CN101405348A - 非水性颜料分散组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及非水性颜料分散剂和颜料分散组合物。该非水性颜料分散剂由具有(a)源于在单末端具有乙烯性不饱和双键的含氮原子聚合性大分子单体的结构单元和(b)源于具有能与形成(a)的大分子单体共聚的乙烯性不饱和双键的单体的结构单元的共聚物,或者,具有(c1)源于在单末端具有乙烯性不饱和双键的含氮原子聚合性大分子单体的结构单元、(c2)源于在单末端具有乙烯性不饱和双键的不含氮原子聚合性大分子单体的结构单元、(c3)源于具有能与形成上述结构单元的大分子单体共聚的乙烯性不饱和双键的单体(其溶解度参数与非水性溶剂的溶解度参数之差(Δsp)在1.0以上)的结构单元的聚合物构成。本发明的颜料分散组合物含有上述分散剂、颜料以及非水性溶剂。
Description
技术领域
本发明涉及用于使颜料分散在非水性溶剂中的非水性颜料分散剂以及颜料分散组合物。
背景技术
已知为了将颜料分散在非水性溶剂中而使用由聚合物构成的分散剂,使用该非水性颜料分散剂以便形成颜料分散组合物,而该颜料分散组合物用于调和溶剂类涂料组合物。非水性颜料分散剂广泛用于例如,汽车外表面装饰用的溶剂涂料、液晶显示器的滤色镜用的涂料中。滤色镜是用于将颜料分散液和感光组合物混合、涂布后,通过曝光而在透明基板上形成着色图案的物质。在滤色镜领域内,由于近年来的液晶显示器的高品质化而提出了高色彩度、明亮度的要求,因此,对于滤色镜中的颜料也要求微细化和颜料的高浓度化。
作为用作该分散剂的聚合物,已知特别是接枝聚合物具有良好的性能。例如,在JP-A10-339949中公开了一种颜料分散组合物,该颜料分散组合物含有低聚物和单体的共聚物,其中,低聚物具有乙烯性不饱和双键,单体具有含氮原子的基团和乙烯性不饱和双键。另外,在JP-A2003-517063中公开了一种接枝聚合物组合物,该组合物在主链上含有作为颜料固定基的酰胺官能团。
发明内容
本发明提供一种非水性颜料分散剂,所述非水性颜料分散剂由具有下述结构单元(a)和结构单元(b)的共聚物(E)构成,其中,
(a)是来源于含有氮原子的聚合性大分子单体的结构单元,所述大分子单体在一个末端具有乙烯性不饱和双键;
(b)是来源于具有乙烯性不饱和双键的单体的结构单元,其中该乙烯性不饱和双键能够与形成结构单元(a)的含有氮原子的聚合性大分子单体共聚。
本发明提供一种颜料分散组合物,所述颜料分散组合物含有颜料(A)、非水性溶剂(B)、以及上述分散剂。
本发明提供一种非水性颜料分散剂,所述非水性颜料分散剂由具有下述结构单元(c1)、(c2)和(c3)的聚合物(C)构成,其中,
(c1)是来源于含有氮原子的聚合性大分子单体的结构单元,所述大分子单体在一个末端具有乙烯性不饱和双键;
(c2)是来源于不含有氮原子的聚合性大分子单体的结构单元,所述大分子单体在一个末端具有乙烯性不饱和双键;
(c3)是来源于具有乙烯性不饱和双键的单体的结构单元,其中该乙烯性不饱和双键能够与形成结构单元(c1)的大分子单体以及形成结构单元(c2)的大分子单体共聚,该具有乙烯性不饱和双键的单体的溶解度参数与非水性溶剂(B)的溶解度参数之差(Δsp)在1.0以上。
本发明提供一种非水性颜料分散组合物,其包括颜料(A)、非水性溶剂(B)和聚合物(C),所述聚合物(C)具有下述结构单元(c1)、(c2)和(c3),其中,
(c1)是来源于含有氮原子的聚合性大分子单体的结构单元,所述大分子单体在一个末端具有乙烯性不饱和双键;
(c2)是来源于不含有氮原子的聚合性大分子单体的结构单元,所述大分子单体在一个末端具有乙烯性不饱和双键;
(c3)是来源于具有乙烯性不饱和双键的单体的结构单元,其中该乙烯性不饱和双键能够与形成结构单元(c1)的大分子单体以及形成结构单元(c2)的大分子单体共聚,该具有乙烯性不饱和双键的单体的溶解度参数与非水性溶剂(B)的溶解度参数之差(Δsp)在1.0以上。
本发明提供权利要求12~20中的任意一项所述的非水性颜料分散组合物的制造方法,所述制造方法包括下述工序1、工序2和工序3,其中,
工序1:是混合聚合物(C)、能够溶解聚合物(C)的有机溶剂(D)和颜料(A)的工序;
工序2:是向工序1中得到的混合物中添加不溶解聚合物(C)的非水性溶剂(B)的工序;
工序3:是从工序2得到的混合物中除去有机溶剂(D)的工序。
本发明还涉及上述共聚物(E)或聚合物(C)的在非水性溶剂中分散颜料的作为分散剂的用途。
具体实施方式
在JP-A 10-339949和JP-A 2003-517063中记载的颜料分散组合物中,为了使颜料微细化而需要大量的分散剂,并且难以微细化颜料,特别是难以对色彩度高的吡咯并吡咯二酮类颜料进行微细化。并且,没有被固定化在颜料表面的分散剂,使曝光后的树脂物性下降。
本发明提供了一种可以将颜料微细地分散在非水性溶剂中的颜料分散剂,以及颜料分散组合物。本发明提供的颜料分散组合物对于颜料在非水性溶剂中的分散性良好,并且,分散剂被固定化在颜料表面,抑制了分散剂向非水性溶剂中的溶出。
本发明的颜料分散剂可以将颜料微细地分散在非水性溶剂中。
本发明的颜料分散组合物对于颜料在非水性溶剂中的分散性良好,并且,由聚合物(C)构成的分散剂被固定化在颜料表面,抑制了分散剂向非水性溶剂中的溶出。
以下,对本发明的共聚物(E)进行说明。
[结构单元(a)]
本发明的结构单元(a)是来源于含有氮原子的聚合性大分子单体(以下称作含氮大分子单体(a))的结构单元,所述大分子单体在一个末端具有乙烯性不饱和双键。作为含氮大分子单体(a),优选在一个末端具有(甲基)丙烯酰基或苯乙烯基的含有氮原子的聚合性大分子单体。作为该含氮大分子单体(a),可以举出具有乙烯性不饱和双键和氮原子的单体的聚合物,在一个末端具有乙烯性不饱和双键的聚(N-酰基亚烷基亚胺)。
作为具有乙烯性不饱和双键和氮原子的单体,可以举出:2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶等乙烯基吡啶类;对苯乙烯磺酰胺、对氨基苯乙烯、氨甲基苯乙烯等含氮苯乙烯类单体;(甲基)丙烯酰胺、N,N-二烷基(烷基的优选碳原子数为1~8,更优选的碳原子数为1~4)(甲基)丙烯酰胺、N-二烷基(烷基的优选碳原子数为1~8,更优选的碳原子数为1~4)(甲基)丙烯酰胺、N,N-二烷基(烷基的优选碳原子数为1~8,更优选的碳原子数为1~4)氨基烷基(烷基的优选碳原子数为1~6)(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰胺2-甲基丙基磺酸、吗啉基(甲基)丙烯酰胺、哌啶基(甲基)丙烯酰胺、N-甲基-2-吡咯烷基(甲基)丙烯酰胺、N,N-甲基苯基(甲基)丙烯酰胺等(甲基)丙烯酰胺类;N,N-二烷基(烷基的优选碳原子数为1~8,更优选的碳原子数为1~4)氨基烷基(烷基的优选碳原子数为1~6)(甲基)丙烯酸酯、1-(N,N-二烷基(烷基的优选碳原子数为1~8,更优选的碳原子数为1~4)氨基)-1,1-二甲基(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸吗啉基乙酯、(甲基)丙烯酸哌啶基乙酯、(甲基)丙烯酸1-吡咯乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-甲基-2-吡咯烷基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-甲基苯基氨基乙酯等含氮(甲基)丙烯酸酯;N-乙烯基吡咯烷酮。
作为在一个末端具有乙烯性不饱和双键的聚(N-酰基亚烷基亚胺),可以举出在一个末端具有(甲基)丙烯酰基或苯乙烯基,并且具有通式(1)所表示的结构单元的聚(N-酰基亚烷基亚胺)。
(式中,R1表示碳原子数为1~22的烷基、烯基、芳烷基或芳基,a表示2或3的整数。)
作为该聚(N-酰基亚烷基亚胺),可以举出例如JP-B2643403中所记载的由2-烷基恶唑啉或2-烷基噁嗪的阳离子开环聚合而得到的物质。
在这些含氮大分子单体(a)中,优选单末端(甲基)丙烯酰型聚(N-酰基(酰基的碳原子数为2~9)亚烷基(亚烷基的碳原子数为2~3)亚胺)、单末端(甲基)丙烯酰型聚(N-烷基(烷基的碳原子数为1~8)(甲基)丙烯酰胺)、单末端(甲基)丙烯酰型聚(N,N-二烷基(烷基的碳原子数为1~8)(甲基)丙烯酰胺)、以及单末端(甲基)丙烯酰型聚(N-乙烯基吡咯烷酮),更优选单末端甲基丙烯酰型聚(N-酰基(酰基的碳原子数为2~4)亚烷基(亚烷基的碳原子数为2~3)亚胺)、单末端甲基丙烯酰型聚(N,N-二甲基丙烯酰胺)、单末端甲基丙烯酰型聚(N-乙烯基吡咯烷酮),进一步优选单末端甲基丙烯酰型聚(N-酰基亚烷基(亚烷基的碳原子数为2~3)亚胺),特别优选单末端甲基丙烯酰型聚(2-乙基噁唑啉)。
此外,在本说明书中,(甲基)丙烯酰基意味着丙烯酰基或甲基丙烯酰基,(甲基)丙烯酸酯意味着丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,(甲基)丙烯酰基意味着丙烯酰基或甲基丙烯酰基。
含氮大分子单体(a)的重量平均分子量优选为300~30000,特别优选500~20000。
另外,含氮大分子单体(a)的重量平均分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC)来测定。
[结构单元(b)]
本发明的结构单元(b)是来源于具有乙烯性不饱和双键的单体(以下称作单体(b))的结构单元,其中该乙烯性不饱和双键能够和含氮大分子单体(a)共聚。
作为单体(b),结构上没有特别限制,从对于非水性溶剂的分散性的观点出发,优选不含有氮原子。可以举出:例如,(甲基)丙烯酸等的聚合性羧酸;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂醇酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯等的(甲基)丙烯酸酯类;苯乙烯、苯乙烯磺酸钠等的苯乙烯类;醋酸乙烯酯等的脂肪酸乙烯酯类等。可以使用其中的1种和2种以上。
另外,还可以使用将这些单体聚合并在单末端具有乙烯性不饱和双键的所谓大分子单体。作为可以从市场上买到的这样的大分子单体,可以举出:单末端甲基丙烯酰化聚苯乙烯(Mn=6000,商品名AS-6,东亚合成化学工业株式会社制造)、单末端甲基丙烯酰化聚甲基丙烯酸甲酯(Mn=6000,商品名AA-6,东亚合成化学工业株式会社制造)以及单末端甲基丙烯酰化聚甲基丙烯酸正丁酯(Mn=6000,商品名AB-6,东亚合成化学工业株式会社制造)。
单体(b)优选含有在一个末端具有乙烯性不饱和双键且不含氮原子的聚合性大分子单体。
并且,考虑到分散性,单体(b)优选与使用的非水性溶剂的亲和性高。具体地说,优选使用与非水性溶剂的溶解度参数(sp值)的差在1以下的物质。此处,所谓溶解度参数是用Fedors方法[R.F.Fedors.Polym.Eng.Sci.,14,147(1974)]计算出的值。以作为非水性溶剂使用丙二醇单甲醚醋酸酯(sp值=8.73))的情况为例,可以举出:甲基丙烯酸甲酯(sp值=8.93)、甲基丙烯酸乙酯(sp值=8.88)、甲基丙烯酸正丁酯(sp值=8.82)、甲基丙烯酸月桂酯(sp值=8.70)、甲基丙烯酸硬脂醇酯(sp值=8.67)、苯乙烯(sp值=9.24)等。但是,在将2种以上的单体共聚的情况下,sp值的差在1以上的单体也可以用于共聚,但其量以不会给聚合物在溶剂中的分散性造成影响为限。
[非水性颜料分散剂]
本发明的非水性颜料分散剂由具有结构单元(a)和结构单元(b)共聚物(E)构成。从对于颜料的良好的吸附性以及良好的微细化、分散稳定性的观点出发,在构成本发明的共聚物(E)的全部结构单元中,结构单元(a)的比例优选1~70重量%,更优选3~60重量%,进一步优选5~50重量%。
另外,本发明的共聚物(E)的重量平均分子量优选为1000~100000,更优选为3000~100000,进一步优选为5000~50000。其重量平均分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC)来测定。
作为本发明的非水性颜料分散剂的制造方法,可以举出:本体聚合法、溶液聚合法、悬浮聚合法、乳化聚合法等,其中特别优选溶液聚合法。作为溶液聚合法中使用的溶剂,可以举出:甲醇、乙醇、异丙醇等醇类;丙酮、甲乙酮等酮类;醋酸乙酯、醋酸丁酯等酯类;正己烷、环己烷等烃类;二乙醚、四氢呋喃等醚类;苯、甲苯等芳香族化合物等。
另外,本发明的非水性颜料分散剂通过自由基聚合、离子聚合等来制造,优选自由基聚合。此处可以使用自由基聚合引发剂。作为自由基聚合引发剂,优选2,2’-偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮二丁酸二甲酯、2,2’-偶氮二(2-甲基丁腈)、1,1’-偶氮二(1-环己烷腈)等偶氮化合物。另外,还可以使用过氧化辛酸叔丁酯、二叔丁基过氧化物、氧化二苯甲酰等有机过氧化物。
相对于每1摩尔单体混合物,自由基聚合引发剂的量优选为0.001~5摩尔,更优选为0.01~2摩尔。
聚合时还可以进一步添加链转移剂。作为链转移剂的具体例子,可以举出:正辛硫醇、正十二烷硫醇、叔十二烷硫醇、正十四烷硫醇、巯基乙醇、3-巯基-1,2-丙二醇、巯基琥珀酸等硫醇类;二硫化四烷基秋兰姆(thiuram Disulfide);烃类;不饱和环烃;不饱和杂环烃等。这些可以单独使用,也可以混合使用2种以上。
单体混合物的聚合条件根据所使用的自由基聚合引发剂、单体、溶剂的种类等而不同,不能一概而论。通常而言,聚合温度优选为30~100℃,更优选为50~80℃,聚合时间优选为1~20小时。另外,聚合气氛优选为氮气氛、氩等惰性气氛。
在聚合反应结束后,通过再沉淀、除去溶剂等公知方法从反应溶剂中分离合成的非水性颜料分散剂。另外,对得到的非水性颜料分散剂重复进行再沉淀,或者通过膜分离、色谱法、萃取法等,可以除去未反应的单体等以进行精制。
[颜料分散组合物]
本发明的颜料分散组合物含有颜料、非水性溶剂和本发明的分散剂。颜料分散组合物中的颜料的比例,从得到良好的着色性以及粘度的观点出发,优选为1~30重量%,更优选为2~20重量%。另外,从得到良好的粘度以及涂膜物性的观点出发,相对于颜料的本发明的分散剂的比例优选为1~200重量%,更优选为2~100重量%,进一步优选为5~50重量%。
作为本发明中使用的非水性溶剂没有特别限制,但是在作为滤色镜用油性涂料而使用的情况下,优选使用沸点在100℃以上的高沸点有机溶剂。作为这样的有机溶剂,可以举出:乙二醇单甲醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇单乙基醚等乙二醇烷基醚类(溶纤剂类);二乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇单乙基醚等二乙二醇烷基醚类(卡必醇类);丙二醇单甲醚、丙二醇二甲基醚等丙二醇二烷基醚类;乙二醇单甲醚醋酸酯、二乙二醇单甲醚醋酸酯、丙二醇单甲醚醋酸酯等的亚烷基二醇单烷基醚醋酸酯类;乙二醇、二乙二醇、甘油等醇类。在这些非水性溶剂中,优选亚烷基二醇单烷基醚醋酸酯类,更优选丙二醇单甲醚醋酸酯。相对于颜料分散组合物中的全部固形组分,优选使用100~500重量%的非水性溶剂。
作为在本发明中使用的颜料,可以使用无机颜料和有机颜料中的任意一种。根据需要可以将其与填充颜料并用。
作为无机颜料,可以举出:例如炭黑、金属氧化物、金属硫化物、金属氯化物等。
作为有机颜料,可以举出:偶氮颜料、酞菁颜料、缩合多环颜料、色淀颜料等。作为偶氮颜料,可以举出C.I.颜料红3等的不溶性偶氮颜料、C.I.颜料红48:1等的溶性偶氮颜料、C.I.颜料红144等缩合偶氮颜料。作为酞菁颜料,可以举出C.I.颜料蓝15:6等铜酞菁颜料。作为缩合多环颜料,可以举出C.I.颜料红177等蒽醌类颜料;C.I.颜料红123等芘类颜料;C.I.颜料橙43等紫环酮(perinone)类颜料;C.I.颜料红122等喹吖啶酮(quinacridone)类颜料;C.I.颜料紫罗兰23等二恶嗪类颜料;C.I.颜料黄109等异吲哚啉酮类颜料;C.I.颜料橙66等异吲哚啉类颜料;C.I.颜料黄138等喹酞酮类颜料;C.I.颜料红88等靛蓝类颜料;C.I.颜料绿8等金属络合物颜料;C.I.颜料红254、C.I.颜料红255、C.I.颜料橙71等吡咯并吡咯二酮类颜料。
其中,优选吡咯并吡咯二酮类有机颜料,特别优选C.I.颜料红254。
本发明的颜料分散组合物除了上述成分以外还可以含有粘合剂、多官能单体、光聚合引发剂等。
作为粘合剂,可以举出:(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯的共聚物(E)、苯乙烯/无水马来酸共聚物、苯乙烯/无水马来酸共聚物和醇的反应物等。其重量平均分子量优选为5000~200000。本发明的颜料分散组合物中的粘合剂的含量,相对于全部固形组分,优选为20~80重量%。
作为多官能单体,可以举出具有2个以上乙烯性不饱和双键的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸氨酯(urethane(metha)acrylate)、(甲基)丙烯酸酰胺、烯丙基化合物、乙烯酯等。相对于全部固形组分,本发明的颜料分散组合物中的多官能单体的含量优选10~60重量%。
作为光聚合引发剂,可以举出芳香族酮类、氧化苦杏素(lophin)二聚物、苯偶姻、苯偶姻醚类、多卤化物类等,这些可以单独使用也可以组合使用其中的2种以上。特别优选4,4’-二(二乙基氨基)苯甲酮和2-(邻氯苯)-4,5-二苯基咪唑二聚物的组合、4-[对-N,N-二(乙氧基羰基甲基)-2,6-二(三氯甲基)-s-三嗪]。本发明的颜料分散组合物中的光聚合引发剂的含量相对于全部固形组分优选为0.2~10重量%。
本发明的颜料分散组合物可通过将本发明的颜料分散剂、着色剂和非水性溶剂混合而得到。
颜料分散组合物的混合方法没有特别限制,可以使用例如:滚磨、球磨、捏和机、挤出机等混炼机;高压均化器(株式会社IZUMI FOODMACHINERY,商品名)、Minilabo 8.3H型(Rannie公司,商品名)为代表的homovalve式高压均化器、microfluidizer(Microfluidics公司,商品名)、Nanomizer(nanomizer株式会社,商品名)、ULTIMIZER(SUGINO MACHINE株式会社,商品名)、ジ一ナスPY(白水化学株式会社,商品名)、DeBEE 2000(日本B.E.E.株式会社,商品名)等腔室(chamber)式高压均化器等。
以下,对本发明的含有聚合物(C)的非水性颜料分散剂进行说明。
[颜料(A)]
作为在本发明中使用的颜料,可以使用无机颜料和有机颜料中的任意一种。根据需要可以将其与填充颜料并用。
作为无机颜料,可以举出:例如炭黑、金属氧化物、金属硫化物、金属氯化物等。
作为有机颜料,可以举出:偶氮颜料、酞菁颜料、缩合多环颜料、色淀颜料等。作为偶氮颜料,可以举出C.I.颜料红3等不溶性偶氮颜料、C.I.颜料红48:1等溶性偶氮颜料、C.I.颜料红144等缩合偶氮颜料。作为酞菁颜料,可以举出C.I.颜料蓝15:6等铜酞菁颜料。作为缩合多环颜料,可以举出C.I.颜料红177等蒽醌类颜料;C.I.颜料红123等芘类颜料;C.I.颜料橙43等紫环酮(perinone)类颜料;C.I.颜料红122等喹吖啶酮(quinacridone)类颜料;C.I.颜料紫罗兰23等二恶嗪类颜料;C.I.颜料黄109等异吲哚啉酮类颜料;C.I.颜料橙66等异吲哚啉类颜料;C.I.颜料黄138等喹酞酮类颜料;C.I.颜料红88等靛蓝类颜料;C.I.颜料绿8等金属络合物颜料;C.I.颜料红254、C.I.颜料红255、C.I.颜料橙71等吡咯并吡咯二酮类颜料。
其中,优选吡咯并吡咯二酮类有机颜料,特别优选C.I.颜料红254。
[非水性溶剂(B)]
作为本发明中使用的非水性溶剂没有特别限制,但是在作为滤色镜用油性涂料而使用的情况下,优选使用沸点在100℃以上的高沸点有机溶剂。作为这样的有机溶剂,可以举出:乙二醇单甲醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇单乙基醚等乙二醇烷基醚类(溶纤剂类);二乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇单乙基醚等二乙二醇烷基醚类(卡必醇类);丙二醇单甲醚、丙二醇二甲基醚等丙二醇二烷基醚类、乙二醇单甲醚醋酸酯、二乙二醇单甲醚醋酸酯、丙二醇单甲醚醋酸酯等亚烷基二醇单烷基醚醋酸酯类;乙二醇、二乙二醇、甘油等醇类。在这些非水性溶剂中,优选亚烷基二醇单烷基醚醋酸酯类,更优选丙二醇单甲醚醋酸酯。相对于颜料分散组合物中的全部固形组分,优选使用100~500重量%的非水性溶剂。
[聚合物(C)]
本发明使用的聚合物(C)具有上述结构单元(c1)、(c2)和(c3)。
(c1)与上述(a)相同。
(c2)、(c3)以及下述(c4)包含于上述(b)中。
作为形成结构单元(c1)的在一个末端具有乙烯性不饱和双键的含有氮原子的聚合性大分子单体(以下称作含氮大分子单体(c1)),优选在一个末端具有(甲基)丙烯酰基或苯乙烯基的含有氮原子的聚合性大分子单体。作为该含氮大分子单体(c1),可以举出具有乙烯性不饱和双键和氮原子的单体的聚合物、在一个末端具有乙烯性不饱和双键的聚(N-酰基亚烷基亚胺)。
具有乙烯性不饱和双键和氮原子的单体的例示与上述相同。
作为在一个末端具有乙烯性不饱和双键的聚(N-酰基亚烷基亚胺),如前所述,可以举出在在一个末端具有(甲基)丙烯酰基或苯乙烯基,且具有通式(1)所表示的结构单元的聚(N-酰基亚烷基亚胺)。
该含氮大分子单体(c1)中的优选例子与前述相同。
作为形成结构单元(c2)的在一个末端具有乙烯性不饱和双键且不含有氮原子的聚合性大分子单体(以下称作大分子单体(c2)),优选在一个末端具有(甲基)丙烯酰基或苯乙烯基的聚合性大分子单体。作为该大分子单体(c2)的优选例,可以举出聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸正丁酯、聚(甲基)丙烯酸异丁酯等聚(甲基)丙烯酸烷醇酯(烷基的碳原子数为1~4)的分子的一个末端上结合有(甲基)丙烯酰基的大分子单体。作为可以从市场上买到的如上所述聚合性大分子单体,可以举出:单末端甲基丙烯酰化聚苯乙烯(Mn=6000,商品名AS-6,东亚合成化学工业株式会社制造)、单末端甲基丙烯酰化聚甲基丙烯酸甲酯(Mn=6000,商品名AA-6,东亚合成化学工业株式会社制造)以及单末端甲基丙烯酰化聚甲基丙烯酸正丁酯(Mn=6000,商品名AB-6,东亚合成化学工业株式会社制造)。
形成结构单元(c3)的单体(以下称作单体(c3))是具有可以与含氮大分子单体(c1)以及大分子大分子单体(c2)共聚的乙烯性不饱和双键的单体,该单体的溶解度参数与非水性溶剂(B)的溶解度参数之差(Δsp)在1.0以上。优选Δsp在2以上,更优选在3以上,特别优选在4以上。
此处,所谓溶解度参数是用Fedors方法[R.F.Fedors.Polym.Eng.Sci.,14,147(1974)]计算出的值(单位为cal1/2.cm-3/2)。
单体(c3)优选具有极性基团,作为该极性基团,优选羧基、酰胺基、和醇性羟基。具体地说,可以举出(甲基)丙烯酸类、(甲基)丙烯酸酰胺类以及具有醇性羟基的(甲基)丙烯酸酯。优选在每个单体(c3)上存在有2个以上的该极性基团。
作为单体(c3)的具体例子,例如,在作为非水性溶剂(B)而使用丙二醇单甲醚醋酸酯(PGMEA,sp值为8.73))的情况下,可以举出:甲基丙烯酸(sp值为10.73)、丙烯酸(sp值为11.08)、二甲基丙烯酰胺(sp值为10.59)、丙烯酰胺(sp值为10.64)、甲基丙烯酸2-羟乙酯(sp值为12.06)、甘油单甲基丙烯酸酯(sp值为13.30)等,优选甲基丙烯酸2-羟乙酯和甘油单甲基丙烯酸酯。
在不损害本发明的效果的范围内,本发明的聚合物(C)可以与如下单体进行共聚,该单体具有可以与含氮大分子单体(c1)和大分子单体(c2)共聚的乙烯性不饱和双键,且该单体的溶解度参数和非水性溶剂(B)的溶解度参数之差(Δsp)不到1.0(以下将该单体称作单体(c4))。
从提高对于颜料的吸附性、得到良好的颜料分散稳定性的观点出发,相对于聚合物(C)中的全部结构单元,结构单元(c1)的比例优选为2~50重量%,更优选为3~45重量%。
从提高对于非水性溶剂(B)的分散性的观点出发,相对于聚合物(C)中的全部结构单元,结构单元(c2)的比例优选为20~95重量%,更优选为30~90重量%,进一步优选为40~85重量%。
从促进对于聚合物(C)的颜料表面的固定化的观点出发,相对于聚合物(C)中的全部结构单元,结构单元(c3)的比例优选为3~50重量%,更优选为5~40重量%,进一步优选为7~35重量%。
从降低聚合物(C)向非水性溶剂(B)的溶解度的观点出发,相对于100重量份的结构单元(c3),聚合物(C)中的来源于单体(c4)的结构单元的比例优选在60重量份以下。
聚合物(C)的重量平均分子量优选为1000~100000,更优选为5000~50000。该重量平均分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定。
作为聚合物(C)的制造方法,可以举出本体聚合法、溶液聚合法、悬浮聚合法等,其中特别优选溶液聚合法。作为溶液聚合法中使用的溶剂,可以举出:甲醇、乙醇、异丙醇等醇类;丙酮、甲乙酮等酮类;醋酸乙酯、醋酸丁酯等酯类;正己烷、环己烷等烃类;二乙醚、四氢呋喃等醚类;苯、甲苯等芳香族化合物;二氯甲烷、氯仿等卤化烃等。
[颜料分散组合物]
本发明的颜料分散组合物含有颜料(A)、非水性溶剂(B)以及聚合物(C)。从获得良好的着色性和粘度的观点出发,颜料分散组合物中的颜料(A)的比例优选为1~30重量%,更优选为2~20重量%。另外,从获得良好的粘度和涂膜物性的观点出发,相对于颜料(A)的聚合物(C)的比例优选为1~200重量%,更优选为2~100重量%,进一步优选为5~50重量%。
本发明的颜料分散组合物除了上述成分以外还可以含有粘合剂、多官能单体、光聚合引发剂等。
粘合剂、多官能单体和光聚合引发剂的例子与前述相同。
[颜料分散组合物的制造方法]
本发明的颜料分散组合物的制造方法包括上述工序1、工序2和工序3。在工序1中,将颜料(A)和聚合物(C)分散在有机溶剂(D)中,该有机溶剂可以溶解聚合物(C)或者两者作用得到微细的胶束结构。此处使用的有机溶剂(D)没有特别限制,但是考虑到之后进行的除去溶剂的工序,优选其沸点比非水性溶剂(B)沸点低的溶剂,更优选沸点不到100℃的溶剂。
作为这样的有机溶剂(D),可以举出:甲醇、乙醇、异丙醇等醇类;丙酮、甲乙酮等酮类;醋酸乙酯、醋酸丁酯等酯类;正己烷、环己烷等烃类;二乙醚、四氢呋喃等醚类;苯、甲苯等芳香族化合物;二氯甲烷、氯仿等卤化烃等。可以将其2种以上混合使用,或者,也可以为了调节聚合物的溶解性而与非水性溶剂(B)混合。
另外,在工序1中的混合方法没有特别限制,可以使用,例如:滚磨、球磨、捏和机、挤出机等混炼机;高压均化器(株式会社IZUMIFOOD MACHINERY,商品名)、Minilabo 8.3H型(Rannie公司,商品名)为代表的homovalve式高压均化器、microfluidizer(Microfluidics社,商品名)、Nanomizer(nanomizer株式会社,商品名)、ULTIMIZER(SUGINO MACHINE株式会社,商品名)、ジ一ナズPY(白水化学株式会社,商品名)、DeBEE 2000(日本B.E.E.株式会社,商品名)等腔室(chamber)式高压均化器。
此处颜料浓度可以任意选择,但是,从缩短工序3的有机溶剂(D)的除去时间、并缩短整个工序的时间的观点,以及从抑制颜料分散组合物的粘度提高,从而使向下一工序转移时的操作性良好的观点出发,优选浓度为1~30重量%,更优选为2~20重量%。另外,从抑制颜料分散液的粘度提高的观点、以及不给最终产品的物性造成恶劣影响的观点出发,相对于颜料(A)的聚合物(C)的量优选为1~200重量%,更优选为2~100重量%,进一步优选5~50重量%。
工序2是向工序1中制备的颜料分散液中添加不溶解聚合物(C)的非水性溶剂(B)的工序,优选以滴加方式添加非水性溶剂(B)。此时,滴加后的非水性溶剂(B)和有机溶剂(D)的组合比可以根据聚合物的溶解性而任意选择,优选非水性溶剂(B)/有机溶剂(D)=1/2~20/1,更优选为1/1~10/1。
在工序3中,从工序2中制备的颜料分散液中除去有机溶剂(D),得到目标产物颜料分散组合物。作为除去有机溶剂(D)的方法没有特别限制,例如,可以在减压下通过加热除去有机溶剂(D)。在除去有机溶剂(D)时,也可以除去一部分非水性溶剂(B)。另外,在除去有机溶剂(D)后,为了防止二次凝集,可以使用前述分散机和超声波分散机。
通过进行上述工序1、2和3,可以得到聚合物(C)被固定在颜料(A)的表面的颜料分散组合物。
实施例
通过下面的实施例对本发明的实施进行说明。实施例是对本发明的例示,而不用于限制本发明。
制造例1-8、实施例1-4是对涉及聚合物(C)的本发明的方式进行说明,制造例9-11、实施例5-10是对涉及共聚物(E)的本发明的方式进行说明。
在以下的制造例、实施例和比较例中,除非特别说明,“份”和“%”表示“重量份”和“重量%”。
制造例1:单末端甲基丙烯酰型聚(2-乙基噁唑啉)的合成
向茄形烧瓶中加入脱水乙酸乙酯(和光纯药工业(株)试剂)300g和2-乙基噁唑啉(东京化成试剂)132g,进一步加入合成沸石类吸附剂Zeolum A-4(东曹株式会社制)65g,在室温下搅拌4小时后,过滤除去Zeolum,得到脱水2-乙基噁唑啉溶液。
随后,向装有回流冷却器、温度计、氮气导入管和搅拌装置的四口烧瓶中加入制备好的脱水2-乙基噁唑啉溶液380g、硫酸二乙酯17.9g,用干燥氮气置换后,在80℃下搅拌12小时。将反应液冷却至40℃以下后,加入预先用Zeolum脱水的甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(和光纯药工业(株)试剂),在室温下搅拌4小时后,用大量正己烷再沉淀,并回收得到单末端甲基丙烯酰型聚(2-乙基噁唑啉)。通过GPC(溶剂:氯仿)求得的该大分子单体的重量平均分子量为1000。
制造例2:单末端甲基丙烯酰型聚甲基丙烯酸甲酯的合成
向装有回流冷却器、温度计、氮气导入管和搅拌装置的2L可拆分式烧瓶中加入甲基丙烯酸甲酯单体200g、3-巯基丙酸13g、甲苯100g,用干燥氮气进行置换。
随后,将氮气导入管换成滴液漏斗,该滴液漏斗中装有甲基丙烯酸甲酯800g、3-巯基丙酸52g、甲苯400g、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)(和光纯药工业株式会社制,商品名“V-65”)8g,一边在75℃搅拌,一边用3小时滴加单体溶液。进一步在75℃搅拌1小时后,添加3-巯基丙酸6.48g、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)8g、甲苯400g。进一步在75℃搅拌2小时后,冷却。
随后,在空气起泡条件下,添加四丁基溴化铵22.15g、对甲氧基苯酚3.41g,升温至110℃,添加甲基丙烯酸缩水甘油酯97.67g,搅拌8小时。通过在-90kPa、110℃下干燥12小时前后的重量变化求得的该聚合物溶液的固形成分为67%,通过GPC(溶剂:氯仿)求得的该聚合物的重量平均分子量(Mw)为3350(聚苯乙烯换算)。
制造例3
在烧杯中均匀混合并溶解制造例1中合成的单末端甲基丙烯酰型聚(2-乙基噁唑啉)35g和单末端甲基丙烯酰型聚甲基丙烯酸甲酯(AA-6,重量平均分子量为12000,东亚合成株式会社制,称作PMMA大分子单体)35g、甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA,和光制药工业(株))10g、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)(V-65,和光纯药工业(株))1g和甲乙酮/异丙醇=1/1(重量比)混合液54g,得到单体溶液。
随后,向装有回流冷却器、温度计、氮气导入管和搅拌装置的可拆分式烧瓶中加入上述单体溶液13g,进行氮气置换。将氮气导入管换成滴液漏斗,该滴液漏斗中装有上述单体溶液122g,之后,一边在70℃下搅拌,一边用2小时滴加单体溶液。进一步在70℃下搅拌1小时后,加热至75℃,添加1g的V-65和甲乙酮/异丙醇=1/1(重量比)混合液10g。进一步在75℃下搅拌2小时后,冷却,用大量正己烷再沉淀,回收得到聚(甲基丙烯酸羟乙酯-g-(2-乙基噁唑啉)-g-甲基丙烯酸甲酯)。通过GPC(溶剂:二甲基甲酰胺)求得的该聚合物的重量平均分子量为46000(聚苯乙烯换算)。
制造例4
与制造例2同样进行,不同之处在于:将制造例3中的单末端甲基丙烯酰型聚(2-乙基噁唑啉)的量从35g变成10g、HEMA的量从10g变成5g、甲乙酮/异丙醇=1/1(重量比)混合液的量从54g变成43g。从而得到聚(甲基丙烯酸羟乙酯-g-(2-乙基噁唑啉)-g-甲基丙烯酸甲酯)。通过GPC(溶剂:二甲基甲酰胺)求得的该聚合物的重量平均分子量为32000(聚苯乙烯换算)。
制造例5
与制造例2同样进行,不同之处在于:将制造例3中的单末端甲基丙烯酰型聚(2-乙基噁唑啉)的量从35g变成20g、PMMA大分子单体的量从35g变成20g、HEMA变成甲基丙烯酸甲酯(MMA)20g、甲乙酮/异丙醇=1/1(重量比)混合液变成醋酸乙酯40g。从而得到聚(甲基丙烯酸甲酯-g-(2-乙基噁唑啉)-g-甲基丙烯酸甲酯)。通过GPC(溶剂:氯仿)求得的该聚合物的重量平均分子量为43000(聚苯乙烯换算)。
制造例6
在烧杯中均匀混合并溶解N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAAm,和光纯药工业(株))45g、PMMA大分子单体45%甲苯溶液(45%AA-6,重量平均分子量为12000,东亚合成株式会社制)122g、1g的V-65和丙二醇单甲醚醋酸酯(PGMEA)83g,得到单体溶液。
随后,向装有回流冷却器、温度计、氮气导入管和搅拌装置的可拆分式烧瓶中加入上述单体溶液25g,进行氮气置换。将氮气导入管换成滴液漏斗,该滴液漏斗中装有上述单体溶液225g,之后,一边在75℃下搅拌,一边用3小时滴加单体溶液。进一步在75℃下搅拌1小时后,添加1g的V-65和10g的PGMEA。进一步在75℃下搅拌2小时,得到聚(N,N-二甲基丙烯酰胺-g-甲基丙烯酸甲酯)的40%溶液。通过GPC(溶剂:THF)求得的该聚合物的重量平均分子量为40000(聚苯乙烯换算)。
制造例7
在烧杯中均匀混合并溶解制造例1中合成的单末端甲基丙烯酰型聚(2-乙基噁唑啉)5g和PMMA大分子单体(AA-6,重量平均分子量为12000,东亚合成株式会社制)35g、单甲基丙烯酸甘油酯(GMA,BLEMMER GLM,(日本油脂株式会社)10g、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)(V-65,和光纯药工业(株))1g和甲乙酮/异丙醇=1/1(重量比)混合液38g,得到单体溶液。
随后,向装有回流冷却器、温度计、氮气导入管和搅拌装置的可拆分式烧瓶中加入上述单体溶液9g,进行氮气置换。将氮气导入管换成滴液漏斗,该滴液漏斗中装有上述单体溶液80g,之后,一边在70℃下搅拌,一边用1.5小时滴加单体溶液。进一步在70℃下搅拌1小时后,加热至75℃,添加1g的V-65和甲乙酮/异丙醇=1/1(重量比)混合液5g。进一步再在75℃下搅拌3小时后,冷却,用大量正己烷再沉淀,回收得到聚(单甲基丙烯酸甘油酯-g-(2-乙基噁唑啉)-g-甲基丙烯酸甲酯)。通过GPC(溶剂:二甲基甲酰胺)求得的该聚合物的重量平均分子量为16000(聚苯乙烯换算)。
制造例8
与制造例2同样进行,不同之处在于:将制造例3中的单末端甲基丙烯酰型聚(2-乙基噁唑啉)的量从35g变成5g、HEMA的量从10g变成25g、单末端甲基丙烯酰型聚甲基丙烯酸甲酯从35g的AA-6变成制造例2的聚合物/甲苯溶液105g(作为聚合物成分为70g),甲乙酮/异丙醇=1/1(重量比)混合液的量从54g变成115g。从而得到聚(甲基丙烯酸羟乙酯-g-(2-乙基噁唑啉)-g-甲基丙烯酸甲酯)。通过GPC(溶剂:二甲基甲酰胺)求得的该聚合物的重量平均分子量为43000(聚苯乙烯换算)。
在表1中归纳显示制造例3~8中得到的聚合物的组成、以及作为非水性溶剂(B)使用PGMEA时的单体(c3)或(c4)和非水性溶剂(B)的溶解度参数的差(Δsp)。
实施例1
与直径为0.3mm的氧化锆珠200g一起,用250cc的聚乙烯瓶量取17g的C.I.颜料红254、制造例3的聚合物6.8g、甲乙酮(MEK)76.2g,用油漆搅拌器(浅田铁工株式会社制)振动3小时,得到颜料分散液。向该颜料分散液10g中添加甲乙酮30g。该体系成为均匀分散液后,一边搅拌、一边缓缓滴加丙二醇单甲醚醋酸酯(PGMEA)50g。该混合液用蒸发器浓缩。得到的溶液放置在超声波均化器(日本精机制作所制)中,过滤若干凝集物后,得到颜料分散组合物。
实施例2
与实施例1同样进行,不同之处在于:用制造例4的聚合物6.8g代替在实施例1中的制造例3的聚合物,从而得到颜料分散组合物。
实施例3
与实施例1同样进行,不同之处在于:用制造例7的聚合物6.8g代替在实施例1中的制造例3的聚合物,得到颜料分散组合物。
实施例4
与实施例1同样进行,不同之处在于:用制造例8的聚合物6.8g代替在实施例1中的制造例3的聚合物,得到颜料分散组合物。
比较例1
与直径为0.3mm的氧化锆珠200g一起,用250cc的聚乙烯瓶量取17g的C.I.颜料红254、制造例5的聚合物6.8g、66g的PGMEA,用油漆搅拌器(浅田铁工株式会社制)振动3小时,得到颜料分散组合物。
比较例2
与比较例1同样进行,不同之处在于:用制造例6的聚合物液17g代替在比较例1中的制造例5的聚合物,得到颜料分散组合物。
比较例3
与比较例1同样进行,不同之处在于:用AJISPER PB-821(味之素(株)制:聚芳基胺的脂肪酸酰胺)6.8g代替在比较例1中的制造例5的聚合物,得到颜料分散组合物。
对实施例1~4和比较例1~3得到的颜料分散组合物,通过下述方法测定分散粒径和吸附率。结果在表2中显示。
<分散粒径的测定法>
将制备之后的颜料分散组合物立即用PGMEA稀释500倍,用粒度分析计Microtrac UPA MODEL:9340-UPA(HONEYWELL公司制)测定分散粒径。
<吸附率的测定法>
将制备成的颜料分散组合物用PGMEA稀释,使得颜料浓度为5%,用himac CP56G(日立工机株式会社制)以30000rpm离心分离3小时,用红外线水份计FD-240((株)KETT化学研究所制)测定离心分离前后的上清液中的固形组分,用下式测定聚合物对于颜料表面的吸附率。
表2
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | |
聚合物 | 制造例3的聚合物 | 制造例4的聚合物 | 制造例7的聚合物 | 制造例8的聚合物 | 制造例5的聚合物 | 制造例6的聚合物 | AJISPERPB-821 |
有机溶剂(D) | MEK | MEK | MEK | MEK | - | - | - |
非水性溶剂(B) | PGMEA | PGMEA | PGMEA | PGMEA | PGMEA | PGMEA | PGMEA |
粒径(μm) | 0.25 | 0.18 | 0.10 | 0.10 | 0.46 | 0.42 | 0.18 |
吸附率(%) | 75 | 62 | 100 | 52 | 20 | 32 | 35 |
根据表2的结果可知:本发明的非水性颜料分散组合物将颜料在非水性溶剂中微细地分散,对于聚合物的颜料表面的吸附性高。
制造例9:单末端甲基丙烯酰型聚(2-乙基噁唑啉)的合成
向茄形烧瓶中加入脱水乙酸乙酯(和光纯药工业(株)试剂)300g和2-乙基噁唑啉(东京化成试剂)132g,进一步加入合成沸石类吸附剂Zeolum A-4(东曹株式会社制)65g,在室温下搅拌4小时后,过滤除去Zeolum,得到脱水2-乙基噁唑啉溶液。
随后,向装有回流冷却器、温度计、氮气导入管和搅拌装置的四口烧瓶中加入制备好的脱水2-乙基噁唑啉溶液400g、硫酸二乙酯3.8g,用干燥氮气置换后,在80℃下搅拌12小时。将反应液冷却至40℃以下后,加入预先用Zeolum脱水的甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(和光纯药工业(株)试剂)6.2g,在室温下搅拌4小时后,用大量正己烷再沉淀,回收得到单末端甲基丙烯酰型聚(2-乙基噁唑啉)。通过GPC(溶剂:氯仿)求得的重量平均分子量为5000。
制造例10:单末端甲基丙烯酰型聚(N,N-二甲基丙烯酰胺)的合成
向装有回流冷却器、温度计、氮气导入管和搅拌装置的可拆分式烧瓶中加入N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAAm)50g、3-巯基丙酸(MPA)2.5g、丙二醇单甲醚醋酸酯(PGMEA)25g,进行氮气置换后,一边在80℃下搅拌,一边用3小时滴加200g的DMAAm、4g的MPA、100g的PGMEA、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)(V-65,和光纯药工业(株))2g。进一步在80℃下搅拌1小时后,添加2g的V-65、2g的MPA、125g的PGMEA。进一步在80℃下搅拌2小时,得到单末端羧基化聚(DMAAm)溶液。向装有回流冷却器、温度计、空气导入管和搅拌装置的四口烧瓶中加入末端羧基化聚(DMAAm)溶液450g、甲基丙烯酸缩水甘油酯11.2g、四丁基溴化铵3.8g、甲氧基苯酚0.4g、43g的PGMEA,一边进行空气起泡,一边在90℃下搅拌12小时,用大量正己烷再沉淀,回收得到单末端甲基丙烯酰型聚(DMAAm)。通过GPC(溶剂:含有60mmol/L的磷酸和50mmol/L的溴化锂的二甲基甲酰胺,标准物质:聚苯乙烯)求得的重量平均分子量为8500。
制造例11:单末端甲基丙烯酰型聚(N-乙烯基吡咯烷酮)的合成
向装有回流冷却器、温度计、氮气导入管和搅拌装置的可拆分式烧瓶中加入N-乙烯基吡咯烷酮(VP)120g、3-巯基丙酸(MPA)0.12g、乙醇(EtOH)65g,进行氮气置换后,一边在60℃下搅拌,一边添加0.12g的V-65、5g的EtOH。用3.5小时滴加1.8g的MPA、170g的EtOH、0.18g的V-65。进一步在60℃下搅拌3小时后,冷却,并用大量正己烷再沉淀,回收得到末端羧基化聚(VP)。向装有回流冷却器、温度计、空气导入管和搅拌装置的四口烧瓶中加入末端羧基化聚(VP)90g、甲基丙烯酸缩水甘油酯2.1g、四丁基溴化铵0.7g、甲氧基苯酚0.07g、N-甲基吡咯烷酮135g,搅拌并溶解。一边进行空气起泡,一边在100℃下搅拌72小时后,用大量正己烷再沉淀,回收得到单末端甲基丙烯酰型聚(VP)。通过GPC(溶剂:含有1mmol/L的FARMIN DM20(花王株式会社制)的氯仿,标准物质:聚苯乙烯)求得的重量平均分子量为2400。
实施例5
在烧杯中均匀混合并溶解在制造例9中合成的单末端甲基丙烯酰型聚(2-乙基噁唑啉)10g、甲基丙烯酸甲酯(MMA,和光纯药工业(株))40g、1g的V-65和醋酸乙酯(和光纯药工业(株))33g,得到单体溶液。
随后,向装有回流冷却器、温度计、氮气导入管和搅拌装置的可拆分式烧瓶中加入上述单体溶液8g,进行氮气置换。一边在70℃下搅拌,一边用2小时滴加单体溶液75g。进一步在70℃下搅拌1小时后,加热至75℃,添加1g的V-65和醋酸乙酯10g。进一步在75℃下搅拌2小时后,冷却,并用大量正己烷再沉淀回收,得到由聚(甲基丙烯酸甲酯-g-(2-乙基噁唑啉))构成的颜料分散剂(以下称作颜料分散剂1)。通过GPC(溶剂:氯仿)求得的该颜料分散剂1的重量平均分子量为25000(聚苯乙烯换算)。
实施例6
在烧杯中均匀混合并溶解在制造例10中合成的单末端甲基丙烯酰型聚(DMAAm)20g、单末端甲基丙烯酰型聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA大分子单体)45%甲苯溶液(45%AA-6,重量平均分子量为12000,东亚合成株式会社制)158g(作为PMMA大分子单体为71g)、9g的MMA、65g的PGMEA、2g的V-65,得到单体溶液。
随后,向装有回流冷却器、温度计、氮气导入管和搅拌装置的可拆分式烧瓶中加入上述单体溶液25g,进行氮气置换。一边在80℃下搅拌,一边用3小时滴加单体溶液223g。进一步在80℃下搅拌1小时后,添加1g的V-65和10g的PGMEA。进一步在80℃下搅拌2小时后,冷却,并用大量正己烷再沉淀回收,得到由聚(甲基丙烯酸甲酯-g-DMAAm-g-甲基丙烯酸甲酯)构成的颜料分散剂(以下称作颜料分散剂2)。通过GPC(溶剂:DMF类)求得的该颜料分散剂2的重量平均分子量为55000(聚苯乙烯换算)。
实施例7
在烧杯中均匀混合并溶解在制造例11中合成的单末端甲基丙烯酰型聚(VP)15g和PMMA大分子单体45%甲苯溶液(45%AA-6,重量平均分子量为12000,东亚合成株式会社制)169g(作为PMMA大分子单体为76g)、9g的MMA、30g的PGMEA,得到单体溶液。
随后,向装有回流冷却器、温度计、氮气导入管和搅拌装置的可拆分式烧瓶中加入上述单体溶液23g,进行氮气置换。一边在80℃下搅拌,一边用3小时滴加单体溶液200g。进一步在80℃下搅拌1小时后,添加1g的V-65和10g的PGMEA。进一步在80℃下搅拌2小时后,冷却,并用大量正己烷再沉淀回收,得到由聚(甲基丙烯酸甲酯-g-VP-g-甲基丙烯酸甲酯)构成的颜料分散剂(以下称作颜料分散剂3)。通过GPC(溶剂:DMF类)求得的该颜料分散剂3的重量平均分子量为38000(聚苯乙烯换算)。
比较例4
在烧杯中,均匀混合并溶解N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAAm,和光纯药工业(株))45g、PMMA大分子单体45%甲苯溶液(45%AA-6,重量平均分子量为12000,东亚合成株式会社制)122g、1g的V-65和83g的PGMEA,得到单体溶液。
随后,向装有回流冷却器、温度计、氮气导入管和搅拌装置的可拆分式烧瓶中加入上述单体溶液25g,进行氮气置换。将氮气导入管换成滴液漏斗,该滴液漏斗中装有上述单体溶液225g,之后,一边在80℃下搅拌,一边用3小时滴加单体溶液。进一步在80℃下搅拌1小时后,添加1g的V-65和10g的PGMEA。进一步在80℃下搅拌2小时后,得到由聚(N,N-二甲基丙烯酰胺-g-甲基丙烯酸甲酯)构成的颜料分散剂(以下称作比较颜料分散剂1)的40%溶液。通过GPC(溶剂:DMF类)求得的该比较颜料分散剂1的重量平均分子量为40000(聚苯乙烯换算)。
实施例5~7和比较例4中得到的颜料分散剂的组成归纳在表3中。
表3
实施例8
与直径为0.3mm的氧化锆珠200g一起,用250cc的聚乙烯瓶量取17g的C.I.颜料红254、颜料分散剂16.8g、66g的PGMEA,用油漆搅拌器(浅田铁工株式会社制)振动3小时,得到颜料分散组合物。
实施例9
与实施例8同样进行,不同之处在于:用颜料分散剂2代替实施例8中的颜料分散剂1,得到颜料分散组合物。
实施例10
与实施例8同样进行,不同之处在于:用颜料分散剂3代替实施例8中的颜料分散剂1,得到颜料分散组合物。
比较例5
与实施例8同样进行,不同之处在于:用比较颜料分散剂1代替实施例8中的颜料分散剂1,得到颜料分散组合物。
对于在实施例8~10和比较例5中得到的颜料分散组合物,通过下述方法测定分散粒径。结果在表4中表示。
分散粒径的测定法按照上述方法进行。
表4
实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 比较例5 | |
颜料分散剂 | 颜料分散剂1 | 颜料分散剂2 | 颜料分散剂3 | 比较颜料分散剂1 |
非水性溶剂 | PGMEA | PGMEA | PGMEA | PGMEA |
粒径(μm) | 0.38 | 0.26 | 0.28 | 0.42 |
根据表4的结果可知:本发明的颜料分散剂可以将颜料在非水性溶剂中微细地分散。
Claims (21)
1.一种非水性颜料分散剂,其特征在于,
所述非水性颜料分散剂由具有下述结构单元(a)和结构单元(b)的共聚物(E)构成,其中,
(a)是来源于含有氮原子的聚合性大分子单体的结构单元,所述大分子单体在一个末端具有乙烯性不饱和双键;
(b)是来源于具有乙烯性不饱和双键的单体的结构单元,其中该乙烯性不饱和双键能够与形成结构单元(a)的含有氮原子的聚合性大分子单体共聚。
2.根据权利要求1所述的非水性颜料分散剂,其特征在于,
结构单元(b)具有来源于聚合性大分子单体的结构单元,其中该聚合性大分子单体在一个末端具有乙烯性不饱和双键,并且不含有氮原子。
3.根据权利要求1或2所述的非水性颜料分散剂,其特征在于,
共聚物(E)的重量平均分子量为1000~100000。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的非水性颜料分散剂,其特征在于,
在全部结构单元中的结构单元(a)的比例为1~70重量%。
5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的非水性颜料分散剂,其特征在于,
形成结构单元(a)的含有氮原子的聚合性大分子单体的重量平均分子量为300~30000。
6.根据权利要求1~5中的任意一项所述的非水性颜料分散剂,其特征在于,
结构单元(a)是来源于含有氮原子的聚合性大分子单体的结构单元,该大分子单体是选自单末端(甲基)丙烯酰型聚(N-酰基亚烷基亚胺),其中亚烷基的碳原子数为2~3;单末端(甲基)丙烯酰型聚(N-烷基(甲基)丙烯酰胺);单末端(甲基)丙烯酰型聚(N,N-二烷基(甲基)丙烯酰胺);以及单末端(甲基)丙烯酰型聚(N-乙烯基吡咯烷酮)的至少1种。
7.根据权利要求6所述的非水性颜料分散剂,其特征在于,
结构单元(a)是来源于单末端甲基丙烯酰型聚(N-酰基亚烷基亚胺)的结构单元,其中亚烷基的碳原子数为2~3。
8.一种颜料分散组合物,其特征在于,
含有颜料(A)、非水性溶剂(B)以及权利要求1~7中的任意一项所述的分散剂。
9.根据权利要求8所述的颜料分散组合物,其特征在于,
非水性溶剂(B)是丙二醇单甲醚醋酸酯。
10.根据权利要求8或9所述的颜料分散组合物,其特征在于,
颜料(A)是吡咯并吡咯二酮类有机颜料。
11.一种非水性颜料分散剂,其特征在于,
该非水性颜料分散剂由具有下述结构单元(c1)、(c2)和(c3)的聚合物(C)构成,
(c1)是来源于含有氮原子的聚合性大分子单体的结构单元,该大分子单体在一个末端具有乙烯性不饱和双键;
(c2)是来源于不含有氮原子的聚合性大分子单体的结构单元,该大分子单体在一个末端具有乙烯性不饱和双键;
(c3)是来源于具有乙烯性不饱和双键的单体的结构单元,其中该乙烯性不饱和双键能够与形成结构单元(c1)的大分子单体以及形成结构单元(c2)的大分子单体共聚,该具有乙烯性不饱和双键的单体的溶解度参数与非水性溶剂(B)的溶解度参数之差(Δsp)在1.0以上。
12.一种非水性颜料分散组合物,其特征在于,
包括颜料(A)、非水性溶剂(B)和聚合物(C),该聚合物(C)具有下述结构单元(c1)、(c2)和(c3),
(c1)是来源于含有氮原子的聚合性大分子单体的结构单元,该大分子单体在一个末端具有乙烯性不饱和双键;
(c2)是来源于不含有氮原子的聚合性大分子单体的结构单元,该大分子单体在一个末端具有乙烯性不饱和双键;
(c3)是来源于具有乙烯性不饱和双键的单体的结构单元,其中该乙烯性不饱和双键能够与形成结构单元(c1)的大分子单体以及形成结构单元(c2)的大分子单体共聚,该具有乙烯性不饱和双键的单体的溶解度参数与非水性溶剂(B)的溶解度参数之差(Δsp)在1.0以上。
13.根据权利要求12所述的非水性颜料分散组合物,其特征在于,
结构单元(c3)在聚合物(C)的全部结构单元中的比例为3~50重量%。
14.根据权利要求12或13所述的非水性颜料分散组合物,其特征在于,
结构单元(c1)是来源于含有氮原子的聚合性大分子单体的结构单元,该大分子单体是选自单末端(甲基)丙烯酰型聚(N-酰基亚烷基亚胺),其中亚烷基的碳原子数为2~3;单末端(甲基)丙烯酰型聚(N-烷基(甲基)丙烯酰胺);单末端(甲基)丙烯酰型聚(N,N-二烷基(甲基)丙烯酰胺)的至少1种。
15.根据权利要求14所述的非水性颜料分散组合物,其特征在于,
结构单元(c1)是来源于单末端甲基丙烯酰型聚(N-酰基亚烷基亚胺)的结构单元,其中亚烷基的碳原子数为2~3。
16.根据权利要求12~15中的任意一项所述的非水性颜料分散组合物,其特征在于,
结构单元(c3)是来源于具有醇性羟基的(甲基)丙烯酸酯的结构单元。
17.根据权利要求16所述的非水性颜料分散组合物,其特征在于,
具有醇性羟基的(甲基)丙烯酸酯是选自甲基丙烯酸2-羟乙酯和甘油单甲基丙烯酸酯的至少1种。
18.根据权利要求12~17中的任意一项所述的非水性颜料分散组合物,其特征在于,
非水性溶剂(B)是亚烷基二醇单甲醚醋酸酯。
19.根据权利要求12~18中的任意一项所述的非水性颜料分散组合物,其特征在于,
颜料(A)是吡咯并吡咯二酮类颜料。
20.根据权利要求12~19中的任意一项所述的非水性颜料分散组合物,其特征在于,
聚合物(C)被固定在颜料(A)的表面。
21.一种非水性颜料分散组合物的制造方法,该非水性颜料分散组合物是权利要求12~20中的任意一项所述的非水性颜料分散组合物,该制造方法的特征在于,
包括下述工序1、工序2和工序3,
工序1:是混合聚合物(C)、能够溶解聚合物(C)的有机溶剂(D)和颜料(A)的工序;
工序2:是向工序1中得到的混合物中添加不溶解聚合物(C)的非水性溶剂(B)的工序;
工序3:是从工序2得到的混合物中除去有机溶剂(D)的工序。
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