pelo menos cerca de 40%, pelo menos cerca de 50% ou mais. Resinas de poliéster adequadas incluem, por exemplo, aquelas que são sulfonadas, não-sulfonadas, cristalinas, amorfas, combinações das mesmas e semelhantes. As resinas de poliéster podem ser lineares, ramificadas, reticuladas, combinações das mesmas e semelhantes.

Quando uma mistura é usada, tal como resinas de poliéster amorfas e

cristalinas, a razão de resina de poliéster cristalina para resina de poliéster amorfa pode estar na faixa de cerca de 1:99 a cerca de 30:70.

Uma resina de poliéster pode ser obtida sinteticamente, por exemplo, em uma reação de esterificação envolvendo um reagente compreendendo grupos poliácido e outro reagente compreendendo um derivado de cardanol polihidroxilado e, opcionalmente, pelo menos um poliol adicional.

Exemplos de polióis adicionais que podem ser usados na geração de uma resina de poliéster incluem 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol, 1,2-butanodiol, 1,3- butanodiol, 1,4-butanodiol, pentanodiol, hexanodiol, 2,2-dimetilpropanodiol, 2,2,3- 15 trimetilhexanodiol, heptanodiol, dodecanodiol, 1,4-ciclohexanodimetanol, 1,3- ciclohexanodimetanol, xilenodimetanol, ciclohexanodiol, dietilenoglicol, óxido de bis(2-hidroxietil), dipropilenoglicol, dibutilenoglicol, bis(hidroxialquil) bisfenol A, bisfenol A hidrogenado, e combinações dos mesmos. A quantia de poliol orgânico pode variar, e pode estar presente, por exemplo, em uma quantia de cerca de 40 20 a cerca de 60% em mol da resina, de cerca de 42 a cerca de 55% em mol da resina, de cerca de 45 a cerca de 53% em mol da resina.

Exemplos de poliácidos ou poliésteres que podem ser usados incluem ácido tereftálico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido fumárico, ácido trimelítico, fumarato de dietil, itaconato de dimetil, cis-1,4-diacetoxi-2-buteno, fumarato de 25 dimetil, maleato de dietil, ácido maleico, ácido succínico, ácido itacônico, ácido succínico, ácido ciclohexanoico, anidrido succínico, ácido dodecilsuccínico, anidrido dodecilsuccínico, ácido glutárico, anidrido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido dodecanodioico, naftalenodicarboxilato de dimetil, tereftalato de dimetil, tereftalato de dietil, 30 dimetilisoftalato, dietilisoftalato, dimetilftalato, anidrido ftálico, dietilftalato, dimetilsuccinato, ácido naftaleno dicarboxílico, diácido de dímero, dimetilfumarato, dimetilmaleato, dimetilglutarato, dimetiladipato, dimetil dodecilsuccinato e combinações dos mesmos.

Catalisadores de policondensação podem ser usados na formação da resina de poliéster amorfa (ou cristalina). Tais catalisadores podem ser usados em quantias, por exemplo, de cerca de 0,01% em mol a cerca de 5% em mol com base nos reagente(s) poliácido ou poliéster de partida usados para gerar a resina de poliéster.

Exemplos de resinas amorfas que podem ser usadas incluem resinas de poliéster sulfonadas alcalinas, resinas de poliéster sulfonadas alcalinas 5 ramificadas, resinas de poliimida sulfonadas alcalinas e resinas de poliimida sulfonadas alcalinas ramificadas. Resinas de poliéster sulfonadas alcalinas podem ser úteis em modalidades, tais como, os sais metálicos ou alcalinos de copoli(etileno-tereftalato)-copoli(etileno-5-sulfo-isoftalato), copoli(propileno

tereftalato)-copoli(propileno-5-sulfo-isoftalato), copoli(dietileno-tereftalato)

copoli(dietileno-5-sulfo-isoftalato), copoli(propileno-dietileno-tereftalato)

copoli(propileno-dietileno-5-sulfoisoftalato) e copoli(propileno-butileno-tereftalato)copoli(propileno-butileno-5-sulfo-isoftalato), em que o metal alcalino é, por exemplo, um íon sódio, lítio ou potássio.

Uma resina de poliéster amorfa insaturada pode ser usada como uma resina de látex. Resinas de poliéster amorfas insaturadas exemplares incluem, mas não são limitadas a, poli(1,2-propileno fumarato), poli(1,2-propileno itaconato) e combinações dos mesmos.

Para formar uma resina de poliéster cristalina, polióis adequados incluem polióis alifáticos com cerca de 2 a cerca de 36 átomos de carbono, tais como 1,2- 20 etanodiol, 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 2,2-dimetilpropano1,3-diol, 1,6-hexanodiol, 1,7-heptanodiol, 1,8-octanodiol, 1,9-nonanodiol, 1,10- decanodiol, 1,12-dodecanodiol e semelhantes; dióis sulfo-alifáticos alcalinos, tais como 2-sulfo-1,2-etanodiol sódico, 2-sulfo-1,2-etanodiol lítico, 2-sulfo-1,2- etanodiol potássico, 2-sulfo-1, 3-propanodiol sódico, 2-sulfo-1,3-propanodiol lítico, 25 2-sulfo-1,3-propanodiol potássico, misturas dos mesmos e semelhantes, incluindo isômeros estruturais dos mesmos.

Exemplos de reagentes poliácido ou poliéster para preparar uma resina cristalina incluem ácido oxálico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido fumárico, ácido 30 dodecanodioico, fumarato de dimetil, itaconato de dimetil, c/s-1,4-diacetoxi-2- buteno, fumarato de dietil, maleato de dietil, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido naftaleno-2,6-dicarboxílico, ácido naftaleno-2,7-dicarboxílico, ácido ciclohexano dicarboxílico, ácido malônico, ácido mesacônico, um poliéster ou anidrido dos mesmos; um poliácido sulfo-orgânico alcalino, tal como, o sal 35 sódico, lítico ou potássico de dimetil-5-sulfo-isoftalato, anidrido dialquil-5-sulfoisoftalato-4-sulfo-1,8-naftálico, ácido 4-sulfo-ftálico, dimetil-4-sulfo-ftalato, dialquil4-sulfo-ftalato, 4-sulfofenil-3,5-dicarbometoxibenzeno, 6-sulfo-2-naftil-3,5- dicarbometoxibenzeno, ácido sulfo-tereftálico, dimetil-sulfo-tereftalato, ácido 5- sulfo-isoftálico, dialquil-sulfo-tereftalato, ácido sulfo-p-hidroxibenzoico, N,N-bis(2- hidroxietil)-2-amino etano sulfonato, ou misturas dos mesmos. O poliácido pode 5 ser selecionado em uma quantia de cerca de 40 a cerca de 60% em mol, de cerca de 42 a cerca de 52% em mol, de cerca de 45 a cerca de 50% em mol. Opcionalmente, um segundo poliácido pode ser selecionado em uma quantia de cerca de 0,1 a cerca de 10% em mol da resina.

Resinas cristalinas específicas incluem poli(etileno-adipato), poli(propilenoadipato), poli(butileno-adipato), poli(pentileno-adipato), poli(hexileno-adipato), poli(octileno-adipato), poli(etileno-succinato), poli(propileno-succinato), poli(butileno-succinato), poli(pentileno-succinato), poli(hexileno-succinato), poli(octileno-succinato), poli(etileno-sebacato), poli(propileno-sebacato), poli(butileno-sebacato), poli(pentileno-sebacato), poli(hexileno-sebacato), poli(octileno-sebacato), poli(decileno-sebacato), poli(decileno-decanoato), poli(etileno-decanoato), poli(etileno dodecanodioato), poli(nonileno-sebacato), poli(nonileno-dodecanodioato), copoli(etileno-fumarato)-copoli(etileno-sebacato), copoli(etileno-fumarato)-copoli(etileno-dodecanodioato), copoli(etileno-fumarato)copoli(etileno-dodecanodioato), copoli(2,2-dimetilpropano-1,3-diol-decanoato)copoli(etileno-adipato), copoli(5-sulfoisoftaloil)-copoli(propileno-adipato) alcalino, copoli(5-sulfoisoftaloil)-copoli(butileno-adipato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)copoli(pentileno-adipato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)-copoli(hexileno-adipato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)-copoli(octileno-adipato) alcalino, copoli(5-sulfoisoftaloil)-copoli(etileno-adipato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)-copoli (propilenoadipato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)-copoli(butileno-adipato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)-copoli(pentileno-adipato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)copoli(hexileno-adipato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)-copoli(octileno-adipato) alcalino, copoli(5-sulfoisoftaloil)-copoli(etileno-succinato) alcalino, copoli(5- sulfoisoftaloil)-copoli(propileno-succinato) alcalino, copoli(5-sulfoisoftaloil)copoli(butileno-succinato) alcalino, copoli(5-sulfoisoftaloil)-copoli(pentilenosuccinato) alcalino, copoli(5-sulfoisoftaloil)-copoli(hexileno-succinato) alcalino, copoli(5-sulfoisoftaloil)-copoli(octileno-succinato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)copoli(etileno-sebacato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)-copoli(propilenosebacato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)-copoli(butileno-sebacato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)-copoli(pentileno-sebacato) alcalino, copoli(5-sulfoisoftaloil)-copoli(hexileno-sebacato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)copoli(octileno-sebacato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)-copoli(etileno-adipato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)-copoli(propileno-adipato) alcalino, copoli(5-sulfoisoftaloil)-copoli(butileno-adipato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)

copoli(pentileno-adipato) alcalino, copoli(5-sulfo-isoftaloil)-copoli(hexileno5 adipatononileno-decanoato) alcalino, poli(octileno-adipato), e assim por diante, em que alcalino é um metal como sódio, lítio ou potássio. Exemplos de poliamidas incluem poli(etileno-adipamida), poli(propileno-adipamida), poli(butilenoadipamida), poli(pentileno-adipamida), poli(hexileno-adipamida), poli(octilenoadipamida), poli(etileno-succinimida), e poli(propileno-sebecamida). Exemplos de 10 poliimidas incluem poli(etileno-adipimida), poli(propileno-adipimida), poli(butilenoadipimida), poli(pentileno-adipimida), poli(hexileno-adipimida), poli(octilenoadipimida), poli(etileno-succinimida), poli(propileno-succinimida) e poli(butilenosuccinimida).

Uma resina cristalina adequada pode incluir uma resina formada de etileno glicol e uma mistura de comonômeros de ácido dodecanodioico e de ácido fumárico.

Exemplos de outras resinas ou polímeros adequados que podem ser utilizados na formação de um toner incluem, mas não são limitados a, poli(estireno-butadieno), poli(metilestireno-butadieno), poli(metilmetacrilato20 butadieno), poli(etilmetacrilato-butadieno), poli(propilmetacrilato-butadieno), poli(butilmetacrilato-butadieno), poli(metilacrilato-butadieno), poli(etil acrilatobutadieno), poli(propil acrilato-butadieno), poli(butilacrilato-butadieno), poli(estireno-isopreno), poli(metilestireno-isopreno), poli(metilmetacrilatoisopreno), poli(etil metacrilato-isopreno), poli(propil metacrilato-isopreno), poli(butil 25 metacrilato-isopreno), poli(metilacrilato-isopreno), poli(etilacrilato-isopreno), poli(propilacrilato-isopreno), poli(butilacrilato-isopreno); poli(estireno-propil acrilato), poli(estireno-butil acrilato), poli(ácido estireno-butadieno-acrílico), poli(ácido estireno-butadieno-metacrílico), poli(ácido estireno-butadienoacrilonitrila-acrílico), poli(ácido estireno-butil acrilato-acrílico), poli(ácido estireno30 butil acrilato-metacrílico), poli(estireno-butil acrilato-acrilonitrila), poli(ácido estireno-butil acrilato-acrilonitrila-acrílico), e combinações dos mesmos, onde alguns ou todos de um ou mais dos monômeros componentes compreendem um monômero PSS. O polímero pode ser, por exemplo, um copolímero em bloco, aleatório ou alternante.

A resina cristalina pode estar presente, por exemplo, em uma quantia de

cerca de 1 a cerca de 85% em peso dos componentes do toner. A resina cristalina pode possuir um ponto de fusão de cerca de 30Q C a cerca de 120Q C. A resina cristalina pode ter um peso molecular médio (Mn), como medido por cromatografia de permeação em gel (GPC) de cerca de 1.000 a cerca de 50.000; e um peso molecular médio ponderado (Mw), por exemplo, de cerca de 2.000 a cerca de 5 100.000 como determinado por GPC. A distribuição de peso molecular (Mw/Mn ou PDI) da resina cristalina pode ser de cerca de 2 a cerca de 6.

Catalisadores de condensação podem ser usados na reação de poliéster.

Tais catalisadores podem ser usados em quantias, por exemplo, de cerca de 0,01% em mol a cerca de 5% em mol com base na quantia de reagente poliácido, poliol ou poliéster de partida na mistura de reação.

Geralmente, como conhecido na técnica, o poliácido e o poliol são misturados em conjunto, opcionalmente com um catalisador, e incubados a uma temperatura elevada, tal como de cerca de 1800C ou mais, de cerca de 1900C ou mais, de cerca de 2000C ou mais, e assim por diante, o que pode ser realizado 15 anaerobicamente, para possibilitar que a esterificação ocorra até o equilíbrio, o que geralmente produz água ou um álcool, tal como metanol, resultantes da formação das ligações éster em reações de esterificação. A reação pode ser realizada sob vácuo para promover polimerização. O produto é coletado praticando métodos conhecidos, e pode ser seco, novamente, através da prática 20 de métodos conhecidos para render particulados.

A resina pode ser uma resina reticulável. Uma resina reticulável é uma resina, por exemplo, incluindo um grupo ou grupos reticuláveis, tais como uma ligação C=C ou um grupo pendente ou grupo lateral, tais como um grupo ácido carboxílico. A resina pode ser reticulada, por exemplo, através de uma polimerização de radicais livres com um iniciador.

Iniciadores adequados incluem peróxidos, compostos azo, alquil peroxi ésteres, combinações dos mesmos e semelhantes. A quantia de iniciador usado é proporcional ao grau de reticulação, e, logo, o teor de gel do material de poliéster. A quantia de iniciador usada pode variar, por exemplo, de cerca de 0,01 a cerca de 10% em peso da resina de poliéster.

Resinas de poliéster compreendendo um derivado de cardanol polihidroxilado adequado para uso em um dispositivo de imagem são aquelas que possuem uma ou mais propriedades, tais como, uma Tg(princípio) de cerca de 10° C a cerca de 120° C, de cerca de 20° C a cerca de 110° C, de cerca de 30° C a 35 cerca de 100° C; uma Ts de cerca de 90° C a cerca de 150° C, de cerca de 100° C a cerca de 140° C, de cerca de 110°Ca cerca de 130° C; um valor ácido (AV) de cerca de 2 a cerca de 10, de cerca de 3 a cerca de 9, de cerca de 4 a cerca de 8; uma PDI de cerca de 2 a cerca de 8, de cerca de 3 a cerca de 7, de cerca de 4 a cerca de 6; um Mn de cerca de 1000 a cerca de 50.000, de cerca de 2000 a cerca de 45,000, de cerca de 3000 a cerca de 40.000; e um Mw de cerca de 2000 5 a cerca de 100.000, de cerca de 3000 a cerca de 95,000, de cerca de 4000 a cerca de 90.000.

Pigmentos coloridos, tais como, ciano, magenta, amarelo, vermelho, laranja, verde, marrom, azul ou misturas dos mesmos podem ser usados. O pigmento ou pigmentos adicionais podem ser usados como dispersões de pigmento à base de água.

O corante, por exemplo, corante negro de carbono, ciano, magenta e/ou amarelo, pode ser incorporado em uma quantia suficiente para transmitir a cor desejada ao toner. Em geral, pigmento ou tintura pode ser empregada em uma quantia que varia de cerca de 2% a cerca de 35% em peso das partículas de toner em uma base de sólidos.

Composições de toner podem ser em dispersões, incluindo surfactantes. Métodos de agregação de emulsão onde o polímero e outros componentes do toner estão em combinação podem empregar um ou mais surfactantes para formar uma emulsão.

Um, dois ou mais surfactantes podem ser usados. Os surfactantes podem

ser selecionados a partir de surfactantes iônicos e surfactantes não iônicos, ou combinações dos mesmos. Os surfactantes aniônicos e surfactantes catiônicos são englobados pelo termo "surfactantes iônicos".

0(s) surfactante(s) pode(m) ser utilizado(s) em uma quantia de cerca de 0,01 % a cerca de 5% em peso da composição formadora de toner.

Os toners da presente divulgação, opcionalmente, podem conter uma cera, a qual pode ser um único tipo de cera ou uma mistura de dois ou mais tipos diferentes de ceras (doravante identificadas como "uma cera").

A cera pode ser combinada com a composição formadora de resina para formar partículas de toner. Quando incluída, a cera pode estar presente em uma quantia, por exemplo, de cerca de 1% em peso a cerca de 25% em peso das partículas de toner.

Ceras que podem ser selecionadas incluem ceras tendo, por exemplo, um Mw de cerca de 500 a cerca de 20.000.

Um fator de agregação pode ser um coagulante catiônico inorgânico, tal

como, por exemplo, cloreto de polialumínio (PAC), sulfossilicato de polialumínio (PASS), sulfato de alumínio, sulfato de zinco, sulfato de magnésio, cloretos de magnésio, e outros haletos de metais, incluindo haletos monovalentes, divalentes e trivalentes.

O fator de agregação pode estar presente em uma emulsão em uma quantia de cerca de 0 a cerca de 10% em peso com base nos sólidos totais no toner.

Um agente sequestrante ou agente quelante pode ser introduzido após a agregação estar completa para seqüestrar ou extrair um íon de complexação de metais, tal como alumínio, do processo de agregação. Assim, o agente 10 sequestrante, quelante ou complexante usado após a agregação estar completa pode compreender um componente complexante orgânico, tal como ácido etilenodiaminotetracético (EDTA).

As partículas de toner podem ser misturadas com um ou mais aditivos, tais como dióxido de silício ou sílica (S1O2), titânia ou dióxido de titânio (T1O2) e/ou óxido de cério.

Estearato de zinco também pode ser utilizado como um aditivo externo. Estearato de cálcio e estearato de magnésio podem prover funções semelhantes.

Partículas transportadoras incluem aquelas que são capazes de obter triboeletricamente uma carga de polaridade oposta àquela das partículas de toner. As partículas de toner podem ser preparadas por qualquer método dentro

do alcance de alguém versado na técnica, por exemplo, quaisquer dos métodos de emulsão/agregação podem ser usados com a resina de poliéster compreendendo um silsesquioxano oligomérico poliédrico de interesse. Entretanto, qualquer método adequado de preparação de partículas de toner pode 25 ser usado, incluindo processos químicos, tais como, processos de suspensão e encapsulação; por métodos de granulação convencionais, tais como, fresagem a jato; peletização de placas de material; outros processos mecânicos; qualquer processo para a produção de nanopartículas ou micropartículas; e assim por diante, se uma resina de poliéster compreendendo um silsesquioxano oligomérico 30 poliédrico de interesse for usada.

Em modalidades relacionadas a um processo de emulsificação/agregação, uma resina pode ser dissolvida em um solvente, e pode ser misturada em um meio de emulsão, por exemplo, água, tal como, água deionizada, contendo opcionalmente um estabilizador, e opcionalmente um surfactante. Exemplos de 35 estabilizadores adequados incluem vários hidróxidos de metal alcalino solúveis em água. Quando um estabilizador é usado, 0 estabilizador pode estar presente em quantias de cerca de 0,1% a cerca de 5%, de cerca de 0,5% a cerca de 3% em peso da resina.

Após emulsificação, composições de toner podem ser preparadas pela agregação de uma mistura de uma resina, um pigmento, uma cera opcional e 5 quaisquer outros aditivos desejados em uma emulsão, opcionalmente, com surfactantes, como descrito acima, e, então, opcionalmente coalescendo a mistura de agregados. Uma mistura pode ser preparada por adição de uma cera opcional ou outros materiais, que podem também ser opcionalmente em uma dispersão, incluindo um surfactante, à emulsão que compreende um material 10 formador de resina e os pigmentos, a qual pode ser uma mistura de duas ou mais emulsões que contêm os reagentes requisitados. O pH da mistura resultante pode ser ajustado com um ácido, tal como, por exemplo, ácido acético, ácido nítrico ou semelhantes. Em modalidades, o pH da mistura pode ser ajustado a de cerca de 2 a cerca de 4,5.

Após a preparação da mistura acima, geralmente é desejável formar

partículas ou agregados maiores, muitas vezes medidos em micrômetros, das partículas menores a partir da reação de polimerização inicial, geralmente medidas em nanômetros. Um fator de agregação pode ser adicionado à mistura. Fatores de agregação adequados incluem, por exemplo, soluções aquosas de um 20 cátion bivalente, um cátion multivalente ou um composto compreendendo os mesmos.

O fator de agregação pode ser adicionado à mistura a uma temperatura que está abaixo da temperatura de transição vítrea (Tg) da resina ou de um polímero.

O fator de agregação pode ser adicionado aos componentes da mistura

para formar um toner em uma quantia de cerca de 0,1 parte por centena (pph) a cerca de 1 pph da mistura de reação.

Para controlar a agregação das partículas, o fator de agregação pode ser dosado na mistura ao longo do tempo. Por exemplo, o fator pode ser adicionado gradualmente à mistura ao longo de um período de cerca de 5 a cerca de 240 minutos.

Adição do fator de agregação pode ser feita enquanto a mistura é mantida sob condições agitadas de cerca de 50 rpm a cerca de 1.000 rpm; e a uma temperatura que está abaixo da Tg da resina ou polímero, de cerca de 20° C a cerca de 90 °C. Pode-se permitir que as partículas agreguem até um tamanho de partícula desejado pré-determinado ser obtido. O tamanho das partículas pode ser monitorado durante o processo de crescimento. Por exemplo, amostras podem ser tomadas durante o processo de crescimento e analisadas, por exemplo, com 5 um CONTADOR COULTER, para o tamanho médio de partícula. A agregação, assim, pode prosseguir mantendo a mistura, por exemplo, a temperatura elevada, ou elevando lentamente a temperatura, por exemplo, de cerca de 40° C a cerca de 100° C, e retendo a mistura a essa temperatura durante cerca de 0,5 horas a cerca de 6 horas, enquanto mantendo em agitação, para prover as partículas 10 agregadas desejadas.

As características das partículas do toner podem ser determinadas por qualquer técnica e aparato adequados. Diâmetro da partícula médio em volume e desvio padrão geométrico podem ser medidos usando um instrumento, tal como um Beckman Coulter MULTISIZER 3, operado de acordo com as instruções do fabricante.

As partículas agregadas podem ser de um tamanho menor que cerca de 7 pm, de cerca de 3 pm a cerca de 7 pm, de cerca de 5 pm a cerca de 6 pm.

Após a agregação até um tamanho de partícula desejado e aplicação de qualquer invólucro opcional, as partículas podem, então, ser coalescidas para um 20 formato final desejado, tal como um formato circular, por exemplo, para corrigir irregularidades de formato e tamanho, a coalescência sendo atingida, por exemplo, aquecendo a mistura a uma temperatura de cerca de 45° C a cerca de 100° C, a qual pode ser igual ou superior à Tg das resinas usadas para formar as partículas de toner, e/ou reduzindo a agitação, por exemplo a partir de cerca de 25 1000 rpm a cerca de 100 rpm. Coalescência pode ser conduzida durante um período de cerca de 0,01 a cerca de 9 horas.

Após a coalescência, a mistura pode ser esfriada à temperatura ambiente (RT), tal como de cerca de 200C a cerca de 25°C. O resfriamento pode ser rápido ou lento, como desejado. Após resfriamento, as partículas de toner, opcionalmente, podem ser lavadas com água e então secas.

Opcionalmente, um agente de coalescência pode ser usado. Exemplos de agentes de coalescência adequados incluem, mas não são limitados a, alquil ésteres de ácido benzoico, alcoóis de éster, solventes do tipo glicol/éter, alcoóis alifáticos de cadeia longa, alcoóis aromáticos, misturas dos mesmos e semelhantes. O agente de coalescência pode ser adicionado anteriormente à etapa de coalescência ou de fusão em qualquer quantia desejada ou adequada. Por exemplo, o agente de coalescência pode ser adicionado em uma quantia de cerca de 0,01 a cerca de 10% em peso, com base no teor de sólidos no meio de reação.

Coalescência pode prosseguir e ser cumprida ao longo de um período de

cerca de 0,1 a cerca de 9 horas.

Após agregação, geralmente anteriormente à coalescência, um revestimento de resina pode ser aplicado às partículas agregadas para formar um invólucro sobre as mesmas. Qualquer resina descrita aqui ou como conhecida na técnica pode ser usada como o invólucro.

Formação do invólucro sobre as partículas agregadas pode ocorrer ao mesmo tempo que o aquecimento a uma temperatura de cerca de 30Q C a cerca de 80Q C. Formação do invólucro pode acontecer por um período de tempo de cerca de 5 minutos a cerca de 10 horas.

O invólucro pode estar presente em uma quantia de cerca de 1% em peso

a cerca de 80% em peso dos componentes do toner.

Uma vez que o tamanho final desejado das partículas ou agregados de toner é atingido, o pH da mistura pode ser ajustado com base em um valor de cerca de 6 a cerca de 10. O ajuste de pH pode ser usado para congelar, isto é, 20 para parar o crescimento da partícula de toner. A base usada para parar o crescimento da partícula de toner pode ser, por exemplo, um hidróxido de metal alcalino. EDTA pode ser adicionado para auxiliar no ajuste do pH ao valor desejado.

O toner pode incluir quaisquer aditivos de carga conhecidos em quantias de cerca de 0,1 a cerca de 10% em peso do toner. Exemplos de tais aditivos de carga incluem haletos de alquil piridínio, bissulfatos, aditivos de potencialização de carga negativa, como por exemplo, complexos de alumínio, e semelhantes.

Moléculas de potencialização de carga podem ser usadas para conferir uma carga positiva ou negativa sobre uma partícula de toner.

Tais moléculas de potencialização podem estar presentes em uma quantia

de cerca de 0,1 a cerca de 10% em peso.

Aditivos de superfície podem ser adicionados às composições de toner da presente divulgação, por exemplo, após lavagem ou secagem. Exemplos de tais aditivos de superfície incluem, por exemplo, um ou mais de um sal de metal, um sal de metal de um ácido graxo, uma sílica coloidal, um óxido de metal e semelhantes. Aditivos de superfície podem ser usados em uma quantia de cerca de 0,1 a cerca de 10% em peso do toner.

Outros aditivos de superfície incluem lubrificantes, tais como, um sal de metal de um ácido graxo (por exemplo, estearato de zinco ou de cálcio) ou alcoóis de cadeia longa.

O brilho de um toner pode ser influenciado pela quantidade de íon de metal retido, tal como Al3+, em uma partícula. A quantia de íon de metal retido pode ser ajustada adicionalmente pela adição de um quelante, tal como EDTA. A quantia de catalisador retido, por exemplo, Al3+, em partículas de toner da presente 10 divulgação pode ser de cerca de 0,1 pph a cerca de 1 pph. O nível de brilho de um toner da presente divulgação pode ter um brilho, como medido por unidades de brilho Gardner (gu), de cerca de 20 gu a cerca de 100 gu

Toners da presente divulgação também podem possuir uma carga de toner precursora por razão em massa (q/m) de cerca de -5 μθ/g a cerca de -90 μθ/g, e uma carga de toner final após mescla de aditivo de superfície de cerca de -15 μθ/g a cerca de -80 μθ/g.

Outras características desejáveis de um toner incluem estabilidade de armazenamento, integridade de tamanho de partícula, alta taxa de fusão ao substrato ou membro receptor, liberação suficiente da imagem a partir do 20 fotorreceptor, offset de não documento, uso de partículas de tamanho menor e assim por diante, e tais características podem ser obtidas incluindo reagentes adequados, aditivos adequados ou ambos, e/ou preparando o toner com protocolos particulares.

As partículas de toner secas, exclusivas de aditivos de superfície externa, 25 podem ter: (1) um diâmetro médio em volume (também referido como "diâmetro de partícula médio em volume") de cerca de 2,5 a cerca de 20 μιτι, de cerca de 2,75 a cerca de 10 μιτι, de cerca de 3 a cerca de 7,5 μιη, (2) um desvio padrão geométrico médio (GSDn) e/ou desvio padrão geométrico médio em volume (GSDv) de cerca de 1,18a cerca de 1,30, de cerca de 1,21 a cerca de 1,24; e (3) 30 circularidade de cerca de 0,9 a cerca de 1,0 (medida com, por exemplo, um analisador Sysmex FPIA 2100), de cerca de 0,95 a cerca de 0,985, de cerca de

0,96 a cerca de 0,98.

As partículas de toner assim formadas podem ser formuladas em uma composição reveladora. Por exemplo, as partículas de toner podem ser misturadas com partículas transportadoras para alcançar uma composição reveladora de dois componentes. A concentração de toner no revelador pode ser de cerca de 1% a cerca de 25%, em peso do peso total do revelador, de cerca de 2% a cerca de 15% em peso do peso total do revelador, com o restante da composição reveladora sendo o transportador. Entretanto, diferentes porcentagens de toner e transportador podem ser usadas para atingir uma composição reveladora com características desejadas.

Exemplos de partículas transportadoras para mistura com as partículas de toner incluem aquelas partículas que são capazes de obter triboeletricamente uma carga de polaridade oposta àquela das partículas de toner.

Em modalidades, as partículas transportadoras podem incluir um núcleo com um revestimento sobre o mesmo, que pode ser formado de um polímero ou uma mistura de polímeros que não estão em estreita proximidade ao mesmo nas séries triboelétricas, tais como aqueles como aqui descritos ou como conhecidos na técnica.

Vários meios adequados efetivos podem ser usados para aplicar o 15 polímero à superfície do núcleo transportador, por exemplo, mistura em rolamento em cascata, tombamento, fresagem, chacoalhamento, pulverização em nuvem de poeira eletrostática, mistura em leito fluidizado, processamento em disco eletrostático, processamento em cortina eletrostática, combinações dos mesmos e semelhantes. A mistura de partículas de núcleo transportador e polímero pode, 20 então, ser aquecida para possibilitar que o polímero funda e se funda ao núcleo transportador. As partículas transportadoras revestidas podem, então, ser resfriadas e, posteriormente, classificadas a um tamanho de partícula desejado.

As partículas transportadoras podem ser preparadas por mistura do núcleo transportador com polímero em uma quantidade de cerca de 0,05 a cerca de 25 10%, em peso, de cerca de 0,01 a cerca de 3% em peso, com base no peso da partícula transportadora revestida, até a adesão da mesma ao núcleo transportador ser obtida, por exemplo, por impacto mecânico e/ou atração eletrostática.

Os toners ou reveladores podem ser usados para processos 30 eletrostatográficos ou eletrofotográficos. Em modalidades, qualquer tipo conhecido de sistema de revelação de imagem pode ser usado em um dispositivo de revelação de imagem, incluindo, por exemplo, revelação por escova magnética, revelação de componente único em saltos, revelação sem varredura híbrida (HSD) (Hybrid Scavengeless Development) e semelhantes. Estes e 35 sistemas de revelação semelhantes estão dentro do alcance daqueles versados na técnica. Partes e porcentagens são em peso, a menos que indicado de outra forma.

EXEMPLOS

Exemplo 1 Síntese de 1-0-(3-pentadecatrienilfenil)glicerol a partir de cardanol e carbonato de glicerina A um balão de fundo redondo de 250 ml equipado com um agitador

magnético e purga de nitrogênio, foi adicionado cardanol (100,8 gramas), carbonato de glicerina (42,48 gramas) e carbonato de potássio (0,161 gramas). A mistura foi aquecida a 185° C por 4 horas, após as quais o produto foi vertido em um recipiente de alumínio e permitido resfriar à temperatura ambiente para resultar em um líquido viscoso. A estrutura foi confirmada por 1H e 13C NMR.

Exemplo 2 Síntese de 1-0-(3-pentadecilfenil)glicerol a partir de 3- pentadecilfenol e carbonato de glicerina

A um balão de fundo redondo de 250 ml equipado com um agitador magnético e purga de nitrogênio, foi adicionado cardanol (101,5 gramas), 15 carbonato de glicerina (42,5 gramas) e carbonato de potássio (0,16 gramas). A mistura foi aquecida a 185° C por 4 horas, após as quais o produto foi vertido em um recipiente de alumínio e permitido resfriar à temperatura ambiente para resultar em um sólido branco com um ponto de fusão de 66° C (DSC). A estrutura foi confirmada por 1H e 13C NMR.

Exemplo 3 Síntese de uma biorresina derivada de 1-0-(3-

pentadecilfenil)glicerol, ácido abiético, carbonato de glicerina, ácido isoftálico e 1,6-hexanodiol

Um reator de Parr de 1 litro equipado com um agitador mecânico, aparato de destilação e válvula de drenagem de fundo foi carregado com ácido abiético 25 (302,4 gramas), carbonato de glicerina (132,2 gramas) e catalisador 2- metilimidazol (0,4 gramas). A mistura foi aquecida a 165° C por 18 horas. Àquela mistura foi então adicionado o 1-0-(3-pentadecilfenil)glicerol (79 gramas) do Exemplo 2, hexanodiol (48 gramas), ácido isoftálico (247 gramas) e FASCAT 4100 (0,75 gramas). A mistura foi aquecida a 205° C ao longo de um período de 3 30 horas, então a 220° C por um período de 3 horas até que o ponto de amolecimento de 112° C foi atingido. O produto foi então descartado para resultar com Ts de 112,1° C e valor ácido de 17 g KOH/eq. GPC revelou um Mn de 2.403 e um Mw de 45.364. A viscosidade foi comparável àquela de uma resina de fusão ultrabaixa disponível comercialmente. Exemplo 4 Síntese de uma biorresina derivada de 1-0-(3- pentadecatrienilfenil)glicerol, ácido abiético, carbonato de glicerina, ácido isoftálico e 1,6-hexanodiol

A um reator de Parr de 1 litro equipado com um agitador mecânico, aparato 5 de destilação e válvula de drenagem de fundo, foi adicionado ácido abiético (302,4 gramas), carbonato de glicerina (132,2 gramas) e catalisador 2- metilimidazol (0,4 gramas). A mistura foi aquecida a 165° C por 18 horas. Àquela mistura foi então adicionado o 1-0-(3-pentadecatrienilfenil)glicerol (79 gramas) do Exemplo 1, hexanodiol (48 gramas), ácido isoftálico (247 gramas) e FASCAT 10 41OO (0,75 gramas). A mistura foi aquecida a 205° C ao longo de um período de 3 horas, então a 220° C por um período de 3 horas até que o ponto de amolecimento de 112° C foi atingido. O produto foi então descartado para resultar com Ts de 116.4° C e valor ácido de 25 g KOH/eq. GPC revelou um Mn de 2.005 e um Mw de 61.683.

Exemplo 5 Preparação de toner de poliéster a partir de resina contendo 1-

0-(3-pentadecilfenil)glicerol

Um toner foi feito a partir da resina do Exemplo 3 contendo 0,1 mol de 1-0- (3-pentadecilfenil)glicerol, 6,8 % de uma resina cristalina disponível comercialmente, 9% de cera IGI e 5,5% de Pigmento Azul 15:3. Toner com um tamanho de partícula de 6,02 μιτι com um GSDv/n de 1,21/1,24 foi obtido.

O toner teve carregamento comparável nas zonas AeJ àquele de um toner disponível comercialmente, quando comparado como o toner precursor ou mescla seguinte com aditivos. O toner teve um enrugamento fixo de 142° C com offset quente de 185° C, novamente comparável às propriedades de dois toners disponíveis comercialmente.

Claims (10)

1. Resina de toner de poliéster, caracterizada pelo fato de que compreende um derivado de cardanol.

2. Resina de toner, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende um poliol adicional.

3. Resina de toner, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende uma Ts de cerca de 90Q C a cerca de 150Q C; uma Tg (princípio) de cerca de 1 Oq C a cerca de 120Q C; um Mn de cerca de 1.000 a cerca de 50.000; um Mw de cerca de 2.000 a cerca de 100.000; um valor ácido de cerca de 2 a cerca de 30; ou combinação dos mesmos.

4. Resina de toner, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos 30% em mol de derivado de cardanol.

5. Partícula de toner, caracterizada pelo fato de que compreende a resina conforme a reivindicação 1.

6. Partícula de toner, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos uma resina amorfa, uma opção de resina cristalina, uma cera opcional e um corante opcional.

7. Partícula de toner, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos duas resinas amorfas.

8. Partícula de toner, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que compreende um toner de emulsão/agregação.

9. Partícula de toner, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que compreende um invólucro.

10. Revelador, caracterizado pelo fato de que compreende partícula de toner, conforme a reivindicação 5.