CN103293887A - 具有改善的介电损耗的调色剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用松香处理过的颜料和包含用松香处理过的颜料颗粒的调色剂颗粒。该调色剂具有更低水平的介电损耗。
Description
技术领域
本文描述了通过使用用松香化合物处理过的颜料制备的调色剂,其具有较低的介电损耗;包含所述含松香的调色剂的显影剂;包含所述调色剂和显影剂的装置;包括所述调色剂和显影剂的成像装置组件;包括所述显影剂的成像装置等。
背景技术
某些颜料和调色剂组分具有电子特性,其可能会扰乱或减少包含这些颜料和调色剂组分的调色剂的功效。例如,炭黑具有高的色密度(单位重量上的色彩)、高的黑度和高的耐光性。然而,调色剂中较高浓度的黑色颜料会导致较低的荷电性和较高的介电损耗,这两者降低了转印效率且降低了图像质量(IQ)。已知黑色颜料比其他的颜料更导电,这可能是因为颜料中的调色剂颗粒形成导电通路。
因此在调色剂的配制中,仍然有必要降低介电损耗,从而改善荷电性,例如,使得在调色剂中的一些颜料可耐用,且在一些实施方案中,使得调色剂中颜料载荷更高。
US2011/0195244教导了用于水基涂料中的被树脂涂覆的金属颜料。该涂层包括位于颜料上的至少一个耐化学腐蚀且防潮的层。
US2008/026122教导了用一种含阴离子基团的树脂处理过的颜料,该树脂具有长链烷基、脂环族基团或芳基以便粘附于颜料。
发明内容
本公开内容描述了一种方法,其中颜料暴露于松香化合物以通过以下步骤制备松香/颜料组合物:将松香化合物溶解于可与水混溶的有机溶剂中,将其与颜料制剂混合,并从混合物中除去有机溶剂。用松香化合物处理过的颜料可用于制备具有——与用颜料但不用松香化合物或用缺少松香化合物的颜料制备的调色剂相比——降低的介电损耗的调色剂。
在一些实施方案中,使用已知的方法制备含有用松香化合物处理过的颜料颗粒的调色剂颗粒,且调色剂具有较低的介电损耗水平。在一些实施方案中,该调色剂是一种低熔调色剂。在一些实施方案中,该调色剂是一种黑色调色剂。在一些实施方案中,该调色剂是一种着色过度的调色剂。
附图说明
图1示出了常见的松香酸。
具体实施方式
炭黑是以胶体微粒的形式存在的近乎纯的元素碳,通过气态或液态烃的不完全燃烧或热分解而产生。不同炭黑的性质不同,并且部分归因于比表面积、粒径、颗粒和颗粒聚集体(aggregate)的结构。
例如,炭黑的导电性依赖于多种性质,包括表面积和结构。一般来说,表面积越大且结构越复杂,则炭黑越导电。表面积可以通过BET(Brunauer Emmett Teller)方法测定且每单位重量炭黑的氮吸附表面积是初级粒径的量度标准。结构是一个复杂的性质,涉及炭黑的初级聚集体的形态,包含初级聚集体的原生粒子的数目,以及颗粒熔合在一起的方式。高结构炭黑的特征在于,包含许多原生粒子的聚集体具有相当多的分支和链接,而低结构炭黑的特征在于包含少数原生粒子的紧密聚集体。
炭黑通常由指定的制备方法而获得,例如槽法炭黑、烟黑、炉黑、石油炭黑和热裂法炭黑。在实施方案中,在本公开内容中有用的炭黑可以是炉黑,例如但不限于,具有31nm的平均初级粒径和约65m2/g的BET表面积。可展示出一个中间色至蓝色的底色,并在全世界销售。
除非另有说明,在本说明书和权利要求书中所用的所有表明数量和条件的数字等等应被理解为在所有的情况下由术语“约”修饰。“约”是指所述值的不超过20%的变化。此外本文所用的术语,“相当于”、“类似”、“本质上”、“基本上”、“近似”和“匹配”或其语法变形,具有普遍接受的定义或者至少应被理解为具有与“约”相同的意思。
如本文所用,“着色过度”是指一种在低的每单位面积的调色剂质量(TMA)下具有较高的颜料载荷的调色剂,以使其当印刷和融合在基底上时能提供超过1.4的足够的图像反射光密度,该经选择的颜料载荷使得对于单个颜色层测量的TMA(以mg/cm2计)除以调色剂颗粒的体积直径(以微米计)的比值小于约0.075,以满足所需的图像密度。
如本文所用,当“低熔”用于描述一种调色剂时,是指该调色剂可以包括结晶树脂、具有较低的熔点的蜡或两者。与常规的调色剂相比,低熔调色剂是一种在定影时具有更低的熔点的调色剂。因此,低熔调色剂可具有低于约125℃,低于约120℃,低于约115℃,低于约110℃或更低的定影温度。
在应用中,使用的单数形式包括复数形式,除非另有说明。在应用中,使用“或”意味着“和/或”,除非另有说明。此外,术语“包括”以及其它形式,例如“包含”和“被包括”的使用是非限制性的。
为本公开内容的目的,“调色剂”、“显影剂”、“调色剂组合物”和“调色剂颗粒”可以互换使用,且任何特定的或具体的用法和含义从该词语或短语出现的语句、段落等的上下文中将是显而易见的。
如本文所用,“pH调节剂”是指一种酸或碱或缓冲溶液,其可用于改变组合物(例如浆料、树脂、聚集体、调色剂等)的pH值。这样的调节剂可包括,但不限于,氢氧化钠(NaOH)、硝酸、乙酸钠/乙酸等。
如本文所用,术语“松香”和“松香产物”可以互换使用,并且旨在包括松香及其衍生物,包括例如松香酸、松香酯等。如本领域已知,松香是八种单羧酸的混合物。松香酸可以是主要种类,而其他七种酸是其异构体。由于松香的成分,常常用其同义词“松香酸”来描述各种松香衍生产物。如所周知,松香不是聚合物,而本质上是一种所述八种羧酸的可变共混物。松香产物包括,如在本领域已知的,化学改性松香,例如部分或完全氢化的松香酸、部分地或完全地二聚的松香酸、酯化的松香酸、官能化的松香酸或它们的组合。
I.调色剂颗粒
感兴趣的调色剂颗粒可以包括,如在本领域中已知的,聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚酯树脂等。因此,形成树脂的单体可以与合适的其它反应物反应,以形成聚合物树脂。
可以用于形成调色剂的合适的树脂或聚合物的实例包括,但不限于,聚(苯乙烯-丁二烯)、聚(甲基苯乙烯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸乙酯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸丙酯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸丁酯-丁二烯)、聚(丙烯酸甲酯-丁二烯)、聚(丙烯酸乙酯-丁二烯)、聚(丙烯酸丙酯-丁二烯)、聚(丙烯酸丁酯-丁二烯)、聚(苯乙烯-异戊二烯)、聚(甲基苯乙烯-异戊二烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-异戊二烯)、聚(甲基丙烯酸乙酯-异戊二烯)、聚(甲基丙烯酸丙酯-异戊二烯)、聚(甲基丙烯酸丁酯-异戊二烯)、聚(丙烯酸甲酯-异戊二烯)、聚(丙烯酸乙酯-异戊二烯)、聚(丙烯酸丙酯-异戊二烯)、聚(丙烯酸丁酯-异戊二烯);聚(苯乙烯-丙烯酸丙酯)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯)、聚(苯乙烯-丁二烯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸)、聚(苯乙烯-丁二烯-丙烯腈-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯腈)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯腈-丙烯酸),以及它们的组合。
调色剂组合物可以包括一种以上的形式或种类的聚合物,例如,两种或多种不同的聚合物,例如,包含不同的单体的两种或多种不同的聚酯聚合物。该聚合物可以是交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物、支化共聚物、交联共聚物等等。
调色剂颗粒可以包括其它任选的试剂,例如表面活性剂、蜡、壳等。调色剂组合物任选地包括惰性颗粒,其可以作为调色剂颗粒的载体,其可以包括本文所教导的树脂。例如,该惰性颗粒可以改性以提供特定的功能。因此,可以为了所需的目的衍生化其表面或制造所述颗粒,例如以携带电荷或具有磁场。
调色剂包含一种或多种着色剂,其中至少一种着色剂是用本文中所教导的用松香产物处理过的颜料。
以下讨论针对聚酯树脂。
A.组分
1.树脂
本公开内容中的调色剂颗粒包括形成树脂的单体,其适用于形成一种含有或携带在某些成像装置中所用的调色剂的一种或多种着色剂的微粒,其中至少一种着色剂包括用松香产物处理过的颜料。形成聚酯的单体是一种可诱导形成树脂的单体,即,其发生反应、聚结或固化以形成一种固体。此树脂、塑料、弹性体等,不论是天然存在的或合成的,可以在成像装置中使用。一般来说,任何合适的单体或多种单体被诱导聚合而形成聚酯树脂或共聚物。可根据调色剂颗粒中所需的特定的聚酯聚合物而使用任何多官能单体。因此,可以使用双官能试剂、三官能试剂等。包括至少三个官能团的一种或多种试剂引入到聚合物中或分支中以使其能够支化、进一步支化和/或交联。这种多官能单体的实例包括1,2,4-苯-三羧酸、1,2,4-环己烷三羧酸、2,5,7-萘三羧酸、1,2,4-萘三羧酸、1,2,5-己烷三羧酸、1,3-二羧基-2-甲基-2-亚甲基-羧基丙烷、四(亚甲基-羧基)甲烷和1,2,7,8-辛烷四羧酸。例如,聚酯树脂可以用于要求低熔融温度的应用。形成的颗粒可以与其他的试剂例如着色剂混合,以形成显影剂。
一种、两种或更多种聚合物可用于形成调色剂或调色剂颗粒。在使用两种或更多种聚合物的实施方案中,该聚合物可以以任意合适的比例(例如重量比)作为选择方案,例如,对于两种不同的聚合物以,从约1%(第一种聚合物)/99%(第二聚合物)至约99%(第一聚合物)/1%(第二聚合物)的比例,在实施方案中从约10%(第一聚合物)/90%(第二聚合物)至约90%(第一聚合物)/10%(第二聚合物)的比例等。例如,调色剂可以包括以作为设计选择的相对含量的两种形式的无定形聚酯树脂和结晶树脂。
该聚合物可以基于固体的约65重量%至约95重量%,约75重量%至约85重量%的调色剂颗粒的量存在。
a.聚酯树脂
合适的聚酯树脂包括,例如,磺化的、非磺化的、结晶的、无定形的树脂,它们的组合等。聚酯树脂可以是直链、支链、交联、它们的组合等。聚酯树脂可包括记载于,例如,美国专利第6,593,049,6,830,860;7,754,406;7,781,138,7,749,672和6,756,176号中的树脂,其中各文献的公开内容通过引证的方式全部纳入本说明书。
当使用混合物时,例如,无定形和结晶聚酯树脂,结晶聚酯树脂与无定形聚酯树脂的比率可以在约1:99至约50:50;约5:95至约40:60;在实施方案中,约5:95至约35:65的范围内。
聚酯树脂可以,例如在一个包括含有羧酸基的试剂和包含醇的其他试剂的酯化反应中合成得到。在实施方案中,该醇试剂包括两个或更多个羟基,在实施方案中,三个或更多个羟基。在实施方案中,该酸包括两个或更多个羧酸基团,在实施方案中,三个或更多个羧酸基团。包括三个或更多个官能团的试剂可实现、促进或既实现又促进聚合物支化和交联。在实施方案中,聚合物主链或聚合物支链包括至少一种含至少一个侧基的单体单元,即,得到该单元的单体包括至少三个官能团。
可用于制备无定形聚酯树脂的多元酸或多元酯的实例包括:对苯二甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、富马酸、偏苯三酸、富马酸二乙酯、衣康酸二甲酯、顺式-1,4-二乙酰氧基-2-丁烯、富马酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸、琥珀酸、衣康酸、琥珀酸、环己酸、琥珀酸酐、十二烷基琥珀酸、十二烷基琥珀酸酐、戊二酸、戊二酸酐、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、十二烷二酸、萘二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸二乙酯、间苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸酐、邻苯二甲酸二乙酯、琥珀酸二甲酯、萘二甲酸、二聚二元酸、富马酸二甲酯、马来酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、十二烷基琥珀酸二甲酯;以及它们的组合。有机多元酸或多元酯试剂可以例如约40%至约60摩尔%的树脂的量存在,在实施方案中为约42%至约52摩尔%的树脂,在实施方案中为约45%至约50摩尔%的树脂,且任选地可使用约0.1%至约10摩尔%的树脂的量的第二种多元酸。
可用于生成无定形聚酯树脂的多元醇的实例包括1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、戊二醇、己二醇、2,2-二甲基丙二醇、2,2,3-三甲基己二醇、庚二醇、十二烷二醇、双(羟乙基)-双酚A、双(2-羟丙基)-双酚A、1,4-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、二甲苯二甲醇、环己二醇、二甘醇、双(2-羟乙基)氧化物、二丙二醇、二丁二醇,以及它们的组合。有机多元醇的量可以变化,且可以约40%至约60摩尔%的树脂的量存在,在实施方案中为约42%至约55摩尔%的树脂,在实施方案中为约45%至约53摩尔%的树脂,且可使用约0.1%至约10摩尔%,在实施方案中,约1%至约4摩尔%的树脂的量的第二种多元醇。
缩聚催化剂可以用于形成无定形(或结晶)的聚酯树脂,且包括钛酸四烷基酯;二烷基锡氧化物如二丁基氧化锡;四烷基锡如二月桂酸二丁基锡;和二烷基氧化锡氢氧化物如丁基氧化锡氢氧化物;烷氧基铝、烷基锌、二烷基锌、氧化锌、氧化亚锡,或它们的组合。例如,该催化剂可以约0.01%至约5摩尔%的量使用,基于用于生成聚酯树脂的起始多元酸或多元酯试剂计。
在实施方案中,所述树脂可以是可交联的树脂。可交联的树脂是包括一个或多个可交联基团如C=C键或侧基(如羧酸基团)的树脂。例如,该树脂可以通过引发剂引发自由基聚合而交联。
可使用的无定形树脂的实例包括碱磺化-聚酯树脂、支化碱磺化-聚酯树脂、碱磺化-聚酰亚胺树脂和支化碱磺化-聚酰亚胺树脂。碱磺化-聚酯树脂在一些实施方案中可能是有用的,例如,以下物质的金属或碱金属盐:共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)-共聚(5-磺基-间苯二甲酸乙二醇酯)、共聚(对苯二甲酸丙二醇酯)-共聚(5-磺基-间苯二甲酸丙二醇酯)、共聚(对苯二甲酸二乙二醇酯)-共聚(5-磺基-间苯二甲酸二乙二醇酯)、共聚(对苯二甲酸丙二醇二乙二醇酯)-共聚(5-磺基间苯二甲酸丙二醇二乙二醇酯)、共聚(对苯二甲酸丙二醇丁二醇酯)-共聚(5-磺基-间苯二甲酸丙二醇丁二醇酯)、共聚(丙氧基化双酚-A-富马酸酯)-共聚(丙氧基化双酚-A-5-磺基-间苯二甲酸酯)、共聚(乙氧基化双酚-A-富马酸酯)-共聚(乙氧基化双酚-A-5-磺基-间苯二甲酸酯)和共聚(乙氧基化双酚-A-马来酸酯)-共聚(乙氧基化双酚-A-5-磺基-间苯二甲酸酯),其中,所述的碱金属是例如钠、锂或钾离子。
在实施方案中,一种不饱和的无定形聚酯树脂可用作乳胶树脂。此树脂的实例包括那些记载于美国专利6,063,827中的树脂,其公开内容通过引证的方式全部纳入本说明书。示例性的不饱和无定形聚酯树脂包括,但不限于,聚(丙氧基化双酚共聚-富马酸酯)、聚(乙氧基化双酚共聚-富马酸酯)、聚(丁氧基化双酚共聚-富马酸酯)、聚(共聚-丙氧基化双酚共聚-乙氧基化双酚共聚-富马酸酯)、聚(富马酸(1,2-丙二醇)酯)、聚(丙氧基化双酚共聚-马来酸酯)、聚(乙氧基化双酚共聚-马来酸酯)、聚(丁氧基化双酚共聚-马来酸酯)、聚(共聚-丙氧基化双酚共聚-乙氧基化双酚共聚-马来酸酯)、聚(马来酸(1,2-丙二醇)酯)、聚(丙氧基化双酚共聚-衣康酸酯)、聚(乙氧基化双酚共聚-衣康酸酯)、聚(丁氧基化双酚共聚-衣康酸酯)、聚(共聚-丙氧基化双酚共聚-乙氧基化双酚共聚-衣康酸酯)、聚(衣康酸(1,2-丙二醇)酯)和它们的组合。
在实施方案中,合适的无定形树脂可包括基于烷氧基化双酚A富马酸酯/对苯二甲酸酯的聚酯和共聚酯树脂。在实施方案中,合适的聚酯树脂可以是无定形的聚酯树脂,例如聚(丙氧基化双酚A共聚-富马酸酯)树脂。该树脂的实例和用于生产该树脂的方法记载于美国专利6,063,827中,其公开内容通过引证的方式全部纳入本说明书。
线性丙氧基化双酚A富马酸酯树脂的一个实例可从Resana S/AIndustrias Quimicas,Sao Paulo Brazil以商品名SPARII购得。市售的其他丙氧基化双酚A富马酸酯树脂包括来自Kao Corporation,Japan的GTUF和FPESL-2和来自Reichhold,Research Triangle Park,NorthCarolina的EM1816351等。
为了形成一种结晶聚酯树脂,合适的有机多元醇包括具有从约2至约36个碳原子的脂肪族多元醇,例如1,2-乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、2,2-二甲基丙-1,3-二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇等;磺化的脂肪族二醇碱,例如2-磺基-1,2-乙二醇钠、2-磺基-1,2-乙二醇锂、2-磺基-1,2-乙二醇钾、2-磺基-1,3-丙二醇钠、2-磺基-1,3-丙二醇锂、2-磺基-1,3-丙二醇钾,或其混合物等,包括它们的结构异构体。脂肪族多元醇可以选择,例如,从约40%至约60摩尔%,在实施方案中从约42%至约55摩尔%,在实施方案中从约45%至约53摩尔%的树脂的量,且可使用从约0.1%至约10摩尔%,在实施方案中为约1%至约4摩尔%的树脂的量的第二种多元醇。
用于制备结晶树脂的有机多元酸或多元酯试剂的实例包括草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、富马酸、富马酸二甲酯、衣康酸二甲酯、顺式-1,4-二乙酰氧基-2-丁烯、富马酸二乙酯、马来酸二乙酯、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、萘-2,6-二甲酸、萘-2,7-二甲酸、环己烷二甲酸(在实施例中有时也称作环己烷二酸)、丙二酸和中康酸、其多元酯或酸酐;以及磺基-有机多元酸的碱金属盐,例如以下物质的钠盐、锂盐或钾盐或其混合物:5-磺基间苯二甲酸二甲酯、5-磺基-间苯二甲酸二烷基酯、4-磺基-1,8-萘二甲酸酐、4-磺基邻苯二甲酸、4-磺基-邻苯二甲酸二甲酯、4-磺基邻苯二甲酸二烷基酯、4-磺基苯基-3,5-二甲氧基羰基苯、6-磺基-2-萘基-3,5-二甲氧基羰基苯、磺基-对苯二甲酸、磺基-对苯二甲酸二甲酯、5-磺基-间苯二甲酸、磺基-对苯二甲酸二烷基酯、磺基-对-羟基苯甲酸、N,N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙烷磺酸盐。所选有机多元酸的量为,例如,在实施方案中从约40%至约60摩尔%,在实施方案中从约42%至约52摩尔%,在实施方案中从约45%至约50摩尔%的树脂,且任选地,所选第二种多元酸的量可为约0.1%至约10摩尔%的树脂。
具体的结晶树脂包括聚(己二酸乙二醇酯)、聚(己二酸丙二醇酯)、聚(己二酸丁二醇酯)、聚(己二酸戊二醇酯)、聚(己二酸己二醇酯)、聚(己二酸辛二醇酯)、聚(琥珀酸乙二醇酯)、聚(琥珀酸丙二醇酯)、聚(琥珀酸丁二醇酯)、聚(琥珀酸戊二醇酯)、聚(琥珀酸己二醇酯)、聚(琥珀酸辛二醇酯)、聚(癸二酸乙二醇酯)、聚(癸二酸丙二醇酯)、聚(癸二酸丁二醇酯)、聚(癸二酸戊二醇酯)、聚(癸二酸己二醇酯)、聚(癸二酸辛二醇酯)、聚(癸二酸癸二醇酯)、聚(癸酸癸二醇酯)、聚(癸酸乙二醇酯)、聚(十二烷酸乙二醇酯)、聚(癸二酸壬二醇酯)、聚(癸酸壬二醇酯)、共聚(富马酸乙二醇酯)-共聚(癸二酸乙二醇酯)、共聚(富马酸乙二醇酯)-共聚(癸酸乙二醇酯)、共聚(富马酸乙二醇酯)-共聚(十二烷酸乙二醇酯)、共聚(癸酸2,2-二甲基丙烷-1,3-二醇酯)-共聚(己二酸乙二醇酯)、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸丙二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸丁二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸戊二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸己二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸辛二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸乙二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸丙二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸丁二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸戊二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸己二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸辛二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(琥珀酸乙二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(琥珀酸丙二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基间苯二酰基)-共聚(琥珀酸丁二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基间苯二酰基)-共聚(琥珀酸戊二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基间苯二酰基)-共聚(琥珀酸己二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基间苯二酰基)-共聚(琥珀酸辛二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(癸二酸乙二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(癸二酸丙二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(癸二酸丁二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(癸二酸戊二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(癸二酸己二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(癸二酸辛二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸乙二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸丙二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸丁二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸戊二醇酯)的碱金属盐、共聚(5-磺基-间苯二酰基)-共聚(己二酸己二醇酯-癸酸壬二醇酯)的碱金属盐、聚(己二酸辛二醇酯)等,其中碱金属是例如钠、锂或钾的金属。聚酰胺的实例包括聚(己二酰乙二胺)、聚(己二酰丙二胺)、聚(己二酰丁二胺)、聚(己二酰戊二胺)、聚(己二酰己二胺)、聚(己二酰辛二胺)、聚(亚乙基琥珀酰亚胺)和聚(癸二酰丙二胺)。聚酰亚胺的实例包括聚(亚乙基己二酰亚胺)、聚(亚丙基己二酰亚胺)、聚(亚丁基己二酰亚胺)、聚(亚戊基己二酰亚胺)、聚(亚己基己二酰亚胺)、聚(亚辛基己二酰亚胺)、聚(亚乙基琥珀酰亚胺)、聚(亚丙基琥珀酰亚胺)和聚(亚丁基琥珀酰亚胺)。
可以——任选地与上述无定形树脂组合——使用的合适的结晶树脂,包括记载于美国专利2006/0222991中的那些树脂,其公开内容通过引证的方式全部纳入本说明书。
在实施方案中,合适的结晶树脂可包括由乙二醇与十二烷二酸和富马酸共聚单体的混合物所形成的树脂。
结晶树脂可以,例如,约1重量%至约85重量%的调色剂组分,在实施方案中为约2重量%至约50重量%的调色剂组分,在实施方案中为约5重量%至约35重量%的调色剂组分的量存在。结晶树脂可具有多种熔点,例如,从约30℃至约120℃,在实施方案中从约50℃至约90℃,在实施方案中从约60℃到约80℃。结晶树脂的数均分子量(Mn)——通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定——可为例如从约1,000至约50,000,在实施方案中从约2,000至约25,000,且重均分子量(Mw)为例如约2,000至约100,000,在实施方案中从约3,000至约80,000,其由使用聚苯乙烯标准物的GPC测定。结晶树脂的分子量分布(Mw/Mn)可以是,例如,从约2至约6,在实施方案中从约3至约4。
b.催化剂
缩合催化剂可用于聚酯反应中,且包括钛酸四烷基酯;二烷基锡氧化物,如二丁基氧化锡;四烷基锡,如二月桂酸二丁基锡;二乙酸二丁基锡;二丁基氧化锡;二烷基氧化锡氢氧化物,如丁基氧化锡氢氧化物;烷氧基铝、烷基锌、二烷基锌、氧化锌、氧化亚锡、氯化亚锡、丁基锡酸,或它们的组合。
这种催化剂的用量为例如约0.01%至约5摩尔%,基于反应混合物中的起始多元酸、多元醇或多元酯试剂计。
一般来说,如本领域中已知的,多元酸/多元酯和多元醇试剂可任选地与一种催化剂混合在一起,并在升高的温度(例如,约180℃或更高,约190℃或更高,约200℃或更高等)下培养——其可以在厌氧条件下进行——使酯化反应发生直至平衡,其一般产生水或一种醇(如甲醇)——来源于在酯化反应中形成酯键。该反应可以在真空下进行,以促进聚合反应。
可以使用支化剂,且支化剂包括,例如,多价多元酸如1,2,4-苯三羧酸、1,2,4-环己烷三羧酸、2,5,7-萘三羧酸、1,2,4-萘三羧酸、1,2,5-己烷三羧酸、1,3-二羧基-2-甲基-2-亚甲基-羧基丙烷、四(亚甲基羧基)甲烷、1,2,7,8-辛烷四羧酸,其酸酐、其低级烷基酯等。支化剂的用量可为约0.01%至约10摩尔%,从约0.05%至约8摩尔%,或从约0.1%至约5摩尔%的树脂。
将聚合物交联是可取的。一种合适的可进行交联的树脂是具有反应性基团如C=C键或具有侧基如羧酸基团的树脂。该树脂可交联,例如,通过使用引发剂进行自由基聚合。合适的引发剂包括过氧化物,例如,有机过氧化物或偶氮化合物,例如二酰基过氧化物如过氧化癸酰、过氧化月桂酰和过氧化苯甲酰;过氧化酮如过氧化环己酮和甲基乙基酮;烷基过氧化酯如过氧化新癸酸叔丁酯、2,5-二甲基2,5-二(过氧化-2-乙基己酰基)己烷、过氧化-2-乙基己酸叔戊酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化乙酸叔丁酯、过氧化乙酸叔戊酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯;烷基过氧化物如过氧化二异丙苯、2,5-二甲基2,5-二(过氧化叔丁基)己烷、过氧化叔丁基异丙苯、双(过氧化叔丁基)二异丙基苯、二叔丁基过氧化物和2,5-二甲基2,5-二(过氧化叔丁基)己炔-3;烷基氢过氧化物如2,5-二氢过氧化2,5-二甲基己烷、过氧化氢异丙苯、叔丁基过氧化氢和叔戊基过氧化氢;和烷基过氧化缩酮如4,4-二(过氧化叔丁基)戊酸正丁酯、1,1-二(过氧化叔丁基)3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(过氧化叔丁基)环己烷、1,1-二(过氧化叔戊基)环己烷、2,2-二(过氧化叔丁基)丁烷、3,3-二(过氧化叔丁基)丁酸乙酯和3,3-二(过氧化叔戊基)丁酸乙酯;偶氮二异丁腈、2,2'-偶氮双(异丁腈)、2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮二(甲基丁腈)、1,1'-偶氮二(氰基环己烷)、1,1-二(过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷及其组合等。所用引发剂的量与交联度成正比,并因此与聚酯材料的凝胶含量成正比。所用引发剂的量可以为,例如,约0.01重量%至约10重量%,或约0.1重量%至约5重量%的聚酯树脂。在交联中,希望基本上所有的引发剂被消耗。交联可在高温下进行,因此,该反应可以是非常快的,例如,小于10分钟,如从约20秒至约2分钟的停留时间。
因此,本文所公开的是适合在成像中使用的聚酯树脂,其在聚合前可以包括相关试剂的混合物,例如聚合或未聚合的多元酸/多元酯试剂和多元醇试剂。在实施方案中,制备和加工聚酯树脂被以形成聚合物试剂,其可以干燥并成形为可流动的颗粒,例如小球、粉末等。然后聚合物试剂可与例如其他适于制备调色剂颗粒的试剂——例如着色剂和/或蜡——结合,并以已知的方式加工以制备调色剂颗粒。
适合在成像装置中使用的聚酯树脂是那些带有以下一种或多种性质的树脂,例如,Tg(起始)为至少约40℃,至少约45℃,至少约50℃,至少约55℃;Ts为至少约100℃,至少约105℃,至少约110℃,至少约115℃;酸值(AV)为至少约5,至少约7,至少约9,至少约10;MW为至少约5000,至少约15,000,至少约20,000,至少约100,000。
2.着色剂
合适的着色剂包括以下着色剂,含有炭黑如REGAL和Nipex35;磁铁矿如Mobay磁铁矿,MO8029TM和MO8060TM;Columbian磁铁矿,BLACK;表面处理过的磁铁矿;Pfizer磁铁矿,CB4799TM、CB5300TM、CB5600TM和MCX6369TM;Bayer磁铁矿,BAYFERROX8600TM和8610TM;Northern Pigments磁铁矿,NP-604TM和NP-608TM;Magnox磁铁矿,TMB-100TM或TMB-104TM等。
可以使用有色颜料例如青色、品红、黄色、红色、橙色、绿色、棕色、蓝色或其混合物。可以使用额外的一种或多种颜料作为水基颜料分散体。
颜料的实例包括购自SUN Chemicals的SUNSPERSE6000、FLEXIVERSE和AQUATONE水基颜料分散体;购自Paul Uhlich &Company,Inc.的HELIOGEN BLUE L6900TM、D6840TM、D7080TM、D7020TM、PYLAM OIL BLUETM、PYLAM OIL YELLOWTM和PIGMENT BLUE ITM;购自Dominion Color Corporation,Ltd.,Toronto,Ontario的PIGMENT VIOLET ITM、PIGMENT RED 48TM、LEMONCHROME YELLOW DCC lO26TM、TOLUIDINE REDTM和BONRED CTM;购自Hoechst的NOVAPERM YELLOW FGLTM和HOSTAPERM PINK ETM;购自E.I.DuPont de Nemours & Co.的CINQUASIA MAGENTATM等。
品红颜料的实例包括2,9-二甲基取代的喹吖酮、在色彩指数中标识为CI 60710的蒽醌染料、CI分散红15、在色彩指数中标识为CI 26050的偶氮染料、CI溶剂红19等。
青色颜料的说明性实例包括四(十八烷基磺酰氨基)铜酞菁、在色彩指数中列为CI 74160的铜酞菁颜料、CI颜料蓝、颜料蓝15:3、颜料蓝15:4、在色彩指数中标识为CI 69810的Anthrazine Blue、Special BlueX-2137等。
黄色颜料的说明性实例是联苯胺黄3,3-二氯联苯胺乙酰乙酰苯胺、在色彩指数中标识为CI 12700的单偶氮颜料、CI溶剂黄16、在色彩指数中标识为Foron Yellow SE/GLN的硝基苯基胺磺酰胺、CI分散黄3、2,5-二甲氧基-4-磺酰苯胺苯基偶氮-4'-氯-2,5-二甲氧基乙酰乙酰苯胺和Permanent Yellow FGL。
可以使用其他已知的着色剂,例如Levanyl Black A-SF(Miles,Bayer)和Sunsperse炭黑LHD 9303(Sun Chemicals),和有色染料,例如,Neopen Blue(BASF)、苏丹蓝OS(BASF)、PV Fast Blue B2G 01(American Hoechst)、Sunsperse Blue BHD 6000(Sun Chemicals)、IrgaliteBlue BCA(CibaGeigy)、Paliogen Blue 6470(BASF)、Sudan III(Matheson,Coleman,Bell)、Sudan II(Matheson,Coleman,Bell)、Sudan IV(Matheson,Coleman,Bell)、苏丹橙G(Aldrich)、苏丹橙220(BASF)、PaliogenOrange 3040(BASF)、Ortho Orange OR 2673(Paul Uhlich)、PaliogenYellow 152、1560(BASF)、Lithol Fast Yellow 0991K(BASF)、PaliotolYellow 1840(BASF)、Neopen Yellow(BASF)、Novoperm Yellow FG 1(Hoechst)、Permanent Yellow YE 0305(Paul Uhlich)、Lumogen YellowD0790(BASF)、Sunsperse Yellow YHD 6001(Sun Chemicals)、Suco-GelbL1250(BASF)、SUCD-Yellow D1355(BASF)、Hostaperm Pink E(American Hoechst)、Fanal Pink D4830(BASF)、Cinquasia Magenta(DuPont)、Lithol Scarlet D3700(BASF)、Toluidine Red(Aldrich)、Scarletfor Thermoplast NSD PS PA(Ugine Kuhlmann of Canada)、E.D.Toluidine Red(Aldrich)、Lithol Rubine Toner(Paul Uhlich)、LitholScarlet 4440(BASF)、Bon Red C(Dominion Color Company)、RoyalBrilliant Red RD-8192(Paul Uhlich)、Oracet Pink RF(Ciba-Geigy)、Paliogen Red 3871K(BASF)、Paliogen Red 3340(BASF)、Lithol FastScarlet L4300(BASF),上述的组合等。可以使用的并且市售的其他颜料包括颜色类中的各种颜料,颜料黄74、颜料黄14、颜料黄83、颜料橙34、颜料红238、颜料红122、颜料红48:1、颜料红269、颜料红53:1、颜料红57:1、颜料红83:1、颜料紫23、颜料绿7等,及它们的组合。
着色剂,例如炭黑、青色、品红和/或黄色着色剂,可以足以赋予调色剂以所需的色彩的量而引入。通常,颜料或染料的用量为调色剂颗粒的约2重量%至约35重量%,约5重量%至约25重量%,或约5重量%至约15重量%,基于固体计。
在实施方案中,在调色剂颗粒中可能存在一种以上的着色剂。例如,调色剂颗粒中可能存在两种着色剂,例如,第一种着色剂颜料蓝可以以调色剂颗粒的量的约2重量%至约10重量%,约3重量%至约8重量%,或约5重量%至约10重量%存在,基于固体计;而第二种着色剂颜料黄可以以调色剂颗粒的量的约5重量%至约20重量%,约6重量%至约15重量%,或约10重量%至约20重量%存在,基于固体计;等等。
着色剂或调色剂中所用的多种着色剂中的至少一种包括用松香化合可以是松香酸、松香酯、二聚松香、化学改性松香、部分或完全氢化的松香、松香酸的其他衍生物等。所述颗粒可由松香化合物完全或部分地包裹,可以在表面上负载松香化合物的非连续沉积物,可以在其表面上负载松香分子的一层分子层等。所述一种或多种松香化合物可以涂覆或覆盖颜料颗粒的整个表面或部分颜料表面(例如,形成松香的帽、松香的点等)。颜料颗粒的高达约10%表面、高达约20%表面、高达约30%表面、高达约40%表面或更多表面可以在其上包含一种或多种松香酸。松香化合物旨在减少颜料颗粒的表面势能和表面导电率,以使得含有此颜料颗粒的调色剂暴露于一种松香化合物下,导致颜料颗粒的部分或所有表面包含松香,并且使得所述调色剂与含有颜料颗粒(其缺乏松香化合物或不与松香化合物组合)的调色剂相比具有降低的介电损耗,因为与颜料颗粒相比,松香化合物导电性较弱或可以是非导电的材料。电导率的下降导致包含所述松香的调色剂颗粒的介电损耗减少。
松香或松香化合物是一类来自林业产品的天然生物基化合物中的成员,其包括作为汁液从某些种类的松树中分离的树胶脂,以及木松香(也称为“树桩”松香),其以较高的产量从被采伐的松树的腐烂的树桩中获得。妥尔油树脂(也称为“妥尔油松香”)是另一个松香化合物来源,通过对从硫酸盐木质制浆方法中得到的产物进行化学处理得到。松香是一类均具有松香酸所共有的三环结构的二萜类化合物,且包括至少七个已知的构造异构体。松香族化合物包括(但不限于)图1中所示的化合物,一般已知为松香酸、二氢松香酸、脱氢松香酸、新松香酸、海松酸、左旋海松酸、长叶松酸、异海松酸和山达海松酸。由于从天然来源中分离的这八种化学物种都是单羧酸,松香通常也称为“松香酸”。
图1示出了常见的松香酸。
松香或松香化合物以多种化学衍生形式销售,例如单羧基松香酸;松香酸的单酯如称为AbalynTM的甲酯产物;松香二聚体酯,其由至少2当量的单羧基松香酸和二醇(如乙二醇、二甘醇、三甘醇等)的反应制备,其实例是购自Eastman Chemicals的称为StaybeliteTM Ester 3-E的商品;松香三聚体酯,由至少3当量的单羧基松香酸和三元醇(如甘油等)的反应制备,其实例是购自Eastman Chemicals的被称为ForalTM 85E的商品;松香酯四聚体,由至少4当量的单羧基松香酸和四醇(如季戊四醇等)的反应制备,其实例是购自Eastman Chemical的称为PentalynHE和Foral 105E的商品和购自Pinova Solutions的称为LewisolTM 28的商品;称为Poly-PaleTM和DymerexTM的二聚松香酸,这两者都购自Eastman Chemicals。还有市售的化学改性的松香酸和其酯化衍生物,其包括全部或部分氢化的松香酸化合物;由松香酸的化学还原制备的松香醇(也称为枞醇),其是购自Eastman Chemicals的称为AbitolTM E的商品;和包括一组具有多个羧酸官能团的化合物的改性松香酸。改性松香酸以至少两个步骤制备,其包括松香酸的热异构化和随后的与二烯亲和物(如富马酸)的Diels-Alder环加成,以提供“富马酸改性的松香酸”,或通过与作为二烯亲和物的马来酸的Diels-Alder环加成,以提供“马来酸-改性松香酸”,这两个实例为市售的Resinall 833(购自Resinall)和Filtrez 591(购自Hexion Specialty Chemicals,USA,现在是Harima USA的一部分)。富马酸和马来酸改性的松香酸可以进一步以与单羧酸相同的方式衍生为酯、二聚体酯、三聚体酯和四聚体酯,其中每个都可以商业来源于多个国际供应商,例如Arizona Chemicals Arakawa-USA、Resinall、Foreverest、Pinova Solutions、Ashland Chemical、Harima和许多其他的供应商。
颜料处理是通过将松香或松香化合物溶解于可与水混溶的有机溶剂中,例如丙酮、四氢呋喃、2-甲基-四氢呋喃;醇如异丙醇、甲醇、乙醇、四氢糠醇、丙酮缩甘油、乙二醇等;酮如甲基乙基酮、甲基异丁基酮、甲基羟甲基酮等。溶解的松香混合物随后添加到颜料分散体中,然后将合并的混合物暴露于提高的温度下,以使有机溶剂蒸发。松香的量经选择使得松香的含量为干燥颜料颗粒的约0.1重量%至约20重量%,约0.5重量%至约15重量%,约1重量%至约10重量%。
3.任选的组分
a.表面活性剂
在实施方案中,调色剂组合物可以在含有表面活性剂的分散体中。乳化聚集(aggregation)方法——其中聚合物与调色剂的其它组分组合——可以采用一种或多种表面活性剂以形成乳液。
可使用一种、两种或更多种表面活性剂。表面活性剂可以选自离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂,或它们的组合。术语“离子型表面活性剂”包含了阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂。
在实施方案中,所用的表面活性剂的量或表面活性剂的总量为形成调色剂的组合物的约0.01重量%至约5重量%,例如,为形成调色剂的组合物的约0.75重量%至约4重量%,在实施方案中,为形成调色剂的组合物的约1重量%至约3重量%。
非离子型表面活性剂的实例包括,例如,聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯辛基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚和二烷基苯氧基聚(乙烯氧基)乙醇,例如,购自Rhone-Poulenc的IGEPAL CA-210TM、IGEPAL CA-520TM、IGEPALCA-720TM、IGEPAL CO-890TM、IGEPAL CO-720TM、IGEPAL CO-290TM、IGEPAL CA-210TM、ANTAROX 890TM和ANTAROX 897TM。其他的合适的非离子型表面活性剂的实例包括聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段共聚物,包括那些市售的PR/F,在实施方案中,PR/F 108;和购自The Dow Chemical Corp的DOWFAX。
阴离子表面活性剂包括硫酸盐和磺酸盐,例如,十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基萘硫酸钠等;二烷基苯烷基硫酸盐;酸如棕榈酸和购自Daiichi Kogyo Seiyaku的NEOGEN或NEOGEN SC等;它们的组合等。在实施方案中,其它合适的阴离子表面活性剂包括烷基二苯醚二磺酸盐或购自Tayca Corporation(Japan)的TAYCA POWER BN2060,其是支化的十二烷基苯磺酸钠。在实施方案中可以使用这些表面活性剂和任何前述的非离子表面活性剂的组合。
阳离子表面活性剂的实例包括,例如,烷基苄基二甲基氯化铵、二烷基苯烷基氯化铵、月桂基三甲基氯化铵、烷基苄基甲基氯化铵、烷基苄基二甲基溴化铵、苯扎氯铵、十六烷基溴化吡啶、三甲基溴化铵、季铵化聚氧乙基烷基胺的卤代盐、十二烷基苄基三乙基氯化铵、购自Alkaril Chemical Company的和购自KaoChemicals的(苯扎氯铵)等,以及它们的混合物,其包括,例如,本领域中已知的或上文中所提供的非离子表面活性剂。
b.蜡
本公开内容的调色剂任选地可以含有蜡,其可以是单一类型的蜡或两种或多种不同类型的蜡的混合物(下文中称作“蜡”)。蜡可以加入到调色剂配方或显影剂配方中,例如,以改善特定的调色剂性质,例如调色剂颗粒的形状、荷电性、熔融特性、光泽度、脱模、胶印特性等。或者,可添加蜡的组合,以向调色剂或显影剂组合物提供多种性质。可包含蜡作为,例如,定影辊的脱模剂。
蜡可与形成树脂的组合物结合以形成调色剂颗粒。当包含蜡时,蜡的含量可以为调色剂颗粒的,例如,约1重量%至约25重量%,在实施方案中,为调色剂颗粒的约5重量%至约20重量%。
可选的蜡包括重均分子量为例如约500至约20,000,在实施方案中,约1,000至约10,000的蜡。可用的蜡包括,例如,聚烯烃蜡如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯蜡,例如,那些市售的蜡,例如,购自Baker Petrolite的POLYWAXTM聚乙烯蜡,购自Michaelman,Inc.或Daniels ProductsCo.的蜡乳液,购自Eastman Chemical Products,Inc.的EPOLENEN15TM,购自Sanyo Kasei K.K.的低重均分子量聚丙烯VISCOL 550-PTM;植物基蜡,如巴西棕榈蜡、米蜡、小烛树蜡、漆树蜡和荷荷巴油;动物基蜡,如蜂蜡;矿物基蜡和石油基蜡,如褐煤蜡、地蜡、纯地蜡、石蜡、微晶蜡和Fischer-Tropsch蜡;从高级脂肪酸和高级醇得到的酯蜡,如硬脂酸硬脂醇酯和山嵛酸山嵛醇酯;从高级脂肪酸和单价或多价低级醇得到的酯蜡,如硬脂酸丁酯、油酸丙酯、单硬脂酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯和四山嵛酸季戊四醇酯;从高级脂肪酸和多价醇多聚体得到的酯蜡,如二甘醇单硬脂酸酯、二丙甘醇二硬脂酸酯、二硬脂酸二甘油酯和四硬脂酸三甘油酯;山梨糖醇酐高级脂肪酸酯蜡,如山梨糖醇单硬脂酸酯;胆固醇高级脂肪酸酯蜡,如胆甾醇硬脂酸酯等。
可使用的官能化蜡的实例包括,例如,胺和酰胺,如购自MicroPowder Inc.的AQUA SUPERSLIP 6550TM和SUPERSLIP 6530TM;氟化蜡,如购自Micro Powder Inc.的POLYFLUO 190TM、POLYFLUO 200TM、POLYSILK 19TM和POLYSILK 14TM;混合氟化酰胺蜡,如购自MicroPowder Inc.的MICROSPERSION 19TM;酰亚胺、酯、季胺、羧酸、丙烯酸聚合物乳液,如购自SC Johnson Wax的JONCRYL 74TM、89TM、130TM、537TM和538TM;以及购自Allied Chemical,Petrolite Corp.和SCJohnson的氯代聚丙烯和聚乙烯。在实施方案中也可以使用上述蜡的混合物和组合。
对于低熔应用,所选的蜡具有较低的熔点,例如,小于约125℃,小于约120℃,小于约115℃,小于约110℃或更低。
c.聚集因子
一种聚集因子可以是无机阳离子絮凝剂,例如,聚氯化铝(PAC)、聚磺基硅酸铝(PASS)、硫酸铝、硫酸锌、硫酸镁、氯化镁、氯化钙、氯化锌、氯化铍、氯化铝、氯化钠、其它金属的卤化物,包括一价和二价卤化物。
聚集因子可以例如,约0重量%至约10重量%,或约0.05重量%至约5重量%的量存在于乳液中,基于调色剂中全部固体计。
聚集因子也可含有少量的其它组分,例如,硝酸。
在实施方案中,在聚集完成后可以引入一种多价掩蔽剂或螯合剂,以从聚集方法中掩蔽或提取金属配位离子,如铝。因此,在聚集完成后所用的掩蔽剂、螯合剂或络合剂可以包括一种有机配位组分,例如,乙二胺四乙酸(EDTA)、葡萄糖酸、羟基-2,2'-亚氨基二琥珀酸(HIDS)、二羧甲基谷氨酸(GLDA)、甲基缩水甘油基二乙酸(MGDA)、羟基二乙基亚氨基二乙酸(HIDA)、葡萄糖酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸钠、硝基三乙酸盐、腐殖酸、棕黄酸;EDTA盐,如EDTA的碱金属盐;酒石酸、葡糖酸、草酸、聚丙烯酸酯、糖丙烯酸酯、柠檬酸、聚天冬氨酸、二亚乙基三胺五乙酸酯、3-羟基-4-吡啶酮、多巴胺、桉树油、亚氨基二琥珀酸、乙二胺二琥珀酸酯、多糖、乙二胺四乙酸钠、焦磷酸硫胺素、焦磷酸法呢酯、2-氨基乙基焦磷酸酯、羟基亚乙基-1,1-二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸,以及它们的混合物。
d.表面添加剂
在实施方案中,调色剂颗粒可以与一种或多种二氧化硅或硅石(SiO2)、氧化钛或二氧化钛(TiO2)和/或氧化铈混合。二氧化硅可以是第一种二氧化硅和第二种二氧化硅。第一种二氧化硅可具有例如从约5nm至约50nm,如,从约5nm至约25nm或从约20nm至约为40nm范围内的平均初级粒径——以直径测量。第二种二氧化硅可具有例如从约100nm至约200nm,如,从约100nm至约150nm,或从约125nm至约145nm范围内的平均初级粒径——以直径测量。第二种二氧化硅可具有比第一种二氧化硅更大的平均尺寸(直径)。氧化钛可以具有例如从约5nm至约50nm,如,从约5nm至约20nm或从约10nm至约50nm范围内的平均初级粒径。氧化铈可以具有例如从约5nm至约50nm,如,从约5nm至约20nm或从约10nm至约50nm范围内的平均初级粒径。
硬脂酸锌也可以用作外部添加剂。硬脂酸钙和硬脂酸镁可提供类似的功能。硬脂酸锌可以具有例如从约500nm至约700nm,如,从约500nm至约600nm,或从约550nm至约650nm范围内的平均初级粒径。
e.载体
载体颗粒包括那些能够以摩擦方式获得与调色剂颗粒的电荷的极性相反的电荷的颗粒。合适的载体颗粒的说明性实例包括颗粒状锆石、颗粒状硅、玻璃、钢、镍、铁酸盐、铁酸铁、二氧化硅;美国专利号3,847,604中所公开的镍粒载体(其全部公开内容通过引证的方式纳入说明书),其包括球状的镍载体珠,其特征在于表面具有重复出现的凹凸,从而提供具有较大外表面积的颗粒;如在美国专利4,937,166和4,935,326中所公开的那些(其公开内容通过引证的方式纳入本说明书)等。在实施方案中,载体颗粒可以具有例如从约20μm至约85μm,如,从约30μm至约60μm,或约35μm至约50μm的平均粒度。
B.调色剂颗粒的制备
1.方法
a.颗粒的形成
调色剂颗粒可以通过本领域技术人员已知的任何方法来制备,例如,任何的乳化/聚集(EA)方法可用于聚酯树脂。然而,也可以使用任何合适的制备调色剂颗粒的方法,包括化学方法,如公开于例如美国专利5,290,654和5,302,486中的悬浮和封装方法,其中各文献的公开内容通过引证的方式全部纳入本说明书;通过常规的造粒方法,如,喷射研磨;材料的微粒板化;其他机械方法;任何制备纳米颗粒或微粒的方法等。
在涉及乳化/聚集方法的实施方案中,树脂可以溶解于溶剂中,并可以混合到乳液介质(例如水,如去离子水)中,所述乳液介质任选地含有稳定剂和任选地表面活性剂。合适的稳定剂的实例包括水溶性的碱金属氢氧化物,如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化铍、氢氧化镁、氢氧化钙或氢氧化钡;氢氧化铵;碱金属碳酸盐,如碳酸氢钠、碳酸氢锂、碳酸氢钾、碳酸锂、碳酸钾、碳酸钠、碳酸铍、碳酸镁、碳酸钙、碳酸钡或碳酸铯,或它们的混合物。当使用稳定剂时,该稳定剂的量可以为树脂的约0.1重量%至约5重量%,约0.5重量%至约3重量%。当这种盐作为稳定剂加入到组合物中时,在实施方案中,不相容的金属盐不存在于该组合物中,例如,组合物可以完全或基本上不含锌和其他形成不溶于水的盐的不相容的金属离子,例如,钙、铁、钡等。术语“基本上不含”是指,例如,所存在的不相容的金属离子占蜡和树脂的量小于约0.01重量%,小于约0.005重量%,或少于约0.001重量%。稳定剂可以在环境温度下添加到该混合物中,或可以在加入前将其加热到混合物的温度。
任选地,可以将表面活性剂添加到水性乳液介质中,例如,以向树脂提供额外的稳定性,或增强树脂的乳化作用。合适的表面活性剂包括如本文中所教导的阴离子、阳离子和非离子型表面活性剂。
乳化之后,调色剂组合物的制备方法如下:在乳液中聚集一种或多种树脂、松香处理过的着色剂(如松香处理过的颜料)、任选的蜡和任何其他所需的添加剂的混合物,任选地使用上述表面活性剂,然后任选地聚结(coalesce)该聚集混合物。可以包括一种或多种其它的着色剂,其可以用或不用本文所教导的松香进行处理。混合物可通过添加任选的蜡或其他材料——其也可以任选地在分散体中,包括表面活性剂——至所述含有形成树脂的材料和颜料的乳液来制备,该乳液可以是两种或更多种含有必需试剂的乳液的混合物。可以用酸来调节所得到的混合物的pH值,该酸为例如乙酸、硝酸等。在实施方案中,可将该混合物的pH调节到约2至约4.5。
此外,在实施方案中,混合物可以被均化。如果混合物被均化,混合可以在从约600rpm至约4,000rpm下进行。均化可通过任何合适的装置(包括,例如IKA ULTRA TURRAX T50探针均化器)进行。
b.聚集
制备上述混合物后,通常希望形成由最初的聚合反应中的较小颗粒(通常为纳米尺寸)获得的聚集体或较大颗粒(通常为微米尺寸)。可以将聚集因子添加到混合物中。合适的聚集因子包括,例如,二价阳离子、多价阳离子或包含该二价阳离子或多价阳离子的化合物的水溶液。
如上文所提供的聚集因子可以是,例如,聚卤化铝如聚氯化铝(PAC)或相应的溴化物、氟化物或碘化物;聚硅酸铝,如聚磺基硅酸铝(PASS);或水溶性金属盐,包括氯化铝、亚硝酸铝、硫酸铝、硫酸铝钾、乙酸钙、氯化钙、亚硝酸钙、草酸钙、硫酸钙、乙酸镁、硝酸镁、硫酸镁、乙酸锌、硝酸锌、硫酸锌、氯化锌、溴化锌、溴化镁、氯化铜、硫酸铜或它们的组合。
在实施方案中,可以在低于所述树脂或聚合物的玻璃化转变温度(Tg)的温度下将聚集因子加入到混合物中。
聚集因子可以添加到混合物组分中以形成调色剂,所加量为反应混合物的例如从约0.1份每百份(pph)至约5pph,在实施方案中,从约0.2pph至约2pph,在实施方案中,约0.5pph。
为了控制颗粒的聚集,该聚集因子可随时间计量加入到该混合物中。例如,该因子可在从约5分钟至约240分钟的时间内(在一些实施方案中在约30分钟至约200分钟的时间内)以增量方式添加到混合物中。
聚集因子的添加可以在混合物均化时进行。如果混合物被均化,混合可以在从约600rpm至约4,000rpm下进行。均化可以通过任何合适的装置(包括例如IKA ULTRA TURRAX T50探针均化器)进行,并在低于所述树脂或聚合物的Tg的温度下,在一些实施方案中,从约0℃至约60℃,在一些实施方案中,从约1℃至约50℃。添加聚集因子后,颗粒的生长和成形可在任何合适的条件下完成。
聚集因子的添加也可以在混合物保持搅拌的条件下进行,所述搅拌为在一些实施方案中,从约50rpm至约1,000rpm,在实施方案中,从约100rpm至约500rpm。
可以使该颗粒聚集直至达到预定的所需粒度。可以在生长过程中监控粒度。例如,可以在生长过程中取样并用例如库尔特颗粒计数仪(Coulter Counter)分析其平均粒度。因此聚集可通过以下方法进行:例如维持该混合物在提高的温度下,或缓慢升高温度,例如从约40℃升至约100℃,并将该混合物保持在该温度下约0.5小时至约6小时,在一些实施方案中,约1小时至约5小时,同时保持搅拌,以提供所需的聚集颗粒。一旦达到预定的所需粒度,则使生长过程停止。
调色剂颗粒的特性可以由任何合适的技术和装置测定。体积平均颗粒直径和几何标准偏差可以用仪器(例如Beckman Coulter Multisizer 3)测定,按照制造商的说明书操作。代表性取样可如下进行:提取样本,通过一个25μm的膜过滤,在等渗溶液中稀释至约10%的浓度,然后例如在Beckman Coulter Multisizer 3中读取样本。
生长和成形可在以下条件下进行:其中聚集和聚结分开进行。对于分开进行的聚集和聚结阶段,所述聚集过程可在剪切条件下在提高的温度下进行,该温度为例如从约40℃至约90℃,在实施方案中,从约45℃至约80℃,其可能低于所述树脂或聚合物的Tg。
在一些实施方案中,聚集颗粒的尺寸可为小于约4μm,在一些实施方案中从约1μm至约3.5μm,在一些实施方案中从约2μm至约3μm。
在一些实施方案中,在聚集之后,但聚结之前,可将树脂涂层施用于聚集颗粒以在其上形成壳。可以用此处所描述的任何树脂或本领域中已知的树脂作为壳。在实施方案中,如本文所述的聚酯无定形树脂乳胶可以包含在壳中。在实施方案中,如本文所述的聚酯无定形树脂乳胶可与不同的树脂结合,然后作为树脂涂层加入到颗粒中以形成壳。
壳树脂可以本领域的技术人员所知的任何方法施用于聚集颗粒。在实施方案中,用于形成壳的树脂可以在乳液中,任选地包括本文所述的任何表面活性剂。具有树脂的乳液可以与聚集颗粒结合,以使得壳形成于聚集颗粒上。
壳在聚集颗粒上的形成可在当加热至从约30℃至约80℃,在一些实施方案中从约35℃至约70℃的温度时进行。壳的形成可持续约5分钟至约10小时,在一些实施方案中约10分钟至约5小时的时间。
壳存在的量可以为调色剂组分的约1重量%至约80重量%,在一些实施方案中为调色剂组分的约10重量%至约40重量%,在一些实施方案中为调色剂组分的约20重量%至约35重量%。
c.聚结
聚集至所需的粒度并且施用任何任选的壳之后,该颗粒随后可以聚结至所需的最终形状(例如,圆形),从而例如纠正不规则的形状和尺寸,聚结按照下述方法实现:例如将该混合物加热到约45℃至约100℃,在一些实施方案中约55℃约99℃的温度(其可以为用于形成调色剂颗粒的树脂的Tg或在该Tg之上),和/或降低搅拌,例如从约1000rpm至约100rpm,在一些实施方案中从约800rpm至约200rpm。聚结可在约0.01至约9小时,在实施方案中约0.1至约4小时的时间内进行,参见例如美国专利7,736,831。
在聚集和/或聚结后,可以将混合物冷却至室温,例如,约20℃约25℃。根据需要,冷却可以是迅速的或缓慢的。合适的冷却方法可包括:将冷水注入围绕反应器的夹套中或将调色剂注入冷水中。冷却后,调色剂颗粒可以任选地用水洗涤,然后干燥。干燥可通过任何合适的方法进行,包括例如冷冻干燥。
任选地,可以使用聚结剂。合适的聚结剂的实例包括,但不限于,苯甲酸烷基酯、醇酯、二醇/醚型溶剂、长链脂族醇、芳族醇,它们的混合物等。苯甲酸烷基酯的实例包括那些其中的烷基——其可以是直链或支链,取代或未取代的——具有约2至约30个碳原子的苯甲酸烷基酯,如苯甲酸癸酯或苯甲酸异癸酯、苯甲酸壬酯或苯甲酸异壬酯、苯甲酸辛酯或苯甲酸异辛酯、苯甲酸2-乙基己基酯、苯甲酸十三烷基酯或苯甲酸异十三烷基酯、苯甲酸3,7-二甲基辛酯、苯甲酸3,5,5-三甲基己酯,以及它们的混合物等。这类苯甲酸烷基酯的实例包括购自Velsicol ChemicalCorp的262(苯甲酸异癸酯)和368(苯甲酸2-乙基己酯)。醇酯的实例包括链烷酸的羟烷基酯,其中烷基——其可以是直链或支链的,取代或未取代的——可以具有约2至约30个碳原子,例如2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二醇单异丁酸酯。醇酯的一个实例是购自EastmanChemical Co的(2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二醇单异丁酸酯)。二醇/醚型溶剂的实例包括二甘醇单甲醚乙酸酯、二甘醇单丁醚乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯(BCA)等。长链脂族醇的实例包括那些其中的烷基是从约5至约20个碳原子的脂族醇,例如,乙基己醇、辛醇、十二烷醇等。芳香族醇的实例包括苄醇等。
在实施方案中,聚结剂(或聚结助剂)在乳化/聚集过程的后期蒸发,例如,在第二加热步骤,即,一般高于所述树脂或聚合物的Tg。因此,最终的调色剂颗粒不含,或基本上或实质上不含任何残余的聚结剂。对于任何可能存在于最终的调色剂颗粒中的残余的聚结剂而言,残余的聚结剂的含量为使得其存在不影响调色剂或显影剂的任何性质或性能。
聚结剂可在聚结或定影步骤前以任何所需或适宜的量加入。例如,聚结剂的加入量为约0.01重量%至约10重量%,基于反应介质中的固体含量计,或为约0.05重量%,或约0.1重量%,至约0.5重量%或至约3.0重量%,基于反应介质中的固体含量计。当然,根据需要,可以使用在这些范围以外的量。
在实施方案中,聚结剂可在聚集和聚结之间的任何时间加入,但是在一些实施方案中,在聚集被“冻结”或完成后添加聚结剂是可取的,例如,通过加入例如碱以调节pH值而进行。
聚结可在约0.1至约9小时,在实施方案中,约0.5至约4小时的时间内进行并完成。
聚结后,可将混合物冷却至室温,例如,从约20℃至约25℃。根据需要,冷却可以是快速或缓慢的。合适的冷却方法可包括:将冷水注入围绕反应器的夹套中或将调色剂注入冷水中。冷却后,调色剂颗粒可以任选地用水洗涤,然后干燥。干燥可通过任何合适的方法完成,包括例如冷冻干燥。
d.壳
在一些实施方案中,可选的壳可施用于所形成的调色剂颗粒、聚集体或聚结的颗粒上。任何聚合物,包括那些上述适用作芯的聚合物,都可用于壳。壳聚合物可通过本领域的技术人员已知的任何方法施用于颗粒或聚集体上。
在一些实施方案中,无定形聚酯树脂可用于在颗粒或聚集体上形成壳,以形成具有芯-壳结构的调色剂颗粒或聚集体。在一些实施方案中,可使用低分子量无定形聚酯树脂以形成颗粒或聚集体上的壳。
壳聚合物存在的量可以为调色剂颗粒或聚集体的约5重量%至约60重量%,在一些实施方案中,为调色剂颗粒或聚集体的约10重量%至约50重量%。
一旦达到所需的调色剂颗粒或聚集体的最终尺寸,可以用碱将该混合物的pH值调节至约6至约12的值,在一些实施方案中,约6.2至约10。pH的调节可用于冻结,即终止调色剂颗粒的生长。用于终止调色剂颗粒生长的碱可以是,例如,碱金属氢氧化物,例如,氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵及其组合等。在一些实施方案中,可以加入EDTA以辅助调节pH至所需的值。
碱的加入量可为混合物的约2重量%至约25重量%,在一些实施方案中,为混合物的约4重量%至约10重量%。聚集到所需的颗粒尺寸之后,随着如上所述的任选的壳的形成,该颗粒随后可以聚结至所需的最终形状,聚结通过以下方法实现:例如将混合物加热至约40℃至约100℃的温度,在一些实施方案中,从约55℃至约99℃,在一些实施方案中,约85℃。可以使用更高或更低的温度,应该理解的是,温度随着用于芯和/或壳的聚合物而改变。
e.任选的添加剂
在一些实施方案中,调色剂颗粒也可以包含其他任选的添加剂。
i.电荷添加剂
调色剂可包含调色剂重量的约0.1重量%至约10重量%——在一些实施方案中,为约0.5重量%至约7重量%——的任何已知的电荷添加剂。该电荷添加剂的实例包括:烷基吡啶鎓卤化物、硫酸氢盐;美国专利号3,944,493、4,007,293、4,079,014、4,394,430和4,560,635中的电荷控制添加剂,其中各文献的公开内容通过引证的方式全部纳入本说明书;负电荷增强添加剂如铝配合物等。
电荷增强分子可用于赋予调色剂颗粒以正电荷或负电荷。实例包括季铵化合物,参见例如美国专利4,298,672;有机硫酸盐和磺酸盐化合物,参见例如美国专利4,338,390;四氟硼酸十六烷基吡啶鎓、二硬脂基二甲基甲基硫酸铵、铝盐等。
此增强分子存在的量可以是约0.1重量%至约10重量%,或约1重量%至约3重量%。
ii.表面修饰
表面添加剂可以在例如洗涤或干燥后添加到本公开内容的调色剂组合物中。此表面添加剂的实例包括,例如,一种或多种金属盐、脂肪酸的金属盐、胶体二氧化硅、金属氧化物如TiO2(例如,为获得改进的RH稳定性、摩擦控制和改进的显影和转印稳定性)、氧化铝、氧化铈、钛酸锶、SiO2,以及它们的混合物等。这类添加剂的实例包括在美国专利3,590,000、3,720,617、3,655,374和3,983,045中公开的添加剂,其中各文献的公开内容通过引证的方式全部纳入本说明书。
表面添加剂的用量可为调色剂的约0.1重量%至约10重量%,或约0.5重量%至约7重量%。
其他的表面添加剂包括润滑剂,例如,脂肪酸的金属盐(例如,硬脂酸锌或硬脂酸钙)或长链醇,如购自Baker Petrolite的UNILIN 700和购自Degussa的AEROSIL还可存在美国专利6,190,815和6,004,714中的涂覆二氧化硅,其中各文献的公开内容通过引证的方式全部纳入本说明书。该添加剂存在的量可为调色剂的约0.05%至约5%,在一些实施方案中,为调色剂的约0.1%至约2%,这些添加剂可以在聚集期间添加或混入所形成的调色剂产物中。
二氧化硅,例如,可以提高调色剂流动性、摩擦控制、掺合控制、改善显影和转印稳定性以及更高的调色剂阻挡温度。硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸镁也可以提供显影剂导电性、摩擦增强、更高的调色剂电荷和电荷稳定性。外部表面添加剂可以与或不与涂层或外壳一起使用。
调色剂的光泽度可以通过颗粒中保留的金属离子(例如Al3+)的量影响。保留的金属离子的量可以进一步通过添加螯合剂(例如EDTA)调节。在实施方案中,本文公开的调色剂颗粒中的保留的金属离子(例如Al3+)的量可为约0.1pph至约1pph,在实施方案中,约0.25pph至约0.8pph,在实施方案中,约0.5pph。本公开内容的调色剂可以具有——由Gardner Gloss Units(ggu)测量——约5ggu至约100ggu,在实施方案中,从约10ggu至约95ggu,在实施方案中,从约20ggu至约90ggu的光泽度。
因此,颗粒在其表面上可以包含一种或多种二氧化硅、一种或多种金属氧化物如氧化钛和氧化铈、润滑剂如硬脂酸锌等。在一些实施方案中,颗粒表面可包括两种二氧化硅、两种金属氧化物如氧化钛和氧化铈,和润滑剂如硬脂酸锌。所有这些表面组分可以包括约5重量%的调色剂颗粒重量。包含流动助剂的表面添加剂颗粒也可以与调色剂组合物混合,该添加剂可以存在于调色剂颗粒的表面上。这些添加剂的实例包括金属氧化物如氧化钛、氧化锡、它们的混合物等;胶体二氧化硅如金属盐和脂肪酸的金属盐,包括硬脂酸锌、氧化铝、氧化铈,及它们的混合物。每一种外部添加剂在实施方案中存在的量为调色剂的约0.1重量%至约5重量%,或约0.1重量%至约1重量%。一些上述添加剂记载于美国专利3,590,000、3,800,588和6,214,507中,其公开内容通过引证的方式纳入本说明书。
当暴露于极端相对湿度(RH)条件下时,调色剂可具有合适的电荷特性。低湿度区(C区)可为约10℃和15%RH,而高湿度区(A区)可为约28℃和85%RH。
另外,本公开内容的调色剂的母体调色剂电荷与质量的比值(q/m)可为约-5μC/g至约-90μC/g,且在混合表面添加剂之后,最终的调色剂电荷为约-15μC/g至约-80μC/g。
调色剂的其他所需的特性包括:储存稳定性、粒径的完整性、高速率定影到基底或接收元件、从感光器上充分地释放图像、非文档偏移、较小尺寸颗粒的使用等,且这些特征可以通过包括合适的试剂、合适的添加剂或两者,和/或用特定的方案制备调色剂而获得。
干燥的调色剂颗粒——不包括外部表面添加剂——可以具有以下特征:(1)体积平均直径(也称为“体积平均粒径”)为约2.5μm至约20μm,在实施方案中,约2.75μm至约10μm,在实施方案中,约3μm至约7.5μm;(2)数均几何标准偏差(GSDn)和/或体积平均几何标准偏差(GSDv)为约1.18至约1.30,在实施方案中,约1.21至约1.24;和(3)圆形度为约0.9至约1.0(例如用Sysmex FPIA 2100分析仪测定),在实施方案中,约0.95至约0.985,在实施方案中,约0.96至约0.98。
II.显影剂
A.组成
由此形成的调色剂颗粒可以配制成显影剂组合物。例如,调色剂颗粒可以与载体颗粒混合,以得到双组分显影剂组合物。在显影剂中的调色剂的浓度可以为显影剂总重量的约1重量%至约25重量%,在实施方案中,为显影剂总重量的约2重量%至约15重量%,显影剂组合物的剩余部分为载体。但是,可以使用不同的调色剂和载体百分比来得到具有所需特性的显影剂组合物。
1.载体
用于与调色剂颗粒混合的载体颗粒的实例包括能够以摩擦带电的方式获得与调色剂颗粒的电荷极性相反的电荷的那些颗粒。合适的载体颗粒的说明性实例包括颗粒状锆石、颗粒状硅、玻璃、钢、镍、铁酸盐、铁酸铁、二氧化硅、一种或多种聚合物等。其他载体包括在美国专利3,847,604、4,937,166和4,935,326中公开的那些。
在实施方案中,载体颗粒可以包括一个芯及其上的涂层,该涂层可由一种聚合物或聚合物的混合物形成,所述聚合物在摩擦静电序列中彼此不紧密相邻,例如,那些本文所教导的或本领域中已知的聚合物。该涂层可包括含氟聚合物如聚偏二氟乙烯、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的聚合物或共聚物、苯乙烯的三元共聚物、甲基丙烯酸甲酯、硅烷如三乙氧基硅烷、四氟乙烯、其他已知的涂层等。可以使用例如含有聚偏二氟乙烯的涂层,例如以KYNAR 301FTM购得,和/或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),例如,具有约300,000至约350,000的重均分子量,如购自Soken。在实施方案中,PMMA和聚偏二氟乙烯可以从约30重量%至约70重量%到约70重量%至约30重量%,在实施方案中,从约40重量%至约60重量%到约60重量%至约40重量%的比例进行混合。所述涂层可具有的涂层重量为载体的例如约0.1重量%至约5重量%,在实施方案中,为载体的约0.5重量%至约2重量%。
在实施方案中,PMMA,例如,可与任何所需的单体共聚,只要所得共聚物保持合适的颗粒尺寸。合适的单体包括单烷基胺或二烷基胺如甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、甲基丙烯酸二异丙基氨基乙酯或甲基丙烯酸丁基氨基乙酯等。
可以用各种有效的合适的方式将聚合物施用于载体芯的表面,例如级联辊混合、滚转、碾磨、摇晃、静电粉末云喷雾、流化床混合、静电圆盘加工、静电帘加工及其组合等。随后可加热载体芯颗粒和聚合物的混合物以使聚合物熔化并融合到载体芯上。随后涂覆的载体颗粒可冷却并分级至所需的粒径。
载体颗粒可以通过载体芯与聚合物混合,直至它们粘附于载体芯(例如,通过机械压紧和/或静电吸引)而制备,聚合物的量为约0.05重量%至约10重量%,在实施方案中,为约0.01重量%至约3重量%,基于涂布载体颗粒的重量计。
在实施方案中,合适的载体可包括钢芯,其尺寸为例如,约25μm至约100μm,在实施方案中,约50μm至约75μm,使用记载于美国专利5,236,629和5,330,874中的方法涂覆约0.5重量%至约10重量%,在实施方案中,约0.7重量%至约5重量%的聚合物混合物,该混合物包括例如丙烯酸甲酯和炭黑。
III.包含调色剂颗粒的装置
调色剂和显影剂可以与许多装置结合,该装置为从外壳或容器如小瓶、瓶子、软质容器如袋或包等,到不止用于存储功能的设备。
A.成像设备组件
需要的调色剂组合物和显影剂可以并入到专用于例如为某一目的(如形成图像)而输送上述物质的装置中。因此,特定的调色剂输送装置是已知的,参见例如美国专利7,822,370,且可以包含需要的调色剂制剂或显影剂。此设备包括墨盒、墨罐、墨池等,并且可以是可替换的、一次性的或可重复使用的。此装置可以包括一个存储部分;一个分配或输送部分等;以及各种端口或开口,以使调色剂或显影剂可添加到装置中或从装置中移除;一个可选的部分,用于监测装置中调色剂或显影剂的量;成形或成型部分,以使所述装置座落或固定于例如成像装置中;等等。
B.调色剂或显影剂输送装置
可以将需要的调色剂或显影剂包含在专用于输送它们的装置中,例如,以将调色剂或显影剂再装填或再填充到需要调色剂或显影剂的成像设备组件(例如墨盒)中,参见例如美国专利7,817,944,其中所述成像装置组件可以是可替换的或可重复使用的。
IV.成像装置
调色剂或显影剂可以用于静电照相或电子照相方法,包括在美国专利4,295,990中所公开的方法,其公开内容通过引证的方式纳入本说明书。在实施方案中,可以在图像显影装置中使用任何已知类型的图像显影系统,包括,例如,磁刷显影、跃迁单组分显影、不清除混合显影(HSD,hybrid scavengeless development)等。这些和类似的显影系统为本领域技术人员所知。
成像方法包括,例如,使用电子照相装置制备一张图像,该电子照相装置包括例如,一个或多个加料组件、成像组件、光导组件、显影组件、转印组件、定影组件等。电子照相装置可以包括高速打印机、彩色打印机等。
一旦用调色剂/显影剂通过合适的图像显影方法(如上述的任何方法)形成图像,该图像随后可以转印到图像接收介质或基底,例如,纸等。在实施方案中,可使用定影元件或组件——其可以是任何所需或合适的构造,如鼓或辊、带或网、平面或滚筒等——将调色剂图像固化于基底上。任选地,在定影前可将一层液体(如定影油)施用于所述定影元件。
彩色打印机通常使用四个装有不同的色彩的墨盒,以产生基于黑色和标准印刷色彩——青色、品红和黄色的全色彩图像。然而,在实施方案中,需要额外的墨盒,包括具有5个墨盒、6个墨盒或更多个的图像生成装置,从而能够装载额外的调色剂颜色,以印刷拓宽的色彩范围(拓宽色域)。
以下实施例阐述了本公开内容的实施方案。实施例仅为说明性的,而并不旨在限制本公开内容的范围。份和百分数都是按重量计,除非另有说明。如本文所用的,“室温”(RT)是指约20℃至约30℃的温度。
实施例
实施例1:使用用Resinall 807松香处理过的颜料颗粒制备炭黑颜料分散体
向配有磁力搅拌棒和加热板的1升的玻璃烧杯中,加入325.81g炭黑分散体(Nipex 35:15.71重量%,含7.2pph Tayca表面活性剂)。在另一烧杯中将2.5g松香酸的混合物(Resinall 807,Resinall,NC)溶于70g丙酮。炭黑分散体在约300rpm下搅拌,然后用投料泵以每分钟约2g将松香酸溶液逐滴加入到炭黑分散体中。将该混合物加热至约70℃。所得的分散体具有132.8nm的平均粒度。
实施例2:使用用Polypale松香处理过的颜料颗粒制备炭黑颜料分散体
向配有磁力搅拌棒和加热板的1升的玻璃烧杯中,加入325.81g炭黑分散体(Nipex 35:15.71重量%,含7.2pph Tayca表面活性剂)。在另一烧杯中将2.5g松香酸的混合物(Polypale,Eastman,TN)溶于50g丙酮。炭黑分散体在约300rpm下搅拌,然后用投料泵以每分钟约2g将松香酸溶液逐滴加入到颜料分散体中。然后将该混合物在约70℃下培养。所得的分散体具有126.3nm的平均粒度。
对比实施例实验室规模的含有8.7%Nipex 35的黑色EA调色剂,其壳中具有1%的黑色颜料
黑色聚酯EA调色剂以2L实验室规模(理论值180g干燥调色剂)制备。两种无定形乳液(100g聚酯A,Mw=86,000,Tg初始=56℃;和103g聚酯B,Mw=19,400,Tg初始=60℃)、36g结晶聚酯C(Mw=23,300,Mn=10,500,Tm=71℃)、2.9g表面活性剂(2A1,Dow ChemicalCompany)、55g聚乙烯蜡乳液(Tm=90°C,The International Group,Inc.(IGI))、87g黑色颜料(Nipex 35,Evonik Industries,Essen,DE)和16g颜料PB15:3分散体(青色)在一个反应器中混合,然后用0.3M硝酸调节pH至4.2。浆料在3000-4000rpm下均化共5分钟,同时加入与36.1g去离子水混合的3.23g硫酸铝。浆料随后被转移到2L Buchi仪且在460rpm下混合。然后该浆料在42℃批处理温度下聚集。在聚集期间,包含与芯中相同的无定形乳液和9g黑色颜料(Nipex 35)的一种壳乳胶混合物(34重量%的调色剂)——用硝酸调节pH值至3.3——加入到批料中。该颗粒继续聚集,以达到目标粒度。一旦达到目标粒度,用氢氧化钠(NaOH)和EDTA调节pH至7.8。该过程进行,伴随着反应器温度(Tr)升高至85℃。在所需的温度,用pH5.7的乙酸钠/乙酸缓冲液调节pH至6.5,其中粒子开始聚结。在加热约两个小时使得颗粒聚结后,达到了>0.965的圆形度且颗粒用冰骤冷。最终的调色剂颗粒尺寸、GSDv和GSDn分别为5.20/1.21/1.22。相应的细粉(1.3-3μm的颗粒)、粗粒(>16μm的颗粒)和圆形度分别为0.63%、0.59%和0.966。
实施例3:实验室规模的含有8.7%Nipex 35(用Resinall 807处理过)的黑色EA调色剂,其壳中具有1%的黑色颜料
黑色聚酯EA调色剂以2L的实验室规模(理论值180g干燥调色剂)制备。使用对比实施例的配方,不同在于黑色颜料是用松香处理过的。最终的调色剂颗粒尺寸、GSDv和GSDn分别为5.31/1.21/1.26。相应的细粉(1.3-3μm)、粗粒(>16μm)和圆形度分别为0.82%、1.26%和0.954。
实施例4两升的含有8.7%Nipex 35(用Polypale松香处理过)的黑色EA调色剂,其壳中具有1%的黑色颜料
黑色聚酯EA调色剂以2L的实验室规模(理论值180g干燥调色剂)制备。使用对比实施例的配方,不同在于黑色颜料是用松香处理过的。最终的调色剂颗粒尺寸、GSDv和GSDn分别为5.15/1.19/1.21。细粉(1.3-3μm)、粗粒(>16μm)和圆形度分别为0.75%、0%和0.969。
对比测试-介电损耗结果
调色剂使用标准材料和方法进行测试。例如,介电损耗使用下列步骤计算。一个定制的夹具通过屏蔽的1米BNC电缆连接到HP4263B LCR测试仪。为了确保可重复性和一致性,一克调色剂(在C区在10℃/15%RH下保持24小时)放置在具有2英寸直径的模具中,且由一个精细打磨的活塞在约2000psi下挤压2分钟。当与活塞(其作为一个电极)保持接触时,小颗粒随后从模具中被挤出到装有弹簧的载体上,其使小球保持在压力下并且还充当反电极。这样的结构不需要使用额外的接触材料(例如锡纸或油脂),并还能够进行小颗粒厚度的原位测量。介电性和介电损耗通过在100KHz的频率和1VAC下测量电容(Cp)和损耗因子(D)来确定。所述测量在环境条件下进行。
介电常数计算如下:
E'=[Cp(pF)x厚度(mm)]/[8.854x A有效(m2)]
其中8.854是真空介电常数ε0,但其单位应考虑到Cp是皮法拉,而不是法拉,且厚度为mm而不是米。A有效是样品的有效面积。介电损耗=E×耗散因子,其是在样品中电力消散的多少(电容器的泄漏程度)。该值乘以1000,以简化该值。因此,报道的介电损耗值70是指70x10-3或0.070的介电损耗。
一些结果列于上表中。
一个小时的附加电荷数据显示,三种调色剂在A区和C区电荷和摩擦电上是相当的。对于三种调色剂的10分钟母体B区电荷和摩擦电的值基本相同。
然而,对于具有用松香处理过的黑色颜料的两种调色剂的介电损耗,相比于具有未经处理的黑色颜料颗粒的对比调色剂的介电损耗,具有约10%的介电损耗改善。较低的介电损耗,且对带电无负面影响,表明例如可将大量的颜料纳入调色剂颗粒中且无不良影响。
应理解上述公开的各种以及其他的特征和功能,或其替代物,可以根据需要结合到许多其他不同的系统或应用中。同样多种目前未预见或未预料到的替代物、修正、变化或改进可随后由本领域技术人员作出,其同样包括在以下的权利要求中。除非在一项权利要求中特别指出,权利要求的步骤或组件关于任何特定的顺序、数量、位置、尺寸、形状、角度、色彩或材料不应该从说明书或任何其他权利要求中得到暗示或引入。
本文所引的所有文献通过引证的方式全文纳入本说明书中。
Claims (20)
1.一种表面处理过的颜料颗粒,在其表面上包含松香化合物。
2.权利要求1的表面处理过的颜料颗粒,其中所述松香化合物是一种或多种松香酸、松香酯、改性松香酸或酯、氢化松香酸或酯,或二聚松香酸或酯。
3.权利要求1的表面处理过的颜料颗粒,其中所述松香化合物包含约0.1重量%至约20重量%的所述颗粒。
4.权利要求1的表面处理过的颜料颗粒,其中所述颜料包含黑色颜料。
5.权利要求1的表面处理过的颜料颗粒,其中所述松香化合物涂覆所述颜料颗粒的整个表面。
6.一种组合物,其包含树脂和权利要求1的表面处理过的颜料颗粒。
7.一种包含权利要求6的组合物的调色剂颗粒,其与包含缺少松香化合物的颜料的调色剂相比具有降低的介电损耗。
8.权利要求7的调色剂颗粒,其还包含无定形树脂;任选的结晶树脂;任选的表面活性剂;任选的蜡和任选的第二种着色剂。
9.权利要求7的调色剂颗粒,其为着色过度的。
10.权利要求7的调色剂颗粒,其还包含第二种颜料。
11.权利要求10的调色剂颗粒,其中所述第二种颜料是青色颜料。
12.权利要求7的调色剂颗粒,其中所述调色剂颗粒包含芯和位于其上的壳。
13.权利要求12的调色剂颗粒,其中所述壳包含表面处理过的颜料颗粒,所述颜料颗粒包含松香化合物。
14.权利要求7的调色剂颗粒,其包含约2重量%至约35重量%的颜料。
15.权利要求7的调色剂颗粒,其包含乳化/聚集调色剂。
16.权利要求7的调色剂颗粒,其包含低熔调色剂。
17.一种制备调色剂颗粒的方法,其包括:
a)将含有无定形乳液、任选的结晶乳液、任选的蜡和权利要求1的表面处理过的颜料颗粒的组合物和任选的第二种颜料混合,以形成含有颗粒的乳液;且
b)聚集所述颗粒;且任选地
c)在所述聚集颗粒上形成壳,以生成所述调色剂颗粒。
18.权利要求17的方法,其中所述表面处理过的颜料颗粒包含黑色颜料。
19.一种制备权利要求1的表面处理过的颜料颗粒的方法,其包含:
(a)将松香化合物溶解于可与水混溶的有机溶剂中以形成溶液;
(b)将所述溶液与颜料颗粒分散体的水溶液接触以形成混合物;和
(c)从所述混合物中蒸发所述有机溶剂,以生成所述表面处理过的颜料颗粒。
20.权利要求19的方法,其中所述可与水混溶的有机溶剂是丙酮、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、酮或醇。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130911 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |