BR112020027046A2

BR112020027046A2 - Processo para a oxidação da superfície de nanopartículas do negro de fumo e dispersões compreendendo as mesmas

Info

Publication number: BR112020027046A2
Application number: BR112020027046-6A
Authority: BR
Inventors: Paul Andrew Wallace
Original assignee: Sun Chemical B.V.
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2021-03-30
Also published as: EP4050071A1; WO2020008199A1; CN112585218A; US20210269651A1; JP2021529876A; ES2927031T3; PT3818108T; GB201811076D0; CN114574007A; EP3818108B1; CN112585218B; EP3818108A1

Abstract

processo para a oxidação da superfície de nanopartículas do negro de fumo e dispersões compreendendo as mesmas. um processo para a oxidação da superfície do negro de fumo compreende misturar continuamente uma solução ou pasta do negro de fumo em um solvente orgânico ou outro com um veículo líquido contendo um reagente para a oxidação da superfície do negro de fumo em um reator de mistura em contracorrente para obter a reação do negro de fumo com o reagente e a formação de um negro de fumo oxidado na superfície como uma dispersão de nanopartículas no veículo líquido e na mistura de solvente.

Description

PROCESSO PARA A OXIDAÇÃO DA SUPERFÍCIE DE NANOPARTÍCULAS DO NEGRO DE FUMO E DISPERSÕES COMPREENDENDO AS MESMAS

[0001]A presente invenção se refere a um processo para preparar um negro de fumo oxidado na superfície e a dispersões de nanopartículas obtidas pelo processo.

[0002]As dispersões de nanopartículas podem ser usadas como concentrados de tinta para impressão digital a jato de tinta. Consequentemente, a presente invenção também se refere a composições de tinta contendo um negro de fumo com superfície oxidada para impressão digital a jato de tinta.

[0003]A produção de concentrados de tinta adequados para impressão digital a jato de tinta requer atualmente a moagem de pigmentos sólidos ou corantes para um tamanho de nanopartícula adequado e a subsequente dispersão das nanopartículas em um veículo líquido adequado contendo estabilizadores, como um agente umectante ou um dispersante.

[0004]A produção é um processo descontínuo que muitas vezes é demorado e caro, principalmente porque a moagem necessária é geralmente demorada e consome muita energia e grandes quantidades de água e solvente orgânico.

[0005]O negro de fumo é um material orgânico amorfo, de alta área superficial, produzido pela combustão incompleta de hidrocarbonetos. É usado como pigmento devido ao seu baixo albedo (uma medida de quanta luz é refletida). A composição exata de um determinado negro de fumo pode variar, mas todos os negros de fumo usados para impressão a jato de tinta possuem uma camada externa de espécies de oxigênio adsorvido quimicamente, conhecidas como conteúdo volátil (porque o conteúdo pode ser eliminado em altas temperaturas, por exemplo, acima de 950ºC).

[0006]Um alto nível de conteúdo volátil é desejável para aplicações de revestimento e pigmento porque a hidrofobicidade da superfície é alta e permite a dispersão mais fácil de partículas de negro de fumo em água ou solventes de base aquosa.

[0007]Consequentemente, um negro de fumo adequado para um concentrado de tinta é geralmente preparado por moagem de negro de fumo em nanopartículas, seguido pela oxidação da superfície das nanopartículas de negro de fumo.

[0008]A oxidação da superfície do negro de fumo, que fornece dispersões mais estáveis de negro de fumo em solventes de base aquosa, é realizada como um processo em batelada e normalmente envolve a mistura do negro de fumo com uma solução básica de hipoclorito (mais de 48 horas).

[0009]A reação química é altamente exotérmica e é tão difícil de controlar no processamento em batelada que apresenta uma séria preocupação de saúde e segurança, para a qual medidas de precaução caras devem ser tomadas.

[00010]Além disso, o processo em batelada tende a produzir negros de fumo ligeiramente diferentes de batelada para batelada e o isolamento de nanopartículas de negro de fumo de tamanho adequado muitas vezes requer técnicas de filtração caras, como ultrafiltração.

[00011]Além disso, os negros de fumo produzidos pelo processo em batelada não são necessariamente bem adaptados à impressão a jato de tinta e podem exigir processamento adicional a fim de melhorar sua dispersão e armazenamento ou para reduzir problemas como entupimento do bico de jato de tinta.

[00012]Por exemplo, JPH 1036727 A1 divulga que dispersões melhoradas de negro de fumo oxidado na superfície podem ser obtidas por dispersão com um tensoativo catiônico solúvel em água com base em certos sais de trialquilamônio. O documento US 6468342 B1 divulga que dispersões melhoradas de negro de fumo oxidado na superfície podem ser obtidas por lavagem do conteúdo de metal alcalino. O documento US 2005/0120914 A1 divulga que uma tinta de negro de fumo que não é propensa a entupimento pode ser obtida por oxidação na superfície de nanopartículas de negro de fumo de tamanho selecionado com moagem concomitante que controla o crescimento no tamanho das nanopartículas. O documento US 2011/0316947 A1 divulga uma tinta de negro de fumo incluindo uma resina que proporciona uma fixação melhorada no meio de gravação sem ligação a uma placa de bico de jato de tinta. A tinta é obtida enxertando um polímero em uma superfície de negro de fumo oxidado, seguido de moagem. O JP 2002129065 A1 divulga que o negro de fumo com excelente dispersibilidade em água pode ser obtido por oxidação a alta temperatura (entre 120ºC e 550ºC) e alta pressão (entre 4 MPa e 500000MPa).

[00013]O presente inventor constatou surpreendentemente que um processo contínuo para a preparação de um negro de fumo oxidado na superfície fornece diretamente dispersões estáveis de negro de fumo com superfície modificada que são altamente adequadas para impressão a jato de tinta.

[00014]O processo contínuo não apenas evita os problemas acima mencionados de processamento em batelada, mas é simples de realizar. O processo não requer moagem do negro de fumo inicial em nanopartículas e não requer alta temperatura e pressão ou técnicas de filtração complexas ou operações de troca iônica.

[00015]Por conseguinte, em um primeiro aspecto, a presente invenção fornece um processo para a oxidação na superfície do negro de fumo, o processo compreendendo misturar continuamente uma solução ou pasta de negro de fumo em um solvente orgânico ou outro com um veículo líquido contendo um reagente para oxidação na superfície do negro de fumo em um reator de mistura em contracorrente, de modo a obter a oxidação do negro de fumo com o reagente e a formação de uma superfície de negro de fumo oxidada como uma dispersão de nanopartículas no veículo líquido e na mistura de solvente.

[00016]Os reatores de mistura em contracorrente adequados incluem aqueles usados para a síntese hidrotérmica de metais ou óxidos metálicos. Eles geralmente compreendem uma entrada para uma primeira solução, uma entrada para uma segunda solução e uma saída para ambas as primeira e segunda soluções.

[00017]O reator de mistura em contracorrente pode ser um reator em forma de T ou em forma de Y. De preferência, no entanto, é um reator em que a segunda entrada é diametralmente oposta à primeira entrada e está disposta na saída. Tal reator é descrito, por exemplo, nos Pedidos de Patente Internacional WO 2005/077505 A2, WO 2014/111703 A2 e WO 2015/075439 A1 (todos os quais são incorporados em sua totalidade por referência neste documento).

[00018]O reator de mistura em contracorrente pode, portanto, ter uma configuração vertical na qual a primeira entrada, a segunda entrada e a saída estão dispostas coaxialmente. A segunda entrada pode compreender um bico moldado, em particular, um funil cônico.

[00019]O reator de mistura em contracorrente pode ser fornecido com um ou mais de um pré-aquecedor ou resfriador para aquecer ou resfriar um ou ambos da solução e do veículo líquido.

[00020]O reator de mistura em contracorrente também pode ser fornecido com um ou mais de um resfriador ou diluidor para extinguir a oxidação na dispersão de nanopartículas que sai do reator.

[00021]Os componentes do reator de mistura em contracorrente podem ser construídos a partir de qualquer material adequado. Os materiais adequados incluem aço inoxidável e polímeros contendo flúor, como um poli(fluoro)alcano, quando o reagente ou mistura de reação é corrosivo para o aço inoxidável.

[00022]Em uma modalidade, o processo compreende alimentar uma solução ou pasta contendo o negro de fumo para cima através da primeira entrada e alimentar o veículo líquido contendo o reagente para a oxidação da superfície do negro de fumo para baixo através da segunda entrada.

[00023]Em outra modalidade, o processo compreende alimentar uma solução ou pasta contendo o negro de fumo para baixo através da segunda entrada e alimentar o veículo líquido contendo o reagente para a oxidação da superfície do negro de fumo para cima através da primeira entrada.

[00024]Quando um reagente requer um composto auxiliar, como uma base ou um ácido, para a oxidação da superfície, o composto auxiliar pode ser fornecido com a solução ou pasta contendo negro de fumo ou com o veículo líquido contendo o reagente para a oxidação da superfície.

[00025]A oxidação da superfície do negro de fumo pode empregar qualquer reagente que seja adequado para a oxidação da superfície do negro de fumo por processamento em batelada convencional. O reagente pode, em particular, ser hipoclorito básico (por exemplo, hipoclorito de sódio ou hipoclorito de potássio). Outros reagentes adequados incluem um ou mais agentes oxidantes, tais como peróxido de hidrogênio, peroxodissulfato de diamônio (persulfato de amônio), ácido sulfúrico e ácido nítrico.

[00026]O processo fornece diretamente dispersões de nanopartículas de negro de fumo oxidado na superfície, em que as nanopartículas têm diâmetro médio entre 1 nm e 500 nm, por exemplo, entre 1 nm e 300 nm ou entre 1 nm e 150 nm ou entre 1 nm e 50 nm.

[00027]O processo também fornece diretamente dispersões de nanopartículas de negro de fumo oxidado na superfície que têm polidispersão unimodal. O índice de polidispersidade de espalhamento dinâmico de luz (DLS) dessas dispersões de nanopartículas é estreito e pode, em particular, estar entre 0,1 e 3,0, por exemplo, 2,0 ou menos, ou mesmo 1,0 ou menos.

[00028]O processo fornece adicionalmente dispersões de nanopartículas de negro de fumo oxidado na superfície que têm diâmetro médio D50 ou D97 entre 10 nm e 300 nm, por exemplo, entre 10 nm e 150 nm, e em particular, entre 1 nm e 50 nm.

[00029]As dispersões de nanopartículas podem exibir um diâmetro médio D50, D90 ou mesmo D97, que é inferior ao das dispersões de nanopartículas obtidas por processamento em batelada.

[00030]Estas dispersões de nanopartículas podem ser obtidas independentemente do tamanho de partícula do negro de fumo de partida. O negro de fumo de partida pode, em particular, compreender partículas de diâmetro médio entre 10 nm e 100 µm. Negros de fumo de partida adequados, que são geralmente hidrofóbicos, incluem NIPex® 160 IQ (tamanho médio de partícula primária de 20 nm e número de absorção de óleo 128 ml/100 g seguindo ASTM D2414; fornecido por Grolman Ltd (UK)).

[00031]O tamanho de partícula das nanopartículas (e área de superfície), o grau de oxidação da superfície do negro de fumo e a estabilidade das dispersões de nanopartículas podem ser controlados por seleção em um ou mais dos parâmetros de processo para oxidação no reator de mistura em contracorrente e em menor extensão, seleção do solvente orgânico ou outro e do veículo líquido.

[00032]Os parâmetros do processo incluem a quantidade de negro de fumo na solução ou pasta, a temperatura e a pressão de cada solução ou pasta e o veículo líquido, a proporção das taxas de fluxo da solução ou pasta e do veículo líquido no reator, e os tempos de residência da solução ou pasta e do veículo líquido.

[00033]A seleção também pode controlar o modo e/ou a polidispersidade da dispersão das nanopartículas e, em particular, o índice de polidispersidade da dispersão das nanopartículas.

[00034]Em algumas modalidades, o processo é realizado a uma temperatura de reator entre 20ºC e 120ºC, por exemplo, entre 20ºC e 80ºC ou entre 20ºC e 60ºC ou entre 20ºC e

25ºC.

[00035]Nessas modalidades, o processo pode ser realizado em pressão ambiente ou superior e, em particular, em pressões entre 1 bar (0,1 MPa) e 250 bar (25 MPa), por exemplo, entre 1 bar (0,1 MPa) e 120 bar (12 MPa) ou entre 1 bar (0,1 MPa) e 100 bar (10 MPa) ou a 1 bar (0,1 MPa).

[00036]Em algumas modalidades, a concentração do negro de fumo de partida na solução ou pasta pode estar entre 5% em peso/peso e 50% em peso/peso de sólidos de negro de fumo, dependendo do peso molecular do solvente orgânico ou outro. Pode, por exemplo, estar entre 5% em peso/peso e 30% em peso/peso ou entre 5% em peso/peso e 20% em peso/peso ou entre 5% em peso/peso e 10% em peso/peso quando o solvente é água.

[00037]A razão das taxas de fluxo do veículo líquido para a solução ou pasta de negro de fumo (que pode ser controlada por bombas fornecidas com o reator) pode estar entre 1:10 e 10:1, por exemplo, entre 1:10 e 2:1, 5:1 ou 8:1.

[00038]O tempo de residência do negro de fumo no reator de mistura em contracorrente (que pode ser controlado pelo menos em parte pela seleção do comprimento da saída) pode ser entre 5 segundos e 120 minutos, por exemplo, entre 5 segundos e 60 minutos ou entre 30 segundos e 15 minutos ou entre 30 segundos e 5 minutos.

[00039]Em uma modalidade, o processo é realizado a uma temperatura entre 20ºC e 60ºC à pressão ambiente (0,1 MPa) com uma razão de taxas de fluxo de 2:1 e tempo de residência de 15 minutos.

[00040]O processo pode compreender adicionalmente a concentração da dispersão por remoção do solvente orgânico ou outro e, opcionalmente, pelo menos algum do veículo líquido. O processo pode compreender adicionalmente a remoção do reagente que não reagiu e/ou subproduto da reação da dispersão quando um ou ambos estão presentes.

[00041]O solvente orgânico, reagente que não reagiu e/ou subproduto pode ser removido por qualquer processo adequado incluindo filtração, ultrafiltração, centrifugação e semelhantes.

[00042]Em uma modalidade, o processo compreende concentrar a dispersão por centrifugação em um grânulo e, após a lavagem e secagem em forno, redispersar o negro de fumo oxidado na superfície em um veículo líquido adequado.

[00043]Observe que o processo não requer que a densidade da solução ou pasta contendo o negro de fumo seja diferente daquela do veículo líquido - mas o solvente orgânico ou outro contendo o negro de fumo deve ser, pelo menos em parte, miscível com o veículo líquido.

[00044]Observe ainda que o solvente orgânico ou outro e o veículo líquido não são necessariamente diferentes. O outro solvente e o veículo líquido podem ser iguais e, em algumas modalidades, ambos compreendem água.

[00045]O solvente orgânico ou outro solvente ou um veículo líquido não precisa ser usado no estado quase crítico ou supercrítico. O processo pode, no entanto, usar um veículo líquido, como água em seu estado quase crítico ou supercrítico.

[00046]O solvente orgânico ou outro pode ser um solvente líquido ou gasoso. Pode compreender qualquer solvente orgânico ou outro solvente adequado incluindo, mas não limitado a, água, acetato de etila, etanol, metanol, éter dietílico, tetra-hidrofurano, dimetilformamida, dimetilsulfóxido, N-metil-2-pirrolidona, acetona, etilenoglicol, propilenoglicol e álcool isopropílico, bem como misturas dos mesmos.

[00047]O veículo líquido pode ser água ou um veículo de base aquosa. O veículo de base aquosa pode compreender um ou mais de um poliol, como etilenoglicol, propilenoglicol ou um poliol com pelo menos 5 átomos de carbono, como aqueles descritos no Pedido de Patente Internacional WO 2014/127050 A1.

[00048]Conforme mencionado acima, o processo pode compreender a concentração da dispersão removendo apenas o solvente orgânico ou outro solvente da dispersão.

[00049]Alternativamente, o processo pode compreender a concentração da dispersão removendo o solvente orgânico ou outro juntamente com algum ou todo o veículo líquido.

[00050]A concentração pode ser realizada por qualquer processo adequado incluindo evaporação, tal como evaporação rotativa sob vácuo ou vácuo parcial, centrifugação, filtração ou ultrafiltração.

[00051]No caso de evaporação, a remoção do solvente orgânico ou outro pode ser realizada a uma primeira temperatura e a remoção do veículo líquido pode ser realizada a uma segunda temperatura mais alta do que a primeira.

[00052]O processo também pode compreender a remoção do reagente que não reagiu ou subproduto quando está presente. A remoção do reagente ou subproduto pode ser realizada por qualquer processo adequado incluindo centrifugação,

filtração ou ultrafiltração.

[00053]A remoção pode exigir ou resultar no isolamento das nanopartículas da dispersão. Nesse caso, o processo pode compreender adicionalmente ressuspender as nanopartículas em um veículo líquido adequado. Obviamente, as nanopartículas podem ser lavadas e/ou secas antes de sua ressuspensão.

[00054]O processo fornece diretamente uma dispersão de nanopartículas em que a concentração de nanopartículas do negro de fumo oxidado na superfície está entre 5% em peso/peso e 50% em peso/peso. Pode ser, por exemplo, entre 5% em peso/peso e 30% em peso/peso ou entre 5% em peso/peso e 15% em peso/peso ou entre 5% em peso/peso e 10% em peso/peso quando o solvente é água.

[00055]O processo pode, portanto, fornecer uma dispersão de nanopartículas de um negro de fumo oxidado na superfície que pode ser usado como um concentrado de tinta para impressão a jato de tinta sem tratamento adicional.

[00056]O processo fornece um negro de fumo com superfície oxidada que parece ser diferente daquele obtido por uma oxidação em batelada correspondente de nanopartículas de negro de fumo.

[00057]O processo pode fornecer dispersões de nanopartículas nas quais o grau de oxidação da superfície das nanopartículas é maior ou menor do que o obtido pelo processo em batelada correspondente.

[00058]As dispersões podem, em particular, ter um potencial zeta de magnitude maior ou menor do que aquele da dispersão obtida pelo processo em batelada correspondente.

[00059]Em uma modalidade, em que o reagente é hipoclorito básico (por exemplo, uma mistura de branqueamento e hidróxido de sódio ou potássio), o processo fornece negro de fumo oxidado na superfície, em que o grau de oxidação na superfície do negro de fumo é menor do que o obtido pelo processo correspondente descontínuo.

[00060]A magnitude do potencial zeta da dispersão obtida por esta modalidade é menor do que a de uma dispersão obtida pelo processo em batelada correspondente (a sabe, menos do que cerca de 63,9 mV).

[00061]O processo pode fornecer dispersões de nanopartículas que são igualmente ou mais estáveis do que as dispersões de nanopartículas obtidas pelo processo em batelada correspondente. As dispersões de nanopartículas podem, em particular, ser estáveis à temperatura e pressão ambiente padrão por mais de seis meses.

[00062]Sem querer se limitar pela teoria, parece que o aumento da estabilidade das dispersões de nanopartículas obtidas pelo processo pode resultar de uma distribuição diferente de grupos funcionais nas nanopartículas oxidadas de superfície em comparação com aquela obtida pelo processo em batelada correspondente.

[00063]Embora cada negro de fumo oxidado na superfície possa conter um ou mais do grupo funcional carboxilato (- CO2-), lactona, éter, fenol, carbonila, éter, epóxido, anidrido ou quinona, as nanopartículas oxidadas na superfície obtidas pelo presente processo podem ter um maior teor de fenol, éter e carbonila (que são observados na literatura como intermediários para carboxilato na oxidação de compostos orgânicos aromáticos).

[00064]Na modalidade de hipoclorito básico, o teor de voláteis das nanopartículas oxidadas de superfície (conforme medido por dessorção programada por temperatura em uma atmosfera inerte de nitrogênio a uma taxa de aquecimento de 3ºC por minuto a cerca de 900ºC) é 5% maior ou mais, por exemplo, entre 10% e 50% ou entre 10% e 20% maior em comparação com o teor de voláteis das nanopartículas oxidadas de superfície obtidas pelo processo em batelada correspondente.

[00065]O processo pode permitir o ajuste de dispersões de negro de fumo com superfície oxidada, não apenas para estabilidade da tinta, mas também para desempenho de impressão a jato de tinta.

[00066]Pode fornecer um concentrado de tinta ou tinta com melhor aderência ao meio de impressão a jato de tinta em comparação com um concentrado de tinta ou tinta preparada a partir de nanopartículas de negro de fumo oxidado na superfície obtido de um processo em batelada correspondente.

[00067]Observe que o processo fornece uma superfície auto-dispersante de negro de fumo oxidado e dispersões de nanopartículas estáveis de negro de fumo oxidado na superfície em solventes de base aquosa - sem a necessidade de um agente umectante e/ou dispersante.

[00068]Em outras palavras, o processo fornece dispersões de nanopartículas de um negro de fumo oxidado na superfície em que a dispersão está substancialmente livre de agente umectante e/ou dispersante. Nesse caso, as nanopartículas podem consistir essencialmente em nanopartículas de negro de fumo oxidado na superfície.

[00069]No entanto, pode ser vantajoso fornecer um ou mais de um agente umectante e um dispersante nas dispersões a fim de facilitar o armazenamento prolongado ou melhor desempenho de jato de tinta da composição de tinta.

[00070]O um ou mais dentre um agente umectante e um dispersante podem ser introduzidos após o dispersante ter saído do reator de mistura em contracorrente por adição à dispersão existente ou por adição à dispersão concentrada ou por adição a uma dispersão reconstituída.

[00071]Alternativamente, um ou mais dentre um agente umectante e um dispersante podem ser introduzidos no reator de mistura em contracorrente. Nesse caso, a solução ou pasta de negro de fumo pode conter um ou mais dentre um agente umectante e um dispersante. Alternativamente, ou adicionalmente, o veículo líquido pode conter um ou mais dentre um agente umectante e um dispersante.

[00072]Em uma modalidade, o veículo líquido contém um agente umectante e o processo compreende a adição de um dispersante à dispersão de nanopartículas antes da remoção do solvente orgânico e pelo menos parte do veículo líquido. Em outra modalidade, a solução ou pasta contendo o pigmento orgânico e/ou o veículo líquido contendo o reagente para a oxidação da superfície do negro de fumo contém apenas um agente umectante.

[00073]Observe que quando um ou mais de um agente umectante e um dispersante são usados, a quantidade de massa pode ser substancialmente menor do que a quantidade de massa que deve ser usada após a oxidação da superfície do negro de fumo por processamento em batelada.

[00074]Quando um ou mais de um agente umectante e um dispersante são usados, o processo pode fornecer que a concentração do agente umectante na dispersão de nanopartículas final de negro de fumo oxidado na superfície esteja entre 0,5% em peso/peso e 5,0% em peso/peso, por exemplo, entre 0,5% em peso/peso e 3,0% em peso/peso.

[00075]O processo pode, alternativamente ou adicionalmente, fornecer que a concentração de dispersante na dispersão de nanopartículas final esteja entre 0,5% em peso/peso e 5,0% em peso/peso, por exemplo, entre 0,5% em peso/peso e 3,0% em peso/peso.

[00076]O um ou mais de um agente umectante e um dispersante podem compreender um tensoativo aniônico ou um tensoativo não iônico que é convencionalmente usado para composições de jato de tinta.

[00077]Os tensoativos aniônicos adequados incluem, mas não estão limitados a, sulfatos de alquila, éter sulfatos de alquila, aril sulfonatos de alquila (por exemplo, um alquil benzeno sulfonato linear), sulfonatos de α-olefina, sais de metal alcalino ou sulfatos de amônio de alquila, sais de alquil éter sulfatos de metal alcalino ou amônio, fosfatos de alquila, fosfatos de silicone, sulfonatos de alquil glicerol, sulfossuccinatos de alquila, tauratos de alquila, sarcosinatos de alquila, sarcosinatos de acila, sulfoacetatos, ésteres de alquil fosfato, maleatos de monoalquila, isotionatos de acila, carboxilatos de alquila, ésteres de fosfato, sulfossuccinatos, lignossulfonatos, combinações dos mesmos.

[00078]Outros tensoativos aniônicos adequados incluem lauril sulfato de sódio, lauril éter sulfato de sódio, lauril sulfosuccinato de amônio, lauril sulfato de amônio, lauril éter sulfato de amônio, dodecilbenzeno sulfato de sódio, trietanolamina dodecilbenzeno sulfato, cocoil isotionato de sódio, laurilato de sódio e laurilato de sódio.

[00079]Os tensoativos não iônicos adequados incluem, mas não estão limitados a, mono- e di-alcanolamidas, óxidos de amina, alquil poliglucosídeos, silicones etoxilados, álcoois etoxilados, ácidos carboxílicos etoxilados, ácidos graxos etoxilados, aminas etoxiladas, amidas alquil etoxiladas, etoxilamidas etoxiladas alquilfenóis, ésteres de glicerila etoxilados, ésteres de sorbitano etoxilados, ésteres de fosfato etoxilados, copolímeros em bloco (por exemplo, copolímeros em bloco de polietilenoglicol- polipropilenoglicol), estearato de glicol, estearato de glicerila e combinações dos mesmos.

[00080]Em um segundo aspecto, a presente invenção proporciona uma dispersão de nanopartículas de um negro de fumo oxidado na superfície em um veículo líquido que é obtido ou pode ser obtido pelo primeiro aspecto.

[00081]Em um terceiro aspecto, a presente invenção fornece nanopartículas de negro de fumo oxidado na superfície que são obtidas ou podem ser obtidas no primeiro aspecto.

[00082]Em um quarto aspecto, a presente invenção fornece um concentrado de tinta para impressão digital por jato de tinta, compreendendo a dispersão do segundo aspecto da presente invenção.

[00083]Em um quinto aspecto, a presente invenção fornece nanopartículas de negro de fumo oxidado na superfície, em que as nanopartículas têm um potencial zeta (que pode ser negativo) de magnitude inferior a cerca de

63,9 mV em água deionizada.

[00084]Observe que o potencial zeta deve ser medido usando um processo óptico, como espalhamento de luz eletroforética, de acordo com a ISO 13099-2; Processos ópticos de 2012. Pode, em particular, ser determinado usando um medidor de partículas Nano ZS da Malvern Instruments (Zetasizer®) equipado com célula de potencial zeta em temperatura e pressão padrão.

[00085]Em um sexto aspecto, a presente invenção fornece uma dispersão de nanopartículas do quinto aspecto em um veículo líquido de base aquosa.

[00086]Em um sétimo aspecto, a presente invenção fornece um concentrado de tinta para impressão a jato de tinta digital, compreendendo a dispersão do sexto aspecto.

[00087]Em um oitavo aspecto, a presente invenção fornece um processo para a modificação da superfície de um pigmento orgânico, o processo compreendendo misturar continuamente: uma solução ou pasta do pigmento orgânico em um solvente orgânico ou outro com um veículo líquido contendo um reagente para modificação da superfície do pigmento em um reator de mistura em contracorrente por meio do qual se obtém a reação do pigmento orgânico com o reagente e a formação de um pigmento modificado na superfície como uma dispersão de nanopartículas no veículo líquido e na mistura de solvente; opcionalmente, remover o reagente que não reagiu e/ou subproduto da dispersão quando presente; e opcionalmente, concentrar a dispersão.

[00088]Pigmentos orgânicos adequados incluem alizarina, antoxantina, amarelo de arileto, corante azo, billin, bistre, caput mortuum, negro de fumo, carmim, carmesim,

pigmento diarileto, dibromoantantrona, sangue de dragão, gamboge, amarelo indiano, corante índigo, naftol AS, vermelho naftol, omocromo, perinona, ftalocianina azul BN, ftalocianina verde G, pigmento azul 15:3, pigmento violeta 23, pigmento amarelo 10, pigmento amarelo 12, pigmento amarelo 13, pigmento amarelo 16, pigmento amarelo 81, pigmento amarelo 83, pigmento amarelo 139, pigmento amarelo 180, pigmento amarelo 185, pigmento vermelho 208, quinacridona, rose madder, corante de rileno, sépia e púrpura de Tyr.

[00089]As modalidades do segundo ao nono aspectos serão evidentes a partir da divulgação relativa ao primeiro aspecto da presente invenção.

[00090]A modificação da superfície do pigmento orgânico pode empregar qualquer reagente que seja adequado para a modificação da superfície desse pigmento por processamento em batelada convencional.

[00091]O reagente pode, em particular, ser um agente oxidante selecionado do grupo que consiste em hipoclorito básico, peróxido de hidrogênio, ácido sulfúrico e ácido nítrico.

[00092]O reagente pode fornecer um pigmento modificado de superfície compreendendo um ou mais grupos funcionais selecionados do grupo que consiste em oxigênio (-O-), dioxigênio (-O22-); carboxilato (-CO2-); nitrito (-NO2-), nitroso (-NO), sulfonato (-SO3-) e seus alquila C1-C6 ou ésteres de arila C6-C10.

[00093]Alternativamente, ou adicionalmente, o reagente pode fornecer um pigmento modificado de superfície compreendendo um ou mais grupos funcionais selecionados a partir do grupo que consiste em aril sulfonato (-Ar-SO3-), aril carboxilato (-Ar-CO2-), aril éster (-Ar-CO2R), em que aril é fenil (Ph), naftil (Np), piridil (Py), etc. substituído ou não substituído e R é alquila C1-C6 ou arila C6-C10; e aminoácidos.

[00094]Uma modificação de superfície de negro de fumo e outros pigmentos orgânicos (por meio de formação de sal de diazônio in situ) por éster de arilsulfonato é descrita, por exemplo, em US 5 922 118. Outros reagentes para modificação de superfície de pigmentos orgânicos serão conhecidos a partir dos processos em batelada usados na técnica.

[00095]A presente invenção será agora descrita em mais detalhes com referência ao seguinte Exemplo não limitativo e aos desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um reator em contracorrente, descrito no Pedido de Patente Internacional WO 2005/077505 A2, que é adequado para realizar o processo da presente invenção; A Figura 2 é uma ilustração esquemática da oxidação da superfície do negro de fumo de acordo com uma modalidade da presente invenção; A Figura 3 é um gráfico que mostra os espectros de absorbância FT-IR do negro de fumo oxidado na superfície de acordo com várias modalidades da presente invenção; A Figura 4 mostra gráficos que mostram os espectros de absorbância FT-IR de um negro de fumo oxidado na superfície de acordo com uma modalidade da presente invenção em comparação com o espectro de absorbância FT-IR de um negro de fumo oxidado na superfície fabricado por um processo em batelada correspondente (SDP-100); A Figura 5 mostra fotografias destacando a estabilidade das dispersões de um negro de fumo oxidado na superfície obtido de acordo com a presente invenção em comparação com a estabilidade do negro de fumo disponível comercialmente (NIPex® 160 IQ); A Figura 6 mostra gráficos obtidos por dispersão de luz dinâmica mostrando distribuições de tamanho de nanopartículas de uma dispersão de negro de fumo oxidado na superfície obtido de acordo com a presente invenção e uma dispersão de negro de fumo oxidado na superfície fabricado por um processo em batelada correspondente (SDP-100); A Figura 7 mostra gráficos obtidos por análise de tamanho de partícula única mostrando distribuições de tamanho de nanopartícula de uma dispersão de negro de fumo oxidado na superfície obtido de acordo com a presente invenção e uma dispersão de negro de fumo oxidado na superfície fabricado por um processo em batelada correspondente (SDP-100); A Figura 8 são gráficos que mostram o potencial zeta da dispersão de um negro de fumo oxidado na superfície obtido de acordo com a presente invenção e o potencial zeta de uma dispersão de um negro de fumo oxidado na superfície obtido por um processo em batelada correspondente (SDP-100);

[00096]A Figura 9 são gráficos que mostram a dessorção térmica de nanopartículas de negros de fumo oxidados na superfície obtidos de acordo com a presente invenção e nanopartículas de um negro de fumo oxidado na superfície fabricado por um processo em batelada correspondente (SDP- 100).

[00097]Com referência agora à Figura 1, um reator de mistura em contracorrente, geralmente designado por 10, compreende uma primeira entrada 11 e uma saída 12 em que uma segunda entrada 13 é diametralmente oposta à primeira entrada 11 e disposta na primeira entrada 11. A primeira entrada 11 e a segunda entrada 13 são coaxiais uma com a outra e a segunda entrada 12 fornece um bocal 14 na forma de um funil cônico 15.

[00098]Observe que o reator está associado a um sistema de bombeamento incluindo respectivas bombas fornecendo um fluxo ascendente para a primeira entrada 11 e um fluxo descendente para a segunda entrada 13 (não mostrado). Exemplos Oxidação da superfície do negro de fumo

[00099]Foi realizado um estudo da oxidação da superfície de um negro de fumo comercialmente disponível (NIPex® 160 IQ da Grolman Ltd, UK) no reator de contra- mistura descrito no pedido de patente internacional WO 2005/077505 A2.

[000100]Observe que, para este estudo, o material do tubo que fornece a primeira entrada 11 e a saída 12 e o material do tubo que fornece a segunda entrada 13 e o bico 14 é politetrafluoroetileno (PTFE).

[000101]O estudo começou com uma série de testes de batelada em pequena escala para determinar o agente oxidante mais apropriado e as quantidades adequadas de negro de fumo e agente oxidante permitindo o controle da temperatura.

[000102]Nestes testes, uma quantidade conhecida de negro de fumo (1 g, 2 g ou 3 g) foi agitada vigorosamente com um excesso do agente oxidante por um período de cerca de 8 horas. Após extinção da reação (por diluição), o negro de fumo oxidado na superfície foi coletado por centrifugação, lavado com água e seco no forno até formar um pó.

[000103]O espectro de absorbância de Transformada de Fourier Infravermelho (FT-IR) para cada pó foi examinado - e comparado com o espectro de absorbância de um negro de fumo oxidado de superfície disponível comercialmente (SensiJet Black; SDP-100; Sensient Colors (UK) Ltd) fabricado por um processo em batelada.

[000104]Foi usado um espectrômetro Bruker® Tensor 27 FT-IR tendo um acoplamento de refletância total atenuada (ATR) com uma placa de cristal de diamante/ZnSe.

[000105]Embora a qualidade do espectro em cada caso fosse pobre (por causa do índice de refração semelhante do negro de fumo ao diamante ATR), o espectro FR-IR do SDP100 exibiu diferenças claras sobre o espectro do negro de fumo - mais obviamente na presença de um pico largo centrado em torno de 1555 cm-1.

[000106]Estudos de rotulagem de oxigênio (relatados na literatura) sugerem que este amplo pico resulta da sobreposição de modos de alongamento de carbonila com modos de respiração de anel aromático. Os modos de respiração são aprimorados pela conjugação ao grupo carbonila e as frequências de alongamento do grupo carbonila são deslocadas para o vermelho (para cerca de 1680 cm-1) pela conjugação ao negro de fumo.

[000107]A intensidade do pico amplo é uma indicação do grau de oxidação da superfície do negro de fumo - embora seja necessário tomar cuidado, dada a baixa qualidade dos dados. Mas uma comparação de intensidade neste pico entre os diferentes espectros pode ser feita com referência a uma banda de alongamento de carbonila em cerca de 1725 cm-1 que permanece relativamente inalterada pela oxidação.

[000108]Observe, no entanto, que uma comparação precisa deve levar em consideração a linha de base inclinada - sendo observado que diferentes correções de linha de base têm um efeito marcante no tamanho e na posição do pico largo.

[000109]Os espectros de FT-IR revelaram que uma solução aquosa de branqueamento a 5% ou 10% v/v contendo 1 equivalente em massa (para negro de fumo) de hidróxido de sódio foi mais eficiente para a oxidação de superfície de negro de fumo em comparação com 5% ou 10% v/v de solução aquosa de branqueamento sozinho, uma solução aquosa de peróxido de hidrogênio a 30% v/v, uma solução aquosa de ácido sulfúrico a 5% v/v e (NH4)2S2O8 e uma solução aquosa de ácido nítrico a 5% v/v.

[000110]A temperatura durante a reação de uma solução aquosa de alvejante a 10% v/v contendo 1 equivalente em massa de hidróxido de sódio com quantidades conhecidas de negro de fumo (1 g, 2 g, 3 g) foi determinada (ao longo de cerca de 10 minutos) por um termopar e sistema de registro de temperatura dentro dos limites de segurança apropriados.

[000111]A massa equivalente de hidróxido de sódio na solução de branqueamento aquoso a 10% v/v foi variada (entre 1 e 5 vezes em comparação com a massa de negro de fumo) durante os testes adicionais - mas tendeu a resultar no aparecimento de um amplo pico de absorção em torno de

1400 cm-1 em vez do pico de absorção ampla em 1550 cm-1 (sugerindo outros produtos da oxidação do álcool).

[000112]Os parâmetros de concentração do teste de fluxo inicial foram considerados como sendo cerca de 1 g de negro de fumo e 1 g de hidróxido de sódio por 10 ml de água e solução aquosa de alvejante a 10% v/v.

[000113]Nestes testes de fluxo, uma solução aquosa de branqueamento contendo hidróxido de sódio foi bombeada em um fluxo descendente para a segunda entrada 12 e a pasta de negro de fumo em água foi bombeada em um fluxo ascendente para a primeira entrada 11. A taxa de fluxo relativa variou entre 1:1 e 1:2 (pasta de negro de fumo para solução aquosa de alvejante). A Tabela 1 descreve os parâmetros de concentração para os testes de fluxo iniciais usando o reator de mistura em contracorrente.

[000114]Em cada caso, a reação foi extinta (por diluição) imediatamente após fluxo sair do aparelho. O produto foi coletado por centrifugação, lavado com água e seco na estufa até ficar em pó.

No. da Reagente Pasta amostra 5% v/v de solução aquosa de 25 g/L de negro Se-013A branqueamento contendo 25 g/L de de fumo em água NaOH 10% v/v de solução aquosa de 50 g/L de negro Se-013C branqueamento contendo 50 g/L de de fumo em água NaOH 10% v/v de solução aquosa de 50 g/L de negro Se-013D branqueamento contendo 25 g/L de de fumo em água NaOH Tabela 1

[000115]Os espectros de absorção FT-IR do negro de fumo oxidado na superfície coletado são comparados na Figura 3.

Como pode ser visto, a oxidação na superfície do negro de fumo parece ser substancialmente menor quando a concentração para a solução de branqueamento aquosa é de 5% v/v quando em comparação com a oxidação na superfície quando a concentração de soluções aquosas de branqueamento é de 10% v/v.

[000116]A razão das taxas de fluxo da pasta de negro de fumo para solução aquosa de branqueamento contendo hidróxido de sódio variaram entre 1 e 6 - mas não pareceram ter efeito apreciável nas razões de altura de pico mostradas na Figura 3.

[000117]Além disso, o pré-aquecimento da solução aquosa de branqueamento contendo hidróxido de sódio a 40ºC pareceu não ter nenhum efeito apreciável nas razões de altura de pico mostradas na Figura 3 (mesmo quando a taxa de fluxo da solução aquosa de branqueamento contendo hidróxido de sódio era o dobro da pasta aquosa de negro de fumo).

[000118]O menor grau de oxidação da superfície nos testes de fluxo é consistente com um tempo de reação mais curto nos testes de fluxo em comparação com os testes em batelada.

[000119]O reator foi modificado para estender o tempo de residência (ajustando as pressões de fluxo ascendente e fluxo descendente) para vários minutos e em diferentes temperaturas. A Tabela 2 define as diferentes temperaturas.

[000120]Os espectros de FT-IR para Se-016 B a D foram semelhantes, mas exibiram uma razão de intensidade de pico em 1725 cm-1 sobre o pico em 1555 cm-1 menor do que o de SDP-100 (a saber, menos de 1:2). O espectro de FT-IR para SE-016A não mostrou pico em 1723 cm-1 - sugerindo alguma reação diferente da oxidação desejada.

No. da amostra Temperatura/ºC Se-016A 30 Se-016B 40 Se-016C 50 Se-016D 60 Tabela 2

[000121]Com referência agora à Figura 4, o ajuste de um espectro de absorção obtido para Se-016D a uma linha de base linear leva a uma intensidade de absorção de banda de carboxilato que é substancialmente semelhante à encontrada para o negro de fumo oxidado na superfície (SDP-100) obtido por oxidação convencional de negro de fumo.

[000122]No entanto, o ajuste não é tão bom nas outras áreas do espectro. Nessas áreas, o ajuste a uma linha de base exponencial (log) leva a uma melhor concordância, mas reduz substancialmente a intensidade da absorção da banda de carboxilato.

[000123]As dispersões de Se-016B a Se-016D exibiram uma estabilidade surpreendente em comparação com uma dispersão de SFP-100 em água - exigindo centrifugação extensa (4500 rpm por 3 horas) para obter um pellet suficiente para análise FR-IR.

[000124]Com referência agora à Figura 5, são mostradas fotografias nas quais a dispersão de uma amostra do negro de fumo oxidado na superfície (Se-016D, designado B) em água é comparada com uma dispersão do negro de fumo não tratado (NIPex® 160 IQ, designado A) em água.

[000125]Como pode ser visto, a dispersão do negro de fumo oxidado na superfície (B) é relativamente estável em comparação com a dispersão do negro de fumo não tratado (A). Caracterização do negro de fumo com superfície oxidada

[000126]Amostras da dispersão Se-016D obtidas nos testes de fluxo foram examinadas, após concentração e decantação de qualquer sedimento, por Dynamic Light Scattering (DLS).

[000127]As amostras foram obtidas por evaporação rotativa da dispersão bruta à temperatura ambiente seguida por evaporação rotativa a 45° até que um concentrado com uma carga de negro de fumo oxidado na superfície de cerca de 10 a 15% em peso/peso foi obtido. Os concentrados foram preparados para exame por diluição de 1 mL do fluido sobrenadante em 20 mL de água deionizada.

[000128]As amostras foram analisadas a 25°C em uma cubeta de 10 mm usando um medidor de partículas Malvern Instruments Nano ZS equipado com um detector de retrodifusão a 173° com uma fonte de laser incidente (laser He-Ne com comprimento de onda 632,8 nm).

[000129]Um algoritmo CONTIN foi usado para deconvoluir o sinal de luz espalhada e fornecer uma distribuição de tamanho. A análise assumiu uma fase contínua de água pura (viscosidade = 0,8872 cP; índice de refração = 1,330) para as configurações de medição. O tamanho médio Z das nanopartículas foi obtido a partir dos dados cumulativos brutos ajustados do instrumento DLS.

[000130]A Figura 6 mostra gráficos nos quais a distribuição do tamanho das nanopartículas das amostras Se-016D é comparada com a distribuição do tamanho das nanopartículas das amostras de SDP-100 em água deionizada.

[000131]Como pode ser visto, o tamanho de partícula médio Z das nanopartículas das amostras Se-016D e SDP-100 são, respectivamente, cerca de 152,5 nm e cerca de 128,1 nm. O índice de polidispersidade DLS das amostras Se-016D e SDP-100 foi determinado como sendo 0,250 e 0,146, respectivamente.

[000132]A Figura 7 mostra gráficos obtidos por análise óptica de partícula única (SPOS) de uma amostra da dispersão obtida a partir do teste de fluxo Se-016D e uma amostra de uma dispersão de SDP-100 em água deionizada. As análises foram realizadas usando um instrumento de dimensionamento de partículas com autodiluição Accusizer® 780 (da Particle Sizing Systems, EUA) com contador de partículas e sensor SUM LE-400-05.

[000133]Como pode ser visto, os gráficos mostram que as partículas com diâmetro acima de 1000 nm não estão presentes em nenhuma das dispersões - e que o pico menor no espectro DLS da amostra Se-016D é um artefato. A dispersão Se-016D é, portanto, mostrada ser unimodal.

[000134]Um estudo do potencial zeta das respectivas dispersões também foi realizado usando um dimensionador de partículas Nano ZS da Malvern Instruments equipado com célula de potencial zeta.

[000135]O potencial zeta é uma medida da carga na superfície das nanopartículas em solução. O potencial elétrico no limite entre a nanopartícula e uma fina camada de íons de carga oposta é medido.

[000136]A Figura 8 mostra que o potencial zeta em água deionizada da superfície de negro de fumo oxidado Se-016D é

- 49,0 mV e que o potencial zeta de SDP-100 em água desionizada é - 69,3 mV.

[000137]Estas medições do potencial zeta sugerem que o negro de fumo oxidado na superfície obtido pelo processo contínuo tem um grau de oxidação na superfície que é 76,7% daquele do negro de fumo oxidado na superfície obtido pelo processo descontínuo.

[000138]A Figura 9 mostra a porcentagem de perda de peso em função da temperatura e a taxa de perda de peso a uma determinada temperatura obtida por uma análise termogravimétrica convencional de uma amostra Se-022A preparada conforme descrito à pressão ambiente com temperatura do reator de 60ºC e tempo de residência de 4 minutos acima em comparação com NIPex® 160 IQ e SDP-100.

[000139]A análise termogravimétrica foi realizada utilizando uma temperatura programada de dessorção em uma atmosfera inerte de nitrogênio a uma taxa de aquecimento de 3ºC por minuto a cerca de 900ºC.

[000140]A perda de peso de até 100ºC pode ser ignorada porque se deve em grande parte à água absorvida pela superfície. Acredita-se que as diferenças entre os negros de fumo oxidados na superfície Se-022A e SDP-100 resultem do processo de secagem e não do processo de oxidação.

[000141]Ambos os negros de fumo com superfície oxidada apresentam perda de peso em torno de 300ºC - o que é atribuído na literatura à decomposição de grupos funcionais carboxilato. No entanto, a temperatura inicial e a temperatura de perda de peso de pico para Se-022A (285ºC e 305ºC, respectivamente) são diferentes daquela para SDP- 100 (200ºC e 250ºC), bem como a perda de peso geral aqui

(2% e 5%, respectivamente) sugere que uma proporção muito maior de grupos funcionais de ácido carboxílico estão presentes na superfície de SDP-100 em comparação com Se-022A.

[000142]Ambos os negros de fumo com superfície oxidada mostram perda de peso começando em 580ºC e continuando até 700ºC - o que é atribuído na literatura à decomposição dos grupos funcionais anidrido e lactona. A perda de peso de Se-022A (10%) no intervalo é maior do que SDP-100 (7%) - sugerindo que mais grupos funcionais anidrido e lactona estão presentes na superfície de Se-022A em comparação com SDP-100.

[000143]Apenas o negro de fumo Se-022A oxidado na superfície mostra uma perda de peso começando em 700ºC e continuando até 860ºC - o que é atribuído na literatura à decomposição de grupos funcionais fenol, éter e carbonila. O Se-022A perde outros 14% de seu peso inicial. A ausência de fenóis, éteres e carbonilas no SDP-100 sugere uma oxidação mais completa em comparação com Se-022A, especialmente porque as espécies fenol, éter e carbonila são observadas como espécies intermediárias para carboxilato na oxidação de compostos orgânicos aromáticos. Desempenho do negro de fumo com superfície oxidada

[000144]Uma amostra Se-018 de um negro de fumo oxidado na superfície foi preparada como descrito acima para Se- 016D, exceto pelo fato de que o tempo de residência foi estendido para cerca de uma hora. A amostra foi lavada repetidamente, concentrada por ultrafiltração até 1/5 do volume inicial e diluída até ao seu volume original com água deionizada. A amostra lavada foi concentrada até 1/5 do seu volume inicial para dar uma dispersão contendo 5% em peso/peso de teor de sólidos (inferior a SDP-100).

[000145]Um teste de extração foi realizado em papel de impressora de escritório para avaliar a cor da dispersão em comparação com dispersões semelhantes (5% em peso/peso em água deionizada) de SDP-100 e NIPex® 160 IQ. Uma gota de 0,1 ml de cada dispersão foi colocada no papel usando uma seringa e puxada para baixo com a borda plana de uma espátula de metal.

[000146]A dispersão do NIPex® 160 IQ quase não apresentou aderência ao papel (trilha cinza claro), enquanto a dispersão do SDP-100 aderiu melhor (trilha escura) e a dispersão Se-018 aderiu melhor (trilha mais escura).

[000147]Esses estudos mostram claramente um processo contínuo para a oxidação da superfície do negro de fumo, fornecendo dispersões de nanopartículas. O negro de fumo com superfície oxidada obtido pelo processo contínuo pode ser diferente daquele obtido pelo processo em batelada correspondente e pode exibir maior estabilidade e desempenho de impressão.

[000148]Consequentemente, a presente invenção fornece um processo único e contínuo para a preparação de dispersões estáveis de um negro de fumo com superfície oxidada com tamanho de nanopartícula adequado para impressão a jato de tinta.

[000149]O processo contínuo é mais fácil de controlar em comparação com o processo em batelada e fornece dispersões altamente estáveis (por exemplo, em água) sem técnicas de purificação complexas ou tratamentos subsequentes.

[000150]As dispersões podem ser utilizadas diretamente em composições de jato de tinta ou mesmo em composições cosméticas (que requerem alto teor de pureza).

[000151]Observe que as referências aqui a nanopartículas são referências a partículas com um diâmetro médio entre 1 nm e 500 nm. As referências a intervalos “entre” um primeiro valor e um segundo valor incluem o primeiro valor e o segundo valor.

[000152]Observe também que as referências aqui a um reagente para a oxidação na superfície de negro de fumo incluem referências a mais de um reagente e, em particular, a misturas de dois ou mais compostos químicos que combinam ou de outra forma fornecem uma espécie química oxidante de negro de fumo.

[000153]Observe ainda que, exceto onde o contexto exigir o contrário, as referências aqui a um processo em batelada correspondente são referências a um processo em batelada que usa o mesmo reagente ou reagentes que o presente processo (mas não necessariamente as mesmas concentrações, temperatura, pressão, tempo, etc.).

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para a oxidação da superfície do negro de fumo, o processo caracterizado pelo fato de compreender misturar continuamente: uma solução ou pasta do negro de fumo em um solvente orgânico ou outro com um veículo líquido contendo um reagente para a oxidação da superfície do negro de fumo em um reator de mistura em contracorrente, de modo a obter a reação do negro de fumo com o reagente e a formação de uma superfície do negro de fumo oxidada como uma dispersão de nanopartículas no veículo líquido e mistura de solvente.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente remover o reagente e/ou subproduto que não reagiu da dispersão, quando presente.

3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente concentrar a dispersão.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo fornece uma dispersão de nanopartículas do negro de fumo oxidado na superfície tendo um diâmetro médio entre 1 nm e 500 nm, preferencialmente, entre 10 nm e 300 nm.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo fornece uma dispersão de nanopartículas do negro de fumo oxidado na superfície tendo polidispersidade unimodal.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo fornece uma dispersão de nanopartículas do negro de fumo oxidado na superfície com um índice de polidispersidade de espalhamento dinâmico de luz (DLS) entre 0,1 e 3,0, por exemplo, 2,0 ou menos, ou mesmo 1,0 ou menos.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo fornece uma dispersão de nanopartículas de um negro de fumo oxidado na superfície, em que as nanopartículas têm um conteúdo volátil superior ao das nanopartículas de um negro de fumo oxidado na superfície produzido por uma oxidação de negro de fumo em batelada correspondente.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo fornece uma dispersão de nanopartículas do negro de fumo oxidado na superfície tendo uma concentração de nanopartículas entre 5% em peso/peso e 50% em peso/peso, por exemplo, entre 5% em peso/peso e 30% peso/peso ou entre 5% em peso/peso e 20% em peso/peso ou entre 5% em peso/peso e 10% em peso/peso.

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo fornece uma dispersão de nanopartículas do negro de fumo oxidado na superfície com um potencial zeta de magnitude inferior a cerca de 63,9 mV em água deionizada.

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo fornece uma dispersão de nanopartículas do negro de fumo oxidado na superfície substancialmente livre de um agente umectante e/ou dispersante.

11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo é realizado a uma temperatura de reator entre 20ºC e 120ºC, por exemplo, entre 20ºC e 80ºC ou entre 20ºC e 60ºC.

12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo é realizado a uma pressão entre 1 bar (0,1 MPa) e 250 bar (25 MPa), por exemplo, entre 1 bar (0,1 MPa) e 120 bar (12 MPa) ou entre 1 bar (0,1 MPa) e 100 bar (10 MPa).

13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o tempo de residência do negro de fumo no reator de mistura em contracorrente é entre 5 segundos e 60 minutos.

14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a razão das taxas de fluxo do veículo líquido para a solução ou pasta do negro de fumo está entre 1:10 e 10:1.

15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o reagente compreende hipoclorito básico e cada um dos solventes orgânicos ou outros e o veículo líquido compreende água.

16. Dispersão de nanopartículas do negro de fumo com superfície oxidada em um veículo líquido caracterizada pelo fato de que pode ser obtida ou é obtida pelo processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a

15.

17. Dispersão de nanopartículas de um negro de fumo oxidado na superfície com diâmetro médio entre 1 nm e 500 nm, caracterizada pelo fato de que a dispersão tem polidispersidade unimodal e índice de polidispersidade de espalhamento dinâmico de luz (DLS) entre 0,1 e 3,0.

18. Dispersão, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizada pelo fato de possuir um potencial zeta de magnitude inferior a cerca de 63,9 mV.

19. Dispersão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 18, caracterizada pelo fato de ser substancialmente livre de agente umectante e/ou dispersante.

20. Concentrado de tinta para impressão a jato de tinta digital caracterizado pelo fato de compreender a dispersão conforme definida em qualquer uma das reivindicações 16 a

19.

21. Nanopartícula do negro de fumo oxidado na superfície caracterizada pelo fato de que pode ser obtida ou é obtida pelo processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15.

22. Nanopartícula do negro de fumo oxidado na superfície caracterizada pelo fato de ter diâmetro médio entre 1 nm e 500 nm e ser capaz de fornecer uma dispersão com polidispersidade unimodal e índice de polidispersidade entre 0,1 e 3,0.

23. Nanopartícula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 ou 22, caracterizada pelo fato de ser capaz de fornecer uma dispersão em água deionizada com um potencial zeta de magnitude inferior a cerca de 63,9 mV.