CN101674878B - 水基颜料制剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含以下组分的水性颜料制剂：(A)至少一种有机和/或无机颜料，(B)式(I)或(II)的分散剂，或式(I)和(II)的分散剂的混合物，(C)任选的增湿剂，(D)任选的其它表面活性剂和/或分散剂，(E)任选的一种或多种有机溶剂或一种或多种助水溶性物质，(F)任选的通常用于制备水性颜料分散体的其它添加物质，和(G)水。

Description

水基颜料制剂
技术领域
本发明提供包含新型阴离子聚合物作为分散剂的水性颜料制剂以及它们用于将天然和合成材料着色的用途。
背景技术
为将颜料在液体介质中分散通常要求分散剂。分散剂可以具有阴离子、阳离子、两性或中性结构。它们可以具有低分子量性质，或是形成经聚合的单体的无规、交替、嵌段状、梳状或星形排列的体系结构的较高分子量聚合物。
分散剂例如对于在颜料浓缩物(其用于将分散型漆和清漆(Lackfarben)、油漆、涂料和印刷油墨着色)的制备中以及用于纸和纸浆、卡纸、纺织品和其表面的着色的颜料的分散而言具有特别的商业重要性。
包含有序化聚合物结构的颜料制剂也在现有技术中进行了描述。它们的实例是EP 1 293 523、DE 10 2005 012 315和EP 1 721 941。
然而，迄今没有成功在其性能方面替代过去使用的阴离子酚醛清漆分散剂，而不必须容忍缺点。以前常用的酚醛清漆分散剂含有由于它们的制备过程引起的烷基酚(经常是壬基酚)和其乙氧基化物的残余物。因为烷基酚乙氧基化物或它们的降解产物在环境中几乎不降解，所以它们积聚。这是成问题的，因为它们对水生生物具有激素影响。因此，许多国家中已经公布了限制或禁止在开放的物质循环中使用含烷基酚或其乙氧基化物的物质的法规(例如2003/53/EC)。
到目前为止的研究已经表明，仍极其难以合成等效于阴离子酚醛清漆体系的分散剂。因此要求能够将大于40％的高浓度有机颜料分散成低粘度的新型分散剂。这些分散体必须制备起来容易，即颜料必须容易被润湿和容易被结合到水介质中。分散体必须具有高和可再现的着色强度，这种着色强度保持稳定数年的时间。类似地，所有其它色彩参数例如色调角和纯净度应该是可再现和稳定的。分散体应该不起泡或在应用介质中不引起或加速气泡形成。另外，分散剂应该有助于分散体在各种应用介质中的宽的相容性。此外，分散体必须剪切稳定，即在剪切作用下着色强度或色彩性能不允许显著地改变。
发明内容
现已令人惊奇地发现，利用由聚乙二醇/聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯组成的大分子单体制备的特定阴离子共聚物可实现所提出的目的并且在它们作为分散剂的性能方面等同于非离子酚醛清漆体系。
本发明提供水性颜料制剂，其包含
(A)至少一种有机和/或无机颜料，
(B)式(I)或(II)的分散剂或式(I)和(II)的分散剂的混合物，
Figure G2008800090725D00021
其中
指数a、b和c表示相应单体的摩尔比例
a＝0.01-0.8
b＝0.001-0.8
c＝0.001-0.8
条件是，a+b+c的总和是1，更优选
a＝0.1-0.7
b＝0.1-0.6
c＝0.1-0.6
条件是，a+b+c的总和是1，
A表示C2-C4亚烷基，
B表示不同于A的C2-C4亚烷基，
R表示氢或甲基，
m是1-500，优选1-50的数；
n是1-500，优选1-50的数；
条件是，m+n总和是2-1000；
Xa表示含3-30个碳原子的芳族或芳脂族基团，该基团任选地含有N、O和S杂原子中的一个或多个，
Za表示H或(C1-C4)-烷基，
Zb表示H或(C1-C4)-烷基，
Zc表示H或(C1-C4)-烷基；
R1表示氢或甲基，
Xb表示含3-30个碳原子的芳族或芳脂族基团，该基团任选地含有N、O和S杂原子中的一个或多个，
Wa表示氧或NH基，
R2表示氢或甲基，
Y表示含1-30个碳原子，优选6-30，尤其是9-20个碳原子的脂族烃基，该基团可以是直链或支化或环状的，并且可以含有杂原子O、N和/或S并且也可以是不饱和的，
Wb表示氧或NH基，
Q表示SO3、CH2COO、PO3M；
或QM表示：
Figure G2008800090725D00041
其中
M表示H，一价金属阳离子，二价金属阳离子，NH4 +，仲、叔或季铵离子，或它们的组合，或表示二价、三价或更多价金属离子例如Ca2+或Al3+的等价物(在该Markush式中的星号*表示在这一部位存在与聚合物的连接)；
(C)任选的湿润剂，
(D)任选的其它表面活性剂和/或分散剂，
(E)任选的一种或多种有机溶剂和/或一种或多种助水溶性物质，
(F)任选的通常用于制备水性颜料分散体的其它添加物质，和
(G)水。
优选的颜料制剂包含5重量％-80重量％，例如10重量％-70重量％组分(A)。优选的颜料制剂包含0.1重量％-30重量％，例如2重量％-15重量％组分(B)。
尤其优选的颜料制剂包含如下组分：
(A)5重量％-80重量％，例如10重量％-70重量％，
(B)0.1重量％-30重量％，例如2重量％-15重量％，
(C)0重量％-10重量％，例如0.1重量％-5重量％，
(D)0％-20重量％，例如1重量％-10重量％，
(E)0重量％-30重量％，例如5重量％-20重量％，
(F)0重量％-20重量％，例如0.1重量％-5重量％，
(G)余量的水，
每种情况下基于颜料制剂的总重量(100重量％)计。
在存在组分(C)、(D)、(E)和(F)中一种或多种的情况下，它们的最小浓度彼此独立地优选是至少0.01重量％，更优选至少0.1重量％，基于颜料制剂的总重量。
本发明颜料制剂的组分(A)是细分的有机或无机颜料或者各种有机和/或无机颜料的混合物。组分(A)还可以是可溶于某些溶剂的且在其它溶剂中具有颜料特征的染料。这些颜料不但可以呈干粉末形式使用，而且可以作为水湿滤饼形式使用。
可用的有机颜料包括：单偶氮、双偶氮、色淀偶氮、β-萘酚、萘酚AS、苯并咪唑酮、双偶氮缩合颜料、偶氮-金属配合物颜料和多环颜料，例如酞菁、喹吖啶酮、苝、紫环酮(Perinon)、硫靛、蒽嵌蒽二酮、蒽醌、黄烷士酮、靛蒽醌、异紫蒽酮、皮蒽酮、二噁嗪、喹诺酞酮、异吲哚啉酮、异吲哚啉和二酮基吡咯并吡咯颜料或炭黑。
在所述的有机颜料中，对于制备该制剂呈尽可能细分状态的那些是尤其合适的，在此优选95％并且更优选99％的颜料颗粒具有≤500nm的颗粒尺寸。
作为尤其优选的有机颜料的示例性选择在此可提及炭黑颜料，例如灯黑或炉黑；单偶氮和双偶氮颜料，尤其是染料索引颜料-颜料黄1、颜料黄3、颜料黄12、颜料黄13、颜料黄14、颜料黄16、颜料黄17、颜料黄73、颜料黄74、颜料黄81、颜料黄83、颜料黄87、颜料黄97、颜料黄111、颜料黄126、颜料黄127、颜料黄128、颜料黄155、颜料黄174、颜料黄176、颜料黄191、颜料黄213、颜料黄214、颜料黄219、颜料红38、颜料红144、颜料红214、颜料红242、颜料红262、颜料红266、颜料红269、颜料红274、颜料橙13、颜料橙34或颜料棕41；β-萘酚和萘酚AS颜料，特别是染料索引颜料-颜料红2、颜料红3、颜料红4、颜料红5、颜料红9、颜料红12、颜料红14、颜料红53:1、颜料红112、颜料红146、颜料红147、颜料红170、颜料红184、颜料红187、颜料红188、颜料红210、颜料红247、颜料红253、颜料红256、颜料橙5、颜料橙38或颜料棕1；色淀偶氮和金属配合物颜料，特别是染料索引颜料-颜料红48:2、颜料红48:3、颜料红48:4、颜料红57:1、颜料红257、颜料橙68或颜料橙70；苯并咪唑啉颜料，特别是染料索引颜料-颜料黄120、颜料黄151、颜料黄154、颜料黄175、颜料黄180、颜料黄181、颜料黄194、颜料红175、颜料红176、颜料红185、颜料红208、颜料紫32、颜料橙36、颜料橙62、颜料橙72或颜料棕25；异吲哚啉酮和异吲哚啉颜料，尤其是染料索引颜料-颜料黄139或颜料黄173；酞菁颜料，尤其是染料索引颜料-颜料蓝15、颜料蓝15:1、颜料蓝15:2、颜料蓝15:3、颜料蓝15:4、颜料蓝15:6、颜料蓝16、颜料绿7或颜料绿36；蒽嵌蒽二酮、蒽醌、喹吖啶酮、二噁嗪、靛蒽醌、苝、紫环酮和硫靛颜料，特别是染料索引颜料-颜料黄196、颜料红122、颜料红149、颜料红168、颜料红177、颜料红179、颜料红181、颜料红207、颜料红209、颜料红263、颜料蓝60、颜料紫19、颜料紫23或颜料橙43；三芳基碳翁颜料，尤其是染料索引颜料-颜料红169、颜料蓝56或颜料蓝61；二酮基吡咯并吡咯颜料，尤其是染料索引颜料-颜料红254、颜料红255、颜料红264、颜料红270、颜料红272、颜料橙71、颜料橙73、颜料橙81。
色淀染料，例如含磺酸基团和/或含羧酸基团的染料的Ca、Mg、Al色淀也是适合的。
合适的无机颜料包括例如：二氧化钛、硫化锌、氧化锌、铁氧化物、磁铁矿、锰铁氧化物、氧化铬、群青、镍-或铬锑钛氧化物、锰钛金红石、钴氧化物、钴和铝的混合氧化物、金红石混合相颜料、稀土元素硫化物、钴与镍和锌的尖晶石、基于铁和铬与铜锌以及锰的尖晶石、钒酸铋和调合颜料。尤其使用染料索引颜料-颜料黄184、颜料黄53、颜料黄42、颜料黄棕24、颜料红101、颜料蓝28、颜料蓝36、颜料绿50、颜料绿17、颜料黑11、颜料黑33以及颜料白6。也经常优选使用无机颜料的混合物。同样经常使用有机颜料与无机颜料的混合物。
代替颜料分散体的是，还可以制备这样的分散体，所述分散体包含下述物质作为固体：例如天然细分矿石、矿物、难溶性或不溶性的盐、蜡或塑料的颗粒、染料、作物保护剂和杀虫剂、UV吸收剂、光学增白剂和聚合稳定剂。
作为组分(B)使用新型特定阴离子共聚物作为分散剂。这些共聚物具有103g/mol-109g/mol，更优选103-107g/mol，甚至更优选103-105g/mol的分子量。
这些聚合物通过单体的自由基聚合制备，所述单体与式(I)或(II)中在括号[]c、[]b和[]a中描述的基团对应。在聚合之后，将如此获得的非离子聚合物转变成阴离子官能团。阴离子官能团是例如SO3M、CH2COOM、PO3M2或磺基琥珀酸盐。制备方法在德国专利申请DE 102007021869中进行了描述。
在组分(B)的一个优选实施方案中，(A-O)m表示氧化亚丙基单元和(B-O)n表示氧化亚乙基单元，或(A-O)m表示氧化亚乙基单元和(B-O)n表示氧化亚丙基单元，其中氧化亚乙基单元的摩尔比例优选是50-98％，更优选60-95％，甚至更优选70-95％，基于氧化亚乙基和氧化亚丙基单元的总和。
亚烷基氧单元的总和原则上可以是n+m＝2-1000，2-500是优选的，2-100是尤其优选的，5-100是甚至更尤其优选的。根据本发明的聚合物所具有的重要性能是所述聚合物的聚亚烷基二醇侧链不是纯聚乙二醇或聚丙二醇。代替地，所述聚亚烷基二醇是由氧化亚丙基和氧化亚乙基单元组成的无规或嵌段状聚亚烷基二醇。仅这种EO/PO比的精细协调使得实现适合用于制备具有低粘度的高度浓缩颜料分散体的聚合物分散剂。通过与芳族和脂族单体[]b和[]c结合的单体[]a中所述EO/PO比例的优化比值成功模拟酚醛清漆型分散剂的性能，以致获得非常相似的性能分布。
组分(B)的基团[]b的单体包括例如丙烯酸和甲基丙烯酸的以下酯和酰胺：苯基、苄基、甲苯基、2-苯氧基乙基、苯乙基。另外的单体可能是乙烯基芳族单体例如苯乙烯和其衍生物，例如乙烯基甲苯和α-甲基苯乙烯。芳族单元还可以是杂芳族单元，例如在1-乙烯基咪唑中那样。基团[]b的尤其优选的单体可以是：苯乙烯、1-乙烯基咪唑、甲基丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯和甲基丙烯酸苯乙酯。
组分(B)的基团[]c的单体包括例如丙烯酸和甲基丙烯酸的以下酯和酰胺：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、2-乙基己基、3，3-二甲基丁基、庚基、辛基、异辛基、壬基、月桂基、鲸蜡基、硬脂基、二十二烷基、环己基、三甲基环己基、叔丁基环己基、冰片基、异冰片基、金刚烷基、(2，2-二甲基-1-甲基)丙基、环戊基、4-乙基-环己基、2-乙氧基乙基、四氢糠基和四氢吡喃基。
组分(B)的基团[]c的优选的单体是丙烯酸和甲基丙烯酸的以下烷基酯或烷基酰胺：甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、2-乙氧基乙基、肉豆蔻基、十八烷基，更优选2-乙基己基和月桂基。
在组分(B)的磺基琥珀酸盐的情况下，例如首先用马来酸酐将非离子共聚物酯化。随后，将所获得的马来酸单酯磺化。为此，使其例如在水溶液中与亚硫酸钠或焦亚硫酸钠反应。例如通过使该非离子共聚物与氨基磺酸反应制备组分(B)的硫酸酯。可以通过羧甲基化，例如用氯乙酸钠进行羧甲基化，将端羟基官能团转化成相应的聚醚羧酸酯，即组分(B)。组分(B)的磷酸酯可例如通过使非离子共聚物的熔体与多磷酸或五氧化二磷反应获得。这种反应中不但可以获得磷酸单酯而且可以获得磷酸二酯和三酯。
作为组分(C)使用例如促进颜料润湿的阳离子、阴离子、两性或非离子化合物(湿润剂、增湿剂)。
用作本发明颜料制剂中的组分(D)的是适合用于制备水性颜料分散体的常规分散剂，和表面活性剂，或这些物质的混合物。通常将阴离子、阳离子、两性或非离子界面活性化合物用于该目的。在这些中，发现尤其有用的是具有一个或多个中等链长或长链的烃链的分散剂，在某些情况下还有具有芳环基团的那些。在大量的所述化合物中，此处仅仅意于列出一种选择，而并不将根据本发明的化合物的适用性限制于这些实例。实例是烷基硫酸酯，例如月桂基硫酸酯、硬脂基硫酸酯或十八烷基硫酸酯，伯烷基磺酸酯，例如十二烷基磺酸酯，和仲烷基磺酸酯，尤其是C13-C17链烷烃磺酸酯钠盐，烷基磷酸酯，烷基苯磺酸酯，例如十二烷基苯磺酸，同样还有这些化合物的所有盐。此外合适的是大豆卵磷脂或使用脂肪酸和牛磺酸或羟基乙磺酸的缩合产物，同样还有烷基酚、蓖麻油松香酯、脂肪醇、脂肪胺、脂肪酸和脂肪酸酰胺的烷氧基化产物，这些烷氧基化产物同样可以带有离子型端基，例如作为磺基琥珀酸半酯或者作为磺酸酯、硫酸酯和磷酸酯，以及其盐，磺酸盐、硫酸盐或磷酸盐。通过将聚环氧化物与胺或者双酚-A或双酚-A衍生物与胺反应获得的烷氧基化加成化合物也是适合的，类似地还有脲衍生物。
同样适合的是通过将任选取代的苯乙烯加成到任选取代的酚上并与环氧乙烷和/或环氧丙烷反应获得的非离子型烷氧基化的苯乙烯-酚缩合物，同样还有它们的离子改性的衍生物，例如以磺酸酯、硫酸酯和磷酸酯形式，以及它们的盐，磺酸盐、硫酸盐或磷酸盐。此外合适的界面活性化合物还有木质素磺酸盐和由萘磺酸和甲醛形成的缩聚物，或由烷芳基磺酸、卤代芳基磺酸、磺化酚或磺化萘酚与甲醛形成的缩聚物。
组分(E)相应于有机溶剂或水溶性助水溶性物质。助水溶性化合物(其任选地还充当溶剂，或是低聚物或聚合物性质的)是例如甲酰胺、脲、四甲基脲、ε-己内酰胺、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、α-甲基-ω-羟基聚乙二醇醚、二甲基聚乙二醇醚、二丙二醇、聚丙二醇、二甲基聚丙二醇醚、乙二醇和丙二醇的共聚物、丁基乙二醇、甲基纤维素、甘油、双甘油、聚甘油、N-甲基-吡咯烷酮、1，3-二乙基-2-咪唑啉酮、硫二甘醇、苯磺酸钠、二甲苯磺酸钠、甲苯磺酸钠、枯烯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、苯甲酸钠、水杨酸钠、丁基单甘醇硫酸钠、纤维素衍生物、明胶衍生物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯基咪唑和乙烯基吡咯烷酮、乙酸乙烯酯和乙烯基咪唑的共聚物和三元共聚物，在此随后可以将包含乙酸乙烯酯结构单元的聚合物进行皂化生成乙烯醇。
作为组分(F)使用例如增稠剂、防腐剂、粘度稳定剂、研磨助剂和填料。另外的常规添加剂可以是抗沉降剂、光稳定剂、抗氧化剂、脱气剂/消泡剂、泡沫减少剂、防结块剂，以及有利地影响粘度和流变性的添加剂。有用的粘度调节剂包括例如聚乙烯醇和纤维素衍生物。同样可考虑水溶性天然或合成树脂以及聚合物作为成膜剂或粘结剂用于提高粘结强度和耐磨性。有用的pH值调节剂包括有机或无机碱和酸。优选的有机碱是胺，例如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、二异丙胺、氨甲基丙醇或二甲基氨甲基丙醇。优选的无机碱是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或氨。组分(F)还可对应于植物和动物来源的脂肪和油，例如牛油、棕榈仁脂、椰子脂、油菜籽油、葵花油、亚麻子油、棕榈油、大豆油、花生油和鲸油、棉籽油、玉米油、罂粟油、橄榄油、蓖麻油、菜籽油(
Figure G2008800090725D00101
)、红花油、大豆油(
Figure G2008800090725D00102
)、飞廉属油、葵花油、鲱鱼油、沙丁鱼油。饱和和不饱和高级脂肪酸也是常用的添加剂，例如棕榈酸、辛酸()、癸酸、肉豆蔻酸、月桂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、己酸、辛酸、花生酸、山萮酸、棕榈油酸、鳕油酸、芥酸和蓖麻油酸，以及它们的盐。
用于制备颜料制剂的水，即组分(G)的优选是以脱盐的水或蒸馏水的形式使用。同样可以使用饮用水(自来水)和/或天然来源的水。
本发明还提供制备本发明的颜料制剂的方法，其特征在于在水(G)以及所述组分(B)和任选的(C)和(D)存在下，将以粉末、颗粒或含水滤饼形式的所述组分(A)分散，然后任选地将水(G)以及任选的所述组分(E)和(F)中的一种或多种混合入，并且任选地用水(G)将所得的水性颜料分散体稀释。优选首先将组分(B)以及任选的所述组分(C)、(D)、(E)和(F)中一种或多种混合并且均化，然后将组分(A)搅拌加入初始加入的混合物中，其中将所述组分(A)调成糊剂并预分散。取决于组分(A)的质地，随后在有或者没有冷却的情况下，使用研磨或分散设备组，进行细分散或细分布。为此可以使用搅拌器、溶解器(锯齿搅拌器)、转子-定子磨机、球磨机、搅拌式球磨机，例如砂磨机和珠磨机、高速混合机、捏合机、辊磨机或高性能珠磨机。组分(A)的细分散或研磨进行直到获得所希望的颗粒尺寸分布并且可以在0-100℃的温度下，有利地在10-70℃的温度下，优选在20-60℃的温度下进行。在细分散操作之后，可以进一步用水(G)，优选去离子水或蒸馏水将颜料制剂稀释。
本发明的颜料制剂适合用于任何类型的天然和合成材料，尤其是水性油漆、分散型漆和清漆、水可稀释清漆、壁纸色料和印刷油墨的着色和染色，用于纸和纸浆的着色，用于纸浆(Masse)着色，用于将纸表面和涂刷色料(Streichfarben)着色，用于造纸和用于将卡纸和纺织品着色。
本发明的颜料制剂还适合用于将任何类型的大分子材料，例如天然和合成纤维材料，优选纤维素纤维着色。其它应用是制备印刷油墨，在此例如纺织品印刷油墨、柔性版印刷油墨、装饰性印刷油墨或凹版印刷油墨，壁纸色料、水可稀释的清漆、木材防护体系，粘胶纺丝染色体系、清漆，还有粉末涂料、香肠肠衣、种子、肥料、玻璃，尤其是玻璃瓶，以及用于将屋顶瓦本体着色，用于灰浆、混凝土、木材媒染剂、彩色铅笔芯、彩笔、蜡、石蜡、绘图墨水、圆珠笔糊、粉笔、洗涤和清洁组合物、鞋保养油、胶乳产品、磨料的着色，以及用于将任何类型的塑料或高分子量材料着色。高分子量有机材料的实例是单独或者以混合物形式的以下物质：纤维素醚和纤维素酯，例如乙基纤维素、硝基纤维素、乙酸纤维素或丁酸纤维素，天然树脂或合成树脂，例如加成聚合树脂或缩合树脂，如氨基塑料，尤其是脲-和蜜胺-甲醛树脂、醇酸树脂、丙烯酸系树脂、酚醛塑料，聚碳酸酯，聚烯烃例如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯，聚丙烯腈，聚丙烯酸酯，聚酰胺，聚氨酯或聚酯，橡胶，酪蛋白，胶乳，硅酮，有机硅树脂。
本发明的颜料制剂进一步适合用于制备用于所有常规喷墨打印机，特别是用于基于气泡喷射或压电方法的那些喷墨打印机的印刷油墨。采用这些印刷油墨可印刷纸以及天然或合成的纤维材料、膜片和塑料。另外，本发明的颜料制剂可用于印刷非常广泛种类的涂覆或未涂覆基材，例如用于印刷纸板、卡纸、木材和木材基材料、金属材料、半导体材料、陶瓷材料、玻璃、玻璃纤维和陶瓷纤维、无机材料、混凝土、皮革、食品、化妆品、皮肤和头发。该基材在此可以是二维平面的，或者可以在空间上延伸，即是三维形状的，并且可以完全或者仅仅部分被印刷或涂覆。
本发明的颜料制剂还适合用作电子照相调色剂和显影剂例如单或双组分粉末调色剂(也称为单或双组分显影剂)、磁性调色剂、液体调色剂、胶乳调色剂、聚合调色剂和特种调色剂中的着色剂。在此方面，典型的调色剂粘结剂是单独或者组合的加成聚合树脂、聚加成树脂和缩聚树脂，例如苯乙烯-、苯乙烯-丙烯酸酯-、苯乙烯-丁二烯-、丙烯酸酯-、聚酯-、酚-环氧树脂、聚砜、聚氨酯，以及聚乙烯和聚丙烯，其还可以含有另外的成分例如电荷控制剂、蜡或流动助剂，或者后续用这些添加剂改性。
本发明的颜料制剂还可用作油墨，优选喷墨油墨，例如水性或非水性(″溶剂基″)的那些，微乳液油墨，可UV固化油墨和按热熔方法工作的那些油墨中的着色剂。
本发明的颜料制剂还可用作平板显示器的滤色器(不但用于加法而且用于减法色生成)，以及光致抗蚀剂的着色剂，此外还用作电子油墨(″e-油墨″)或电子纸(″e-纸″)的着色剂。
具体实施方式
实施例
分散剂(B)的制备：
合成实施例1
初始在氮气导入下将在660ml叔丁醇中的258g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量750，EO/PO摩尔比6.3)、136.4g甲基丙烯酸2-乙基己酯、71.6g苯乙烯和16.5g 1-十二烷硫醇装入配备有搅拌器、回流冷凝器、内部温度计和氮气入口的烧瓶。然后，在搅拌下将该初始进料加热到80℃的温度。当达到反应温度后，在1小时内计量添加溶解在130ml异丁醇中的16.5g AMBN引发剂。然后再在该温度下搅拌另外5小时。在冷却到室温后，在真空中除去溶剂。在氮气下初始将如此获得的聚合物与32.7g氨基磺酸和1.0g脲一同加入烧瓶。然后在搅拌下将该初始进料加热4小时到100℃。然后用50％的氢氧化钠溶液将pH值调节到6.5-7.5。通过NMR谱图可测定转化成相应的硫酸酯铵盐的转化度＞95％。
使用以下起始材料，类似于合成实施例1进行以下合成实施例2-4：
合成实施例2
210g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量350，EO/PO摩尔比1.7)、79.2g甲基丙烯酸2-乙基己酯、41.6g苯乙烯、57.1g氨基磺酸、1.8g脲。
合成实施例3
258g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量750，EO/PO摩尔比6.3)、87.5g甲基丙烯酸月桂酯、35.8g苯乙烯、32.7g氨基磺酸、1.0g脲。
合成实施例4
210g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量350，EO/PO摩尔比1.7)、101.6g甲基丙烯酸月桂酯、41.6g苯乙烯、57.1g氨基磺酸、1.0g脲。
合成实施例5
初始在氮气导入下将在730ml叔丁醇中的363g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量1100，EO/PO摩尔比10.2，在叔丁醇中70％浓度)、117.3g甲基丙烯酸月桂酯、48.0g苯乙烯和11.1g 1-十二烷硫醇装入配备有搅拌器、回流冷凝器、内部温度计和氮气入口的烧瓶。然后，在搅拌下将该初始进料加热到80℃的温度。当达到反应温度后，在1小时内计量添加溶解在150ml异丁醇中的11.1g AMBN引发剂。然后再在该温度下搅拌另外5小时。在冷却到室温后，在真空中除去溶剂。在氮气下初始将如此获得的共聚物加入烧瓶。然后添加22.7g马来酸酐和0.7g氢氧化钠，并在搅拌下将其加热到75-85℃的温度。在该温度下搅拌3小时，然后计量加入292g亚硫酸钠水溶液(10％)。在60-70℃下搅拌直到反应结束，并最后用50％的氢氧化钠溶液将pH值调节到pH值7。
使用以下起始材料，类似于合成实施例5进行以下合成实施例6-23：
合成实施例6
452g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量2000，EO/PO摩尔比20.5，在叔丁醇中70％浓度)、80.4g甲基丙烯酸月桂酯、32.9g苯乙烯、15.5g马来酸酐、0.5g氢氧化钠、199g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例7
210g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量350，EO/PO摩尔比1.7)、202.8g甲基丙烯酸硬脂基酯、62.4g苯乙烯、58.8g马来酸酐、1.9g氢氧化钠、756g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例8
258g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量750，EO/PO摩尔比6.3)、38.2g甲基丙烯酸异冰片酯、30.3g甲基丙烯酸苄基酯、33.7g马来酸酐、1.1g氢氧化钠、433g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例9
363g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量1100，EO/PO摩尔比10.2，在叔丁醇中70％浓度)、39.3g甲基丙烯酸四氢糠基酯、87.8g甲基丙烯酸苯乙酯、22.7g马来酸酐、0.7g氢氧化钠、292g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例10
452g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量2000，EO/PO摩尔比20.5，在叔丁醇中70％浓度)、25.0g甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、29.7g 1-乙烯基咪唑、15.5g马来酸酐、0.5g氢氧化钠、199g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例11
210g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量350，EO/PO摩尔比1.7)、69.0g丙烯酸月桂酯、52.8g甲基丙烯酸苄基酯、58.8g马来酸酐、1.9g氢氧化钠、755g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例12
258g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量750，EO/PO摩尔比6.3)、38.2g 1-乙烯基-2-吡咯烷酮、107.3g苯乙烯、33.7g马来酸酐、1.1g氢氧化钠、433g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例13
452g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量2000，EO/PO摩尔比20.5，在叔丁醇中70％浓度)、31.3g甲基丙烯酸2-乙基己酯、27.8g甲基丙烯酸苄基酯、15.5g马来酸酐、0.5g氢氧化钠、199g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例14
363g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量1100，EO/PO摩尔比10.2，在叔丁醇中70％浓度)、58.7g甲基丙烯酸月桂酯、43.9g甲基丙烯酸苯乙酯、22.7g马来酸酐、0.7g氢氧化钠、292g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例15
258g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量750，EO/PO摩尔比6.3)、116.3g甲基丙烯酸硬脂基酯、70.9g甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯、33.7g马来酸酐、1.1g氢氧化钠、433g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例16
210g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量350，EO/PO摩尔比0.43)、72.0g丙烯酸月桂酯、52.8g甲基丙烯酸苄基酯、58.8g马来酸酐、1.9g氢氧化钠、755g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例17
258g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量750，EO/PO摩尔比0.22)、87.5g甲基丙烯酸月桂酯、35.8g苯乙烯、33.7g马来酸酐、1.1g氢氧化钠、433g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例18
363g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量1100，EO/PO摩尔比0.30，在叔丁醇中70％浓度)、58.7g甲基丙烯酸月桂酯、43.9g甲基丙烯酸苯乙酯、22.7g马来酸酐、0.7g氢氧化钠、292g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例19
388g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量750，EO/PO摩尔比6.3)、68.2g甲基丙烯酸2-乙基己酯、35.8g苯乙烯、50.7g马来酸酐、1.7g氢氧化钠、652g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例20
517g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量750，EO/PO摩尔比6.3)、68.2g甲基丙烯酸2-乙基己酯、35.8g苯乙烯、67.6g马来酸酐、2.2g氢氧化钠、869g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例21
280g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量350，EO/PO摩尔比1.7)、79.2g甲基丙烯酸2-乙基己酯、41.6g苯乙烯、78.5g马来酸酐、2.6g氢氧化钠、1009g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例22
387g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量750，EO/PO摩尔比6.3)、87.5g甲基丙烯酸月桂酯、35.8g苯乙烯、50.6g马来酸酐、1.7g氢氧化钠、650g亚硫酸钠水溶液(10％)。
合成实施例23
267g聚亚烷基二醇单甲基丙烯酸酯(分子量350，EO/PO摩尔比1.7)、101.6g甲基丙烯酸月桂酯、41.6g苯乙烯、74.8g马来酸酐、2.4g氢氧化钠、961g亚硫酸钠水溶液(10％)。
颜料制剂的制备：
将颜料以粉末、颗粒或滤饼形式，与分散剂和其它添加剂一起，在去离子水中调成糊剂，然后采用溶解器(例如得自于VMA-GetzmannGmbH公司，AE3-M1型)或者其它合适的设备将其均化和预分散。随后使用珠磨机(例如采用得自于VMA-Getzmann的AE3-M1)或者其它合适的分散设备组而进行细分散，其中在冷却下采用尺寸d＝1mm的硅石英岩(Siliquarzit)珠粒或锆混合氧化物珠粒进行研磨，直到达到所希望的着色强度和色彩性能。此后，用去离子水将分散体调节至所希望的最终颜料浓度，将研磨介质分离出，并且将颜料制剂分离。
以下实施例中描述的颜料制剂根据上述方法制备，其中所述成分以给出的数量使用，以使得形成100份的各颜料制剂。在以下实施例中，份数是重量份。
颜料制剂的评价
着色强度和色调根据DIN 55986测定。为进行擦去试验(“Rub-Out-Test”)，在与颜料分散体混合之后将分散型漆涂覆到漆卡上。随后在漆卡的下部上用手指后摩擦。如果经后摩擦的区域然后比邻接的未后处理的区域更鲜艳地着色，则存在不相容性(该擦去试验描述于DE 2638946中)。使用用于外部涂层的分散型漆(水性，20％TiO2)测定着色强度和与待着色介质的相容性。
还评价纸浆着色的色彩性能。为此，将纤维素悬浮液，用该颜料制剂进行10％着色，由此通过干燥和压制制备坚固纸张，之后测定着色强度和色调。
按照用以模拟分散体高流动速度的内部方法测定起泡能力。为此，利用蠕动泵以高流动速度连续地将用水稀释到2％后的分散体喷射到玻璃杯中并评价所形成的泡沫的高度。
使用内部测量方法测定颜料制剂的剪切稳定性。为此，利用阳离子表氯醇树脂使分散体的颜料颗粒在纤维素悬浮液中絮凝。使用设置为高旋转速度下的商购厨房混合器(在此是Braun MX 32)进行剪切。然后从纸浆制备纸并将经剪切的分散体的着色强度与未剪切的分散体相比较。采用Haake公司的锥-板式粘度计(Roto Visco 1)在20℃下(钛锥体：
Figure G2008800090725D00181
1°)测定粘度，其中在0-200s-1的范围内研究粘度对剪切率的依赖关系。在60s-1的剪切率下测量粘度。
为了评价分散体的存储稳定性，在制得制剂之后直接地以及在50℃下存储四星期之后测量粘度。
以下实施例中描述的颜料制剂根据上述方法制备，其中以下成分以给出的数量使用，以致形成100份的各颜料制剂。在以下实施例中，份数是重量份。
实施例1
50份 组分(A)，C.I.颜料蓝15
6份  组分(B)，相应于合成实施例21的分散剂
2份  组分(C)，增湿剂
10份 组分(E)，乙二醇
0.2份组分(F)，防腐剂
余量的组分(G)，水
该颜料制剂在白色分散体中具有高着色强度并且是稳定的。擦去试验表明与后摩擦区域相比没有着色强度差异。在纸着色中，制剂产生纯净色调的高着色强度。剪切试验中的着色强度损失是4％。在起泡试验中，制剂不显示起泡的倾向。制剂经证实可良好流动并且储存稳定，因为在50℃下储存28天之后它同样还可良好地流动。制成之后的粘度是488mPa·s。
实施例2
45份组分(A)，C.I.颜料红112
8份 组分(B)，相应于合成实施例23的分散剂
1份 组分(C)，增湿剂
10份组分(E)，甘油
0.2份组分(F)，防腐剂
余量的组分(G)，水
该颜料制剂在白色分散体中具有高着色强度并且是稳定的。擦去试验表明与后摩擦区域相比没有着色强度差异。在纸着色中，制剂产生纯净色调的高着色强度。剪切试验中的着色强度损失是2％。在起泡试验中，制剂仅显示非常小的起泡倾向，在此情况下，泡沫气泡迅速地再次破裂。制剂经证实可良好流动并且储存稳定，因为在50℃下储存28天之后它同样还可良好地流动。制成之后的粘度是604mPa·s。
实施例3
40份组分(A)，C.I.颜料紫23
12份    组分(B)，相应于合成实施例17的分散剂
3份     组分(C)，增湿剂
10份    组分(E)，乙二醇
0.2份   组分(F)，防腐剂
余量的  组分(G)，水
该颜料制剂在白色分散体中具有高着色强度并且是稳定的。擦去试验表明与后摩擦区域相比仅有非常小的着色强度差异。在纸着色中，制剂产生纯净色调的高着色强度。剪切试验中的着色强度损失是5％。在起泡试验中，制剂不显示起泡的倾向。制剂经证实是可良好流动且储存稳定的。制成之后的粘度是196mPa·s。
实施例4
44份 组分(A)，C.I.颜料红170
8份  组分(B)，相应于合成实施例1的分散剂
1份  组分(C)，增湿剂
5份  组分(E)，丙二醇
0.2份组分(F)，防腐剂
余量的组分(G)，水
该颜料制剂在白色分散体中具有高着色强度并且是稳定的。擦去试验表明与后摩擦区域相比没有着色强度差异。在纸着色中，制剂产生纯净色调的高着色强度。在剪切试验中不存在着色强度损失。在起泡试验中，制剂不显示起泡的倾向。制剂经证实是可良好流动且储存稳定的。制成之后的粘度是383mPa·s。
实施例5
45份组分(A)，C.I.颜料橙13
9份  组分(B)，相应于合成实施例9的分散剂
1.5份组分(C)，增湿剂
10份 组分(E)，乙二醇
0.2份  组分(F)，防腐剂
余量的组分(G)，水
该颜料制剂在白色分散体中具有高着色强度并且是稳定的。擦去试验表明与后摩擦区域相比没有着色强度差异。在纸着色中，制剂产生纯净色调的高着色强度。剪切试验中的着色强度损失是5％。在起泡试验中，制剂不显示起泡的倾向。制剂经证实是可良好流动且储存稳定的。制成之后的粘度是754mPa·s。
与颜料制剂有关的其它实施例包括在下表中。在每种情况下，基于颜料黄83根据以下配方制备40％颜料制剂：
40.0份  组分(A)，C.I.颜料黄83
10.0份  组分(B)，符合式(I)或(II)的分散剂，得自表中报道的合成实施例
2.0份  组分(C)，增湿剂
10.0份 组分(E)，丙二醇
0.2份  组分(F)，防腐剂
余量的 组分(G)，水
Figure G2008800090725D00231

Claims (14)

1.水性颜料制剂，其包含
(A)至少一种有机和/或无机颜料，
(B)式(I)或(II)的分散剂或式(I)和(II)的分散剂的混合物，
Figure FSB00000931029000011
其中
指数a、b和c表示相应单体的摩尔比例
a＝0.01-0.8
b＝0.001-0.8
c＝0.001-0.8
其中a+b+c的总和是1，
氧化亚烷基单元(A-O)m和(B-O)n以嵌段状排列，(A-O)m表示氧化亚丙基单元和(B-O)n表示氧化亚乙基单元，或(A-O)m表示氧化亚乙基单元和(B-O)n表示氧化亚丙基单元，其中氧化亚乙基单元的摩尔比例是50-98％，基于氧化亚乙基和氧化亚丙基单元的总和；
R表示氢或甲基，
m是1-500的数，
n是1-500的数，
其中m+n的总和是2-1000；
Xa表示含3-30个碳原子的芳族或芳脂族基团，该基团任选地含有N、O和S杂原子中的一个或多个，
Za表示H或C1-C4烷基，
Zb表示H或C1-C4烷基，
Zc表示H或C1-C4烷基；
R1表示氢或甲基，
Xb表示含3-30个碳原子的芳族或芳脂族基团，该基团任选地含有N、O和S杂原子中的一个或多个，
Wa表示氧或NH基，
R2表示氢或甲基，
Y表示含1-30个碳原子的脂族烃基，该基团可以是直链或支化或环状的，并且可以含有杂原子O、N和/或S并且也可以是不饱和的，
Wb表示氧或NH基，
Q表示SO3、CH2COO；
或QM表示：
Figure FSB00000931029000021
其中
M表示H，一价金属阳离子，二价金属阳离子，NH4 +，仲、叔或季铵离子，或它们的组合，或表示二、三或更多价的金属离子的等价物；
(C)任选的增湿剂，
(D)任选的其它表面活性剂和/或分散剂，
(E)任选的一种或多种有机溶剂和/或一种或多种助水溶性物质，
(F)任选的通常用于制备水性颜料分散体的其它添加物质，和
(G)水。
2.根据权利要求1的颜料制剂，其包含5重量％-80重量％所述组分(A)。
3.根据权利要求1或2的颜料制剂，其包含0.1重量％-30重量％所述组分(B)。
4.根据权利要求1或2的颜料制剂，其特征在于所述组分(A)-(G)的以下组成：
(A)5重量％-80重量％，
(B)0.1重量％-30重量％，
(C)0重量％-10重量％，
(D)0重量％-20重量％，
(E)0重量％-30重量％，
(F)0重量％-20重量％，
(G)余量的水，
每种情况下基于所述颜料制剂的总重量。
5.根据权利要求1或2的颜料制剂，其特征在于所述组分(A)-(G)的以下组成：
(A)10重量％-70重量％，
(B)2重量％-15重量％，
(C)0.1重量％-5重量％，
(D)1重量％-10重量％，
(E)5重量％-20重量％，
(F)0.1重量％-5重量％，
(G)余量的水，
每种情况下基于所述颜料制剂的总重量。
6.根据权利要求1或2的颜料制剂，其中所述组分(A)的颜料是单偶氮、双偶氮、色淀偶氮、β-萘酚、萘酚AS、苯并咪唑酮、双偶氮缩合颜料、偶氮-金属配合物-颜料，或选自酞菁、喹吖啶酮、苝、紫环酮、硫靛、蒽嵌蒽二酮、蒽醌、黄烷士酮、靛蒽醌、异紫蒽酮、皮蒽酮、二
Figure FSB00000931029000041
嗪、喹诺酞酮、异吲哚啉酮、异吲哚啉和二酮基吡咯并吡咯颜料的多环颜料，或炭黑。
7.根据权利要求1或2的颜料制剂，其中，在所述组分(B)中，根据式(I)或(II)的离子端基QM是磺基琥珀酸盐。
8.根据权利要求1-7中任一项的颜料制剂的制备方法，其特征在于在水(G)以及所述组分(B)和任选的(C)和(D)存在下，将以粉末、颗粒或含水滤饼形式的所述组分(A)分散，然后任选地将水(G)以及任选的所述组分(E)和(F)中一种或多种混合入，并任选地用水(G)将所得的水性颜料分散体稀释；或将组分(B)预加料，并首先将任选的所述组分(C)、(D)、(E)和(F)中一种或多种混合并且均化，然后将所述组分(A)搅拌加入所述初始加入的混合物中，其中将所述组分(A)调成糊剂并预分散。
9.根据权利要求1-7中任一项的颜料制剂用于将天然或合成材料着色的用途。
10.根据权利要求9的用途，用于将水性油漆、分散型漆或清漆、壁纸色料或印刷油墨着色，用于将纸或纸浆着色，用于将纸表面或涂刷色料着色，用于造纸或用于将卡纸或纺织品着色。
11.根据权利要求10的用途，其中所述清漆是水可稀释清漆。
12.根据权利要求9的用途，用于将天然或合成纤维材料、纤维素纤维着色，用于层压体着色，或用于制备印刷油墨、电子照相调色剂、粉末涂料、滤色器、电子油墨或″电子纸″、滤色器、木材防护体系，粘胶纺丝染色体系、香肠肠衣、种子、肥料、玻璃瓶，或用于将屋顶瓦本体着色，用于灰浆、混凝土、木材媒染剂、彩色铅笔芯、彩笔、蜡、绘图墨水、圆珠笔糊、粉笔、洗涤或清洁组合物、鞋保养油、胶乳产品、磨料的着色，或用于将塑料着色。
13.根据权利要求12的用途，其中所述印刷油墨是喷墨油墨。
14.根据权利要求9的用途，其中所述颜料制剂用于石蜡的着色。
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