CN101962498B - 包括纳米颗粒的非极性液体和固体相变油墨组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了包括纳米颗粒的非极性液体和固体相变油墨组合物。该油墨组合物包括非极性载体和纳米尺度颜料颗粒组合物。纳米尺度颜料颗粒组合物包括苯并咪唑酮颜料和以非共价键方式与苯并咪唑酮颜料结合的空间大体积稳定剂化合物，所述空间大体积稳定剂化合物为取代的吡啶衍生物。结合的稳定剂的存在限制颗粒生长和聚集的程度，获得纳米尺度颜料颗粒。

Description

包括纳米颗粒的非极性液体和固体相变油墨组合物
技术领域
本公开内容涉及包括纳米尺度苯并咪唑酮颜料颗粒的非极性和相变(或固体)油墨组合物，以及制备方法。
背景技术
用于喷墨油墨的颜料具有大粒度和宽粒度分布，并且该组合可能引起油墨安全喷射问题。颜料为晶体的微米级大聚集体，并且经常具有宽聚集体尺寸分布。颜料的彩色特性可以广泛地变化，取决于聚集体尺寸和晶体形态。因此，广泛适用于油墨和调色剂的理想着色剂为具有最好染料和颜料性能的一种，所述性能即：1)出众的色彩性能(大色域、光辉、色调、鲜艳颜色)；2)颜色稳定性和耐久性(热、光、化学品和空气稳定的着色剂)；3)着色剂迁移最小或无着色剂迁移；4)可加工着色剂(易于在基质中分散和稳定)；和5)材料成本便宜。在此要解决的是对将以上问题最小化的较小的纳米尺度颜料颗粒的需求。另外需要这种纳米尺度颜料颗粒在非极性相变(固体)油墨组合物中的用途，所述油墨组合物能够实现可靠的喷墨性能并提供高质量和稳固的图像。另外仍然需要制备和使用这种含有纳米尺度颜料颗粒作为着色剂材料的相变油墨组合物的方法。本纳米尺度颜料颗粒也可用于油漆、涂料电子照相调色剂和其它应用，例如彩色塑料和树脂、光电子成像元件和光学滤色器、照相元件和化妆品。
发明内容
本公开内容通过提供包括纳米尺度苯并咪唑酮颜料颗粒组合物的非极性液体或固体相变油墨组合物及制备这种组合物的方法而解决了这些和其它需求。
在一个实施方案中，本公开内容提供了油墨组合物，包括：
非极性载体，和
纳米尺度颜料颗粒组合物，包括：
苯并咪唑酮颜料，和
以非共价键方式与苯并咪唑酮颜料结合的空间大体积稳定剂化合物，其中该空间大体积稳定剂化合物包括取代的吡啶衍生物；
其中结合的稳定剂的存在限制颗粒生长和聚集的程度，获得纳米尺度颜料颗粒。
具体实施方式
本公开内容的实施方案提供油墨组合物，例如包括纳米尺度苯并咪唑酮颜料颗粒的非极性液体或固体相变油墨组合物。纳米尺度颜料颗粒组合物通常包括有机苯并咪唑酮颜料，所述有机苯并咪唑酮颜料具有以非共价键方式与来自空间大体积稳定剂化合物的官能团结合的至少一个官能化部分，其中该空间大体积稳定剂化合物包括取代的吡啶衍生物。结合的空间大体积稳定剂的存在限制颗粒生长和聚集的程度，获得纳米尺度颜料颗粒。具体地，取代的吡啶衍生物能够分子间和分子内氢键合，以限制颗粒增长和聚集。
苯并咪唑酮颜料属于偶氮-苯并咪唑酮类，其通常衍生自作为重氮盐前体(或重氮组分)的取代的芳族胺和含有苯并咪唑酮官能化部分的偶联剂。偶氮-苯并咪唑酮颜料提供色调从黄色至红色至红褐色的颜色，主要取决于偶联组分的化学组成。
偶氮-苯并咪唑酮颜料的结构可以采用多于一种互变异构形式，原因是偶联组分基团上的偶氮基团的N原子和邻近杂原子取代基的H原子之间存在强烈的分子内氢键。
由于强烈的分子间氢键，偶氮-苯并咪唑酮颜料能够形成一维扩展网络结构。已经在这种颜料的X射线衍射图中得到证据，其中大分子间空间已经暗示成对的颜料分子经由分子间H键强烈地结合在一起，形成一维能带或谱带的微结构组合体。
存在这些增强分子内和分子间氢键为偶氮-苯并咪唑酮颜料的例如高热稳定性、高耐光性、高抗色移性和高溶剂牢度的增强的性能特征提供更进一步的证据。这些颜料中的苯并咪唑酮官能化部分是能够形成分子间氢键并且提供增强的稳健性的关键结构单元。该部分容易参与单-位点和双-点氢键合，并且具有相同或不同官能化部分的另一种化合物能够以非共价键方式，例如经由分子间氢键，与偶氮-苯并咪唑酮颜料结合并且因此将对这种颜料具有高结合亲合性。存在一类被称为“稳定剂”的化合物，其降低颜料颗粒的表面张力并中和两种或多种颜料颗粒或结构之间的吸引力，由此使颜料的化学和物理结构稳定化。这些化合物具有“颜料-亲合”官能化部分以及具有一个或多个疏水基团，例如长烷基烃基团，或烷基-芳基烃基团，或具有亚烷基氧基基团的聚合和/或低聚链，其中该烷基可以为线性、环状或支化结构并且总计具有至少6个或更多碳。这种稳定剂中存在额外的疏水基团可以起若干作用：(1)使颜料以更好的分散性相容于目标连接料或基质中；和(2)提供包围颜料颗粒的空间大体积层，由此阻止或限制导致不受控制的晶体聚集和最终颗粒增长的其它颜料颗粒或分子接近。具有以非共价键方式与颜料结合的颜料-亲合官能化部分以及为其它颜料颗粒提供表面阻挡层的一个或多个空间大体积烃基团的化合物被称为“空间排列稳定剂”，并且已经以多种方式用于改变需要稳定化的常规颜料和其它颗粒(例如油漆中的胶乳颗粒、稳固涂料中的金属氧化物纳米颗粒)的表面特征。
苯并咪唑酮颜料/前体可以与选定的稳定剂化合物形成一个或多个氢键每个苯并咪唑酮单元或分子。苯并咪唑酮颜料/前体可以与选定的稳定剂化合物形成1至4个或更多氢键每个苯并咪唑酮。
稳定剂具有在颜料合成期间限制着色剂分子自组装和/或限制初级颜料颗粒聚集程度的作用，以便产生主要纳米尺度颜料颗粒。稳定剂具有提供充足的空间排列大体积的烃部分，使稳定剂能够起调节颜料粒度的作用。烃部分主要是脂族，但是在其它实施方案中也可以引入芳族基团，并含有至少6个碳或至少12个或至少16个碳，和不超过100个碳。烃部分可以为线性、环状或支化的，并且可以含有或可以不含环状部分，例如环烷基环或芳族环。脂族支链是长支链，在每个支链中具有至少2个碳或至少6个碳，和不多于100个碳。
应理解术语“空间排列大体积”为相对术语，基于与其变为以非共价键方式与之结合的颜料或颜料前体的尺寸对比。短语“空间排列大体积”表示当与颜料/前体表面氢键合的稳定剂化合物的烃部分占据有效阻止其它化学品实体(例如着色剂分子、初级颜料颗粒或小颜料聚集体)向颜料/前体表面接近或结合的3维空间体积时的情况。稳定剂应具有足够大的烃部分，使得当一些稳定剂分子变为以非共价键方式与颜料/颜料前体结合(例如通过氢键、范德华力、芳香π-π相互作用，或其它)时，稳定剂分子起有效遮蔽初级颜料颗粒的表面试剂的作用，由此限制颜料颗粒增长和主要提供颜料的纳米颗粒。
合适的稳定剂化合物是两亲性的；它们具有亲水或极性官能团，该官能团具有可用的用于与颜料/颜料前体氢键合的杂原子，以及具有至少6至100个碳并且主要为脂族(或完全饱和的)但可以包括一些烯属不饱和基团和/或芳基的非极性或疏水空间大体积基团。
也可以使用取代的吡啶衍生物，特别是单取代和二取代的吡啶衍生物。取代的吡啶衍生物包括通式5的那些：
式5
在实施方案中，通式5的吡啶衍生物具有可以相同或不同的取代基R1至R5。式5中R1至R5的官能团的合适实例可以包括H，酰胺基团(-NH-(C＝O)-R’)和(-(C＝O)-NH-R’)；胺基团(-NH-R’)；脲基团(-NH-(C＝O)-NH-R’)；氨基甲酸酯或尿烷基团(-NH-(C＝O)-O-R’)和(O-(C＝O)-NH-R’)；酯基团(-(C＝O)-O-R’)或(-O-(C＝O)-R’)；支化或线性亚烷基氧基链，例如低聚或聚[乙二醇]等；和烷氧基基团(-OR′)，其中所有各种官能团中的基团R′主要为线性或支化烷基或脂环基团，并且在烷基基团内可以含有杂原子，例如O、S或N。
在一些实施方案中，示例性的取代的吡啶衍生物包括通式6的那些：
式6
其中各X独立地表示-N(H)-或-O-，并且R1和R2独立地表示在烷基内可以含有例如O、S或N杂原子的线性或支化烷基或脂环基团。R1和R2基团的具体非限制性实例包括但不限于：
和
其中m和n独立地表示0至约30的整数。
这些二取代的吡啶衍生物理想地是两亲性化合物。也即，该化合物包括颜料-亲合基团，例如2，6-吡啶二甲酸酯或二甲酰胺部分，其能够与颜料的苯并咪唑酮官能化部分进行H键合。这种H-键合可能潜在地干扰颜料的分子间H-键合网络，由此防止或限制颗粒增长和聚集。该化合物还包括大体积脂族基团，该基团在颜料表面上提供空间排列阻挡层，同样有助于限制或分散其它着色剂分子接近和形成更大的晶体。
以上式5中的基团R1至R5的任一个也可以为例如以下通式中的桥接两个或多个吡啶基的双官能结构，
其中合适的双官能基团Ry和Rz的实例包括-(CH2)n；-X-(CH2)nX；-[(XCH2CH2)n]X-；-[(C＝O)-(CH2)n-(C＝O)]-；-X-[(C＝O)-(CH2)n-(C＝O)]-X-；-X-[(C＝O)-X-(CH2)n-X-(C＝O)]-X-；-[(C＝O)-X-(CH2)n-X-(C＝O)]-，其中X定义为O、S或NH，整数n为1至50；和此外基团Rz的大的支化烷基化基团，例如：
其中X、X1和X2定义为O、S或NH，X1和X2可以相同或可以不同。
取代的吡啶衍生物的具体实例包括但不限于表1和表2中的以下化合物：
表1：
表2
使用已知的化学转变由市售材料制备在2和/或6位(表1，分别为R1和R5)取代的吡啶衍生物。作为一个实例，对于合成其中2和6位均是羧化官能团，例如酰胺[吡啶基]-(C＝O)-NHR或酯[吡啶基]-(C＝O)-OR的2，6-二取代的吡啶，第一步包括在催化量的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)存在下，在合适的有机溶剂(即四氢呋喃，THF，或二氯甲烷，CH2Cl2)中使用合适的试剂，例如草酰氯或亚硫酰氯，将2，6-吡啶二甲酸转化为相应的酰氯。在第二步中，酰氯基团然后在酸清除非亲核碱，例如三乙胺存在下，与合适的空间大体积伯或仲烷基胺或醇反应。
使用已知的化学转化，由市售材料还制备反转2-单酰胺基或二酰胺基吡啶衍生物。作为一个实例，2，6-二氨基吡啶在非亲核碱，例如三乙胺存在下与一或更多当量的合适的链烷酰氯反应，提供其中2和6位都是反转羧基酰胺，例如[吡啶基]-NH-(C＝O)-R的所需2，6-二氨基吡啶化合物。如果链烷酰氯不是市售的，则其容易通过在合适的有机溶剂(即四氢呋喃，THF，或二氯甲烷，CH2Cl2)中的催化量N，N-二甲基甲酰胺(DMF)存在下，用合适的卤化试剂，例如草酰氯或亚硫酰氯，转化相应的烷烃羧酸来制备。
任何一种上述稳定剂及其组合可以以0.5wt％至50wt％，例如1wt％至25wt％的量用于制备纳米尺度颜料颗粒。
对于“纳米尺度”、“纳米规格”或“纳米级”颜料颗粒，以d50表示的“平均”颜料粒度为小于150nm，或为1nm至120nm，或为10nm至100nm。
偶氮-苯并咪唑酮颜料的纳米颗粒通常在一个或多个工艺步骤中合成。颜料纳米颗粒在合成期间直接在反应介质中产生，但是可以进行任选的后合成精制，以按照这种颜料纳米颗粒的预定用途调整表面化学性质。大体积偶氮-苯并咪唑酮颜料可以通过使用重氮化和偶联反应在第一个工艺中合成，然后该颜料固体通过颜料再沉淀方法，使用第二个工艺步骤转变成纳米颗粒形式，在所述颜料再沉淀方法中使用良溶剂将粗的大体积颜料以分子形式溶解，随后通过受控添加非溶剂而引发颜料沉淀。此外，可以使用并且希望由重氮化和偶联工艺直接合成偶氮-苯并咪唑酮颜料纳米颗粒。这些工艺通常以如下方案1和2显示：
方案1：
方案2：
制备偶氮-苯并咪唑酮颜料(在此简称为苯并咪唑酮颜料)的纳米尺度颗粒的方法，例如以上方案1和2中的一般反应中说明的那些，是包括至少一个或更多反应的直接合成工艺。重氮化为关键反应步骤，其中适当取代的芳族胺或苯胺前体直接或间接地转变为其相应的重氮盐。常规反应步骤包括用有效的重氮化试剂，例如亚硝酸HNO2(通过亚硝酸钠和稀释酸溶液，例如盐酸反应而原位产生)，或使用市售的或可通过在浓硫酸中混合亚硝酸钠制备的亚硝基硫酸(NSA)，处理前体的水溶液。重氮化反应在酸性水溶液中和低温下进行，以保持重氮盐热稳定，但是可以在室温下进行。该反应导致形成溶于介质或以固体颗粒形式微细悬浮在介质中的重氮盐。
第二溶液或固体悬浮液通过将苯并咪唑酮偶联组分(最通常为如上所示结构CC1或CC2)溶解或悬浮在通常为碱性溶液的含水介质中，以帮助溶解，然后随后用酸和/或碱处理，使苯并咪唑酮偶联组分成为与重氮盐溶液反应所需的缓冲的酸性水溶液或缓冲的微细悬浮液。合适的酸、碱和缓冲剂包括氢氧化钠或氢氧化钾、乙酸和乙酸钠。偶联剂的溶液或微细悬浮液可以含有其它液体，例如有机溶剂(例如异丙醇、四氢呋喃、甲醇、N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜或类似物)，作为次要的助溶剂。第二溶液另外含有任何表面活性剂，和如前所述的空间大体积稳定剂化合物。该第二溶液被加入到大型容器中，以便进行最终的反应步骤，所述最终的反应步骤为偶联反应，包括在环境温度或约10℃至约75℃的其它合适温度下控制添加重氮盐溶液，由此产生含水浆料中的悬浮沉淀物形式的颜料固体。存在一些将影响颜料颗粒质量和性能(例如平均晶粒尺寸、颗粒形状和颗粒分布)的化学和物理工艺参数，并且这些工艺参数包括：作为反应物的起始重氮和偶联组分的相对化学计量，反应物添加的顺序和速率，合成中使用的任何表面活性剂和/或空间排列稳定剂化合物的类型和相对量(装载量)，化学物质在液体介质中的相对浓度，液体介质的pH，偶联反应期间的温度，搅拌速率，任何后合成工艺步骤的执行，例如加热以增强着色强度，以及回收和干燥最终颗粒的方法。
为制备包括单一偶氮基团的偶氮-苯并咪唑酮颜料，以大约化学计量(或1∶1摩尔)比率提供起始重氮和偶联组分。偶联组分在偶联介质中可以具有有限溶解度，但是重氮组分通常是可溶的，并且有利的是相对于偶联组分的摩尔量，使用极少过量的重氮组分，即约0.01至约0.25摩尔当量或约0.01至约0.10摩尔当量的过量重氮组分。由于重氮组分略微摩尔过量，所有不可溶的偶联组分完全转变为颜料产物。过量的重氮组分然后将通过洗涤最终产品加以去除。如果使用过量的不可溶偶联组分，任何未反应的偶联组分将残留在最终产品混合物中，难以通过洗涤去除，并且可能影响纳米尺度颜料的性能。
反应条件可以影响颜料颗粒的质量和性能。对于重氮化反应，液体介质应保持使得重氮组分或重氮盐反应物的浓度不超过约0.1M至约1.0M，或约0.2M至约0.80M，或约0.30M至约0.60M。理想地为水溶性和酸可混溶试剂的重氮化试剂，例如亚硝酸钠或亚硝基硫酸的量应与使用的重氮组分的摩尔量为大致化学计量(或1∶1摩尔比率)，尽管也可以使用极少过量的重氮化试剂，即相对于重氮组分前体的摩尔量，约0.005至约0.20摩尔当量的过量重氮化试剂。可以使用的酸的类型可以包括任何合适的无机酸，例如盐酸和硫酸，以及有机酸，例如乙酸和丙酸，或各种组合。对于合成着色剂中使用的重氮化反应，以水溶液形式供给酸反应物，以溶解反应性亚硝酰化(nitrosylating)物质和反应中形成的所得重氮盐。酸反应物的浓度以相对于重氮前体(限制试剂)的摩尔量过量使用，并且相对于重氮前体的摩尔量，该量可以为约1.5至约5.0或约2.0至约4.0过量摩尔当量。
重氮化反应在低温下进行，以保证所得重氮盐产物热力学稳定。重氮化反应在-10℃至约5℃，或约-5℃至约3℃，或约-1℃至约2℃的温度下进行。亚硝酰化试剂加入到水溶液中以提供如以上公开的全部重氮盐浓度，缓慢添加该亚硝酰化试剂水溶液的速率可以根据反应规模而变化。通过使整个重氮化反应过程中的内部温度保持在-10℃至5℃，或约-1℃至约2℃来控制添加速率。亚硝酰化试剂添加完成之后，可以搅拌该重氮化反应混合物0.25小时至约2小时。
此外，公开的许多空间大体积稳定剂化合物还具有差的偶联组分和/或颜料溶解特性，因为它们为具有极性氢-键合基团以及阻止在含水介质中溶液化的长烷基链的两亲性结构。为偶联反应步骤成功，在添加重氮盐溶液之前需要保证有效的润湿和混合偶联组分和空间大体积稳定剂。通过在与重氮盐反应之前在偶联组分中具有良好的混溶性和润湿性，在空间排列稳定剂和偶联剂之间预先形成氢-键合相互作用将变得更为方便，并且可能有利地影响所得苯并咪唑酮颜料纳米颗粒的粒度和形态。
实施方案的偶联组分混合物由用于合成苯并咪唑酮颜料的适当偶联组分，空间大体积稳定剂化合物，碱性碱组分，至少一种酸性缓冲组分和任选的水混溶性有机溶剂组成。如先前解释的，使用的偶联组分的量是与重氮组分化学计量的(或1∶1摩尔比率)。但是，偶联组分可以在偶联介质中具有有限溶解度，而重氮组分是可溶的，并且相对于偶联组分的摩尔量，可以使用极少过量，即约0.01至约0.25，或约0.01至约0.10摩尔当量的过量重氮组分。由于略微摩尔过量，所有不可溶的偶联组分完全转变为颜料产物。碱性碱组分使偶联组分溶解在水溶液中，并且选自无机碱，例如氢氧化钠或氢氧化钾，或有机、非亲核碱，例如叔烷基胺，包括三乙胺、三乙醇胺、二乙氨基乙醇、Dytek系列胺、DABCO(1，8-重氮双环[2.2.2]辛烷)等。相对于偶联组分的摩尔量，可以使用过量的碱性碱，即约2.0至约10.0或约3.0至约8.0的摩尔当量过量的碱。酸中和碱组分和偶联组分，引起偶联组分在缓冲的含水介质中的微细再沉淀。可以使用常用的无机和有机酸，例如盐酸或乙酸，并且以相对于用于制备偶联组分混合物的碱性碱组分总量为1∶1的摩尔比率使用，提供弱酸性缓冲介质。
空间排列稳定剂化合物可以以固体或液体，或有机溶剂中的溶液的形式直接引入偶联混合物中。添加的空间排列稳定剂化合物的量可以不同，只要空间排列稳定剂在有机溶剂中处于分散的、乳化的或可溶的形式，并且可以为约0.01wt％至约50wt％，或约0.5wt％至约25wt％，或约5wt％至约10wt％，基于苯并咪唑酮颜料的最后产量(质量)。可以使用任何水混溶性有机溶剂，条件是其不与重氮盐反应物或任何残余的亚硝酰化物质反应，并且实例包括脂族醇，例如甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、己醇、环己醇，二甲基亚砜，乙基甲基亚砜，N，N-二甲基甲酰胺，N，N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮，四氢呋喃，二甲氧基乙烷，亚烷基二醇，例如乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇，和它们的单-或二-烷基醚等。特别合适的溶剂包括脂族醇，例如甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇，二甲基亚砜，和四氢呋喃，或其组合。任选的有机溶剂的量可以为约0至约50体积％，和优选为约2至约20体积％，基于偶联组分混合物的全部液体体积。
加热或高-剪切混合可用于促进稳定剂化合物的分散、乳化或溶液化，甚至是在任选的有机溶剂存在下。在特殊实施方案中，同样有利的是将稳定剂引入10-100℃的水性偶联介质中以便获得良好分散。稳定剂也可以引入pH为约3至12的水性偶联介质中。理想的是稳定剂可以加入到pH为2-9，或4-7的偶联混合物中。稳定剂可以以任何合适的速率加入到偶联混合物中，只要允许进行充分的混合和分散。
反应物的添加顺序可以为：1)将空间排列稳定剂(纯的或在有机溶剂中)直接加入到偶联组分的碱性溶液中，其后添加酸性组分，以引起偶联组分在缓冲的酸性介质中微细再沉淀；或2)单独和顺序添加偶联组分的碱性溶液和空间排列稳定剂(纯的或在有机溶剂中)，以制备酸组分的水溶液，在酸性条件下在空间排列稳定剂化合物存在下引起偶联组分的微细再沉淀。在这两个工艺中，偶联组分以微细颗粒悬浮物的形式与空间排列稳定剂化合物以非共价键方式结合。
对于最终的偶联反应，在空间排列稳定剂存在下添加这些关键反应物的顺序和速率可以对最终的苯并咪唑酮颜料颗粒的物理和性能特征有影响。在实施方案中，使用“连续添加”方法，如工业颜料制造中通常实践的，其中在不同的时间将两种颜料前体(重氮和偶联组分)连续加入到已经含有分散或乳化的空间排列稳定剂化合物的最终反应混合物中。例如，在根据该反应物添加的连续方法和使用表1中的空间排列稳定剂化合物#23，其中m＝11和n＝9，合成颜料黄151纳米颗粒中，通过SEM/STEM成像观察形成的颗粒，其为缩短的棒状初级颗粒和聚集体，具有约2至约5的长度∶宽度长宽比，具有由动态光散射测量的约50nm至约200nm，更通常约75nm至约150nm的平均粒度。
偶联反应混合物的内部温度可以为约10℃至约60℃，或约15℃至约30℃，以便产生苯并咪唑酮颜料纳米颗粒的水性浆料。内部温度大于30℃可能引起最终的颜料粒度不合要求地增大。虽然加热化学反应的优点包括反应时间和形成最终产品更快，例如苯并咪唑酮颜料的颜色形成更快，但是已知加热促进颗粒的聚集和粗化，这是不希望的。
提高内部温度以加速反应的替代方案为提高搅拌速率。随着颜料形成，混合物显著变稠，需要强烈的机械搅拌来实现充分的混合。通过添加极少量的表面活性剂，例如几滴2-乙基己醇，可以降低浆料的粘度，其还可以提供有利的消泡效果，特别是在该反应的大型规模下。剧烈搅拌反应混合物时施加的剪切力，与控制粘度和起泡的表面活性剂的益处结合，还可以提供协同效应来降低颜料纳米颗粒的粒度和粒度分布。
颜料纳米颗粒的浆料不作任何进一步处理或加工，而是代之以紧接着由真空过滤或离心分离工艺来加以分离。与需要在浓缩乙酸中煮沸产物以帮助颜色形成的已知工艺相反，当使用空间大体积稳定剂化合物时不需要这种后续的工艺。颜料固体可以用去离子水充分洗涤以去除不能与颜料颗粒表面紧密结合或键合的过量盐或添加剂。颜料固体通过在高真空下冷冻干燥，或在约25-50℃下真空烘干来干燥，以防止在利用加热的大体积干燥期间初级纳米颗粒熔凝。所得颜料主要由纳米尺度初级颗粒和松散聚结并具有高质量的纳米尺度颗粒聚集体组成，当由TEM(透射电子显微镜术)成像时，所述颗粒聚集体显示长度为约50nm至约150nm，并且主要为约75nm至约125nm的棒状纳米颗粒。当通过动态光散射技术测量正丁醇中胶态分散体形式的这些颗粒的平均粒度，Z-均或d50时，该值为约80nm至约200nm，或约100nm至约150nm。这里必须提及的是平均粒度d50或Z-均由动态光散射测量，所述动态光散射是一种光学技术，其通过测量由移动的颗粒散射的入射光强度，来测量借助于布朗运动在液体分散体中旋转和移动的非球形颜料颗粒的流体动力学半径。
使用上述方法的纳米尺度苯并咪唑酮颜料颗粒的形状为棒状，但是可以为一种或多种若干其它形态，并且纳米尺度颜料颗粒的长宽比可以为1∶1至约10∶1，或1∶1至5∶1。
苯并咪唑酮颜料的颜料颗粒，例如具有较小粒度的颜料黄151和颜料红175也可以在不使用空间大体积稳定剂的情况下和使用单独的表面活性剂(例如仅使用松香型表面试剂)由上述方法制备，取决于使用的浓度和工艺条件，但是颜料产品将并不主要显示纳米尺度颗粒，颗粒也将并不显示规则的形态。在不使用空间大体积稳定剂化合物的情况下，上述方法通常产生宽分布的细长形棒状颗粒聚集体，平均粒径为150至大于1000nm，具有超过约5∶1的大(长度∶宽度)长宽比。这种颗粒很难在用于涂料应用的基质中润湿和/或分散，并且将通常产生差的色彩性能。合适的空间大体积稳定剂化合物和任选较小量的适当表面活化剂，例如松香型表面活性剂或醇乙氧基化物的混合使用，使用前述合成法，将获得具有纳米尺度尺寸、更窄粒度分布和小于约5∶1的低长宽比的最小颜料颗粒。
这种方法的优点包括调节用于苯并咪唑酮颜料的预定最终用途应用的粒度和组成的能力，所述最终用途应用例如调色剂和油墨和涂料，包括相变凝胶基和可辐射固化油墨、固体和非极性液体油墨、溶剂基油墨和水性油墨和油墨分散体。对于压电喷墨印刷中的最终用途应用，纳米尺度颗粒有利于保证可靠的喷墨印刷和阻止由颜料颗粒聚集所引起的射流堵塞。另外，纳米尺度颜料颗粒有利于在印刷图像中提供增强的色彩特性。
形成的纳米尺度颜料颗粒组合物可以在许多油墨组合物，例如液态(水性或无水)油墨连接料，包括用于常规钢笔、标记器等的油墨、液态喷墨油墨组合物、固体或相变油墨组合物等中用作着色剂。例如，着色的纳米颗粒可以配制进各种油墨连接料中，包括熔融温度为约60至约130℃的固体和非极性相变油墨，溶剂基液体油墨或可辐射固化，例如可UV固化液体油墨，以及甚至水性油墨。
非极性液体和固体相变油墨组合物包括载体，着色剂和一种或多种任选的添加剂，例如溶剂，蜡，抗氧剂，增粘剂，滑动助剂，可固化组分，例如可固化单体和/或聚合物，胶凝剂，分散剂，引发剂，增感剂，润湿剂，杀菌剂，防腐剂等。形成的纳米尺度苯并咪唑酮颜料颗粒可以在这种油墨中用作着色剂或用作用于提高机械稳健性的纳米填料。
非极性液体和固体相变油墨组合物含有一种或多种着色剂。可以在油墨组合物中使用任何所需和有效的着色剂，包括颜料、染料、颜料和染料的混合物、颜料的混合物、染料的混合物等。油墨组合物中使用的着色剂完全由形成的纳米尺度苯并咪唑酮颜料颗粒组成。但是，纳米尺度苯并咪唑酮颜料颗粒可以与其它着色剂材料结合使用，其中纳米尺度苯并咪唑酮颜料颗粒可以形成显著大部分着色剂材料(例如约90wt％或约95wt％或更多)，它们可以形成大部分着色剂材料(例如至少50wt％或更多)，或它们可以形成少部分着色剂材料(例如低于约50wt％)。使用纳米颜料相比大型商业颜料的两个主要优点为：它们保证油墨配方的可靠喷射(印刷头可靠性)，和纳米颜料的色彩性能提高，这样可以减少颜料在油墨组合物内的填充量。纳米尺度苯并咪唑酮颜料颗粒也可以以任何其它不同的量包括在油墨组合物中，起着色剂的作用和/或起纳米填料的作用，以提高其它性能，例如图像稳固性。
非极性油墨组合物也包括载体材料，或两种或多种载体材料的混合物，其可以为液体或固体。对于液体油墨组合物，这种油墨的载体可以包括：质子惰性和非极性液体，例如简单酮和酯，例如丙酮、乙腈、甲基乙基酮和甲基异丁基酮、环己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丙酯、乙酸甲氧基丙酯、N-甲基吡咯烷酮、环丁砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺等；醚，例如四氢呋喃、二甲氧基乙烷、四氢化呋喃甲醇、溶胶-酮缩醇(sol-ketal)、二甘醇或二丙二醇的单烷基醚，例如二甘醇一甲醚、二丙二醇甲基醚、等；芳族烃，例如甲苯；邻-、对-和间二甲苯及其混合物；单-和二氯苯；萜类溶剂，例如萜二烯、蒎烯、莰烯、法呢烯等；和直链或支链脂族烃，例如己烷、链烷烃等；和其混合物。具有例如约1至约30个碳原子的合适直链和支链脂族烃的实例包括由ExxonCorporation制造的ISOPARTM系列烃，其是窄部分异链烷烃馏份。其它合适的溶剂材料包括例如NORPARTM系列液体，其为购自Exxon Corporation的正链烷烃的组合物，购自PhillipsPetroleum Company的SOLTROLTM系列液体，和购自Shell Oil Company的SHELLSOLTM系列液体。
可用于使纳米尺度颜料分散于各种聚合物和其它油墨组分，其中聚合物或树脂的溶解性得到保证的其它载体液体或溶剂包括主要由多不饱和脂肪酸组成的干性油，例如桐油、大豆油、亚麻籽油、红花油、葵花油、低芥酸菜子油、罂粟籽油、苏子油、奥气油、核桃油、各种鱼油及其适当混合物。可以使用的其它载体液体或溶剂包括非干性油，例如链烷油、环烷油、异链烷油、牛蹄油、菜籽油、棉籽油、蓖麻油、橄榄油、椰子油、硅油，例如环甲基硅酮和聚二甲硅氧烷、二酯基油，包括邻苯二甲酸二烷基酯，例如邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和己二酸二辛酯，精油，例如玫瑰油，及其适当混合物。
对于固体非极性(或相变)喷墨油墨组合物，载体可以包括一种或多种有机或聚合化合物。这种固体油墨组合物的载体通常在室温(约20℃至约25℃)下是固体，但是在用于喷射到印刷表面上的打印机操作温度下变为液体。固体油墨组合物的合适载体材料因此可以包括例如酰胺，包括二酰胺、三酰胺、四酰胺等。适合的三酰胺包括例如US 2004-0261656中公开的那些。合适的其它酰胺，例如脂肪酰胺，包括单酰胺、四酰胺、其混合物，公开于例如美国专利US 4,889,560、4,889,761、5,194,638、4,830,671、6,174,937、5,372,852、5,597,856和6,174,937以及英国专利GB2238792中。在其中酰胺用作载体材料的实施方案中，三酰胺是特别有用的，因为三酰胺据信比其它酰胺，例如二酰胺和四酰胺具有更多的三维结构。
可以用于固体油墨组合物的其它合适的载体材料包括例如异氰酸酯衍生的树脂和蜡，例如尿烷异氰酸酯衍生的材料，脲异氰酸酯衍生的材料，尿烷/脲异氰酸酯衍生的材料，其混合物等。
另外的适合的固体油墨载体材料包括链烷烃、微晶蜡、聚乙烯蜡、酯蜡、酰胺蜡、脂肪酸、脂肪醇、脂肪酰胺和其它蜡状材料、磺酰胺材料、由各种天然原料(如妥尔油松香和松香酯)制成的树脂材料以及多种合成树脂、低聚物、聚合物和共聚物，如乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯/丙烯酸共聚物、丙烯酸与聚酰胺的共聚物等、离聚物等以及它们的混合物。一种或多种这些材料也可以与脂肪酰胺材料和/或异氰酸酯衍生材料混合使用。
油墨组合物任选包含粘度调节剂。合适的粘度调节剂的实例包括脂族酮，例如硬脂酮等。当存在时，任选的粘度调节剂可以以任何所需或有效量存在于油墨中，例如为油墨的约0.1至约99wt％，或约1至约30wt％，或约10至约15wt％。
这些纳米尺度颜料可以分散在许多介质中。有助于纳米尺度颜料的分散和涂布能力的聚合物基料(聚合物分散剂)包括但不限于松香天然产物的衍生物，基于丙烯酸的聚合物，基于苯乙烯的共聚物，α-烯烃，例如1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯、1-三十碳烯等的共聚物，乙烯基吡啶、乙烯基咪唑、乙烯基吡咯烷酮的共聚物，聚酯共聚物，聚酰胺共聚物，和缩醛的共聚物。聚合分散剂的其它实例包括但不限于聚(乙烯基丁缩醛-共-乙烯醇-共-乙酸乙烯酯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、聚(乙烯醇)、聚(N-乙烯基咔唑)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚偏二氟乙烯、聚酯，例如MOR-ESTER聚碳酸酯聚合物，例如和M-39，和聚(甲基丙烯酸2-羟乙基酯)，聚(苯乙烯-b-4-乙烯基吡啶)，聚氨酯树脂，聚醚醚酮，酚醛树脂，多元醇，例如和R聚合物，乙二醇聚合物，例如聚乙二醇聚合物及其衍生物，聚砜，聚芳醚，聚芳砜等。也可以使用至少两种聚合物的适当混合物来将纳米尺度颜料分散在液体介质中。
许多可用的商业分散剂，例如购自BYK-Chemie的那些，Efka添加剂和Lubrizol适合于将颜料分散在许多液体介质中。但是，当可采用例如使用着色的分散体制造涂料时，有利的是在着色的分散体中包括聚合物树脂，以帮助内聚性地和粘附地增强涂布基材的涂膜。当例如由连续喷墨印刷或由液滴按需喷墨印刷获得基材上的小套位(registered)液滴时，可以利用在着色的分散体或油墨中包括聚合物树脂来改进所需图像表面，例如图像光泽或磨损。
油墨的其它任选的添加剂包括净化剂、增粘剂、粘合剂、增塑剂、抗氧剂等。
非极性液体或固体油墨组合物中的载体可以以任何所需或有效量存在于油墨中。例如，载体可以以油墨的约0.1至约99wt％，或约50至约98wt％，或约75至约90wt％的量存在。
本公开内容的非极性固体(相变)油墨组合物通常具有大于约50℃，或约50℃至约160℃或更高的熔点。固体油墨组合物具有约70℃至约140℃，或约80℃至约120℃的熔点。固体油墨组合物在喷射温度(例如通常约75℃至约140℃，或约80℃至约130℃或约100℃至约120℃)下还具有通常约2至约30厘泊，或约5至约20厘泊或约7至约15厘泊的熔体粘度。因为固体油墨硬度倾向于随粘度降低而减少，所以理想的是粘度尽可能低，以保证可靠的喷射性能，同时仍然保持所需的图像稳固程度。
油墨组合物还可以任选含有其它官能化材料，这可以取决于使用油墨的印刷头类型和印刷方法。例如，油墨组合物通常设计用于基材印刷模式或间接或胶版印刷转印系统。
油墨组合物可以由任何所需或合适的方法制备。制备着色的非极性固体(相变)油墨组合物可以包括在制备颜料分散体期间部分或全部掺杂非极性固体油墨组分。这还可以包括在各种温度下，利用各种输入能量以各种颜料浓度分散颜料。颜料可以在有或没有至少一种分散剂的基础上进行处理，使得其由各种手段分散。
颜料可以在有或没有至少一种分散剂，有或没有任选的协同剂，与合适的研磨介质一起在任何合适的分散设备中处理。可以通过将一部分或全部组分混合，将混合物加热到至少其熔点，例如约70℃至约120℃，以及搅拌该混合物直到获得基本均相的和均匀的熔体来制备非极性固体相变油墨组合物。当颜料为选定的着色剂时，熔融混合物可以在磨碎机或球磨装置中进行研磨，使颜料分散在油墨连接料中。
实施例
对比例1：颜料黄151的制备(无空间排列稳定剂，无表面活性剂)
在250mL圆底烧瓶中加入邻氨基苯甲酸(6.0g，购自Sigma-Aldrich，Milwaukee，WI)、去离子水(80mL)和5M HCl水溶液(20mL)。在室温下搅拌该混合物直到所有固体溶解，然后将其冷却至0℃。亚硝酸钠的溶液(3.2g)溶于去离子水(8mL)中，然后以维持混合物中的内部温度为0-5℃的速率滴加进邻氨基苯甲酸溶液中。一旦重氮化完成，将溶液搅拌另外0.5小时。在偶联反应之前，使用稀释脲水溶液的等分试样破坏任何过量的亚硝酸根离子。通过将去离子水(100mL)和氢氧化钠(5.5g)加入到500mL容器中，搅拌至溶解，然后将5-(乙酰乙酰胺基)-2-苯并咪唑酮(10.5g，购自TCI America，Portland，OR)加入到该溶液中，同时剧烈搅拌直到所有固体溶解，来制备用于偶联组分的第二混合物。然后将含有冰醋酸(15mL)、5M NaOH溶液(30mL)和去离子水(200mL)的单独溶液滴加进偶联组分的碱性溶液中，同时剧烈搅拌，之后偶联组分沉淀为白色的颗粒悬浮液，并且混合物是弱酸性的。对于偶联反应，将冷却的重氮化混合物缓慢滴加进偶联组分的悬浮液中，同时剧烈搅拌，产生颜料的微红-黄色浆料。在室温下搅拌该浆料另外2小时，之后通过真空过滤分离颜料，用若干大量的去离子水(3份250mL)洗涤，然后冷冻干燥。获得颜料的微红-黄色颗粒，并且TEM成像显示棒状颗粒的大聚集体具有高长宽比，粒径为200至500nm。
实施例1：合成表1的取代的吡啶空间排列稳定剂#20
在100mL圆底烧瓶中加入1.02g(6.09mmol)的2，6-吡啶二甲酸酯(Sigma-Aldrich，Milwaukee，WI)和20mL无水四氢呋喃(THF)。在惰性气氛下搅拌该悬浮液。向该悬浮液中滴加2.2mL(0.0252mol)的草酰氯(Sigma-Aldrich，Milwaukee，WI)，随后添加3滴N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作为催化剂。10分钟之后，所有固体完全溶解，继续在室温下搅拌另外1小时。然后通过旋转蒸发去除溶剂，在真空中干燥二酰氯产物的油状残余物。
在250mL圆底烧瓶中加入4.10g(0.0115mol)的PA-24伯胺(购自Tomah products，Air Products Ltd.的分公司)和40mL的无水THF。用惰性气体吹扫溶液去除氧气，然后冷却至0℃。然后向含有胺的上述溶液中缓慢地和逐滴地添加2，6-吡啶二甲酰氯(步骤I)在20mL无水THF中的冷却溶液。添加三乙胺(2.5mL，0.0179mol)，缓慢加热至室温的同时搅拌该反应。反应完成之后，向混合物中添加10mL去离子水和40mL乙酸乙酯，去除底部水层。用去离子水洗涤有机层并分离。通过旋转蒸发去除溶剂，在真空中干燥留下的残余产物，得到粘稠琥珀色油(4.85g，95％产率)，其具有通过NMR光谱分析的高纯度。
实施例2：合成表1中的取代的吡啶空间排列稳定剂#23
在100mL圆底烧瓶中加入1.04g(0.00623mol)的2，6-吡啶二甲酸酯(Sigma-Aldrich，Milwaukee，WI)和20mL无水四氢呋喃(THF)。在惰性气氛下搅拌该悬浮液。向该悬浮液中滴加2.2mL(0.0252mol)的草酰氯(Sigma-Aldrich，Milwaukee，WI)，随后添加3滴N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作为催化剂。15分钟之后，所有固体溶解，继续在室温下搅拌另外2小时。然后通过旋转蒸发去除溶剂，在真空中干燥二酰氯产物的油状残余物。
在3颈100mL圆底烧瓶中加入2，6-吡啶二甲酰氯(来自步骤I的产物)和5mL的无水THF，在惰性气氛下搅拌该混合物。以无水THF中的2.5M溶液的形式制备ISOFOL 20(支化醇，购自Sasol America，TX)，然后向上述酰氯溶液中缓慢添加其中6mL。然后将反应混合物在回流下加热1.5小时。然后将混合物冷却至室温，用少量去离子水骤冷。通过旋转蒸发去除有机溶剂，得到粘稠黄色油形式的产物(4.54g，100％)，其具有通过NMR光谱分析的高纯度。
实施例3：用取代的吡啶空间排列稳定剂合成颜料黄151纳米颗粒
以与对比例1相同的步骤进行邻氨基苯甲酸的重氮化，除了使用0.72g(5.25mmol)的邻氨基苯甲酸、10mL的去离子水、2.6mL的5M盐酸、1mL的5.9M NaNO2(5.93mmol)。搅拌30分钟之后，在室温下向偶联组分的悬浮液中缓慢添加冷重氮盐溶液，所述偶联组分的悬浮液以如下方法制备：
用含有1.21g(5.19mmol)的5-乙酰乙酰氨基-苯并咪唑酮(购自TCIAmerica)、7.2mL的5M氢氧化钠水溶液和76mL的去离子水的溶液乳化根据实施例1制备的空间排列稳定剂化合物(0.210g，0.249mmol，或10wt％的理论颜料产率)。快速机械搅拌10分钟之后，向该乳液中加入2.2mL的浓冰醋酸，产生偶联组分的微细白色悬浮液(用于与重氮盐溶液反应)。
搅拌6小时之后，经由Supor 0.8μm滤膜布(PALL Corp.)，通过真空过滤分离黄色颜料固体。在去离子水中将颜料湿滤饼再浆化，然后在冷冻干燥之前再通过真空过滤分离两次，之后获得亮黄色粉末形式的颜料产物(2.02g)。颜料固体的电子显微镜分析(SEM/STEM)显示主要为小的细长形初级纳米颗粒，其长度为20至300nm，大多数小于约100nm。试样的胶体溶液(n-BuOH，0.01mg/mL)的动态光散射(DLS)分析得到101nm的平均有效流体动力学直径(Deff)(PDI＝0.235)。
实施例4：用取代的吡啶空间排列稳定剂合成颜料黄151纳米颗粒
将1.79g(13.1mmol)的邻氨基苯甲酸、30mL的去离子水和6.5mL的5M盐酸在装有温度计的3颈圆底烧瓶中搅拌混合。将透明溶液冷却至小于0℃，之后以保持内部温度小于0℃的速率添加2.5mL冰冷却的5.7M NaNO2(15.7mmol)水溶液。将冷重氮溶液搅拌另外30分钟，之后在室温下将其缓慢加入到偶联组分的悬浮液中，所述偶联组分的悬浮液以如下方法制备：
在含有3.05g(13.1mmol)的5-乙酰乙酰氨基-苯并咪唑酮(TCIAmerica)、18mL的5M氢氧化钠水溶液和200mL的去离子水的溶液中趁热添加根据实施例2制备的空间排列稳定剂化合物(0.5g，0.686mmol，10wt％的理论颜料产率)，用快速机械搅拌乳化该混合物。10分钟之后，向该乳液中加入5.5mL的浓冰醋酸，产生偶联组分的微细白色悬浮液(用于与重氮盐溶液反应)。
搅拌过夜之后，经由Supor 0.45μm滤膜布(PALL Corp.)，通过真空过滤分离黄色颜料固体。在去离子水中将颜料湿滤饼再浆化，然后在冷冻干燥之前再通过真空过滤分离两次，产生亮黄色粉末(4.80g)。颜料固体的电子显微镜分析(SEM/STEM)显示主要为小的细长形初级纳米颗粒，其长度为20至200nm，大多数小于约100nm。试样的胶体溶液(n-BuOH，0.01mg/mL)的动态光散射(DLS)分析得到143nm的平均有效流体动力学直径(Deff)(PDI＝0.186)。
油墨实施例1：制备具有颜料黄151纳米颗粒的固体油墨配方
根据实施例3中制备的PY 151纳米颗粒制备油墨。在购自UnionProcess的Szegvari 01磨碎机中加入1800.0g购自Hoover PrecisionProducts，Inc.的1/8英寸直径440C级25钢球。将以下组分在120℃一起加入600mL烧杯中并熔融混合：76.7g购自BakerPetrolite的蒸馏的聚乙烯蜡，21.2g三酰胺蜡(US 6,860,930中所述的三酰胺)，19.8g的购自Crompton Corporation的S-180，19.1g的购自Arakawa Corporation的KE-100树脂，0.3g购自Crompton Corporation的Naugard-445(抗氧剂)，和14.37g购自Chevron Corporation的OLOA 11000。将所得溶液定量转移到磨碎机容器中。向磨碎机容器中添加6.2g来自实施例3的PY 151纳米颗粒。以175RPM将着色的混合物磨碎过夜持续19小时，随后将所得油墨在其熔融状态排放并与钢球分离，所得油墨显示优异的自由流动特性。
油墨实施例2：具有PY 151纳米颗粒的着色的固体油墨配方的过滤和冻融性能
油墨实施例1中制备的油墨成功地通过购自Advantec MFS，Inc.的KST-47过滤装置中的1微米过滤器过滤。随着进一步挤压油墨，然后使过滤的油墨冻结，随后在第二天在120℃下再熔融，其再次成功地通过1微米过滤器过滤。将油墨的等分试样转移进沉降管中，使油墨在其中在120℃烘箱中保持7天。未观察到油墨分离，这显示油墨中的颜料黄151纳米颗粒保持稳定。必须注意我们并未成功地将商业较大尺寸黄色颜料配制和分散进入非极性固体油墨连接料中，因此油墨实施例1的这种油墨代表可以成功通过1微米过滤器过滤的验证过的黄色着色非极性固体油墨。
油墨实施例3：制备具有颜料黄151纳米颗粒的固体油墨配方
根据实施例2中制备的PY 151纳米颗粒制备油墨。在购自UnionProcess的Szegvari 01磨碎机中加入1800.0g购自Hoover PrecisionProducts，Inc.的1/8英寸直径440C级25钢球。将以下组分在120℃一起加入600mL烧杯中并熔融混合：65.8g购自BakerPetrolite的蒸馏的聚乙烯蜡，22.3g三酰胺蜡(US 6,860,930中所述的三酰胺)，35.6g的购自Crompton Corporation的S-180，20.1g的购自Arakawa Corporation的KE-100树脂，0.3g购自Crompton Corporation的Naugard-445(抗氧剂)，和11.5g购自Lubrizol Corporation的Lubrizol 2153。将所得溶液定量转移到磨碎机容器中。向磨碎机容器中添加9.5g实施例2中制备的PY 151纳米颗粒。以175RPM将着色的混合物磨碎过夜持续19小时，随后将所得油墨在其熔融状态排放并与钢球分离，所得油墨显示优异的自由流动特性。
油墨实施例4：具有PY 151纳米颗粒的固体油墨配方的过滤和冻融性能
来自油墨实施例3中的油墨随后成功地通过购自Advantec MFS，Inc.的KST-47过滤装置中的1微米过滤器过滤。随着进一步挤压油墨，然后使过滤的油墨冻结，随后在第二天在120℃下再熔融，其再次成功地通过1微米过滤器过滤。将油墨的等分试样转移进沉降管中，使油墨在其中在120℃烘箱中保持7天。未观察到油墨分离，这显示油墨中的颜料黄151纳米颗粒保持稳定。
来自油墨实施例3和4的油墨同样成功地在Xerox Phaser 8860固体喷墨式打印机中喷射，所得印刷品在图像质量方面相当一致。
制备非极性液体分散体
为确定各种颜料在非极性液体中的分散性和热稳定性，方便的是使用Isopar V，因为其是一种惰性和非极性溶剂，具有低蒸气压，以及粘度与许多压电喷墨油墨相似，在25℃为约15厘泊。
对比例2：非极性液体颜料分散体
以下列方式制备商业C.I.颜料黄151的分散体。向30mL瓶子中添加0.42g的OLOA11000(购自Chevron Oronite Company LLC)，6.48g的Isopar V(购自Univar CanadaLtd.)，搅拌引起OLOA 11000溶解。向该均相溶液中添加70.0g购自Hoover PrecisionProducts，Inc.的1/8英寸直径440C级25钢球，和0.28g的C.I.颜料黄151颜料(购自Clariant Corporation)，并放置在速度调节的罐磨机上，使得瓶子以约90RPM旋转4天，其中温度为大约25℃。碾磨分散体4天之后，将1.5g所得分散体转移到1打兰管瓶中，在120℃烘箱中保持，定性地评价分散体的粘度和热稳定性。低粘度分散体在120℃仅显示中等稳定性，其中在120℃下加热6天之后一部分颜料颗粒从连接料中明显地少量沉淀，颗粒在120℃下加热13天之后发生严重沉降。
实施例5：非极性液体颜料分散体
用和以上对比例2一样的方法形成另一个分散体，除了使用实施例2中制备的颜料黄151纳米颗粒代替商业C.I.颜料黄151颜料(购自ClariantCorporation)。
实施例6：非极性液体颜料分散体
用和实施例5一样的方法形成另一个分散体，使用根据实施例2制备的颜料黄151纳米颗粒的另一个合成批次。
制备稀释的分散体用于通过动态光散射进行粒度评价
方便的是稀释在分散体对比例2中形成的分散体及实施例5和6的非极性液体分散体，以在通过动态光散射法评价粒度期间消除颜料浓度影响。以下方法一般性总结了适用于上述分散体的每一个的试样制备技术。向含有10克0.1wt％Oloa 11000在Isopar V中的溶液的清洁的30mL瓶子中添加4滴分散体，然后缓和地超声处理10秒。将新近形成的稀释的分散体的足够部分转移进玻璃比色杯中，然后放置在Zetasizer HT粒度分析仪(型号ZEN3600，Malvern Instruments Ltd.)中，每11轮运行进行5次测量。对此和对于包括来自非极性液体分散体实施例5和6的那些测试的其它Isopar V分散体，在1打兰管瓶中对分散体进行周期抽样，同时在120℃烘箱中老化。根据用商业(大型)PY 151颜料制备的非极性分散体对比例2，和用本发明的PY 151纳米颗粒制备的实施例5和6的着色的分散体之间的显著粒度分布差异判断，方便的是通过强度值比较测量的Z均(Z均)直径，和通过强度值比较多分散指数(PDI)，所有这些在表3中总结。
表3-含有颜料黄151的非极性液体Isopar V分散体的粒度稳定性
由表3产生的Z均清楚地显示，在球磨之后，与含有本发明实施例中的PY 151纳米颗粒的球磨分散体相比，含有商业颜料黄151颜料(购自Clariant Corporation)的分散体具有约两倍的较大粒度。在120℃下老化13天的各种分散体试样的多分散指数表明含有本发明的PY 151纳米颜料实施例的分散体比含有商业PY 151颜料的分散体对比例2更加稳定。
如由其在玻璃上润湿和去润湿的能力举例说明的分散体的精细度是分散体质量的一个指标。流体基分散体的润湿差通常表明其本身在玻璃基材上具有差的薄膜质量，例如显示明显的颗粒状和非连续相。这种体系含有至少一部分未分散和/或聚集和聚结的颜料颗粒。与此相反，流体基分散体在玻璃基材上的优异润湿性例如表明具有很高的透明薄膜质量，因此表明大多数颜料颗粒是良好分散的。随时间和高温的分散稳定性也可以用上述方式定性评价和分级。对如在分散体对比例2和分散体实施例5和6中制备，在120℃下在玻璃管瓶中老化的Isopar V液体非极性分散体的质量进行视觉评价并在表4中总结。
表4-Isopar V基分散体随时间和高温的润湿性和稳定性的质量评价
与用商业颜料黄151制备的非极性液体分散体相比，制备的含有本发明的PY 151纳米颜料的非极性液体分散体的粒度分布小并更加热稳定。本发明的PY 151粒度分布小和更加热稳定使得本发明的纳米尺度PY 151颜料更加适用于喷墨印刷油墨，包括压电喷墨印刷油墨。
因此，在此公开了如下实施方案。
方案1.油墨组合物，包括：
非极性载体，和
纳米尺度颜料颗粒组合物，包括：
苯并咪唑酮颜料，和
以非共价键方式与苯并咪唑酮颜料结合的空间大体积稳定剂化合物，其中该空间大体积稳定剂化合物包括取代的吡啶衍生物；
其中结合的稳定剂的存在限制颗粒生长和聚集的程度，获得纳米尺度颜料颗粒。
方案2.方案1的油墨组合物，其中纳米尺度颜料颗粒组合物赋予油墨组合物颜色。
方案3.方案1的油墨组合物，其中载体以油墨的约0.1至约99wt％的量存在，和所述纳米尺度颜料颗粒组合物以油墨的约1至约50wt％的量存在。
方案4方案1的油墨组合物，其中载体包括使纳米尺度颜料颗粒组合物分散在油墨组合物中的非极性液体。
方案5.方案1的油墨组合物，其中载体包括一种或多种非极性化合物，该非极性化合物在室温下为固体，但是在将油墨组合物喷射到印刷表面上的打印机操作温度下变为液体。
方案6.方案1的油墨组合物，其中载体选自酰胺、异氰酸酯衍生的树脂和蜡、链烷烃、微晶蜡、聚乙烯蜡、酯蜡、酰胺蜡、脂肪酸、脂肪醇、脂肪酰胺和其它蜡质材料、磺酰胺材料、由不同天然原料制备的树脂类材料、和合成树脂、低聚物、聚合物和共聚物，及其混合物。
方案7.方案1的油墨组合物，其中载体选自酮，酯，醚和二醇醚，甲苯，二甲苯，氯苯，萜类溶剂，直链或支链脂族烃，干性油，非干性油，硅油，基于二酯的油，精油及其混合物。
方案8.方案1的油墨组合物，其中油墨组合物在室温下为液体。
方案9.方案1的油墨组合物，进一步包括至少一种添加剂，选自表面活性剂、光稳定剂、UV吸收剂、光学增亮剂、触变剂、去湿剂、滑爽剂、起泡剂、防沫剂、流动剂、油、增塑剂、粘合剂、导电试剂、杀真菌剂、杀细菌剂、有机和无机填料颗粒、均化剂、遮光剂、抗静电剂、分散剂及其混合物。
方案10.方案1的油墨组合物，其中纳米尺度颜料颗粒组合物为油墨组合物中存在的主要着色剂，量为油墨组合物中的全部着色剂材料的至少50wt％或更多。
方案11.方案1的油墨组合物，进一步包括附加着色剂化合物，选自颜料、染料、颜料和染料的混合物、颜料的混合物、染料的混合物等。
方案12.方案1的组合物，其中纳米尺度颜料颗粒具有由透射电子显微镜术成像获得的小于约150nm的平均粒径。
方案13.方案1的组合物，其中苯并咪唑酮颜料包括重氮组分基团和与一个偶氮基团连接在一起的亲核偶联组分基团，其中重氮组分基团和亲核偶联组分基团的至少一个包括苯并咪唑酮部分。
方案14.方案13的组合物，其中重氮组分基团选自DC1至DC7：
和
其中：
*表示与颜料前体中氨基(-NH2)连接的点，和与颜料结构中偶氮基团(N＝N-)连接的点，
R1至R8独立地表示H；卤素；(CH2)nCH3，其中n＝0-6；OH；烷氧基-OR′，其中R′表示H，(CH2)nCH3或C6H5，和n表示1至约6的数；CO2H；CO2CH3；CO2(CH2)nCH3，其中n＝0-5；CONH2；(CO)R′，其中R′可以独立地表示H，C6H5，(CH2)nCH3，其中n＝0-12，或(CH2)nN(CH3)2，其中n＝1-5；OCH3；OCH2CH2OH；NO2；SO3H；或以下结构基团的任一个：
和
和
在DC2和DC3中，R′表示H、(CH2)nCH3或C6H5，n表示1至约6的数，和
A表示-(CH2)n-，其中n＝0-6；-[O-(CH2)n-O]-，其中n＝0-6；-[OCH2CHR)n]-，其中n＝0-6和R＝H或CH3；-(C＝O)-；O；S；-(CH2)n-(C＝O)-，其中n＝1-6；和-(C＝O)-(CH2)n-(C＝O)-，n＝1-6。
方案15.方案13的组合物，其中亲核偶联组分基团选自CC1和CC2：
其中R9、R10、R11、R12和R13均独立地表示H、Br、Cl、I、F、CH3或OCH3，和*表示与偶氮基团连接的点。
方案16.方案1的组合物，其中空间大体积稳定剂主要通过非共价键相互作用与苯并咪唑酮颜料结合。
方案17.方案1的组合物，其中空间大体积稳定剂为下式的化合物：
其中R1至R5可以相同或不同，并且表示H，-NH-(C＝O)-R′，-(C＝O)NHR′)，-NH-R′，-NH-(C＝O)-NH-R′，-NH-(C＝O)-O-R′，O-(C＝O)-NH-R′，-(C＝O)-O-R′，-O-(C＝O)-R′，支化或线性亚烷基氧基链，或-OR′，其中R′主要为线性或支化烷基或在烷基内可以含有杂原子的脂环基团。
方案18.方案1的组合物，其中空间大体积稳定剂为下式的化合物：
其中X表示-N(H)-或-O-，R1和R2独立地表示可以含有杂原子的线性或支化烷基或脂环基团。
方案19.方案18的组合物，其中R1和R2选自：
方案20.方案18的组合物，其中R1和R2相同。
方案21.方案1的组合物，其中空间大体积稳定剂化合物包括选自表1和2所述的化合物的取代的吡啶衍生物。
方案22.方案1的组合物，其中油墨组合物在经历冷冻和在高于100℃的温度下再熔融的循环之前和之后，均可以通过一微米过滤器成功过滤。
方案23.方案1的组合物，其中油墨组合物为固体油墨组合物并且在高于100℃的温度下加热7天之后不分离。
方案24.方案1的组合物，其中油墨组合物为液体油墨组合物并且在高于100℃的温度下加热7天之后不分离。

Claims (1)

1.油墨组合物，包括：
非极性载体，和
纳米尺度颜料颗粒组合物，包括：
苯并咪唑酮颜料，和
以非共价键方式与苯并咪唑酮颜料结合的空间大体积稳定剂化合物，其中该空间大体积稳定剂化合物包括取代的吡啶衍生物；
其中结合的空间大体积稳定剂化合物的存在限制颗粒生长和聚集的程度，获得纳米尺度颜料颗粒；
其中空间大体积稳定剂化合物为下式的化合物：
其中X表示-N(H)-或-O-，和
R1和R2选自：
其中所述纳米尺度颜料颗粒具有由透射电子显微镜术成像获得的小于150nm的平均粒径。
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