CN1276030C - 水基着色剂制剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水基着色剂制剂，其含有A)0.1至50重量%至少一种有机和/或无机颜料和/或至少一种有机染料，B)0.01至80重量%至少一种萘酚烷氧基化物磺基丙基醚、链烷醇烷氧基化物磺基丙基醚或烷基酚烷氧基化物磺基丙基醚，C)0至30重量%至少一种有机溶剂，D)0至20重量%其他常用添加剂，E)10至90重量%的水，各基于该着色剂制剂的总重量(100重量%)，以及涉及其在印刷用墨水，尤其是喷墨印刷用墨水中的用途。

Description

水基着色剂制剂
本发明涉及水基着色剂分散体，它们的制备方法，以及它们用作记录液，特别是用于喷墨印刷法的记录液的用途，以及它们用在电子摄影调色剂，特别是聚合调色剂，用在粉末涂料和在滤色器中的用途。
喷墨印刷法，例如电子摄影术(激光印刷机和复印机)，是一种无接触印刷法(非击打式印刷法)，且在最近几年中已因电脑使用的增加而变得愈来愈重要，尤其是在所谓的SOHO范围(小型办公室、家庭办公室)内。
喷墨印刷区分为所谓的连续印刷法与按需喷墨(Drop-on-Demand)法，其中在后一种方法中由电脑控制的电信号产生墨滴。原则上可以区分为两种按需喷墨法，即所谓的热敏法喷墨印刷，也称为泡沫喷墨印刷，和压电喷墨印刷。在热敏法喷墨印刷中，导致墨滴由印刷头喷嘴喷出的压力波是通过加热元件输入热能而产生，而压电喷墨印刷则应用在接通电压信号时压电晶体发生的自发的形状变化以产生所需的压力波。压电喷墨印刷和热敏法喷墨印刷都具有制备具有高光学质量直至照片质量的彩色图像所用的高技术标准的特征并且也适合于以高印刷速度产生大规格印刷品。
热敏法喷墨印刷和压电喷墨印刷目前为止使用基于水溶性染料的溶液的墨水，因此印刷品虽然具有高亮度和光学密度，但却只有不足的光牢度与差的防水性。染料基喷墨印刷用墨水的上述缺点只能借助特种纸张而部分地克服。克服染料基墨水的上述缺点的一种可能性在于使用上颜料的墨水。对于喷墨印刷用的上颜料的墨水提出了一系列的要求：它们必须具有适合于印刷的粘度和表面张力，它们必须有贮存稳定性，即它们不应该凝结，且经分散的颜料不应沉积，它们不应该导致堵塞印刷机喷嘴，这一点特别对于含有颜料粒子的墨水可能会有问题，且它们要具有环境友好性，即基本上基于水且含有尽可能低浓度的有机溶剂。对制剂的纯度也提出了高的要求，由于过高浓度的无机或有机盐和离子，特别是氯离子，会导致腐蚀并因而使印刷头过早损坏或在泡沫喷墨印刷机的情况下导致在加热元件上的有害的沉积。
特别对于颜料和印刷品的颜色强度，色调，亮度，透明度，和坚牢度性能，例如光牢度、水牢度和抗摩擦牢度，提出高的要求。当借助喷墨法制备具有照相质量或用于户外的印刷品时，高的光牢度特别重要。
颜料制剂的细分状态是其用于喷墨印刷中的基本前提，因为为了不堵塞喷嘴，要求颜料粒子的平均粒度不超过200纳米的数值，且粒度分布要很窄使得最大粒度不超过500纳米的数值。除了细分状态以外，特别还有抗絮凝性是喷墨制剂的非常重要的质量标准，因此必须通过合适的添加剂有效地防止颜料粒子的晶体生长或附聚。这通常通过一定的分散助剂来完成。与抗絮凝性密切相关的是颜料分散体的贮存稳定性，因为在长期贮存过程中，即使在相对于室温升高或降低的温度下，颜料粒子也不可以附聚。在印刷过程中，上颜料的墨水受到极端的热和机械应力；即使在这些情况下分散助剂仍必须确保颜料分散体的稳定性。在所谓的热敏法喷墨印刷法中会出现高达500℃的短暂温度突变。即使在这些条件下，颜料也不可以絮凝或沉积在印刷机的加热元件上，也不可以堵塞印刷机喷嘴。在印刷时，上颜料的墨水经窄的喷嘴甩出；在此过程中会出现极高的剪切应力，其应该不会导致分散助剂被剪离颜料表面。
因此，所用分散助剂具有决定性的重要性，因为其不仅决定分散体的物理性能，例如表面张力和粘度，还必须保证墨水在其贮存过程中对絮凝的稳定性和在印刷过程中对分解的稳定性。
目前为止已知的用于喷墨印刷的上颜料的制剂经常不能符合印刷机制造商提出的要求，因为它们在细分状态以及热稳定性与贮存稳定性方面存在不足。特别地，上颜料的喷墨印刷用墨水的稳定性问题与颜料粒子在含水有机溶液中的足够的稳定化密切相关。
从WO 99/01517，US 6 077 339和EP 1 054 045 A1中已知，苯酚-苯乙烯缩合物的烷氧基化产物及其经离子改性，即经使用三氧化硫或氯磺酸完全或部分转化成硫酸单酯，并使用碱性剂中和的衍生物特别适用于制备用于喷墨印刷用墨水的颜料制剂。
因此，本发明的一个目的是提供着色剂制剂，其易于分散且具有良好的贮存稳定性，并在喷墨印刷法中具有特别好的印刷性能。
惊奇地发现，在使用烷氧基化的萘酚、链烷醇或烷基酚的水溶性磺基丙基醚作为着色剂制剂中的分散剂时，在很大程度上满足了上述要求。
这些磺基丙基化的分散剂，与例如在WO 99/01517，US 6 077 339或EP 1 054 045 A1中所述烷氧基化苯酚-苯乙烯缩合物的硫酸单酯相比，明显更适合用来制备喷墨印刷用的颜料制剂，因为该颜料制剂的贮存稳定性即使在高温下也明显得到改善。此外，该磺基丙基醚相对于硫酸单酯来说具有由不同的合成方法所决定的很高的纯度，使得它们几乎不含无机盐且特别是卤化物含量非常低，低浓度的卤离子，尤其是氯离子，减小了印刷头的腐蚀。可提及的另一个优点是，本发明分散剂不具有浊点，即这些分散剂在较高温度下不会有相分离和絮凝的危险。
本发明提供着色剂制剂，其基本上由下列成分组成：
A)0.1至50重量％且优选1至30重量％的至少一种有机和/或无机颜料和/或至少一种有机染料，
B)0.01至80重量％且优选0.1至50重量％的至少一种萘酚烷氧基化物磺基丙基醚，链烷醇烷氧基化物磺基丙基醚或烷基酚烷氧基化物磺基丙基醚，
C)0至30重量％且优选0.1至15重量％的至少一种有机溶剂，
D)0至20重量％且优选0.1至5重量％的其它常用添加剂，
E)10至90重量％且优选20至60重量％的水，
各基于该着色剂制剂的总重量(100重量％)。
成分(A)为细分的有机或无机颜料和/或有机染料，或不同种有机和/或无机颜料和/或有机染料的混合物。在此，颜料不仅可以干粉形式还可以水湿压滤饼形式使用。
作为有机颜料考虑单偶氮颜料，双偶氮颜料，色淀偶氮颜料，β-萘酚颜料，萘酚AS颜料，苯并咪唑酮颜料，双偶氮缩合颜料，偶氮金属络合物颜料和多环颜料，例如酞菁颜料，喹吖啶酮颜料，苝颜料，皮林酮(Perinon)颜料，噻嗪靛蓝颜料，硫靛蓝颜料，二苯并[cd，jk]芘-5，10-二酮颜料，蒽醌颜料，黄烷士酮颜料，阴丹酮颜料，异紫蒽酮颜料，皮蒽酮颜料，二噁嗪颜料，喹诺酞酮(Chinophtalon)颜料，异吲哚啉酮颜料，异吲哚啉颜料和二酮基吡咯并吡咯颜料或炭黑。
作为无机颜料考虑例如二氧化钛，硫化锌，氧化铁，氧化铬，群青，镍-或铬-锑钛氧化物，氧化钴，和钒酸铋。
作为有机染料考虑酸性染料、直接染料或活性染料，其中在活性染料的情况下，也可以使用已与亲核体反应过的染料。
所用的颜料应该为尽可能细分的，其中优选有95％且特别优选99％的颜料粒子具有≤500纳米的粒度。平均粒度优选为＜200纳米的数值。依所用颜料而定，颜料粒子的形态可能有很大的差别，且因此颜料制剂的粘度特性也可能会视粒子形状的不同而有很大的差别。为了得到有利的制剂的粘度特性，粒子优选应该具有立方体形状或球体形状。
作为特别优选的有机颜料的选择在此有炭黑颜料，例如烟黑或炉黑；单偶氮颜料，双偶氮颜料和苯并咪唑酮颜料，特别是染料索引(Colourlndex)的颜料：颜料黄17、颜料黄74、颜料黄83、颜料黄97、颜料黄120、颜料黄128、颜料黄139、颜料黄151、颜料黄155、颜料黄180、颜料黄213、颜料红57:1、颜料红146、颜料红176、颜料红184、颜料红185或颜料红269；酞菁颜料，特别是染料索引的颜料：颜料蓝15、颜料蓝15:3或颜料蓝15:4，与喹吖啶酮颜料，特别是染料索引的颜料：颜料红122或颜料紫19。
作为特别优选的有机染料的选择在此有染料索引的染料：酸性黄17、酸性黄23、直接黄86、直接黄98、直接黄132、活性黄37、酸性红52、酸性红289、活性红23、活性红180、酸性蓝9和直接蓝199。
本发明着色剂制剂含有作为成分(B)的至少一种水溶性分散助剂，其基于水溶性的完全或部分磺基丙基化的烷氧基化的萘酚、链烷醇或烷基酚。
优选的分散助剂为式(II)化合物以及其与式(I)化合物的混合物
其中
R1和R2相同或不同，代表C1-C12烷基，其可含有极性基团例如醇基、胺基、酮基、酰胺基或酯基；或代表苯基或H，
R3为C1-C4烷基或为苯基，优选为甲基，
m为0至50；优选为0至30，特别为1至20的数，
n为1至100，优选为2至50，特别为5至30的数，这里n≥m；
X为带单正电的离子，例如碱金属如Li、Na、K、Rb、Cs的离子，或氢离子或铵离子或单烷基铵离子、二烷基铵离子、三烷基铵离子或四烷基铵离子。
优选的式(I)和(II)化合物是其烷氧基链在萘酚的β位的此类化合物(β-萘酚)。烷氧基-(CH2-CHR3-O-)m和-(CH2-CH2-O-)n可各以嵌段形式或在链中无规地分布而存在。
分散助剂含有优选0至50重量％的式(I)分子和50至100重量％的式(II)分子。特别优选的式(I)和(II)化合物为式(III)和(IV)化合物。
其中m，n和X具有上面所述的含义。
优选的分散助剂含有0至50重量％的式(III)分子和50至100重量％的式(IV)分子。
除了完全或部分磺基丙基化的烷氧基化的萘酚以外，还可以使用完全或部分磺基丙基化的烷氧基化的链烷醇或完全或部分磺基丙基化的烷氧基化的烷基酚作为分散助剂。在这些化合物的情况下，磺基丙基组的应用还确保相对于惯用的末端羧酸基、磷酸基或硫酸基而言具有明显更好的贮存稳定性和粘度性能。
因此，对于本发明着色剂制剂还可以考虑式(VI)化合物和其与式(V)化合物的混合物
其中m，n和X具有上面所述的含义且
R4为R5或为
Figure C0281381400121
；其中R5为线型或支化的C1-C24烷基，其可含有极性基团例如醇基、胺基、酮基、酰胺基或酯基。
所提及的分散助剂可含有0至50重量％的式(V)分子和50至100重量％的式(VI)分子。
本发明所用分散助剂的合成本身为文献中已知的且按两步进行。第一步中，通过相应的萘酚盐、醇盐或烷基酚盐与环氧烷类在高温下反应而将萘酚、链烷醇或烷基酚加以烷氧基化(阴离子聚合)。这个合成步骤类似于在EP 0 065 751 A1中所述在烷氧基化线型酚醛清漆的磺基琥珀酸单酯的制备中的相应步骤，或类似于DE 196 44 077 A1中所述在离子改性的苯酚-苯乙烯-聚乙二醇醚的制备中的烷氧基化步骤而进行。在第二步中，将该经烷氧基化的萘酚、链烷醇或烷基酚在相对温和的弱碱性条件下用1，3-丙磺酸内酯转化成相应的磺基丙基化的烷氧基化的萘酚、链烷醇或烷基酚(Peter Kberle：“磺基甜菜碱与醚磺酸盐：通过磺基丙基化反应得到的独特的表面活性剂”；在Industrial Applications ofSurfactants IV(表面活性剂的工业应用IV)；编者为D.R.Karsa；TheRoyal Society of Chemistry(皇家化学学会)，1999)。
本发明着色剂制剂可含有作为成分(C)的有机溶剂或这类溶剂的混合物，其中这种溶剂非必要地具有保水作用。合适的溶剂是例如一元醇或多元醇，其醚和酯，例如链烷醇，尤其是具有1至4个碳原子的链烷醇，例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇；二元醇或三元醇，尤其是具有2至6个碳原子的此类醇，例如乙二醇、丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，2，6-己三醇、甘油、二甘醇、二丙二醇、三甘醇、聚乙二醇、三丙二醇、聚丙二醇；多元醇的低碳烷基醚，例如乙二醇单甲醚或单乙醚或单丁醚，三甘醇单甲醚或单乙醚；酮和酮醇，如丙酮、甲乙酮、二乙基甲酮、甲基异丁基酮、甲基戊基酮、环戊酮、环已酮、双丙酮醇；酰胺，如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮。
此外，本发明着色剂制剂还可以含有作为成分(D)的其他种，特别是用于喷墨印刷用墨水和用在印刷与涂料工业中的常用添加剂，例如防腐剂，抗氧化剂，阳离子型、阴离子型、两性或非离子型表面活性物质(表面活性剂和湿润剂)，脱气剂/消泡剂以及粘度调节剂，例如聚乙烯醇，纤维素衍生物，或水溶性天然或合成树脂和聚合物作为成膜剂或粘合剂以增强附着强度和抗摩擦性。作为pH调节剂使用有机或无机碱和酸。优选的有机碱为胺类，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基甲基丙醇。优选的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或氨。其他组分可以是水溶助长性化合物，例如甲酰胺、尿素、四甲基脲、ε-己内酰胺、乙二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、丁基乙二醇、甲基溶纤剂、甘油、糖、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、异丙苯磺酸钠、苯甲酸钠、水杨酸钠或丁基一甘醇硫酸钠。
用于着色剂制剂的水，成分(E)，优选以蒸馏水或脱盐的水的形式使用。
本发明还涉及按本发明的着色剂制剂的制备方法，其特征为，在第一步中，将粉末形式或压滤饼形式的至少一种着色剂(成分A)与至少一种分散助剂(成分B)，非必要地与至少一种有机溶剂(成分C)和非必要的其他添加剂(成分D)一起在优选去离子水(成分E)中预调和并随后使用溶解器或其他合适的设备加以匀化和预分散。非必要地，要借助珠磨机或其他合适的分散设备组进行细致分散操作，其中细致分散或研磨在冷却下进行，直至期望的粒度分布。在细致分散操作后，可以使用去离子水将分散体稀释到期望的着色剂浓度。
本发明还涉及着色剂制剂组，其含有至少每一种颜色为黑色、青色、洋红色和黄色的着色剂制剂，其特征在于至少一种制剂对应于按本发明的制剂。
在此优选颜料制剂组，其黑色制剂含有的着色剂为炭黑，特别是烟黑或炉黑；其青色制剂含有的颜料选自酞菁颜料类，特别是染料索引的颜料：颜料蓝15、颜料蓝15:3或颜料蓝15:4；其洋红色分散体含有的颜料选自喹吖啶酮类，优选染料索引的颜料红122或染料索引的颜料紫19，或选自单偶氮颜料、双偶氮颜料、异吲哚啉颜料或苯并咪唑酮颜料，特别是染料索引的颜料：颜料红57:1、颜料红146、颜料红176、颜料红184、颜料红185或颜料红269；且其黄色制剂优选含有的颜料选自单偶氮颜料、双偶氮颜料、异吲哚啉颜料或苯并咪唑酮颜料，特别是染料索引的颜料：颜料黄17、颜料黄74、颜料黄83、颜料黄97、颜料黄120、颜料黄128、颜料黄139、颜料黄151、颜料黄155、颜料黄180或颜料黄213。
本发明还涉及印刷用墨水组，其含有至少每一种颜色为黑色、青色、洋红色和黄色的印刷用墨水，且还具有的特征为，至少一种印刷用墨水含有有或无其他添加剂的为稀释形式或未稀释形式的本发明着色剂制剂。
本发明还提供本发明着色剂制剂作为用于墨水，特别是喷墨印刷用墨水，电子摄影调色剂，特别是聚合调色剂，粉末涂料与滤色器中的着色剂的用途。
喷墨印刷用墨水不仅是指水基墨水(包括微乳液墨水)而且还指非水基(“溶剂基”)墨水，可UV固化的墨水以及按热熔法工作的墨水。
水基喷墨印刷用墨水基本上含有0.5至30重量％且优选1至15重量％的一种或多种本发明着色剂制剂，70至95重量％的水，0至30重量％的一种或多种水溶助长性，即保水性的化合物和/或有机溶剂。水基喷墨印刷用墨水可非必要地还含有水溶性粘合剂和其他添加剂，例如表面活性剂和湿润剂，脱气剂/消泡剂，防腐剂和抗氧化剂。
微乳液墨水基于有机溶剂、水和非必要的用作界面媒介物(表面活性剂)的附加物。微乳液墨水含有0.5至30重量％，优选1至15重量％的一种或多种本发明着色剂制剂，0.5至95重量％的水，和0.5至95重量％的有机溶剂和/或界面媒介物。
溶剂基喷墨印刷用墨水基本上由0.5至30重量％的一种或多种本发明着色剂制剂，70至95重量％的有机溶剂和/或水助溶长性化合物组成。非必要地，溶剂基喷墨印刷用墨水可以含有可溶于“溶剂”的载体材料和粘合剂，例如聚烯烃、天然和合成橡胶、聚氯乙烯、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚产物、聚乙烯醇缩丁醛、蜡/胶乳体系或这些化合物的组合。
可UV固化的墨水基本上含有0.5至30重量％的一种或多种本发明着色剂分散体，0.5至95重量％的水，0.5至95重量％的有机溶剂，0.5至50重量％的可辐射固化的粘合剂与非必要的0至10重量％的光引发剂。
热熔型墨水通常基于蜡、脂肪酸、脂肪醇或磺酰胺，它们在室温下为固态而在加热时为液态，这里优选的熔融范围在约60℃与约140℃之间。本发明还提供一种热熔型喷墨印刷用墨水，其基本上由20至90重量％的蜡和1至15重量％的一种或多种本发明着色剂制剂组成。此外还可以含有0至20重量％的附加聚合物(作为“染料溶解剂”)，0至5重量％分散助剂，0至20重量％粘度调节剂，0至20重量％增塑剂，0至10重量％胶粘性添加剂，0至10重量％透明度稳定剂(防止例如蜡的结晶)以及0至2重量％抗氧化剂。典型的添加剂和助剂描述于例如US-PS 5,560,760中。
本发明喷墨印刷用墨水可通过将着色剂制剂分散到微乳液介质中或水性或非水性介质中或用于制备可UV固化的墨水的介质中或用于制备热熔型喷墨印刷用墨水的蜡中而制备。
除了用于印刷纸，天然或合成纤维材料，薄膜或塑料以外，本发明着色剂制剂还可用来印刷多种经涂覆或未经涂覆的基材，例如可用来印刷纸板、卡纸板、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，皮肤和毛发。其中该基材可为二维平面或空间伸展，即设计为三维，且可全部或只是部分地印刷或涂覆。
表明，本发明着色剂制剂具有全部有利的应用性能且最好地满足了前述目的和在喷墨印刷中的要求。其粘度不仅在室温下而且在60℃下贮存一周的过程中都保持稳定且其粒度分布在贮存中只有不明显的变化。由该制剂制备的墨水特别具有由于在贮存中和在喷墨印刷操作中的良好稳定性而在喷墨印刷中具有特别好的特性的特征。此外，所制备的印刷品以其高光牢度和水牢度而突出。
本发明着色剂制剂也适用作电子摄影调色剂和显像剂中，例如单组分和双组分粉末调色剂(也称为单组分或双组分显影剂)、磁性调色剂、液体调色剂、聚合调色剂以及其它特种调色剂中的着色剂。典型的调色剂粘合剂为加成聚合树脂，聚加成树脂和缩聚树脂，如苯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯酸酯树脂、苯乙烯-丁二烯树脂、丙烯酸酯树脂、聚酯树脂或酚-环氧树脂，聚砜或聚氨酯，单独地或组合使用，以及聚乙烯和聚丙烯，其还可含有其他成分，例如电荷控制剂、蜡或流动剂，或可事后添加这些成分。
此外，本发明着色剂制剂还适用作粉末涂料中，尤其是在摩擦电或静电喷涂的粉末涂料中的着色剂，该粉末涂料可用来涂覆由例如金属、木材、塑料、玻璃、陶瓷、混凝土、纺织材料、纸或橡胶制成的物件的表面。作为粉末涂料树脂通常是环氧树脂，含羧基和羟基的聚酯树脂、聚氨酯和丙烯酸系树脂与常用的硬化剂一起使用。也可以使用树脂的组合。例如，经常将环氧树脂与含羧基和羟基的聚酯树脂组合使用。典型的硬化剂成分(视树脂体系而定)为例如酸酐，咪唑以及双氰胺及其衍生物，封端的异氰酸酯，双酰基氨基甲酸酯，酚醛树脂和蜜胺树脂，三缩水甘油基异氰脲酸酯，噁唑啉和二元羧酸。
此外，本发明着色剂制剂还适用作既用于加法生色又用于减法生色的滤色器的着色剂。
实施例
I.颜料制剂的制备(通用规程)：
粉末或压滤饼形式的颜料与分散剂、有机溶剂和其他添加剂一起在去离子水中预调和，然后使用溶解器加以匀化并预分散。随后的细致分散借助珠磨机进行，其中研磨过程在冷却下进行直到得到期望的颜料粒子的粒度分布。然后，使用去离子水将分散体调节到期望的颜料最终浓度。
下面的实施例中所述颜料制剂按先前描述的方法制备：
实施例1-4(参看表1)喷墨印刷用制剂含有：
15重量％           颜料
5重量％            分散剂1
10重量％           丙二醇
1重量％            消泡剂(Dehydran 975，购自Cognis)
69重量％           水
表1：
  实施例编号：   颜料
  1   C.I.P.蓝15:3
  2   C.I.P.红122
  3   C.I.P.黄155
  4   C.I.P.黑7
分散剂1由式(III)烷氧基化萘酚和式(IV)磺基丙基化的烷氧基化萘酚的混合物组成。
Figure C0281381400171
适用于参数m，n和X的是：
m＝平均2.5
n＝平均14
X＝钾离子
由合成方法(磺基丙基化反应)决定，分散剂1含有约20重量％的式(III)分子和约80重量％的式(IV)分子。
实施例5-8(参看表2)喷墨印刷用制剂含有：
15重量％           颜料
5重量％            分散剂2
10重量％           丙二醇
1重量％            消泡剂(SERDAS 7010，购自CONDEA)
69重量％           水
表2：
  实施例编号：   颜料
  5   C.I.P.蓝15:3
  6   C.I.P.红122
  7   C.I.P.黄120
  8   C.I.P.黄155
实施例9-12(参看表3)喷墨印刷用制剂含有：
15重量％           颜料
5重量％            分散剂3
10重量％           丙二醇
1重量％            消泡剂(SERDAS 7010，购自CONDEA)
69重量％           水
表3：
  实施例编号：   颜料
  9   C.I.P.蓝15:3
  10   C.I.P.红122
  11   C.I.P.黄120
  12   C.I.P.黄155
分散剂2和3分别由式(V)烷氧基化链烷醇和式(VI)磺基丙基化的烷氧基化链烷醇的混合物组成。
由合成方法(磺基丙基化反应)所决定，分散剂2和3含有约15重量％的式(V)分子和约85重量％的式(VI)分子；其中对于分散剂2适用：
R4＝由约60重量％的十三烷基(C13H27)，约10重量％的十四烷基(C14H29)和约30重量％的十五烷基(C15H31)组成的混合物
m＝0
n＝平均7
X＝钾离子
其中对于分散剂3适用：
R4＝由约60重量％的十三烷基(C13H27)，约10重量％的十四烷基(C14H29)和约30重量％的十五烷基(C15H31)组成的混合物
m＝0
n＝平均11
X＝钾离子
II.实施例1至12中所提到的颜料配方的物理性能的研究：
颜料配方的物理性能的研究使用下列方法与设备进行：
II.1粘度测量(动态粘度)
粘度使用Haake公司的锥板式粘度计(Roto Visco 1)(钛锥：φ60毫米，1°)测定，其中研究粘度对在0至700 1/秒范围内的剪切速率的关系。表中提出的粘度值在400 1/秒的剪切速率下测量。为了评估分散体的贮存稳定性，研究贮存时间和贮存温度对于粘度的影响。为此，(1)在制剂制备后直接测量粘度，(2)在室温(25℃)下贮存一周后测量粘度，和(3)在60℃下贮存一周后测量粘度。
II.2粒度
制剂的粒度(D50值)是在25℃或60℃下各贮存一周后用CHDF法(毛细管流体动力学分级法(capillary hydrodynamic fractioning))测定。在稳定的分散体的情况下，应该与贮存条件无关地不发生颜料粒子的凝结；特别是贮存温度对粒度不应该有影响或应只有很小的影响。
下表4给出了实施例中所提到的不同种颜料制剂的物理性能的概况：
表4：
  实施例                 粘度[mPas]   D50[nm]
  η[25℃]  η[25℃]1周   η[60℃]1周   25℃   60℃
  1   5.5   5.3   5.9   85.0   97.4
  2   6.5   6.1   7.0   88.4   91.4
  3   9.4   10.5   6.8   134.4   129.2
  4   11.6   13.1   22.9   82.3   100.2
  5   7.2   7.3   7.4   89.3   95.7
  6   7.3   7.0   10.8   78.5   82.2
  7   11.3   17.0   30.3   127.1   96.9
  8   6.9   6.8   6.5   99.2   101.5
  9   10.9   10.8   10.7   84.9   86.2
  10   11.2   10.4   10.5   82.2   88.7
  11   9.3   8.6   8.7   96.7   99.9
  12   11.6   11.5   9.8   115.3   109.4
表4中所列所有本发明颜料制剂的实施例都有优异的流动性。为了评估贮存稳定性，首先测量新制备的制剂的粘度η[25℃](参见表5)。然后，将配方分别在25或60℃下贮存一周且随后再次测定分别在25或60℃下贮存的分散体的粘度η[25℃]x和η[60℃]1周。在非常稳定的分散体的情况下，这些粘度不应相对于初始粘度有变化。表4中的测量结果显示，通过贮存过程只发生非常微小的粘度变化，即所有分散体都为稳定的。表4中所报告的D50值表明，在所有情况下，平均粒度只发生小幅变化。即，颜料粒子在贮存过程中没有凝结，这表明分散体有非常良好的贮存稳定性。此外，有一些分散体在60℃下贮存4周(如，实施例1、2、3和4的颜料制剂)，其中没有在任何情况下观察到分散体的絮凝。也研究在室温下更长的贮存期。这种情况下，即使在3个月后，也没有观察到丝毫的沉积迹象，这表明所制备的分散体有很高的稳定性。即使将这些颜料浓缩液用水稀释到3％的颜料含量，也显示出相同的稳定性特征。
III.颜料配方的印刷技术性能的检验
单独地对颜料制剂的物理性能的了解不足以作出它们适用于喷墨印刷的结论。特别是对于热敏法喷墨印刷(泡沫喷墨印刷)而言，在印刷过程中颜料分散体在喷嘴内的行为具有重要的作用。不应该由于大而只是短暂的热应力而发生颜料分散体的分解，例如分散剂分子从颜料表面脱吸附，这导致颜料粒子发生附聚。这种分解过程可能一方面造成沉积在加热元件上，另一方面分解产物可能随时间而逐渐堵塞喷嘴。
因此，关于颜料制剂用来制备喷墨印刷用墨水的适应性只可能经由进行印刷试验加以判断。为了评估颜料制剂的印刷技术性能，由这些制剂来制备试验用墨水，且使用热敏法喷墨印刷机研究其可印刷性(参见表5)。
为制备试验用墨水，首先将颜料制剂经过1微米过滤器细致地过滤，以分离出磨碎体杂质煤和可能的粗粒部分。然后，将滤过的制剂用水稀释并掺入其他低分子量醇和多元醇。这些试验用墨水具有下列组成：
33.33％        颜料制剂(实施例1至12)
46.67％        软化水
10％           乙二醇
10％           二甘醇
在此，试验用墨水的组成要经选择得使其粘度在1.5至5mPas范围内。为了将墨水的表面张力调节到对于最佳的印刷特性所需的值，需要时还可混合入少量的表面活性剂。
使用下面的方法与设备来表征试验用墨水：
III.1墨水在印刷头形成射流方面的特性
借助Vision Jet公司的专门的测试装置(带有Optica System的HPPrint RIG)来研究试验用墨水在使用HP公司的热敏法喷墨印刷机(HP420)进行喷墨印刷时的行为。可以借助摄影机研究在印刷操作中在喷墨印刷头的个别喷嘴处墨水射流的行为。视频影像可提供上颜料的墨水在墨水射流形成过程中的行为信息，墨水是否以直线射流形式甩出印刷头的喷嘴，是否形成单个墨滴或这些墨滴是否具有附属部分。该研究还提供了除了墨滴形状以外的额外信息并指示出墨滴形成中的不规则性，这例如由个别喷嘴堵塞所引起。
所研究的墨水具有非常好的射流形成特性，这可从各个墨水射流平行对齐且垂直于表面离开喷嘴而看出。没有喷嘴被堵塞。射流和墨滴形成非常有规律，其中单个墨滴由墨水射流随时间而逐渐形成，没有观察到较小的附属墨滴。
III.2印刷行为的研究
此外，使用印刷机HP 420将试验图像印刷到商业上常用的标准纸(复印纸)和HP公司的特种纸(高级质量)上。经由纯粹目测评估印刷品关于印刷图像的质量和品质。这里研究，纸张是否被大幅地弄湿，颜料是否侵入纸张内或颜料是否保留粘附在纸张表面上。另外要观察，细小线条被完美地再现到何种程度，墨水是否在纸张上渗化，这导致低的分辨率，或是否可以制备高分辨率的印刷品。在印刷经较长时间停止后还研究初始印刷行为，即是否可确保立即得到良好无瑕疵的印刷品或是否个别喷嘴通道由于墨水略干澡而堵塞，这导致差的印刷图像。
考虑准则(III.1)和(III.2)，借助具有分值为1至6的下列评价尺度来评估墨水的印刷质量(参见表5)：
分值1-非常好的印刷图像，漂亮均匀的射流和墨滴形成！
分值2-非常好的印刷图像，均匀的射流形成但不均匀的墨滴形成！
分值3-良好的印刷图像，不均匀的射流和墨滴形成！
分值4-不均匀的模糊的印刷图像，墨水射流和墨滴的不规则定向！
分值5-差且有条纹的印刷图像，个别喷嘴堵塞！
分值6-墨水不能被印刷耗用，很短时间后所有喷嘴堵塞！
表5：
  实施例   印刷质量
  1   2-3
  2   1
  3   1-2
  4   1
  5   1
  6   1
  7   2-3
  8   2
  9   3
  10   1
  11   2-3
  12   2
颜料制剂因而突出地符合喷墨印刷对其物理性能和印刷技术性能的要求且因而特别适用于喷墨印刷中。

Claims (21)

1.一种水基着色剂制剂，其含有：
A)0.1至50重量％至少一种有机和/或无机颜料和/或至少一种有机染料，
B)0.01至80重量％至少一种萘酚烷氧基化物磺基丙基醚、链烷醇烷氧基化物磺基丙基醚或烷基酚烷氧基化物磺基丙基醚，
C)0至30重量％至少一种有机溶剂，
D)0至20重量％其他常用添加剂，
E)10至90重量％的水，
各基于该着色剂制剂的总重量。
2.根据权利要求1的水基着色剂制剂，其特征为，成分(A)为单偶氮颜料，双偶氮颜料，色淀偶氮颜料，β-萘酚颜料，萘酚AS颜料，苯并咪唑酮颜料，双偶氮缩合颜料，偶氮金属络合物颜料，酞菁颜料，喹吖啶酮颜料，苝颜料，皮林酮颜料，噻嗪靛蓝颜料，硫靛蓝颜料，二苯并[cd，jk]芘-5，10-二酮颜料，蒽醌颜料，黄烷士酮颜料，阴丹酮颜料，异紫蒽酮颜料，皮蒽酮颜料，二噁嗪颜料，喹诺酞酮颜料，异吲哚啉酮颜料，异吲哚啉颜料或二酮基吡咯并吡咯颜料或炭黑颜料。
3.根据权利要求1的水基着色剂制剂，其特征为，成分(A)为染料索引的染料：酸性黄17、酸性黄23、直接黄86、直接黄98、直接黄132、活性黄37、酸性红52、酸性红289、活性红23、活性红180、酸性蓝9、直接蓝199或它们的混合物。
4.根据权利要求1至3中任一项的水基着色剂制剂，其特征为，成分(B)为式(II)化合物或式(II)化合物与式(I)化合物的混合物，
Figure C028138140002C1
Figure C028138140003C1
其中
R1和R2相同或不同，为C1-C12-烷基，其非必要地含有极性基团，为苯基或H，
R3为C1-C4-烷基或苯基，
m为0至50的数；
n为1至100的数，其中n≥m；
X为带单正电的离子。
5.根据权利要求4的水基着色剂制剂，其特征为，所述极性基团是醇基、胺基、酮基、酰胺基或酯基。
6.根据权利要求4的水基着色剂制剂，其特征为，X为碱金属的离子，氢离子，铵离子，或单烷基、二烷基、三烷基或四烷基铵离子。
7.根据权利要求1至3中任一项的水基着色剂制剂，其特征为，成分(B)为式(VI)化合物或式(VI)化合物与式(V)化合物的混合物
Figure C028138140003C2
其中
R4为R5或为
Figure C028138140004C1
；R5为C1-C24-烷基，其非必要地含有极性基团，
m为0至50的数，
n为1至100的数，
X为带单正电的离子。
8.根据权利要求7的水基着色剂制剂，其特征为，所述极性基团是醇基、胺基、酮基、酰胺基或酯基。
9.根据权利要求7的水基着色剂制剂，其特征为，X为碱金属的离子，氢离子，铵离子，或单烷基、二烷基、三烷基或四烷基铵离子。
10.一种制备根据权利要求1至9中任一项的水基着色剂制剂的方法，其特征为，将成分(A)与成分(B)，非必要地与成分(C)和非必要的成分(D)一起在成分(E)中预调和并将混合物均化且非必要地加以细分散。
11.根据权利要求1至9中任一项的水基着色剂制剂用作用于印刷用墨水，电子摄影调色剂，粉末涂料与滤色器的着色剂的用途。
12.根据权利要求11的用途，其特征为，所述印刷用墨水是喷墨印刷用墨水。
13.根据权利要求11的用途，其特征为，所述电子摄影调色剂是聚合调色剂。
14.着色剂制剂组，其含有颜色为黑色、青色、洋红色和黄色的至少各一种着色剂制剂，其特征在于，至少一种制剂是根据权利要求1至9中任一项的水基着色剂制剂。
15.根据权利要求14的着色剂制剂组，其特征为，黑色着色剂制剂的着色剂为炭黑；青色着色剂制剂的着色剂为选自酞菁颜料类的颜料；洋红色着色剂制剂的着色剂为选自喹吖啶酮颜料类的颜料，或为选自单偶氮颜料，双偶氮颜料，异吲哚啉颜料或苯并咪唑酮颜料的颜料，且黄色着色剂制剂的着色剂为选自单偶氮颜料，双偶氮颜料或苯并咪唑酮颜料的颜料。
16.根据权利要求15的着色剂制剂组，其特征为，所述炭黑为烟黑或炉黑。
17.根据权利要求15的着色剂制剂组，其特征为，所述青色着色剂制剂的着色剂为染料索引P.蓝15、P.蓝15:3或P.蓝15:4。
18.根据权利要求15的着色剂制剂组，其特征为，所述洋红色着色剂制剂的着色剂为染料索引P.红122或P.紫19，或染料索引P.红57:1、P.红146、P.红176、P.红184、P.红185或P.红269。
19.根据权利要求15的着色剂制剂组，其特征为，所述黄色着色剂制剂的着色剂为染料索引P.黄17、P.黄74、P.黄83、P.黄97、P.黄120、P.黄128、P.黄139、P.黄151、P.黄155、P.黄180或P.黄213。
20.根据权利要求14-19中任一项的着色剂制剂组，其特征为，各着色剂制剂为印刷用墨水。
21.根据权利要求20的着色剂制剂组，其特征为，所述印刷用墨水是喷墨印刷用墨水。
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